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JP7597802B2 - Multi-Channel Optical Coupler - Google Patents
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Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、令和1年10月18日に出願された「MULTICHANNEL OPTICAL COUPLER ARRAY」という名称の米国仮出願第62/923,383号(代理人整理番号CHIRA.020PR4)の利益を主張する、令和1年10月31日に出願された「MULTICHANNEL OPTICAL COUPLER」という名称の米国特許出願第16/670,224号(代理人整理番号CHIRA.020P4)の継続出願である。
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
This application is a continuation of U.S. Provisional Application No. 16/670,224, entitled “MULTICHANNEL OPTICAL COUPLER,” filed on October 31, 2019 (Attorney Docket No. CHIRA.020P4), which claims the benefit of U.S. Provisional Application No. 62/923,383, entitled “MULTICHANNEL OPTICAL COUPLER ARRAY,” filed on October 18, 2019 (Attorney Docket No. CHIRA.020PR4).

本開示は、概して、例えば複数の光ファイバを少なくとも1つの光デバイスに結合するための光結合器アレイ、例えばマルチチャネル光結合器アレイに関する。いくつかの実施形態は、1つ以上のシングルモードファイバ、少数モードファイバ、マルチモードファイバ、マルチコアシングルモードファイバ、マルチコア少数モードファイバ、および/またはマルチコアマルチモードファイバなどの複数のファイバへの光の結合、および複数のファイバからの光の結合に関することができる。いくつかの実施形態は、光をフォトニック集積回路(PIC)およびマルチコアファイバ(MCF)への結合、およびそれらから結合することに関することができる。いくつかの実施形態は、コヒーレントまたはインコヒーレントビーム結合照射で使用されるファイバアレイを有することができる。いくつかの実施形態は、概して、高出力単一モードレーザ源、および複数の光ファイバレーザをコヒーレント結合してマルチキロワット単一モードレーザ源を生成するための装置に関することができる。いくつかの実施形態は、モノリシック設計の位相同期光ファイバ部品に関することができる。これは、多くの導波路の正確な位置決め(例えば、横方向または断面方向の位置決め)に対する非常に高度な制御で製造することができ、部品のフィルファクタを増加または最適化するために潜在的に構成することができる(隣接する導波路間の距離に対する「出力」端部における各導波路のモードフィールド直径の比に関連付けることができる)。 The present disclosure generally relates to optical coupler arrays, e.g., multi-channel optical coupler arrays, for coupling, e.g., multiple optical fibers to at least one optical device. Some embodiments may relate to coupling light to and from multiple fibers, such as one or more single mode fibers, few mode fibers, multimode fibers, multicore single mode fibers, multicore few mode fibers, and/or multicore multimode fibers. Some embodiments may relate to coupling light to and from photonic integrated circuits (PICs) and multicore fibers (MCFs). Some embodiments may have fiber arrays used in coherent or incoherent beam combining illumination. Some embodiments may generally relate to high power single mode laser sources and apparatus for coherently combining multiple optical fiber lasers to generate a multi-kilowatt single mode laser source. Some embodiments may relate to monolithically designed phase-locked optical fiber components. This can be manufactured with a very high degree of control over the precise positioning (e.g. lateral or cross-sectional positioning) of the many waveguides, and can potentially be configured to increase or optimize the fill factor of the component (which can be related to the ratio of the mode field diameter of each waveguide at the "output" end to the distance between adjacent waveguides).

本開示は、また、概して、複数の光ファイバ(または他の光デバイス)と、複数の導波路インターフェイスを有する光デバイスとの間の光結合を提供するための結合器に関し、より詳細には、構成可能な光ファイバ結合器デバイスに関する。構成可能な光ファイバ結合器デバイスは、複数の光ファイバ導波路のアレイを備える。複数の光ファイバ導波路のアレイは、その端部のそれぞれにおいて、構成可能な開口数(これは結合器端部間で同じであってもよく、または変化してもよい)を有する1組の高い光結合係数インターフェイスを提供するように構成され、結合器の第2の端部におけるチャネル間隔は、結合器の第1の端部におけるチャネル間隔よりも小さく、したがって、結合器の第1の端部における複数の光デバイス(光ファイバを含む)と、結合器の第2の端部における少なくとも対応する数の近接導波路インターフェイスを有する少なくとも1つの光導波路デバイスとの間の有益な結合を可能にする。 The present disclosure also generally relates to couplers for providing optical coupling between multiple optical fibers (or other optical devices) and optical devices having multiple waveguide interfaces, and more particularly to a configurable optical fiber coupler device. The configurable optical fiber coupler device comprises an array of multiple optical fiber waveguides configured to provide a set of high optical coupling coefficient interfaces at each of its ends having a configurable numerical aperture (which may be the same or may vary between the coupler ends), with the channel spacing at the second end of the coupler being smaller than the channel spacing at the first end of the coupler, thus enabling beneficial coupling between multiple optical devices (including optical fibers) at the first end of the coupler and at least one optical waveguide device having at least a corresponding number of proximate waveguide interfaces at the second end of the coupler.

光導波路デバイスは、様々な高技術産業用途、特に電気通信において有用である。近年、プレーナ導波路、2次元または3次元フォトニック結晶、マルチモードファイバ、マルチコア単一モードファイバ、マルチコア少数モードファイバ、およびマルチコアマルチモードファイバを有するこれらのデバイスは、従来の光ファイバと併せて益々採用されている。特に、従来の光ファイバおよびマルチチャネルデバイスとは異なる屈折率コントラストまたは開口数(NA)導波路に基づく光導波路デバイスは、従来の光ファイバも利用される用途において有利であり望ましい。しかしながら、従来のファイバの直径よりも小さいチャネル間隔を有する異種のNA導波路デバイスおよびマルチチャネルデバイスを、従来の光ファイバとインターフェイスすることには、大きな課題がある。例えば、いくつかの例では、以下の障害のうちの少なくともいくつかに遭遇することがある。(1)光導波路デバイスと従来のファイバとのサイズの差(特にコアサイズの差に関して)、(2)光導波路デバイスと従来のファイバとのNAの差、および(3)従来のファイバの直径よりも小さいチャネル間隔。これらの障害に適切に対処することができないと、挿入損失が増大し、それぞれのインターフェイスでの結合係数が低下する可能性がある。 Optical waveguide devices are useful in a variety of high technology industrial applications, especially in telecommunications. In recent years, these devices, having planar waveguides, two-dimensional or three-dimensional photonic crystals, multimode fibers, multicore single mode fibers, multicore few mode fibers, and multicore multimode fibers, have been increasingly employed in conjunction with conventional optical fibers. In particular, optical waveguide devices based on refractive index contrast or numerical aperture (NA) waveguides different from conventional optical fibers and multichannel devices are advantageous and desirable in applications where conventional optical fibers are also utilized. However, interfacing dissimilar NA waveguide devices and multichannel devices with channel spacing smaller than the diameter of conventional fibers with conventional optical fibers presents significant challenges. For example, in some instances, at least some of the following obstacles may be encountered: (1) size differences between optical waveguide devices and conventional fibers (especially with respect to core size differences), (2) NA differences between optical waveguide devices and conventional fibers, and (3) channel spacing smaller than the diameter of conventional fibers. Failure to adequately address these obstacles can result in increased insertion loss and reduced coupling coefficients at the respective interfaces.

例えば、図6(従来技術)に示されるような従来の光ファイバベースの光結合器は、標準的な光ファイバ(入力ファイバとして使用される)を、入力ファイバのクラッドよりも低い屈折率を有する材料からなる毛細管チューブに挿入することによって構成することができる。しかしながら、このアプローチには多くの欠点がある。例えば、ファイバクラッド毛細管チューブインターフェイスは、標準光ファイバ内部のインターフェイスよりも低品質の導光インターフェイスとなるため、光損失の導入が期待できる。さらに、毛細管チューブは、高価なフッ素ドープ材料を使用して製造されなければならず、結合器の費用を大幅に増大させる。 For example, a conventional optical fiber-based optical coupler, such as that shown in FIG. 6 (PRIOR ART), can be constructed by inserting a standard optical fiber (used as the input fiber) into a capillary tube made of a material with a lower refractive index than the cladding of the input fiber. However, this approach has many drawbacks. For example, the fiber cladding-capillary tube interface is a lower quality light-guiding interface than the interface inside a standard optical fiber, and thus introduction of optical losses can be expected. Furthermore, the capillary tube must be manufactured using expensive fluorine-doped materials, significantly increasing the cost of the coupler.

本明細書に組み込まれる「OPTICAL FIBER COUPLER WITH LOW LOSS AND HIGH COUPLING COEFFICIENT AND METHOD OF FABRICATION THEREOF」という名称の米国特許第7,308,173号は、従来の光ファイバと光導波路デバイスとの間に低損失、高結合係数インターフェイスを提供することができる光ファイバ結合器の様々な実施形態を提供することによって、上記問題のいくつかに有益に対応した。 No. 7,308,173, entitled "OPTICAL FIBER COUPLER WITH LOW LOSS AND HIGH COUPLING COEFFICIENT AND METHOD OF FABRICATION THEREOF," incorporated herein, beneficially addressed some of the above problems by providing various embodiments of optical fiber couplers that can provide a low-loss, high coupling coefficient interface between conventional optical fibers and optical waveguide devices.

それにもかかわらず、多くの課題が依然として残っている。マルチチャネル光デバイス(例えば、導波路アレイ)の普及に伴い、低NA導波路または高NA導波路のアレイへの低損失高精度接続を確立することは、しばしば問題であった。これは、特に、導波路間の間隔が非常に小さいため、すべてへの結合がより困難になるからである。本明細書に組み込まれる2012年12月4日に発行された「OPTICAL FIBER COUPLER ARRAY」という名称の米国特許第8,326,099号は、その実施形態の少なくとも一部において、光ファイバ結合器アレイを設けることによって、上記課題に対処することを試みる。光ファイバ結合器アレイは、近接して配置された複数の導波路を有する光導波路デバイスと、少なくとも1つのファイバ直径によって分離された複数の光ファイバとの間に、高精度で容易なアライメントによる高結合係数インターフェイスを提供する。 Nonetheless, many challenges remain. With the proliferation of multi-channel optical devices (e.g., waveguide arrays), establishing low-loss, high-precision connections to arrays of low or high NA waveguides has often been problematic. This is especially true because the spacing between the waveguides is so small that coupling to all becomes more difficult. U.S. Patent No. 8,326,099, issued Dec. 4, 2012 and entitled "OPTICAL FIBER COUPLER ARRAY," incorporated herein, attempts to address the above challenges in at least some of its embodiments by providing an optical fiber coupler array. The optical fiber coupler array provides a high-coupling coefficient interface with high precision and easy alignment between an optical waveguide device having multiple closely spaced waveguides and multiple optical fibers separated by at least one fiber diameter.

本明細書に明確に組み込まれる「CONFIGURABLE PITCH REDUCING OPTICAL FIBER ARRAY」という名称の米国特許出願第8,712,199号は、個々の導波路の断面または横方向の位置決め精度(いくつかの例では、正確な断面位置決め)の重要性を論じている。導波路の断面位置決め精度の改善が依然として望ましい。 U.S. Patent Application Serial No. 8,712,199, entitled "CONFIGURABLE PITCH REDUCING OPTICAL FIBER ARRAY," expressly incorporated herein, discusses the importance of cross-sectional or lateral positioning accuracy (and in some instances, precise cross-sectional positioning) of individual waveguides. Improvements in the cross-sectional positioning accuracy of waveguides remain desirable.

また、一端の一組の分離ファイバ(例えば、単一モードファイバ)と、他端の個々のモード(例えば、少数モードまたはマルチモードファイバ)および/またはコア(例えば、マルチコアファイバ)との間の光結合を改善および/または最適化することが望ましい。さらなるファイバアレイの改善が望ましい場合がある。 It may also be desirable to improve and/or optimize the optical coupling between a pair of separated fibers (e.g., single mode fibers) at one end and the individual modes (e.g., few mode or multimode fibers) and/or cores (e.g., multicore fibers) at the other end. Further fiber array improvements may be desirable.

さらに、結合器アレイの多くの実用的な用途では、結合器アレイの第1の端部および第2の端部の一方または両方において、結合器アレイを通って進む光のバック反射(または反射損失)が非常に重要である可能性がある。例えば、バック反射を低減するための改良(例えば、最適化)は、いくつかの電気通信およびいくつかの検知用途(例えば、結合器アレイに挿入された光が検知のために使用される場合)にとって重要であり得る。なぜなら、バック反射は、望ましくないことに、検知される光の特性を歪め、したがって、センサ性能に悪影響を与える可能性があるからである。したがって、内側コアおよび外側コアの両方の屈折率および大きさ、および/または光結合器アレイにおける消失コア導波路の他の特性を改善(例えば、最適化)して、結合器の第1の端部において複数の光ファイバから結合器の第2の端部において光デバイスへ伝搬する光に対するバック反射を低減することができれば、様々な実施において、有利であり得る、および/またはその逆もある。 Furthermore, in many practical applications of coupler arrays, back reflection (or reflection loss) of light traveling through the coupler array at one or both of the first and second ends of the coupler array can be very significant. For example, improvements (e.g., optimization) to reduce back reflection can be important for some telecommunications and some sensing applications (e.g., when the light inserted into the coupler array is used for sensing) because back reflection can undesirably distort the characteristics of the sensed light and thus adversely affect sensor performance. Therefore, it can be advantageous in various implementations if the refractive index and size of both the inner and outer cores and/or other characteristics of the missing core waveguide in the optical coupler array can be improved (e.g., optimized) to reduce back reflection for light propagating from the multiple optical fibers at the first end of the coupler to the optical device at the second end of the coupler, and/or vice versa.

