JPH06224510A - 光励起導波路型固体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
光励起導波路型固体レーザ及びその製造方法Info
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- JPH06224510A JPH06224510A JP1228293A JP1228293A JPH06224510A JP H06224510 A JPH06224510 A JP H06224510A JP 1228293 A JP1228293 A JP 1228293A JP 1228293 A JP1228293 A JP 1228293A JP H06224510 A JPH06224510 A JP H06224510A
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- yag crystal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発振周波数の制御と発振線幅の狭線化とを同
時に達成し得る高効率の光励起導波路型固体レーザ及び
その製造方法を提供する。 【構成】 ＹＡＧ結晶または該ＹＡＧ結晶の酸素以外の
構成元素の一部を等価な価数を有する少なくとも一種類
の元素で置き換えた置換型ＹＡＧ結晶で構成され、Ｎ
ｄ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍの３価あるいはＣｒの４価の元素
のイオンのうちの少なくとも一種類を活性イオンとして
含むコア１２を備えた３次元導波路１１と、外部共振器
として回折格子１５を備えた石英導波路１３とを、反射
防止膜１６を介して直列にハイブリッド接続したことに
より、外部から励起光が入射されると、コア１２中の活
性化イオンが励起されて蛍光が生じ、そのうちの所望す
る赤外光のみが回折格子１５で励振され、単一モードで
狭線幅のレーザビームが発生する。
時に達成し得る高効率の光励起導波路型固体レーザ及び
その製造方法を提供する。 【構成】 ＹＡＧ結晶または該ＹＡＧ結晶の酸素以外の
構成元素の一部を等価な価数を有する少なくとも一種類
の元素で置き換えた置換型ＹＡＧ結晶で構成され、Ｎ
ｄ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍの３価あるいはＣｒの４価の元素
のイオンのうちの少なくとも一種類を活性イオンとして
含むコア１２を備えた３次元導波路１１と、外部共振器
として回折格子１５を備えた石英導波路１３とを、反射
防止膜１６を介して直列にハイブリッド接続したことに
より、外部から励起光が入射されると、コア１２中の活
性化イオンが励起されて蛍光が生じ、そのうちの所望す
る赤外光のみが回折格子１５で励振され、単一モードで
狭線幅のレーザビームが発生する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光励起導波路型固体レ
ーザ、特に赤外光の光源として光通信等に利用される光
励起導波路型固体レーザ及びその製造方法に関するもの
である。
ーザ、特に赤外光の光源として光通信等に利用される光
励起導波路型固体レーザ及びその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来のこの種の光励起導波路型固
体レーザの一例を示すもので、バルクの光学結晶の両端
面を光学研磨したレーザロッド１の両側に誘電体等で構
成されるミラー２を配置し、一方のミラー２の外側から
各種レーザあるいはフラッシュランプ等により励起光ビ
ーム３を照射することによって、他方のミラー２からレ
ーザビーム４を取り出すようになしたものであった。
体レーザの一例を示すもので、バルクの光学結晶の両端
面を光学研磨したレーザロッド１の両側に誘電体等で構
成されるミラー２を配置し、一方のミラー２の外側から
各種レーザあるいはフラッシュランプ等により励起光ビ
ーム３を照射することによって、他方のミラー２からレ
ーザビーム４を取り出すようになしたものであった。
【０００３】しかしながら、前述した従来の光励起導波
路型固体レーザでは、バルク結晶を用いるため大型にな
り、また、加工に時間を要するため高価になるという問
題があるとともに、現在、必要とされている単一モード
での励振が困難であるという問題があった。
路型固体レーザでは、バルク結晶を用いるため大型にな
り、また、加工に時間を要するため高価になるという問
題があるとともに、現在、必要とされている単一モード
での励振が困難であるという問題があった。
【０００４】前述した問題を同時に解決する手段とし
て、バルク結晶の代わりに光を狭い領域に閉じ込める導
波構造を有する単結晶ファイバあるいは平面型導波路を
用いることが考えられる。
て、バルク結晶の代わりに光を狭い領域に閉じ込める導
波構造を有する単結晶ファイバあるいは平面型導波路を
用いることが考えられる。
【０００５】しかしながら、単結晶ファイバの場合、現
在のファイバ作成技術では、予めクラッドを形成してお
いて光を閉じ込める領域であるコアとその周りにコアよ
りわずかに屈折率を小さくしてコアに光を閉じ込める役
割を果たすクラッドを同時に線引きする手法がなく、線
引き後にクラッドを形成するのが困難であるため、閉じ
込めの効果が十分でないという問題があり、また、ファ
イバの直径が約１０μｍ程度であるため、ハンドリング
が困難であるという問題もあった。このため、現在、最
も有望なのは光学結晶を用いて３次元導波路を形成した
ものとなる。
在のファイバ作成技術では、予めクラッドを形成してお
いて光を閉じ込める領域であるコアとその周りにコアよ
りわずかに屈折率を小さくしてコアに光を閉じ込める役
割を果たすクラッドを同時に線引きする手法がなく、線
引き後にクラッドを形成するのが困難であるため、閉じ
込めの効果が十分でないという問題があり、また、ファ
イバの直径が約１０μｍ程度であるため、ハンドリング
が困難であるという問題もあった。このため、現在、最
も有望なのは光学結晶を用いて３次元導波路を形成した
