Abstract

A gradient-thickness Fresnel lens was photoimprinted in the germanium-doped core layer of a single-mode planar waveguide on silica by exposure to ultraviolet light through a mask, which increases the refractive index in the lens region by ≈5 × 10−3. The lens is used to collimate the output of a standard single-mode optical fiber butt coupled to the waveguide at a wavelength of 1.3 μm. The method is applicable to the mass production of complex diffractive elements in a planar waveguide geometry.

© 1995 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. Shubert, J. H. Harris, J. Opt. Soc. Am. 61, 155 (1971).
    [CrossRef]
  2. R. Ulrich, R. J. Martin, Appl. Opt. 10, 2077 (1971).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. K. E. Spaulding, G. M. Morris, J. C. Brazas, J. Lightwave Technol. 10, 1855 (1992).
    [CrossRef]
  4. R. T. Chen, Appl. Phys. Lett. 62, 2495 (1993).
    [CrossRef]
  5. J.-M. Verdiell, M. A. Newkirk, T. L. Koch, R. P. Gnall, U. Koren, B. I. Miller, L. L. Buhl, Appl. Phys. Lett. 62, 808 (1993).
    [CrossRef]
  6. T. Suhara, H. Nishihara, IEEE J. Quantum Electron. QE-22, 845 (1986).
    [CrossRef]
  7. F. Bilodeau, B. Malo, J. Albert, D. C. Johnson, K. O. Hill, Y. Hibino, M. Abe, M. Kawachi, Opt. Lett. 18, 953 (1993).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. V. Mizrahi, P. J. Lemaire, T. Erdogan, W. A. Reed, D. J. Di Giovanni, R. M. Atkins, Appl. Phys. Lett. 63, 1727 (1993).
    [CrossRef]
  9. M. Svaalgard, C. V. Poulsen, A. Bjarklev, O. Poulsen, Electron. Lett. 30, 1401 (1994).
    [CrossRef]
  10. K. O. Hill, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, Annu. Rev. Mater. Sci. 23, 125 (1993).
    [CrossRef]
  11. G. D. Maxwell, B. J. Ainslie, D. L. Williams, R. Kashyap, Electron. Lett. 29, 425 (1993).
    [CrossRef]
  12. T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Theriault, J. Albert, D. C. Johnson, K. O. Hill, K. Hattori, Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
    [CrossRef]
  13. A. Partovi, T. Erdogan, V. Mizrahi, P. J. Lemaire, A. M. Glass, J. W. Fleming, Appl. Phys. Lett. 64, 821 (1994).
    [CrossRef]
  14. J. Saarinen, J. Huttunen, A. Vasara, J. Turunen, Opt. Lett. 17, 300 (1992).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. M. Kawachi, Opt. Quantum Electron. 22, 391 (1990).This type of waveguide is now commercially available through Photonic Integration Research Inc., Columbus, Ohio.
    [CrossRef]
  16. J. Huttunen, J. Turunen, J. Saarinen, Appl. Opt. 33, 1715 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  17. P. J. Lemaire, R. M. Atkins, V. Mizrahi, W. A. Reed, Electron. Lett. 29, 1191 (1993).
    [CrossRef]
  18. J. Albert, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, K. O. Hill, Y. Hibino, M. Kawachi, Opt. Lett. 19, 387 (1994).
    [PubMed]
  19. J. Huttunen, J. Turunen, Opt. Commun. 111, 445 (1994).
    [CrossRef]

1994

M. Svaalgard, C. V. Poulsen, A. Bjarklev, O. Poulsen, Electron. Lett. 30, 1401 (1994).
[CrossRef]

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Theriault, J. Albert, D. C. Johnson, K. O. Hill, K. Hattori, Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

A. Partovi, T. Erdogan, V. Mizrahi, P. J. Lemaire, A. M. Glass, J. W. Fleming, Appl. Phys. Lett. 64, 821 (1994).
[CrossRef]