本明細書に記載される例示的な実施形態は、革新的な特徴を有し、そのうちの1つのみがそれらの望ましい属性に必須であるか、または単独で責任を負うものではない。特許請求の範囲を限定することなく、有利な特徴のいくつかを以下に要約する。
例セットI
1.複数の光ファイバを光デバイスに光結合するためのマルチチャネル光結合器アレイであって、前記マルチチャネル光結合器アレイは、
前記複数の光ファイバと光結合するように動作可能な第1の端部と、前記光デバイスと光結合するように動作可能な第2の端部と、を有する長尺光エレメントを備え、
前記長尺光エレメントは、
共通の単一結合器ハウジング構造と、
複数の縦導波路と、
外側クラッドと、を備え、
前記複数の縦導波路は、それぞれが互いに間隔をおいて配置され、それぞれが少なくとも1つの光モードのための容量を有し、それぞれが前記第2の端部に近接して前記共通の単一ハウジング構造に埋め込まれ、少なくとも1つが前記第1の端部で前記複数の光ファイバの1つに結合されるように構成され、前記第2の端部で前記光デバイスに結合されるように構成された消失コア導光路であって、前記複数の光ファイバが有効屈折率NeffFiberを有する伝搬モードを有し、前記光デバイスが有効屈折率NeffDeviceを有するモードを有し、前記少なくとも1つの消失コア導波路が前記第1の端部で前記少なくとも1つの光モードのための有効屈折率Neff1および前記第2の端部で有効屈折率Neff2を有し、前記少なくとも1つの消失コア導波路が内側消失コアと、外側コアと、を備え、前記内側消失コアが第1の屈折率(N-1)と、前記第1の端部で第1の内側コアサイズ(ICS-1)と、前記第2の端部で第2の内側コアサイズ(ICS-2)とを有し、前記外側コアが前記内側コアを縦方向に囲み、第2の屈折率(N-2)と、前記第1の端部で第1の外側コアサイズ(OCS-1)と、前記第2の端部で第2の外側コアサイズ(OCS-2)と、を有し、
前記外側クラッドは、前記外側コアを縦方向に囲み、第3の屈折率(N-3)と、前記第1の端部で第1のクラッドサイズと、および前記第2の端部で第2のクラッドサイズと、を有し、
前記共通の単一結合器ハウジング構造は、第4の屈折率(N-4)を有し、前記複数の縦導波路を囲む横方向に連続する媒体を備え、前記第1、第2、および第3の屈折率(N-1、N-2、およびN-3)の間の相対的な大きさの関係は、以下の大きさの関係(N-1>N-2>N-3)を有し、前記共通の単一結合器ハウジング構造の前記媒体の総容量は、前記共通の単一結合器ハウジング構造内に閉じ込められた前記消失コア導波路内側コアおよび前記外側コアの全ての総容量よりも大きく、前記第1の内側消失コアサイズ(ICS-1)、前記第1の外側コアサイズ(OCS-1)、および前記複数の縦導波路の間の前記間隔は、前記第2の内側消失コアサイズ(ICS-2)および前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)に達するまで、前記長尺光エレメントに沿って前記第1の端部と前記第2の端部との間で、低減プロファイルにしたがって同時かつ徐々に低減され、前記第2の内側消失コアサイズ(ICS-2)は、そこを通って光を導くのに不十分であるように選択され、前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)は、少なくとも1つの光モードを導くのに十分であるように選択され、その結果、
前記第1の端部から前記第2の端部まで第1の方向に進む光は、前記内側消失コアから 前記第2の端部に近接して前記対応する外側コア内に逃げ、
前記第2の端部から前記第1の端部へ第2の方向に進む光は、前記外側コアから前記第1の端部に近接して前記対応する内側消失コア内に移動し、
前記第1の端部に近接する前記共通の単一結合器ハウジング構造は、断面形状を有し、前記断面形状は、少なくとも1つの孔を有する横方向に連続する構造を備え、少なくとも1つの孔は、前記複数の縦導波路のうちの少なくとも1つを含み、前記結合器ハウジング構造と前記複数の縦導波路のうちの少なくとも1つとの間に間隙を生成し、
前記Neff1、Neff2、NeffFiber、およびNeffDeviceの間の関係は、
(1)Neff2はNeffDeviceに略等しく、Neff1はNeffFiberに等しくない、
(2)Neff1はNeffFiberに略等しく、Neff2はNeffDeviceに等しくない、
(3)Neff1はNeffFiberより大きく、Neff2はNeffDeviceより小さい、のうちの1つである、マルチチャネル光結合器アレイ。
2.前記消失コア導波路のうちの少なくとも1つは、屈折率プロファイルを備え、
前記屈折率プロファイルにおいて、
前記第1の屈折率(N-1)、
前記第1の内側コアサイズ(ICS-1)、
前記第2の内側コアサイズ(ICS-2)、
前記第2の屈折率(N-2)、
前記第1の外側コアサイズ(OCS-1)、
前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)、および
前記第3の屈折率(N-3)は、
光ファイバインターフェイスおよび/または光デバイスインターフェイスにおいて、前記複数の光ファイバから前記光デバイスへの前記第1の方向、または前記光デバイスから前記複数の光ファイバへの前記第2の方向のうちの少なくとも1つに進む光のバック反射を低減するように構成される、例1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
3.前記Neff1は、NeffFiberよりも大きく、前記Neff2は、NeffDeviceに略等しい、例1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
4.前記複数の光ファイバのうちの前記1つは、コア屈折率NcoreFiberおよびクラッド屈折率NcladdingFiberを有し、前記光デバイスは、コア屈折率NcoreDeviceおよびクラッド屈折率NcladdingDeviceを有するモードを有し、前記N-3は、NcladdingFiberに略等しく、N-2は、NcoreDeviceに略等しく、N-1は、(N-2)+(NcoreFiber-NcladdingFiber)に略等しい、例3に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
5.前記Neff1は、NeffFiberに略等しく、前記Neff2は、NeffDeviceより小さい、例1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
6.前記複数の光ファイバのうちの前記1つは、クラッド屈折率NcladdingFiberを有し、前記消失コア導波路のうちの少なくとも1つにおける前記第3の屈折率(N-3)は、前記NcladdingFiberよりも小さい、例5に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
7.前記複数の光ファイバのうちの前記1つは、コア屈折率NcoreFiberおよびクラッド屈折率NcladdingFiberを有し、前記光デバイスは、コア屈折率NcoreDeviceおよびクラッド屈折率NcladdingDeviceを有するモードを有し、
前記N-1は、NcoreFiberに略等しく、N-2は、NcladdingFiberに略等しく、N-3は、(N-2)-(NcoreDevice-NcladdingDevice)に略等しい、例5に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
8.前記Neff1は、NeffFiberよりも大きく、前記Neff2は、NeffDeviceよりも小さい、例1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
9.前記複数の光ファイバのうちの前記1つは、クラッド屈折率NcladdingFiberを有し、前記消失コア導波路のうちの少なくとも1つにおける前記第3の屈折率(N-3)は、前記NcladdingFiberよりも小さい、例8に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
10.前記複数の光ファイバのうちの前記1つは、コア屈折率NcoreFiberおよびクラッド屈折率NcladdingFiberを有し、前記光デバイスは、コア屈折率NcoreDeviceおよびクラッド屈折率NcladdingDeviceを有するモードを有し、
前記N-3は、NcladdingFiberよりも小さく、N-2は、(N3)+(NcoreDevice-NcladdingDevice)に略等しく、N-1は、(N2)+(NcoreFiber-NcladdingFiber)に略等しい、例8に記載の光結合器アレイ。
11.前記消失コア導波路の少なくとも1つは、屈折率プロファイルを備え、
前記屈折率プロファイルにおいて、
前記第1の屈折率(N-1)、
前記第1の内側コアサイズ(ICS-1)、
前記第2の内側コアサイズ(ICS-2)、
前記第2の屈折率(N-2)、
前記第1の外側コアサイズ(OCS-1)、
前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)、および
前記第3の屈折率(N-3)は、光ファイバインターフェイスおよび光デバイスインターフェイスにおいて、前記複数の光ファイバから前記光デバイスへの前記第1の方向、または前記光デバイスから前記複数の光ファイバへの前記第2の方向のうちの少なくとも1つに進む光のバック反射の合計を低減するように構成される、例8に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
12.前記光結合器アレイは、前記第2の端部で前記光デバイスへの光結合を増加させるように構成され、前記光デバイスは、
自由空間ベース光デバイス、
少なくとも1つの入力/出力端部結合ポートを有する光回路、または
垂直結合エレメントを備える少なくとも1つの光ポートを有する光回路、のうちの1つを備える、例1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
13.前記光結合器アレイは、前記第2の端部で前記光デバイスへの光結合を増加させるように構成され、前記光デバイスは、
マルチモード光ファイバ、
ダブルクラッド光ファイバ、
マルチコア光ファイバ、
大モードエリアファイバ、
ダブルクラッドマルチコア光ファイバ、
標準/従来光ファイバ、または
カスタム光ファイバ、のうちの1つを備える、例1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
14.前記光結合器アレイは、前記第2の端部で前記光デバイスへの光結合を増大させるように構成され、前記光デバイスは、追加の光結合器アレイを備える、例1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
15.N-3≦N-4である、例1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
16.前記第2の端部に近接して、前記結合器アレイは、前記結合器ハウジング構造と前記複数の縦導波路との間に実質的に間隙を有さない、例1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
17.前記断面形状は、前記複数の縦導波路を囲むリングを備える、例1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
18.前記複数の縦導波路は、六角形配置である、例17に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
19.前記リングは、円形の内側断面を有する、例17に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
20.前記リングは、非円形の内側断面を有する、例17に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
21.前記リングは、円形の外側断面を有する、例17に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
22.前記リングは、非円形の外側断面を有する、例17に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
23.前記断面形状は、複数の孔を有する構造を備える、例1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
24.前記孔は、六角形配置である、例23に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
25.前記孔は、矩形配置である、例23に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
26.前記複数の孔は、XYアレイに規定される、例23に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
27.少なくとも1つの孔は、円形断面を有する、例23に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
28.少なくとも1つの孔は、非円形断面を有する、例23に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
29.前記孔のうちの少なくとも1つは、前記孔のうちの別の1つとは異なる寸法を有する、例23に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
30.前記孔のうちの少なくとも1つは、前記孔のうちの別の1つとは異なる形状を有する、例23に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
例セットII
1.マルチチャネル光結合器であって、
出力光結合器アレイと、
複数の光ファイバと、を備え、前記複数の光ファイバのうちの少なくとも2つは、前記出力光結合器アレイとは反対側の端部で互いに接続される、マルチチャネル光結合器。
2.前記出力光結語アレイは、タルボットキャビティを形成するためのリフレクタを備える、例1に記載のマルチチャネル光結合器。
3.前記出力光結合器アレイは、ピッチ減少光ファイバアレイを備える、例1に記載のマルチチャネル光結合器。
4.前記出力光結合器アレイは、
長尺光エレメントを備え、前記長尺エレメントは、前記複数の光ファイバと光結合するように動作可能な第1の端部と、前記光デバイスと光結合するように動作可能な第2の端部と、を有し、
前記長尺光エレメントは、
共通の単一結合器ハウジング構造と、複数の縦導波路と、を備え、
前記複数の縦導波路は、それぞれが互い間隔をおいて配置され、それぞれが所定のモードフィールドプロファイルの少なくとも1つの光モードのための容量を有し、それぞれが前記第2の端部に近接して前記共通の単一ハウジング構造に埋め込まれ、前記複数の縦導波路のうちの少なくとも1つが消失コア導光路であって、前記少なくとも1つの消失コア導波路のそれぞれは、
内側消失コアと、外側コアと、外側クラッドと、を備え、前記内側消失コアが第1の屈折率(N-1)と、前記第1の端部で第1の内側コアサイズ(ICS-1)と、前記第2の端部で第2の内側コアサイズ(ICS-2)とを有し、前記外側コアが前記内側コアを縦方向に囲み、第2の屈折率(N-2)と、前記第1の端部で第1の外側コアサイズ(OCS-1)と、前記第2の端部で第2の外側コアサイズ(OCS-2)と、を有し、前記外側クラッドは、前記外側コアを縦方向に囲み、第3の屈折率(N-3)と、前記第1の端部で第1のクラッドサイズと、および前記第2の端部で第2のクラッドサイズと、を有し、前記共通の単一結合器ハウジング構造は、第4の屈折率(N-4)を有し、前記複数の縦導波路を囲む横方向に連続する媒体を備え、前記第1、第2、第3、および第4の屈折率(N-1、N-2、N-3、およびN-4)の間の相対的な大きさの関係は、以下の大きさの関係(N-1>N-2>N-3)を有し、
前記媒体または共通の単一結合器ハウジング構造の総容量は、前記共通の単一結合器ハウジング構造内に閉じ込められた前記消失コア導波路内側コアおよび前記外側コアの全ての総容量よりも大きく、前記第1の内側消失コアサイズ(ICS-1)、前記第1の外側コアサイズ(OCS-1)、および前記複数の縦導波路の間の前記所定間隔は、前記第2の内側消失コアサイズ(ICS-2)および前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)に達するまで、前記光エレメントに沿って前記第1の端部と前記第2の端部との間で、所定低減プロファイルにしたがって同時かつ徐々に低減し、前記第2の内側消失コアサイズ(ICS-2)は、そこを通って光を導くのに不十分であるように選択され、前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)は、少なくとも1つの光モードを導くのに十分であるように選択され、その結果、
前記第1の端部から前記第2の端部まで第1の方向に進む光は、前記内側消失コアから前記第2の端部に近接して前記対応する外側コア内に逃げ、前記第2の端部から前記第1の端部へ第2の方向に進む光は、前記外側コアから前記第1の端部に近接して前記対応する内側消失コア内に移動する、例3に記載のマルチチャネル光結合器。
5.前記出力光結合器アレイは、前記複数の光ファイバと光結合するように動作可能な第1の端部と、前記光デバイスと光結合するように動作可能な第2の端部と、を有する長尺光エレメントを備え、
前記長尺光エレメントは、
共通の単一結合器ハウジング構造と、
複数の縦導波路と、を備え、
前記複数の縦導波路は、それぞれが互い間隔をおいて配置され、それぞれが所定のモードフィールドプロファイルの光モードのための容量を有し、それぞれが前記第2の端部に近接して前記共通の単一ハウジング構造に埋め込まれ、前記複数の縦導波路のうちの少なくとも1つが消失コア導光路であって、前記少なくとも1つの消失コア導波路のそれぞれが内側消失コアと、外側コアと、外側クラッドと、を備え、前記内側消失コアが第1の屈折率(N-1)と、前記第1の端部で第1の内側コアサイズ(ICS-1)と、前記中間断面で中間内側コアサイズ(ICS-IN)と、前記第2の端部で第2の内側コアサイズ(ICS-2)と、を有し、前記外側コアが前記内側コアを縦方向に囲み、第2の屈折率(N-2)と、前記第1の端部で第1の外側コアサイズ(OCS-1)と、前記中間断面で中間外側コアサイズ(OCS-IN)と、前記第2の端部で第2の外側コアサイズ(OCS-2)と、を有し、前記外側クラッドは、前記外側コアを縦方向に囲み、第3の屈折率(N-3)と、前記第1の端部で第1のクラッドサイズと、および前記第2の端部で第2のクラッドサイズと、を有し、前記共通の単一結合器ハウジング構造は、
第4の屈折率(N-4)を有し、前記複数の縦導波路を囲む横方向に連続する媒体を備え、前記第1、第2、第3、および第4の屈折率(N-1、N-2、N-3、およびN-4)の間の所定の相対的な大きさの関係は、以下の大きさの関係(N-1>N-2>N-3)を有し、前記共通の単一結合器ハウジング構造の前記媒体の総容量は、前記共通の単一結合器ハウジング構造内に閉じ込められた前記消失コア導波路の内側コアおよび前記外側コアの全ての総容量よりも大きく、前記第1の内側消失コアサイズ(ICS-1)、前記第1の外側コアサイズ(OCS-1)、および前記複数の縦導波路の間の前記間隔は、前記第2の内側消失コアサイズ(ICS-2)および前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)に達するまで、前記光エレメントに沿って前記第1の端部と前記第2の端部との間で、低減プロファイルにしたがって同時かつ徐々に低減し、前記中間内側消失コアサイズ(ICS-IN)は、そこを通って光を導くのに不十分であるように選択され、前記中間外側コアサイズ(OCS-IN)は、少なくとも1つの光モードを導くのに十分であるように選択され、前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)は、そこを通って少なくとも1つの光モードを導くのに不十分であるように選択され、その結果、
前記第1の端部から前記第2の端部まで第1の方向に進む光は、前記内側消失コアから前記中間断面に近接して前記対応する外側コア内に逃げ、前記外側コアから前記第2の端部に近接して少なくとも2つの隣接する外側コアにより形成された結合導波路内に逃げ、
前記第2の端部から前記第1の端部へ進む光の少なくとも1つの導波路モードは、少なくとも2つの隣接する外側コアによって形成された前記結合導波路から前記中間断面に近接して前記外側コア内に移動し、前記外側コアから前記第1端部に近接して前記対応する内側消失コア内に移動する、例3に記載のマルチチャネル光結合器。
6. 前記複数の光ファイバは、光増幅を可能にするように構成された1つ以上のゲインブロックを備える、例1に記載のマルチチャネル光結合器。
7. 前記複数の光ファイバは、前記出力光結合器アレイと反対側の端部で他の光ファイバと接続されていない少なくとも1つの光ファイバを備える、例1に記載のマルチチャネル光結合器。
8.別の光ファイバと接続されていない前記少なくとも1つの光ファイバは、パッシブまたはアクティブ位相ロックに適したレーザキャビティを形成するように構成されている、例7に記載のマルチチャネル光結合器。
9.他の光ファイバと接続されていない前記少なくとも1つの光ファイバは、少なくとも1つのリフレクタ、ファイバブラッグ格子、または変調エレメントを備える、例7に記載のマルチチャネル光結合器。
10.シングル偏光モードを生成するように構成されたデバイスであって、前記デバイスは、例1のマルチチャネル光結合器を備え、一緒に接続された前記少なくとも2つのファイバは、1つ以上の偏光ビームスプリッタを備える、デバイス。
11.シングル偏光モードを生成するように構成されたデバイスであって、前記デバイスは、例1のマルチチャネル光結合器を備え、一緒に接続された前記少なくとも2つのファイバは、1つ以上のアイソレータを備える、デバイス。
12. シングル偏光モードを生成するように構成されたデバイスであって、前記デバイスは、例1の前記マルチチャネル光カ結合器と、1つ以上の偏光コンバータとを備える、デバイス。
13. 前記1つ以上の偏光コンバータは、1つ以上の円形-線形または線形-円形コンバータを備える、例12に記載のデバイス。
14. 前記複数の光ファイバは、少なくとも4本の光ファイバを備える、例1に記載のマルチチャネル光結合器。
15. 前記複数の光ファイバは、少なくとも6本の光ファイバを備える、例14に記載のマルチチャネル光結合器。
16. 前記複数の光ファイバは、少なくとも8本の光ファイバを備える、例15に記載のマルチチャネル光結合器。
17. 前記複数の光ファイバは、少なくとも10本の光ファイバを備える、例16に記載のマルチチャネル光結合器。
18. 前記出力光結合器アレイは、複数の導波路を備える、例1に記載のマルチチャネル光結合器。
19. 前記出力光結合器アレイは、少なくとも1つの伝搬モードをサポートするように構成された複数のコアを備える、例1に記載のマルチチャネル光結合器。
20. 前記リフレクタは、タルボットミラーを備える、例2に記載のマルチチャネル光結合器。
21. 前記出力光結合器アレイは、前記複数の光ファイバと反対側の端部で少なくとも1つのリフレクタを備える、例1に記載のマルチチャネル光結合器。
22. 前記出力光結合器アレイは、前記複数の光ファイバと反対側の端部で共通のリフレクタを備える、例1に記載のマルチチャネル光結合器。
例セットIII
1.複数の光ファイバを光デバイスに光結合するためのマルチチャネル光結合器あって、前記マルチチャネル光結合器は、
長尺光エレメントを備え、前記長尺光エレメントは、前記複数の光ファイバと光結合するように動作可能な第1の端部と、前記光デバイスと光結合するように動作可能な第2の端部と、を有し、
前記長尺光エレメントは、
共通の単一結合器ハウジング構造と、複数の縦導波路と、を備え、
前記複数の縦導波路は、それぞれが互い間隔をおいて配置され、それぞれが所定のモードフィールドプロファイルの少なくとも1つの光モードのための容量を有し、それぞれが前記第2の端部に近接して前記共通の単一ハウジング構造に埋め込まれ、前記複数の縦導波路のうちの少なくとも1つが消失コア導光路であって、前記少なくとも1つの消失コア導波路のそれぞれは、内側消失コアと、外側コアと、外側クラッドと、を備え、前記内側消失コアが第1の屈折率(N-1)と、前記第1の端部で第1の内側コアサイズ(ICS-I)と、前記第2の端部で第2の内側コアサイズ(ICS-2)と、を有し、前記外側コアが前記内側コアを縦方向に囲み、第2の屈折率(N-2)と、前記第1の端部で第1の外側コアサイズ(OCS-I)と、前記第2の端部で第2の外側コアサイズ(OCS-2)と、を有し、前記外側クラッドは、前記外側コアを縦方向に囲み、第3の屈折率(N-3)と、前記第1の端部で第1のクラッドサイズと、および前記第2の端部で第2のクラッドサイズと、を有し、前記共通の単一結合器ハウジング構造は、第4の屈折率(N-4)を有し、前記複数の縦導波路を囲む横方向に連続する媒体を備え、前記第1、第2、第3、および第4の屈折率(N-1、N-2、N-3、およびN-4)の間の相対的な大きさの関係は、以下の大きさの関係(N-1>N-2>N-3)を有し、
前記媒体または共通の単一結合器ハウジング構造の総容量は、総容量または前記共通の単一結合器ハウジング構造内に閉じ込められた前記消失コア導波路内側コアおよび前記外側コアの全てよりも大きく、前記第1の内側消失コアサイズ(ICS-I)、前記第1の外側コアサイズ(OCS-I)、および前記複数の縦導波路の間の前記所定間隔は、前記第2の内側消失コアサイズ(ICS-2)および前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)に達するまで、前記光エレメントに沿って前記第1の端部と前記第2の端部との間で、所定の低減プロファイルにしたがって同時かつ徐々に低減し、前記第2の内側消失コアサイズ(ICS-2)は、そこを通って光を導くのに不十分であるように選択され、前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)は、少なくとも1つの光モードを導くのに十分であるように選択され、その結果、
前記第1の端部から前記第2の端部まで進む光は、前記内側消失コアから前記第2の端部に近接して前記対応する外側コア内に逃げ、前記第2の端部から前記第1の端部まで進む光は、前記外側コアから前記第1の端部に近接して前記対応する内側消失コア内に移動し、
前記第1の端部に近接する前記共通の単一結合器ハウジング構造は、以下の断面形状、前記複数の縦導波路を囲むリング、複数の孔を有する横方向に連続する構造の1つを有し、少なくとの1つの前記孔は、前記複数の縦導波路の少なくとも1つを含む、マルチチャネル光結合器。
2.マルチチャネル光結合器アレイであって、
長尺光エレメントを備え、前記長尺光エレメントは、第1の端部と第2の端部とし、前記第1の端部および前記第2の端部は、複数の光ファイバ、光デバイス、またはそれらの組み合わせと光結合するように動作可能であり、
前記長尺光エレメントは、
結合器ハウジング構造と、
複数の縦導波路と、を備え、
前記複数の縦導波路は、互い対して配置され、それぞれが少なくとも1つの光モードのための容量を有し、前記複数の縦導波路は、前記ハウジング構造に埋め込まれ、前記複数の縦導波路は少なくとも1つは、消失コア導光路、前記少なくとも1つの消失コア導波路を有し、
前記少なくとも1つの消失コア導波路は、内側消失コアと、外側コアと、外側クラッドと、を備え、
前記内側消失コアが第1の屈折率(N-1)と、内側コアサイズと、を有し、
前記外側コアが前記内側コアを縦方向に囲み、第2の屈折率(N-2)と、外側コアサイズと、を有し、
前記外側クラッドが前記外側コアを縦方向に囲み、第3の屈折率(N-3)と、クラッドサイズと、を有し、
前記結合器ハウジング構造は、第4の屈折率(N-4)を有し、前記複数の縦導波路を囲む媒体を備え、N-1>N-2>N-3であり、
前記内側コアサイズ、前記外側コアサイズ、および前記複数の縦導波路の間の間隔は、前記第2の端部で、前記内側コアサイズがそこを通って光を導くのに不十分であるように、前記外側コアサイズが少なくとも1つの光モードを導くのに十分であるように、前記光エレメントに沿って、前記第1端部から前記第2の端部に減少し、
前記第1の端部に近接する前記結合器ハウジング構造は、以下の断面構成、前記複数の縦導波路を囲むリング、前記リングと前記複数の導波路との間には間隙があり、または複数の孔を有する構造、少なくとの1つの孔は、前記複数の縦導波路のうちの少なくとも1つを含む、マルチチャネル光結合器アレイ。
3. 前記結合器ハウジング構造は、共通の単一結合器ハウジング構造を備える、例2に記載の光結合器アレイ。
4. 前記第1の端部に近接して、前記複数の縦導波路の1つは、前記結合器ハウジング構造の外側に延在する、前記例のいずれかに記載の光結合器アレイ。
5.前記第1の端部に近接して、前記複数の縦導波路の1つは、前記結合器ハウジング構造内に配置され、前記結合器ハウジング構造を越えて延在しない、前記例のいずれかの光結合器アレイ。
6. 前記第1の端部に近接して、前記複数の縦導波路の1つは、前記結合器ハウジング構造の外側断面境界領域に配置され、前記結合器ハウジング構造を越えて延在しない、前記例のいずれかに記載の光結合器アレイ。
7. 前記媒体は、横方向に連続する媒体である、例2~6のいずれかに記載の光結合器アレイ。
8. 前記結合器ハウジング構造の前記媒体の総容量は、前記結合器ハウジング構造内に閉じ込められた前記少なくとも1つの消失コア導波路の全ての内側コアおよび外側コアの総容量よりも大きい、前記例2~7のいずれかに記載の光結合器アレイ。
9. 前記内側コアサイズ、前記外側コアサイズ、および前記複数の縦導波路間の間隔は、前記第1の端部から前記第2の端部まで同時かつ徐々に減少する、例2~8のいずれかに記載の光結合器アレイ。
10. 前記第2の端部に近接して、前記結合器アレイは、前記結合器ハウジング構造と前記複数の縦導波路との間に実質的に間隙を有しない、前記例のいずれかに記載の光結合器アレイ。
11. 前記断面構造のうちの1つは、前記複数の縦導波路を囲むリングである、前記例のいずれかに記載の光結合器アレイ。
12. 前記複数の縦導波路は、六角形配置である、例11に記載の光結合器アレイ。
13. 前記リングは、円形の内側断面を有する、例11~12のいずれかに記載の光結合器アレイ。
14. 前記リングは、非円形の内側断面を有する、例11~12のいずれかに記載の光結合器アレイ。
15. 前記内側断面は、六角形である、例14に記載の光結合器アレイ。
16. 前記内側断面は、D字形状である、例14に記載の光結合器アレイ。
17. 前記リングは、円形の外側断面を有する、例11~16のいずれかに記載の光結合器アレイ。
18. 前記リングは、非円形の外側断面を有する、例11~16のいずれかに記載の光結合器アレイ。
19. 前記外側断面は、六角形である、例18に記載の光結合器アレイ。
20. 前記外側断面は、D字形状である、例18に記載の光結合器アレイ。
21. 前記断面形状の1つは、前記複数の孔を有する構造である、例1~10のいずれかに記載の光結合器アレイ。
22. 前記孔は、六角形配置である、例21に記載の光結合器アレイ。
23. 前記孔は、矩形配置である、例21に記載の光結合器アレイ。
24. 前記複数の孔は、XYアレイに規定される、例21に記載の光結合器アレイ。
25. 少なくとも1つの孔は、非導波路材料を含む、例21~24のいずれかに記載の光結合器アレイ。
26. 少なくとも1つの孔は、円形断面を有する、例21~25のいずれかに記載の光結合器アレイ。
27. 少なくとも1つの孔は、非円形断面を有する、例21~26のいずれかに記載の光結合器アレイ。
28. 前記非円形断面は、D字形状である、例27に記載の光結合器アレイ。
29. 前記孔の少なくとも1つは、前記孔の別の1つとは異なる寸法を有する、例21~28のいずれかに記載の光結合器アレイ。
30. 前記孔の少なくとも1つは、前記孔の別の1つとは異なる形状を有する、例21~29のいずれかに記載の光結合器アレイ。
31. 前記孔は絶縁されている、例21~30のいずれかに記載の光結合器アレイ。
32. 前記孔のいくつかは接続される、例21~30のいずれかに記載の光結合器アレイ。
33. 前記少なくとも1つの消失コア導波路は、シングルモードファイバを備える、前記例のいずれかに記載の光結合器アレイ。
34. 前記少なくとも1つの消失コア導波路は、マルチモードファイバを備える、前記例のいずれかに記載の光結合器アレイ。
35. 前記少なくとも1つの消失コア導波路は、偏光維持ファイバを備える、前記例のいずれかに記載の光結合器アレイ。
36.マルチチャネル光結合器アレイであって、
長尺光エレメントを備え、前記長尺光エレメントは、第1の端部および第2の端部を有し、前記第1の端部および前記第2の端部は、複数の光ファイバ、光デバイス、またはそれらの組み合わせと光結合するように動作可能であり、
前記光エレメントは、
結合器ハウジング構造と、
複数の縦導波路と、をさらに備え、
前記複数の縦導波路は、互い対して配置され、それぞれが少なくとも1つの光モードのための容量を有し、前記複数の縦導波路は前記ハウジング構造に埋め込まれ、前記複数の縦導波路は、それぞれ少なくとも1つの消失コア導波路、前記少なくとも1つの消失コア導波路を有し、
前記少なくとも1つの消失コア導波路は、内側消失コアと、外側コアと、外側クラッドと、を備え、
前記内側消失コアは、第1の屈折率(N-1)と、内側コアサイズと、を有し、
前記外側コアは、前記内側コアを縦方向に囲み、第2の屈折率(N-2)と、外側コアサイズと、を有し、
前記外側クラッドは、前記外側コアを縦方向に囲み、第3の屈折率(N-3)と、クラッドサイズと、を有し、
前記結合器ハウジング構造は、第4の屈折率(N-4)を有し、前記複数の縦導波路を囲む媒体を備え、N-1>N-2>N-3であり、
前記内側消失コアサイズ、前記外側コアサイズ、および前記複数の縦導波路の間の間隔は、前記第2の端部で、前記内側コアのサイズがそこを通って光を導くのに不十分であるように、前記外側コアサイズが少なくとも1つの光モードを導くのに十分であるように、前記長尺光エレメントに沿って、前記第1端部から前記第2の端部まで減少し、
前記第1の端部に近接する前記結合器ハウジング構造は、少なくとも1つの孔を備える断面形状を有し、前記少なくとも1つの孔は、前記複数の縦導波路の少なくとも1つを含み、前記孔は、前記複数の導波路の少なくとも1つが結合器ハウジング構造に対して横方向に移動可能であるように、前記複数の縦導波路の少なくとも1つよりも大きい、マルチチャネル光結合器アレイ。
37. 前記結合器ハウジング構造は、共通の単一結合器ハウジング構造を備える、例36に記載の光結合器アレイ。
38. 前記第1の端部に近接して、前記複数の縦導波路のうちの1つは、前記結合器ハウジング構造の外側に延在する、例36~37のいずれかに記載の光結合器アレイ。
39. 前記第1の端部に近接して、前記複数の縦導波路のうちの1つは、前記結合器ハウジング構造内に配置される、例36~38のいずれかに記載の光結合器アレイ。
40. 前記媒体は、横方向に連続する媒体である、例36~39のいずれかに記載の光結合器アレイ。
41. 前記結合器ハウジング構造の前記媒体の総容量は、前記結合器ハウジング構造内に閉じ込められた前記少なくとも1つの消失コア導波路のすべての内側コアおよび外側コアの総容量よりも大きい、例36~40のいずれかに記載の光結合器アレイ。
42. 前記内側コアサイズ、前記外側コアサイズ、および前記複数の縦導波路間の間隔は、前記第1の端部から前記第2の端部まで同時かつ徐々に減少する、例36~41のいずれかに記載の光結合器アレイ。
43. 前記第2の端部に近接して、前記結合器アレイは、前記結合器ハウジング構造と前記複数の縦導波路との間に実質的に間隙を有しない、例36~42のいずれかに記載の光結合器アレイ。
44. 前記少なくとも1つの孔は、単一の孔を備え、前記複数の縦導波路の少なくとも1つは、複数の縦導波路を備える、例36~43のいずれかに記載の光結合器アレイ。
45. 前記複数の縦導波路は、六角形配列である、例44に記載の光結合器アレイ。
46.前記単一の孔は、円形断面を有する、例44~45のいずれかに記載の光結合器アレイ。
47. 前記単一の孔は、非円形断面を有する、例44~45のいずれかに記載の光結合器アレイ。
48. 前記非円形断面は、六角形である、例47に記載の光結合器アレイ。
49. 前記非円形断面は、D字形状である、例47に記載の光結合器アレイ。
50. 前記結合器ハウジング構造は、円形の外側断面を有する、例44~49のいずれかに記載の光結合器アレイ。
51. 前記結合器ハウジング構造は、非円形外側断面を有する、例44~49のいずれかに記載の光結合器アレイ。
52. 前記外側断面は、六角形である、例51に記載の光結合器アレイ。
53. 前記外側断面は、D字形状である、例51に記載の光結合器アレイ。
54. 前記少なくとも1つの孔は、複数の孔を備える、例36~43のいずれかに記載の光結合器アレイ。
55. 前記複数の孔は、六角形配置である、例54に記載の光結合器アレイ。
56. 前記複数の孔は、矩形配置である、例54に記載の光結合器アレイ。
57. 前記複数の孔は、XYアレイによって規定される、例54に記載の光結合器アレイ。
58. 前記複数の孔のうちの1つ以上は、非導波路材料を含む、例54~57のいずれかに記載の光結合器アレイ。
59. 前記複数の孔のうちの1つ以上は、円形断面を有する、例54~58のいずれかに記載の光結合器アレイ。
60. 前記複数の孔のうちの1つ以上は、非円形断面を有する、例54~59のいずれかに記載の光結合器アレイ。
61. 前記非円形断面は、D字形状を有する、例60に記載の光結合器アレイ。
62. 前記複数の孔の1つ以上は、前記孔の別の1つとは異なる寸法を有する、例54~61のいずれかに記載の光結合器アレイ。
63. 前記複数の孔の1つ以上は、前記孔の別の1つとは異なる形状を有する、例54~62のいずれかに記載の光結合器アレイ。
64. 前記孔は絶縁されている、例54~63のいずれかに記載の光結合器アレイ。
65. 前記孔のいくつかは接続される、例54~63のいずれかに記載の光結合器アレイ。
66. 前記少なくとも1つの消失コア導波路は、シングルモードファイバを備える、例54~65のいずれかに記載の光結合器アレイ。
67. 前記少なくとも1つの消失コア導波路は、マルチモードファイバを備える、例54~66のいずれかに記載の光結合器アレイ。
68. 前記少なくとも1つの消失コア導波路は、偏光維持ファイバを備える、例54~67のいずれかに記載の光結合器アレイ。
例セットIV
1.複数の光ファイバを光デバイスに光結合するためのマルチチャネル光結合器であって、前記マルチチャネル光結合器は、
長尺光エレメントを備え、前記長尺光エレメントは、前記複数の光ファイバと光結合するように動作可能な第1の端部と、前記光デバイスと光結合するように動作可能な第2の端部と、を有し、
前記長尺光エレメントは、
共通の単一結合器ハウジング構造と、複数の縦導波路と、を備え、
前記複数の縦導波路は、それぞれが互い間隔をおいて配置され、それぞれが所定のモードフィールドプロファイルの少なくとも1つの光モードのための容量を有し、それぞれが前記共通の単一ハウジング構造に埋め込まれ、前記複数の縦導波路の少なくとも1つは消失コア導光路であって、
それぞれ前記少なくとも1つの消失コア導波路は、内側消失コアと、外側コアと、外側クラッドと、を備え、前記内側消失コアは、第1の屈折率(N-1)と、前記第1の端部で第1の内側コアサイズ(ICS-I)と、前記中間断面で中間内側コアサイズ(ICS-IN)と、前記第2の端部で第2の内側コアサイズ(ICS-2)とを有し、前記外側コアが前記内側コアを縦方向に囲み、第2の屈折率(N-2)と、前記第1の端部で第1の外側コアサイズ(OCS-I)と、前記中間断面での中間外側コアサイズ(OCS-IN)と、前記第2の端部で第2の外側コアサイズ(OCS-2)と、を有し、前記外側クラッドは、前記外側コアを縦方向に囲み、第3の屈折率(N-3)と、前記第1の端部で第1のクラッドサイズと、前記第2の端部で第2のクラッドサイズと、を有し、前記共通の単一結合器ハウジング構造は、第4の屈折率(N-4)を有し、前記複数の縦導波路を囲む横方向に連続する媒体を備え、前記第1、第2、第3、および第4の屈折率(N-1、N-2、N-3、およびN-4)の間の相対的な大きさの関係は、以下の大きさの関係(N-1>N-2>N-3)を有し、
前記媒体または共通の単一結合器ハウジング構造の総容量は、総容量または前記共通の単一結合器ハウジング構造内に閉じ込められた前記消失コア導波路内側コアおよび前記外側コアの全てよりも大きく、前記第1の内側消失コアサイズ(ICS-I)、前記第1の外側コアサイズ(OCS-I)、および前記複数の縦導波路の間の前記間隔は、前記第2の内側消失コアサイズ(ICS-2)および前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)に達するまで、前記光エレメントに沿って前記第1の端部と前記第2の端部との間で、所定の低減プロファイルにしたがって同時かつ徐々に低減し、前記中間内側消失コアサイズ(ICS-IN)は、そこを通って光を導くのに不十分であるように選択され、前記中間外側コアサイズ(OCS-IN)は、少なくとも1つの光モードを導くのに十分であるように選択され、前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)は、少なくとも1つの光モードを導くのに十分であるように選択され、その結果、
前記第1の端部から前記第2の端部まで進む光は、前記内側消失コアから前記中間断面に近接して前記対応する外側コア内に逃げ、前記外側コアから前記第2の端部に近接する少なくとも2つの隣接する外側コアによって形成された結合導波路内に逃げ、
前記第2の端部から前記第1の端部へ進む光は、前記少なくとも2つの隣接する外側コアによって形成された前記結合導波路から前記中間断面に近接して前記外側コア内に移動し、前記外側コアから前記第1の端部に近接して前記対応する内側消失コア内に移動し、
前記第1の端部に近接して前記共通の単一結合器ハウジング構造は、以下の断面構造を備え、前記断面構造は少なくとも1つの孔を有する横方向に連続する構造を備え、前記少なくとの1つの孔は、前記複数の縦導波路のうちの少なくとも1つを含み、前記結合器ハウジング構造と前記複数の縦導波路のうちの少なくとも1つとの間に間隙を形成する、マルチチャネル光結合器。
2. 複数の光ファイバを光デバイスに光結合するためのマルチチャネル光結合器であって、前記マルチチャネル光結合器は、
長尺光エレメントを備え、前記長尺光エレメントは、前記複数の光ファイバと光結合するように動作可能な第1の端部と、前記光デバイスと光結合するように動作可能な第2の端部と、を有し、
前記長尺光エレメントは、
共通の単一結合器ハウジング構造と、複数の縦導波路と、を備え、
前記複数の縦導波路は、それぞれが互い間隔をおいて配置され、それぞれが少なくとも1つの光モードのための容量を有し、それぞれが前記ハウジング構造に埋め込まれ、前記複数の縦導波路の少なくとも1つが消失コア導光路であって、それぞれ前記少なくとも1つの消失コア導波路は、
内側消失コアと、外側コアと、外側クラッドと、を備え、前記内側消失コアが第1の屈折率(N-1)と、前記第1の端部で第1の内側コアサイズ(ICS-I)と、前記第2の端部で第2の内側コアサイズ(ICS-2)とを有し、前記外側コアが前記内側コアを縦方向に囲み、第2の屈折率(N-2)と、前記第1の端部で第1の外側コアサイズ(OCS-I)と、前記第2の端部で第2の外側コアサイズ(OCS-2)と、を有し、前記外側クラッドは、前記外側コアを縦方向に囲み、第3の屈折率(N-3)と、前記第1の端部で第1のクラッドサイズと、および前記第2の端部で第2のクラッドサイズと、を有し、前記共通の単一結合器ハウジング構造は、第4の屈折率(N-4)を有し、前記複数の縦導波路を囲む媒体を備え、前記第1、第2、第3、および第4の屈折率(N-1、N-2、N-3、およびN-4)の間の相対的な大きさの関係は、以下の大きさの関係(N-1>N-2>N-3)を有し、
前記第1の内側消失コアサイズ(ICS-I)、前記第1の外側コアサイズ(OCS-1)、および前記複数の縦導波路の間の前記間隔は、前記第2の内側消失コアサイズ(ICS-2)および前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)に達するまで、前記光エレメントに沿って前記第1の端部と前記第2の端部との間で同時かつ徐々に低減し、前記第2の内側消失コアサイズ(ICS-2)は、そこを通って光を導くのに不十分であるように選択され、前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)は、少なくとも1つの光モードを導くのに十分であるように選択され、その結果、
前記第1の端部から前記第2の端部まで進む光は、前記内側消失コアから前記第2の端部に近接して前記対応する外側コア内に逃げ、前記第2の端部から前記第1の端部まで進む光は、前記外側コアから前記第1の端部に近接して前記対応する内側消失コア内に移動し、
前記第1の端部に近接して前記結合器ハウジング構造は、以下の断面形状の1つを有し前記断面構造は、前記複数の縦導波路を囲むリング、または複数の孔を有する横方向に連続する構であり、少なくとも1つの孔は、前記複数の縦導波路のうちの少なくとも1つを含む、マルチチャネル光結合器。
例セットV
1.複数の光ファイバを光デバイスに光結合するためのマルチチャネル光結合器であって、前記マルチチャネル光結合器は、
長尺光エレメントを備え、前記長尺光エレメントは、前記複数の光ファイバと光結合するように動作可能な第1の端部と、前記光デバイスと光結合するように動作可能な第2の端部と、を有し、
前記長尺光エレメントは、
共通の単一結合器ハウジング構造と、複数の縦導波路と、を備え、
前記複数の縦導波路は、それぞれが互い間隔をおいて配置され、それぞれが所定のモードフィールドプロファイルの少なくとも1つの光モードのための容量を有し、それぞれが前記第2の端部に近接して前記共通の単一ハウジング構造に埋め込まれ、少なくとも1つが消失コア導光路であって、前記少なくとも1つの消失コア導波路は、
内側消失コアと、外側コアと、外側クラッドと、を備え、
前記内側消失コアが第1の屈折率(N-1)と、前記第1の端部で第1の内側コアサイズ(ICS-I)と、前記中間断面で中間内側コアサイズ(ICS-IN)と、前記第2の端部で第2の内側コアサイズ(ICS-2)とを有し、前記外側コアが前記内側コアを縦方向に囲み、第2の屈折率(N-2)と、前記第1の端部で第1の外側コアサイズ(OCS-I)と、前記中間断面で中間外側コアサイズ(OCS-IN)と、前記第2の端部で第2の外側コアサイズ(OCS-2)と、を有し、前記外側クラッドは、前記外側コアを縦方向に囲み、第3の屈折率(N-3)と、前記第1の端部で第1のクラッドサイズと、前記第2の端部で第2のクラッドサイズと、を有し、前記共通の単一結合器ハウジング構造は、第4の屈折率(N-4)を有し、前記複数の縦導波路を囲み、前記第1、第2、第3および第4の屈折率(N-1、N-2、N-3、およびN-4)の間の相対的な大きさの関係は、以下の大きさの関係(N-1>N-2>N-3)を有し、
前記媒体または共通の単一結合器ハウジング構造の総容量は、総容量または前記共通の単一結合器ハウジング構造内に閉じ込められた前記消失コア導波路内側コアおよび前記外側コアの全てよりも大きく、前記第1の内側消失コアサイズ(ICS-I)、前記第1の外側コアサイズ(OCS-I)、および前記複数の縦導波路の間の前記所定の間隔は、前記第2の内側消失コアサイズ(ICS-2)および前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)に達するまで、前記光エレメントに沿って前記第1の端部と前記第2の端部との間で、所定の低減プロファイルにしたがって同時かつ徐々に低減し、前記中間内側消失コアサイズ(ICS-IN)は、そこを通って光を導くのに不十分であるように選択され、前記中間外側コアサイズ(OCS-IN)は、少なくとも1つの光モードを導くのに十分であるように選択され、前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)は、そこを通って光を導くのに不十分であるように選択され、その結果、
前記第1の端部から前記第2の端部まで進む光は、前記内側消失コアから前記第2の端部に近接して前記対応する外側コア内に逃げ、前記外側コアから前記第2の端部に近接して少なくとも2つの隣接する外側コアよって形成された結合導波路内に逃げ、
前記第2の端部から前記第1の端部に進む光の少なくとも1つの導波路モードは、少なくとも2つの隣接する外側コアによって形成された前記結合導波路から前記中間断面に近接して前記第外側コア内に移動し、前記外側コアから前記第1の端部に近接して前記対応する内側消失コア内に移動し、
前記第1の端部に近接する前記共通の単一結合器ハウジング構造は、断面形状を有し、前記断面形状は、少なくとも1つの孔を有する横方向に連続する構造を有し、前記横方向に連続する構造は、少なくとも1つの孔を有し、前記少なくとも1つの孔は、前記複数の縦導波路のうちの少なくとも1つを含み、前記結合器ハウジング構造と前記複数縦導波路の少なくとも1つとの間に間隙を形成する、マルチチャネル光結合器。
2.マルチチャネル光結合器であって、
長尺光エレメントを備え、
前記長尺光エレメントは、第1の端部と、中間断面と、第2の端部と、を有し、
前記長尺光エレメントは、
共通の単一結合器ハウジング構造と、複数の縦導波路と、を備え、
前記複数の縦導波路は、それぞれが互い間隔をおいて配置され、それぞれが少なくとも1つの光モードのための容量を有し、それぞれが前記ハウジング構造に配置され、前記複数の縦導波路のうちの少なくとも1つが消失コア導光路であって、前記少なくとも1つの消失コア導波路は、
内側消失コアと、外側コアと、外側クラッドと、を備え、
前記内側消失コアが第1の屈折率(N-1)と、前記中間断面で中間内側コアサイズ(ICS-IN)と、前記第2の端部で第2の内側コアサイズ(ICS-2)とを有し、前記外側コアが前記内側コアを縦方向に囲み、第2の屈折率(N-2)と、前記第1の端部で第1の外側コアサイズ(OCS-I)と、前記中間断面で中間外側コアサイズ(OCS-IN)と、前記第2の端部で第2の外側コアサイズ(OCS-2)と、を有し、前記外側クラッドは、前記外側コアを縦方向に囲み、第3の屈折率(N-3)と、前記第1の端部で第1のクラッドサイズと、前記第2の端部で第2のクラッドサイズと、を有し、前記共通の単一結合器ハウジング構造は、第4の屈折率(N-4)を有し、前記複数の縦導波路を囲み、前記第1、第2、第3、および第4の屈折率(N-1、N-2、N-3、およびN-4)の間の相対的な大きさの関係は、以下の大きさの関係(N-1>N-2>N-3)を有し、
前記第1の内側消失コアサイズ(ICS-I)、前記第1の外側コアサイズ(OCS-I)、および前記複数の縦導波路の間の前記間隔は、前記光エレメントに沿って前記第1の端部と前記第2の端部との間で低減し、前記中間内側消失コアサイズ(ICS-IN)は、そこを通って光を導くのに不十分であるように選択され、前記中間外側コアサイズ(OCS-IN)は、少なくとも1つの光モードを導くのに十分であるように選択され、前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)は、そこを通って光を導くのに不十分であるように選択され、その結果、
前記第1の端部から前記第2の端部まで進む光は、前記内側消失コアから前記中間断面に近接して前記対応する外側コア内に逃げ、前記外側コアから前記第2の端部に近接して少なくとも2つの隣接する外側コアよって形成された結合導波路内に逃げ、
前記第2の端部から前記第1の端部に進む光の少なくとも1つの導波路モードは、少なくとも2つの隣接する外側コアによって形成された前記結合導波路から前記中間断面に近接して前記第外側コア内に移動し、前記外側コアから前記第1の端部に近接して前記対応する内側消失コア内に移動する、マルチチャネル光結合器。
The exemplary embodiments described herein have innovative features, no single one of which is essential or solely responsible for their desirable attributes. Without limiting the scope of the claims, some of the advantageous features are summarized below.
Example Set I
1. A multi-channel optical coupler array for optically coupling a plurality of optical fibers to an optical device, the multi-channel optical coupler array comprising:
an elongated optical element having a first end operable to optically couple to the plurality of optical fibers and a second end operable to optically couple to the optical device;
The elongated optical element comprises:
a common single coupler housing structure;
A plurality of longitudinal waveguides;
an outer cladding;
the plurality of longitudinal waveguides each being spaced apart from one another, each having capacity for at least one optical mode, each embedded in the common unitary housing structure proximate the second end, at least one configured to be coupled to one of the plurality of optical fibers at the first end, and configured to be coupled to the optical device at the second end; has an effective refractive index Neff1 for the at least one optical mode at the first end and an effective refractive index Neff2 at the second end, the at least one missing core waveguide comprises an inner missing core and an outer core, the inner missing core having a first refractive index (N-1), a first inner core size (ICS-1) at the first end and a second inner core size (ICS-2) at the second end, the outer core longitudinally surrounding the inner core and having a second refractive index (N-2), a first outer core size (OCS-1) at the first end and a second outer core size (OCS-2) at the second end;
the outer cladding longitudinally surrounds the outer core and has a third refractive index (N-3), a first cladding size at the first end, and a second cladding size at the second end;
the common unitary coupler housing structure has a fourth refractive index (N-4) and comprises a laterally continuous medium surrounding the plurality of longitudinal waveguides, the relative magnitude relationship between the first, second, and third refractive indices (N-1, N-2, and N-3) having the following magnitude relationship (N-1>N-2>N-3), a total volume of the medium in the common unitary coupler housing structure is greater than a total volume of all of the lost core waveguide inner cores and the outer cores confined within the common unitary coupler housing structure, the first inner lost core size (ICS-1), the first an outer core size (OCS-1) and the spacing between the plurality of longitudinal waveguides are simultaneously and gradually reduced according to a reducing profile along the elongated optical element between the first end and the second end until the second inner missing core size (ICS-2) and the second outer core size (OCS-2) are reached, the second inner missing core size (ICS-2) being selected to be insufficient to guide light therethrough and the second outer core size (OCS-2) being selected to be sufficient to guide at least one optical mode, such that
light traveling in a first direction from the first end to the second end escapes from the inner lost core into the corresponding outer core proximate the second end;
light traveling in a second direction from the second end to the first end travels from the outer core into the corresponding inner lost core proximate the first end;
the common single coupler housing structure proximate the first end has a cross-sectional shape comprising a laterally continuous structure having at least one hole, the at least one hole containing at least one of the plurality of longitudinal waveguides and creating a gap between the coupler housing structure and at least one of the plurality of longitudinal waveguides;
The relationship between Neff1, Neff2, NeffFiber, and NeffDevice is:
(1) Neff2 is approximately equal to NeffDevice, and Neff1 is not equal to NeffFiber;
(2) Neff1 is approximately equal to NeffFiber, and Neff2 is not equal to NeffDevice;
(3) A multi-channel optical coupler array, where Neff1 is greater than NeffFiber and Neff2 is less than NeffDevice.
2. At least one of the lost core waveguides comprises a refractive index profile;
In the refractive index profile,
the first refractive index (N-1);
the first inner core size (ICS-1);
the second inner core size (ICS-2);
the second refractive index (N-2),
the first outer core size (OCS-1);
the second outer core size (OCS-2), and the third refractive index (N-3),
2. The multi-channel optical coupler array of example 1, configured to reduce back reflections of light traveling in at least one of the first direction from the plurality of optical fibers to the optical device or the second direction from the optical device to the plurality of optical fibers at an optical fiber interface and/or an optical device interface.
3. The multi-channel optical coupler array of example 1, wherein Neff1 is greater than NeffFiber and Neff2 is approximately equal to NeffDevice.
4. The multi-channel optical coupler array of example 3, wherein the one of the plurality of optical fibers has a core refractive index NcoreFiber and a cladding refractive index NcladdingFiber, the optical device has a mode with a core refractive index NcoreDevice and a cladding refractive index NcladdingDevice, and wherein N-3 is approximately equal to NcladdingFiber, N-2 is approximately equal to NcoreDevice, and N-1 is approximately equal to (N-2) + (NcoreFiber - NcladdingFiber).
5. The multi-channel optical coupler array of example 1, wherein Neff1 is approximately equal to NeffFiber and Neff2 is less than NeffDevice.
6. The multi-channel optical coupler array of example 5, wherein the one of the plurality of optical fibers has a cladding refractive index NcladdingFiber, and the third refractive index (N-3) of at least one of the missing core waveguides is less than NcladdingFiber.
7. The one of the plurality of optical fibers has a core refractive index NcoreFiber and a cladding refractive index NcladdingFiber, and the optical device has a mode with a core refractive index NcoreDevice and a cladding refractive index NcladdingDevice;
6. The multi-channel optical coupler array of example 5, wherein N-1 is approximately equal to NcoreFiber, N-2 is approximately equal to NcladdingFiber, and N-3 is approximately equal to (N-2)-(NcoreDevice-NcladdingDevice).
8. The multi-channel optical coupler array of example 1, wherein Neff1 is greater than NeffFiber and Neff2 is less than NeffDevice.
9. The multi-channel optical coupler array of example 8, wherein the one of the plurality of optical fibers has a cladding refractive index NcladdingFiber, and the third refractive index (N-3) of at least one of the missing core waveguides is less than NcladdingFiber.
10. The one of the plurality of optical fibers has a core refractive index NcoreFiber and a cladding refractive index NcladdingFiber, and the optical device has a mode with a core refractive index NcoreDevice and a cladding refractive index NcladdingDevice;
9. The optical coupler array of example 8, wherein N-3 is less than NcladdingFiber, N-2 is approximately equal to (N3)+(NcoreDevice-NcladdingDevice), and N-1 is approximately equal to (N2)+(NcoreFiber-NcladdingFiber).
11. At least one of the lost core waveguides comprises a refractive index profile;
In the refractive index profile,
the first refractive index (N-1);
the first inner core size (ICS-1);
the second inner core size (ICS-2);
the second refractive index (N-2),
the first outer core size (OCS-1);
9. The multi-channel optical coupler array of Example 8, wherein the second outer core size (OCS-2) and the third refractive index (N-3) are configured to reduce a sum of back reflections of light traveling in at least one of the first direction from the plurality of optical fibers to the optical device or the second direction from the optical device to the plurality of optical fibers at an optical fiber interface and an optical device interface.
12. The optical coupler array is configured to increase optical coupling to the optical device at the second end, the optical device comprising:
Free-space based optical devices,
2. The multi-channel optical coupler array of Example 1, comprising one of: an optical circuit having at least one input/output end coupling port; or an optical circuit having at least one optical port comprising a vertical coupling element.
13. The optical coupler array is configured to increase optical coupling to the optical device at the second end, the optical device comprising:
Multimode optical fiber,
Double clad optical fiber,
Multi-core optical fiber,
Large mode area fiber,
Double-clad multi-core optical fiber,
2. The multi-channel optical coupler array of Example 1 comprising one of: a standard/conventional optical fiber; or a custom optical fiber.
14. The multi-channel optical coupler array of example 1, wherein the optical coupler array is configured to increase optical coupling to the optical device at the second end, the optical device comprising an additional optical coupler array.
15. A multi-channel optical coupler array as described in Example 1, wherein N-3≦N-4.
16. The multi-channel optical coupler array of example 1, wherein proximate the second end, the coupler array has substantially no gaps between the coupler housing structure and the plurality of longitudinal waveguides.
17. The multi-channel optical coupler array of example 1, wherein the cross-sectional shape comprises a ring surrounding the plurality of longitudinal waveguides.
18. The multi-channel optical coupler array of example 17, wherein the plurality of longitudinal waveguides are in a hexagonal arrangement.
19. The multi-channel optical coupler array of example 17, wherein the ring has a circular inner cross-section.
20. The multi-channel optical coupler array of example 17, wherein the ring has a non-circular inner cross-section.
21. The multi-channel optical coupler array of example 17, wherein the ring has a circular outer cross-section.
22. The multi-channel optical coupler array of example 17, wherein the ring has a non-circular outer cross-section.
23. The multi-channel optical coupler array of example 1, wherein the cross-sectional shape comprises a structure having a plurality of holes.
24. The multi-channel optical coupler array of example 23, wherein the holes are in a hexagonal arrangement.
25. The multi-channel optical coupler array of example 23, wherein the holes are in a rectangular arrangement.
26. The multi-channel optical coupler array of example 23, wherein the plurality of holes are defined in an XY array.
27. The multi-channel optical coupler array of example 23, wherein at least one hole has a circular cross-section.
28. The multi-channel optical coupler array of example 23, wherein at least one hole has a non-circular cross-section.
29. The multi-channel optical coupler array of example 23, wherein at least one of the holes has a different dimension than another one of the holes.
30. The multi-channel optical coupler array of example 23, wherein at least one of the holes has a different shape than another one of the holes.
Example Set II
1. A multi-channel optical coupler, comprising:
an output optical coupler array; and
a plurality of optical fibers, at least two of the plurality of optical fibers being connected to each other at ends opposite the output optical coupler array.
2. The multi-channel optical combiner of example 1, wherein the output optical coupling array comprises a reflector to form a Talbot cavity.
3. The multi-channel optical coupler of example 1, wherein the output optical coupler array comprises a reduced-pitch optical fiber array.
4. The output optical coupler array comprises:
an elongated optical element having a first end operable to optically couple to the plurality of optical fibers and a second end operable to optically couple to the optical device;
The elongated optical element comprises:
a common single coupler housing structure and a plurality of longitudinal waveguides;
the plurality of longitudinal waveguides are spaced apart from one another, each having capacity for at least one optical mode of a predetermined mode field profile, each embedded in the common unitary housing structure proximate the second end, at least one of the plurality of longitudinal waveguides being an lost core optical guide, each of the at least one lost core waveguide comprising:
The optical fiber comprises an inner lost core, an outer core, and an outer cladding, the inner lost core having a first refractive index (N-1), a first inner core size (ICS-1) at the first end and a second inner core size (ICS-2) at the second end, the outer core longitudinally surrounding the inner core and having a second refractive index (N-2), a first outer core size (OCS-1) at the first end and a second outer core size (OCS-2) at the second end, and the outer cladding is disposed on the outer a common single coupler housing structure having a third refractive index (N-3), a first cladding size at said first end and a second cladding size at said second end, said common single coupler housing structure having a fourth refractive index (N-4) and comprising a laterally continuous medium surrounding said plurality of longitudinal waveguides, wherein the relative magnitude relationship between said first, second, third and fourth refractive indices (N-1, N-2, N-3 and N-4) has the following magnitude relationship (N-1>N-2>N-3);
a total volume of the medium or common single coupler housing structure is greater than a total volume of all of the lost core waveguide inner cores and outer cores enclosed within the common single coupler housing structure, the first inner lost core size (ICS-1), the first outer core size (OCS-1) and the predetermined spacing between the plurality of longitudinal waveguides simultaneously and gradually decrease according to a predetermined decreasing profile along the optical element between the first end and the second end until the second inner lost core size (ICS-2) and the second outer core size (OCS-2) are reached, the second inner lost core size (ICS-2) being selected to be insufficient to guide light therethrough and the second outer core size (OCS-2) being selected to be sufficient to guide at least one optical mode, such that
4. The multi-channel optical coupler of example 3, wherein light traveling in a first direction from the first end to the second end escapes from the inner lost core into the corresponding outer core proximate the second end, and light traveling in a second direction from the second end to the first end moves from the outer core into the corresponding inner lost core proximate the first end.
5. The output optical coupler array comprises an elongated optical element having a first end operable to optically couple with the plurality of optical fibers and a second end operable to optically couple with the optical device;
The elongated optical element comprises:
a common single coupler housing structure;
a plurality of longitudinal waveguides;
the plurality of longitudinal waveguides are each spaced apart from one another, each having capacity for an optical mode of a predetermined mode field profile, each embedded in the common unitary housing structure proximate the second end, at least one of the plurality of longitudinal waveguides being a missing core optical waveguide, each of the at least one missing core waveguide comprising an inner missing core, an outer core, and an outer cladding, the inner missing core having a first refractive index (N-1), a first inner core size (ICS-1) at the first end, and an intermediate inner core size (ICS-2) at the intermediate cross section; the outer core longitudinally surrounds the inner core and has a second refractive index (N-2), a first outer core size (OCS-1) at the first end, an intermediate outer core size (OCS-IN) at the intermediate cross section, and a second outer core size (OCS-2) at the second end; the outer cladding longitudinally surrounds the outer core and has a third refractive index (N-3), a first cladding size at the first end, and a second cladding size at the second end; and the common single coupler housing structure is
a laterally continuous medium having a fourth refractive index (N-4) surrounding said plurality of longitudinal waveguides, a predetermined relative magnitude relationship between said first, second, third and fourth refractive indices (N-1, N-2, N-3 and N-4) having the following magnitude relationship (N-1>N-2>N-3), a total volume of said medium in said common single coupler housing structure is greater than a total volume of all of said inner cores and said outer cores of said lost core waveguides confined within said common single coupler housing structure, a first inner lost core size (ICS-1), a first outer core size (OCS-1) and a front space between said plurality of longitudinal waveguides, the spacing simultaneously and gradually decreases along the optical element between the first end and the second end according to a decreasing profile until the second inner missing core size (ICS-2) and the second outer core size (OCS-2) are reached, the intermediate inner missing core size (ICS-IN) being selected to be insufficient to guide light therethrough, the intermediate outer core size (OCS-IN) being selected to be sufficient to guide at least one optical mode therethrough, and the second outer core size (OCS-2) being selected to be insufficient to guide at least one optical mode therethrough, such that
light traveling in a first direction from the first end to the second end escapes from the inner missing core into the corresponding outer core proximate the intermediate cross section and from the outer core into a coupling waveguide formed by at least two adjacent outer cores proximate the second end;
4. The multi-channel optical coupler of example 3, wherein at least one waveguide mode of light traveling from the second end to the first end travels from the coupled waveguide formed by at least two adjacent outer cores into the outer core proximate the intermediate cross section and from the outer core into the corresponding inner lost core proximate the first end.
6. The multi-channel optical coupler of Example 1, wherein the plurality of optical fibers include one or more gain blocks configured to enable optical amplification.
7. The multi-channel optical coupler of Example 1, wherein the plurality of optical fibers comprises at least one optical fiber that is not connected to other optical fibers at an end opposite the output optical coupler array.
8. The multi-channel optical coupler of example 7, wherein the at least one optical fiber that is not connected to another optical fiber is configured to form a laser cavity suitable for passive or active phase locking.
9. The multi-channel optical coupler of example 7, wherein the at least one optical fiber that is not connected to other optical fibers comprises at least one reflector, fiber Bragg grating, or modulating element.
10. A device configured to generate a single polarization mode, said device comprising the multi-channel optical coupler of example 1, and said at least two fibers connected together comprising one or more polarizing beam splitters.
11. A device configured to generate a single polarization mode, said device comprising the multi-channel optical coupler of example 1, and said at least two fibers connected together comprising one or more isolators.
12. A device configured to generate a single polarization mode, the device comprising the multi-channel optical combiner of example 1 and one or more polarization converters.
13. The device of example 12, wherein the one or more polarization converters comprise one or more circular-to-linear or linear-to-circular converters.
14. The multi-channel optical coupler of Example 1, wherein the plurality of optical fibers comprises at least four optical fibers.
15. The multi-channel optical coupler of example 14, wherein the plurality of optical fibers comprises at least six optical fibers.
16. The multi-channel optical coupler of example 15, wherein the plurality of optical fibers comprises at least eight optical fibers.
17. The multi-channel optical coupler of example 16, wherein the plurality of optical fibers comprises at least 10 optical fibers.
18. The multi-channel optical coupler of Example 1, wherein the output optical coupler array comprises a plurality of waveguides.
19. The multi-channel optical coupler of Example 1, wherein the output optical coupler array comprises a plurality of cores configured to support at least one propagation mode.
20. The multi-channel optical combiner of Example 2, wherein the reflector comprises a Talbot mirror.
21. The multi-channel optical coupler of Example 1, wherein the output optical coupler array comprises at least one reflector at an end opposite the plurality of optical fibers.
22. The multi-channel optical coupler of Example 1, wherein the output optical coupler array comprises a common reflector at an opposite end to the plurality of optical fibers.
Example Set III
1. A multi-channel optical coupler for optically coupling a plurality of optical fibers to an optical device, said multi-channel optical coupler comprising:
an elongated optical element having a first end operable to optically couple to the plurality of optical fibers and a second end operable to optically couple to the optical device;
The elongated optical element comprises:
a common single coupler housing structure and a plurality of longitudinal waveguides;
the plurality of longitudinal waveguides are each spaced apart from one another, each having capacity for at least one optical mode of a predetermined mode field profile, each embedded in the common unitary housing structure proximate the second end, at least one of the plurality of longitudinal waveguides being a lost core optical waveguide, each of the at least one lost core waveguide comprising an inner lost core, an outer core, and an outer cladding, the inner lost core having a first refractive index (N-1), a first inner core size (ICS-I) at the first end, and a second inner core size (ICS-2) at the second end, the outer core longitudinally surrounding the inner core, the common single coupler housing structure has a fourth refractive index (N-4) and comprises a laterally continuous medium surrounding the plurality of longitudinal waveguides, the first, second, third, and fourth refractive indices (N-1, N-2, N-3, and N-4) having the following magnitude relationship: N-1>N-2>N-3;
a total volume of the medium or common single coupler housing structure is greater than all of the lost core waveguide inner cores and the outer cores enclosed within the total volume or common single coupler housing structure, the first inner lost core size (ICS-I), the first outer core size (OCS-I), and the predetermined spacing between the plurality of longitudinal waveguides simultaneously and gradually decrease according to a predetermined decreasing profile along the optical element between the first end and the second end until the second inner lost core size (ICS-2) and the second outer core size (OCS-2) are reached, the second inner lost core size (ICS-2) being selected to be insufficient to guide light therethrough and the second outer core size (OCS-2) being selected to be sufficient to guide at least one optical mode, such that
light traveling from the first end to the second end escapes from the inner lost core into the corresponding outer core proximate the second end, and light traveling from the second end to the first end travels from the outer core into the corresponding inner lost core proximate the first end;
a common single coupler housing structure proximate the first end having one of the following cross-sectional shapes: a ring surrounding the plurality of longitudinal waveguides; a laterally continuous structure having a plurality of holes, at least one of the holes containing at least one of the plurality of longitudinal waveguides.
2. A multi-channel optical combiner array, comprising:
an elongated optical element, the elongated optical element having a first end and a second end, the first end and the second end operable to optically couple to a plurality of optical fibers, optical devices, or a combination thereof;
The elongated optical element comprises:
a coupler housing structure;
a plurality of longitudinal waveguides;
the plurality of longitudinal waveguides are disposed relative to one another, each having a capacity for at least one optical mode, the plurality of longitudinal waveguides are embedded in the housing structure, and at least one of the plurality of longitudinal waveguides has a lost core optical path, the at least one lost core optical path;
the at least one lost core waveguide comprises an inner lost core, an outer core, and an outer cladding;
the inner vanishing core has a first refractive index (N-1) and an inner core size;
the outer core longitudinally surrounds the inner core and has a second refractive index (N-2) and an outer core size;
the outer cladding longitudinally surrounds the outer core and has a third refractive index (N-3) and a cladding size;
the coupler housing structure comprises a medium having a fourth refractive index (N-4) surrounding the plurality of longitudinal waveguides, where N-1>N-2>N-3;
the inner core size, the outer core size, and spacing between the plurality of longitudinal waveguides decrease along the optical element from the first end to the second end such that at the second end, the inner core size is insufficient to guide light therethrough, and the outer core size is sufficient to guide at least one optical mode;
A multi-channel optical coupler array, wherein the coupler housing structure proximate the first end has the following cross-sectional configuration: a ring surrounding the plurality of vertical waveguides, with gaps between the ring and the plurality of waveguides, or a structure having a plurality of holes, at least one hole containing at least one of the plurality of vertical waveguides.
3. The optical coupler array of Example 2, wherein the coupler housing structure comprises a common single coupler housing structure.
4. An optical coupler array as described in any of the preceding examples, wherein adjacent the first end, one of the plurality of longitudinal waveguides extends outside the coupler housing structure.
5. The optical coupler array of any of the preceding examples, wherein adjacent the first end, one of the plurality of longitudinal waveguides is disposed within the coupler housing structure and does not extend beyond the coupler housing structure.
6. An optical coupler array as described in any of the preceding examples, wherein adjacent the first end, one of the plurality of longitudinal waveguides is disposed in an outer cross-sectional boundary region of the coupler housing structure and does not extend beyond the coupler housing structure.
7. The optical coupler array of any one of Examples 2 to 6, wherein the medium is a laterally continuous medium.
8. An optical coupler array as described in any one of Examples 2 to 7, wherein the total volume of the medium of the coupler housing structure is greater than the total volume of all the inner cores and outer cores of the at least one lost core waveguide confined within the coupler housing structure.
9. The optical coupler array of any of Examples 2-8, wherein the inner core size, the outer core size, and the spacing between the plurality of longitudinal waveguides decrease simultaneously and gradually from the first end to the second end.
10. An optical coupler array as described in any of the preceding examples, wherein proximate the second end, the coupler array has substantially no gaps between the coupler housing structure and the plurality of longitudinal waveguides.
11. An optical coupler array according to any of the preceding examples, wherein one of the cross-sectional structures is a ring surrounding the plurality of vertical waveguides.
12. The optical coupler array of example 11, wherein the plurality of longitudinal waveguides are arranged in a hexagonal pattern.
13. The optical coupler array of any one of Examples 11-12, wherein the ring has a circular inner cross section.
14. The optical coupler array of any of Examples 11-12, wherein the ring has a non-circular inner cross-section.
15. The optical coupler array of example 14, wherein the inner cross section is hexagonal.
16. The optical coupler array of example 14, wherein the inner cross section is D-shaped.
17. The optical coupler array of any one of Examples 11 to 16, wherein the ring has a circular outer cross section.
18. The optical coupler array of any of Examples 11-16, wherein the ring has a non-circular outer cross-section.
19. The optical coupler array of example 18, wherein the outer cross section is hexagonal.
20. The optical coupler array of example 18, wherein the outer cross section is D-shaped.
21. The optical coupler array of any one of Examples 1 to 10, wherein one of the cross-sectional shapes is a structure having the plurality of holes.
22. The optical coupler array of example 21, wherein the holes are in a hexagonal arrangement.
23. The optical coupler array of example 21, wherein the holes are in a rectangular arrangement.
24. The optical coupler array of example 21, wherein the plurality of holes are defined in an XY array.
25. The optical coupler array of any of Examples 21-24, wherein at least one hole comprises a non-waveguide material.
26. The optical coupler array of any one of examples 21-25, wherein at least one hole has a circular cross-section.
27. The optical coupler array of any one of examples 21-26, wherein at least one hole has a non-circular cross-section.
28. The optical coupler array of example 27, wherein the non-circular cross section is D-shaped.
29. The optical coupler array of any of Examples 21-28, wherein at least one of the holes has a different dimension than another one of the holes.
30. The optical coupler array of any of Examples 21-29, wherein at least one of the holes has a different shape than another one of the holes.
31. The optical coupler array of any one of examples 21 to 30, wherein the holes are insulated.
32. The optical coupler array of any one of examples 21 to 30, wherein some of the holes are connected.
33. The optical coupler array of any of the previous examples, wherein the at least one missing core waveguide comprises a single mode fiber.
34. The optical coupler array of any of the previous examples, wherein the at least one missing core waveguide comprises a multimode fiber.
35. The optical coupler array of any of the previous examples, wherein the at least one lost core waveguide comprises polarization maintaining fiber.
36. A multi-channel optical combiner array, comprising:
an elongated optical element having a first end and a second end, the first end and the second end operable to optically couple to a plurality of optical fibers, optical devices, or a combination thereof;
The optical element comprises:
a coupler housing structure;
a plurality of longitudinal waveguides;
the plurality of longitudinal waveguides are disposed relative to one another, each having a capacity for at least one optical mode, the plurality of longitudinal waveguides are embedded in the housing structure, the plurality of longitudinal waveguides each having at least one lost core waveguide, the at least one lost core waveguide;
the at least one lost core waveguide comprises an inner lost core, an outer core, and an outer cladding;
the inner disappearing core has a first refractive index (N-1) and an inner core size;
the outer core longitudinally surrounds the inner core and has a second refractive index (N-2) and an outer core size;
the outer cladding longitudinally surrounds the outer core and has a third refractive index (N-3) and a cladding size;
the coupler housing structure comprises a medium having a fourth refractive index (N-4) surrounding the plurality of longitudinal waveguides, where N-1>N-2>N-3;
the inner missing core size, the outer core size, and the spacing between the plurality of longitudinal waveguides decrease along the elongated optical element from the first end to the second end such that at the second end, the size of the inner core is insufficient to guide light therethrough, and the outer core size is sufficient to guide at least one optical mode;
a coupler housing structure proximate the first end having a cross-sectional shape with at least one hole, the at least one hole containing at least one of the plurality of longitudinal waveguides, the hole being larger than at least one of the plurality of longitudinal waveguides such that at least one of the plurality of waveguides is laterally movable relative to the coupler housing structure.
37. The optical coupler array of example 36, wherein the coupler housing structure comprises a common single coupler housing structure.
38. An optical coupler array according to any one of Examples 36-37, wherein adjacent the first end, one of the plurality of longitudinal waveguides extends outside the coupler housing structure.
39. The optical coupler array of any one of Examples 36-38, wherein one of the plurality of longitudinal waveguides is disposed within the coupler housing structure proximate the first end.
40. The optical coupler array of any one of examples 36-39, wherein the medium is a laterally continuous medium.
41. An optical coupler array as described in any of Examples 36-40, wherein a total volume of the medium in the coupler housing structure is greater than a total volume of all inner cores and outer cores of the at least one lost core waveguide confined within the coupler housing structure.
42. The optical coupler array of any of Examples 36-41, wherein the inner core size, the outer core size, and the spacing between the plurality of longitudinal waveguides decrease simultaneously and gradually from the first end to the second end.
43. An optical coupler array as described in any of Examples 36-42, wherein proximate the second end, the coupler array has substantially no gaps between the coupler housing structure and the plurality of longitudinal waveguides.
44. The optical coupler array of any of Examples 36-43, wherein the at least one hole comprises a single hole and at least one of the plurality of longitudinal waveguides comprises a plurality of longitudinal waveguides.
45. The optical coupler array of example 44, wherein the plurality of longitudinal waveguides are in a hexagonal arrangement.
46. The optical coupler array of any of examples 44-45, wherein the single hole has a circular cross-section.
47. The optical coupler array of any one of Examples 44-45, wherein the single hole has a non-circular cross-section.
48. The optical coupler array of example 47, wherein the non-circular cross-section is hexagonal.
49. The optical coupler array of example 47, wherein the non-circular cross section is D-shaped.
50. The optical coupler array of any one of Examples 44-49, wherein the coupler housing structure has a circular outer cross-section.
51. The optical coupler array of any one of Examples 44-49, wherein the coupler housing structure has a non-circular outer cross-section.
52. The optical coupler array of example 51, wherein the outer cross section is hexagonal.
53. The optical coupler array of example 51, wherein the outer cross section is D-shaped.
54. The optical coupler array of any one of Examples 36-43, wherein the at least one hole comprises a plurality of holes.
55. The optical coupler array of example 54, wherein the plurality of holes are in a hexagonal arrangement.
56. The optical coupler array of example 54, wherein the plurality of holes are in a rectangular arrangement.
57. The optical coupler array of example 54, wherein the plurality of holes are defined by an XY array.
58. The optical coupler array of any of Examples 54-57, wherein one or more of the plurality of holes comprises a non-waveguide material.
59. The optical coupler array of any one of Examples 54-58, wherein one or more of the plurality of holes has a circular cross-section.
60. The optical coupler array of any one of Examples 54-59, wherein one or more of the plurality of holes has a non-circular cross-section.
61. The optical coupler array of example 60, wherein the non-circular cross-section has a D-shape.
62. The optical coupler array of any of Examples 54-61, wherein one or more of the plurality of holes has a different dimension than another one of the holes.
63. The optical coupler array of any of Examples 54-62, wherein one or more of the plurality of holes has a different shape than another one of the holes.
64. The optical coupler array of any one of Examples 54 to 63, wherein the holes are insulated.
65. The optical coupler array of any one of Examples 54 to 63, wherein some of the holes are connected.
66. The optical coupler array of any of Examples 54-65, wherein the at least one missing core waveguide comprises a single mode fiber.
67. The optical coupler array of any of Examples 54-66, wherein the at least one missing core waveguide comprises a multimode fiber.
68. The optical coupler array of any of Examples 54-67, wherein the at least one lost core waveguide comprises a polarization maintaining fiber.
Example Set IV
1. A multi-channel optical coupler for optically coupling a plurality of optical fibers to an optical device, the multi-channel optical coupler comprising:
an elongated optical element having a first end operable to optically couple to the plurality of optical fibers and a second end operable to optically couple to the optical device;
The elongated optical element comprises:
a common single coupler housing structure and a plurality of longitudinal waveguides;
the plurality of longitudinal waveguides are spaced apart from one another, each having capacity for at least one optical mode of a predetermined mode field profile, each embedded within the common unitary housing structure, at least one of the plurality of longitudinal waveguides being an lost core optical waveguide;
Each of the at least one missing core waveguides comprises an inner missing core, an outer core, and an outer cladding, the inner missing core having a first refractive index (N-1), a first inner core size (ICS-I) at the first end, an intermediate inner core size (ICS-IN) at the intermediate cross section, and a second inner core size (ICS-2) at the second end, the outer core longitudinally surrounding the inner core and having a second refractive index (N-2), a first outer core size (OCS-I) at the first end, an intermediate outer core size (OCS-IN) at the intermediate cross section, and a second inner core size (ICS-3) at the second end. the outer cladding longitudinally surrounds the outer core and has a third refractive index (N-3), a first cladding size at the first end and a second cladding size at the second end; the common unitary coupler housing structure has a fourth refractive index (N-4) and comprises a laterally continuous medium surrounding the plurality of longitudinal waveguides, the relative magnitude relationship between the first, second, third and fourth refractive indices (N-1, N-2, N-3 and N-4) having the following magnitude relationship (N-1>N-2>N-3);
a total volume of the medium or common single coupler housing structure is greater than all of the lost core waveguide inner cores and outer cores enclosed within the total volume or common single coupler housing structure, the first inner lost core size (ICS-I), the first outer core size (OCS-I), and the spacing between the plurality of longitudinal waveguides simultaneously and gradually decrease according to a predetermined decreasing profile along the optical element between the first end and the second end until the second inner lost core size (ICS-2) and the second outer core size (OCS-2) are reached, the intermediate inner lost core size (ICS-IN) is selected to be insufficient to guide light therethrough, the intermediate outer core size (OCS-IN) is selected to be sufficient to guide at least one optical mode, and the second outer core size (OCS-2) is selected to be sufficient to guide at least one optical mode, such that
light traveling from the first end to the second end escapes from the inner missing core into the corresponding outer core proximate the intermediate cross section and from the outer core into a coupled waveguide formed by at least two adjacent outer cores proximate the second end;
light traveling from the second end to the first end travels from the coupled waveguide formed by the at least two adjacent outer cores into the outer core proximate the intermediate cross section and from the outer core into the corresponding inner lost core proximate the first end;
a common single coupler housing structure proximate the first end, the common single coupler housing structure having a cross-sectional structure comprising a laterally continuous structure having at least one hole, the at least one hole containing at least one of the plurality of longitudinal waveguides, forming a gap between the coupler housing structure and at least one of the plurality of longitudinal waveguides.
2. A multi-channel optical coupler for optically coupling a plurality of optical fibers to an optical device, the multi-channel optical coupler comprising:
an elongated optical element having a first end operable to optically couple to the plurality of optical fibers and a second end operable to optically couple to the optical device;
The elongated optical element comprises:
a common single coupler housing structure and a plurality of longitudinal waveguides;
the plurality of longitudinal waveguides are spaced apart from one another, each having capacity for at least one optical mode, each embedded in the housing structure, at least one of the plurality of longitudinal waveguides being an evanescent core waveguide, each of the at least one evanescent core waveguide comprising:
an inner lost core, an outer core, and an outer cladding, the inner lost core having a first refractive index (N-1), a first inner core size (ICS-I) at the first end and a second inner core size (ICS-2) at the second end, the outer core longitudinally surrounding the inner core and having a second refractive index (N-2), a first outer core size (OCS-I) at the first end and a second outer core size (OCS-2) at the second end, the outer cladding being a common single coupler housing structure having a medium longitudinally surrounding the outer core and having a third refractive index (N-3), a first cladding size at the first end and a second cladding size at the second end, the common single coupler housing structure having a fourth refractive index (N-4) and surrounding the plurality of longitudinal waveguides, the relative magnitude relationship between the first, second, third and fourth refractive indices (N-1, N-2, N-3 and N-4) having the following magnitude relationship (N-1>N-2>N-3);
the first inner missing core size (ICS-I), the first outer core size (OCS-1), and the spacing between the plurality of longitudinal waveguides simultaneously and gradually decrease along the optical element between the first end and the second end until the second inner missing core size (ICS-2) and the second outer core size (OCS-2) are reached, the second inner missing core size (ICS-2) being selected to be insufficient to guide light therethrough and the second outer core size (OCS-2) being selected to be sufficient to guide at least one optical mode, such that
light traveling from the first end to the second end escapes from the inner lost core into the corresponding outer core proximate the second end, and light traveling from the second end to the first end travels from the outer core into the corresponding inner lost core proximate the first end;
a coupler housing structure proximate the first end having one of the following cross-sectional shapes: a ring surrounding the plurality of longitudinal waveguides; or a laterally continuous structure having a plurality of holes, at least one of the holes containing at least one of the plurality of longitudinal waveguides.
Example Set V
1. A multi-channel optical coupler for optically coupling a plurality of optical fibers to an optical device, the multi-channel optical coupler comprising:
an elongated optical element having a first end operable to optically couple to the plurality of optical fibers and a second end operable to optically couple to the optical device;
The elongated optical element comprises:
a common single coupler housing structure and a plurality of longitudinal waveguides;
the plurality of longitudinal waveguides each spaced apart from one another, each having capacity for at least one optical mode of a predetermined mode field profile, each embedded in the common unitary housing structure proximate the second end, at least one being an lost core optical guide, the at least one lost core optical guide comprising:
An inner lossy core, an outer core, and an outer cladding;
The inner missing core has a first refractive index (N-1), a first inner core size (ICS-I) at the first end, an intermediate inner core size (ICS-IN) at the intermediate cross section, and a second inner core size (ICS-2) at the second end, and the outer core longitudinally surrounds the inner core and has a second refractive index (N-2), a first outer core size (OCS-I) at the first end, an intermediate outer core size (OCS-IN) at the intermediate cross section, and a second outer core size (OCS- 2), the outer cladding longitudinally surrounds the outer core and has a third refractive index (N-3), a first cladding size at the first end and a second cladding size at the second end, the common unitary coupler housing structure has a fourth refractive index (N-4) and surrounds the plurality of longitudinal waveguides, the relative magnitude relationship between the first, second, third and fourth refractive indices (N-1, N-2, N-3 and N-4) having the following magnitude relationship (N-1>N-2>N-3);
a total volume of the medium or common single coupler housing structure is greater than all of the lost core waveguide inner cores and outer cores enclosed within the total volume or common single coupler housing structure, the first inner lost core size (ICS-I), the first outer core size (OCS-I), and the predetermined spacing between the plurality of longitudinal waveguides simultaneously and gradually decrease according to a predetermined decreasing profile along the optical element between the first end and the second end until the second inner lost core size (ICS-2) and the second outer core size (OCS-2) are reached, the intermediate inner lost core size (ICS-IN) is selected to be insufficient to guide light therethrough, the intermediate outer core size (OCS-IN) is selected to be sufficient to guide at least one optical mode, and the second outer core size (OCS-2) is selected to be insufficient to guide light therethrough, so that
light traveling from the first end to the second end escapes from the inner missing core into the corresponding outer core proximate the second end and from the outer core into a coupling waveguide formed by at least two adjacent outer cores proximate the second end;
at least one waveguide mode of light traveling from the second end to the first end travels from the coupled waveguide formed by at least two adjacent outer cores into the outer core proximate the intermediate cross section and from the outer core into the corresponding inner missing core proximate the first end;
a common single coupler housing structure proximate the first end having a cross-sectional shape, the cross-sectional shape having a laterally continuous structure having at least one hole, the at least one hole containing at least one of the plurality of longitudinal waveguides, forming a gap between the coupler housing structure and at least one of the plurality of longitudinal waveguides.
2. A multi-channel optical coupler, comprising:
Equipped with a long optical element,
the elongated optical element has a first end, an intermediate cross section, and a second end;
The elongated optical element comprises:
a common single coupler housing structure and a plurality of longitudinal waveguides;
the plurality of longitudinal waveguides are spaced apart from one another, each having a capacity for at least one optical mode, each disposed in the housing structure, at least one of the plurality of longitudinal waveguides being an evanescent core waveguide, the at least one evanescent core waveguide comprising:
An inner lossy core, an outer core, and an outer cladding;
The inner missing core has a first refractive index (N-1), an intermediate inner core size (ICS-IN) at the intermediate cross section, and a second inner core size (ICS-2) at the second end, the outer core longitudinally surrounds the inner core and has a second refractive index (N-2), a first outer core size (OCS-I) at the first end, an intermediate outer core size (OCS-IN) at the intermediate cross section, and a second outer core size (OCS-2) at the second end, the outer cladding having a first refractive index (N-3), an intermediate inner core size (ICS-IN) at the intermediate cross section, and a second outer core size (OCS-2) at the second end, the outer cladding having a second refractive index (N-4), an intermediate inner core size (ICS-IN) at the intermediate cross section, and a second outer core size (ICS-2) at the second end, the outer cladding having a second refractive index (N-5), an intermediate inner core size (ICS-IN) at the intermediate cross section, and a second outer core size (ICS-2) at the second end, the outer cladding having a second refractive index (N-6), an intermediate inner core size (ICS-IN) at the intermediate cross section, and a second outer core size (ICS-2) at the second end, the outer cladding having a second refractive index (N-7), an intermediate inner core size (ICS-IN) at the intermediate cross section, and a second outer core size (ICS-2) at the second end, the outer cladding having a second refractive index (N-8), an intermediate inner core size (ICS-IN) at the intermediate cross section, and a second outer core size (ICS-2) at the the cladding longitudinally surrounds the outer core and has a third refractive index (N-3), a first cladding size at the first end and a second cladding size at the second end; the common unitary coupler housing structure has a fourth refractive index (N-4) and surrounds the plurality of longitudinal waveguides; and the relative magnitude relationship between the first, second, third, and fourth refractive indices (N-1, N-2, N-3, and N-4) has the following magnitude relationship (N-1>N-2>N-3);
the first inner missing core size (ICS-I), the first outer core size (OCS-I), and the spacing between the plurality of longitudinal waveguides decrease along the optical element between the first end and the second end, the intermediate inner missing core size (ICS-IN) is selected to be insufficient to guide light therethrough, the intermediate outer core size (OCS-IN) is selected to be sufficient to guide at least one optical mode, and the second outer core size (OCS-2) is selected to be insufficient to guide light therethrough, such that
light traveling from the first end to the second end escapes from the inner missing core into the corresponding outer core proximate the intermediate cross section and from the outer core into a coupling waveguide formed by at least two adjacent outer cores proximate the second end;
11. A multi-channel optical coupler, wherein at least one waveguide mode of light traveling from the second end to the first end travels from the coupled waveguide formed by at least two adjacent outer cores into the outer core proximate the intermediate cross section and from the outer core into the corresponding inner lost core proximate the first end.

