JPH06194533A - 光増幅用導波路素子 - Google Patents
光増幅用導波路素子Info
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- JPH06194533A JPH06194533A JP4346685A JP34668592A JPH06194533A JP H06194533 A JPH06194533 A JP H06194533A JP 4346685 A JP4346685 A JP 4346685A JP 34668592 A JP34668592 A JP 34668592A JP H06194533 A JPH06194533 A JP H06194533A
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- optical amplification
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Landscapes
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- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 偏光依存性の無い光増幅用導波路素子を提供
する。 【構成】 基板中に光増幅作用を有する元素を含むか、
または当該元素を含む増幅部分を備え、かつその周囲よ
り高い屈折率を有する導波路部分を備えた光増幅用導波
路素子において、導波路部分の特性が偏光方向に依存し
ないことを特徴とする光増幅用導波路素子。
する。 【構成】 基板中に光増幅作用を有する元素を含むか、
または当該元素を含む増幅部分を備え、かつその周囲よ
り高い屈折率を有する導波路部分を備えた光増幅用導波
路素子において、導波路部分の特性が偏光方向に依存し
ないことを特徴とする光増幅用導波路素子。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導放出を利用した光
増幅用システムに用いられる光導波路素子に関するもの
である。
増幅用システムに用いられる光導波路素子に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、光導波路により光増幅用素子を作
製する方法としては、増幅作用を有する元素を含むガラ
ス基板中に、２段階熱イオン交換法により光導波路を形
成するものがある。
製する方法としては、増幅作用を有する元素を含むガラ
ス基板中に、２段階熱イオン交換法により光導波路を形
成するものがある。
【０００３】例えば、図３に示したようにネオジウムイ
オンをドープさせたＢＫ−７ガラス基板３１にマスクを
形成し、それをパターニングした後に、まず溶融硝酸カ
リウム塩中で、続いて溶融硝酸ナトリウム塩中でイオン
交換を行い導波路を作製した例がある。
オンをドープさせたＢＫ−７ガラス基板３１にマスクを
形成し、それをパターニングした後に、まず溶融硝酸カ
リウム塩中で、続いて溶融硝酸ナトリウム塩中でイオン
交換を行い導波路を作製した例がある。
【０００４】この場合、ガラス基板中のナトリウムイオ
ンと溶融塩中のカリウムイオンの交換により半円状の高
屈折率部分が形成され、さらに次のイオン交換により基
板最表面のカリウムイオンが溶融塩中のナトリウムイオ
ンと置き換えられて、断面が楕円形状の埋め込み導波路
３２が形成される。この導波路に、励起光を入射させて
ネオジウムイオンを励起し、そこに信号光を入射させる
と誘導放出により信号光が増幅される。
ンと溶融塩中のカリウムイオンの交換により半円状の高
屈折率部分が形成され、さらに次のイオン交換により基
板最表面のカリウムイオンが溶融塩中のナトリウムイオ
ンと置き換えられて、断面が楕円形状の埋め込み導波路
３２が形成される。この導波路に、励起光を入射させて
ネオジウムイオンを励起し、そこに信号光を入射させる
と誘導放出により信号光が増幅される。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】光増幅用素子を光通
信システムで使用する場合、その特性に偏光依存性がな
いことが要求される。これは、光ファイバ中を信号光が
伝搬するときに偏光方向が一般に保存されないため、様
々な偏光状態の信号光を増幅する必要があるからであ
る。
信システムで使用する場合、その特性に偏光依存性がな
いことが要求される。これは、光ファイバ中を信号光が
伝搬するときに偏光方向が一般に保存されないため、様
々な偏光状態の信号光を増幅する必要があるからであ
る。
【０００６】ところが、従来技術のところで述べた導波
路は、高屈折部分の形成にカリウムイオンとナトリウム
イオンの交換を利用しているため、両者のイオン半径の
差から基板表面に平行な応力が発生していること、およ
び熱イオン交換法で作製しているため、導波路断面形状
が楕円で屈折率分布が非対称であることから、これらに
起因する偏光方向依存性が生じている。
路は、高屈折部分の形成にカリウムイオンとナトリウム
イオンの交換を利用しているため、両者のイオン半径の
差から基板表面に平行な応力が発生していること、およ
び熱イオン交換法で作製しているため、導波路断面形状
が楕円で屈折率分布が非対称であることから、これらに
起因する偏光方向依存性が生じている。
【０００７】たとえば、このような導波路におけるＴ
Ｅ，ＴＭモードの等価屈折率には０．００１程度の差が
あり、それが光増幅素子として使用した場合に両モード
に対する増幅度の違いとなって現れる。
Ｅ，ＴＭモードの等価屈折率には０．００１程度の差が
あり、それが光増幅素子として使用した場合に両モード
に対する増幅度の違いとなって現れる。
【０００８】そこで本発明は、偏光依存性のない光増幅
用導波路素子を提供することを目的とする。
