光学カップリング
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2018/12/28 17:16 UTC 版)
リング共振器の動作を理解するために不可欠な概念として、線形導波路とリング導波路との間の光学カップリングが挙げられる。図のように光線が導波路を通るとき、一部の光がリング共振器とカップリングする。この現象が起きる理由は光の波動的性質である。また、幾何光学的に考えるならば透過効果に起因すると考えることもできる。つまり、リング共振器と導波路が十分近いとき、導波路の光がリング共振器へと透過するのである。ここに、光学カップリングに影響する三つの側面が挙げられる。距離と、カップリング長、導波路およびリング共振器の間の屈折率である。カップリングを最適化するため、通常は導波路とリング共振器との距離は狭くとる。距離がより狭いほど光学カップリングはより容易に起こるようになる。それに加え、カップリング長も光学カップリングに影響を与える。カップリング長とはリング共振器の導波路とのカップリング現象を起こす曲線部分の長さを表わす。カップリング長が増えれば、光学カップリングに要する困難は現象することが研究により知られている{{要出典|date=2016-10}}。さらに、導波路とリング共振器の間の材質の屈折率によってもカップリングに影響が出る。間の材質は透過光に大きな影響を与えるため、重要な研究対象である。この材質の屈折率は用途によって大きいものが使われたり小さいものが使われたりする。 光学カップリングに関するもうひとつの特徴は、臨界カップリングである。臨界カップリングが起こると、全ての光がリング共振器へと透過し、導波路には全く光が残らなくなる。光はリング共振器内へと蓄えられ、減衰する。導波路の入力から出力へと全く光が透過せず、全てがリング共振器とカップリングす場合、無損失カップリングという（この項の冒頭の図がそれにあたる）。無損失カップリングが起こるためには、次の式が満たされている必要がある。 | K | 2 + | t | 2 = 1 {\displaystyle |\mathrm {K} |^{2}+|t|^{2}=\mathbf {1} } ここで、t はカプラーの透過係数、 Κ はテーパー球モードのカップリング振幅で、カップリング係数とも呼ばれる。
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