図面において、同様の参照符号は、様々な図面を通して対応するまたは同様のエレメントを示す。
図1Aは、光ファイバ結合器アレイの第1実施形態の概略側面図であり、光ファイバ結合器アレイは、単一のVC導波路として本明細書に例示された少なくとも1つの消失コア導波路(VC導波路)と、例示の単一のVC導波路に対称的かつ近位に配置された複数の非VC導波路として本明細書に例示された少なくとも1つの非VC導波路と、を備える。 図1Bは、光ファイバ結合器アレイの第2の実施形態の概略側面図であり、光ファイバ結合器アレイは、単一のVC導波路として本明細書において例示された少なくとも1つの消失コア導波路(VC導波路)と、例示のシングルVC導波路に平行かつ近位に配置されたシングル非VC導波路として本明細書に例示された少なくとも1つの非VC導波路と、を備え、光ファイバ結合器アレイの一部は、その第2(より小さい)の端部において、図1Aの光ファイバ結合器アレイの第2の端部における対応するチャネル間隔の大きさよりも高いチャネル間隔の大きさを備えるように構成されている。 図1Cは、光ファイバ結合器アレイの第3実施形態の概略側面図であり、光ファイバ結合器アレイは、互いに縦方向および非対称に配置された複数の非VC導波路と、複数のVC導波路と、を備え、複数の非VC導波路の少なくとも一部は、異なるタイプおよび/または異なる特性を有する。 図1Dは、光ファイバ結合器アレイの第4実施形態の概略側面図であり、光ファイバ結合器アレイは、ファンインおよびファンアウト接続用に構成され、2つの光ファイバ結合器部品の第2の端部(より小さいサイズ)間に接続されたマルチコア光ファイバエレメントを有する一対の光ファイバ結合器部品を備える。 図2Aは、光ファイバ結合器アレイの第5実施形態の概略側面図であり、光ファイバ結合器アレイは、単一の共通ハウジング構造内に少なくとも部分的に埋め込まれた複数の縦近位VC導波路を備え、各複数のVC導波路は、特定の第1のスプライス位置において、対応する長尺光デバイス(光ファイバなど)にスプライスされ、その少なくとも一部は、単一の共通ハウジング構造の外側に所定の長さ延在し、各特定の第1のスプライス位置は、単一の共通ハウジング構造内に配置される。 図2Bは、光ファイバ結合器アレイの第6実施形態の概略側面図であり、光ファイバ結合器アレイは、単一の共通ハウジング構造内に少なくとも部分的に埋め込まれた複数の縦近位VC導波路を備え、各複数のVC導波路は、特定の第2のスプライス位置において、対応する長尺光デバイス(光ファイバなど)にスプライスされ、その少なくとも一部は、単一の共通ハウジング構造の外側に所定の長さ延在し、各特定の第2のスプライス位置は、単一の共通ハウジング構造の外側断面境界領域に配置される。 図2Cは、光ファイバ結合器アレイの第7実施形態の概略側面図である。光ファイバ結合器アレイは、単一の共通ハウジング構造内に少なくとも部分的に埋め込まれた複数の縦近位VC導波路を備え、各複数のVC導波路は、特定の第3のスプライス位置において、対応する長尺光デバイス(光ファイバなど)にスプライスされ、その少なくとも一部は、単一の共通ハウジング構造の外側に所定の長さ延在し、各特定の第3のスプライス位置は、単一の共通ハウジング構造の外側に配置される。 図2Dは、光ファイバ結合器アレイの代替実施形態の概略側面図であり、光ファイバ結合器アレイは、単一の共通ハウジング構造内に少なくとも部分的に埋め込まれた複数の縦近位VC導波路を備え、単一の共通ハウジング構造は、その第2の端部において、自由空間ベースの光デバイスへの光結合を増加、改善、および/または最適化するように構成され、自由空間ベースのデバイスは、(1)独立デバイス、例えば、図2Dに示さたような他の光学部品が後続されるレンズ、または(2)結合器の第2の端部に融着スプライス可能なデバイス、例えばコアレスガラスエレメントを有することもできる。コアレスガラスエレメントは、ガラス空気インターフェイスでの出力密度低下のためのエンドカップとして、またはタルボットキャビティジオメトリ内での結合器の導波路の位相同期のためのタルボットミラーとして働くことができる。 図3Aは、上記図1D~2Dの光ファイバ結合器アレイの第1の代替実施形態の概略断面図であり、光ファイバ結合器アレイは、任意に、基準エレメントを備え、基準エレメントは、断面領域のいくつかのカテゴリーの1つに配置されることができる導波路配置/特性(アライメントなど)の視覚的識別を提供するように動作可能である。 図3Bは、上記図1Aの光ファイバ結合器アレイの第1の代替実施形態の概略断面図であり、光ファイバ結合器アレイにおいて、単一のVC導波路として本明細書において例示された少なくとも1つのVC導波路は、単一の共通ハウジング構造の中心縦軸に沿って配置され、近位かつ対称に配置された複数の平行な非VC導波路によって囲まれている。 図3Cは、上記図3Bの光ファイバ結合器アレイの第1の代替実施形態の概略断面図であり、光ファイバ結合器アレイにおいて、その中に埋め込まれた導波路のすべての部分を囲む単一の共通ハウジング構造媒体の容量は、単一の共通ハウジング構造内に埋め込まれたVC導波路の部分の内側コアおよび外側コアの総容量を超える。 図3Dは、上記図3Bの光ファイバ結合器アレイの第2の代替実施形態の概略断面図であり、光ファイバ結合器アレイにおいて、単一の共通ハウジング構造の中心長手縦軸に沿って配置された少なくとも1つのVC導波路は、複数のVC導波路を備え、その中に埋め込まれた導波路のすべての部分を囲む単一の共通ハウジング構造媒体の容量は、単一の共通ハウジング構造内に埋め込まれた複数のVC導波路の部分の内側コアおよび外側コアの総容量を超える。 図3Eは、図3Dの光ファイバ結合器アレイの第1の代替実施形態の概略断面図であり、光ファイバ結合器アレイは、中央導波路チャネルを備え、中央導波路チャネルは、そこを通る光ポンプ機能を提供するように動作可能である。 図3Fは、図3Dの光ファイバ結合器アレイの第2の代替実施形態の概略断面図であり、光ファイバ結合器アレイにおいて、単一の共通ハウジング構造の中心縦軸に沿って配置されたVC導波路は、残りの複数のVC導波路とは異なるタイプであり、および/または異なる特性を備え、拡大された内側コアを備えるように選択された場合、様々な光デバイスの光ポンプチャネルの異なるタイプへの光結合を増加または最適化するために有利に利用されることができる。 図3Gは、上記図3Bの光ファイバ結合器アレイの第3の代替実施形態の概略断面図であり、光ファイバ結合器アレイにおいて、単一のVC導波路として本明細書において例示された少なくとも1つのVC導波路は、本実施形態の光ファイバ結合器アレイの光ポンプ効率を改善するために非同心コアを有するダブルクラッド光ファイバにスプライスされた場合に、ファイバ光増幅器および/またはレーザとして容易に使用されることができるように、単一の共通ハウジング構造の中心縦軸からオフセットされたサイドチャネルとして配置されている。 図3Hは、上記図3Gの光ファイバ結合器アレイの第1の代替実施形態の概略断面図であり、光ファイバ結合器アレイにおいて、サイドチャネルオフセンター位置単一VC導波路として本明細書において例示された少なくとも1つのVC導波路は、偏光維持特性を備え、その横オフセンター位置に対して位置合わせされた偏光軸を備える。 図3Iは、上記図3Bの光ファイバ結合器アレイの第4の代替実施形態の概略断面図であり、中央に配置された単一のVC導波路および複数の非VC導波路のそれぞれは、偏光維持特性(ロッド応力部材によって誘起されるものとして単に例示され、様々な他の応力または同等の設計によって容易かつ交互に誘起されることができる)と、対応する偏光軸とを備え、全ての偏光軸は互いに位置合わせされている。 図3Jは、上記図3Iの光ファイバ結合器アレイの第1の代替実施形態の概略断面図であり、光ファイバ結合器アレイにおいて、導波路の全ての偏光維持特性は、各導波路のコア(またはVC導波路の場合は外側コア)の非円形断面形状のみに起因し、非円形断面形状は、少なくとも部分的に楕円形として単に例示され、任意に、光結合器アレイの導波路の特定の断面幾何学配置を表す単一の共通ハウジング構造の外側領域に配置される少なくとも1つの導波路配置指示エレメント備え、特定の断面幾何学導波路配置は、単一の共通の結合器ハウジング構造の視覚的および物理的検査の少なくとも1つから容易に識別されることができ、導波路配置指示エレメントは、少なくとも1つの光デバイスに対する光結合器アレイの第2の端部の受動的アライメントを容易にするようにさらに動作可能である。 図3Kは、上記図3Bの光ファイバ結合器アレイの第5の代替実施形態の概略断面図であり、中央に配置された単一のVC導波路は、偏光維持特性(ロッド応力部材によって誘起されるものとして単に例示され、様々な他の応力または同等の設計によって容易かつ交互に誘起され得る)と、対応する偏光軸とを備え、任意に、図3Jに関連して記載されたように、同じまたは異なるタイプの複数の任意の導波路配置指示エレメントを備える。 図3Lは、上記図3Iの光ファイバ結合器アレイの第2の代替実施形態の概略断面図であり、光ファイバ結合器アレイにおいて、単一の共通ハウジング構造は、非円形幾何学形状(六角形として例示)を有する断面を備え、導波路の偏光軸は、互いにおよび単一の共通ハウジング構造断面の幾何学形状に位置合わせされ、任意に、図3Jに関連して記載されたように、導波路配置指示エレメントをさらに備える。 図4は、光ファイバ結合器アレイの第2の端部(すなわち「先端」)の接続例を示す概略等角図であり、近位オープンエア光結合アライメント構成で光デバイスの複数の垂直結合エレメントに接続するプロセスにおける接続例であり、近位オープンエア光結合アライメント構成は、光ファイバ結合器アレイの第2の端部と垂直結合エレメントとの完全な物理的接触を介して突合せ結合構成に容易に移行することもできる。 図5は、光ファイバ結合器アレイの第2の端部(すなわち、「先端」)の接続例を示す概略等角図であり、光ファイバ結合器アレイの第2の端部は、突合わせ結合構成の光デバイスの複数のエッジ結合エレメントに接続され、突合せ結合構成は、近位オープンエア光結合アライメント構成、および/または角度付きアライメント結合構成を有するいくつかの代替結合構成のうちの1つに容易に移行することもできる。 図6は、既知の光ファイバ結合器の概略断面図であり、既知の光ファイバ結合器は、図1A~5の光ファイバ結合器アレイの様々な実施形態によって容易に克服される様々な欠点および不利益を有する。 図7は、様々な状態における可撓性のあるピッチ低減光ファイバアレイ(PROFA)の概略図である。 図8は、光結合器アレイの第1の端部に近接したハウジング構造の一例の構成の概略断面図である。断面図は、光結合器アレイの縦方向または長さに直交する。 図9は、光結合器アレイの第1の端部に近接したハウジング構造の他の例の構成の概略断面図である。 図10は、様々な状態における別の例示的な光結合器アレイの概略図である。 図11は、様々な状態における別の例示的な光結合器アレイの概略図である。 図12は、コヒーレントまたはインコヒーレントビーム合成用途で使用できる例示的なマルチチャネル光結合器の概略図である。 図13は、単一の偏光モード出力を有する例示的なマルチチャネル光結合器の概略図である。 図14は、様々な例示的な屈折率プロファイルを示す概略グラフであり、屈折率プロファイルは、それぞれ、特定の結合器アレイ構成に対応する異なるバック反射損失低減シナリオを備える。 図15は、様々な例示的な屈折率プロファイルを示す概略グラフであり、屈折率プロファイルは、それぞれ、特定の結合器アレイ構成に対応する異なるバック反射損失低減シナリオを備える。
In the drawings, like reference characters indicate corresponding or similar elements throughout the various drawings.
FIG. 1A is a schematic side view of a first embodiment of an optical fiber coupler array comprising at least one lost core waveguide (VC waveguide), illustrated herein as a single VC waveguide, and at least one non-VC waveguide, illustrated herein as a plurality of non-VC waveguides disposed symmetrically and proximally to the illustrated single VC waveguide. FIG. 1B is a schematic side view of a second embodiment of an optical fiber coupler array comprising at least one lost core waveguide (VC waveguide), illustrated herein as a single VC waveguide, and at least one non-VC waveguide, illustrated herein as a single non-VC waveguide disposed parallel to and proximal to the illustrated single VC waveguide, a portion of the optical fiber coupler array configured to comprise a channel spacing magnitude at its second (smaller) end that is higher than the corresponding channel spacing magnitude at the second end of the optical fiber coupler array of FIG. 1A . FIG. 1C is a schematic side view of a third embodiment of an optical fiber coupler array comprising a plurality of non-VC waveguides and a plurality of VC waveguides arranged longitudinally and asymmetrically relative to one another, at least some of the non-VC waveguides having different types and/or different characteristics. FIG. 1D is a schematic side view of a fourth embodiment of an optical fiber coupler array configured for fan-in and fan-out connections and including a pair of optical fiber coupler components having a multi-core optical fiber element connected between the second ends (of a smaller size) of the two optical fiber coupler components. FIG. 2A is a schematic side view of a fifth embodiment of an optical fiber coupler array comprising a plurality of longitudinal proximal VC waveguides at least partially embedded within a single common housing structure, each of the plurality of VC waveguides being spliced to a corresponding long optical device (such as an optical fiber) at a specific first splice location, at least a portion of which extends a predetermined length outside the single common housing structure, and each specific first splice location being disposed within the single common housing structure. FIG. 2B is a schematic side view of a sixth embodiment of an optical fiber coupler array comprising a plurality of longitudinal proximal VC waveguides at least partially embedded within a single common housing structure, each of the plurality of VC waveguides being spliced to a corresponding long-length optical device (such as an optical fiber) at a specific second splice location, at least a portion of which extends a predetermined length outside the single common housing structure, and each specific second splice location being disposed in an outer cross-sectional boundary area of the single common housing structure. 2C is a schematic side view of a seventh embodiment of a fiber optic coupler array comprising a plurality of longitudinal proximal VC waveguides at least partially embedded within a single common housing structure, each of the plurality of VC waveguides being spliced to a corresponding long length optical device (such as an optical fiber) at a particular third splice location, at least a portion of which extends a predetermined length outside the single common housing structure, and each particular third splice location being disposed outside the single common housing structure. 2D is a schematic side view of an alternative embodiment of a fiber optic coupler array comprising a plurality of longitudinal proximal VC waveguides at least partially embedded within a single common housing structure configured to increase, improve, and/or optimize optical coupling to a free-space based optical device at its second end, which may also have (1) a separate device, such as a lens followed by other optical components as shown in FIG. 2D, or (2) a fusion spliceable device, such as a coreless glass element, at the second end of the coupler. The coreless glass element may act as an end cup for power density reduction at the glass-air interface or as a Talbot mirror for phase locking of the coupler's waveguides in a Talbot cavity geometry. FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of a first alternative embodiment of the optical fiber coupler array of FIGS. 1D-2D above, the optical fiber coupler array optionally comprising reference elements operable to provide visual identification of waveguide placement/characteristics (such as alignment) that can be placed into one of several categories of cross-sectional area. FIG. 3B is a schematic cross-sectional view of a first alternative embodiment of the optical fiber coupler array of FIG. 1A, in which at least one VC waveguide, illustrated herein as a single VC waveguide, is arranged along a central longitudinal axis of a single common housing structure and is surrounded by a plurality of parallel non-VC waveguides arranged proximally and symmetrically. FIG. 3C is a schematic cross-sectional view of a first alternative embodiment of the optical fiber coupler array of FIG. 3B above, in which the volume of a single common housing structure medium surrounding all portions of the waveguides embedded therein exceeds the combined volume of the inner and outer cores of the portions of the VC waveguides embedded within the single common housing structure. FIG. 3D is a schematic cross-sectional view of a second alternative embodiment of the optical fiber coupler array of FIG. 3B, in which at least one VC waveguide disposed along a central longitudinal axis of a single common housing structure comprises a plurality of VC waveguides, and the volume of the single common housing structure medium surrounding all portions of the waveguides embedded therein exceeds the combined volume of the inner and outer cores of the portions of the multiple VC waveguides embedded within the single common housing structure. FIG. 3E is a schematic cross-sectional view of a first alternative embodiment of the optical fiber coupler array of FIG. 3D, the optical fiber coupler array comprising a central waveguide channel operable to provide an optical pump function therethrough. FIG. 3F is a schematic cross-sectional view of a second alternative embodiment of the optical fiber coupler array of FIG. 3D in which a VC waveguide disposed along a central longitudinal axis of a single common housing structure is of a different type and/or has different characteristics than the remaining multiple VC waveguides, and if selected to have an enlarged inner core, can be advantageously utilized to increase or optimize optical coupling to different types of optical pump channels of various optical devices. FIG. 3G is a schematic cross-sectional view of a third alternative embodiment of the optical fiber coupler array of FIG. 3B, in which at least one VC waveguide, illustrated in this specification as a single VC waveguide, is arranged as a side channel offset from the central longitudinal axis of a single common housing structure so that it can be easily used as a fiber optical amplifier and/or laser when spliced to a double-clad optical fiber having a non-concentric core to improve the optical pump efficiency of the optical fiber coupler array of this embodiment. FIG. 3H is a schematic cross-sectional view of a first alternative embodiment of the optical fiber coupler array of FIG. 3G above, in which at least one VC waveguide, exemplified herein as a side channel off-center positioned single VC waveguide, has polarization maintaining properties and has a polarization axis aligned relative to its lateral off-center position. FIG. 3I is a schematic cross-sectional view of a fourth alternative embodiment of the optical fiber coupler array of FIG. 3B above, in which a single centrally located VC waveguide and multiple non-VC waveguides each have polarization-maintaining properties (illustrated merely as induced by a rod stress member, and which can be readily and alternately induced by a variety of other stresses or equivalent designs) and corresponding polarization axes, all of which are aligned with each other. FIG. 3J is a schematic cross-sectional view of a first alternative embodiment of the optical fiber coupler array of FIG. 3I above, in which all polarization maintaining properties of the waveguides are due solely to the non-circular cross-sectional shape of the core (or outer core in the case of a VC waveguide) of each waveguide, the non-circular cross-sectional shape being merely exemplified as at least partially elliptical, and optionally comprising at least one waveguide placement indication element disposed in an outer region of the single common housing structure representing a particular cross-sectional geometric arrangement of the waveguides of the optical coupler array, the particular cross-sectional geometric waveguide arrangement being easily identifiable from at least one of visual and physical inspection of the single common coupler housing structure, and the waveguide placement indication element being further operable to facilitate passive alignment of a second end of the optical coupler array to at least one optical device. FIG. 3K is a schematic cross-sectional view of a fifth alternative embodiment of the optical fiber coupler array of FIG. 3B above, in which a single centrally located VC waveguide has polarization-maintaining properties (illustrated merely as induced by a rod stress member, and which could easily and alternately be induced by a variety of other stresses or equivalent designs) and corresponding polarization axis, and optionally includes a plurality of optional waveguide placement indicating elements of the same or different type, as described in connection with FIG. 3J. FIG. 3L is a schematic cross-sectional view of a second alternative embodiment of the optical fiber coupler array of FIG. 3I above, in which the single common housing structure has a cross-section having a non-circular geometric shape (illustrated as a hexagon), and the polarization axes of the waveguides are aligned with each other and with the geometric shape of the single common housing structure cross-section, optionally further comprising a waveguide placement indication element as described in connection with FIG. 3J. FIG. 4 is a schematic isometric view showing an example connection of the second end (i.e., “tip”) of the optical fiber coupler array in the process of connecting to multiple vertical coupling elements of an optical device in a proximal open-air optical coupling alignment configuration, which can also be easily transitioned to a butt coupling configuration via full physical contact between the second end of the optical fiber coupler array and the vertical coupling elements. FIG. 5 is a schematic isometric view showing an example connection of a second end (i.e., “tip”) of an optical fiber coupler array connected to multiple edge coupling elements of an optical device in a butt coupling configuration, which can also be easily transitioned to one of several alternative coupling configurations having a proximal open-air optical coupling alignment configuration and/or an angled alignment coupling configuration. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a known fiber optic coupler, which has various drawbacks and disadvantages that are readily overcome by the various embodiments of the fiber optic coupler arrays of FIGS. 1A-5. FIG. 7 is a schematic diagram of a flexible reduced pitch optical fiber array (PROFA) in various states. 8 is a schematic cross-sectional view of an example configuration of a housing structure proximate a first end of an optocoupler array, the cross-section being perpendicular to the longitudinal direction or length of the optocoupler array. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of another example configuration of a housing structure proximate a first end of an optical coupler array. FIG. 10 is a schematic diagram of another exemplary optical coupler array in various states. FIG. 11 is a schematic diagram of another exemplary optical coupler array in various states. FIG. 12 is a schematic diagram of an exemplary multi-channel optical combiner that can be used in coherent or incoherent beam combining applications. FIG. 13 is a schematic diagram of an exemplary multi-channel optical combiner having a single polarization mode output. FIG. 14 is a schematic graph illustrating various exemplary refractive index profiles, each with a different back reflection loss reduction scenario corresponding to a particular coupler array configuration. FIG. 15 is a schematic graph illustrating various exemplary refractive index profiles, each with a different back reflection loss reduction scenario corresponding to a particular coupler array configuration.

本明細書に記載される様々な実施形態は、改善されたファイバアレイ、例えば、コヒーレントまたはインコヒーレントビーム結合照射で使用されるファイバアレイを提供する。いくつかの実施形態は、(1)個々のチャネルの終端としてのバックリフレクタまたはファイバブラッグ格子(FBG)の使用、(2)位相同期のための複合体活性長調整、および(3)競争するスーパーモードの抑制からの欠点のような、他のビーム合成デバイスの欠点に対処することができる。さらに、いくつかの実施形態は、ファイバアレイから単一の偏光モード出力を生成する際に有用であり得る。 Various embodiments described herein provide improved fiber arrays, e.g., fiber arrays for use in coherent or incoherent beam combining illumination. Some embodiments can address shortcomings of other beam combining devices, such as (1) the use of back reflectors or fiber Bragg gratings (FBGs) as terminations of individual channels, (2) composite active length adjustment for phase locking, and (3) shortcomings from suppression of competing supermodes. Additionally, some embodiments can be useful in generating a single polarization mode output from a fiber array.

いくつかの例では、多くのマルチチャネル光結合器アレイにおいて、導波路の改良された断面(または横)位置決めが望ましい。本開示において、ハウジング構造のいくつかの実施形態(例えば、いくつかの例では、共通の単一の結合器ハウジング構造)は、第1の端部(例えば、(図8に示されたような)円形または六角形の内側断面を有するハウジング構造の六角形の最密配置)に近位での自己アライメント導波路配置、および第2の端部での導波路の断面位置決め改善(いくつかの例では、正確に、または略正確に)を可能にし得る。 In some examples, improved cross-sectional (or lateral) positioning of the waveguides is desirable in many multi-channel optical coupler arrays. In the present disclosure, some embodiments of the housing structure (e.g., in some examples, a common single coupler housing structure) may allow for a self-aligned waveguide arrangement proximate the first end (e.g., a hexagonal close-packed arrangement of housing structures having circular or hexagonal interior cross sections (as shown in FIG. 8)) and improved cross-sectional positioning of the waveguides (in some examples, precise or near-precise) at the second end.

低垂直プロファイル(PIC面に垂直)を有するフォトニック集積回路(PIC)のパッケージングも光通信およびセンシングを含む様々な用途に望ましい。これは、エッジ結合器のために容易に達成可能であるが、表面結合器は、略垂直な長さを必要とする場合がある。 Packaging of photonic integrated circuits (PICs) with a low vertical profile (perpendicular to the PIC face) is also desirable for a variety of applications including optical communications and sensing. This is easily achievable for edge couplers, but surface couplers may require nearly vertical lengths.

したがって、ピッチ低減光ファイバアレイ(PROFA)ベースのフレキシブル光ファイバアレイ部品の様々な実施形態を提供することが有利である。これは、低プロファイルパッケージングに対応するために十分な可撓性を提供しながら、十分低いクロストークで全てのチャネルを離散的に維持する構造を構成し、場合によっては最適化することができる。さらに、PROFAの残りの部分から「PROFA-PICインターフェイス」の機械的絶縁を提供し、その結果、温度変動および機械的衝撃および振動を含む環境変動に対して安定性を増大させるために、可撓性部分を備えるPROFAベースの可撓性光ファイバアレイ部品を提供することが望ましい。さらに、光マルチポート入出力(IO)インターフェイスを形成するために、それぞれが複数の光チャネルを有し、互いに組み合わされた複数の結合アレイを備えるPROFAベースのフレキシブル光ファイバアレイを提供することが望ましい。 It is therefore advantageous to provide various embodiments of a pitch reduced optical fiber array (PROFA) based flexible optical fiber array component that can be configured and possibly optimized to maintain all channels discrete with sufficiently low crosstalk while providing sufficient flexibility to accommodate low profile packaging. Furthermore, it is desirable to provide a PROFA based flexible optical fiber array component with a flexible portion to provide mechanical isolation of the "PROFA-PIC interface" from the rest of the PROFA, thereby increasing stability against environmental variations including temperature variations and mechanical shock and vibration. Furthermore, it is desirable to provide a PROFA based flexible optical fiber array with multiple coupled arrays, each having multiple optical channels, interdigitated with each other to form an optical multi-port input/output (IO) interface.

特定の実施形態は、光ファイバ結合器アレイと光デバイスとを対象とする。光ファイバ結合器アレイは、第1のチャネル間隔を有する複数の光ファイバ(または他の光デバイス)の間に、高精度かつ容易なアライメントで低損失高結合係数インターフェイスを提供することができる。光デバイスは、より小さい第2のチャネル間隔を有する複数の導波路インターフェイスを有する。有利には、様々な実施形態では、光ファイバ結合器アレイのより大きなサイズの端部およびより小さなサイズの端部は、それぞれ、対応して異なる(すなわち、より大きい対より小さい)チャネル間隔を有するように構成可能である。ここで、光結合器アレイのより大きな端部およびより小さな端部におけるそれぞれのチャネル間隔は、より大きな光結合器アレイ端部での複数の光ファイバの対応するそれぞれの第1のチャネル間隔、およびより小さな光結合器アレイ端部での光デバイスの複数の導波路インターフェイスの第2のチャネル間隔に容易に整合されることができる。 Certain embodiments are directed to an optical fiber coupler array and an optical device. The optical fiber coupler array can provide a low-loss, high-coupling coefficient interface between a plurality of optical fibers (or other optical devices) having a first channel spacing with high precision and easy alignment. The optical device has a plurality of waveguide interfaces having a smaller second channel spacing. Advantageously, in various embodiments, the larger and smaller sized ends of the optical fiber coupler array are configurable to have correspondingly different (i.e., larger vs. smaller) channel spacings, respectively. Here, the respective channel spacings at the larger and smaller ends of the optical coupler array can be easily matched to the corresponding respective first channel spacings of the plurality of optical fibers at the larger optical coupler array end and the second channel spacings of the plurality of waveguide interfaces of the optical device at the smaller optical coupler array end.

様々な実施形態では、光結合器アレイは、共通のハウジング構造内に少なくとも部分的に埋め込まれた少なくとも1つの漸減「消失コアファイバ」を備える複数の導波路(そのうちの少なくとも1つは任意に偏光維持であってもよい)を有する。代わりに、様々な追加の実施形態では、結合器アレイは、光ファイバ増幅器および光ファイバレーザのうちの少なくとも1つと共に利用されるように構成されてもよい。 In various embodiments, the optical coupler array has a plurality of waveguides (at least one of which may optionally be polarization maintaining) with at least one tapered "vanishing core fiber" at least partially embedded within a common housing structure. Alternatively, in various additional embodiments, the coupler array may be configured to be utilized with at least one of an optical fiber amplifier and an optical fiber laser.

光結合器アレイの様々な実施形態は、それぞれ、有利には、例えば、図1Aの光結合器アレイ10AのVC導波路30Aに関連して後述する少なくとも1つの「消失コア」(VC)ファイバ導波路を備える。 The various embodiments of the optical coupler array each advantageously include at least one "vanishing core" (VC) fiber waveguide, as described below in connection with, for example, the VC waveguide 30A of the optical coupler array 10A of FIG. 1A.

本明細書で一般的に使用される「光デバイス」という用語は、事実上、任意のシングルチャネルまたはマルチチャネル光デバイス、または標準/従来の光ファイバを含むが、これらに限定されない任意のタイプの光ファイバに適用されることにも留意されたい。例えば、結合器アレイが有利に結合することができる光デバイスは、以下のうちの1つ以上を含むことができるが、これらに限定されない。
・自由空間ベースの光デバイス
・少なくとも1つの入出力エッジ結合ポートを有する光回路、
・垂直結合エレメントを備える少なくとも1つの光ポートを有する光回路、
・マルチモード(MM)光ファイバ、
・ダブルクラッド光ファイバ、
・マルチコア(MC)光ファイバ、
・大きなモードエリア(LMA)ファイバ、
・ダブルクラッドマルチコア光ファイバ、
・標準/従来の光ファイバ、
・カスタム光ファイバ、および/または
・追加の光結合器アレイ
It should also be noted that the term "optical device," as used generally herein, applies to virtually any single-channel or multi-channel optical device, or any type of optical fiber, including, but not limited to, standard/conventional optical fibers. For example, optical devices to which a coupler array may be advantageously coupled may include, but are not limited to, one or more of the following:
A free-space based optical device; an optical circuit having at least one input/output edge-coupled port;
an optical circuit having at least one optical port with a vertical coupling element;
- Multimode (MM) optical fiber,
・Double clad optical fiber,
- Multi-core (MC) optical fiber,
Large mode area (LMA) fibre,
- Double-clad multi-core optical fiber,
Standard/conventional optical fiber,
Custom optical fibers, and/or Additional optical coupler arrays

さらに、「溶融スプライス」という用語は、様々な光結合器アレイ構成部品間の相互接続、および様々な光結合器アレイ構成部品と光デバイスとの間の接続を参照して、以下に提供される結合器アレイの例示的な実施形態の様々な説明において利用されるが、任意の他の形態の導波路または他の結合器アレイ部品の接続技術または方法は、本発明の精神から逸脱することなく、設計選択または必要性の問題として容易に選択され、利用されることができ、機械的接続を有するが、それに限定されないことに留意されたい。 Furthermore, it should be noted that although the term "fusion splice" is utilized in the various descriptions of exemplary embodiments of coupler arrays provided below with reference to the interconnections between the various optical coupler array components and between the various optical coupler array components and optical devices, any other form of waveguide or other coupler array component connection technique or method can be readily selected and utilized as a matter of design choice or need without departing from the spirit of the present invention, including, but not limited to, mechanical connections.

次に、図1Aを参照すると、光ファイバ結合器アレイの第1の実施形態は、光結合器アレイ10Aとして示される。光結合器アレイ10Aは、共通ハウジング構造14A(以下に記載)、単一のVC導波路30Aとして図1Aに例示された少なくとも1つのVC導波路、および、一対の非VC導波路32A-1、32A-2として図1Aに例示された少なくとも1つの非VC導波路を備える。一対の非VC導波路32A-1、32A-2のは、ぞれぞれ、例示の単一のVC導波路30Aの側面のうちの1つの側面に近位に対称的に配置される。図1Aの位置BとDとの間に位置するVC導波路30Aの部分は、共通ハウジング構造14A内に埋め込まれる。 Now referring to FIG. 1A, a first embodiment of an optical fiber coupler array is shown as optical coupler array 10A. Optical coupler array 10A includes a common housing structure 14A (described below), at least one VC waveguide, illustrated in FIG. 1A as a single VC waveguide 30A, and at least one non-VC waveguide, illustrated in FIG. 1A as a pair of non-VC waveguides 32A-1, 32A-2. Each of the pair of non-VC waveguides 32A-1, 32A-2 is symmetrically positioned proximal to one of the sides of the illustrated single VC waveguide 30A. The portion of VC waveguide 30A located between positions B and D in FIG. 1A is embedded within common housing structure 14A.

結合器アレイ10Aおよびその部品をより詳細に説明する前に、VC導波路30Aの詳細な概要を提供することが有用であり、その例示的な実施形態および代替実施形態は、図1A~5の結合器アレイの様々な実施形態のそれぞれにおいて有利に利用される。 Before describing the coupler array 10A and its components in more detail, it is useful to provide a detailed overview of the VC waveguide 30A, exemplary and alternative embodiments of which are advantageously utilized in each of the various embodiments of the coupler arrays of Figures 1A-5.

VC導波路30Aは、より大きな端部(図1Aに示される位置Bに近位)と、より小さいテーパ端部(図1Aに示される位置Cに近位)とを有し、内側コア20A(有効屈折率N-1の材料を含む)と、外側コア22A(N-1よりも小さい有効屈折率N-2の材料を含む)と、クラッド24A(N2よりも小さい有効屈折率N-3の材料を含む)と、を備える。 The VC waveguide 30A has a larger end (proximal to position B shown in FIG. 1A) and a smaller tapered end (proximal to position C shown in FIG. 1A), and comprises an inner core 20A (comprising a material with an effective refractive index N-1), an outer core 22A (comprising a material with an effective refractive index N-2 less than N-1), and a cladding 24A (comprising a material with an effective refractive index N-3 less than N2).

