JPH02221902A - ガラス導波路 - Google Patents
ガラス導波路Info
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- JPH02221902A JPH02221902A JP4250789A JP4250789A JPH02221902A JP H02221902 A JPH02221902 A JP H02221902A JP 4250789 A JP4250789 A JP 4250789A JP 4250789 A JP4250789 A JP 4250789A JP H02221902 A JPH02221902 A JP H02221902A
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- waveguide
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- glass waveguide
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S3/0813—Configuration of resonator
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野］
本発−明は希土類元素を添加したガラス導波路、特にガ
ラス導波路レーザーおよびガラス導波路増幅器用のガラ
ス導波路に関するものである。
ラス導波路レーザーおよびガラス導波路増幅器用のガラ
ス導波路に関するものである。
［従来技術］
近年、光ファイバのコアに希土類元素を添加した光フア
イバレーザーの研究が活発化し、各種レーザー光源用、
光増幅媒質用として注目されるようになってきた。
イバレーザーの研究が活発化し、各種レーザー光源用、
光増幅媒質用として注目されるようになってきた。
第６図は従来の光フアイバレーザーの構成例を示したも
のである（木材、中沢：光ファイバレーザーの発振特性
とその光通信への応用、レーザー学会研究会、ＰＴＭ−
８７−１６，ＰＰ、３１〜３７．１９８８年１月）。こ
れは光ファイバのコアに希土類元素を添加した光ファイ
バの両端面をレーザーミラーに直に接触させるか、光フ
ァイバの両端面に誘電体多層膜を蒸着させて光共振器を
構成したものである。励起光源にはＡｒイオンレーザ−
（波長５１４．５ｎｍ）、色素レーザー（波長６５０１
１１）、半導体レーザー（波長８３０ ｎｍ）等を用い
て端面励起が行われる。また光増幅器の例として第７図
に示す構成が上記両氏により提案されている。すなわち
、希土類を添加した光フアイバ内に信号光を伝搬させ、
励起光は光フアイバカップラを用いて合成させ、また光
フアイバカップラで分離させる構成である。
のである（木材、中沢：光ファイバレーザーの発振特性
とその光通信への応用、レーザー学会研究会、ＰＴＭ−
８７−１６，ＰＰ、３１〜３７．１９８８年１月）。こ
れは光ファイバのコアに希土類元素を添加した光ファイ
バの両端面をレーザーミラーに直に接触させるか、光フ
ァイバの両端面に誘電体多層膜を蒸着させて光共振器を
構成したものである。励起光源にはＡｒイオンレーザ−
（波長５１４．５ｎｍ）、色素レーザー（波長６５０１
１１）、半導体レーザー（波長８３０ ｎｍ）等を用い
て端面励起が行われる。また光増幅器の例として第７図
に示す構成が上記両氏により提案されている。すなわち
、希土類を添加した光フアイバ内に信号光を伝搬させ、
励起光は光フアイバカップラを用いて合成させ、また光
フアイバカップラで分離させる構成である。
［発明が解決しようとする課題］
前述した光フアイバレーザーおよび光フアイバ増幅器は
、 ■ 光ファイバのコア径が細径であるため励起パワー密
度が大きくなり、励起効率を上げられること ■ 相互作用長を長くとれること ■ 特に石英系ファイバの場合、低損失であること ■ 可撓性があること 等の特徴がある。しかしながら、他の光部品、例えば光
源、受光器、光変調器、光カブラ、光合分波器、光フィ
ルタ、光スィッチなどと組合せていわゆる多機能光集積
回路を実現しようとすると、実装が複雑になり、低コス
ト化が難しく、また小形化、高性能化も容易でないとい
った問題点かあった。
、 ■ 光ファイバのコア径が細径であるため励起パワー密
度が大きくなり、励起効率を上げられること ■ 相互作用長を長くとれること ■ 特に石英系ファイバの場合、低損失であること ■ 可撓性があること 等の特徴がある。しかしながら、他の光部品、例えば光
源、受光器、光変調器、光カブラ、光合分波器、光フィ
ルタ、光スィッチなどと組合せていわゆる多機能光集積
回路を実現しようとすると、実装が複雑になり、低コス