用導波路素子を提供することを目的とする。
【０００９】
【問題を解決するための手段】上記目的は、基板中に光
増幅作用を有する元素を含むか、または当該元素を含む
増幅部分を備え、かつその周囲より高い屈折率を有する
導波路部分を備えた光増幅用導波路素子において、導波
路部分の特性が偏光方向に依存しないことを特徴とする
光増幅用導波路素子にて達成される。
増幅作用を有する元素を含むか、または当該元素を含む
増幅部分を備え、かつその周囲より高い屈折率を有する
導波路部分を備えた光増幅用導波路素子において、導波
路部分の特性が偏光方向に依存しないことを特徴とする
光増幅用導波路素子にて達成される。
【００１０】さらにその導波路として、ガラス基板中の
ナトリウムイオンを銀イオンに一部置き換えたもの、導
波光のニアフィールドパターンが円形であるものを使用
する光増幅用導波路素子にて達成される。
ナトリウムイオンを銀イオンに一部置き換えたもの、導
波光のニアフィールドパターンが円形であるものを使用
する光増幅用導波路素子にて達成される。
【００１１】
【作用】本発明において使用される導波路のＴＥ，ＴＭ
モード間の等価屈折率差は、１０-6程度以下と小さいた
め、事実上偏光依存性はないものとみなせる。したがっ
て、偏光依存性のない導波路型光増幅素子を得ることが
できる。
モード間の等価屈折率差は、１０-6程度以下と小さいた
め、事実上偏光依存性はないものとみなせる。したがっ
て、偏光依存性のない導波路型光増幅素子を得ることが
できる。
【００１２】
【実施例】以下本発明を、実施例に基づいてさらに詳し
く説明する。図１は、本発明による光増幅用素子の断面
図を示す。基板１は、希土類イオンがドープされたガラ
ス基板で、表面から約１０μｍ以上の深さに信号光に対
して単一モードな導波路２が埋め込まれている。この導
波路の屈折率分布は対称であり、ここを伝搬する信号光
のニアフィールドパターンは、円形であることを特徴と
する。この導波路は、ナトリウムイオンと銀イオンの交
換によって形成された高屈折率部分を、さらに電界イオ
ン交換で埋め込んだもので、イオン半径の差による応力
が小さく、屈折率分布が対称なために、ＴＥ，ＴＭモー
ド間の等価屈折率差は１０-6程度以下である。
く説明する。図１は、本発明による光増幅用素子の断面
図を示す。基板１は、希土類イオンがドープされたガラ
ス基板で、表面から約１０μｍ以上の深さに信号光に対
して単一モードな導波路２が埋め込まれている。この導
波路の屈折率分布は対称であり、ここを伝搬する信号光
のニアフィールドパターンは、円形であることを特徴と
する。この導波路は、ナトリウムイオンと銀イオンの交
換によって形成された高屈折率部分を、さらに電界イオ
ン交換で埋め込んだもので、イオン半径の差による応力
が小さく、屈折率分布が対称なために、ＴＥ，ＴＭモー
ド間の等価屈折率差は１０-6程度以下である。
【００１３】図２には、この素子の作製プロセスを示
す。まず、原料に酸化エルビウムを１重量％含むソーダ
ガラス基板１の表面に、真空蒸着法あるいはスパッタ法
で厚さ３００ｎｍのチタン膜マスク３を形成し、これに
フォトリソグラフィー法によって、幅３μｍの導波路パ
ターン開口部４を開ける。次にこの基板１を溶融硝酸銀
塩５中に入れ、マスク開口部４から銀イオンを基板内部
にイオン交換により拡散させて、断面が半円形の高屈折
率部分６を形成する。さらにマスク３を除去したのち、
溶融硝酸ナトリウム塩７中で、電源８により１５０Ｖ／
ｍｍの電界を印加しながら、イオン交換により高屈折率
部分６を基板１内に埋め込み、導波路２とする。
す。まず、原料に酸化エルビウムを１重量％含むソーダ
ガラス基板１の表面に、真空蒸着法あるいはスパッタ法
で厚さ３００ｎｍのチタン膜マスク３を形成し、これに
フォトリソグラフィー法によって、幅３μｍの導波路パ
ターン開口部４を開ける。次にこの基板１を溶融硝酸銀
塩５中に入れ、マスク開口部４から銀イオンを基板内部
にイオン交換により拡散させて、断面が半円形の高屈折
率部分６を形成する。さらにマスク３を除去したのち、
溶融硝酸ナトリウム塩７中で、電源８により１５０Ｖ／
ｍｍの電界を印加しながら、イオン交換により高屈折率
部分６を基板１内に埋め込み、導波路２とする。
【００１４】このようにして形成した光増幅用導波路素
子に、３００ｍＷの励起光（波長０．９８μｍ）を入射
させると同時に信号光（波長１．５５μｍ）を入射させ
たところ、信号光に対して約０．５ｄＢ／ｃｍの増幅作
用が得られた。また、このときのＴＥ，ＴＭモードに対
する増幅度の差は、０．００１ｄＢ／ｃｍ以下であっ
た。
子に、３００ｍＷの励起光（波長０．９８μｍ）を入射
させると同時に信号光（波長１．５５μｍ）を入射させ
たところ、信号光に対して約０．５ｄＢ／ｃｍの増幅作
用が得られた。また、このときのＴＥ，ＴＭモードに対
する増幅度の差は、０．００１ｄＢ／ｃｍ以下であっ
た。
【００１５】本実施例では、イオン交換により基板に応
力が生じるのを防ぐため、ナトリウムイオンと銀イオン
のイオン交換により高屈折率部分を形成したが、イオン
半径の近いこれ以外の組合せを使っても、同様の効果が
得られることは明白である。
力が生じるのを防ぐため、ナトリウムイオンと銀イオン
のイオン交換により高屈折率部分を形成したが、イオン
半径の近いこれ以外の組合せを使っても、同様の効果が
得られることは明白である。
【００１６】例えば、カリウムイオンとタリウムイオン
のイオン交換でも良い。また、導波路の作製方法として
もイオン交換法に限られたものではなく、応力が発生し
なければＣＶＤ法などで作製してもよい。
のイオン交換でも良い。また、導波路の作製方法として
もイオン交換法に限られたものではなく、応力が発生し
なければＣＶＤ法などで作製してもよい。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、偏光依存性のない導波