有利には、外側コア22Aは、VC導波路30Aが内側コア20A内の「M1」空間伝搬モードをサポートするVC導波路30Aの大端部での有効クラッドとして機能する。ここで、M1は0よりも大きい。屈折率N-1およびN-2は、好ましくは、VC導波路30Aの大端部での開口数(NA)が光デバイス(例えば、光ファイバ)のNAと一致するように選択される。光デバイスは、例えば、(例えば、溶融スプライス、機械接続、または他のファイバ接続設計によって)スプライス位置36A-1においてVC導波路30Aに接続された標準/従来の光ファイバを備える、例えば、光デバイス34A-1である。一方、内側コアおよび外側コア(20A、22A)の寸法は、接続された光デバイス(例えば、光デバイス34A-1)が略同じモードフィールド寸法(MFD)を有するように選択される。ここおよび以下では、VCまたは非VC導波路の断面が円形でなく、非円形モードプロファイルをもたらす場合があるため、一般に使用されるモードフィールド直径(MFD)の代わりにモードフィールド寸法を使用する。したがって、モードフィールド寸法は、モードサイズとモード形状の両方を有し、円対称モードの場合には、モードフィールド直径に等しい。 Advantageously, the outer core 22A serves as an effective cladding at the large end of the VC waveguide 30A where the VC waveguide 30A supports the "M1" spatial propagation mode in the inner core 20A, where M1 is greater than 0. The refractive indices N-1 and N-2 are preferably selected such that the numerical aperture (NA) at the large end of the VC waveguide 30A matches the NA of the optical device (e.g., optical fiber). The optical device is, for example, optical device 34A-1, comprising a standard/conventional optical fiber connected to the VC waveguide 30A at splice location 36A-1 (e.g., by fusion splice, mechanical connection, or other fiber connection design). Meanwhile, the dimensions of the inner and outer cores (20A, 22A) are selected such that the connected optical device (e.g., optical device 34A-1) has approximately the same mode field dimension (MFD). Here and below, the mode field dimension is used instead of the commonly used mode field diameter (MFD) because the cross section of a VC or non-VC waveguide may not be circular, resulting in a non-circular mode profile. Thus, the mode field dimension has both the mode size and the mode shape, and is equal to the mode field diameter in the case of a circularly symmetric mode.

適切に構成されたプリフォーム(対応する内側コア20A、22A、およびクラッド24Aを有するVC導波路30Aプリフォームを備える)からの結合器アレイ10Aの製造中、結合器アレイ10Aプリフォームは、少なくとも1つの所定の縮小プロファイルにしたがってテーパ状に形成されるため、内側コア20Aは、すべてのM1モードをサポートするには小さくなりすぎる。第2の(テーパ状)端部での内側コアによってサポートされる空間モードの数は、M2である。ここでM2<M1である。シングルモード導波路の場合、ここでM1=1(2つの偏光モードに対応)、M2=0である。つまり、内側コアが小さすぎて光伝搬をサポートできないことを意味する。次いで、VC導波路30Aは、より低い屈折率のN-3のクラッドによって囲まれたN-2に近い有効屈折率のシングルコアを有するファイバを備えるように作用する。 During the manufacture of the coupler array 10A from a suitably configured preform (comprising a VC waveguide 30A preform with corresponding inner cores 20A, 22A, and cladding 24A), the coupler array 10A preform is tapered according to at least one predetermined reduction profile, so that the inner core 20A becomes too small to support all M1 modes. The number of spatial modes supported by the inner core at the second (tapered) end is M2, where M2<M1. For a single mode waveguide, here M1=1 (corresponding to two polarization modes) and M2=0, meaning that the inner core is too small to support light propagation. The VC waveguide 30A then acts to comprise a fiber with a single core of effective index close to N-2 surrounded by a cladding of lower index N-3.

結合器アレイ10Aの製造中、結合器アレイ10Aのより大きい端部(位置B、図1A)でのチャネル間隔S-1は、製造のために選択された延伸比に比例して、結合器アレイ10Aのより小さい端部(位置C、図1A)でのチャネル間隔S-2まで値が減少する。一方、MFD値(またはVC導波路30Aの反転NA値)は、屈折率の選択された差、(N-1-N-2)および(N-2-N-3)に応じて、減少、増加、または維持することができる、これは、後述するように、光結合器アレイ10Aの所望の用途に応じて依存する。 During fabrication of the coupler array 10A, the channel spacing S-1 at the larger end of the coupler array 10A (position B, FIG. 1A) decreases in value to the channel spacing S-2 at the smaller end of the coupler array 10A (position C, FIG. 1A) in proportion to the stretch ratio selected for fabrication. Meanwhile, the MFD value (or the inverted NA value of the VC waveguide 30A) can be decreased, increased, or maintained depending on the selected difference in refractive index, (N-1-N-2) and (N-2-N-3), depending on the desired application of the optical coupler array 10A, as described below.

チャネル間隔および光結合器アレイの各端部でのMFD値を個別に制御する能力は、特定の実施形態の非常に有利な特徴である。加えて、内側コア20Aおよび外側コア22Aのサイズおよび形状およびN-1、N-2、およびN-3の値の対応する選択によってMFDおよびNA値を整合させる能力によって、レンズを使用せずに光結合器アレイを利用して様々な導波路に結合させることが可能となる。 The ability to independently control the channel spacing and MFD values at each end of the optical coupler array is a highly advantageous feature of certain embodiments. In addition, the ability to match MFD and NA values by the size and shape of the inner core 20A and outer core 22A and the corresponding selection of values of N-1, N-2, and N-3 allows the optical coupler array to be utilized to couple to various waveguides without the use of lenses.

その様々な実施形態では、VC導波路の直径が大幅に小さくなると、光が導波路コアを通ってその長さに沿って伝搬し続けることを可能にするVC導波路の特性は、有利には界面欠陥または汚染からの光損失を低減し、以下に限定されるものではないが、以下に記載される共通ハウジング構造14Aの媒体28Aのための広範囲の材料(以下に記載)の使用を可能にする。
(a)(光が導波路コアの内側に集中するため)非光学材料、
(b)チャネル間のクロストークを低減または増大させるための標準/従来のファイバの屈折率よりも大きい屈折率を有する材料または材料の吸収または散乱、
(c)純シリカ(例えば、マルチコア、ダブルクラッド、またはマルチモードファイバへのスプライシングを容易にするために、ほとんどの標準/従来のファイバクラッドに使用されるものと同じ材料)。
In its various embodiments, as the diameter of the VC waveguide becomes significantly smaller, the property of the VC waveguide that allows light to continue to propagate through the waveguide core along its length advantageously reduces light loss from interfacial defects or contamination and enables the use of a wider range of materials (described below) for the medium 28A of the common housing structure 14A, including but not limited to the above.
(a) a non-optical material (because the light is concentrated inside the waveguide core);
(b) a material with a refractive index greater than that of a standard/conventional fiber or absorption or scattering of the material to reduce or increase crosstalk between channels;
(c) Pure Silica (e.g., the same material used for most standard/conventional fiber claddings, to facilitate splicing into multicore, double-clad, or multimode fibers).

好ましくは、特定の実施形態にしたがって、NA-1およびNA-2の所望の相対値(それぞれは、結合器アレイ10Aの対応する端部、例えば、結合器アレイ10Aの大端部に対応するNA-1、および結合器アレイ10Aの小端部に対応するNA-2)、および、任意に、NA-1およびNA-2のそれぞれの所望の値は、結合器アレイ10Aの屈折率N1、N2およびN3の値を選択し、結合器アレイ10Aの各端部での所望の相対開口数の大きさに基づいて選択される以下の関係のうちの少なくとも1つにしたがって構成することによって決定されてもよい。

Preferably, according to a particular embodiment, the desired relative values of NA-1 and NA-2 (each of which corresponds to a corresponding end of the coupler array 10A, e.g., NA-1 corresponding to a large end of the coupler array 10A, and NA-2 corresponding to a small end of the coupler array 10A), and, optionally, the desired value of each of NA-1 and NA-2 may be determined by selecting values of the refractive indices N1, N2 and N3 of the coupler array 10A and configuring them according to at least one of the following relationships, which are selected based on the magnitude of the desired relative numerical aperture at each end of the coupler array 10A:

一般的に、任意のタイプのファイバのNAは、以下の式によって決まる。

ここで、ncoreおよびncladは、それぞれ、ファイバコアおよびクラッドの屈折率である。
In general, the NA of any type of fiber is determined by the following formula:

where n core and n clad are the refractive indices of the fiber core and cladding, respectively.

なお、上記式を用いた場合、NAとファイバの受光角との関係は近似値に過ぎないことに留意されたい。特に、ファイバ製造業者は、たとえシングルモードファイバの受光角が全く異なり、屈折率のみから決定することができなくても、上記の式に基づいてシングルモード(SM)ファイバの「NA」を表すことが多い。 Note that when using the above formula, the relationship between NA and the acceptance angle of a fiber is only an approximation. In particular, fiber manufacturers often express the "NA" of single-mode (SM) fibers based on the above formula, even though the acceptance angle of single-mode fibers is quite different and cannot be determined from the refractive index alone.

ある実施形態によれば、本明細書において使用されるように、様々なNA値は、好ましくは、有効屈折率が光伝搬を決定し、様々な実施形態において利用される構造化された導波路の場合により有意義であるため、ncoreおよびncladdingの両方について有効屈折率を利用して決定される。また、導波路内部の横屈折率プロファイルは、平滑ではなく、むしろ値N1、N2、N3、またはN4の周囲で変化してもよい。さらに、屈折率N1、N2、N3、およびN4を有する領域間の遷移は、ドーパント拡散、または何らかの他の意図的または非意図的な要因のために、ステップ関数ほど急でなくてもよく、N1、N2、N3、およびN4の値を結ぶ平滑な関数であってもよい。結合設計または最適化は、N1、N2、N3、およびN4の値、およびそれぞれの指数を有する領域のサイズおよび形状の両方を変更することもできる。 According to an embodiment, as used herein, the various NA values are preferably determined using the effective refractive index for both n core and n cladding , since the effective refractive index determines the light propagation and is more meaningful in the case of structured waveguides utilized in various embodiments. Also, the transverse refractive index profile inside the waveguide may not be smooth, but rather may vary around the values N1, N2, N3, or N4. Furthermore, the transition between the regions with refractive index N1, N2, N3, and N4 may not be as abrupt as a step function due to dopant diffusion, or some other intentional or unintentional factor, but may be a smooth function connecting the values of N1, N2, N3, and N4. The coupling design or optimization may also vary both the values of N1, N2, N3, and N4, and the size and shape of the regions with the respective indices.

次に、図1Aに戻ると、共通の結合構造14Aは媒体28Aを備える。この媒体には、図1Aの位置Bと位置Dとの間に位置するVC導波路30Aの部分が埋め込まれる。この媒体は、以下の材料のうちの少なくとも1つを含むことができるが、これに限定されない。
・光の伝搬を妨げる特性を有する材料、
・光吸収特性を有する材料
・光散乱特性を有する材料
・上記第4の屈折率(N-4)が上記第3の屈折率(N-3)よりも大きくなるように選択された光学特性を有する材料、および/または
・上記第4の屈折率(N-4)が上記第3の屈折率(N-3)に略等しくなるように選択された光学特性を有する材料。
Returning now to Figure 1A, the common coupling structure 14A comprises a medium 28A in which is embedded the portion of the VC waveguide 30A located between positions B and D in Figure 1A. The medium may include, but is not limited to, at least one of the following materials:
- materials that have properties that impede the propagation of light,
- a material having light absorbing properties; - a material having light scattering properties; - a material having optical properties selected such that the fourth refractive index (N-4) is greater than the third refractive index (N-3); and/or - a material having optical properties selected such that the fourth refractive index (N-4) is approximately equal to the third refractive index (N-3).

光結合器アレイ10Aの大端部(図1Aの位置Bに近接)では、VC導波路30Aが特定のスプライス位置36A-1(共通ハウジング構造14Aの内部に位置決めされた例として示される)で対応するそれぞれの長尺光デバイス34A-1(例えば、光ファイバ)の共通のハウジング構造14Aの外側に所定の長さ12A延在する部分にスプライスされる。一方、非VC導波路32A-1、32A-2は、特定のスプライス位置36A-2、36A-3(共通ハウジング構造14Aの外側にそれぞれ配置される)で対応するそれぞれの長尺光デバイス34A-2、34A-3(例えば、光ファイバ)にスプライスされ、共通のハウジング構造14Aの外側に所定の長さ12A延在する。 At the large end of the optical coupler array 10A (near position B in FIG. 1A), the VC waveguides 30A are spliced at specific splice locations 36A-1 (shown as an example positioned inside the common housing structure 14A) to portions of corresponding respective long optical devices 34A-1 (e.g., optical fibers) that extend a predetermined length 12A outside the common housing structure 14A. Meanwhile, the non-VC waveguides 32A-1, 32A-2 are spliced at specific splice locations 36A-2, 36A-3 (each positioned outside the common housing structure 14A) to corresponding respective long optical devices 34A-2, 34A-3 (e.g., optical fibers) that extend a predetermined length 12A outside the common housing structure 14A.

任意に、結合器アレイ10Aは、光導波路デバイス40Aのインターフェイス42Aとアレイインターフェイス18Aで結合するための略均一な直径の先端部16A(図1Aの位置CとDとの間に示される)を有することもできる。均一な直径の先端部16Aは、例えば、図1D、5に示されるような特定のインターフェイス用途において有用であることができる。代わりに、結合器アレイ10Aは、光デバイスインターフェイス42Aとの結合が図1Aの位置Cにおける結合器アレイ10Aインターフェイスで生じるように、先端部16Aなしで製造されてもよい(または製造後に先端部16Aが除去されてもよい)。 Optionally, the coupler array 10A can also have a generally uniform diameter tip 16A (shown between positions C and D in FIG. 1A) for coupling with the optical waveguide device 40A interface 42A at the array interface 18A. A uniform diameter tip 16A can be useful in certain interface applications, for example, as shown in FIGS. 1D, 5. Alternatively, the coupler array 10A can be manufactured without the tip 16A (or the tip 16A can be removed after manufacturing) such that coupling with the optical device interface 42A occurs at the coupler array 10A interface at position C in FIG. 1A.

代替実施形態において、光デバイス40Aがダブルクラッドファイバを備える場合、結合器アレイ10Aの小端部が光デバイスインターフェイス42Aに結合される(例えば、溶融スプライスされる)とき、スプライス位置に近位の共通のハウジング構造14Aの少なくとも一部(例えば、先端部16Aの少なくとも一部)は、低屈折率媒体(図示せず)で被覆されてもよく、スプライス位置の上、およびダブルクラッドファイバ光デバイス40Aの外側クラッドまで延在する(任意で、スプライス位置に近位のダブルクラッドファイバ光デバイス40Aの外側クラッドの一部の上に延在する)。 In an alternative embodiment, when the optical device 40A comprises a double-clad fiber, when the small end of the coupler array 10A is coupled (e.g., fusion spliced) to the optical device interface 42A, at least a portion of the common housing structure 14A proximal to the splice location (e.g., at least a portion of the tip 16A) may be coated with a low index medium (not shown) and extend over the splice location and to the outer cladding of the double-clad fiber optical device 40A (optionally extending over a portion of the outer cladding of the double-clad fiber optical device 40A proximal to the splice location).

次に、図1Bを参照すると、光ファイバ結合器アレイの第2の実施形態が結合器アレイ10Bとして示されている。結合器アレイ10Bは、共通のハウジング構造14Bと、単一のVC導波路30Bとして図1Bに例示された少なくとも1つのVC導波路と、単一の非VC導波路32Bとして図1Bに例示された少なくとも1つの非VC導波路と、を備える。非VC導波路32Bは、VC導波路30Bに近位に並列に配置されている。ここで、光結合器アレイ10Bの一部は、その小端部において、図1Aの光結合器アレイ10Aの小端部での対応するチャネル間隔値S2よりも大きなチャネル間隔値S2’を有するように構成されている。この構成は、光ファイバアレイ10Aを位置C’で横方向に切断することによって容易に実現することができる。したがって、共通のハウジング構造14Aよりも短く、その結果、より大きなチャネル間隔値S2’を有する、新しくかつより大きな直径のアレイインターフェイス18Bをもたらす共通のハウジング構造14Bを製造することができる。 Now, referring to FIG. 1B, a second embodiment of the optical fiber coupler array is shown as coupler array 10B. The coupler array 10B comprises a common housing structure 14B, at least one VC waveguide, illustrated in FIG. 1B as a single VC waveguide 30B, and at least one non-VC waveguide, illustrated in FIG. 1B as a single non-VC waveguide 32B. The non-VC waveguide 32B is arranged in parallel proximal to the VC waveguide 30B. Here, a portion of the optical coupler array 10B is configured at its small end to have a channel spacing value S2' that is larger than the corresponding channel spacing value S2 at the small end of the optical coupler array 10A in FIG. 1A. This configuration can be easily achieved by cutting the optical fiber array 10A laterally at position C'. Thus, a common housing structure 14B can be manufactured that is shorter than the common housing structure 14A, resulting in a new and larger diameter array interface 18B with a larger channel spacing value S2'.

次に、図1Cを参照すると、光ファイバ結合器アレイの第3の実施形態が結合器アレイ10Cとして示されている。結合器アレイ10Cは、VC導波路30C-1、30C-2として図1に示された複数のVC導波路と、非VC導波路32C-1、32C-2、32C-aとして図1Cに示された複数の非VC導波路と、を備える。これらはすべて互いに縦方向および非対称に配置され、複数の非VC導波路の少なくとも一部は、異なるタイプおよび/または異なる特性(例えば、シングルモードまたはマルチモードまたは偏光維持)であり、例えば、非VC導波路32C-1、32C-2は、非VC導波路32C-aとは異なるタイプであるか、または異なる特性を備える。加えて、任意のVCまたは非VC導波路(例えば、非VC導波路32C-a)は、結合器アレイ10Cの共通のハウジング構造を越えて容易に任意の所望の長さ延在することができ、光デバイスに近接してスプライスされる必要がある。 Now referring to FIG. 1C, a third embodiment of an optical fiber coupler array is shown as coupler array 10C. Coupler array 10C comprises a plurality of VC waveguides, shown in FIG. 1 as VC waveguides 30C-1, 30C-2, and a plurality of non-VC waveguides, shown in FIG. 1C as non-VC waveguides 32C-1, 32C-2, 32C-a. These are all arranged longitudinally and asymmetrically with respect to one another, and at least some of the plurality of non-VC waveguides are of different types and/or have different characteristics (e.g., single mode or multimode or polarization maintaining), e.g., non-VC waveguides 32C-1, 32C-2 are of a different type or have different characteristics than non-VC waveguide 32C-a. In addition, any VC or non-VC waveguide (e.g., non-VC waveguide 32C-a) can easily extend any desired length beyond the common housing structure of the coupler array 10C and need only be spliced in close proximity to the optical device.

次に、図1Dを参照すると、マルチコアファンインおよびファンアウト接続のために構成され、結合器アレイ50として示された光ファイバ結合器アレイの第4の実施形態が示されている。結合器アレイ50は、マルチコア光ファイバエレメント52を有する一対の光ファイバ結合器アレイ部品(10D-1、10D-2)を備える。マルチコア光ファイバエレメント52は、2つの光ファイバ結合器アレイ部品(10D-1、10D-2)の第2(より小さいサイズ)の端部間に(例えば、位置54-1、54-2において溶融スプライスによって)接続されている。好ましくは、結合器アレイ部品(10D 1、10D-2)のそれぞれにおけるVC導波路の少なくとも1つは、その全ての他のコアへの光結合を減少または最小化しながら、マルチコアファイバエレメント52の対応する選択されたコアへの光結合を増加または最大化するように構成される。 Referring now to FIG. 1D, a fourth embodiment of an optical fiber coupler array configured for multicore fan-in and fan-out connections and shown as coupler array 50 is shown. The coupler array 50 comprises a pair of optical fiber coupler array components (10D-1, 10D-2) having a multicore optical fiber element 52. The multicore optical fiber element 52 is connected (e.g., by a fusion splice at locations 54-1, 54-2) between the second (smaller sized) ends of the two optical fiber coupler array components (10D-1, 10D-2). Preferably, at least one of the VC waveguides in each of the coupler array components (10D 1, 10D-2) is configured to increase or maximize optical coupling to a corresponding selected core of the multicore fiber element 52 while reducing or minimizing optical coupling to all of its other cores.

次に、図2Aを参照すると、光ファイバ結合器アレイの第5の実施形態が結合器アレイ100Aとして示されている。結合器アレイ100Aは、複数のVC導波路130A-1、130A-2として例示された単一の共通ハウジング構造104A内に少なくとも部分的に埋め込まれた複数の縦近位VC導波路を備える。複数のVC導波路130A-1、130A-2は、それぞれ、対応するそれぞれの長尺光デバイス134A-1、134A-2(例えば、光ファイバ)に特定のスプライス位置132A-1、132A-2でスプライスされ、その少なくとも一部は、共通ハウジング構造104Aの外側に所定の長さ102A延在し、特定のスプライス位置132A-1、132A-2は、ぞれぞれ、共通ハウジング構造104A内に配置される。 2A, a fifth embodiment of an optical fiber coupler array is shown as coupler array 100A. Coupler array 100A comprises a plurality of longitudinal proximal VC waveguides at least partially embedded within a single common housing structure 104A, exemplified as a plurality of VC waveguides 130A-1, 130A-2. Each of the plurality of VC waveguides 130A-1, 130A-2 is spliced to a corresponding respective long optical device 134A-1, 134A-2 (e.g., optical fiber) at a specific splice location 132A-1, 132A-2, at least a portion of which extends a predetermined length 102A outside of the common housing structure 104A, and the specific splice location 132A-1, 132A-2, respectively, is disposed within the common housing structure 104A.

次に、図2Bを参照すると、光ファイバ結合器アレイの第6の実施形態が結合器アレイ100Bとして示されている。 Now referring to FIG. 2B, a sixth embodiment of an optical fiber coupler array is shown as coupler array 100B.

結合器アレイ100Bは、複数のVC導波路130B-1、130B-2として例示された単一の共通ハウジング構造104B内に少なくとも部分的に埋め込まれた複数の縦近位VC導波路を備える。複数のVC導波路130B-1、130B-2は、ぞれぞれ、対応するそれぞれの長尺光デバイス134B-1、134B-2(例えば、光ファイバ)に特定のスプライス位置132B-1、132B-2でスプライスされ、その少なくとも一部は、共通ハウジング構造104Bの外側に所定の長さ102B延在し、特定のスプライス位置132B-1、132B-2は、それぞれ、共通ハウジング構造104Bの外側断面境界領域に配置される。 The coupler array 100B comprises a plurality of longitudinal proximal VC waveguides at least partially embedded within a single common housing structure 104B, exemplified as a plurality of VC waveguides 130B-1, 130B-2. The plurality of VC waveguides 130B-1, 130B-2 are each spliced to a corresponding respective long-length optical device 134B-1, 134B-2 (e.g., optical fiber) at a specific splice location 132B-1, 132B-2, at least a portion of which extends a predetermined length 102B outside the common housing structure 104B, and the specific splice location 132B-1, 132B-2, respectively, are disposed in an outer cross-sectional boundary region of the common housing structure 104B.

次に、図2Cを参照すると、光ファイバ結合器アレイの第7の実施形態が結合器アレイ100Cとして示されている。 Now referring to FIG. 2C, a seventh embodiment of an optical fiber coupler array is shown as coupler array 100C.

結合器アレイ100Cは、例示された複数のVC導波路130C-1、130C-2として、単一の共通ハウジング構造104C内に少なくとも部分的に埋め込まれた複数の長縦近位VC導波路を備える。複数のVC導波路130C-1、130C-2は、それぞれ、対応するそれぞれの長尺光デバイス134C-1、134C-2(例えば、光ファイバ)に特定のスプライス位置132C-1、132C-2でスプライスされ、その少なくとも一部は、共通ハウジング構造104Cの外側に所定の長さ102C延在し、特定のスプライス位置132C-1、132C-2は、ぞれぞれ、共通ハウジング構造104Cの外側に配置される。 The coupler array 100C comprises a plurality of elongated proximal VC waveguides, as illustrated by a plurality of VC waveguides 130C-1, 130C-2, at least partially embedded within a single common housing structure 104C. The plurality of VC waveguides 130C-1, 130C-2 are each spliced to a corresponding respective elongated optical device 134C-1, 134C-2 (e.g., optical fiber) at a specific splice location 132C-1, 132C-2, at least a portion of which extends a predetermined length 102C outside the common housing structure 104C, and the specific splice location 132C-1, 132C-2, respectively, are disposed outside the common housing structure 104C.

次に、図2Dを参照すると、光ファイバ結合器アレイの代替実施形態が結合器アレイ150として示されている。結合器アレイ150は、複数の縦近位VC導波路を備える。縦近位VC導波路は、その第2の端部に構成された単一の共通ハウジング構造内に少なくとも部分的に埋め込まれ、自由空間ベースの光デバイス152への光結合を増加または最適化する。自由空間ベースの光デバイス152は、レンズ154と、それに続く追加の光デバイス部品156とを備えてもよい。それらは、一例として、MEMSミラーまたは体積ブラッグ格子を備えてもよい。結合器と自由空間ベースの光デバイス152との組み合わせは、光信号160b(光信号160aがレンズ154を通過した後の光結合器アレイ150の出力信号160aの代表例)のスペクトル結合または分割のための光スイッチまたはWDMデバイスとして使用されてもよい。この場合、ファイバの1つは、出力のための入力および他の全てとして使用されることもでき、その反対も可能である。別の実施形態では、自由空間ベースのデバイス152は、第2の結合器の端部に溶融スプライス可能である。このエレメントは、コアレスガラスエレメントであってもよい。これは、ガラス空気境界面におけるパワー密度低下のためのエンドカップとして機能することができる。別の変形例では、コアレスエレメントは、タルボットキャビティジオメトリにおける結合器の導波路の位相同期のためのタルボットミラーとして機能することができる。 2D, an alternative embodiment of the optical fiber coupler array is shown as a coupler array 150. The coupler array 150 comprises a plurality of longitudinal proximal VC waveguides. The longitudinal proximal VC waveguides are at least partially embedded in a single common housing structure configured at their second ends to increase or optimize optical coupling to a free-space-based optical device 152. The free-space-based optical device 152 may comprise a lens 154 followed by additional optical device components 156. They may comprise, as an example, a MEMS mirror or a volume Bragg grating. The combination of the coupler and the free-space-based optical device 152 may be used as an optical switch or WDM device for spectral combining or splitting of optical signals 160b (representative of the output signal 160a of the optical coupler array 150 after the optical signal 160a has passed through the lens 154). In this case, one of the fibers may be used as an input and all the others for the output, or vice versa. In another embodiment, the free space based device 152 can be fusion spliced to the end of the second coupler. This element can be a coreless glass element. It can act as an end cup for power density drop at the glass air interface. In another variation, the coreless element can act as a Talbot mirror for phase locking of the coupler waveguides in a Talbot cavity geometry.

図3A~3Lに示された様々な実施形態を詳細に説明する前に、「複数の」または「少なくとも1つの」結合器部品/エレメントが以下に示されるときはいつも、本発明の精神から逸脱することなく、結合器アレイの対応する実施形態において提供されることができるそのような結合器部品/エレメントの特定の量が必要性の問題として、または設計選択の問題として(例えば、結合器アレイの意図される産業用途に基づいて)選択されることができることが理解されるべきである。したがって、様々な図3A~3Lにおいて、単一または個々の結合器アレイ部品/エレメントは、単一の参照番号によって識別され、一方、複数の結合器アレイ部品/エレメントは、ぞれぞれ、「(1..n)」に続く参照番号によって識別される。「n」は、複数の結合器部品/エレメントの所望の数(後述する任意の特定の結合器アレイ実施形態において異なる値を有することができる)である。 Before describing in detail the various embodiments shown in Figures 3A-3L, whenever "plurality" or "at least one" coupler component/element is referred to below, it should be understood that the particular quantity of such coupler components/elements that may be provided in the corresponding embodiment of the coupler array may be selected as a matter of need or design choice (e.g., based on the intended industrial application of the coupler array) without departing from the spirit of the present invention. Thus, in the various Figures 3A-3L, single or individual coupler array components/elements are identified by a single reference number, while multiple coupler array components/elements are each identified by a reference number following "(1..n)." "n" is the desired number of multiple coupler components/elements (which may have different values in any particular coupler array embodiment described below).

また、全ての導波路VCおよび非VCは、例示によって内側および外側コアおよびクラッドの円形断面を用いて示される。本発明から逸脱することなく、内側コアおよび外側コアならびにクラッドの断面の他の形状(例えば、六角形、長方形、または正方形)を利用してもよい。形状の特定の選択は、光デバイスのチャネル形状、チャネル位置ジオメトリ(例えば、六角形、長方形、または正方形格子)、または軸偏光アライメントモードなどの様々な要件に基づく。 Also, all waveguides VC and non-VC are shown with circular cross sections of the inner and outer cores and cladding by way of example. Other shapes of cross sections of the inner and outer cores and cladding (e.g., hexagonal, rectangular, or square) may be utilized without departing from the invention. The particular choice of shape is based on various requirements such as the channel shape, channel location geometry (e.g., hexagonal, rectangular, or square lattice), or axial polarization alignment mode of the optical device.

同様に、以下に特別な記載がない限り、以下に記載される様々な関係(例えば、図3Cおよび図3Dの光結合器アレイ200C、200Dのそれぞれに関して以下に記載される相対容量関係、およびPM VC導波路204Hが結合器アレイ200Hの中心縦軸から横方向に縦方向に偏心して配置される図3Hの結合器アレイ200Hに関連して以下に記載される特徴)がサイズ、相対サイズ、相対位置、および組成材料の選択に固着される限り、図3A~3Lの結合器アレイ実施形態の詳細な説明に関連して以下に記載される例示的なサイズ、相対サイズ、相対位置、および組成材料の選択に限定されない。しかしながら、それらは、本発明の精神から逸脱することなく、利便性または設計選択の問題として当業者によって選択されることができる。 Similarly, unless otherwise noted below, the exemplary sizes, relative sizes, relative positions, and compositional material choices described below in connection with the detailed description of the coupler array embodiments of FIGS. 3A-3L are not limited to the exemplary sizes, relative sizes, relative positions, and compositional material choices described below in connection with the detailed description of the coupler array embodiments of FIGS. 3A-3L, so long as the various relationships described below (e.g., the relative capacitance relationships described below in connection with each of the optical coupler arrays 200C, 200D of FIGS. 3C and 3D, and the features described below in connection with the coupler array 200H of FIG. 3H, in which the PM VC waveguide 204H is laterally and vertically offset from the central longitudinal axis of the coupler array 200H) are adhered to. However, they may be selected by one of ordinary skill in the art as a matter of convenience or design choice without departing from the spirit of the present invention.

最後に、図3A~3Lの様々な結合器アレイ200A~200Lの様々な単一の共通ハウジング構造部品202A~202Lは、ぞれぞれ、他の結合器アレイ部品の屈折率N-1、N-2、N-3の値との上記関係のうちの適用可能な1つにしたがって屈折率N-4の値を有し、図1Aの媒体28Aに関連して上記した様々な想定される例示的な媒体組成パラメータから選択される特性および特性を有する媒体から構成されることができることに留意されたい。 Finally, it should be noted that the various single common housing structural components 202A-202L of the various coupler arrays 200A-200L of Figures 3A-3L each have a value of refractive index N-4 according to an applicable one of the above relationships with the values of refractive indexes N-1, N-2, N-3 of the other coupler array components, and can be constructed from a medium having properties and characteristics selected from the various possible exemplary medium composition parameters described above in connection with medium 28A of Figure 1A.

次に、図3Aを参照すると、図1D~2Dの光ファイバ結合器アレイの実施形態の第1の代替実施形態が結合器アレイ200Aとして示されている。ここでは、全ての導波路がVC導波路である。結合器アレイ200Aは、単一の共通ハウジング202Aと、複数のVC導波路204A~(1~n)と、を備える。nは、一例として19に等しい。複数のVC導波路204Aは、ハウジング202Aの縦中心軸に沿って中央に配置される。
結合器アレイ200Aは、結合器アレイに1つ以上の有用な特性を提供するように動作可能な任意の少なくとも1つの基準エレメント210Aを備えてもよく、これは、以下を有するが、以下に限定されない。
・結合器アレイ導波路配置の視覚的同定(結合器アレイの端部のうちの少なくとも1つ)を可能にすること;および
・少なくとも1つの光デバイスへの結合器アレイの端部のうちの少なくとも1つの受動的アライメントを容易にすること。
3A, a first alternative embodiment of the optical fiber coupler array embodiment of FIGS. 1D-2D is shown as coupler array 200A, where all of the waveguides are VC waveguides. Coupler array 200A comprises a single common housing 202A and a plurality of VC waveguides 204A-(1-n), where n is equal to 19, by way of example. The plurality of VC waveguides 204A are centrally disposed along a central longitudinal axis of housing 202A.
The combiner array 200A may comprise at least one optional reference element 210A operable to provide the combiner array with one or more useful characteristics, including but not limited to the following:
- Allowing for visual identification of the coupler array waveguide arrangement (at least one of the ends of the coupler array); and - Facilitating passive alignment of at least one of the ends of the coupler array to at least one optical device.

さらに、少なくとも1つの偏光維持VC導波路を備える光結合器アレイの実施形態(例えば、図3H~3Lに関連して後述する光結合器アレイの実施形態)において展開される場合、基準エレメントは、さらに、以下の通り動作可能である。
・光結合器アレイの特定の偏光軸アライメントモード(図3H~3Lに関連して以下に記載)の視覚的同定を可能にすること;および
・特定の光結合器アレイにおけるPM導波路の1つ以上の偏光軸の光結合器アレイに対するアライメントのための幾何学的に位置決めされた基準点としての役割を果たすこと。
Furthermore, when deployed in an optical coupler array embodiment comprising at least one polarization-maintaining VC waveguide (such as the optical coupler array embodiment described below in connection with Figures 3H-3L), the reference element can further operate as follows.
- allowing visual identification of a particular polarization axis alignment mode of an optical coupler array (described below in connection with Figures 3H-3L); and - serving as a geometrically positioned reference point for alignment of one or more polarization axes of a PM waveguide in a particular optical coupler array with respect to the optical coupler array.

基準エレメント210Aは、本発明の精神から逸脱することなく、設計選択または便宜上の問題として選択された、当技術分野で知られている様々なタイプの基準エレメントのいずれかを備えることができる。たとえば、それは、様々な断面位置(例えば、図3Aに示される位置XまたはY)のうちの1つで共通ハウジング構造202A内に縦方向に配置された専用の長尺エレメントであってもよい。代わりに、基準エレメント210Aは、非基準目的に使用されない専用チャネルを備えることができ、たとえば、図3Aの位置Zで例示される導波路204A~(1..n)のうちの1つを置き換えることができる。 The reference element 210A may comprise any of a variety of types of reference elements known in the art, selected as a matter of design choice or convenience, without departing from the spirit of the invention. For example, it may be a dedicated elongated element disposed longitudinally within the common housing structure 202A at one of a variety of cross-sectional locations (e.g., locations X or Y shown in FIG. 3A). Alternatively, the reference element 210A may comprise a dedicated channel not used for non-reference purposes, e.g., replacing one of the waveguides 204A-(1..n) illustrated at location Z in FIG. 3A.

次に、図3Bを参照すると、上記図1Aの光ファイバ結合器アレイ10Aの第1の代替実施形態が結合器アレイ200Bとして示されている。結合器アレイ200Bは、単一のハウジング構造202Bと、VC導波路204Bとして図3Bに例示された少なくとも1つのVC導波路と、複数の非VC導波路206B-(1..n)と、を備える。例えば、nは18に等しい。VC導波路204Bは、共通ハウジング構造202Bの縦中心軸に沿って位置決めされ、平行かつ近位に配置された複数の非VC導波路206B-(1..n)によって円周方向かつ対称に囲まれる。 Referring now to FIG. 3B, a first alternative embodiment of the optical fiber coupler array 10A of FIG. 1A above is shown as coupler array 200B. The coupler array 200B comprises a single housing structure 202B, at least one VC waveguide, illustrated in FIG. 3B as VC waveguide 204B, and a plurality of non-VC waveguides 206B-(1..n), where n is equal to 18, for example. The VC waveguide 204B is positioned along the longitudinal central axis of the common housing structure 202B and is circumferentially and symmetrically surrounded by a plurality of parallel and proximally disposed non-VC waveguides 206B-(1..n).

次に、図3Cを参照すると、上記図3Bの光ファイバ結合器アレイ200Bの第1の代替実施形態が結合器アレイ200Cとして示されている。結合器アレイ200Cは、単一のハウジング構造202Cと、VC導波路204Cと、複数の非VC導波路206C-(1..n)と、を備える。例えば、nは18に等しい。VC導波路204Cは、共通ハウジング構造202Cの縦中心軸に沿って位置決めされ、平行かつ近位に配置された複数の非VC導波路206C-(1..n)によって円周方向かつ対称に囲まれる。結合器アレイ200Cは、その中に埋め込まれた導波路の全ての部分(すなわち、VC導波路204Cおよび複数の非VC導波路206C-(1..n))を囲む共通ハウジング構造202C媒体の容量が単一の共通ハウジング構造202C内に埋め込まれたVC導波路204Cの部分の内側コアおよび外側コアの総容量を超えるように構成される。 3C, a first alternative embodiment of the optical fiber coupler array 200B of FIG. 3B above is shown as coupler array 200C. The coupler array 200C comprises a single housing structure 202C, a VC waveguide 204C, and a plurality of non-VC waveguides 206C-(1..n), where n is equal to 18, for example. The VC waveguide 204C is positioned along a longitudinal central axis of the common housing structure 202C and is circumferentially and symmetrically surrounded by a plurality of parallel, proximally disposed non-VC waveguides 206C-(1..n). The coupler array 200C is configured such that the capacity of the common housing structure 202C medium surrounding all portions of the waveguides embedded therein (i.e., the VC waveguide 204C and the multiple non-VC waveguides 206C-(1..n)) exceeds the combined capacity of the inner and outer cores of the portions of the VC waveguide 204C embedded within a single common housing structure 202C.

次に、図3Dを参照すると、上記図3Cの光ファイバ結合器アレイ200Cの第1の代替実施形態が結合器アレイ200Dとして示されている。結合器アレイ200Dは、単一のハウジング構造202Dと、複数のVC導波路204D-(1..N)(例えば、nは7に等しい)と、複数の非VC導波路206D-(1..n)(例えば、nは12に等しい)と、を備える。複数のVC導波路204D-(1..N)は、共通ハウジング構造202Dの縦中心軸に沿って配置され、平行かつ近位に配置された複数の非VC導波路206D-(1..n)によって円周方向かつ対称に囲まれる。結合器アレイ200Dは、その中に埋め込まれた導波路(例えば、複数のVC導波路204D-(1..N)および複数の非VC導波路206D-(1..n))の全ての部分を囲む共通ハウジング構造202D媒体の容量が単一の共通ハウジング構造202D内に埋め込まれた複数のVC導波路204D-(1..N)の部分の内側コアおよび外側コアの総容量を超えるように構成される。 3D, a first alternative embodiment of the optical fiber coupler array 200C of FIG. 3C above is shown as coupler array 200D. The coupler array 200D comprises a single housing structure 202D, a plurality of VC waveguides 204D-(1..N) (e.g., n equals 7), and a plurality of non-VC waveguides 206D-(1..n) (e.g., n equals 12). The plurality of VC waveguides 204D-(1..N) are arranged along a longitudinal central axis of the common housing structure 202D and are circumferentially and symmetrically surrounded by a plurality of parallel and proximally arranged non-VC waveguides 206D-(1..n). The coupler array 200D is configured such that the capacity of the common housing structure 202D medium surrounding all portions of the waveguides embedded therein (e.g., multiple VC waveguides 204D-(1..N) and multiple non-VC waveguides 206D-(1..n)) exceeds the total capacity of the inner and outer cores of the portions of multiple VC waveguides 204D-(1..N) embedded within a single common housing structure 202D.

図3Eを参照すると、上記図3Dの光ファイバ結合器アレイ200Dの第1の実施形態が結合器アレイ200Eとして示されている。結合器アレイ200Eは、単一のハウジング構造202Eと、複数のVC導波路204E-(1..N)(例えば、Nは6に等しい)と、複数の非VC導波路206E-(1..n)(例えば、nは12に等しい)と、個別の単一の非VC導波路206E’と、を備える。非VC導波路206E’は、好ましくは、それを通る光ポンプ機能を提供するように動作可能であり、共通ハウジング構造202Eの縦中心軸に沿って配置され、平行かつ近位に配置された複数のVC導波路204E-(1..N)によって円周方向かつ対称に囲まれ、次いで、平行かつ近位に複数の非VC導波路206E-(1..n)によって円周方向かつ対称に囲まれる。 Referring to FIG. 3E, a first embodiment of the optical fiber coupler array 200D of FIG. 3D above is shown as coupler array 200E. The coupler array 200E comprises a single housing structure 202E, a plurality of VC waveguides 204E-(1..N) (e.g., N equals 6), a plurality of non-VC waveguides 206E-(1..n) (e.g., n equals 12), and a separate single non-VC waveguide 206E'. The non-VC waveguide 206E' is preferably operable to provide an optical pump function therethrough, and is disposed along a longitudinal central axis of the common housing structure 202E, circumferentially and symmetrically surrounded by a plurality of parallel and proximally disposed VC waveguides 204E-(1..N), which in turn is circumferentially and symmetrically surrounded by a plurality of parallel and proximally disposed non-VC waveguides 206E-(1..n).

ここで図3Fを参照すると、上記図3Bの光ファイバ結合器アレイ200Bの第2の代替実施形態が結合器アレイ200Fとして示されている。結合器アレイ200Fは、単一のハウジング構造202Fと、複数のVC導波路204F-(1..N)(例えば、Nは6に等しい)と、個別の単一のVC導波路204F’と、複数の非VC導波路206F-(1..n)(例えば、nは12に等しい)と、を備える。複数の非VC導波路206は、それぞれ、好ましくは、結合器アレイ200Fが有利に結合されることができる、様々な光デバイスの異なるタイプの光ポンプチャネルへの光結合を増加または最適化するのに十分な直径の拡大された内側コアを備える。VC導波路204F’は、共通ハウジング構造202Fの縦中心軸に沿って配置され、平行かつ近位に配置された複数のVC導波路204F-(1..N)によって円周方向かつ対称に囲まれ、次いで、平行かつ近位に配置された複数の非VC導波路206F-(1..n)によって円周方向かつ対称に囲まれる。 3F, a second alternative embodiment of the optical fiber coupler array 200B of FIG. 3B above is shown as coupler array 200F. The coupler array 200F comprises a single housing structure 202F, a plurality of VC waveguides 204F-(1 ..N) (e.g., N equals 6), a separate single VC waveguide 204F', and a plurality of non-VC waveguides 206F-(1 ..n) (e.g., n equals 12). The plurality of non-VC waveguides 206 each preferably comprises an enlarged inner core of sufficient diameter to increase or optimize optical coupling to different types of optical pump channels of various optical devices to which the coupler array 200F can be advantageously coupled. The VC waveguide 204F' is disposed along the longitudinal central axis of the common housing structure 202F and is circumferentially and symmetrically surrounded by a plurality of parallel, proximally arranged VC waveguides 204F-(1..N), which in turn is circumferentially and symmetrically surrounded by a plurality of parallel, proximally arranged non-VC waveguides 206F-(1..n).

次に、図3Gを参照すると、上記図3Bの光ファイバ結合器アレイ200Bの第3の代替実施形態が結合器アレイ200Gとして示されている。結合器アレイ200Gは、単一のハウジング構造202Gと、VC導波路204Gとして図3Gに例示された少なくとも1つのVC導波路と、複数の非VC導波路206G-(1..n)(例えば、nは18に等しい)と、を備える。VC導波路204Gは、単一の共通ハウジング構造202Gの縦中心軸からオフセットされたサイドチャネルとして配置され、その結果、光ファイバ結合器アレイ200Gは、光ポンプ効率を改善するために非同心コアを有するダブルクラッド光ファイバ(図示せず)にスプライスされたとき、ファイバ光増幅器および/またはレーザとして容易に使用されることができる。ダブルクラッドファイバは、コアおよび内側クラッドの両方が光ガイド特性を有するファイバであるため、偏光維持の有無にかかわらず、SM、MM、LMA、またはMC(マルチコア)などのほとんどの光ファイバタイプ、および標準(例えば、従来の)シングルモード光ファイバでさえ、低屈折率媒体でファイバをコーティング(または再コーティング)することによってダブルクラッドファイバに変換することができる(外側クラッドを形成する)ことに留意されたい。 Now referring to FIG. 3G, a third alternative embodiment of the optical fiber coupler array 200B of FIG. 3B above is shown as coupler array 200G. The coupler array 200G comprises a single housing structure 202G, at least one VC waveguide, illustrated in FIG. 3G as VC waveguide 204G, and a plurality of non-VC waveguides 206G-(1..n) (e.g., n equal to 18). The VC waveguides 204G are arranged as side channels offset from the longitudinal central axis of the single common housing structure 202G, so that the optical fiber coupler array 200G can be easily used as a fiber optical amplifier and/or laser when spliced to a double clad optical fiber (not shown) having a non-concentric core to improve optical pump efficiency. It should be noted that since a double-clad fiber is a fiber in which both the core and the inner cladding have light-guiding properties, most optical fiber types, such as SM, MM, LMA, or MC (multicore), with or without polarization maintenance, and even standard (e.g., conventional) single-mode optical fibers, can be converted to double-clad fibers by coating (or recoating) the fiber with a low-index medium (forming the outer cladding).

任意に、結合器アレイ200Gの第2の端部がダブルクラッドファイバ(図示せず)にスプライスされたとき、ダブルクラッドファイバ(図示せず)とのスプライス点に近接する共通ハウジング構造202Gの少なくとも一部は、スプライス点を越えてダブルクラッドファイバの外側クラッド(任意に、接合点に近接する外側クラッドの一部を越えて延在する)まで延在する低屈折率媒体でコーティングされてもよい。 Optionally, when the second end of the coupler array 200G is spliced to a double-clad fiber (not shown), at least a portion of the common housing structure 202G proximate the splice point with the double-clad fiber (not shown) may be coated with a low refractive index medium that extends beyond the splice point to the outer cladding of the double-clad fiber (optionally extending beyond a portion of the outer cladding proximate the splice point).