ト化が難しく、また小形化、高性能化も容易でないとい
った問題点かあった。
本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を解決する
ことにある。すなわち、量産化が容易で低コスト化が可
能であり、小形化、高性能化も可能なガラス導波路レー
ザー、ガラス導波路増幅器用ガラス導波路を提供するこ
とにある。
ことにある。すなわち、量産化が容易で低コスト化が可
能であり、小形化、高性能化も可能なガラス導波路レー
ザー、ガラス導波路増幅器用ガラス導波路を提供するこ
とにある。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するため本発明では、基板上に低屈折率
層（屈折率ｎｓ）を設け、その層の上に希土類元素の添
加された略断面矩形状のコア導波路（屈折率ｎｃ 、
ｎｃ ＞ｎｃｌ）を有し、該導波路表面を屈折率ｎｃ
ｌ （ｎｃｌ＜ ｎｃ ）のクラツド膜で覆ったガラス
導波路からなり、上記コア導波路を基板内にジグザグ状
に形成させてコア導波路を長くしである。
層（屈折率ｎｓ）を設け、その層の上に希土類元素の添
加された略断面矩形状のコア導波路（屈折率ｎｃ 、
ｎｃ ＞ｎｃｌ）を有し、該導波路表面を屈折率ｎｃ
ｌ （ｎｃｌ＜ ｎｃ ）のクラツド膜で覆ったガラス
導波路からなり、上記コア導波路を基板内にジグザグ状
に形成させてコア導波路を長くしである。
［作用］
すなわち、従来の直線導波路の代わりに、ジグザグ状コ
ア導波路にして基板面積を有効に活用・させ、長い導波
路長を得るようにしたものであり、高い増幅度のガラス
導波路増幅器、あるいは発振波長の安定したガラス導波
路レーザーを実現させることができる。
ア導波路にして基板面積を有効に活用・させ、長い導波
路長を得るようにしたものであり、高い増幅度のガラス
導波路増幅器、あるいは発振波長の安定したガラス導波
路レーザーを実現させることができる。
また、本発明のガラス導波路はブレーナ構造で、かつ半
導体プロセスを利用して製造することができるので、量
産化が容易であり、結果として低コスト化を達成するこ
とが可能である。なお、このようにコア導波路を長くさ
せる理由は、コア導波路への希土類元素（例えば、Ｅｒ
、Ｎｄ、Ｙｂ。
導体プロセスを利用して製造することができるので、量
産化が容易であり、結果として低コスト化を達成するこ
とが可能である。なお、このようにコア導波路を長くさ
せる理由は、コア導波路への希土類元素（例えば、Ｅｒ
、Ｎｄ、Ｙｂ。
Ｔｍなど）の添加量を多くとることが製造上、非常に難
しいからである。
しいからである。
［実施例］
第１図に本発明の希土類元素を添加したガラス導波路を
用いたガラス導波路レーザーの実施例を示す。同図（ａ
）はガラス導波路の側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ−
断面図を示したものである。半導体、ガラス、強誘電体
、磁性体などよりなる基板１上に屈折率がｎｂの低屈折
率層２を設け、その上に屈折率がｎｃ （ｎｃ ＞ｎ
ｂ ）で略断面矩形状のコア導波路３をジグザグ状に形
成し、そしてその上全体を屈折率がｎｅＪ （ｎｃｌ＞
ｎｃ ）のクラッド４で覆った構造である。コア導波路
３には、例えば５１０２−Ｆｉ０２系ガラスに、Ｅｒ、
Ｎｄなどの希土類元素を少なくとも一種添加したガラス
を用いる。クラッド４には、例えば５ｉ０２Ｔ ｉ ０
２− Ｂ２０：ｓ系ガラスを用いる。また低屈折率層２
にもＳ ｉ ０２−Ｔ ｉ ０２−Ｂｚ ０３系ガラス
を用いる。屈曲部に設けられた５−２，５−３，５−４
および５−５は反射率がほぼ１００９ｇのミラーである
。５−１は反射率９９％のミラー５−６は反射率９８％
のミラーであり、この５−１と５−６でレーザーミラー
を構成させて発振波長の安定したレーザ発振用光共振器
を実現させる構成としである。すなわち、矢印６−１よ
り励起光源（例えば、波長５１４．５ｎａのＡｒイオン
レーザ−）を入射させると、その光信号はコア導波路内
を矢印６−２．６−３．６−４．６−５．６−６．７−
１．７−２．７−３．７−４．７−５゜６−２．・・・
、６−６のように光共振器間を反射を繰り返すことによ
り、増幅作用、あるいはレーザー発振を行わせるように
したものである。このように、コア導波路３をジグザグ
状にしてその共振器長りを長くすることによって、増幅
あるいはレーザー発振しやすくすることができる。実際
に本実施例のようにジグザグ状にすることによりて、直
線導波路の場合の３倍以上にすることができた。
用いたガラス導波路レーザーの実施例を示す。同図（ａ