J. Huttunen, J. Turunen, Opt. Commun. 111, 445 (1994).
[CrossRef]

J. Albert, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, K. O. Hill, Y. Hibino, M. Kawachi, Opt. Lett. 19, 387 (1994).
[PubMed]

J. Huttunen, J. Turunen, J. Saarinen, Appl. Opt. 33, 1715 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

1993

F. Bilodeau, B. Malo, J. Albert, D. C. Johnson, K. O. Hill, Y. Hibino, M. Abe, M. Kawachi, Opt. Lett. 18, 953 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

P. J. Lemaire, R. M. Atkins, V. Mizrahi, W. A. Reed, Electron. Lett. 29, 1191 (1993).
[CrossRef]

K. O. Hill, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, Annu. Rev. Mater. Sci. 23, 125 (1993).
[CrossRef]

G. D. Maxwell, B. J. Ainslie, D. L. Williams, R. Kashyap, Electron. Lett. 29, 425 (1993).
[CrossRef]

R. T. Chen, Appl. Phys. Lett. 62, 2495 (1993).
[CrossRef]

J.-M. Verdiell, M. A. Newkirk, T. L. Koch, R. P. Gnall, U. Koren, B. I. Miller, L. L. Buhl, Appl. Phys. Lett. 62, 808 (1993).
[CrossRef]

V. Mizrahi, P. J. Lemaire, T. Erdogan, W. A. Reed, D. J. Di Giovanni, R. M. Atkins, Appl. Phys. Lett. 63, 1727 (1993).
[CrossRef]

1992

K. E. Spaulding, G. M. Morris, J. C. Brazas, J. Lightwave Technol. 10, 1855 (1992).
[CrossRef]

J. Saarinen, J. Huttunen, A. Vasara, J. Turunen, Opt. Lett. 17, 300 (1992).
[CrossRef] [PubMed]

1990

M. Kawachi, Opt. Quantum Electron. 22, 391 (1990).This type of waveguide is now commercially available through Photonic Integration Research Inc., Columbus, Ohio.
[CrossRef]

1986

T. Suhara, H. Nishihara, IEEE J. Quantum Electron. QE-22, 845 (1986).
[CrossRef]

1971

R. Shubert, J. H. Harris, J. Opt. Soc. Am. 61, 155 (1971).
[CrossRef]

R. Ulrich, R. J. Martin, Appl. Opt. 10, 2077 (1971).
[CrossRef] [PubMed]

Abe, M.

Ainslie, B. J.

G. D. Maxwell, B. J. Ainslie, D. L. Williams, R. Kashyap, Electron. Lett. 29, 425 (1993).
[CrossRef]

Albert, J.

Atkins, R. M.

V. Mizrahi, P. J. Lemaire, T. Erdogan, W. A. Reed, D. J. Di Giovanni, R. M. Atkins, Appl. Phys. Lett. 63, 1727 (1993).
[CrossRef]

P. J. Lemaire, R. M. Atkins, V. Mizrahi, W. A. Reed, Electron. Lett. 29, 1191 (1993).
[CrossRef]

Bilodeau, F.

J. Albert, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, K. O. Hill, Y. Hibino, M. Kawachi, Opt. Lett. 19, 387 (1994).
[PubMed]

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Theriault, J. Albert, D. C. Johnson, K. O. Hill, K. Hattori, Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

K. O. Hill, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, Annu. Rev. Mater. Sci. 23, 125 (1993).
[CrossRef]

F. Bilodeau, B. Malo, J. Albert, D. C. Johnson, K. O. Hill, Y. Hibino, M. Abe, M. Kawachi, Opt. Lett. 18, 953 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Bjarklev, A.

M. Svaalgard, C. V. Poulsen, A. Bjarklev, O. Poulsen, Electron. Lett. 30, 1401 (1994).
[CrossRef]

Brazas, J. C.

K. E. Spaulding, G. M. Morris, J. C. Brazas, J. Lightwave Technol. 10, 1855 (1992).
[CrossRef]

Buhl, L. L.

J.-M. Verdiell, M. A. Newkirk, T. L. Koch, R. P. Gnall, U. Koren, B. I. Miller, L. L. Buhl, Appl. Phys. Lett. 62, 808 (1993).
[CrossRef]

Chen, R. T.