ここで図3H~3Lを参照すると、光結合器の様々な代替実施形態では、その中で利用されるVC導波路のうちの少なくとも1つ、および特定の実施形態では、任意に、非VC導波路のうちの少なくとも1つは、偏光維持(PM)特性を備えることができる。例として、VC導波路のPM特性は、VC導波路内でその内側コアの外側に、および外側コアの内側または外側のいずれかに(または他の応力エレメントを介して)配置された1対の縦応力ロッドに起因し得るか、またはPM特性は、非円形の内側または外側コア形状に起因し得るか、または他のPM誘起光ファイバ構成(例えば、ボウタイまたは楕円クラッドPMファイバ)に起因し得る。少なくとも1つのPM導波路(VCおよび/または非VC)が利用される光ファイバの様々な実施形態では、特定の偏光軸アライメントモードによるPM導波路(または導波路)の軸方向アライメントを含むことができる。 3H-3L, in various alternative embodiments of optical couplers, at least one of the VC waveguides utilized therein, and in certain embodiments, optionally at least one of the non-VC waveguides, may have polarization-maintaining (PM) properties. By way of example, the PM properties of a VC waveguide may result from a pair of longitudinal stress rods disposed within the VC waveguide on the outside of its inner core and either inside or outside of the outer core (or via other stress elements), or the PM properties may result from a non-circular inner or outer core shape, or from other PM-inducing optical fiber configurations (e.g., bowtie or elliptical clad PM fiber). Various embodiments of optical fibers in which at least one PM waveguide (VC and/or non-VC) is utilized may include axial alignment of the PM waveguide (or waveguides) with a particular polarization axis alignment mode.

特定の実施形態によれば、偏光軸アライメントモードは、以下のうちの少なくとも1つを含むことができるが、これに限定されない。
・光結合器における他のPM導波路の偏光軸に対するPM導波路の偏光軸の軸アライメント;PM導波路を中心からずらして配置した場合:光結合器内の横断面(幾何学的)位置に対するPM導波路の偏光軸の軸アライメント;
・光結合器の単一の共通ハウジング構造は非円形幾何学形状(例えば、図3Lに例示)を備える場合:共通ハウジング構造の外形形状の幾何学的特徴に対するPM導波路の偏光軸の軸アライメント;
・図3J~3Lに関連して以下に説明する1つ以上の導波路配置インジケータを備える光結合器において:少なくとも1つの幾何学特性に対するPM導波路の偏光軸の軸アライメント;
・図3Aに関連して上記したように少なくとも1つの基準エレメント210Aを備える光結合器の実施形態において:少なくとも1つの基準エレメント210Aの幾何学位置に対するPM導波路の偏光軸の軸アライメント。
According to certain embodiments, the polarization axis alignment mode may include, but is not limited to, at least one of the following:
Axial alignment of the polarization axis of the PM waveguide with respect to the polarization axes of other PM waveguides in the optical coupler; for off-center placement of PM waveguides: axial alignment of the polarization axis of the PM waveguide with respect to its cross-sectional (geometric) position in the optical coupler;
When the single common housing structure of the optical coupler has a non-circular geometry (e.g., as illustrated in FIG. 3L): axial alignment of the polarization axes of the PM waveguides to the geometric features of the outer shape of the common housing structure;
In an optical coupler comprising one or more waveguide alignment indicators as described below in connection with Figures 3J-3L: axial alignment of the polarization axis of the PM waveguide with at least one geometric characteristic;
In an embodiment of the optical coupler comprising at least one reference element 210A as described above in relation to FIG. 3A: axial alignment of the polarization axis of the PM waveguide with respect to the geometric position of the at least one reference element 210A.

光結合器の様々な実施形態のための特定のタイプの偏光軸アライメントモードの選択は、好ましくは、少なくとも1つの軸アライメント基準によって支配され、この基準は、PM特性を増加または最大化する幾何学配置におけるPM導波路の偏光軸アライメント、および/または結合器アレイの1つ以上の意図される産業上の用途の少なくとも1つの要件を満たすことを有することもできるが、これらに限定されない。 The selection of a particular type of polarization axis alignment mode for various embodiments of the optical coupler is preferably governed by at least one axis alignment criterion, which may include, but is not limited to, polarization axis alignment of the PM waveguides in a geometry that increases or maximizes PM properties and/or satisfies at least one requirement of one or more intended industrial applications of the coupler array.

次に、図3Hを参照すると、上記図3Gの光ファイバ結合器アレイ200Gの第1の代替実施形態が結合器アレイ200Hとして示されている。結合器アレイ200Hは、単一のハウジング構造202Hと、偏光維持特性を有するPM VC導波路204Hとして図3Hに例示された少なくとも1つのVC導波路と、複数の非VC導波路206H-(1..n)(例えば、nは18に等しい)と、を備える。PM VC導波路204Hは、単一の共通ハウジング構造202Hの縦中心軸からずれたサイドチャネルとして位置決めされ、例えば、PM VC導波路204Hの中心から横方向にずれた位置に対して位置合わせされた偏光軸を備える。 Now referring to FIG. 3H, a first alternative embodiment of the optical fiber coupler array 200G of FIG. 3G above is shown as coupler array 200H. The coupler array 200H comprises a single housing structure 202H, at least one VC waveguide, illustrated in FIG. 3H as PM VC waveguide 204H having polarization maintaining properties, and a plurality of non-VC waveguides 206H-(1..n) (e.g., n equal to 18). The PM VC waveguide 204H is positioned as a side channel offset from the longitudinal center axis of the single common housing structure 202H, e.g., with a polarization axis aligned with respect to a position offset laterally from the center of the PM VC waveguide 204H.

ここで、図3Iを参照すると、上記図3Bの光ファイバ結合器アレイ200Bの第4の代替実施形態が結合器アレイ200Iとして示されている。結合器アレイ200Iは、単一のハウジング構造202Iと、偏光維持特性を有するPM VC導波路204Iとして図3Iに例示された少なくとも1つのVC導波路と、複数のPM非VC導波路206I-(1..n)(例えば、nは18に等しい)と、を備える。複数のPM非VC導波路は、それぞれ、偏光維持特性を有する。PM VC導波路204Iは、共通ハウジング構造202Iの縦中心軸に沿って配置され、平行かつ近位に配置された複数のPM非VC導波路206I-(1..n)によって円周方向かつ対称に囲まれる。例として、結合器アレイ200Iは、PM VC導波路204Iおよび複数のPM非VC導波路206I-(1..n)の各偏光軸が互いに位置合わせされる偏光軸アライメントモードを備える。PM VC導波路204Iおよび複数PM非VC導波路206I-(1..n)のPM特性は、ロッド応力部材によって誘導されるものとして例示されている(これは様々な他の応力または同等の設計によって容易にかつ交互に誘導されることができる)。 Now, referring to FIG. 3I, a fourth alternative embodiment of the optical fiber coupler array 200B of FIG. 3B above is shown as coupler array 200I. The coupler array 200I comprises a single housing structure 202I, at least one VC waveguide, illustrated in FIG. 3I as PM VC waveguide 204I having polarization-maintaining properties, and a plurality of PM non-VC waveguides 206I-(1..n) (e.g., n equal to 18). Each of the plurality of PM non-VC waveguides has polarization-maintaining properties. The PM VC waveguide 204I is disposed along the longitudinal central axis of the common housing structure 202I and is circumferentially and symmetrically surrounded by a plurality of parallel and proximally disposed PM non-VC waveguides 206I-(1..n). By way of example, the coupler array 200I has a polarization axis alignment mode in which the polarization axes of the PM VC waveguide 204I and the multiple PM non-VC waveguides 206I-(1..n) are aligned with each other. The PM properties of the PM VC waveguide 204I and the multiple PM non-VC waveguides 206I-(1..n) are illustrated as being induced by a rod stress member (which can be easily and alternately induced by a variety of other stress or equivalent designs).

次に、図3Jを参照すると、上記図3Iの光ファイバ結合器アレイ200Iの第1の代替実施形態が結合器アレイ200Jとして示されている。結合器アレイ200Jは、単一のハウジング構造202Jと、偏光維持特性を有するPM VC導波路204Jとして図3Jに例示された少なくとも1つのVC導波路と、複数のPM非VC導波路206J-(1..n)(例えば、nが18に等しい)と、を備える。複数のPM非VC導波路は、ぞれぞれは、偏光維持特性も有する。PM VC導波路204Jは、共通ハウジング構造202Jの縦中心軸に沿って配置され、平行かつ近位に配置された複数のPM非VC導波路206J-(1..n)によって円周方向かつ対称に囲まれる。PM VC導波路204および複数のPM非VC導波路206J-(1..n)のPM特性は、円形断面形状(少なくとも部分的に楕円形として例示される)から生じるように、複数のPM非VC導波路206J-(1..n)コア(およびPM VC導波路204Jの外側コアの非円形断面形状から生じる)のそれぞれとして例示される。 Now referring to FIG. 3J, a first alternative embodiment of the optical fiber coupler array 200I of FIG. 3I above is shown as coupler array 200J. The coupler array 200J comprises a single housing structure 202J, at least one VC waveguide, illustrated in FIG. 3J as PM VC waveguide 204J having polarization-maintaining properties, and a plurality of PM non-VC waveguides 206J-(1..n) (e.g., n equal to 18). Each of the plurality of PM non-VC waveguides also has polarization-maintaining properties. The PM VC waveguide 204J is disposed along the longitudinal central axis of the common housing structure 202J and is circumferentially and symmetrically surrounded by a plurality of parallel and proximally disposed PM non-VC waveguides 206J-(1..n). The PM characteristics of the PM VC waveguide 204 and the multiple PM non-VC waveguides 206J-(1..n) are illustrated as resulting from a circular cross-sectional shape (illustrated as at least partially elliptical) of each of the multiple PM non-VC waveguides 206J-(1..n) cores (and resulting from the non-circular cross-sectional shape of the outer core of the PM VC waveguide 204J).

結合器アレイ200Jは、任意に、少なくとも1つの導波路配置指示エレメント208Jを備える。導波路配置指示エレメントは、共通ハウジング構造202Jの外側領域に配置される。共通ハウジング構造202Jは、光結合器アレイ200J導波路(すなわち、PM VC導波路204Jおよび複数のPM非VC導波路206J-(1..n))の特定の断面幾何学配置を代表する。それにより、特定の断面幾何学導波路配置は、共通結合器ハウジング構造202Jの視覚的および物理的検査のうちの少なくとも1つから容易に識別されることができる。この検査は、導波路配置指示エレメント208Jを調べるのに十分な検査である。好ましくは、導波路配置指示エレメント208Jは、少なくとも1つの光デバイス(図示せず)への光結合器アレイ200Jの第2の端部の受動的なアライメントを容易にするように、さらに動作可能に構成されてもよい。 The coupler array 200J optionally includes at least one waveguide placement indicator element 208J. The waveguide placement indicator element is disposed in an outer region of the common housing structure 202J. The common housing structure 202J represents a particular cross-sectional geometric arrangement of the optical coupler array 200J waveguides (i.e., the PM VC waveguide 204J and the plurality of PM non-VC waveguides 206J-(1..n)). Thereby, the particular cross-sectional geometric waveguide arrangement can be easily identified from at least one of visual and physical inspection of the common coupler housing structure 202J. This inspection is sufficient to check the waveguide placement indicator element 208J. Preferably, the waveguide placement indicator element 208J may be further operatively configured to facilitate passive alignment of the second end of the optical coupler array 200J to at least one optical device (not shown).

導波路配置指示エレメント208Jは、共通ハウジング構造202Jの外面に適用され、カラーマーキング、および/または物理的マーク(共通ハウジング構造202Jの外面の溝または他の変更、またはその上に配置されるエレメントまたは他の部材など)のうちの1つ以上を備えることができるが、これらに限定されない。代わりに、導波路配置指示エレメント208Jは、共通ハウジング構造202Jの断面幾何学形状(例えば、図3Lの共通ハウジング構造202Lの六角形形状、下方、または別の幾何学形状など)に対する特定の変更、または定義を実際に含んでもよい。 The waveguide placement indicator element 208J is applied to the exterior surface of the common housing structure 202J and may comprise one or more of, but is not limited to, a color marking and/or a physical marking (such as a groove or other modification of the exterior surface of the common housing structure 202J, or an element or other member disposed thereon). Alternatively, the waveguide placement indicator element 208J may actually include a specific modification or definition to the cross-sectional geometry of the common housing structure 202J (e.g., the hexagonal shape, underside, or another geometry of the common housing structure 202L of FIG. 3L, etc.).

例として、結合器アレイ200Jは、PM VC導波路204Jおよび複数のPM非VC導波路206J-(1..n)のそれぞれの偏光軸が互いに、または導波路配置指示エレメント208Jに対してアライメントされる偏光軸アライメントモードを備えることができる。 As an example, the coupler array 200J can have a polarization axis alignment mode in which the polarization axes of the PM VC waveguide 204J and each of the multiple PM non-VC waveguides 206J-(1..n) are aligned with each other or with the waveguide placement indicator element 208J.

次に、図3Kを参照すると、上記図3Bの光ファイバ結合器アレイ200Bの第5の代替実施形態が結合器アレイ200Kとして示されている。結合器アレイ200Kは、単一のハウジング構造202Kと、偏光維持特性を有するPM VC導波路204Kとして図3Kに例示された少なくとも1つのVC導波路と、複数の非VC導波路206K-(1..n)(例えば、nは18に等しい)と、を備える。PM VC導波路204Kは、共通ハウジング構造202Kの縦中心軸に沿って配置され、平行かつ近位に配置された複数のPM非VC導波路206K-(1..n)によって円周方向および対称に囲まれる。PM VC導波路204KのPM特性は、ロッド応力部材によって誘導される(様々な他の応力、または同等のアプローチによって容易かつ交互に誘導される)ものとして例示される。結合器アレイ200Kは、任意に、導波路配置指示エレメント208K-a、208K-bとして例示される複数の導波路配置指示エレメントを備えることもできる。これらのエレメントは、図3Jの導波路配置指示エレメント208Jに関連して上記エレメントと同じであっても異なるタイプであってもよい。 Now referring to FIG. 3K, a fifth alternative embodiment of the optical fiber coupler array 200B of FIG. 3B above is shown as coupler array 200K. The coupler array 200K comprises a single housing structure 202K, at least one VC waveguide, illustrated in FIG. 3K as PM VC waveguide 204K having polarization-maintaining properties, and a plurality of non-VC waveguides 206K-(1..n) (e.g., n equal to 18). The PM VC waveguide 204K is disposed along the longitudinal central axis of the common housing structure 202K and is circumferentially and symmetrically surrounded by a plurality of parallel and proximally disposed PM non-VC waveguides 206K-(1..n). The PM properties of the PM VC waveguide 204K are illustrated as being induced by a rod stress member (which can be readily and alternately induced by various other stresses, or equivalent approaches). The coupler array 200K may also optionally include a plurality of waveguide placement indicator elements, exemplified as waveguide placement indicator elements 208K-a, 208K-b. These elements may be the same or different types as those described above in connection with the waveguide placement indicator element 208J of FIG. 3J.

次に、図3Lを参照すると、上記図3Iの光ファイバ結合器アレイ200Iの第2の代替実施形態が結合器アレイ200Lとして示されている。結合器アレイ200Lは、非円形の幾何学形状(六角形として例示される)の断面を有する単一のハウジング構造202Lと、偏向維持特性を有するPM VC導波路204Lとして図3Lに例示された少なくとも1つのVC導波路と、それぞれが偏光維持特性を有する複数のPM非VC導波路206L-(1..n)(例えば、nは18に等しい)と、を備える。PM VC導波路204Lは、共通ハウジング構造202Lの縦中心軸に沿って配置され、平行かつ近位に配置された複数のPM非VC導波路206L-(1..n)によって円周方向かつ対称に囲まれる。 Now referring to FIG. 3L, a second alternative embodiment of the optical fiber coupler array 200I of FIG. 3I above is shown as coupler array 200L. The coupler array 200L comprises a single housing structure 202L having a cross section of a non-circular geometric shape (illustrated as a hexagon), at least one VC waveguide exemplified in FIG. 3L as a PM VC waveguide 204L having polarization-maintaining properties, and a plurality of PM non-VC waveguides 206L-(1..n) (e.g., n equal to 18), each having polarization-maintaining properties. The PM VC waveguide 204L is disposed along the longitudinal central axis of the common housing structure 202L and is circumferentially and symmetrically surrounded by a plurality of parallel and proximally disposed PM non-VC waveguides 206L-(1..n).

例として、結合器アレイ200Lは、PM VC導波路204Lおよび複数のPM非VC導波路206L-(1..n)のそれぞれの偏光軸が互いに、および共通ハウジング構造202Lの断面幾何学形状に位置合わせされる偏光軸アライメントモードを備える。PM VC導波路204Lおよび複数PM非VC導波路206L-(1..n)のPM特性は、ロッド応力部材によって誘導される(様々な他の応力、または同等の設計によって容易かつ交互に誘導され得る)ものとして例示される。結合器アレイ200Kは、任意に、導波路配置指示エレメント208L-aを備えることもできる。エレメントは、図3Jの導波路配置指示エレメント208Jに関連して上記構成のいずれかを備えることもできる。 By way of example, the coupler array 200L includes a polarization axis alignment mode in which the polarization axes of the PM VC waveguide 204L and the plurality of PM non-VC waveguides 206L-(1..n) are aligned with each other and with the cross-sectional geometry of the common housing structure 202L. The PM properties of the PM VC waveguide 204L and the plurality of PM non-VC waveguides 206L-(1..n) are illustrated as being induced by a rod stress member (which could easily and alternately be induced by a variety of other stresses, or equivalent designs). The coupler array 200K may also optionally include a waveguide placement indicator element 208L-a. The element may include any of the configurations described above in connection with the waveguide placement indicator element 208J of FIG. 3J.

次に、図4を参照すると、光ファイバ結合器アレイの第2の端部302(すなわち「先端」)が、近位オープンエア光結合アライメント構成において、光デバイス304の複数の垂直結合エレメント306に接続するプロセスにおけるものであるとして例示されている。このアライメント構成は、光ファイバ結合器アレイの第2の端部302と垂直結合エレメント306との完全な物理的接触によって突合せ結合構成に容易に移行されることもできる。 Referring now to FIG. 4, the second end 302 (i.e., "tip") of the optical fiber coupler array is illustrated as being in the process of connecting to a plurality of vertical coupling elements 306 of an optical device 304 in a proximal open-air optical coupling alignment configuration. This alignment configuration can also be easily transferred to a butt coupling configuration with full physical contact between the second end 302 of the optical fiber coupler array and the vertical coupling elements 306.

次に図5を参照すると、光ファイバ結合器アレイの第2の端部322(すなわち「先端」)が、突合せ結合構成において、光デバイス324の複数の縁部結合エレメント326に接続するプロセスにおけるものとして例示されている。この突合せ結合構成は、いくつかの代替結合構成のうちの1つに容易に移行されることもできる。これらの代替結合構成は、近位オープンエア光結合アライメント構成、および/または角度付きアライメント結合構成を有する。 Referring now to FIG. 5, a second end 322 (i.e., "tip") of the optical fiber coupler array is illustrated as being in the process of connecting to a plurality of edge coupling elements 326 of an optical device 324 in a butt coupling configuration. This butt coupling configuration can also be easily transitioned to one of several alternative coupling configurations. These alternative coupling configurations include a proximal open air optical coupling alignment configuration and/or an angled alignment coupling configuration.

少なくとも1つの代替実施形態では、光結合器アレイ(例えば、図3C~3Lの光結合器アレイ200D~200L)は、光ファイバレーザ、および/または光ファイバ増幅器(または均等デバイス)を送る(ポンプする)ように容易に構成されてもよい。好ましい実施形態では、ポンプ可能結合器アレイは、信号(すなわち、「信号チャネル」としての役割を果たす)を送信するように構成された中央チャネル(すなわち、導波路)を備え、この信号は、その後、増幅されるか、またはレーザを生成するために利用される。ポンプ可能結合器アレイは、さらに、光ポンプ機能を提供するように構成された(すなわち、それぞれが「ポンプチャネル」として働く)少なくとも1つの追加チャネル(すなわち、導波路)を備える。様々な例示的な代替実施形態では、ポンプ可能結合器アレイは、任意の所望の組合せで以下を備えることもできる。
・以下の信号チャネルのうちの少なくとも1つ:少なくとも1つの所定の信号またはレーザ波長でシングルモード増幅ファイバに増加または最適結合するように構成されたシングルモード信号チャネル、少なくとも1つの所定の信号またはレーザ波長でマルチモード増幅ファイバに増加または最適結合するように構成されたマルチモード信号チャネル、および
・以下のポンプチャネルのうちの少なくとも1つ:少なくとも1つの所定のポンプ波長でシングルモードポンプ源に増加または最適結合するように構成されたシングルモードポンプチャネル、少なくとも1つの所定のポンプ波長でマルチモードポンプ源に増加または最適結合するように構成されたマルチモードポンプチャネル。
In at least one alternative embodiment, the optical coupler array (e.g., optical coupler arrays 200D-200L of FIGS. 3C-3L) may be readily configured to pump optical fiber lasers and/or optical fiber amplifiers (or equivalent devices). In a preferred embodiment, the pumpable coupler array comprises a central channel (i.e., waveguide) configured to transmit a signal (i.e., serves as a "signal channel") that is then amplified or utilized to generate a laser. The pumpable coupler array further comprises at least one additional channel (i.e., waveguide) configured to provide an optical pump function (i.e., each serves as a "pump channel"). In various exemplary alternative embodiments, the pumpable coupler array may also comprise the following in any desired combination:
- at least one of the following signal channels: a single-mode signal channel configured to increase or optimally couple into a single-mode amplifying fiber at at least one predetermined signal or laser wavelength; a multimode signal channel configured to increase or optimally couple into a multimode amplifying fiber at at least one predetermined signal or laser wavelength; and - at least one of the following pump channels: a single-mode pump channel configured to increase or optimally couple into a single-mode pump source at at least one predetermined pump wavelength; a multimode pump channel configured to increase or optimally couple into a multimode pump source at at least one predetermined pump wavelength.

任意に、ポンプ効率を増加または最大化するために、ポンプ可能結合器アレイは、利用可能なすべてのポンプチャネルより少ないポンプチャネルを選択的に利用するように構成されてもよい。また、設計選択の問題として、本発明の精神から逸脱することなく、ポンプ可能結合器アレイは、以下を備えるように構成されてもよいことに留意されたい。
a少なくとも1つの信号チャネル、それぞれが結合器アレイ構造において所定の所望の位置に配置されている;
b少なくとも1つのポンプチャネル、それぞれが結合器アレイ構造において所定の所望の位置に配置されている;
c任意に、信号伝送またはポンプ以外の少なくとも1つの追加の目的のための少なくとも1つの追加の導波路(例えば、アライメント、障害検出、データ伝送のための基準マーカ)。
Optionally, to increase or maximize pump efficiency, the pumpable combiner array may be configured to selectively utilize less than all available pump channels. It should also be noted that, as a matter of design choice, without departing from the spirit of the invention, the pumpable combiner array may be configured to comprise:
a at least one signal channel, each disposed at a predetermined desired position in the combiner array structure;
b at least one pump channel, each disposed at a predetermined desired position in the coupler array structure;
c Optionally, at least one additional waveguide for at least one additional purpose other than signal transmission or pump (eg, alignment, fault detection, fiducial marker for data transmission).

有利には、ポンプチャネルが縦中心軸に沿って、結合器内の任意の横位置に配置されることができる。ポンプチャネルは、以下の光ファイバタイプ:SM、MM、LMA、またはVC導波路のうちの少なくとも1つを備えることもできるが、これらに限定されない。任意に、結合器内の(ファイバタイプにかかわらず)光ポンプチャネルとして利用される全ての光ファイバは、偏光維持特性を備えることができる。 Advantageously, the pump channel can be positioned at any lateral location within the coupler along the central longitudinal axis. The pump channel can also comprise, but is not limited to, at least one of the following optical fiber types: SM, MM, LMA, or VC waveguide. Optionally, all optical fibers utilized as optical pump channels within the coupler (regardless of fiber type) can have polarization-maintaining properties.

別の実施形態では、ポンプ可能結合器アレイがダブルクラッドファイバに結合するように最適化されるように構成されることもできる。この場合、結合器アレイの信号チャネルは、ダブルクラッドファイバの信号チャネルに結合するように構成または最適化され、一方、少なくとも1つのポンプチャネルは、それぞれ、ダブルクラッドファイバの内側クラッドに結合するように構成または最適化される。 In another embodiment, the pumpable coupler array can be configured to be optimized to couple to a double-clad fiber. In this case, the signal channels of the coupler array are configured or optimized to couple to the signal channels of the double-clad fiber, while at least one pump channel is each configured or optimized to couple to the inner cladding of the double-clad fiber.

本質的に、様々な実施形態において例示された光結合器アレイは、ファイバ-チップおよびファイバ-光導波路のための高密度、マルチチャネル、光入力/出力(I/O)として容易に実施されることもできる。光ファイバ結合器は、少なくとも以下の特徴を容易に備えることができる。
・大幅に削減されたチャネル間隔およびデバイス設置面積(既知の解決策と比較)
・スケーラブルチャネルカウント
・全ガラス光路
・レンズ、エアギャップ、またはビーム拡散媒体を必要とせずに、高密度面で容易に突き合わせ結合またはスプライス
・半自動製造プロセスによって製造され得る
・ カスタマイズ可能なパラメータの広範囲:波長、モードフィールドサイズ、チャネル間隔、アレイ構成、ファイバタイプ
In essence, the optical coupler arrays illustrated in the various embodiments can also be readily implemented as high density, multi-channel, optical input/output (I/O) for fiber-to-chip and fiber-to-optical waveguides. The optical fiber couplers can readily comprise at least the following features:
Significantly reduced channel spacing and device footprint (compared to known solutions)
Scalable channel count All-glass optical path Easily butt-coupled or spliced with high density surfaces without the need for lenses, air gaps, or beam spreading media Can be manufactured by semi-automated manufacturing processes Wide range of customizable parameters: wavelength, mode field size, channel spacing, array configuration, fiber type

光ファイバ結合器は、本発明の精神から逸脱することなく、設計上の選択または利便性の問題として、少なくとも以下の用途に有利に利用することができる。
・導波路に結合:
・PICまたはPCBベース(シングルモードまたはマルチモード)
・マルチコアファイバ
・チップ縁部(1D)またはチップ面(2D)結合
・用途に最適化されたNA、ファクタリング:
・アライメントの必要性のパッケージ
・チップ加工の必要性/導波路上方テーパ
・偏光維持特性は容易に構成することができる
・チップベースデバイス:例えば、VCSEL、フォトダイオード、垂直結合格子への結合
・レーザダイオード結合
・高密度装置入出力(I/O)
Fiber optic couplers may be advantageously utilized in at least the following applications, as a matter of design choice or convenience, without departing from the spirit of the present invention:
Coupling to a waveguide:
PIC or PCB based (single mode or multimode)
Multicore fiber Chip edge (1D) or chip face (2D) coupling Application optimized NA, factoring:
Package alignment required Chip processing required/waveguide up taper Polarization maintaining properties can be easily configured Chip based devices: e.g. VCSELs, photodiodes, coupling to vertical coupling gratings Laser diode coupling High density device input/output (I/O)

したがって、実施される場合、光ファイバ結合器の様々な例示的な実施形態は、現在利用可能な競合解決策と比較して、少なくとも以下の利点を備える。
・先例のない密度
・低損失結合(≦0.5dB)
・操作安定性
・形状因子サポート
・スペクトル広帯域
・マッチングNA
・スケーラブルチャネルカウント
・偏光維持
Thus, when implemented, the various exemplary embodiments of the fiber optic coupler provide at least the following advantages over currently available competing solutions:
-Unprecedented density -Low loss coupling (≦0.5 dB)
・Operational stability ・Form factor support ・Spectral broadband ・Matching NA
- Scalable channel count - Polarization maintenance

次に、図7を参照すると、フレキシブル光結合器アレイの少なくとも1つの例示的な実施形態がフレキシブルピッチ低減光ファイバアレイ(PROFA)結合器450として示されている。図7を参照して例示的なPROFA結合器の様々な特徴を説明することができるが、上記任意の特徴は、可撓性のあるPROFA結合器との任意の組合せで実施することができる。例えば、図1A~5を参照して説明した特徴は、可撓性のあるPROFA結合器に利用されてもよい。さらに、図1A~5を参照して説明した任意の特徴は、図7を参照して説明した任意の特徴と組み合わせることができる。 Referring now to FIG. 7, at least one exemplary embodiment of a flexible optical coupler array is shown as a flexible pitch reduced optical fiber array (PROFA) coupler 450. Various features of an exemplary PROFA coupler may be described with reference to FIG. 7, however, any of the features described above may be implemented in any combination with a flexible PROFA coupler. For example, the features described with reference to FIGS. 1A-5 may be utilized in a flexible PROFA coupler. Additionally, any of the features described with reference to FIGS. 1A-5 may be combined with any of the features described with reference to FIG. 7.

引き続き図7を参照すると、図7に示された例示的な可撓性のあるPROFA結合器450は、低クロストークおよび低プロファイルパッケージに適応する十分な可撓性を有する相互接続が望まれる用途で使用されるように構成することができる。本明細書および全体が本明細書に組み込まれる「CONFIGURABLE PITCH REDUCING OPTICAL FIBER ARRAY」という名称の米国特許出願公開第2013/0216184号に記載された消失コアアプローチは、例えば、複数の光ファイバを光デバイス(例えば、PIC)に光結合するように動作可能なピッチ低減光ファイバアレイ(PROFA)結合器/光結合するように動作可能な相互接続を可能にし、この光デバイスは、垂直回折格子結合器(VGC)のアレイに突き合わせ結合することができる。本明細書および米国特許出願公開第2013/0216184号に記載されているように、結合器450の断面構造がN2よりもさらに低い屈折率N-2Aの追加層を有する場合、消失コアアプローチをもう一度利用して、チャネルクロストークを実質的に妥協することなく外径をさらに減少させることができる。このさらなる減少は、有利には、第1の端部と第2の端部との間に減少した断面を有する可撓性のある領域を有する特定の実施形態を提供することができる。 Continuing to refer to FIG. 7, the exemplary flexible PROFA coupler 450 shown in FIG. 7 can be configured for use in applications where an interconnect with low crosstalk and sufficient flexibility to accommodate low profile packages is desired. The disappearing core approach described herein and in U.S. Patent Application Publication No. 2013/0216184, entitled "CONFIGURABLE PITCH REDUCING OPTICAL FIBER ARRAY," incorporated herein in its entirety, enables, for example, a pitch reduced optical fiber array (PROFA) coupler/interconnect operable to optically couple a plurality of optical fibers to an optical device (e.g., a PIC), which can be butt-coupled to an array of vertical grating couplers (VGCs). As described herein and in U.S. Patent Application Publication No. 2013/0216184, if the cross-sectional structure of coupler 450 has an additional layer of refractive index N-2A even lower than N2, the vanishing core approach can once again be utilized to further reduce the outer diameter without substantially compromising channel crosstalk. This further reduction can advantageously provide certain embodiments having a flexible region with a reduced cross-section between the first and second ends.

いくつかの好ましい実施形態では、光が屈折率N-2Aを有する追加層によって導かれる場合、差(N-2A-N-3)が差(N-2-N-2A)または(N-1-N-2)より大きく、高NA屈曲無感覚導波路をもたらす。また、いくつかの好ましい実施形態では、結合器450の外径がフレキシブル領域を形成するために一端部からの縦方向の長さに沿って縮小された後、外径は、次いで、第2の端部に向かう縦方向の長さに沿って拡大されることができる。結果として、第2の端部においてより大きな結合表面積を有するより低NA導波路をもたらす。 In some preferred embodiments, when light is guided by an additional layer with a refractive index of N-2A, the difference (N-2A-N-3) is greater than the difference (N-2-N-2A) or (N-1-N-2), resulting in a high NA bend-insensitive waveguide. Also, in some preferred embodiments, after the outer diameter of the coupler 450 is reduced along its longitudinal length from one end to form a flexible region, the outer diameter can then be expanded along its longitudinal length toward the second end. This results in a lower NA waveguide with a larger coupling surface area at the second end.

例えば、図7に示されるように、光結合器アレイ450の特定の実施形態は、第1の端部1010と、第2の端部1020と、それらの間の可撓性部分1050とを有する長尺光エレメント1000を備えることができる。光エレメント1000は、結合器ハウジング構造1060と、ハウジング構造1060内に埋め込まれた複数の縦導波路1100とを有することができる。導波路1100は、断面幾何学導波路配置で互いに対して配置されることができる。図7には、第1の端部1010、第2の端部1020、および可撓性部分1050内の位置に対する導波路1100の例示的な断面幾何学導波路配置が示されている。第1の端部1010と可撓性部分1050との間の中間位置1040に対する導波路1100の断面幾何学導波路配置も示されている。断面内の斜線領域によって示され、本明細書において記載されるように、光は、第1の端部1010から可撓性部分1050を通って第2の端部1020まで光エレメント1000を介して導かれることができる。図7にも示されるように、これは、すべてのチャネルを十分に低いクロストークで離散的に維持し、一方、低プロファイルパッケージに対応するために十分な可撓性(例えば、可撓性部分1050によって)を提供する構造をもたらすことができる。 For example, as shown in FIG. 7, a particular embodiment of the optical coupler array 450 can include an elongated optical element 1000 having a first end 1010, a second end 1020, and a flexible portion 1050 therebetween. The optical element 1000 can have a coupler housing structure 1060 and a plurality of longitudinal waveguides 1100 embedded within the housing structure 1060. The waveguides 1100 can be arranged relative to one another in a cross-sectional geometry waveguide arrangement. In FIG. 7, an exemplary cross-sectional geometry waveguide arrangement of the waveguide 1100 is shown for the first end 1010, the second end 1020, and a position within the flexible portion 1050. A cross-sectional geometry waveguide arrangement of the waveguide 1100 for an intermediate position 1040 between the first end 1010 and the flexible portion 1050 is also shown. As indicated by the shaded areas in the cross section and described herein, light can be guided through the optical element 1000 from the first end 1010 through the flexible portion 1050 to the second end 1020. As also shown in FIG. 7, this can result in a structure that keeps all channels discrete with sufficiently low crosstalk while providing sufficient flexibility (e.g., via the flexible portion 1050) to accommodate a low profile package.

クロストークおよび/または可撓性のレベルは、アレイの用途に依存することができる。例えば、いくつかの実施形態では、低クロストークが-45dB~-35dBの範囲内と考えることができ、他の実施形態では、低クロストークが-15dB~-5dBの範囲内と考えることができる。したがって、クロストークのレベルは特に限定されない。いくつかの実施形態では、クロストークが-55dB、-50dB、-45dB、-40dB、-35dB、-30dB、-25dB、-20dB、-15dB、-10dB、0dB、またはそれらの間の任意の値(例えば、-37dB、-27dB、-5dB以下)であることができる。いくつかの実施形態では、クロストークが-50dB~-40dB、-40dB~-30dB、-30dB~-20dB、-20dB~-10dB、-10dB~0dB、-45dB~-35dB、-35dB~-25dB、-25dB~-15dB 、-15dB~-5dB、-10dB ~0dB、これらの範囲の任意の組み合わせ、または-55dB~0dB(例えば、-52dB~-37dB、-48dB~-32dB)からの任意の値から形成される範囲であることができる。 The level of crosstalk and/or flexibility may depend on the application of the array. For example, in some embodiments, low crosstalk may be considered to be in the range of -45 dB to -35 dB, and in other embodiments, low crosstalk may be considered to be in the range of -15 dB to -5 dB. Thus, the level of crosstalk is not particularly limited. In some embodiments, the crosstalk may be -55 dB, -50 dB, -45 dB, -40 dB, -35 dB, -30 dB, -25 dB, -20 dB, -15 dB, -10 dB, 0 dB, or any value therebetween (e.g., -37 dB, -27 dB, -5 dB or less). In some embodiments, the crosstalk can be in a range formed from -50 dB to -40 dB, -40 dB to -30 dB, -30 dB to -20 dB, -20 dB to -10 dB, -10 dB to 0 dB, -45 dB to -35 dB, -35 dB to -25 dB, -25 dB to -15 dB, -15 dB to -5 dB, -10 dB to 0 dB, any combination of these ranges, or any value from -55 dB to 0 dB (e.g., -52 dB to -37 dB, -48 dB to -32 dB).

可撓性は、アレイの用途に依存することもできる。例えば、いくつかの実施形態では、可撓性部分1050の良好な可撓性は、少なくとも90度の屈曲を含むことができ、他の実施形態では、少なくとも50度の屈曲が許容可能である。したがって、可撓性は特に限定されない。いくつかの実施形態では、可撓性は、少なくとも45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度、90度、100度、110度、120度、またはそれらの間の少なくとも任意の値であることができる。いくつかの実施形態では、可撓性部分1050は、これらの値のいずれかによって形成される範囲、例えば、45~55度、50~60度、60~70度、70~80度、80~90度、90~100度、100~110度、110~120度、またはこれらの範囲の任意の組み合わせ、またはこれらの範囲の任意の値にから形成される任意の範囲(例えば、50~65度、50~85度、65~90度)で屈曲することができる。他の実施形態では、可撓性部分1050は、これらの値よりも大きくまたは小さく屈曲することができる。屈曲は、一般的には、光散乱と関連することができる。しかしながら、様々な実施形態は、本明細書に記載されるように(例えば、上記範囲のうちの1つにおいて)屈曲し、本明細書に記載されるように(例えば、上記範囲のうちの1つにおいて)比較的低いクロストークを達成するように構成されることができる。 Flexibility can also depend on the application of the array. For example, in some embodiments, good flexibility of the flexible portion 1050 can include at least a 90 degree bend, and in other embodiments, at least a 50 degree bend is acceptable. Thus, flexibility is not particularly limited. In some embodiments, flexibility can be at least 45 degrees, 50 degrees, 55 degrees, 60 degrees, 65 degrees, 70 degrees, 75 degrees, 80 degrees, 90 degrees, 100 degrees, 110 degrees, 120 degrees, or at least any value therebetween. In some embodiments, the flexible portion 1050 can bend in a range formed by any of these values, such as 45-55 degrees, 50-60 degrees, 60-70 degrees, 70-80 degrees, 80-90 degrees, 90-100 degrees, 100-110 degrees, 110-120 degrees, or any combination of these ranges, or any range formed by any value in these ranges (e.g., 50-65 degrees, 50-85 degrees, 65-90 degrees). In other embodiments, the flexible portion 1050 can bend more or less than these values. Bending can generally be associated with light scattering. However, various embodiments can be configured to bend as described herein (e.g., in one of the ranges above) and achieve relatively low crosstalk as described herein (e.g., in one of the ranges above).

様々な用途において、可撓性部分1050は、使用中に屈曲しない場合があるが、可撓性は、結合器アレイ450の他の部分から第1の端部1010または第2の端部1020を分離するために望ましい場合がある。例えば、可撓性のあるPROFA結合器450の可撓性部分1050は、PROFAの残りの部分からの第1の端部1010(例えば、PROFA-PICインターフェイス)の機械的絶縁を提供することができ、その結果、温度変動および機械的衝撃および振動を含む環境変動に関して安定性が増大する。 In various applications, the flexible portion 1050 may not bend during use, but flexibility may be desirable to isolate the first end 1010 or the second end 1020 from other portions of the coupler array 450. For example, the flexible portion 1050 of a flexible PROFA coupler 450 can provide mechanical isolation of the first end 1010 (e.g., the PROFA-PIC interface) from the remainder of the PROFA, resulting in increased stability with respect to environmental variations, including temperature variations and mechanical shock and vibration.

図7に示される例では、結合器アレイ450は、複数の光ファイバ2000および/または光デバイス3000と光結合するように動作可能である。光ファイバ2000および光デバイス3000は、本明細書に記載されたいずれのものも有することができる。結合器アレイ450は、第1の端部1010において、複数の導波路1100を介して光ファイバ2000と結合することができる。さらに、結合器アレイ450は、第2の端部1020において、複数の導波路1100を介して光デバイス3000と結合することができる。本明細書に記載されるように、複数の導波路1100は、少なくとも1つのVC導波路1101を有することもできる。図7は、導波路として導波路1100の全てを示す。しかしながら、1つ以上の非VC導波路を使用することもできる。さらに、図7は、7つのVC導波路を示すが、任意の数のVCおよび/または非VC導波路を使用することができる。 In the example shown in FIG. 7, the coupler array 450 is operable to optically couple to a plurality of optical fibers 2000 and/or optical devices 3000. The optical fibers 2000 and the optical devices 3000 can have any of those described herein. The coupler array 450 can couple to the optical fibers 2000 at the first end 1010 via a plurality of waveguides 1100. Additionally, the coupler array 450 can couple to the optical devices 3000 at the second end 1020 via a plurality of waveguides 1100. As described herein, the plurality of waveguides 1100 can also have at least one VC waveguide 1101. FIG. 7 shows all of the waveguides 1100 as waveguides. However, one or more non-VC waveguides can also be used. Additionally, while FIG. 7 shows seven VC waveguides, any number of VC and/or non-VC waveguides can be used.

また、断面に示されるように、導波路1100は、ぞれぞれ、複数の導波路1100の他の導波路に対して個々の対応する断面幾何学位置に配置されることができる。図7は、6つの他の導波路によって囲まれた導波路を示しているが、断面幾何学導波路配置は限定されず、当業者によって知られている、または図3A~3Lに示されているもののいずれかを含む、まだ開発されていない任意の配置を有することができる。 Also, as shown in cross section, each of the waveguides 1100 can be positioned at an individual corresponding cross-sectional geometric location relative to the other waveguides of the plurality of waveguides 1100. Although FIG. 7 shows a waveguide surrounded by six other waveguides, the cross-sectional geometric waveguide arrangement is not limited and can have any arrangement known by those skilled in the art or yet to be developed, including any of those shown in FIGS. 3A-3L.

本明細書に記載されるように、VC導波路1101は、屈折率N-1、N-2、およびN-3をそれぞれ有する内側コア(例えば、内側消失コア)1110と、外側コア1120と、外側クラッド1130と、を有することもできる。図7に示されるように、VC導波路1101は、屈折率N-2Aを有する第2の外側コア1122(例えば、外側コア1120と外側クラッド1130との間)をも有することができる。外側コア1120は、内側コア1110を縦方向に囲むことができるので、第2の外側コア1122は、第2の外側コア1122を縦方向に囲む外側クラッド1130で外側コア1120を縦方向に囲むことができる。様々な実施形態では、内側コア1110、外側コア1120、第2の外側コア1122、および外側クラッド1130の屈折率の間の関係は、有利には、N-1>N-2>N2-A>N-3とすることができる。このような関係により、包囲層は、その内部の層に対する有効なクラッドとして機能することができる(例えば、外側コア1120は、内側コア1110に対する有効なクラッドとして機能することができ、第2の外側コア1122は、外側コア1120に対する有効なクラッドとして機能することができる)。したがって、第2の外側コア1122の使用は、コアおよびクラッドの追加のセットを提供することができる。 As described herein, the VC waveguide 1101 may also have an inner core (e.g., inner vanishing core) 1110, an outer core 1120, and an outer cladding 1130, each having refractive indexes N-1, N-2, and N-3, respectively. As shown in FIG. 7, the VC waveguide 1101 may also have a second outer core 1122 (e.g., between the outer core 1120 and the outer cladding 1130) having a refractive index N-2A. The outer core 1120 may longitudinally surround the inner core 1110, such that the second outer core 1122 may longitudinally surround the outer core 1120 with the outer cladding 1130 longitudinally surrounding the second outer core 1122. In various embodiments, the relationship between the refractive indices of the inner core 1110, the outer core 1120, the second outer core 1122, and the outer cladding 1130 may advantageously be N-1>N-2>N2-A>N-3. Such a relationship allows the surrounding layer to function as an effective cladding for the layer within it (e.g., the outer core 1120 may function as an effective cladding for the inner core 1110, and the second outer core 1122 may function as an effective cladding for the outer core 1120). Thus, the use of the second outer core 1122 may provide an additional set of cores and claddings.

屈折率N-2Aを有する第2の外側コア1122を有することによって、特定の実施形態は(例えば、第2の外側コア1122がない場合と比較して)より高いNAを達成することができる。様々な実施形態では、差(N-2A-N-3)は、差(N-2-N-2A)または(N-1-N-2)よりも大きく、比較的高いNAをもたらすことができる。NAを増加させることによって、MFDを減少させることができ、クロストークを損なうことなく、チャネル(例えば、導波路1100)が互いにより近くにあること(例えば、導波路1100間のより近い間隔)を可能にする。したがって、結合器アレイ450は、光が第2の外側コア1122によって導かれるときに、減少した領域を提供するために、(例えば、第2の外側コア1122がない場合と比較して)断面をさらに減少させることができる。第1の端部1010と第2の端部1020との間に減少した領域を提供することによって、特定の実施形態は、第1の端部1010および第2の端部1020の近位領域よりも可撓性であり得る可撓性部分1050を有することができる。 By having a second outer core 1122 with a refractive index N-2A, certain embodiments can achieve a higher NA (e.g., compared to the absence of the second outer core 1122). In various embodiments, the difference (N-2A-N-3) can be greater than the difference (N-2-N-2A) or (N-1-N-2), resulting in a relatively high NA. By increasing the NA, the MFD can be reduced, allowing the channels (e.g., waveguides 1100) to be closer to each other (e.g., closer spacing between the waveguides 1100) without compromising crosstalk. Thus, the coupler array 450 can further reduce its cross section (e.g., compared to the absence of the second outer core 1122) to provide a reduced area when light is guided by the second outer core 1122. By providing a reduced area between the first end 1010 and the second end 1020, certain embodiments can have a flexible portion 1050 that can be more flexible than the proximal regions of the first end 1010 and the second end 1020.