）はガラス導波路の側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ−
断面図を示したものである。半導体、ガラス、強誘電体
、磁性体などよりなる基板１上に屈折率がｎｂの低屈折
率層２を設け、その上に屈折率がｎｃ （ｎｃ ＞ｎ
ｂ ）で略断面矩形状のコア導波路３をジグザグ状に形
成し、そしてその上全体を屈折率がｎｅＪ （ｎｃｌ＞
ｎｃ ）のクラッド４で覆った構造である。コア導波路
３には、例えば５１０２−Ｆｉ０２系ガラスに、Ｅｒ、
Ｎｄなどの希土類元素を少なくとも一種添加したガラス
を用いる。クラッド４には、例えば５ｉ０２Ｔ ｉ ０
２− Ｂ２０：ｓ系ガラスを用いる。また低屈折率層２
にもＳ ｉ ０２−Ｔ ｉ ０２−Ｂｚ ０３系ガラス
を用いる。屈曲部に設けられた５−２，５−３，５−４
および５−５は反射率がほぼ１００９ｇのミラーである
。５−１は反射率９９％のミラー５−６は反射率９８％
のミラーであり、この５−１と５−６でレーザーミラー
を構成させて発振波長の安定したレーザ発振用光共振器
を実現させる構成としである。すなわち、矢印６−１よ
り励起光源（例えば、波長５１４．５ｎａのＡｒイオン
レーザ−）を入射させると、その光信号はコア導波路内
を矢印６−２．６−３．６−４．６−５．６−６．７−
１．７−２．７−３．７−４．７−５゜６−２．・・・
、６−６のように光共振器間を反射を繰り返すことによ
り、増幅作用、あるいはレーザー発振を行わせるように
したものである。このように、コア導波路３をジグザグ
状にしてその共振器長りを長くすることによって、増幅
あるいはレーザー発振しやすくすることができる。実際
に本実施例のようにジグザグ状にすることによりて、直
線導波路の場合の３倍以上にすることができた。
ここで、ジグザグ状にすると、８−１〜８−４の屈曲部
分での放射損、ミラー５−２〜５−５の反射率の低下に
よる損失が問題になるが、θを大きくし、また非常に高
い反射率の膜を形成することによりて補うことができる
。
分での放射損、ミラー５−２〜５−５の反射率の低下に
よる損失が問題になるが、θを大きくし、また非常に高
い反射率の膜を形成することによりて補うことができる
。
第２図は本発明の希土類元素を添加したガラス導波路を
用いたガラス導波路レーザーの別の実施例を示したもの
である。９−１〜９−８は光信号を９０＠曲げさせる９
０′１コーナーであり、反応性イオンエツチング技術に
よりコア導波路側面を垂直性よくエツチングして形成す
ることができる。
用いたガラス導波路レーザーの別の実施例を示したもの
である。９−１〜９−８は光信号を９０＠曲げさせる９
０′１コーナーであり、反応性イオンエツチング技術に
よりコア導波路側面を垂直性よくエツチングして形成す
ることができる。
また１１は反射膜である。このコーナー９−１〜９−８
と反射膜１１により、放射損失を第１図のものより小さ
くすることができ、レーザーミラー５−１と５−６間が
損失の小さい光共振器とじて構成される。
と反射膜１１により、放射損失を第１図のものより小さ
くすることができ、レーザーミラー５−１と５−６間が
損失の小さい光共振器とじて構成される。
第３図は本発明のガラス導波路を用いて構成したガラス
導波路増幅器の実施例を示したものである。同図におい
て、９は誘電体多層蒸着膜であり、矢印６−８から入射
する励起光、例えば波長５１４．５ｎｍのＡｒイオンレ
ーザ−の光信号に対しては透過特性をもつが、矢印６−
１方向から入射する人力光、例えば波長１．５３５μｍ
の半導体レーザーの光信号に対してはこれを透過させず
反射させる特性をもったものである。なお、同図は第１
図における第１図（ａ）のＡ−Ａ−断面図と同様の断面
図を示したものであり、第１図とと同一符号のものは同
一性能のものである。コア導波路３として、例えばＥ「
を添加した５ｉ０２Ｔ ｉ ０２系ガラスを用いると、
矢印６−７方向へは光強度の増幅された光信号がとりだ
される。
導波路増幅器の実施例を示したものである。同図におい
て、９は誘電体多層蒸着膜であり、矢印６−８から入射
する励起光、例えば波長５１４．５ｎｍのＡｒイオンレ
ーザ−の光信号に対しては透過特性をもつが、矢印６−
１方向から入射する人力光、例えば波長１．５３５μｍ
の半導体レーザーの光信号に対してはこれを透過させず
反射させる特性をもったものである。なお、同図は第１
図における第１図（ａ）のＡ−Ａ−断面図と同様の断面
図を示したものであり、第１図とと同一符号のものは同
一性能のものである。コア導波路３として、例えばＥ「
を添加した５ｉ０２Ｔ ｉ ０２系ガラスを用いると、
矢印６−７方向へは光強度の増幅された光信号がとりだ
される。
第４図も本発明のガラス導波路を用いて構成したガラス
導波路増幅器の実施例を示したものである。同図におい