R. T. Chen, Appl. Phys. Lett. 62, 2495 (1993).
[CrossRef]

Di Giovanni, D. J.

V. Mizrahi, P. J. Lemaire, T. Erdogan, W. A. Reed, D. J. Di Giovanni, R. M. Atkins, Appl. Phys. Lett. 63, 1727 (1993).
[CrossRef]

Erdogan, T.

A. Partovi, T. Erdogan, V. Mizrahi, P. J. Lemaire, A. M. Glass, J. W. Fleming, Appl. Phys. Lett. 64, 821 (1994).
[CrossRef]

V. Mizrahi, P. J. Lemaire, T. Erdogan, W. A. Reed, D. J. Di Giovanni, R. M. Atkins, Appl. Phys. Lett. 63, 1727 (1993).
[CrossRef]

Fleming, J. W.

A. Partovi, T. Erdogan, V. Mizrahi, P. J. Lemaire, A. M. Glass, J. W. Fleming, Appl. Phys. Lett. 64, 821 (1994).
[CrossRef]

Glass, A. M.

A. Partovi, T. Erdogan, V. Mizrahi, P. J. Lemaire, A. M. Glass, J. W. Fleming, Appl. Phys. Lett. 64, 821 (1994).
[CrossRef]

Gnall, R. P.

J.-M. Verdiell, M. A. Newkirk, T. L. Koch, R. P. Gnall, U. Koren, B. I. Miller, L. L. Buhl, Appl. Phys. Lett. 62, 808 (1993).
[CrossRef]

Harris, J. H.

R. Shubert, J. H. Harris, J. Opt. Soc. Am. 61, 155 (1971).
[CrossRef]

Hattori, K.

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Theriault, J. Albert, D. C. Johnson, K. O. Hill, K. Hattori, Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

Hibino, Y.

Hill, K. O.

J. Albert, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, K. O. Hill, Y. Hibino, M. Kawachi, Opt. Lett. 19, 387 (1994).
[PubMed]

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Theriault, J. Albert, D. C. Johnson, K. O. Hill, K. Hattori, Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

K. O. Hill, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, Annu. Rev. Mater. Sci. 23, 125 (1993).
[CrossRef]

F. Bilodeau, B. Malo, J. Albert, D. C. Johnson, K. O. Hill, Y. Hibino, M. Abe, M. Kawachi, Opt. Lett. 18, 953 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Huttunen, J.

Johnson, D. C.

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Theriault, J. Albert, D. C. Johnson, K. O. Hill, K. Hattori, Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

J. Albert, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, K. O. Hill, Y. Hibino, M. Kawachi, Opt. Lett. 19, 387 (1994).
[PubMed]

K. O. Hill, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, Annu. Rev. Mater. Sci. 23, 125 (1993).
[CrossRef]

F. Bilodeau, B. Malo, J. Albert, D. C. Johnson, K. O. Hill, Y. Hibino, M. Abe, M. Kawachi, Opt. Lett. 18, 953 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Kashyap, R.

G. D. Maxwell, B. J. Ainslie, D. L. Williams, R. Kashyap, Electron. Lett. 29, 425 (1993).
[CrossRef]

Kawachi, M.

Kitagawa, T.

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Theriault, J. Albert, D. C. Johnson, K. O. Hill, K. Hattori, Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

Koch, T. L.

J.-M. Verdiell, M. A. Newkirk, T. L. Koch, R. P. Gnall, U. Koren, B. I. Miller, L. L. Buhl, Appl. Phys. Lett. 62, 808 (1993).
[CrossRef]

Koren, U.

J.-M. Verdiell, M. A. Newkirk, T. L. Koch, R. P. Gnall, U. Koren, B. I. Miller, L. L. Buhl, Appl. Phys. Lett. 62, 808 (1993).
[CrossRef]

Lemaire, P. J.