例えば、内側コア1110の大きさ、外側コア1120の大きさ、および導波路1100間の間隔を、光エレメント1000に沿って、第1の端部1010から中間位置1040まで(例えば、いくつかの例では、同時かつ徐々に)小さくすることができる。その結果、中間位置1040において、内側コア1110の大きさは、そこを通って光を導くのに不十分であり、外側コア1120の大きさは、少なくとも1つの光学モードを導くのに十分である。特定の実施形態では、各導波路1100は、少なくとも1つの光モード(例えば、シングルモードまたはマルチモード)のための容量を有することができる。例えば、第1の端部1010において、VC導波路1101は、内側コア1110内の多数の空間モード(M1)をサポートすることができる。中間位置1040において、様々な実施形態では、内側コア1110は、全てのM1モードをサポートすることができない(例えば、光伝搬をサポートすることができない)。しかしながら、いくつかのそのような実施形態では、中間位置1040において、外側コア1120は、すべてのM1モードをサポートすることができる(いくつかの例では、追加モードをサポートすることができる)。この例では、第1の端部1010から中間位置1040まで内側コア1110内を進む光が内側コア1110と外側コア1120との両方内を伝搬できるように、内側コア1110から外側コア1120内に逃げることができる。 For example, the size of the inner core 1110, the size of the outer core 1120, and the spacing between the waveguides 1100 can be decreased (e.g., simultaneously and gradually, in some examples) along the optical element 1000 from the first end 1010 to the intermediate position 1040. As a result, at the intermediate position 1040, the size of the inner core 1110 is insufficient to guide light therethrough, and the size of the outer core 1120 is sufficient to guide at least one optical mode. In certain embodiments, each waveguide 1100 can have capacity for at least one optical mode (e.g., single mode or multimode). For example, at the first end 1010, the VC waveguide 1101 can support multiple spatial modes (M1) in the inner core 1110. At the intermediate position 1040, in various embodiments, the inner core 1110 cannot support all M1 modes (e.g., cannot support optical propagation). However, in some such embodiments, at the intermediate position 1040, the outer core 1120 can support all M1 modes (and in some examples can support additional modes). In this example, light traveling in the inner core 1110 from the first end 1010 to the intermediate position 1040 can escape from the inner core 1110 into the outer core 1120 such that light traveling in the inner core 1110 from the first end 1010 to the intermediate position 1040 can propagate in both the inner core 1110 and the outer core 1120.

加えて、外側コア1120の大きさ、第2の外側コア1122の大きさ、および導波路1100間の間隔を、光エレメント1000に沿って、例えば中間位置1040から可撓性部分1050まで(例えば、いくつかの例では、同時かつ徐々に)小さくすることができる。その結果、可撓性部分1050において、外側コア1120の大きさは、そこを通って光を導くのに不十分であり、第2の外側コア1122の大きさは、そこを通って少なくとも1つの光モードを導くのに十分な大きさである。特定の実施形態では、中間位置1040において、VC導波路1101は、外側コア1120内のすべてのM1モードをサポートすることができる。可撓性部分1050において、様々な実施形態では、外側コア1120は、全てのM1モードをサポートできなくなる(例えば、光伝搬をサポートできない)。しかしながら、いくつかのそのような実施形態では、可撓性部分1050において、第2の外側コア1122は、全てのM1モードをサポートすることができる(いくつかの例では、追加モードをサポートすることができる)。この例では、中間位置1040から可撓性部分1050まで外側コア1120内を進む光が内側コア1110、外側コア1120、および第2の外側コア1122内を伝搬できるように、外側コア1120から第2の外側コア1122内に逃げることができる。 In addition, the size of the outer core 1120, the size of the second outer core 1122, and the spacing between the waveguides 1100 can be reduced (e.g., simultaneously and gradually, in some examples) along the optical element 1000, for example, from the intermediate position 1040 to the flexible portion 1050. As a result, at the flexible portion 1050, the size of the outer core 1120 is insufficient to guide light therethrough, and the size of the second outer core 1122 is sufficient to guide at least one optical mode therethrough. In certain embodiments, at the intermediate position 1040, the VC waveguide 1101 can support all M1 modes within the outer core 1120. At the flexible portion 1050, in various embodiments, the outer core 1120 can no longer support all M1 modes (e.g., cannot support optical propagation). However, in some such embodiments, at the flexible portion 1050, the second outer core 1122 can support all M1 modes (and in some examples, can support additional modes). In this example, light traveling in the outer core 1120 from the intermediate position 1040 to the flexible portion 1050 can escape from the outer core 1120 into the second outer core 1122 so that it can propagate through the inner core 1110, the outer core 1120, and the second outer core 1122.

さらに、外側コア1120の大きさ、第2の外側コア1122の大きさ、および導波路1100間の間隔は、光エレメント1000に沿って、可撓性部分1050から第2の端部1020まで拡大(例えば、いくつかの例では、同時かつ徐々に)することができる。その結果、第2の端部1020において、第2の外側コア1122の大きさは、そこを通って光を導くのに不十分であり、外側コア1120の大きさは、そこを通って少なくとも1つの光モードを導くのに十分である。特定の実施形態では、第2の端部1020において、様々な実施形態では、第2の外側コア1122は、全てのM1モードをサポートすることができない(例えば、光伝搬をサポートすることができない)。しかしながら、いくつかのそのような実施形態では、第2の端部1020において、外側コア1120は、全てのM1モードをサポートすることができる(いくつかの例では、追加のモードをサポートすることができる)。この例では、可撓性部分1050から第2の端部1020まで第2の外側コア1122内を伝搬する光は、内側コア1110および外側コア1120内のみに戻り、伝搬することができる。 Additionally, the size of the outer core 1120, the size of the second outer core 1122, and the spacing between the waveguides 1100 can expand (e.g., simultaneously and gradually, in some examples) along the optical element 1000 from the flexible portion 1050 to the second end 1020. As a result, at the second end 1020, the size of the second outer core 1122 is insufficient to guide light therethrough, and the size of the outer core 1120 is sufficient to guide at least one optical mode therethrough. In certain embodiments, at the second end 1020, in various embodiments, the second outer core 1122 cannot support all M1 modes (e.g., cannot support optical propagation). However, in some such embodiments, at the second end 1020, the outer core 1120 can support all M1 modes (and in some examples, can support additional modes). In this example, light propagating within the second outer core 1122 from the flexible portion 1050 to the second end 1020 can return and propagate only within the inner core 1110 and the outer core 1120.

第2の端部1020から第1の端部1010に進む光は、逆の方法で作用することができることが理解されるのであろう。例えば、外側コア1120の大きさ、第2の外側コア1122の大きさ、および導波路1100間の間隔は、光エレメント1000に沿って、第2の端部1020から可撓性部分1050まで(例えば、いくつかの例では、同時かつ徐々に)小さくすることができる。その結果、可撓性部分1050において、外側コア1120の大きさは、そこを通って光を導くのに不十分であり、第2の外側コア1122の大きさは、そこを通って少なくとも1つの光学モードを導くのに十分な大きさである。 It will be appreciated that light traveling from the second end 1020 to the first end 1010 can operate in the opposite manner. For example, the size of the outer core 1120, the size of the second outer core 1122, and the spacing between the waveguides 1100 can decrease (e.g., simultaneously and gradually, in some examples) along the optical element 1000 from the second end 1020 to the flexible portion 1050. As a result, at the flexible portion 1050, the size of the outer core 1120 is insufficient to guide light therethrough, and the size of the second outer core 1122 is sufficient to guide at least one optical mode therethrough.

断面コアおよびクラッドサイズの減少は、結合器アレイ450において剛性および可撓性を有利に提供することができる。光ファイバ2000および/または光デバイス3000は、結合器アレイ450の端部1010、1020に融合されることができることから、第1の端部1010および第2の端部1020における剛性が望ましい。しかしながら、低プロファイル集積回路と接続するように曲げることができるように、結合器アレイは可撓性を有することも望ましい。特定の実施形態では、第1の端部1010と第2の端部1020との間の可撓性部分1050は、第1の端部1010と第2の端部1020とを相対的に剛性とすることができ、その間に可撓性部分1050を設けることができる。可撓性部分は、光エレメント1000の長さに亘って延在することができ、第1の端部1010と第2の端部1020とを機械的に分離することができる。例えば、可撓性部分1050は、可撓性部分1050と第2の端部1020との間の領域から第1の端部1010を機械的に分離することができる。別の例として、可撓性部分1050は、第1の端部1010と可撓性部分1050との間の領域から第2の端部1020を機械的に分離することができる。そのような機械的分離は、例えば、温度変動および機械的衝撃および振動を含む環境変動に関して、第1の端部1010および第2の端部1020に安定性を提供することができる。可撓性部分1050の長さは、特に限定されず用途に依存することができる。いくつかの例では、長さは、2~7mm、3~8mm、5~10mm、7~12mm、8~15mm、これらの範囲の任意の組み合わせ、または2~20mm(例えば、3~13mm、4~14mm、5~17mmなど)の任意の値から形成される任意の範囲であることができる。他の例では、可撓性部分1050の長さは、より短くても長くてもよい。 The reduction in cross-sectional core and cladding size can advantageously provide stiffness and flexibility in the coupler array 450. Stiffness at the first end 1010 and the second end 1020 is desirable because the optical fiber 2000 and/or the optical device 3000 can be fused to the ends 1010, 1020 of the coupler array 450. However, it is also desirable for the coupler array to be flexible so that it can be bent to interface with low-profile integrated circuits. In certain embodiments, the flexible portion 1050 between the first end 1010 and the second end 1020 can make the first end 1010 and the second end 1020 relatively stiff and provide a flexible portion 1050 therebetween. The flexible portion can extend the length of the optical element 1000 and mechanically separate the first end 1010 and the second end 1020. For example, the flexible portion 1050 can mechanically isolate the first end 1010 from the area between the flexible portion 1050 and the second end 1020. As another example, the flexible portion 1050 can mechanically isolate the second end 1020 from the area between the first end 1010 and the flexible portion 1050. Such mechanical isolation can provide stability to the first end 1010 and the second end 1020 with respect to environmental variations including, for example, temperature variations and mechanical shock and vibration. The length of the flexible portion 1050 is not particularly limited and can depend on the application. In some examples, the length can be any range formed from 2-7 mm, 3-8 mm, 5-10 mm, 7-12 mm, 8-15 mm, any combination of these ranges, or any value between 2-20 mm (e.g., 3-13 mm, 4-14 mm, 5-17 mm, etc.). In other examples, the length of the flexible portion 1050 may be shorter or longer.

同時に、可撓性部分1050は、可撓性を提供することができる。多くの場合、可撓性部分1050は、可撓性部分1050の長さに亘って延在する、実質的に類似した断面サイズ(例えば、導波路1100の断面サイズ)を有することができる。特定の実施形態では、可撓性部分1050における断面サイズは、第1の端部1010および第2の端部1020における断面サイズよりも小さい断面サイズを有することができる。より小さい断面サイズを有するため、この可撓性部分1050は、第1の端部1010および第2の端部1020に近接する領域よりも可撓性であることができる。断面サイズが小さいほど、コアおよびクラッドのサイズが小さくなる結果となることができる。可撓性のあるPROFA結合器450の柔軟長の直径をさらに小さくするために、任意のエッチング後工程が望ましい場合がある。 At the same time, the flexible portion 1050 can provide flexibility. In many cases, the flexible portion 1050 can have a substantially similar cross-sectional size (e.g., the cross-sectional size of the waveguide 1100) that extends over the length of the flexible portion 1050. In certain embodiments, the cross-sectional size at the flexible portion 1050 can be smaller than the cross-sectional size at the first end 1010 and the second end 1020. Because of the smaller cross-sectional size, the flexible portion 1050 can be more flexible than the regions proximate the first end 1010 and the second end 1020. The smaller cross-sectional size can result in smaller core and cladding sizes. An optional post-etch step may be desirable to further reduce the diameter of the flexible length of the flexible PROFA coupler 450.

いくつかの実施形態では、可撓性部分1050は、標準的なSMF28ファイバよりも可撓性であることができる。いくつかの実施形態では、可撓性部分1050は、少なくとも45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度、90度、100度、110度、120度、またはそれらの間の少なくとも任意の値で屈曲することができる。いくつかの実施形態では、可撓性部分1050は、これらの値のいずれかによって形成される範囲、例えば、45~55度、50~60度、60~70度、70~80度、80~90度、90~100度、100~110度、110~120度、またはこれらの範囲の任意の組み合わせ、またはこれらの範囲内の任意の値によって形成される任意の範囲(例えば、50~65度、50~85度、65~90度)で屈曲することができる。他の実施形態では、可撓性部分1050は、これらの値よりも多くまたは少なく屈曲することができる。本明細書に記載されるように、様々な用途において、可撓性部分1050は、使用中に屈曲しない場合があるが、可撓性は、結合器アレイ450の他の部分から第1の端部1010または第2の端部1020を分離すために望ましい場合がある。 In some embodiments, the flexible portion 1050 can be more flexible than a standard SMF28 fiber. In some embodiments, the flexible portion 1050 can bend at least 45 degrees, 50 degrees, 55 degrees, 60 degrees, 65 degrees, 70 degrees, 75 degrees, 80 degrees, 90 degrees, 100 degrees, 110 degrees, 120 degrees, or at least any value therebetween. In some embodiments, the flexible portion 1050 can bend in a range formed by any of these values, for example, 45-55 degrees, 50-60 degrees, 60-70 degrees, 70-80 degrees, 80-90 degrees, 90-100 degrees, 100-110 degrees, 110-120 degrees, or any combination of these ranges, or any range formed by any value within these ranges (e.g., 50-65 degrees, 50-85 degrees, 65-90 degrees). In other embodiments, the flexible portion 1050 can bend more or less than these values. As described herein, in various applications, the flexible portion 1050 may not bend during use, but flexibility may be desirable to separate the first end 1010 or the second end 1020 from other portions of the coupler array 450.

結合器アレイ450は、結合器ハウジング構造1060を有することができる。例えば、結合器ハウジング構造1060は、共通の単一結合器ハウジング構造を有することができる。特定の実施形態では、結合器ハウジング構造1060は、導波路1100を囲む媒体1140(例えば、屈折率N-4を有する)を有することができる。いくつかの例では、N-4はN-3より大きい。他の例では、N-4はN-3に等しい。媒体1140は、本明細書に記載の任意の媒体(例えば、純シリカ)を含むことができる。媒体は、結合器アレイ450が全ガラス結合器アレイであることができるように、ガラスを含むこともできる。導波路1100は、ハウジング構造1060の媒体1040内に埋め込まれることができる。いくつかの例では、結合器ハウジング構造1060の媒体1140の総容量を、結合器ハウジング構造1060内に閉じ込められたVC導波路の全ての内側および外側コア1110、1120、1122の総容量よりも大きくすることができる。 The coupler array 450 can have a coupler housing structure 1060. For example, the coupler housing structure 1060 can have a common single coupler housing structure. In certain embodiments, the coupler housing structure 1060 can have a medium 1140 (e.g., having a refractive index N-4) surrounding the waveguides 1100. In some examples, N-4 is greater than N-3. In other examples, N-4 is equal to N-3. The medium 1140 can include any medium described herein (e.g., pure silica). The medium can also include glass, such that the coupler array 450 can be an all-glass coupler array. The waveguides 1100 can be embedded within the medium 1040 of the housing structure 1060. In some examples, the total volume of the medium 1140 of the coupler housing structure 1060 can be greater than the total volume of all the inner and outer cores 1110, 1120, 1122 of the VC waveguides confined within the coupler housing structure 1060.

いくつかの実施形態では、各導波路は、例えば図1A~2Dに示されるように、結合器ハウジング構造1060の内部、外部、または境界領域の位置で、光ファイバ2000および/または光デバイス3000に結合することができる。光ファイバ2000および光デバイス3000は、それぞれの端部で異なることができることから、第1の端部1010および第2の端部1020は、それぞれ、結合される光ファイバ2000または光デバイス3000に対して構成されることができる。例えば、第1の端部1010および/または第2の端部1020におけるVC導波路のMFDは、結合される光ファイバ2000または光デバイス3000のMFDに一致するか、または実質的に一致するように構成されることができる(例えば、コアのサイズを使用する)。加えて、第1の端部1010および/または第2の端部1020におけるVC導波路のNAは、結合される光ファイバ2000または光デバイス3000のNAに一致するか、または実質的に一致するように構成されることができる(例えば、屈折率を使用)。屈折率は、当技術分野で知られている任意の方法(例えば、導波路ガラスのドーピング)で変更することができ、またはまだ開発されていない。様々な実施形態では、本明細書に記載されるように、第1の端部1010におけるNAが第2の端部1020におけるNAよりも大きくなるように、差(N-1-N-2)を差(N-2-N-2A)よりも大きくすることができる。他の実施形態では、第1の端部1010におけるNAが第2の端部1020におけるNAよりも小さくなるように、差(N-1-N-2)を差(N-2-N-2A)よりも小さくすることができる。さらに他の実施形態では、第1の端部1010におけるNAが第2の端部1020におけるNAに等しくなるように、差(N-1-N-2)を(N-2-N-2A)に等しくすることができる。VC導波路は、シングルモードファイバ、マルチモードファイバ、および/または偏光維持ファイバを含むが、これらに限定されない、本明細書に記載されるファイバタイプのいずれかを有することができる。 In some embodiments, each waveguide can be coupled to an optical fiber 2000 and/or optical device 3000 at a location inside, outside, or at a boundary region of the coupler housing structure 1060, as shown, for example, in FIGS. 1A-2D. Since the optical fiber 2000 and the optical device 3000 can be different at each end, the first end 1010 and the second end 1020 can be configured relative to the optical fiber 2000 or optical device 3000 to which it is coupled. For example, the MFD of the VC waveguide at the first end 1010 and/or the second end 1020 can be configured to match or substantially match the MFD of the optical fiber 2000 or optical device 3000 to which it is coupled (e.g., using the core size). Additionally, the NA of the VC waveguide at the first end 1010 and/or second end 1020 can be configured (e.g., using refractive index) to match or substantially match the NA of the optical fiber 2000 or optical device 3000 to which it is coupled. The refractive index can be modified by any method known in the art (e.g., doping the waveguide glass) or yet to be developed. In various embodiments, the difference (N-1-N-2) can be greater than the difference (N-2-N-2A) such that the NA at the first end 1010 is greater than the NA at the second end 1020, as described herein. In other embodiments, the difference (N-1-N-2) can be less than the difference (N-2-N-2A) such that the NA at the first end 1010 is less than the NA at the second end 1020. In yet other embodiments, the difference (N-1-N-2) can be equal to (N-2-N-2A) such that the NA at the first end 1010 is equal to the NA at the second end 1020. The VC waveguide can have any of the fiber types described herein, including, but not limited to, single mode fiber, multimode fiber, and/or polarization maintaining fiber.

コアおよびクラッド(1110、1120、1122、1130)サイズ(例えば、円形であれば外側断面直径または円形でなければ外側断面寸法)は、特に限定されない。いくつかの実施形態では、内側コア1110および/または外側コア1120サイズは、1~3ミクロン、2~5ミクロン、4~8ミクロン、5~10ミクロン、これらの範囲の任意の組み合わせ、または1~10ミクロン(例えば、2~8ミクロン、3~9ミクロン)の任意の値から形成される任意の範囲であることができる。しかしながら、サイズは、より大きくても小さくてもよい。例えば、内側コア1110および/または外側コア1120サイズは、例えば、所望のモードの波長および/または数に応じて、サブミクロンから数ミクロン、数十ミクロン、数百ミクロンまでの範囲とすることができる。 The core and cladding (1110, 1120, 1122, 1130) sizes (e.g., outer cross-sectional diameter if circular or outer cross-sectional dimension if not circular) are not particularly limited. In some embodiments, the inner core 1110 and/or outer core 1120 size can be any range formed from 1-3 microns, 2-5 microns, 4-8 microns, 5-10 microns, any combination of these ranges, or any value between 1-10 microns (e.g., 2-8 microns, 3-9 microns). However, the size can be larger or smaller. For example, the inner core 1110 and/or outer core 1120 size can range from submicrons to microns to tens of microns to hundreds of microns, depending on, for example, the wavelength and/or number of desired modes.

さらに、屈折率の差(例えば、N-1とN-2との間、N-2とN-2Aとの間、および/またはN-2AとN-3との間)は、特に限定されない。いくつかの例では、屈折率差は、1.5×10-3~2.5×10-3、1.7×10-3~2.3×10-3、1.8×10-3~2.2×10-3、1.9×10-3~2.1×10-3、1.5×10-3~1.7×10-3、1.7×10-3~1.9×10-3、1.9×10-3~2.1×10-3、2.1×10-3~2.3×10-3、2.3×10-3~2.5×10-3、これらの範囲の任意の組み合わせ、または1.5×10-3~2.5×10-3からの範囲とすることができる。他の例では、屈折率の差は、より大きくても小さくてもよい。 Furthermore, the difference in refractive index (eg, between N-1 and N-2, between N-2 and N-2A, and/or between N-2A and N-3) is not particularly limited. In some examples, the refractive index difference can range from 1.5×10 −3 to 2.5×10 −3 , 1.7×10 −3 to 2.3×10 −3 , 1.8×10 −3 to 2.2×10 −3 , 1.9×10 −3 to 2.1×10 −3 , 1.5×10 −3 to 1.7×10 −3 , 1.7×10 −3 to 1.9×10 −3 , 1.9×10 −3 to 2.1×10 −3 , 2.1×10 −3 to 2.3×10 −3 , 2.3×10 −3 to 2.5×10 −3 , any combination of these ranges, or from 1.5×10 −3 to 2.5×10 −3 . In other examples, the refractive index difference can be greater or less.

本明細書に記載されるように、光デバイス3000は、PICを有することができる。
PICは、VGCのアレイを有することができる。また、本明細書に組み込まれる「HIGH DENSITY OPTICAL PACKAGING HEADER APPARATUS」という名称の米国特許出願公開第2012/0257857号に記載されているように、それぞれが複数の光チャネルを有する複数の可撓性PROFA結合器(結合器450など)を組み合わせて、光マルチポート入力/出力(IO)インターフェイスを有利に形成することができる。そのように、光マルチポートIOインターフェイスは、複数の光結合器アレイを有することができ、光結合器アレイのうちの少なくとも1つは、本明細書に記載されるように、光結合器アレイ450を有することができる。
As described herein, the optical device 3000 may include a PIC.
A PIC can have an array of VGCs. Also, as described in U.S. Patent Application Publication No. 2012/0257857, entitled "HIGH DENSITY OPTICAL PACKAGING HEADER APPARATUS," which is incorporated herein, multiple flexible PROFA couplers (such as coupler 450), each having multiple optical channels, can be combined to advantageously form an optical multi-port input/output (IO) interface. As such, an optical multi-port IO interface can have multiple optical coupler arrays, at least one of which can include optical coupler array 450, as described herein.

次に、図8および図9を参照すると、マルチチャネル光結合器アレイの第1の端部に近接したハウジング構造の例示的な断面図が示されている。断面図は、光結合器アレイの縦方向または長さに直交する。いくつかのそのような構成は、第1の端部における導波路の改善された断面または横方向(または側面)位置決め、および第2の端部における導波路の改善された(いくつかの場合には、精密または略精密)断面位置決めを有する。第1の端部における位置決めは、第1の端部に近接した自己整合導波路配置(例えば、円形(図8に示される)または六角形の内側断面を有するハウジング構造内の六角形の最密充填配置)を可能にする。そのような構成は、第2の端部における導波路の断面位置決めが所望に応じてより正確に配置されることができるように、製造中にアライメントを提供してもよい。 8 and 9, exemplary cross-sectional views of a housing structure proximate a first end of a multi-channel optical coupler array are shown. The cross-sectional views are orthogonal to the longitudinal direction or length of the optical coupler array. Some such configurations have improved cross-sectional or lateral (or side) positioning of the waveguides at the first end and improved (in some cases, precise or near-precise) cross-sectional positioning of the waveguides at the second end. The positioning at the first end allows for a self-aligned waveguide arrangement proximate the first end (e.g., a circular (as shown in FIG. 8) or hexagonal close-packed arrangement in a housing structure having a hexagonal interior cross-section). Such a configuration may provide alignment during manufacturing so that the cross-sectional positioning of the waveguides at the second end can be more precisely positioned as desired.

例示的な光結合器アレイの様々な特徴を、図8および図9に関して説明することができるが、(例えば、上記図または実施形態のいずれかに関連して)上記任意の特徴を、マルチチャネル光結合器アレイとの任意の組合せで実施することができる。例えば、図1A~5、7に関して説明した特徴のいずれかを、マルチチャネル光結合器アレイで利用することができ、図8および9に関して記載された任意の特徴と組み合わせることができる。 Various features of the exemplary optical combiner array may be described with respect to Figures 8 and 9, however, any of the features described above (e.g., with respect to any of the above figures or embodiments) may be implemented in any combination with a multi-channel optical combiner array. For example, any of the features described with respect to Figures 1A-5, 7 may be utilized in a multi-channel optical combiner array and may be combined with any of the features described with respect to Figures 8 and 9.

例えば、図1A~2Dに示される実施例を参照すると、結合器アレイの2つの端部、すなわち、第1(より大きい)の端部と、第2(より小さい)の端部とが存在する。2つの端部は、縦方向(z方向に沿って)に離間している。例えば、図1Aでは、第1の端部は、位置Bに近位であり、第2の端部は、位置CおよびDに近位である。 For example, referring to the embodiment shown in Figures 1A-2D, there are two ends of the coupler array: a first (larger) end and a second (smaller) end. The two ends are spaced apart longitudinally (along the z-direction). For example, in Figure 1A, the first end is proximal to position B and the second end is proximal to positions C and D.

特定の実施形態では、第1の端部(位置Bに近位)の機能の1つは、高められた、または近似位置決め精度で導波路30A、32A-1、32A-2を封入することである。例えば、第1の端部に近位の(位置Bに近位)結合器ハウジング構造14Aは、例えば、導波路30A、32A-1、32A-2の長さの一部を円周方向に囲むが、必ずしも導波路30A、32A-1、32A-2の端部を完全に囲むとは限らない。このような場合には、導波路30A、32A-1、32A-2は、結合器ハウジング構造14Aの外側に(例えば、縦方向)延在することも、延在しないこともある。図1Aにおいて、第1の端部に近接して、導波路30Aの端部は、結合器ハウジング構造14A内に配置されるが、導波路32A-1および32A-2の端部は、結合器ハウジング構造14Aの外側で、例えば縦方向(z方向に平行な方向)に延在する。図2Bにおいて、第1の端部に近接して、導波路130B-1、130B-2の端部は、結合器ハウジング構造14Aの外側断面境界領域に配置され、結合器ハウジング構造14Aの外側で縦方向(z方向に平行な方向)に延在しない。 In certain embodiments, one of the functions of the first end (proximal to position B) is to encapsulate the waveguides 30A, 32A-1, 32A-2 with enhanced or approximate positioning accuracy. For example, the coupler housing structure 14A proximal to the first end (proximal to position B) may, for example, circumferentially surround a portion of the length of the waveguides 30A, 32A-1, 32A-2, but not necessarily completely surround the ends of the waveguides 30A, 32A-1, 32A-2. In such cases, the waveguides 30A, 32A-1, 32A-2 may or may not extend (e.g., longitudinally) outside the coupler housing structure 14A. In FIG. 1A, adjacent to the first end, the end of the waveguide 30A is disposed within the coupler housing structure 14A, but the ends of the waveguides 32A-1 and 32A-2 extend, for example, vertically (parallel to the z-direction) outside the coupler housing structure 14A. In FIG. 2B, adjacent to the first end, the ends of the waveguides 130B-1 and 130B-2 are disposed in the outer cross-sectional boundary region of the coupler housing structure 14A and do not extend vertically (parallel to the z-direction) outside the coupler housing structure 14A.

様々な実施形態では、第2の端部(位置CおよびDに近接する)の機能の1つは、改善された断面位置決めで(いくつかの例では、正確、または略正確に)ハウジング構造(例えば、いくつかの例では、共通のハウジング構造)内に導波路30A、32A-1、32A-2を埋め込むことである。例えば、導波路30A、32A-1、32A-2は、第2の端部に近接して(位置CおよびDに近位)埋め込まれてもよく、例えば、隣接する結合器ハウジング構造14Aによって円周方向に囲まれてもよい。図1Aにおいて、第2の端部に近接して、導波路30A、32A-1、32A-2の端部は、結合器ハウジング構造14Aの外側断面境界領域に縦方向に配置される。いくつかの実施形態では、第2の端部に近接して、導波路の1つ以上の端部は、結合器ハウジング構造14A内に配置されてもよく、または縦方向に延在してもよい。 In various embodiments, one of the functions of the second ends (proximate positions C and D) is to embed the waveguides 30A, 32A-1, 32A-2 within a housing structure (e.g., in some examples, a common housing structure) with improved cross-sectional positioning (in some examples, precisely or nearly so). For example, the waveguides 30A, 32A-1, 32A-2 may be embedded proximate the second ends (proximate positions C and D) and may be, for example, circumferentially surrounded by the adjacent coupler housing structure 14A. In FIG. 1A, proximate the second ends, the ends of the waveguides 30A, 32A-1, 32A-2 are longitudinally disposed in the outer cross-sectional boundary region of the coupler housing structure 14A. In some embodiments, proximate the second ends, one or more ends of the waveguides may be longitudinally disposed within the coupler housing structure 14A.

改善された位置決めを達成するために、いくつかの実施形態は、第1の端部に近接して、図8に示されたハウジング構造の例示的な断面構成を有することができる。断面は、光結合器アレイの縦方向または長さに直交する。図8に示されるように、結合器アレイ800は、ハウジング構造801を有することができる。ハウジング構造801は、第1の端部に縦方向に近接して複数の縦導波路805を囲むリングの横方向(または側面)構成を有する。間隙、例えば空隙は、複数の縦方向導波路805を周囲のリングから分離することができる。いくつかのそのような構成は、第1の端部に近接したセルフアライメント導波路配置(例えば、円形(図8に示された)または六角形の内側断面を有するハウジング構造における六角形の最密配置)を可能にすることができる。 To achieve improved positioning, some embodiments can have an exemplary cross-sectional configuration of the housing structure shown in FIG. 8 proximate the first end. The cross-section is orthogonal to the longitudinal direction or length of the optical coupler array. As shown in FIG. 8, the coupler array 800 can have a housing structure 801. The housing structure 801 has a lateral (or side) configuration of a ring surrounding a plurality of longitudinal waveguides 805 longitudinally proximate the first end. A gap, e.g., an air gap, can separate the plurality of longitudinal waveguides 805 from the surrounding ring. Some such configurations can allow for a self-aligned waveguide arrangement proximate the first end (e.g., a hexagonal close-packed arrangement in a housing structure having a circular (shown in FIG. 8) or hexagonal interior cross-section).

図8に示された例の構成では、導波路805は六角形の配置である。他の配置、例えば、正方形、長方形なども可能である。 In the example configuration shown in FIG. 8, the waveguides 805 are arranged in a hexagonal configuration. Other configurations are possible, e.g., square, rectangular, etc.

リングは、円形または非円形である内側断面801a(横方向、すなわち、光結合器アレイの縦方向または長さに直交する)を有することもできる。例えば、内側断面801aは、円形、楕円形、D字形、正方形、長方形、六角形、五角形、八角形、他の多角形形状等であってもよい。内側断面801aは、導波路805の配置に必ずしもしたがわない。例えば、正方形配置の4つの導波路は、内側円形断面内に閉じ込められることができる。別の例として、図8に示されるように、内側断面801aは、円形であり、導波路805は、六角形に配置されている。いくつかの実施形態では、図8に示されるように、円形の内側断面は、密接六角形配置を可能にすることができる好ましい形状であってもよい。また、正方形または長方形のような他の内側断面形状を使用することもでき、これにより、非六角形の導波路配置を可能にすることができる。いくつかの例では、内側断面801aは、空きスペースを減らすために、導波路805の配置と同様であってもよい。例えば、六角形配置の導波路805の場合、リングの内側断面801aは、内側断面801aと導波路805との間の空きスペースを減少させるために、六角形であってもよい。 The ring can also have an inner cross section 801a (lateral, i.e., perpendicular to the longitudinal direction or length of the optical coupler array) that is circular or non-circular. For example, the inner cross section 801a can be circular, elliptical, D-shaped, square, rectangular, hexagonal, pentagonal, octagonal, other polygonal shapes, etc. The inner cross section 801a does not necessarily follow the arrangement of the waveguides 805. For example, four waveguides in a square arrangement can be confined within the inner circular cross section. As another example, as shown in FIG. 8, the inner cross section 801a is circular and the waveguides 805 are arranged in a hexagon. In some embodiments, a circular inner cross section, as shown in FIG. 8, may be a preferred shape that can enable a close hexagonal arrangement. Other inner cross section shapes, such as square or rectangular, can also be used, which can enable a non-hexagonal waveguide arrangement. In some examples, the inner cross section 801a may be similar to the arrangement of the waveguides 805 to reduce free space. For example, in the case of a hexagonally arranged waveguide 805, the inner cross section 801a of the ring may be hexagonal to reduce the empty space between the inner cross section 801a and the waveguide 805.

外側断面801b(例えば、光結合器アレイの縦方向または長さに直交する横方向)は、円形または非円形であってもよい。例えば、外側断面801bは、円形、楕円形、六角形、D字形であってもよく(例えば、平坦面が容易な回転アライメントを可能にするので、結合器の受動的な軸方向アライメントを提供するために)、正方形、長方形、五角形、八角形、他の多角形形状などであってもよい。図8において、外側断面801b(例えば、円形)は、内側断面801aの形状(例えば、円形)にしたがっている。しかしながら、いくつかの実施形態では、外側断面801bは、内側断面801aと同様である必要はない。内側断面形状の機能の1つは、第2の端部に近接して横方向位置精度の向上を可能にすることであり、一方、外側断面形状の機能の1つは、結合器の受動的な軸方向アライメントを可能にすることである(例えば、結合器内に光を発射することなくアライメントを行うことができる)。いくつかの構成では、結合器アレイの端部の一方または両方での受動的アライメントを容易にするために、第1の端部から第2の端部までの外側断面形状を実質的に維持することが好ましい場合がある。 The outer cross-section 801b (e.g., transversely orthogonal to the longitudinal or length of the optical coupler array) may be circular or non-circular. For example, the outer cross-section 801b may be circular, elliptical, hexagonal, D-shaped (e.g., to provide passive axial alignment of the couplers, since flat surfaces allow for easy rotational alignment), square, rectangular, pentagonal, octagonal, other polygonal shapes, etc. In FIG. 8, the outer cross-section 801b (e.g., circular) follows the shape (e.g., circular) of the inner cross-section 801a. However, in some embodiments, the outer cross-section 801b need not be similar to the inner cross-section 801a. One function of the inner cross-section shape is to allow for improved lateral positional accuracy close to the second end, while one function of the outer cross-section shape is to allow for passive axial alignment of the couplers (e.g., alignment can be performed without launching light into the coupler). In some configurations, it may be preferable to substantially maintain the outer cross-sectional shape from the first end to the second end to facilitate passive alignment at one or both ends of the coupler array.

図9は、第1の端部に近接したハウジング構造の他の例示的な断面構成を示す。図9に示されるように、結合器アレイ850は、複数の孔852を有する構造(例えば、場合によっては隣接構造)の構成を有するハウジング構造851を有することができる。孔852のうちの少なくとも1つは、縦導波路855のうちの少なくとも1つを含んでもよい。間隙、例えば空隙は、複数の縦導波路855を周囲のハウジング構造851から分離させることもできる。図8に示される例に関連する説明と同様に、外側断面は、円形、楕円形、六角形、D字形、正方形、長方形、五角形、八角形、他の多角形形状等であってもよい。このような構成のいくつかは、結合器アレイの端部の一方または両方で受動的なアライメントを可能にすることができる。図8に示された例示的な構成は、いくつかの例では、より簡単な製造を可能にするが、図9に示された例示的な構成は、任意の横方向導波路位置決めを可能にすることもできる。 9 shows other exemplary cross-sectional configurations of the housing structure proximate the first end. As shown in FIG. 9, the coupler array 850 can have a housing structure 851 having a configuration of a structure (e.g., a possibly adjacent structure) with a plurality of holes 852. At least one of the holes 852 can include at least one of the longitudinal waveguides 855. A gap, e.g., an air gap, can also separate the plurality of longitudinal waveguides 855 from the surrounding housing structure 851. As with the description related to the example shown in FIG. 8, the outer cross section can be circular, elliptical, hexagonal, D-shaped, square, rectangular, pentagonal, octagonal, other polygonal shapes, etc. Some of such configurations can allow passive alignment at one or both ends of the coupler array. While the exemplary configuration shown in FIG. 8 allows for easier manufacturing in some examples, the exemplary configuration shown in FIG. 9 can also allow for any lateral waveguide positioning.

図9は、6つの孔852を有する例示的な構成を示すが、他の数の孔も可能である。この例の構成における孔852は、隔離されてもよいし、一部または全部の孔852は、接続されてもよい。例えば、図9に示されるように、第1の孔852-1は、第2の孔852-2から隔離されている。しかしながら、いくつかの構成では、第1の孔852-1は、少なくとも1つの第2の孔852-2に接続されてもよい。孔852の配置は、3×2アレイとして示されているが、さらに他の配置も可能である。例えば、孔の配置パターンは、六角形、正方形、長方形であってもよく、または横断面内の孔の位置を規定するXYアレイによって規定されてもよい。 9 shows an example configuration having six holes 852, although other numbers of holes are possible. The holes 852 in this example configuration may be isolated, or some or all of the holes 852 may be connected. For example, as shown in FIG. 9, a first hole 852-1 is isolated from a second hole 852-2. However, in some configurations, a first hole 852-1 may be connected to at least one second hole 852-2. The arrangement of the holes 852 is shown as a 3×2 array, although other arrangements are possible. For example, the arrangement pattern of the holes may be hexagonal, square, rectangular, or may be defined by an XY array that defines the location of the holes in the cross-section.

図9は、消失コア(VC)導波路として示された導波路855を有するすべての孔852を示す。しかしながら、この例における導波路のうちの少なくとも1つは、VC導波路であるが、孔852のうちの1つ以上は、非消失コア(非VC)導波路を有することもできる。VCまたは非VC導波路855は、本明細書に記載される導波路、例えば、シングルモードファイバ、マルチモードファイバ、偏光維持ファイバのいずれかを有することができる。いくつかの実施形態では、孔852のうちの1つ以上は、空であってもよく、または例えば、基準マークとして機能するために、他の(例えば、非導波路)材料で埋められてもよい。孔852のうちの1つ以上は、図9に示されるように、単一の導波路855(いくつかの好ましい構成)または複数の導波路855で埋められてもよい。設計に応じて、孔852の1つ以上は、例えば、異なる形状および寸法(例えば、断面形状、直径、長/短楕円寸法)の導波路855を収容するために、別の孔852と同一または異なるものとすることができる。孔852の断面は、円形または非円形であってもよい。例えば、断面は、円形、楕円形、六角形、またはD字形(例えば、偏光維持(PM)チャネルの受動軸方向アライメントを提供するために)、正方形、長方形、五角形、八角形、他の多角形形状などであってもよい。図示されるように、多くの場合、第1の端部に近接する孔852の断面は、間隔が結合器ハウジング構造851の内面851aと導波路855との間に配置されるように、導波路855の断面よりも大きい。 FIG. 9 shows all holes 852 with waveguides 855 shown as vanishing core (VC) waveguides. However, while at least one of the waveguides in this example is a VC waveguide, one or more of the holes 852 can also have a non-vanishing core (non-VC) waveguide. The VC or non-VC waveguide 855 can have any of the waveguides described herein, e.g., single mode fiber, multimode fiber, polarization maintaining fiber. In some embodiments, one or more of the holes 852 may be empty or filled with other (e.g., non-waveguide) materials, e.g., to function as a reference mark. One or more of the holes 852 may be filled with a single waveguide 855 (some preferred configurations) or multiple waveguides 855, as shown in FIG. Depending on the design, one or more of the holes 852 can be the same or different from another hole 852, for example, to accommodate waveguides 855 of different shapes and dimensions (e.g., cross-sectional shape, diameter, major/minor elliptical dimensions). The cross-section of the hole 852 may be circular or non-circular. For example, the cross-section may be circular, elliptical, hexagonal, or D-shaped (e.g., to provide passive axial alignment of polarization-maintaining (PM) channels), square, rectangular, pentagonal, octagonal, other polygonal shapes, etc. As shown, in many cases, the cross-section of the hole 852 proximate the first end is larger than the cross-section of the waveguide 855, such that a gap is disposed between the inner surface 851a of the coupler housing structure 851 and the waveguide 855.

結合器ハウジング構造(例えば、図8の801または図9の851)は、本明細書に記載されるような広範囲の材料からの媒体を含むことができる。本明細書に記載されるように、結合器ハウジング構造801、851の媒体は、屈折率(N-4)を有することができる。媒体は、横方向に連続する媒体であってもよい。これは、いくつかの実施形態において、改良された横方向位置決め精度を有する頑丈なハウジング構造を可能にすることができる。いくつかの実施形態では、結合器ハウジング構造801、851の媒体の総容量は、結合器ハウジング構造801、851内に閉じ込められたVC導波路のすべての内側コアおよび外側コアの総容量よりも大きくすることができ、いくつかの実施形態では、すべてのVC導波路が安定した性能を可能にするハウジング構造内に確実に埋め込まれることを提供する。 The coupler housing structure (e.g., 801 in FIG. 8 or 851 in FIG. 9) can include a medium from a wide range of materials as described herein. As described herein, the medium of the coupler housing structure 801, 851 can have a refractive index (N-4). The medium may be a laterally continuous medium. This can allow for a robust housing structure with improved lateral positioning accuracy in some embodiments. In some embodiments, the total volume of the medium of the coupler housing structure 801, 851 can be greater than the total volume of all the inner and outer cores of the VC waveguides confined within the coupler housing structure 801, 851, providing that in some embodiments all the VC waveguides are securely embedded within the housing structure enabling stable performance.

特定の実施形態において、図8および図9に示された例示的な構成は、例えば、第2の端部における導波路の改良された断面(横方向)位置決めによるデバイスの改良された製造可能性を可能にすることもできる。この横方向位置は、例えば、xおよび/またはy方向に規定されてもよく、一方、zは、結合器アレイの長さに沿った方向(例えば、第1の端部から第2の端部まで)である。様々な製造アプローチにおいて、導波路(例えば、図8の805および図9の855)および結合器ハウジング構造(例えば、図8の801または図9の851)を備えるアセンブリは、図3A~3Lに示された横断面図に示されるように、第2の端部を形成するように加熱され、引き出されてもよい。図8を参照すると、導波路805は、リングの構成(例えば、図示のxy平面において、光結合器アレイの縦方向または長さに直交する断面内)を有する結合器ハウジング構造801内に挿入されることができる。上記したように、結合器ハウジング構造801に対する導波路の横方向(xおよび/またはy方向)の移動を可能にするために、結合器ハウジング構造801と導波路805との間に空隙などの間隙を配置することができる。図9を参照すると、1つ以上の導波路855を、複数の孔852を有する結合器ハウジング構造851に挿入することができ(例えば、xy平面において、光結合器アレイの縦方向または長さに直交する断面に見られるように)、導波路855をハウジング構造851内で受動的にアライメントさせることができる。結合器ハウジング構造851に対する導波路の横方向の移動(xおよび/またはy方向)を可能にするために、結合器ハウジング構造851と導波路855との間に空隙などの間隙を配置することができる。密接導波路配置(例えば、六角形)の場合、この移動能力は、製造後の第2の端部におけるより精密な断面位置決めをもたらすことができる。 In certain embodiments, the exemplary configurations shown in FIGS. 8 and 9 may also enable improved manufacturability of the device, for example, due to improved cross-sectional (lateral) positioning of the waveguide at the second end. This lateral position may be defined, for example, in the x and/or y directions, while z is the direction along the length of the coupler array (e.g., from the first end to the second end). In various manufacturing approaches, an assembly comprising a waveguide (e.g., 805 in FIG. 8 and 855 in FIG. 9) and a coupler housing structure (e.g., 801 in FIG. 8 or 851 in FIG. 9) may be heated and drawn to form the second end, as shown in the cross-sectional views shown in FIGS. 3A-3L. Referring to FIG. 8, the waveguide 805 may be inserted into a coupler housing structure 801 having a ring configuration (e.g., in a cross-section perpendicular to the longitudinal direction or length of the optical coupler array, in the illustrated xy plane). As described above, a gap such as an air gap can be disposed between the coupler housing structure 801 and the waveguide 805 to allow lateral (x and/or y) movement of the waveguide relative to the coupler housing structure 801. With reference to FIG. 9, one or more waveguides 855 can be inserted into a coupler housing structure 851 having a plurality of holes 852 (e.g., as seen in a cross section perpendicular to the longitudinal or length of the optical coupler array in the xy plane), and the waveguide 855 can be passively aligned within the housing structure 851. A gap such as an air gap can be disposed between the coupler housing structure 851 and the waveguide 855 to allow lateral (x and/or y) movement of the waveguide relative to the coupler housing structure 851. In the case of a close waveguide arrangement (e.g., hexagonal), this movement capability can result in more precise cross-sectional positioning at the second end after fabrication.