路型光増幅素子を得ることができ、これを使った光増幅
素子の偏光方向依存性を除去することが可能である。
路型光増幅素子を得ることができ、これを使った光増幅
素子の偏光方向依存性を除去することが可能である。
【図１】本発明の実施例による偏光依存性のない導波路
型光増幅素子の断面図である。
型光増幅素子の断面図である。
【図２】本発明の作製プロセスを示す図である。
【図３】従来の導波路型光増幅素子の断面図である。
１ エルビウムドープガラス基板 ２ 埋め込み単一モード導波路 ３ マスク ４ パターン開口部 ５ 溶融硝酸銀塩 ６ 高屈折率部分 ７ 溶融硝酸ナトリウム塩 ８ 電源 ３１ ＢＫ−７ガラス基板 ３２ 楕円形埋め込み導波路
Claims (3)
- 【請求項１】 基板中に光増幅作用を有する元素を含む
か、または当該元素を含む増幅部分を備え、かつその周
囲より高い屈折率を有する導波路部分を備えた光増幅用
導波路素子において、導波路部分の特性が偏光方向に依
存しないことを特徴とする光増幅用導波路素子。 - 【請求項２】 特許請求範囲第１項の導波路として、ガ
ラス基板中のナトリウムイオンを銀イオンに一部置き換
えたものを使用する光増幅用導波路素子。 - 【請求項３】 特許請求範囲第１項の導波路として、導
波光のニアフィールドパターンが円形であるものを使用
する光増幅用導波路素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4346685A JPH06194533A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 光増幅用導波路素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4346685A JPH06194533A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 光増幅用導波路素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194533A true JPH06194533A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18385126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4346685A Pending JPH06194533A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 光増幅用導波路素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06194533A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003077383A1 (en) * | 2002-03-13 | 2003-09-18 | Nikon Corporation | Light amplifying device and method of manufacturing the device, light source device using the light amplifying device, light treatment device using the light source device, and exposure device using the light source device |
| US7024093B2 (en) | 2002-12-02 | 2006-04-04 | Shipley Company, Llc | Methods of forming waveguides and waveguides formed therefrom |
| US7524781B2 (en) | 2003-06-20 | 2009-04-28 | Asahi Glass Company, Limited | Non-lead optical glass and optical fiber |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP4346685A patent/JPH06194533A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003077383A1 (en) * | 2002-03-13 | 2003-09-18 | Nikon Corporation | Light amplifying device and method of manufacturing the device, light source device using the light amplifying device, light treatment device using the light source device, and exposure device using the light source device |
| US7024093B2 (en) | 2002-12-02 | 2006-04-04 | Shipley Company, Llc | Methods of forming waveguides and waveguides formed therefrom |
| US7524781B2 (en) | 2003-06-20 | 2009-04-28 | Asahi Glass Company, Limited | Non-lead optical glass and optical fiber |
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