A. Partovi, T. Erdogan, V. Mizrahi, P. J. Lemaire, A. M. Glass, J. W. Fleming, Appl. Phys. Lett. 64, 821 (1994).
[CrossRef]

P. J. Lemaire, R. M. Atkins, V. Mizrahi, W. A. Reed, Electron. Lett. 29, 1191 (1993).
[CrossRef]

V. Mizrahi, P. J. Lemaire, T. Erdogan, W. A. Reed, D. J. Di Giovanni, R. M. Atkins, Appl. Phys. Lett. 63, 1727 (1993).
[CrossRef]

Malo, B.

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Theriault, J. Albert, D. C. Johnson, K. O. Hill, K. Hattori, Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

J. Albert, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, K. O. Hill, Y. Hibino, M. Kawachi, Opt. Lett. 19, 387 (1994).
[PubMed]

K. O. Hill, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, Annu. Rev. Mater. Sci. 23, 125 (1993).
[CrossRef]

F. Bilodeau, B. Malo, J. Albert, D. C. Johnson, K. O. Hill, Y. Hibino, M. Abe, M. Kawachi, Opt. Lett. 18, 953 (1993).
[CrossRef] [PubMed]

Martin, R. J.

Maxwell, G. D.

G. D. Maxwell, B. J. Ainslie, D. L. Williams, R. Kashyap, Electron. Lett. 29, 425 (1993).
[CrossRef]

Miller, B. I.

J.-M. Verdiell, M. A. Newkirk, T. L. Koch, R. P. Gnall, U. Koren, B. I. Miller, L. L. Buhl, Appl. Phys. Lett. 62, 808 (1993).
[CrossRef]

Mizrahi, V.

A. Partovi, T. Erdogan, V. Mizrahi, P. J. Lemaire, A. M. Glass, J. W. Fleming, Appl. Phys. Lett. 64, 821 (1994).
[CrossRef]

V. Mizrahi, P. J. Lemaire, T. Erdogan, W. A. Reed, D. J. Di Giovanni, R. M. Atkins, Appl. Phys. Lett. 63, 1727 (1993).
[CrossRef]

P. J. Lemaire, R. M. Atkins, V. Mizrahi, W. A. Reed, Electron. Lett. 29, 1191 (1993).
[CrossRef]

Morris, G. M.

K. E. Spaulding, G. M. Morris, J. C. Brazas, J. Lightwave Technol. 10, 1855 (1992).
[CrossRef]

Newkirk, M. A.

J.-M. Verdiell, M. A. Newkirk, T. L. Koch, R. P. Gnall, U. Koren, B. I. Miller, L. L. Buhl, Appl. Phys. Lett. 62, 808 (1993).
[CrossRef]

Nishihara, H.

T. Suhara, H. Nishihara, IEEE J. Quantum Electron. QE-22, 845 (1986).
[CrossRef]

Partovi, A.

A. Partovi, T. Erdogan, V. Mizrahi, P. J. Lemaire, A. M. Glass, J. W. Fleming, Appl. Phys. Lett. 64, 821 (1994).
[CrossRef]

Poulsen, C. V.

M. Svaalgard, C. V. Poulsen, A. Bjarklev, O. Poulsen, Electron. Lett. 30, 1401 (1994).
[CrossRef]

Poulsen, O.

M. Svaalgard, C. V. Poulsen, A. Bjarklev, O. Poulsen, Electron. Lett. 30, 1401 (1994).
[CrossRef]

Reed, W. A.

P. J. Lemaire, R. M. Atkins, V. Mizrahi, W. A. Reed, Electron. Lett. 29, 1191 (1993).
[CrossRef]

V. Mizrahi, P. J. Lemaire, T. Erdogan, W. A. Reed, D. J. Di Giovanni, R. M. Atkins, Appl. Phys. Lett. 63, 1727 (1993).
[CrossRef]

Saarinen, J.

Shubert, R.

R. Shubert, J. H. Harris, J. Opt. Soc. Am. 61, 155 (1971).
[CrossRef]

Spaulding, K. E.