て、誘電体多層蒸着膜９は低屈折率層２にスリットを形
成し、そのスリットに上記膜を埋め込んだものである。
導波路増幅器の実施例を示したものである。同図におい
て、誘電体多層蒸着膜９は低屈折率層２にスリットを形
成し、そのスリットに上記膜を埋め込んだものである。
１０は矢印６−８方向に入射する励起光、例えば波長５
１４．５ｎｍのＡｒイオンレーザ−の光信号を導波させ
る導波路であり入力光６−１はカットオフにより伝搬す
ることができないように、導波路幅が狭く設計されてい
る。
１４．５ｎｍのＡｒイオンレーザ−の光信号を導波させ
る導波路であり入力光６−１はカットオフにより伝搬す
ることができないように、導波路幅が狭く設計されてい
る。
尚、本発明は上記実施例に限定されない。まず、コア導
波路３のジグザグ回数は何回でもよく、多ければ多い程
良い。コア導波路３、クラッド４、低屈折率層２の材質
は５ｉＯｚを主成分としたガラス以外に、種々の添加物
（Ｔｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ｂ。
波路３のジグザグ回数は何回でもよく、多ければ多い程
良い。コア導波路３、クラッド４、低屈折率層２の材質
は５ｉＯｚを主成分としたガラス以外に、種々の添加物
（Ｔｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ｂ。
Ｆ、Ｎａ、に、Ｂａ、Ａρ、Ｓｂ、Ｍｇ、Ｃａ。
Ｚｎなど）を少なくとも１ｔＩ添加したガラスを用いて
もよい。また導波路構造としては、第１〜第４図に示し
た埋込み型以外に、第５図に示したようなリッジ型を用
いてもよい。さらに、第５図に示したように、励起光用
光源として半導体レーザー１２をガラス導波路端面に設
けてもよい。また受光素子、光ファイバなども同様にし
て実装できることも言うまでもないことである。
もよい。また導波路構造としては、第１〜第４図に示し
た埋込み型以外に、第５図に示したようなリッジ型を用
いてもよい。さらに、第５図に示したように、励起光用
光源として半導体レーザー１２をガラス導波路端面に設
けてもよい。また受光素子、光ファイバなども同様にし
て実装できることも言うまでもないことである。
以上に述べたように、本発明のガラス導波路によれば、
ブレーナ構造で、小さな基板面積でコア導波路長を長く
とることができるので、傍かな希土類元素の添加で高利
得のガラス導波路の増幅器、あるいは安定な発振特性を
有するガラス導波路レーザーを構成させることができる
。ブレーナ構造であるので、半導体プロセスを利用して
容易に作ることができる。そのため、量産化が容易で低
コスト化が可能であり、また小形に作れるといった特徴
がある。
ブレーナ構造で、小さな基板面積でコア導波路長を長く
とることができるので、傍かな希土類元素の添加で高利
得のガラス導波路の増幅器、あるいは安定な発振特性を
有するガラス導波路レーザーを構成させることができる
。ブレーナ構造であるので、半導体プロセスを利用して
容易に作ることができる。そのため、量産化が容易で低
コスト化が可能であり、また小形に作れるといった特徴
がある。
第１図および第２図は本発明の希土類元素を添加したガ
ラス導波路レーザーの実施例、第３図から第５図は本発
明のガラス導波路を用いたガラス導波路増幅器の実施例
、第６図は従来の光フアイバレーザーの構成例、第７図
は従来の光フアイバ増幅器の構成例をそれぞれ示したも
のである。 １；基板、 ２：低屈折率層、 ：コア導波路、 ：クラッド、 ＝ １〜５−６ ： ミ ラ − −１〜９−８：９０’ コーナー ：誘電体多層蒸着膜、 １：反射膜、 ２：半導体レーザー 冨 日 光７フイ／でし−サ゛−９ａ〜刊 第 圀 官 ｍＰ ＬＩＭＰ 光増幅Ｘ飢構へ發」
ラス導波路レーザーの実施例、第３図から第５図は本発
明のガラス導波路を用いたガラス導波路増幅器の実施例
、第６図は従来の光フアイバレーザーの構成例、第７図
は従来の光フアイバ増幅器の構成例をそれぞれ示したも
のである。 １；基板、 ２：低屈折率層、 ：コア導波路、 ：クラッド、 ＝ １〜５−６ ： ミ ラ − −１〜９−８：９０’ コーナー ：誘電体多層蒸着膜、 １：反射膜、 ２：半導体レーザー 冨 日 光７フイ／でし−サ゛−９ａ〜刊 第 圀 官 ｍＰ ＬＩＭＰ 光増幅Ｘ飢構へ發」
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板上に低屈折率層（屈折率ｎｓ）を設け、その層
の上に希土類元素の添加された略断面矩形状のコア導波
路（屈折率ｎｃ、ｎｃ＞ ｎｃｓ）を有し、そのコア導波路表面を屈折率ｎｃ１（
ｎｃ１＜ｎｃ）のクラッド膜で覆ったガラス導波路から