図1Aを参照すると、結合器アレイは、内側コア20Aおよび外側コア22Aを有する少なくとも1つのVC導波路30Aを有する複数の縦導波路30A、32A-1、32A-2を備えることができる。内側コア20A、外側コア22A、および複数の導波路30A、32A-1、32A-2の間の間隔は、例えば、S-1からS-2へ、第1の端部(位置Bに近接)から第2の端部(位置CおよびDに近接)へ小さく(例えば、場合によっては、同時かつ徐々に)することができる。様々な実施形態では、第1の端部(近位位置B)における断面構成は、図8または図9のように示され、第2の端部(近位位置CおよびD)における断面構成は、図3A~3Lまたは図7に示されることができる。いくつかの実施形態では、第2の端部に近接して、結合器ハウジング構造と導波路との間には実質的に間隙がなく、いくつかの間隙は、ハウジング材料によって充填され、いくつかの間隙は、導波路クラッド材料によって充填される。第1の端部における記載された断面構成の結果として、第2の端部における導波路の断面または横方向の位置決めを改善することができる。したがって、第2の端部の導波路は、光デバイスと横方向(例えば、xおよび/またはy方向)に適切に一致させることができる。 With reference to FIG. 1A, the coupler array can include a plurality of longitudinal waveguides 30A, 32A-1, 32A-2 having at least one VC waveguide 30A having an inner core 20A and an outer core 22A. The spacing between the inner core 20A, the outer core 22A, and the plurality of waveguides 30A, 32A-1, 32A-2 can be reduced (e.g., simultaneously and gradually, in some cases) from the first end (proximal to position B) to the second end (proximal to positions C and D), for example, from S-1 to S-2. In various embodiments, the cross-sectional configuration at the first end (proximal position B) can be as shown in FIG. 8 or FIG. 9, and the cross-sectional configuration at the second end (proximal positions C and D) can be as shown in FIG. 3A-3L or FIG. 7. In some embodiments, there are substantially no gaps between the coupler housing structure and the waveguide proximate the second end, some gaps are filled by the housing material, and some gaps are filled by the waveguide cladding material. As a result of the described cross-sectional configuration at the first end, the cross-sectional or lateral positioning of the waveguide at the second end can be improved. Thus, the waveguide at the second end can be properly aligned laterally (e.g., in the x and/or y directions) with the optical device.

次に、図10および図11を参照すると、光結合器アレイ4000、5000のさらなる例示的な実施形態が示されている。結合器アレイ4000、5000は、複数の光ファイバと結合するように、複数の光ファイバから構成されることができる。複数の光ファイバは、例えば、異なるモードフィールドおよび/またはコアサイズを有する複数の光ファイバである。いくつかの例では、結合器アレイ4000、5000は、個別の光ファイバ2000のセットと、1つ以上光モードの伝搬を可能にする少なくとも1つの光チャネルを有する光デバイス3000との間の結合を提供するように構成されることができる。いくつかの好ましい実施形態では、すべての個別の光ファイバ2000は、同一であってもよく(いくつかの例では異なる)、光デバイス3000は、少なくとも1つの少数モードファイバ、マルチモードファイバ、マルチコアシングルモードファイバ、マルチコア少数モードファイバ、および/またはマルチコアマルチモードファイバを有することもできる。図1A~5に関して本明細書に記載される特定の実施形態と比較すると、様々な実施形態4000、5000は、テーパ直径をさらに小さくすることができ、それは、光が外側コア4120、5120から逃れて、少なくとも2つの隣接するコアによって形成された結合導波路4150、5150内を伝搬することを可能にすることができる。したがって、本明細書に記載された様々な実施形態は、異なるモードフィールドおよび/またはコア形状またはサイズを有するファイバ間で光学的に結合するように構成されることができる。有利には、結合器アレイのいくつかの実施形態は、シングルモードファイバ、少数モードファイバ、マルチモードファイバ、マルチコアシングルモードファイバ、マルチコア少数モードファイバ、および/またはマルチコアマルチモードファイバのうちの1つ以上の間の光結合を改善および/または最適化することができる。 10 and 11, further exemplary embodiments of the optical coupler array 4000, 5000 are shown. The coupler array 4000, 5000 can be constructed from multiple optical fibers to couple with multiple optical fibers, e.g., multiple optical fibers having different mode fields and/or core sizes. In some examples, the coupler array 4000, 5000 can be configured to provide coupling between a set of individual optical fibers 2000 and an optical device 3000 having at least one optical channel that allows the propagation of one or more optical modes. In some preferred embodiments, all the individual optical fibers 2000 can be identical (and in some examples different), and the optical device 3000 can also have at least one few-mode fiber, multimode fiber, multicore single-mode fiber, multicore few-mode fiber, and/or multicore multimode fiber. Compared to the specific embodiments described herein with respect to FIGS. 1A-5, the various embodiments 4000, 5000 can further reduce the taper diameter, which can allow light to escape the outer core 4120, 5120 and propagate in the coupled waveguide 4150, 5150 formed by at least two adjacent cores. Thus, the various embodiments described herein can be configured to optically couple between fibers having different mode fields and/or core shapes or sizes. Advantageously, some embodiments of the coupler array can improve and/or optimize optical coupling between one or more of single mode fiber, few mode fiber, multimode fiber, multicore single mode fiber, multicore few mode fiber, and/or multicore multimode fiber.

例示的な結合器アレイの様々な特徴が図10および図11に関して本明細書に記載されているが、記載された任意の特徴は、図1A~5および7に関して記載された結合器アレイとの任意の組み合わせで実施されることができる。さらに、図1A~5および7に関して記載された任意の特徴は、図10および11に関して記載された任意の特徴と組み合わせることができる。例えば、図8~9に示されたハウジング構造801、851と同様のハウジング構造4060、5060を利用して、例えば、結合器アレイ4000、5000が図示されている。これらの実施形態では、ハウジング構造4060、5060の断面構成は、図10に示されるように、複数の孔(例えば、マルチ孔)を有する構造を備えてもよく、または図11に示されるように1つの孔(例えば、リングによって囲まれたシングル孔)を備えてもよい。しかしながら、他のハウジング構造を使用することもできる。例えば、図1A~5および7に関して記載されたハウジング構造を使用することもできる。 Although various features of the exemplary coupler array are described herein with respect to Figures 10 and 11, any of the features described can be implemented in any combination with the coupler arrays described with respect to Figures 1A-5 and 7. Additionally, any of the features described with respect to Figures 1A-5 and 7 can be combined with any of the features described with respect to Figures 10 and 11. For example, coupler arrays 4000, 5000 are illustrated utilizing housing structures 4060, 5060 similar to housing structures 801, 851 shown in Figures 8-9. In these embodiments, the cross-sectional configuration of the housing structures 4060, 5060 may include a structure having multiple holes (e.g., multi-hole), as shown in Figure 10, or may include one hole (e.g., a single hole surrounded by a ring), as shown in Figure 11. However, other housing structures can be used. For example, the housing structures described with respect to Figures 1A-5 and 7 can be used.

図10を参照すると、マルチチャネル光結合器アレイ4000の特定の実施形態は、第1の端部4010、中間位置または断面4050、および第2の端部4020を有する長尺光エレメント4001を有することができる。光エレメント4001は、結合器ハウジング構造4060と、ハウジング構造4060内に配置された複数の縦導波路4100とを有することができる。導波路4100は、断面幾何学導波路配置で互いに対して配置されることができる。図10では、第1の端部4010、中間断面4050、および第2の端部4020に対する導波路4100の断面幾何学導波路配置が例示されている。断面内の斜線領域によって図示され、本明細書に記載されるように、光は、第1の端部4010から中間断面4050を通って、第2の端部4020に光エレメント4001を通って導かれることができる。 Referring to FIG. 10, a particular embodiment of a multi-channel optical coupler array 4000 can have an elongated optical element 4001 having a first end 4010, an intermediate position or cross section 4050, and a second end 4020. The optical element 4001 can have a coupler housing structure 4060 and a plurality of longitudinal waveguides 4100 disposed within the housing structure 4060. The waveguides 4100 can be disposed relative to one another in a cross-sectional geometry waveguide arrangement. In FIG. 10, the cross-sectional geometry waveguide arrangement of the waveguides 4100 relative to the first end 4010, the intermediate cross section 4050, and the second end 4020 is illustrated. As illustrated by the shaded areas in the cross section and described herein, light can be guided through the optical element 4001 from the first end 4010, through the intermediate cross section 4050, to the second end 4020.

図10に示されるように、第1の端部4010の近位(例えば、近接して)に、ハウジング構造4060(例えば、場合によっては共通の単一結合器ハウジング構造)は、複数の孔4062を有する構造(例えば、場合によっては横方向に隣接する構造)の断面構成を有することができる。図10は、3つの円形孔4062-1、4062-2、4062-3を有する構成を例示する。しかしながら、孔の形状、孔の数、および/または孔の配置は、特に限定されず、図9に関して記載したものを含む任意の他の形状、数、および/または配置を有することができる。孔4062のうちの少なくとも1つは、縦導波路4100のうちの少なくとも1つを含んでもよい。間隙、例えば空隙は、第1の端部4010の近位の周囲ハウジング構造4060から複数の縦導波路4100を分離させることもできる。いくつかの実施形態では、中間位置4050および/または第2の端部4020において、結合器ハウジング構造4060と導波路4100との間に実質的に間隙が存在しない場合がある。例えば、1つ以上の間隙は、ハウジング材料および/または導波路クラッド材料によって充填されてもよい。本明細書に記載されるように、いくつかの実施形態では、第1の端部4010に近接して、結合器ハウジング構造4060と導波路4100との間に空隙が存在してもよいが、第2の端部4020に近接して、結合器ハウジング構造4060と導波路4100との間に実質的に空隙が存在しなくてもよい(またはその逆)。いくつかの実施形態では、結合器ハウジング構造4060と、第1の端部4010、中間位置4050、および/または第2の端部4020に近接する導波路4100との間に、実質的に空隙が存在しない場合がある。 10, proximal (e.g., adjacent) to the first end 4010, the housing structure 4060 (e.g., a possibly common single coupler housing structure) can have a cross-sectional configuration of a structure (e.g., a possibly laterally adjacent structure) having multiple holes 4062. FIG. 10 illustrates a configuration having three circular holes 4062-1, 4062-2, 4062-3. However, the shape of the holes, the number of holes, and/or the arrangement of the holes are not particularly limited and can have any other shape, number, and/or arrangement, including those described with respect to FIG. 9. At least one of the holes 4062 may include at least one of the longitudinal waveguides 4100. A gap, e.g., an air gap, can also separate the multiple longitudinal waveguides 4100 from the surrounding housing structure 4060 proximal to the first end 4010. In some embodiments, there may be substantially no gap between the coupler housing structure 4060 and the waveguide 4100 at the intermediate location 4050 and/or the second end 4020. For example, one or more gaps may be filled by the housing material and/or the waveguide cladding material. As described herein, in some embodiments, there may be a gap between the coupler housing structure 4060 and the waveguide 4100 proximate the first end 4010, but substantially no gap between the coupler housing structure 4060 and the waveguide 4100 proximate the second end 4020 (or vice versa). In some embodiments, there may be substantially no gap between the coupler housing structure 4060 and the waveguide 4100 proximate the first end 4010, the intermediate location 4050, and/or the second end 4020.

本明細書に記載されるように、結合器アレイ4000は、複数の光ファイバ2000および/または光デバイス3000と光結合するように動作可能である。結合器アレイ4000は、第1の端部4010に近位の複数の導波路4100を介して(例えば、溶融スプライス2001を介して)光ファイバ2000と結合することができ、および/または第2の端部4020に近位の複数の導波路4100を介して(例えば、図示しない溶融スプライスを介して)光デバイス3000と結合することができる。図10では、3つの孔4062-1、4062-2、4062-3のそれぞれに3つの導波路4100が示されている。しかしながら、孔4062のそれぞれに任意の数の導波路4100を使用することができる。いくつかの実施形態では、導波路4100の数は、光ファイバ2000の数(例えば、9本の光ファイバと結合する9本の導波路)と等しくてもよい。他のいくつかの実施形態では、少なくとも1つの孔における導波路4100の数は、デバイス3000の対応する少数モードまたはマルチモード導波路(例えば、マルチコアファイバの3つのモードコアと結合する3つの孔のそれぞれに3つの導波路)によってサポートされる光モードの数と等しくてもよい。様々な実施形態では、導波路4100は、それぞれの孔4062内に互いに間隔(例えば、いくつかの例では、所定の間隔)で配置されることができる。マルチ孔構成のいくつかの好ましい実施形態では、それぞれの孔4062-1、4062-2、4062-3は、光デバイスの少数モード、マルチモードおよび/またはマルチコアファイバの少なくとも1つの特定コアに結合することを意図したすべての導波路(例えば、ファイバ)を含んでもよい。いくつかの他の実施形態では、1つ以上の他の追加のファイバおよび/またはダミーファイバ(例えば、光を導かない可能性がある)を利用して、アクティブな光ガイドファイバ導波路の特定の幾何学配置を生成することができる。 As described herein, the coupler array 4000 is operable to optically couple to a plurality of optical fibers 2000 and/or optical devices 3000. The coupler array 4000 can couple to the optical fibers 2000 via a plurality of waveguides 4100 proximal to the first end 4010 (e.g., via fusion splices 2001) and/or can couple to the optical devices 3000 via a plurality of waveguides 4100 proximal to the second end 4020 (e.g., via fusion splices not shown). In FIG. 10, three waveguides 4100 are shown in each of the three holes 4062-1, 4062-2, 4062-3. However, any number of waveguides 4100 can be used in each of the holes 4062. In some embodiments, the number of waveguides 4100 can be equal to the number of optical fibers 2000 (e.g., nine waveguides coupling to nine optical fibers). In some other embodiments, the number of waveguides 4100 in at least one hole may be equal to the number of optical modes supported by the corresponding few-mode or multimode waveguides of the device 3000 (e.g., three waveguides in each of three holes that couple to three mode cores of a multicore fiber). In various embodiments, the waveguides 4100 may be spaced apart from one another within each hole 4062 (e.g., a predetermined spacing in some examples). In some preferred embodiments of the multihole configuration, each hole 4062-1, 4062-2, 4062-3 may include all the waveguides (e.g., fibers) that are intended to couple to at least one particular core of the few-mode, multimode, and/or multicore fiber of the optical device. In some other embodiments, one or more other additional fibers and/or dummy fibers (e.g., that may not guide light) may be utilized to create a particular geometry of active light guiding fiber waveguides.

様々な実施形態では、複数の導波路4100は、少なくとも1つの光モード(例えば、いくつかの例では、所定のモードフィールドプロファイル)に対する容量を有することができる。複数の導波路4100は、少なくとも1つの消失コア(VC)導波路4101を有することができる。図10は、VC導波路としての導波路4100の全てを示す。しかしながら、1つ以上の非VC導波路を使用することもできる。本明細書に記載されるように、VC導波路4101は、屈折率N-1、N-2、およびN-3をそれぞれ有する内側コア(例えば、内側消失コア)4110と、外側コア4120と、外側クラッド4130とを有することもできる。外側コア4120は、内側コア4110を縦方向に囲むことができ、外側クラッド4130は、外側コア4120を縦方向に囲むことができる。本明細書に記載されるように、内側コア4110、外側コア4120、および外側クラッド4130の屈折率間の相対的な大きさの関係は、有利には、N-1>N-2>N-3とすることができる。 In various embodiments, the plurality of waveguides 4100 can have capacity for at least one optical mode (e.g., in some examples, a predetermined mode field profile). The plurality of waveguides 4100 can have at least one vanishing core (VC) waveguide 4101. FIG. 10 illustrates all of the waveguides 4100 as VC waveguides. However, one or more non-VC waveguides can also be used. As described herein, the VC waveguide 4101 can also have an inner core (e.g., an inner vanishing core) 4110, an outer core 4120, and an outer cladding 4130, each having refractive indices N-1, N-2, and N-3, respectively. The outer core 4120 can longitudinally surround the inner core 4110, and the outer cladding 4130 can longitudinally surround the outer core 4120. As described herein, the relative magnitude relationship between the refractive indices of the inner core 4110, the outer core 4120, and the outer cladding 4130 may advantageously be N-1>N-2>N-3.

様々な実施形態では、ハウジング構造4060は、導波路4100を囲むことができる。結合器ハウジング構造4060は、屈折率N-4を有する媒体4140を有することができる。媒体4140は、本明細書に記載されるいずれかのものを有することができる。いくつかの例では、結合器ハウジング構造4060の媒体4140の総容量は、結合器ハウジング構造4060内に閉じ込められたVC導波路のすべての内側コア4110および外側コア4120の総容量よりも大きくすることができる。いくつかの例では、導波路4100は、ハウジング構造4060内(例えば、第2の端部4020の近位)に埋め込まれてもよい。 In various embodiments, the housing structure 4060 can surround the waveguide 4100. The coupler housing structure 4060 can have a medium 4140 having a refractive index N-4. The medium 4140 can have any of those described herein. In some examples, the total volume of the medium 4140 of the coupler housing structure 4060 can be greater than the total volume of all the inner cores 4110 and outer cores 4120 of the VC waveguides confined within the coupler housing structure 4060. In some examples, the waveguide 4100 can be embedded within the housing structure 4060 (e.g., proximal to the second end 4020).

特定の実施形態では、内側コア4110の導波路寸法、外側コア4120の導波路寸法、屈折率、および/または開口数(NA)は、それぞれのファイバ2000への結合を増加および/または最適化するように選択される。様々な実施形態では、外側コア4120の導波路寸法、屈折率、NA、および/またはクラッド4130の寸法は、光デバイス3000への結合を増加および/または最適化するように選択される。本明細書に記載される様々な実施形態は、また、その全体が本明細書に組み込まれる「OPTIMIZED CONFIGURABLE PITCH REDUCING OPTICAL FIBER COUPLER ARRAY」という名称の米国特許出願第14/677,810号に記載されるピッチ低減光ファイバアレイの反射低減特徴を有することができる。偏光制御のために、外側コア4120のいくつかは、非円形断面(例えば、図10に示されるように楕円形)で製造され、外側コア4120の特定の配向を使用して、光結合を増加および/または最適化することができる。本明細書に記載される様々な実施形態は、また、その全体が本明細書に組み込まれる「CONFIGURABLE POLARIZATION MODE COUPLER」という名称の米国特許出願第15/617,84号に記載される偏光モード結合器のいずれの特徴を有することができる。 In certain embodiments, the waveguide dimensions of the inner core 4110, the waveguide dimensions, refractive index, and/or numerical aperture (NA) of the outer core 4120 are selected to increase and/or optimize coupling to the respective fiber 2000. In various embodiments, the waveguide dimensions, refractive index, NA, and/or cladding 4130 dimensions of the outer core 4120 are selected to increase and/or optimize coupling to the optical device 3000. Various embodiments described herein may also have the reflection reduction features of pitch reduced optical fiber arrays described in U.S. Patent Application No. 14/677,810, entitled "OPTIMIZED CONFIGURABLE PITCH REDUCING OPTICAL FIBER COUPLER ARRAY," which is incorporated herein in its entirety. For polarization control, some of the outer cores 4120 can be fabricated with non-circular cross-sections (e.g., elliptical as shown in FIG. 10) and specific orientations of the outer cores 4120 can be used to increase and/or optimize light coupling. Various embodiments described herein can also have any of the features of the polarization mode couplers described in U.S. Patent Application No. 15/617,84, entitled "CONFIGURABLE POLARIZATION MODE COUPLER," which is incorporated herein in its entirety.

いくつかの実施形態では、内側コア4110の大きさ、外側コア4120の大きさ、クラッド4130の大きさ、および/または導波路4100の間の間隔を、第1の端部4010から中間位置または断面4050まで光エレメント4001に沿って(例えば、いくつかの例では、同時かつ徐々に)低減することができる。いくつかの実施形態では、所定の低減プロファイルを使用することができる。図10に示される例では、中間位置4050において、内側コア4110は、そこを通って光を導くのに不十分であることができ、外側コア4120は、少なくとも1つの光モード(例えば、空間モード)を導くのに十分であることができる。 In some embodiments, the size of the inner core 4110, the size of the outer core 4120, the size of the cladding 4130, and/or the spacing between the waveguides 4100 can be reduced (e.g., simultaneously and gradually, in some examples) along the optical element 4001 from the first end 4010 to an intermediate position or cross section 4050. In some embodiments, a predetermined reduction profile can be used. In the example shown in FIG. 10, at the intermediate position 4050, the inner core 4110 can be insufficient to guide light therethrough and the outer core 4120 can be sufficient to guide at least one optical mode (e.g., a spatial mode).

いくつかの実施形態では、導波路4100の各コアは、少なくとも1つの光モード(例えば、シングルモード、少数モード、またはマルチモード)のための容量を有することができる。例えば、第1の端部4010において、VC導波路4101は、内側コア4110内の多数の空間モード(M1)をサポートすることができる。中間位置4050において、様々な実施形態では、内側コア4110は、全てのM1モードをサポートすることができなくなることもある(例えば、光伝搬をサポートすることができない)。しかしながら、いくつかのそのような実施形態では、中間位置4050において、外側コア4120は、すべてのM1モードをサポートすることができる(いくつかの例では、追加のモードをサポートすることができる)。この例では、第1の端部4010から中間位置4050まで内側コア4110内を進む光は、外側コア4120内を伝搬できるように、内側コア4110から外側コア4120内に逃げることができる。 In some embodiments, each core of the waveguide 4100 can have capacity for at least one optical mode (e.g., single mode, few modes, or multiple modes). For example, at the first end 4010, the VC waveguide 4101 can support a number of spatial modes (M1) in the inner core 4110. At the intermediate position 4050, in various embodiments, the inner core 4110 may no longer be able to support all M1 modes (e.g., unable to support optical propagation). However, in some such embodiments, at the intermediate position 4050, the outer core 4120 can support all M1 modes (and in some examples, can support additional modes). In this example, light traveling in the inner core 4110 from the first end 4010 to the intermediate position 4050 can escape from the inner core 4110 into the outer core 4120 so that it can propagate in the outer core 4120.

いくつかの実施態様では、内側コア4110の大きさ、外側コア4120の大きさ、クラッド4130の大きさ、および/または導波路4100の間の間隔は、中間位置4050から第2の端部4020まで光エレメント4001に沿ってさらに(例えば、いくつかの例では、同時かつ徐々に)小さくすることができる。図10に示される例では、第2の端部4020において、外側コア4120は、そこを通る光を導くのに不十分であり得る。 In some implementations, the size of the inner core 4110, the size of the outer core 4120, the size of the cladding 4130, and/or the spacing between the waveguides 4100 may decrease further (e.g., simultaneously and gradually, in some examples) along the optical element 4001 from the intermediate position 4050 to the second end 4020. In the example shown in FIG. 10, at the second end 4020, the outer core 4120 may be insufficient to guide light therethrough.

特定の実施形態では、中間位置4050において、VC導波路4101は、外側コア4120内のすべてのM1モードをサポートすることができる。第2の端部4020において、外側コア4120は、すべてのM1モードをサポートすることができなくなることもある(例えば、光伝搬をサポートすることができない)。しかしながら、いくつかのそのような実施形態では、第2の端部4020において、少なくとも2つのコアの組み合わされたコア4150は、組み合わされたすべての導波路4101のすべてのM1モードをサポートすることができる(いくつかの例では、追加のモードをサポートすることができる)。この例では、中間位置4050から第2の端部4020まで外側コア4120内を移動する光が結合コア内を伝搬できるように、少なくとも2つの外側コア(例えば、2つ以上の隣接コア)によって形成される結合導波路4150内に外側コア4120から逃げることができる。図10に示される例では、組み合わされた導波路4150は、それぞれ、3つの外側コアによって形成される。しかしながら、いくつかの実施形態では、結合された導波路4150は、別の数の外側コアで形成されてもよい。 In certain embodiments, at the intermediate position 4050, the VC waveguide 4101 can support all M1 modes in the outer core 4120. At the second end 4020, the outer core 4120 may not be able to support all M1 modes (e.g., cannot support light propagation). However, in some such embodiments, at the second end 4020, the combined core 4150 of at least two cores can support all M1 modes of all combined waveguides 4101 (and in some examples can support additional modes). In this example, light traveling in the outer core 4120 from the intermediate position 4050 to the second end 4020 can escape from the outer core 4120 into a combined waveguide 4150 formed by at least two outer cores (e.g., two or more adjacent cores) so that it can propagate in the combined core. In the example shown in FIG. 10, the combined waveguides 4150 are each formed by three outer cores. However, in some embodiments, the coupled waveguide 4150 may be formed with a different number of outer cores.

第2の端部4020から第1の端部4010に移動する光は、逆の方法で挙動することができる。例えば、いくつかの実施形態では、光は、少なくとも2つの隣接する外側コアによって形成される結合導波路4150から中間断面4050の近位の少なくとも1つの外側コア4120内に移動することができ、外側コア4120から第1の端部4010の近位の対応する内側コア4110内に移動することができる。図10に示される例では、組み合わされた導波路4150は、それぞれ、3つの伝搬モードをサポートすることができる。第2の端部4020から第1の端部4010へ移動すると、それぞれの伝搬モードは、中間断面4050に近位の対応する外側コア4120に結合され、外側コア4120から第1の端部4010に近位の対応する内側コア4110に移動することができる。 Light traveling from the second end 4020 to the first end 4010 can behave in an inverse manner. For example, in some embodiments, light can travel from a coupled waveguide 4150 formed by at least two adjacent outer cores into at least one outer core 4120 proximal to the intermediate cross section 4050, and from the outer core 4120 into a corresponding inner core 4110 proximal to the first end 4010. In the example shown in FIG. 10, the combined waveguides 4150 can each support three propagation modes. Traveling from the second end 4020 to the first end 4010, each propagation mode can be coupled to a corresponding outer core 4120 proximal to the intermediate cross section 4050 and travel from the outer core 4120 to a corresponding inner core 4110 proximal to the first end 4010.

ここで図11を参照すると、例示的な実施形態5000は、図10に示された例示的な実施形態4000と同様の特徴を有する。1つの相違点は、ハウジング構造5060の断面構成が複数の孔4062の代わりに単一の孔5062を有する構造を有することである。図10に示される例示的な実施形態4000と同様に、光エレメント5001は、結合器ハウジング構造5060(例えば、媒体5140を有する)と、ハウジング構造5060に配置された複数の縦導波路5100とを有することができる。導波路5100は、孔5062内の断面幾何学導波路配置において、互いに対して配置されることができる。図示されるように、光は、第1の端部5010から、中間断面5050を通って第2の端部5020まで、光エレメント5001を通って導かれることができる。 11, the exemplary embodiment 5000 has similar features to the exemplary embodiment 4000 shown in FIG. 10. One difference is that the cross-sectional configuration of the housing structure 5060 has a structure with a single hole 5062 instead of multiple holes 4062. Similar to the exemplary embodiment 4000 shown in FIG. 10, the optical element 5001 can have a coupler housing structure 5060 (e.g., having a medium 5140) and multiple longitudinal waveguides 5100 disposed in the housing structure 5060. The waveguides 5100 can be disposed relative to each other in a cross-sectional geometry waveguide arrangement within the hole 5062. As shown, light can be guided through the optical element 5001 from a first end 5010, through an intermediate cross section 5050, to a second end 5020.

本明細書に記載されるように、間隙は、複数の縦導波路5100を周囲のハウジング構造5060から分離させることもできる。いくつかの実施形態では、間隙は、結合器ハウジング構造5060と、中間位置5050および/または第2の端部5020に近位の導波路5100との間に実質的に存在しない場合がある。例えば、図11では、間隙は、第2の端部5020に近接して示されているが、好ましい実施形態では、間隙は、結合器ハウジング構造5060と導波路5100との間に実質的に存在しなくてもよい。いくつかの実施形態では、間隙は、結合器ハウジング構造5060と、第1の端部5010、中間位置5050、および/または第2の端部5020に近接する導波路5100との間に実質的に存在しない場合がある。 As described herein, gaps may also separate the multiple longitudinal waveguides 5100 from the surrounding housing structure 5060. In some embodiments, the gaps may be substantially absent between the coupler housing structure 5060 and the waveguides 5100 proximal to the intermediate location 5050 and/or the second end 5020. For example, in FIG. 11, the gaps are shown proximate to the second end 5020, but in preferred embodiments, the gaps may be substantially absent between the coupler housing structure 5060 and the waveguides 5100. In some embodiments, the gaps may be substantially absent between the coupler housing structure 5060 and the waveguides 5100 proximate to the first end 5010, the intermediate location 5050, and/or the second end 5020.

様々な実施形態では、複数の導波路5100は、少なくとも1つのVC導波路5101を有することができる。図11は、六角形配置のVC導波路5101として、37本全ての導波路5100を示す。しかしながら、どのような配置を用いてもよい。さらに、任意の数のVC導波路、非VC導波路、および/またはダミーファイバを使用することができる。本明細書に記載されるように、1つ以上のダミーファイバを利用して、アクティブ導光ファイバ導波路の特定の幾何学配置をもたらすことができる。本明細書に記載されるように、VC導波路5101は、内側消失コア5110、外側コア5120、および外側クラッド5130を有することができる。 In various embodiments, the plurality of waveguides 5100 can have at least one VC waveguide 5101. FIG. 11 shows all 37 waveguides 5100 as VC waveguides 5101 in a hexagonal arrangement. However, any arrangement can be used. Additionally, any number of VC waveguides, non-VC waveguides, and/or dummy fibers can be used. As described herein, one or more dummy fibers can be utilized to provide a particular geometric arrangement of the active optical fiber waveguide. As described herein, the VC waveguide 5101 can have an inner missing core 5110, an outer core 5120, and an outer cladding 5130.

特定の実施形態では、内側コア5110導波路寸法、外側コア5120導波路寸法、クラッド5130寸法、屈折率、および/または開口数(NA)は、個々のファイバ2000および/または光デバイス3000への結合を増加および/または最適化するように選択されることができる。いくつかの実施形態では、内側コア5110サイズ、外側コア5120サイズ、クラッド5130サイズ、および/または導波路5100間の間隔は、光エレメント5001に沿って、第1の端部5010から第2の端部5020まで縮小することができる。図11に示される例では、中間位置5050において、特定の導波路5100の内側コア5110は、そこを通って光を導くには不十分であることができ、特定の導波路5100の外側コア5120は、少なくとも1つの学モード(例えば、空間モード)を導くのに十分であることができる。この例では、第2の端部5020に近接して、外側コア5120は、それを通って光を導くのに不十分であることができる。したがって、いくつかの実施形態では、中間位置5050から第2の端部5020まで外側コア5120内を進行する光は、結合コア内を伝搬できるように、少なくとも2つの外側コア(例えば、2つ以上の隣接コア)によって形成される結合導波路5150内に外側コア5120から逃げることができる。図11に示された例では、組み合わされた導波路5150のそれぞれが3つの外側コアによって形成されるが、組み合わされた導波路5150は、別の数の外側コアによって形成されてもよい。残りのコア(例えば、導波路またはダミーファイバのコア)は、光を導くことも、導かないこともある。第2の端部5020から第1の端部5010へ移動する光は、逆の方法で挙動することができる。 In certain embodiments, the inner core 5110 waveguide dimensions, outer core 5120 waveguide dimensions, cladding 5130 dimensions, refractive index, and/or numerical aperture (NA) can be selected to increase and/or optimize coupling to individual fibers 2000 and/or optical devices 3000. In some embodiments, the inner core 5110 size, outer core 5120 size, cladding 5130 size, and/or spacing between the waveguides 5100 can decrease along the optical element 5001 from the first end 5010 to the second end 5020. In the example shown in FIG. 11, at the intermediate position 5050, the inner core 5110 of a particular waveguide 5100 can be insufficient to guide light therethrough, and the outer core 5120 of a particular waveguide 5100 can be sufficient to guide at least one optical mode (e.g., a spatial mode). In this example, close to the second end 5020, the outer core 5120 may be insufficient to guide light therethrough. Thus, in some embodiments, light traveling in the outer core 5120 from the intermediate position 5050 to the second end 5020 may escape the outer core 5120 into a combined waveguide 5150 formed by at least two outer cores (e.g., two or more adjacent cores) so that it can propagate in the combined core. In the example shown in FIG. 11, each of the combined waveguides 5150 is formed by three outer cores, but the combined waveguides 5150 may be formed by another number of outer cores. The remaining cores (e.g., cores of waveguides or dummy fibers) may or may not guide light. Light traveling from the second end 5020 to the first end 5010 may behave in the opposite manner.

光ファイバアレイは、コヒーレントまたはインコヒーレントビーム合成用途に使用することができる。本明細書に記載されるファイバアレイを有する様々なマルチチャネル光結合器は、他のビーム合成デバイスの以下の欠点のうちの1つ以上を対処することができる。
1.コヒーレント合成マルチレーザは、複数の個々のバックリフレクタを使用することができる。リフレクタは、複数のチャネルを収容する単一の広域リフレクタとして製造されてもよく、または個々のチャネルの終端として製造されてもよい。これらは、ミラーをファイバ面に配置することによって、またはファイバ内にファイバブラッグ格子(FBG)を製造ることによって作られることができる。リフレクタは、コストが高く、100%の反射率から多少の偏差を有し、高光パワーへの露光のため劣化または損傷する可能性がある。
2. 異なるチャネルは、異なる光学長を有することができ、これは、位相同期のために複合アクティブ長調整を使用することがある。
3. 組み合わされたキャビティは、複数の競合するスーパーモードを有することができ、そのうちのいくつかは、抑制されなければならない場合がある。
Optical fiber arrays can be used for coherent or incoherent beam combining applications. The various multi-channel optical combiners with fiber arrays described herein can address one or more of the following shortcomings of other beam combining devices:
1. Coherent combined multi-lasers can use multiple individual back reflectors. The reflectors can be fabricated as a single broad-area reflector housing multiple channels, or as terminations of individual channels. These can be made by placing mirrors on the face of the fiber, or by fabricating fiber Bragg gratings (FBGs) within the fiber. Reflectors are costly, have some deviations from 100% reflectivity, and can degrade or become damaged due to exposure to high optical power.
2. Different channels may have different optical lengths, which may require the use of a composite active length adjustment for phase synchronization.
3. The combined cavity can have multiple competing supermodes, some of which may have to be suppressed.

図12は、コヒーレントまたはインコヒーレントビーム合成用途に使用可能なマルチチャネル光結合器6000を概略的に例示する。マルチチャネル光結合器6000の例は、出力光結合器アレイ6010および複数の光ファイバ6034(例えば、6034-1、6034-2、6034-3、6034-4、6034-5、6034-6、6034-7、6034-8、6034-9、6034-10)を有することができる。光ファイバ(例えば、6034-1および6034-4;6034-5および6034-8;ならびに6034-6および6034-10)のうちの少なくとも2つは、出力光結合器アレイ6010とは反対側の端部で一緒に接続されることができる。 Figure 12 illustrates a schematic of a multi-channel optical combiner 6000 that can be used for coherent or incoherent beam combining applications. An example of a multi-channel optical combiner 6000 can have an output optical combiner array 6010 and a number of optical fibers 6034 (e.g., 6034-1, 6034-2, 6034-3, 6034-4, 6034-5, 6034-6, 6034-7, 6034-8, 6034-9, 6034-10). At least two of the optical fibers (e.g., 6034-1 and 6034-4; 6034-5 and 6034-8; and 6034-6 and 6034-10) can be connected together at ends opposite the output optical combiner array 6010.

様々な実施において、出力光結合器アレイ6010は、当技術分野で既知、またはまだ開発されていない任意の光結合器アレイを有することができる。出力光結合器アレイは、本明細書に記載される任意の光結合器アレイ、例えば図1A~11における任意の光結合器アレイを有することができる。一例として、ある例では、出力光結合器アレイは、本明細書に記載されるように、ピッチ削減光ファイバアレイ(PROFA)を有することができる。 In various implementations, the output optical combiner array 6010 can include any optical combiner array known in the art or yet to be developed. The output optical combiner array can include any optical combiner array described herein, such as any of the optical combiner arrays in Figures 1A-11. As an example, in one example, the output optical combiner array can include a pitch reduced optical fiber array (PROFA), as described herein.

出力光結合器アレイ6010は、第1の端部6010Aおよび第2の端部6010Bを有することができる。いくつかの例では、出力光結合器アレイ6010は、第1の端部6010Aから第2の端部6010Bに向けてテーパ形状(例えば、断面積の減少または増加)を有することができる。図12を参照すると、出力光結合器アレイ6010は、第1の端部6010Aにおいて、複数の光ファイバ6034に光学的に接続されることができる。出力光結合器アレイ6010は、光ファイバ6034から第1の端部6010Aで受光し、第2の端部6010Bで光6040を出力するように構成されることができる。この例では、3つの場合のうちの1つが所望の出力に基づいて実施されることができる。(1)光は、アレイの異なるチャネルにおいて分離されたままであることができる、(2)アレイチャネルは弱く結合されることができる、および(3)アレイチャネルは強く結合されることができる。本明細書に記載されるように、複数の光ファイバ6034からの光6040は、光デバイスに送られることができる。また、出力光結合器アレイ6010は、(例えば、光デバイスから)第2の端部6010Bで受光し、第1の端部6010Aで光を光ファイバ6034に出力することができる。いくつかの例では、出力光結合器アレイ6010は、第2の端部6010Bにおいて、光ファイバ6034に光学的に接続され、光ファイバ6034のうちの少なくとも1つから受光し、第1の端部6010Aにおいて光を出力することができる。 The output optical coupler array 6010 can have a first end 6010A and a second end 6010B. In some examples, the output optical coupler array 6010 can have a tapered shape (e.g., a decrease or increase in cross-sectional area) from the first end 6010A to the second end 6010B. With reference to FIG. 12, the output optical coupler array 6010 can be optically connected to a plurality of optical fibers 6034 at the first end 6010A. The output optical coupler array 6010 can be configured to receive light from the optical fibers 6034 at the first end 6010A and output light 6040 at the second end 6010B. In this example, one of three cases can be implemented based on the desired output. (1) the light can remain separated in different channels of the array, (2) the array channels can be weakly coupled, and (3) the array channels can be strongly coupled. As described herein, the light 6040 from the plurality of optical fibers 6034 can be sent to an optical device. Also, the output optical coupler array 6010 can receive light (e.g., from the optical device) at the second end 6010B and output light at the first end 6010A to the optical fibers 6034. In some examples, the output optical coupler array 6010 can be optically coupled to the optical fibers 6034 at the second end 6010B and can receive light from at least one of the optical fibers 6034 and output light at the first end 6010A.

図12では、10本の光ファイバ(例えば、6034-1、6034-2、6034-3、6034-4、6034-5、6034-6、6034-7、6034-8、6034-9、6034-10)が示されているが、光ファイバの数は特に限定されない(例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、20、25、30、40、50、75、80、90、100、または任意のそのような値によって形成される任意の範囲)。光ファイバ6034を、当技術分野で既知のまたはまだ開発されていない任意の光ファイバとすることができる。例えば、光ファイバ6034は、シングルモードファイバ、少数モードファイバ、マルチモードファイバ、偏光維持ファイバ、および/またはそれらの任意の組合せを有することができる。図12に示されるように、光ファイバ6034は、光増幅を可能にするように構成された1つ以上のゲインブロック6050を有することができる。いくつかの設計では、ゲインブロック6050は、ポンプファイバ6051、例えば、アクティブまたはドープファイバ(シングルまたはダブルクラッド)の部分で構成されることができる。ゲインブロック6050は、さらに、少なくとも1つのポンプ-信号コンバイナ6052、および少なくとも1つのポンプ光源6053、例えば、ポンプファイバ6051の端部を有することができる。図12の例では、対応するポンプ源6053を有する一対のポンプ-信号コンバイナ6052は、1つ以上(いくつかの例では、それぞれ)のゲインブロック6050についてポンプファイバ6051の両端に示されている。 12, ten optical fibers (e.g., 6034-1, 6034-2, 6034-3, 6034-4, 6034-5, 6034-6, 6034-7, 6034-8, 6034-9, 6034-10) are shown, however, the number of optical fibers is not particularly limited (e.g., 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 75, 80, 90, 100, or any range formed by any such value). The optical fiber 6034 can be any optical fiber known or yet to be developed in the art. For example, the optical fiber 6034 can have single mode fiber, few mode fiber, multimode fiber, polarization maintaining fiber, and/or any combination thereof. As shown in FIG. 12, the optical fiber 6034 can have one or more gain blocks 6050 configured to enable optical amplification. In some designs, the gain block 6050 can be comprised of a section of pump fiber 6051, e.g., active or doped fiber (single or double clad). The gain block 6050 can further include at least one pump-signal combiner 6052, and at least one pump source 6053, e.g., at the end of the pump fiber 6051. In the example of FIG. 12, a pair of pump-signal combiners 6052 with corresponding pump sources 6053 are shown at either end of the pump fiber 6051 for one or more (in some examples, each) of the gain blocks 6050.

光ファイバ6034は、第1の端部6034Aおよび第2の端部6034Bを有することができる。図12では、第1の端部6034Aは、出力光結合器アレイ6010の第1の端部6010Aに光学的に接続される。様々な実施形態では、光ファイバ6034のうちの少なくとも2つは、出力光結合器アレイ6010の反対側の端部(例えば、光ファイバ6034の第2の端部6034Bに近接する端部)で互いに接続されることができる(例えば、接続部6036を形成する)。図12では、光ファイバ6034-1および6034-4は、互いに接続され、光ファイバ6034-5および6034-8は、互いに接続され、光ファイバ6034-6および6034-10は、後端部6034Bに近接して互いに接続される6036。いくつかの例では、光ファイバは、溶融スプライスを介して互いに接続されることができ、または同様のタイプのファイバの部分を接続に使用することができる。いくつかの例では、1つ以上のファイバは、ループを形成することができる。 The optical fibers 6034 can have a first end 6034A and a second end 6034B. In FIG. 12, the first end 6034A is optically connected to the first end 6010A of the output optical coupler array 6010. In various embodiments, at least two of the optical fibers 6034 can be connected to each other (e.g., forming a connection 6036) at opposite ends of the output optical coupler array 6010 (e.g., ends proximate the second end 6034B of the optical fiber 6034). In FIG. 12, the optical fibers 6034-1 and 6034-4 are connected to each other, the optical fibers 6034-5 and 6034-8 are connected to each other, and the optical fibers 6034-6 and 6034-10 are connected to each other proximate the rear end 6034B 6036. In some examples, the optical fibers can be connected to each other via a fusion splice, or portions of similar types of fibers can be used for the connection. In some examples, one or more fibers may form a loop.

様々な実施形態では、互いに接続されることによって、個々のファイバは、接続されたチャネル6036の背面にファイバリフレクタを有さないチャネルを形成することができる。いくつかの例では、ファイバブラッグ格子(FBG)のような波長選択エレメントを接続されたチャネルで使用することができる。いくつかの例では、例えば、Qスイッチングのための例えば振幅変調器または位相変調器(ファイバベースまたはチップベース)のような変調エレメントが接続されたチャネルに使用されてもよい。いくつかの例では、出力光結合器アレイ6010(例えば、PROFA)は、2017年12月26日に発行された「PHASE LOCKING OPTICAL FIBER COUPLER」という名称の米国特許第9,851,510号に記載されているように、接続されたタルボットキャビティを形成するためのリフレクタ(例えば、タルボットミラー)を有することができ、この特許は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。例えば、反射面またはリフレクタは、光結合器アレイ6010の第2の端部6010Bに含まれてもよい。この反射面またはミラーは、複数のチャネルおよびコアに共通の、または複数のチャネルまたはコアに含まれる共通のリフレクタ、反射面、またはミラーを備えることができる。 In various embodiments, by being connected together, the individual fibers can form channels that do not have a fiber reflector on the backside of the connected channel 6036. In some examples, wavelength selection elements such as fiber Bragg gratings (FBGs) can be used in the connected channels. In some examples, modulation elements such as amplitude or phase modulators (fiber-based or chip-based) for Q-switching can be used in the connected channels. In some examples, the output optical coupler array 6010 (e.g., PROFA) can have a reflector (e.g., a Talbot mirror) to form a connected Talbot cavity, as described in U.S. Patent No. 9,851,510, entitled “PHASE LOCKING OPTICAL FIBER COUPLER,” issued on December 26, 2017, which is incorporated herein by reference in its entirety. For example, a reflective surface or reflector can be included in the second end 6010B of the optical coupler array 6010. The reflective surface or mirror may comprise a common reflector, reflective surface, or mirror that is common to multiple channels and cores or that is included in multiple channels or cores.