K. E. Spaulding, G. M. Morris, J. C. Brazas, J. Lightwave Technol. 10, 1855 (1992).
[CrossRef]

Suhara, T.

T. Suhara, H. Nishihara, IEEE J. Quantum Electron. QE-22, 845 (1986).
[CrossRef]

Svaalgard, M.

M. Svaalgard, C. V. Poulsen, A. Bjarklev, O. Poulsen, Electron. Lett. 30, 1401 (1994).
[CrossRef]

Theriault, S.

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Theriault, J. Albert, D. C. Johnson, K. O. Hill, K. Hattori, Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

Turunen, J.

Ulrich, R.

Vasara, A.

Verdiell, J.-M.

J.-M. Verdiell, M. A. Newkirk, T. L. Koch, R. P. Gnall, U. Koren, B. I. Miller, L. L. Buhl, Appl. Phys. Lett. 62, 808 (1993).
[CrossRef]

Williams, D. L.

G. D. Maxwell, B. J. Ainslie, D. L. Williams, R. Kashyap, Electron. Lett. 29, 425 (1993).
[CrossRef]

Annu. Rev. Mater. Sci.

K. O. Hill, B. Malo, F. Bilodeau, D. C. Johnson, Annu. Rev. Mater. Sci. 23, 125 (1993).
[CrossRef]

Appl. Opt.

Appl. Phys. Lett.

A. Partovi, T. Erdogan, V. Mizrahi, P. J. Lemaire, A. M. Glass, J. W. Fleming, Appl. Phys. Lett. 64, 821 (1994).
[CrossRef]

R. T. Chen, Appl. Phys. Lett. 62, 2495 (1993).
[CrossRef]

J.-M. Verdiell, M. A. Newkirk, T. L. Koch, R. P. Gnall, U. Koren, B. I. Miller, L. L. Buhl, Appl. Phys. Lett. 62, 808 (1993).
[CrossRef]

V. Mizrahi, P. J. Lemaire, T. Erdogan, W. A. Reed, D. J. Di Giovanni, R. M. Atkins, Appl. Phys. Lett. 63, 1727 (1993).
[CrossRef]

Electron. Lett.

M. Svaalgard, C. V. Poulsen, A. Bjarklev, O. Poulsen, Electron. Lett. 30, 1401 (1994).
[CrossRef]

G. D. Maxwell, B. J. Ainslie, D. L. Williams, R. Kashyap, Electron. Lett. 29, 425 (1993).
[CrossRef]

T. Kitagawa, F. Bilodeau, B. Malo, S. Theriault, J. Albert, D. C. Johnson, K. O. Hill, K. Hattori, Y. Hibino, Electron. Lett. 30, 1311 (1994).
[CrossRef]

P. J. Lemaire, R. M. Atkins, V. Mizrahi, W. A. Reed, Electron. Lett. 29, 1191 (1993).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron.

T. Suhara, H. Nishihara, IEEE J. Quantum Electron. QE-22, 845 (1986).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol.

K. E. Spaulding, G. M. Morris, J. C. Brazas, J. Lightwave Technol. 10, 1855 (1992).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am.

R. Shubert, J. H. Harris, J. Opt. Soc. Am. 61, 155 (1971).
[CrossRef]

Opt. Commun.

J. Huttunen, J. Turunen, Opt. Commun. 111, 445 (1994).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Opt. Quantum Electron.

M. Kawachi, Opt. Quantum Electron. 22, 391 (1990).This type of waveguide is now commercially available through Photonic Integration Research Inc., Columbus, Ohio.
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (2)

Fig. 1
Fig. 1

Photograph of the lens pattern in the aluminum-coated silica mask. The aperture diameter D and thickness H are both equal to 260 μm.

Fig. 2
Fig. 2

Near-field light intensity distribution measured horizontally along the output edge of the planar waveguide. The experimental data and the calculated results are normalized to the same total output light intensity. The corresponding photograph of the output near field is shown above each case. (a) Freely diverging guided light (without the lens). (b) Guided light laterally collimated by the planar Fresnel lens (note the change in vertical scale).

Metrics