なり、該コア導波路を基板内にジグザグ状に形成させた
ことを特徴とするガラス導波路。 ２、第１項記載のガラス導波路において、ジグザグ状コ
ア導波路として、９０°コーナーを用いて構成したこと
を特徴とするガラス導波路。 ３、第１項記載のガラス導波路において、ジグザグ状コ
ア導波路として、基板両端面に設けた反射膜間をジグザ
グ状に形成させたことを特徴とするガラス導波路。 ４、第１項記載のガラス導波路において、ジグザグ状コ
ア導波路の途中かせら、励起光は透過させるが、コア導
波路の入力端から入射した信号光は反射させる誘電体多
層蒸着膜を介して励起光を入射させる構成としたことを
特徴とするガラス導波路。 ５、第１〜４項において、ガラス導波路として、埋込み
型、あるいはリッジ型構造を用いたことを特徴とするガ
ラス導波路。 ６、第１〜３項において、コア導波路の入力端面と出力
端面に所望の反射率を有するミラーを設けたことを特徴
とするガラス導波路。 ７、第６項において、コア導波路の入力端面より励起光
をミラーを通して入射させたことを特徴とするガラス導
波路。 ８、第１〜７項において、ガラス導波路に半導体レーザ
、受光素子などの光素子を実装したことを特徴とするガ
ラス導波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1042507A JP2721537B2 (ja) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | ガラス導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1042507A JP2721537B2 (ja) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | ガラス導波路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02221902A true JPH02221902A (ja) | 1990-09-04 |
| JP2721537B2 JP2721537B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=12637979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1042507A Expired - Fee Related JP2721537B2 (ja) | 1989-02-22 | 1989-02-22 | ガラス導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2721537B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004280009A (ja) * | 2003-03-19 | 2004-10-07 | Toppan Printing Co Ltd | 光導波路およびその製造方法 |
| JP2005277370A (ja) * | 2003-09-05 | 2005-10-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光増幅性導波路、光増幅モジュールおよび光通信システム |
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| JP2012195545A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-11 | Seiko Epson Corp | テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置および計測装置 |
| JP2012222303A (ja) * | 2011-04-13 | 2012-11-12 | Seiko Epson Corp | テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置および計測装置 |
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Citations (2)
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-
1989
- 1989-02-22 JP JP1042507A patent/JP2721537B2/ja not_active Expired - Fee Related
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