いくつかの実施形態では、1つ以上の光ファイバ(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10など、または任意のそのような値によって形成される任意の範囲)は、光結合器アレイ6010の反対側の端部6034Bで別の光ファイバと接続されない場合がある。接続されないファイバは、パッシブまたはアクティブ位相同期に適している。例えば、リフレクタ、波長選択エレメント(例えば、FBG)、および/または変調エレメントを接続されない端部6034Bで使用することができる。しかしながら、ファイバアレイの後端部を接続部6036で終端することは、以下の利点を可能にすることができる。
1. リフレクタの数を減らすことができる。いくつかの実施形態では、偶数のチャネルがあり、それらのすべてが相互接続される場合など、リフレクタを完全に排除することができる。
2. いくつかの例では、バックリフレクタを接続に置き換えることは、実質的に光損失のないかなり高い効率(例えば、実質的に100%の効率)に効果的に対応することができる。さらに、電力操作限界は、ファイバ自体と同様(例えば、いくつかの例では、略同一)であってもよい。例えば、光パワー露光レベルは、リフレクタを劣化させる可能性のあるレベルによって制限されないであろう。
3. いくつかの例では、いくつかのチャネルを一緒に接続することによって、レーザキャビティの特性を変化させることができ、ファブリペロー共振器ではなく、サニャックループにより類似したものにすることができる。
一般に、サニャック干渉計は、ファブリペロー干渉計と比較して、位相変動に関してより安定的であることができる。
4. 位相同期の見込みから、接続されたチャネルがいくつかの例では同じ光学長を有することができるので、同期されるチャネルの実効数は低減されることができる。これは、アクティブ位相同期の場合にはより複雑でない電子機器、またはパッシブ位相同期の場合にはより効率的なデバイスのいずれかをもたらすことができる。例えば、接続されたチャネルは、同じ光学長を有するので、アレイが完全に接続された場合、異なる長さを有するチャネルの数を2倍に減らすことができる。したがって、通常は、N個のチャネルをロックすることができるパッシブ位相ロックエレメントがある場合、いくつかの実施形態は、2N個のチャネルをロックすることができる。アクティブ位相ロック電子機器の複雑さは、チャネル数に比例するので、2倍に低減することもできる。
5. 接続マップは、望ましくないキャビティスーパーモードが低減され、実質的に抑制され、および/または排除されることができる方法で選択されることができる。多くの用途では、シングルモード、例えば、全てのコヒーレント、位相ロック動作が非常に望ましい。大きなポンプ電力範囲にわたってこのモードを達成すると、所望の(例えば、同相の)スーパーモードと、すべての不要な(例えば、同相の)スーパーモードとの間の大きな閾値差を使用することができる。異なるスーパーモードは、チャネルに亘って異なる位相および/または振幅変動を有するので、適切に選択された接続マップは、予め選択された所望のスーパーモードに有利に働き、望ましくないモードを抑制することができる。
6. 様々な実施は、接続される全てのチャネルが有益であることを必要とせず、開発された技術と互換性がある。例えば、接続されていないチャネル(単数または複数)は、波長選択性または変調のために使用されることができる。
In some embodiments, one or more optical fibers (e.g., 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, etc., or any range formed by any such values) may not be connected to another optical fiber at the opposite end 6034B of the optical coupler array 6010. The unconnected fibers are suitable for passive or active phase locking. For example, reflectors, wavelength selection elements (e.g., FBGs), and/or modulation elements may be used at the unconnected end 6034B. However, terminating the rear end of the fiber array at a connection 6036 may enable the following advantages:
1. The number of reflectors can be reduced: In some embodiments, reflectors can be eliminated entirely, such as when there is an even number of channels, all of which are interconnected.
2. In some instances, replacing the back reflector with a splice can effectively accommodate significantly higher efficiency (e.g., substantially 100% efficiency) with virtually no optical loss. Furthermore, the power handling limits may be similar (e.g., in some instances, nearly identical) to the fiber itself. For example, optical power exposure levels would not be limited by levels that could degrade the reflector.
3. In some instances, by connecting several channels together, the properties of the laser cavity can be changed, making it more similar to a Sagnac loop rather than a Fabry-Perot resonator.
In general, a Sagnac interferometer can be more stable with respect to phase fluctuations compared to a Fabry-Perot interferometer.
4. With the prospect of phase locking, the effective number of channels to be locked can be reduced since the connected channels can have the same optical length in some instances. This can result in either less complex electronics in the case of active phase locking, or more efficient devices in the case of passive phase locking. For example, the number of channels with different lengths can be reduced by a factor of two when the array is fully connected, since the connected channels have the same optical length. Thus, if there is a passive phase locking element that can normally lock N channels, some embodiments can lock 2N channels. The complexity of the active phase locking electronics can also be reduced by a factor of two, since it is proportional to the number of channels.
5. The connectivity map can be selected in a way that undesired cavity supermodes can be reduced, substantially suppressed, and/or eliminated. In many applications, single-mode, e.g., all coherent, phase-locked operation is highly desirable. Achieving this mode over a large pump power range allows for a large threshold difference between the desired (e.g., in-phase) supermode and all unwanted (e.g., out-of-phase) supermodes to be used. Since different supermodes have different phase and/or amplitude variations across the channel, a properly selected connectivity map can favor preselected desired supermodes and suppress undesired modes.
6. Various implementations do not require that all connected channels be useful and are compatible with the technology developed. For example, the unconnected channel(s) can be used for wavelength selectivity or modulation.

いくつかの実施形態では、ファイバアレイからシングル偏光モード出力を有利に生成することができる。例えば、いくつかの例では、1つ以上の偏光ビームスプリッタおよび/またはアイソレータを接続チャネルに使用することができる。図13は、シングル偏光モード出力を生成するマルチチャネル光結合器7000を概略的に例示する。例示されたマルチチャネル光結合器7000は、出力光結合器アレイ7010を有することができる。出力光結合器アレイ7010は、任意の偏光維持(PM)結合器アレイを有することができる。いくつかの例では、PM結合器アレイは、本明細書に記載されたPM PROFを有することができる。いくつかの例では、出力光結合器アレイ7010は、テーパ形状を有することができる。結合器アレイ7010は、ある偏光モードの光を出力することができる。図13を参照すると、例示的な結合器アレイ7010は、右円偏光(RCP)のみが第2の端部7010-2で出射することを可能にするように示されている。この光の反射部分(例えば、フレネル反射を介して)は、左円偏光(LCP)となり、第1の端部7010-1で出射する。 In some embodiments, a single polarization mode output can be advantageously generated from the fiber array. For example, in some examples, one or more polarizing beam splitters and/or isolators can be used in the connecting channels. FIG. 13 illustrates a multi-channel optical combiner 7000 that generates a single polarization mode output. The illustrated multi-channel optical combiner 7000 can have an output optical combiner array 7010. The output optical combiner array 7010 can have any polarization maintaining (PM) combiner array. In some examples, the PM combiner array can have a PM PROF as described herein. In some examples, the output optical combiner array 7010 can have a tapered shape. The combiner array 7010 can output light of a certain polarization mode. With reference to FIG. 13, an exemplary combiner array 7010 is shown to allow only right-hand circularly polarized light (RCP) to exit at the second end 7010-2. The reflected portion of this light (e.g., via Fresnel reflection) becomes left-handed circularly polarized light (LCP) and exits at the first end 7010-1.

結合器アレイ7010は、複数の光ファイバ7034に接続されることができる。簡素化のため、追加の光ファイバ/チャネルを使用することができるが、この例は、2つのチャネルを形成する2つの光ファイバ7034のみを示す。光ファイバ7034は、1つ以上の偏光コンバータ7045(例えば、円形-線形または線形-円形コンバータ)、ゲインブロック7050、偏光ビームスプリッタ7060、および/またはアイソレータ7065を有することができる。光ファイバ7034は、例えば、接続部7036を形成するように、光結合器アレイ7010と反対側の端部で一緒に接続されることができる。いくつかの例では、光ファイバ7034は、90度のスプライスで接続されることができる。 The coupler array 7010 can be connected to multiple optical fibers 7034. For simplicity, this example shows only two optical fibers 7034 forming two channels, although additional optical fibers/channels can be used. The optical fibers 7034 can have one or more polarization converters 7045 (e.g., circular-to-linear or linear-to-circular converters), gain blocks 7050, polarizing beam splitters 7060, and/or isolators 7065. The optical fibers 7034 can be connected together at ends opposite the optical coupler array 7010 to form a connection 7036, for example. In some examples, the optical fibers 7034 can be connected with a 90 degree splice.

引き続き図13を参照すると、光結合器アレイ7010からの円偏光は、偏光コンバータ7045(例えば、円形-線形コンバータ)によって直線偏光に変換されることができる。特定の直線偏光モード(例えば、高速)の光は、ゲインブロック7050、偏光ビームスプリッタ7060、およびアイソレータ7065を通過することができる。直線偏光は、接続部7036(例えば、90度スプライス)に起因して、別の偏光モード(例えば、低速)に変換でき、そこで、再度、偏光ビームスプリッタ7060、ゲインブロック7050、コンバータ7045、および結合器アレイ7010を通過することができる。PM結合器アレイ7010を出ると、シングル偏光モードのみが出力されることができる(例えば、この例ではRCP光)。いくつかのそのような例では、マルチチャネル光結合器7000は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、例えば、「POLARIZATION MAINTAINING OPTICAL FIBER ARRAY」という名称の米国特許出願公開第2017/0219774号に記載されているように、軸方向チャネルアライメントなしにシングル偏光モードを有利に生成することができる。他の例も可能である。 Continuing to refer to FIG. 13, the circularly polarized light from the optical coupler array 7010 can be converted to linearly polarized light by a polarization converter 7045 (e.g., a circular to linear converter). The light of a particular linear polarization mode (e.g., fast) can pass through the gain block 7050, the polarizing beam splitter 7060, and the isolator 7065. The linearly polarized light can be converted to another polarization mode (e.g., slow) due to a connection 7036 (e.g., a 90 degree splice), where it can again pass through the polarizing beam splitter 7060, the gain block 7050, the converter 7045, and the coupler array 7010. Upon exiting the PM coupler array 7010, only a single polarization mode can be output (e.g., RCP light in this example). In some such examples, the multi-channel optical combiner 7000 can advantageously generate a single polarization mode without axial channel alignment, as described, for example, in U.S. Patent Application Publication No. 2017/0219774, entitled "POLARIZATION MAINTAINING OPTICAL FIBER ARRAY," which is incorporated by reference in its entirety. Other examples are possible.

ここで図14を参照すると、屈折率プロファイルのセット500が例示されている。屈折率プロファイルのセットは、それぞれ、特定の結合器アレイ構成に対応する異なるバック反射損失低減シナリオ-最適化屈折率プロファイル「ORIP」(ORIP-a~ORIP-c)を備える。ORIP-a~ORIP-cは、例えば、複数の光ファイバ504と光デバイス506との間に配置された結合器アレイ502として例示されている。結合器アレイ502は、それぞれの端部にインターフェイス1およびインターフェイス2として示されたインターフェイスを有する。 Now referring to FIG. 14, a set of refractive index profiles 500 is illustrated. The set of refractive index profiles includes different back reflection loss reduction scenario-optimized refractive index profiles "ORIP" (ORIP-a through ORIP-c) each corresponding to a specific coupler array configuration. ORIP-a through ORIP-c are illustrated, for example, as a coupler array 502 disposed between a number of optical fibers 504 and an optical device 506. The coupler array 502 has interfaces shown as interface 1 and interface 2 at each end.

ORIP-aとして示されたプロファイルは、インターフェイス1において実質的なバック反射をもたらし、インターフェイス2において抑制されたバック反射をもたらす。ORIP-bとして示されたプロファイルは、インターフェイス1において実質的なバック反射をもたらすことはなく、インターフェイス2では有意なバック反射をもたらす。ORIP-cとして示されたプロファイルは、インターフェイス1、2の両方から、減少、例えば、最適化された全バック反射をもたらし、インターフェイス1、2の各インターフェイスにおいてバック反射の減少を均衡させる(例えば、より高い反射のために、最大背面反射を減少させることを目的として、またはインターフェイス1、2からの反射の合計を減少させることを目的として)。 The profile designated as ORIP-a provides substantial back reflection at interface 1 and suppressed back reflection at interface 2. The profile designated as ORIP-b provides no substantial back reflection at interface 1 and significant back reflection at interface 2. The profile designated as ORIP-c provides reduced, e.g., optimized total back reflection from both interfaces 1 and 2, and balances the reduction in back reflection at each interface, interfaces 1 and 2 (e.g., with the goal of reducing maximum back reflection for higher reflection, or with the goal of reducing the sum of reflections from interfaces 1 and 2).

いくつかの例では、プロファイルORIP-bまたはORIP-cに示される結果を達成するために、コア導波路屈折率N-3を消失させる結合器アレイ502は、複数の光ファイバ504のクラッドの屈折率Nofよりも低くすることができる。したがって、例えば、複数の光ファイバ504のクラッドが純粋なシリカからなる場合、N-3は、純粋なシリカの屈折率よりも低くすることができ、外側コアを縦方向に囲む消失コア導波路の外側クラッドは、別の材料、例えば、フッ素ドープシリカを含むことができる。 In some examples, to achieve the results shown in profiles ORIP-b or ORIP-c, the vanishing core waveguide refractive index N-3 of the coupler array 502 can be made lower than the refractive index N of the cladding of the plurality of optical fibers 504. Thus, for example, if the cladding of the plurality of optical fibers 504 is made of pure silica, N-3 can be made lower than the refractive index of pure silica, and the outer cladding of the vanishing core waveguide longitudinally surrounding the outer core can comprise another material, for example, fluorine-doped silica.

ベースライン屈折率Nofは、複数の光ファイバ504および光デバイス506について同じであるように示されているが、複数の光ファイバ504のベースライン屈折率Nofの値は、光デバイス506のベースライン屈折率値Nofとは異なることができることに留意されたい。 It should be noted that although the baseline refractive index N of is shown to be the same for the multiple optical fibers 504 and the optical device 506, the value of the baseline refractive index N of the multiple optical fibers 504 can be different from the baseline refractive index value N of the optical device 506.

上記の設計、例えば最適化技術は、図1A~図2D、図4、図5(最適化プロファイルセット500に対応するインターフェイス-1およびインターフェイス-2がそれぞれINT-1およびINT-2として示されている)、および図1、10、11に示されているような結合器アレイの様々な実施形態に容易かつ有利に適用することができる。 The above design, e.g., optimization techniques, can be readily and advantageously applied to various embodiments of coupler arrays such as those shown in Figures 1A-2D, 4, 5 (where interface-1 and interface-2 corresponding to optimization profile set 500 are shown as INT-1 and INT-2, respectively), and Figures 1, 10, and 11.

図15は、例示的な屈折率プロファイルのセット600を示す。他の例も可能である。図15に示されたように、少なくとも1つの消失コア導波路を有する結合器アレイ602は、第1の端部で光ファイバ604に、第2の端部で光デバイス606に結合されることができる。光ファイバ604は、コア屈折率NcoreFiber、クラッド屈折率NcladdingFiber、および有効屈折率NeffFiberを有する伝搬モードを有することができる。光デバイス606は、コア屈折率NcoreDevice、クラッド屈折率NcladdingDevice、および有効屈折率NeffDeviceを有する導波路中を伝搬するモードを有することができる。結合器アレイ602の消失コア導波路は、第1の屈折率(N-1)を有する内側消失コア、第2の屈折率(N-2)を有する外側コア、および第3屈折率(N-3)を有する外側クラッドを有することができる。消失コア導波路は、第1の端部に有効屈折率Neff1を有し、第2の端部に有効屈折率Neff2を有することができる。様々な設計において、消失コア導波路は、屈折率プロファイルを備えることができる。この屈折率プロファイルは、第1の屈折率(N-1)、第1の内側コアサイズ、第2の内側コアサイズ、第2の屈折率(N-2)、第1の外側コアサイズ、第2の外側コアサイズ、および第3の屈折率(N-3)が光ファイバインターフェイスおよび/または光デバイスインターフェイスにおいて、複数の光ファイバから光デバイスへの第1の方向、および/または光デバイスから複数の光ファイバへの第2の方向に進む光のバック反射を低減するように構成される。 15 illustrates an exemplary set of refractive index profiles 600. Other examples are possible. As illustrated in FIG. 15, a coupler array 602 having at least one missing core waveguide can be coupled at a first end to an optical fiber 604 and at a second end to an optical device 606. The optical fiber 604 can have a propagation mode with a core refractive index NcoreFiber, a cladding refractive index NcladdingFiber, and an effective refractive index NeffFiber. The optical device 606 can have a mode propagating in a waveguide with a core refractive index NcoreDevice, a cladding refractive index NcladdingDevice, and an effective refractive index NeffDevice. The missing core waveguide of the coupler array 602 can have an inner missing core with a first refractive index (N-1), an outer core with a second refractive index (N-2), and an outer cladding with a third refractive index (N-3). The vanishing core waveguide can have an effective refractive index Neff1 at the first end and an effective refractive index Neff2 at the second end. In various designs, the vanishing core waveguide can have a refractive index profile with a first refractive index (N-1), a first inner core size, a second inner core size, a second refractive index (N-2), a first outer core size, a second outer core size, and a third refractive index (N-3) configured to reduce back reflections at the optical fiber interface and/or the optical device interface of light traveling in a first direction from the plurality of optical fibers to the optical device and/or in a second direction from the optical device to the plurality of optical fibers.

インデックスプロファイルaについて示されたように、Neff2をNeffDeviceに略等しくすることができる。様々な実施形態では、インデックスに関して略等しいとは、2つの指数値が互いに5%以内(例えば、用途に応じて、互いの1%以内、2%以内、3%以内、4%以内、または5%以内)であることを意味することができる。例えば、いくつかの設計では、Neff2は、NeffDeviceの1%以内、2%以内、3%以内、4%以内、または5%以内であることができる。いくつかの例では、Neff1はNeffFiberに等しくないことがある。様々な実施形態では、2つのインデックス値は、それらが互いに少なくとも5%異なる場合(例えば、用途に応じて、少なくとも5%、少なくとも6%、少なくとも7%、少なくとも8%、少なくとも9%、または互いに少なくとも10%異なる)、略等しくないことがある。例えば、いくつかの設計では、Neff1は、NeffFiberの少なくとも5%、少なくとも6%、少なくとも7%、少なくとも8%、少なくとも9%、または少なくとも10%だけ異なることができる。いくつかの設計では、2つのインデックス値は等しくなくてもよい。例えば、2つのインデックス値は、互いに少なくとも1%、少なくとも2%、少なくとも3%、少なくとも4%で等しくなくてもよい。いくつかの例では、Neff1はNeffFiberの少なくとも1%、少なくとも2%、少なくとも3%、少なくとも4%で等しくなくてもよい。 As shown for index profile a, Neff2 can be approximately equal to NeffDevice. In various embodiments, approximately equal with respect to the index can mean that the two index values are within 5% of each other (e.g., within 1%, 2%, 3%, 4%, or 5% of each other, depending on the application). For example, in some designs, Neff2 can be within 1%, 2%, 3%, 4%, or 5% of NeffDevice. In some examples, Neff1 may not be equal to NeffFiber. In various embodiments, the two index values may not be approximately equal if they differ from each other by at least 5% (e.g., differ from each other by at least 5%, at least 6%, at least 7%, at least 8%, at least 9%, or at least 10%, depending on the application). For example, in some designs, Neff1 can differ by at least 5%, at least 6%, at least 7%, at least 8%, at least 9%, or at least 10% of NeffFiber. In some designs, the two index values may be unequal. For example, the two index values may be unequal to each other by at least 1%, at least 2%, at least 3%, or at least 4%. In some examples, Neff1 may be unequal to at least 1%, at least 2%, at least 3%, or at least 4% of NeffFiber.

いくつかの実装形態では、Neff1はNeffFiberよりも大きくてもよい。いくつかの例では、N3をNcladdingFiberに略等しくすることができ、N-2をNcoreDeviceに略等しくすることができ、N1は、(N-2)+(NcoreFiber-NcladdingFiber)に略等しくすることができる。様々な設計において、消失コア導波路は、屈折率プロファイルを有することができる。この屈折率プロファイルは、第1の屈折率(N-1)、第1の内側コアサイズ、第2の内側コアサイズ、第2の屈折率(N-2)、第1の外側コアサイズ、第2の外側コアサイズ、および第3の屈折率(N-3)が光デバイスインターフェイスにおいて、複数の光ファイバから光デバイスへ第1の方向に進む光のバック反射、および/または光デバイスから複数の光ファイバへ第2の方向に進む光のバック反射を低減するように構成される。 In some implementations, Neff1 may be greater than NeffFiber. In some examples, N3 may be approximately equal to NcladdingFiber, N-2 may be approximately equal to NcoreDevice, and N1 may be approximately equal to (N-2)+(NcoreFiber-NcladdingFiber). In various designs, the disappearing core waveguide may have a refractive index profile with a first refractive index (N-1), a first inner core size, a second inner core size, a second refractive index (N-2), a first outer core size, a second outer core size, and a third refractive index (N-3) configured to reduce back reflections at the optical device interface of light traveling in a first direction from the plurality of optical fibers to the optical device and/or light traveling in a second direction from the optical device to the plurality of optical fibers.

インデックスプロファイルbについて示されているように、Neff1をNeffFiberに略等しくすることができ、一方、Neff2は、NeffDeviceに等しくない(例えば、少なくとも1%等しくない)か、または略等しくない(例えば、5%以内)。例えば、いくつかの例では、Neff2は、NeffDeviceより小さくてもよい。いくつかの例では、消失コア導波路のうちの少なくとも1つにおける第3の屈折率(N3)は、NcladdingFiberよりも低くすることができる。N-1は、NcoreFiberに略等しく、N-2は、NcladdingFiberに略等しく、N-3は、(N-2)-(NcoreDevice-NcladdingDevice)に略等しい。様々な設計において、消失コア導波路は、屈折率プロファイルを有することができる。この屈折率プロファイルは、第1の屈折率(N-1)、第1の内側コアサイズ、第2の内側コアサイズ、第2の屈折率(N-2)、第1の外側コアサイズ、第2の外側コアサイズ、および第3の屈折率(N-3)が光ファイバインターフェイスにおいて、複数の光ファイバから光デバイスへ第1の方向に進む光のバック反射、および/または光デバイスから複数の光ファイバへ第2の方向に進む光のバック反射を低減するように構成されている。 As shown for index profile b, Neff1 can be approximately equal to NeffFiber, while Neff2 is not equal (e.g., at least 1% unequal) or approximately equal (e.g., within 5%) to NeffDevice. For example, in some examples, Neff2 may be less than NeffDevice. In some examples, the third refractive index (N3) in at least one of the vanishing core waveguides can be lower than NcladdingFiber. N-1 is approximately equal to NcoreFiber, N-2 is approximately equal to NcladdingFiber, and N-3 is approximately equal to (N-2)-(NcoreDevice-NcladdingDevice). In various designs, the vanishing core waveguides can have a refractive index profile. The refractive index profile is configured such that the first refractive index (N-1), the first inner core size, the second inner core size, the second refractive index (N-2), the first outer core size, the second outer core size, and the third refractive index (N-3) are configured to reduce back reflections at the optical fiber interface of light traveling in a first direction from the plurality of optical fibers to the optical device and/or back reflections of light traveling in a second direction from the optical device to the plurality of optical fibers.

インデックスプロファイルcについて示されているように、Neff1をNeffFiberよりも大きくすることができ、Neff2をNeffDeviceよりも小さくすることができる。いくつかの例では、消失コア導波路のうちの少なくとも1つにおける第3の屈折率(N-3)をNcladdingFiberよりも小さくすることができる。いくつかの例では、N-3をNcladdingFiberよりも小さくすることができ、N-2を(N-3)+(NcoreDevice-NcladdingDevice)に略等しくすることができ、N-1は(N-2)+(NcoreFiber-NcladdingFiber)に略等しくすることができる。いくつかの設計では、消失コア導波路は屈折率プロファイルを有することができる。この屈折率プロファイルは、第1の屈折率(N-1)、第1の内側コアサイズ、第2の内側コアサイズ、第2の屈折率(N-2)、第1の外側コアサイズ、第2の外側コアサイズ、および第3の屈折率(N-3)が光ファイバインターフェイスおよび光デバイスインターフェイスにおいて、複数の光ファイバから光デバイスへ、および/または光デバイスから複数の光ファイバへ第2の方向に進む光のバック反射の合計を減少させるように構成されることができる。 As shown for index profile c, Neff1 can be greater than NeffFiber and Neff2 can be less than NeffDevice. In some examples, the third refractive index (N-3) in at least one of the vanishing core waveguides can be less than NcladdingFiber. In some examples, N-3 can be less than NcladdingFiber, N-2 can be approximately equal to (N-3) + (NcoreDevice - NcladdingDevice), and N-1 can be approximately equal to (N-2) + (NcoreFiber - NcladdingFiber). In some designs, the vanishing core waveguides can have a refractive index profile. The refractive index profile can be configured such that the first refractive index (N-1), the first inner core size, the second inner core size, the second refractive index (N-2), the first outer core size, the second outer core size, and the third refractive index (N-3) reduce the total back reflection of light traveling in a second direction from the multiple optical fibers to the optical device and/or from the optical device to the multiple optical fibers at the optical fiber interface and the optical device interface.

様々な実施形態では、結合器アレイ602は、第2の端部における光デバイス606への光結合を増大させるように構成されることができる。いくつかの例では、光デバイス606は、自由空間ベースの光デバイス、少なくとも1つの入力/出力端部結合ポートを有する光回路、または垂直結合エレメントを備える少なくとも1つの光ポートを有する光回路を備えることができる。いくつかの例では、光デバイス606は、マルチモード光ファイバ、ダブルクラッド光ファイバ、マルチコア光ファイバ、大モードエリアファイバ、ダブルクラッドマルチコア光ファイバ、標準/従来の光ファイバ、またはカスタム光ファイバを備えることができる。いくつかの例では、結合器アレイ604は、追加の結合器アレイを有することができる。 In various embodiments, the coupler array 602 can be configured to increase the optical coupling to the optical device 606 at the second end. In some examples, the optical device 606 can comprise a free space based optical device, an optical circuit having at least one input/output end coupling port, or an optical circuit having at least one optical port with a vertical coupling element. In some examples, the optical device 606 can comprise a multimode optical fiber, a double clad optical fiber, a multicore optical fiber, a large mode area fiber, a double clad multicore optical fiber, a standard/conventional optical fiber, or a custom optical fiber. In some examples, the coupler array 604 can have additional coupler arrays.

したがって、本発明の好ましい実施形態に適用される本発明の基本的な新規な特徴が示され、記載され、指摘されたが、例示されたデバイスおよび方法の形態および詳細、ならびにそれらの動作における様々な省略および置換および変更が本発明の精神から逸脱することなく当業者によってなされ得ることが理解されるのであろう。例えば、実質的に同じ機能を実質的に同じ方式で実施して同じ結果を達成する上記エレメントおよび/または方法のステップのすべての組合せは本発明の範囲内にあることは明らかである。したがって、本明細書に添付される特許請求の範囲によって示されるようにのみ限定されることが意図される。 Thus, while the basic novel features of the invention as applied to the preferred embodiments thereof have been shown, described and pointed out, it will be understood that various omissions and substitutions and changes in the form and details of the illustrated devices and methods, and in their operation, may be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the invention. For example, all combinations of the above elements and/or method steps which perform substantially the same functions in substantially the same manner to achieve the same results will clearly be within the scope of the invention. It is therefore intended to be limited only as indicated by the scope of the claims appended hereto.

Claims (30)

複数の光ファイバを光デバイスに光結合するためのマルチチャネル光結合器アレイであって、前記マルチチャネル光結合器アレイは、
前記複数の光ファイバと光結合するように動作可能な第1の端部と、前記光デバイスと光結合するように動作可能な第2の端部と、を有する長尺光エレメントを備え、
前記長尺光エレメントは、
共通の単一結合器ハウジング構造と、
それぞれが前記マルチチャネル光結合器アレイの長手方向に延びる複数の縦導波路と、
外側クラッドと、を備え、
前記複数の縦導波路は、それぞれが互いに間隔をおいて配置され、それぞれが少なくとも1つの光モードのための容量を有し、それぞれが前記第2の端部に近接して前記共通の単一ハウジング構造に埋め込まれ、少なくとも1つが前記第1の端部で前記複数の光ファイバの1つに結合されるように構成され、前記第2の端部で前記光デバイスに結合されるように構成された消失コア導光路であって、前記複数の光ファイバが有効屈折率NeffFiberを有する伝搬モードを有し、前記光デバイスが有効屈折率NeffDeviceを有するモードを有し、前記少なくとも1つの消失コア導波路が前記第1の端部で前記少なくとも1つの光モードのための有効屈折率Neff1および前記第2の端部で有効屈折率Neff2を有し、前記少なくとも1つの消失コア導波路が内側消失コアと、外側コアと、を備え、前記内側消失コアが第1の屈折率(N-1)と、前記第1の端部で第1の内側コアサイズ(ICS-1)と、前記第2の端部で第2の内側コアサイズ(ICS-2)とを有し、前記外側コアが前記内側コアを前記マルチチャネル光結合器アレイの縦方向に沿って囲み、第2の屈折率(N-2)と、前記第1の端部で第1の外側コアサイズ(OCS-1)と、前記第2の端部で第2の外側コアサイズ(OCS-2)と、を有し、
前記外側クラッドは、前記外側コアを前記マルチチャネル光結合器アレイの縦方向に沿って囲み、第3の屈折率(N-3)と、前記第1の端部で第1のクラッドサイズと、前記第2の端部で第2のクラッドサイズと、を有し、
前記共通の単一結合器ハウジング構造は、第4の屈折率(N-4)を有し、前記複数の縦導波路を囲む前記マルチチャネル光結合器アレイの横方向に連続する媒体を備え、前記第1、第2、および第3の屈折率(N-1、N-2、およびN-3)の間の相対的な大きさの関係は、以下の大きさの関係(N-1>N-2>N-3)を有し、前記共通の単一結合器ハウジング構造の前記媒体の総容量は、前記共通の単一結合器ハウジング構造内に閉じ込められた前記消失コア導波路内側コアおよび前記外側コアの全ての総容量よりも大きく、前記第1の内側消失コアサイズ(ICS-1)、前記第1の外側コアサイズ(OCS-1)、および前記複数の縦導波路の間の前記間隔は、前記第2の内側消失コアサイズ(ICS-2)および前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)に達するまで、前記長尺光エレメントに沿って前記第1の端部と前記第2の端部との間で、低減プロファイルにしたがって同時かつ徐々に低減され、前記第2の内側消失コアサイズ(ICS-2)は、そこを通って光を導くのに不十分であるように選択され、前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)は、少なくとも1つの光モードを導くのに十分であるように選択され、その結果、
前記第1の端部から前記第2の端部まで第1の方向に進む光は、前記内側消失コアから前記第2の端部に近接して前記対応する外側コア内に逃げ、
前記第2の端部から前記第1の端部へ第2の方向に進む光は、前記外側コアから前記第1の端部に近接して前記対応する内側消失コア内に移動し、
前記第1の端部に近接する前記共通の単一結合器ハウジング構造は、断面形状を有し、
前記断面形状は、少なくとも1つの孔を有する前記マルチチャネル光結合器アレイの横方向に連続する構造を備え、少なくとも1つの孔は、前記複数の縦導波路のうちの少なくとも1つを含み、前記結合器ハウジング構造と前記複数の縦導波路のうちの少なくとも1つとの間に間隙を生成し、
前記Neff1、Neff2、NeffFiber、およびNeffDeviceの間の関係は、
(1)Neff2はNeffDeviceの5%以内であり、Neff1はNeffFiberより大きい
(2)Neff1はNeffFiberの5%以内であり、Neff2はNeffDeviceより小さい
(3)Neff1はNeffFiberより大きく、Neff2はNeffDeviceより小さい、のうちの1つである、マルチチャネル光結合器アレイ。
1. A multi-channel optical coupler array for optically coupling a plurality of optical fibers to an optical device, the multi-channel optical coupler array comprising:
an elongated optical element having a first end operable to optically couple to the plurality of optical fibers and a second end operable to optically couple to the optical device;
The elongated optical element comprises:
a common single coupler housing structure;
a plurality of longitudinal waveguides each extending in a longitudinal direction of the multi-channel optical coupler array ;
an outer cladding;
the plurality of longitudinal waveguides each being spaced apart from one another, each having capacity for at least one optical mode, each embedded in the common unitary housing structure proximate the second end, at least one configured to be coupled to one of the plurality of optical fibers at the first end, and a lost core optical guide configured to be coupled to the optical device at the second end, wherein the plurality of optical fibers have a propagation mode having an effective refractive index NeffFiber, the optical device has a mode having an effective refractive index NeffDevice, and the at least one lost core waveguide is forwardly coupled to the first end. the at least one missing core waveguide comprises an inner missing core and an outer core, the inner missing core having a first refractive index (N-1), a first inner core size (ICS-1) at the first end and a second inner core size (ICS-2) at the second end, the outer core surrounding the inner core along a longitudinal direction of the multi-channel optical coupler array and having a second refractive index (N-2), a first outer core size (OCS-1) at the first end and a second outer core size (OCS-2) at the second end;
the outer cladding surrounds the outer core along a longitudinal direction of the multi-channel optical coupler array and has a third refractive index (N-3), a first cladding size at the first end, and a second cladding size at the second end;
the common unitary coupler housing structure has a fourth refractive index (N-4) and comprises a laterally continuous medium of the multi-channel optical coupler array surrounding the plurality of longitudinal waveguides, the relative magnitude relationship between the first, second, and third refractive indices (N-1, N-2, and N-3) having the following magnitude relationship (N-1>N-2>N-3), a total volume of the medium of the common unitary coupler housing structure is greater than a total volume of all of the lost core waveguide inner cores and the outer cores confined within the common unitary coupler housing structure, and the first inner lost core size (ICS) is greater than the total volume of all of the lost core waveguide inner cores and the outer cores confined within the common unitary coupler housing structure. said first outer core size (OCS-1), said first outer core size (OCS-1), and said spacing between said plurality of longitudinal waveguides are simultaneously and gradually reduced according to a reducing profile along said elongated optical element between said first end and said second end until said second inner missing core size (ICS-2) and said second outer core size (OCS-2) are reached, said second inner missing core size (ICS-2) being selected to be insufficient to guide light therethrough and said second outer core size (OCS-2) being selected to be sufficient to guide at least one optical mode, such that
light traveling in a first direction from the first end to the second end escapes from the inner lost core into the corresponding outer core proximate the second end;
light traveling in a second direction from the second end to the first end travels from the outer core into the corresponding inner lost core proximate the first end;
the common unitary coupler housing structure proximate the first end has a cross-sectional shape;
the cross-sectional shape comprises a laterally continuous structure of the multi-channel optical coupler array having at least one hole, the at least one hole containing at least one of the plurality of longitudinal waveguides and creating a gap between the coupler housing structure and at least one of the plurality of longitudinal waveguides;
The relationship between Neff1, Neff2, NeffFiber, and NeffDevice is:
(1) Neff2 is within 5% of NeffDevice and Neff1 is greater than NeffFiber;
(2) Neff1 is within 5% of NeffFiber and Neff2 is less than NeffDevice;
(3) A multi-channel optical combiner array, where Neff1 is greater than NeffFiber and Neff2 is less than NeffDevice.
前記消失コア導波路のうちの少なくとも1つは、屈折率プロファイルを備え、
前記屈折率プロファイルにおいて、
前記第1の屈折率(N-1)、
前記第1の内側コアサイズ(ICS-1)、
前記第2の内側コアサイズ(ICS-2)、
前記第2の屈折率(N-2)、
前記第1の外側コアサイズ(OCS-1)、
前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)、および
前記第3の屈折率(N-3)は、
光ファイバインターフェイスおよび/または光デバイスインターフェイスにおいて、前記複数の光ファイバから前記光デバイスへの前記第1の方向、または前記光デバイスから前記複数の光ファイバへの前記第2の方向のうちの少なくとも1つに進む光のバック反射を低減するように構成される、請求項1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
At least one of the lost core waveguides comprises a refractive index profile;
In the refractive index profile,
the first refractive index (N-1);
the first inner core size (ICS-1);
the second inner core size (ICS-2);
the second refractive index (N-2),
the first outer core size (OCS-1);
the second outer core size (OCS-2), and the third refractive index (N-3),
10. The multi-channel optical coupler array of claim 1, configured to reduce back reflections of light traveling in at least one of the first direction from the plurality of optical fibers to the optical device or the second direction from the optical device to the plurality of optical fibers at an optical fiber interface and/or an optical device interface.
前記Neff1は、NeffFiberよりも大きく、前記Neff2は、NeffDeviceの5%以内であり、請求項1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 2. The multi-channel optical coupler array of claim 1, wherein Neff1 is greater than NeffFiber and Neff2 is within 5% of NeffDevice. 前記複数の光ファイバのうちの前記1つは、コア屈折率NcoreFiberおよびクラッド屈折率NcladdingFiberを有し、前記光デバイスは、コア屈折率NcoreDeviceおよびクラッド屈折率NcladdingDeviceを有するモードを有し、前記N-3は、NcladdingFiberの5%以内であり、N-2は、NcoreDeviceの5%以内であり、N-1は、(N-2)+(NcoreFiber-NcladdingFiber)の5%以内である、請求項3に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 4. The multi-channel optical coupler array of claim 3, wherein the one of the optical fibers has a core refractive index NcoreFiber and a cladding refractive index NcladdingFiber, the optical device has a mode with a core refractive index NcoreDevice and a cladding refractive index NcladdingDevice, and the N-3 is within 5% of NcladdingFiber, N-2 is within 5% of NcoreDevice, and N-1 is within 5% of (N-2) + (NcoreFiber - NcladdingFiber). 前記Neff1は、NeffFiberの5%以内であり、前記Neff2は、NeffDeviceより小さい、請求項1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 2. The multi-channel optical coupler array of claim 1, wherein Neff1 is within 5% of NeffFiber and Neff2 is less than NeffDevice. 前記複数の光ファイバのうちの前記1つは、クラッド屈折率NcladdingFiberを有し、前記消失コア導波路のうちの少なくとも1つにおける前記第3の屈折率(N3)は、前記NcladdingFiberよりも小さい、請求項5に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 The multichannel optical coupler array of claim 5, wherein the one of the optical fibers has a cladding refractive index NcladdingFiber, and the third refractive index (N3) in at least one of the lost core waveguides is less than NcladdingFiber. 前記複数の光ファイバのうちの前記1つは、コア屈折率NcoreFiberおよびクラッド屈折率NcladdingFiberを有し、前記光デバイスは、コア屈折率NcoreDeviceおよびクラッド屈折率NcladdingDeviceを有するモードを有し、
前記N-1は、NcoreFiberの5%以内であり、N-2は、NcladdingFiberの5%以内であり、N-3は、(N-2)-(NcoreDevice-NcladdingDevice)の5%以内であり、請求項5に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
the one of the optical fibers has a core refractive index NcoreFiber and a cladding refractive index NcladdingFiber, the optical device having a mode with a core refractive index NcoreDevice and a cladding refractive index NcladdingDevice;
6. The multi-channel optical coupler array of claim 5, wherein N-1 is within 5% of NcoreFiber, N-2 is within 5% of NcladdingFiber, and N-3 is within 5% of (N-2)-(NcoreDevice-NcladdingDevice).
前記Neff1は、NeffFiberよりも大きく、前記Neff2は、NeffDeviceよりも小さい、請求項1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 The multi-channel optical coupler array of claim 1, wherein Neff1 is greater than NeffFiber and Neff2 is less than NeffDevice. 前記複数の光ファイバのうちの前記1つは、クラッド屈折率NcladdingFiberを有し、前記消失コア導波路のうちの少なくとも1つにおける前記第3の屈折率(N-3)は、前記NcladdingFiberよりも小さい、請求項8に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 The multichannel optical coupler array of claim 8, wherein the one of the plurality of optical fibers has a cladding refractive index NcladdingFiber, and the third refractive index (N-3) in at least one of the disappearing core waveguides is less than NcladdingFiber. 前記複数の光ファイバのうちの前記1つは、コア屈折率NcoreFiberおよびクラッド屈折率NcladdingFiberを有し、前記光デバイスは、コア屈折率NcoreDeviceおよびクラッド屈折率NcladdingDeviceを有するモードを有し、
前記N-3は、NcladdingFiberよりも小さく、N-2は、(N-3)+(NcoreDevice-NcladdingDevice)の5%以内であり、N-1は、(N-2)+(NcoreFiber-NcladdingFiber)の5%以内である、請求項8に記載の光結合器アレイ。
the one of the optical fibers has a core refractive index NcoreFiber and a cladding refractive index NcladdingFiber, the optical device having a mode with a core refractive index NcoreDevice and a cladding refractive index NcladdingDevice;
9. The optical coupler array of claim 8, wherein N-3 is smaller than NcladdingFiber, N-2 is within 5% of ( N-3 ) + (NcoreDevice - NcladdingDevice), and N-1 is within 5% of ( N-2 ) + (NcoreFiber - NcladdingFiber).
前記消失コア導波路の少なくとも1つは、屈折率プロファイルを備え、
前記屈折率プロファイルにおいて、
前記第1の屈折率(N-1)、
前記第1の内側コアサイズ(ICS-1)、
前記第2の内側コアサイズ(ICS-2)、
前記第2の屈折率(N-2)、
前記第1の外側コアサイズ(OCS-1)、
前記第2の外側コアサイズ(OCS-2)、および
前記第3の屈折率(N-3)は、光ファイバインターフェイスおよび光デバイスインターフェイスにおいて、前記複数の光ファイバから前記光デバイスへの前記第1の方向、または前記光デバイスから前記複数の光ファイバへの前記第2の方向のうちの少なくとも1つに進む光のバック反射の合計を低減するように構成される、請求項8に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
At least one of the lost core waveguides comprises a refractive index profile;
In the refractive index profile,
the first refractive index (N-1);
the first inner core size (ICS-1);
the second inner core size (ICS-2);
the second refractive index (N-2),
the first outer core size (OCS-1);
9. The multi-channel optical coupler array of claim 8, wherein the second outer core size (OCS-2) and the third refractive index (N-3) are configured to reduce a sum of back reflections of light traveling in at least one of the first direction from the plurality of optical fibers to the optical device or the second direction from the optical device to the plurality of optical fibers at an optical fiber interface and an optical device interface.
前記光結合器アレイは、前記第2の端部で前記光デバイスへの光結合を増加させるように構成され、前記光デバイスは
自由空間ベース光デバイス、
少なくとも1つの入力/出力端部結合ポートを有する光回路、または
垂直結合エレメントを備える少なくとも1つの光ポートを有する光回路、のうちの1つを備える、請求項1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
the optical coupler array is configured to increase optical coupling to the optical device at the second end, the optical device being a free space based optical device;
10. The multi-channel optical coupler array of claim 1 comprising one of: an optical circuit having at least one input/output end coupling port; or an optical circuit having at least one optical port comprising a vertical coupling element.
前記光結合器アレイは、前記第2の端部で前記光デバイスへの光結合を増加させるように構成され、前記光デバイスは、
マルチモード光ファイバ、
ダブルクラッド光ファイバ、
マルチコア光ファイバ、
大モードエリアファイバ、
ダブルクラッドマルチコア光ファイバ、
標準/従来光ファイバ、または
カスタム光ファイバ、のうちの1つを備える、請求項1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。
The optical coupler array is configured to increase optical coupling to the optical device at the second end, the optical device comprising:
Multimode optical fiber,
Double clad optical fiber,
Multi-core optical fiber,
Large mode area fiber,
Double-clad multi-core optical fiber,
The multi-channel optical coupler array of claim 1 comprising one of: a standard/conventional optical fiber; or a custom optical fiber.
前記光結合器アレイは、前記第2の端部で前記光デバイスへの光結合を増加させるように構成され、前記光デバイスは、追加の光結合器アレイを備える、請求項1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 The multichannel optical coupler array of claim 1, wherein the optical coupler array is configured to increase optical coupling to the optical device at the second end, the optical device comprising an additional optical coupler array. N-3≦N-4である、請求項1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 The multi-channel optical coupler array of claim 1, wherein N-3≦N-4. 前記第2の端部に近接して、前記結合器アレイは、前記結合器ハウジング構造と前記複数の縦導波路との間に実質的に間隙を有さない、請求項1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 The multi-channel optical coupler array of claim 1, wherein adjacent the second end, the coupler array has substantially no gap between the coupler housing structure and the plurality of longitudinal waveguides. 前記断面形状は、前記複数の縦導波路を囲むリングを備える、請求項1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 The multichannel optical coupler array of claim 1, wherein the cross-sectional shape comprises a ring surrounding the plurality of longitudinal waveguides. 前記複数の縦導波路は、六角形配置である、請求項17に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 The multichannel optical coupler array of claim 17, wherein the plurality of longitudinal waveguides are arranged in a hexagonal configuration. 前記リングは、円形の内側断面を有する、請求項17に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 The multi-channel optical coupler array of claim 17, wherein the ring has a circular inner cross-section. 前記リングは、非円形の内側断面を有する、請求項17に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 The multi-channel optical coupler array of claim 17, wherein the ring has a non-circular inner cross-section. 前記リングは、円形の外側断面を有する、請求項17に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 The multi-channel optical coupler array of claim 17, wherein the ring has a circular outer cross-section. 前記リングは、非円形の外側断面を有する、請求項17に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 The multi-channel optical coupler array of claim 17, wherein the ring has a non-circular outer cross-section. 前記断面形状は、複数の孔を有する構造を備える、請求項1に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 The multichannel optical coupler array of claim 1, wherein the cross-sectional shape comprises a structure having a plurality of holes. 前記孔は、六角形配置である、請求項23に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 The multi-channel optical coupler array of claim 23, wherein the holes are arranged in a hexagonal pattern. 前記孔は、矩形配置である、請求項23に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 The multi-channel optical coupler array of claim 23, wherein the holes are arranged in a rectangular configuration. 前記複数の孔は、XYアレイに規定される、請求項23に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 The multi-channel optical coupler array of claim 23, wherein the plurality of holes are defined in an XY array. 少なくとも1つの孔は、円形断面を有する、請求項23に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 24. The multi-channel optical coupler array of claim 23, wherein at least one hole has a circular cross-section. 少なくとも1つの孔は、非円形断面を有する、請求項23に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 24. The multi-channel optical coupler array of claim 23, wherein at least one hole has a non-circular cross-section. 前記孔のうちの少なくとも1つは、前記孔のうちの別の1つとは異なる寸法を有する、 請求項23に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 24. The multi-channel optical coupler array of claim 23, wherein at least one of the holes has a different dimension than another of the holes. 前記孔のうちの少なくとも1つは、前記孔のうちの別の1つとは異なる形状を有する、請求項23に記載のマルチチャネル光結合器アレイ。 24. The multi-channel optical coupler array of claim 23, wherein at least one of the holes has a different shape than another of the holes.
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