ものとなる。
【０００６】各種の光学結晶の中で、３次元の平面型導
波路の形成技術が確立されているのは、ニオブ酸リチウ
ム、タンタル酸リチウムあるいはチタン酸バリウム等の
電気光学結晶についてのみである。これらは、例えばチ
タン等を一部に拡散させたり、プロトン交換を一部に行
ったりすることにより、屈折率をその部分だけ周りより
わずかに大きくすることによって３次元導波路とするこ
とができる。
波路の形成技術が確立されているのは、ニオブ酸リチウ
ム、タンタル酸リチウムあるいはチタン酸バリウム等の
電気光学結晶についてのみである。これらは、例えばチ
タン等を一部に拡散させたり、プロトン交換を一部に行
ったりすることにより、屈折率をその部分だけ周りより
わずかに大きくすることによって３次元導波路とするこ
とができる。
【０００７】電気光学結晶による導波路は光変調器や光
スイッチに用いられているが、以下のようにいくつかの
欠点を有する。まず、結晶そのものの品質が十分でな
く、性能が不安定となり易い。例えば、光変調器の場
合、変調信号に対して動作点が時間とともに変動する、
いわゆるドリフトが問題になることがある。また、電気
光学結晶特有の焦熱効果により、加工プロセス中の温度
上昇に対して内部歪みが発生し、結晶基板の破壊につな
がることがある。さらにまた、拡散やプロトン交換によ
って形成し得る導波路のコア径は約９μｍ程度であり、
高効率でレーザ発振をさせるにはやや大きい。
スイッチに用いられているが、以下のようにいくつかの
欠点を有する。まず、結晶そのものの品質が十分でな
く、性能が不安定となり易い。例えば、光変調器の場
合、変調信号に対して動作点が時間とともに変動する、
いわゆるドリフトが問題になることがある。また、電気
光学結晶特有の焦熱効果により、加工プロセス中の温度
上昇に対して内部歪みが発生し、結晶基板の破壊につな
がることがある。さらにまた、拡散やプロトン交換によ
って形成し得る導波路のコア径は約９μｍ程度であり、
高効率でレーザ発振をさせるにはやや大きい。
【０００８】これらのことから、光励起導波路型固体レ
ーザ用の光学結晶材料の中で、３次元の平面型導波路を
形成して高効率のレーザとなり得るものとしては、現
在、大型の固体レーザとして幅広い分野で用いられてい
る、Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12で示されるイットリウム・アルムニ
ウム・ガーネット結晶（ＹＡＧ結晶）等のガーネット結
晶が挙げられる。ガーネット結晶は等方的で良質な結晶
成長技術が確立されており、レーザダイオード励起によ
る室温連続発振も容易である。また、ガーネット結晶は
高硬度で化学的に安定であるため、３次元導波路への加
工技術に問題があったが、近年、加工用のマスクに十分
な耐性を持たせてイオンビームエッチング法を適用する
ことにより、３次元導波路に十分な約５μｍ程度の深さ
まで加工できるようになってきている。
ーザ用の光学結晶材料の中で、３次元の平面型導波路を
形成して高効率のレーザとなり得るものとしては、現
在、大型の固体レーザとして幅広い分野で用いられてい
る、Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12で示されるイットリウム・アルムニ
ウム・ガーネット結晶（ＹＡＧ結晶）等のガーネット結
晶が挙げられる。ガーネット結晶は等方的で良質な結晶
成長技術が確立されており、レーザダイオード励起によ
る室温連続発振も容易である。また、ガーネット結晶は
高硬度で化学的に安定であるため、３次元導波路への加
工技術に問題があったが、近年、加工用のマスクに十分
な耐性を持たせてイオンビームエッチング法を適用する
ことにより、３次元導波路に十分な約５μｍ程度の深さ
まで加工できるようになってきている。
【０００９】
【発明を解決しようとする課題】ところが、たとえガー
ネット結晶を用いて３次元の導波路を形成したとして
も、ガーネット結晶に直接、回折格子を形成するだけの
加工技術が開発されていないため、現在は導波路の端面
に誘電体等で構成されるミラーを形成して共振器を構成
するものしか考えられておらず、発振周波数の制御や発
振線幅の狭線化に依然として問題があった。
ネット結晶を用いて３次元の導波路を形成したとして
も、ガーネット結晶に直接、回折格子を形成するだけの
加工技術が開発されていないため、現在は導波路の端面
に誘電体等で構成されるミラーを形成して共振器を構成
するものしか考えられておらず、発振周波数の制御や発
振線幅の狭線化に依然として問題があった。
【００１０】本発明はこのような問題点に鑑み、発振周
波数の制御と発振線幅の狭線化とを同時に達成し得る高
効率の光励起導波路型固体レーザ及びその製造方法を提
供することを目的とする。
波数の制御と発振線幅の狭線化とを同時に達成し得る高
効率の光励起導波路型固体レーザ及びその製造方法を提
供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するため、Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12で示されるイットリウム・
アルミニウム・ガーネット結晶（ＹＡＧ結晶）または該
ＹＡＧ結晶の酸素以外の構成元素の一部を等価な価数を
有する少なくとも一種類の元素で置き換えた置換型ガー
ネット結晶（置換型ＹＡＧ結晶）で構成され、Ｎｄ，Ｈ
ｏ，Ｅｒ，Ｔｍの３価あるいはＣｒの４価の元素のイオ
ンのうちの少なくとも一種類を活性イオンとして含むコ
アを備えた３次元導波路と、外部共振器として回折格子
を備えた石英導波路とを、反射防止膜を介して直列にハ
イブリッド接続した光励起導波路型固体レーザを提案す
る。
成するため、Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12で示されるイットリウム・
アルミニウム・ガーネット結晶（ＹＡＧ結晶）または該
ＹＡＧ結晶の酸素以外の構成元素の一部を等価な価数を
有する少なくとも一種類の元素で置き換えた置換型ガー
ネット結晶（置換型ＹＡＧ結晶）で構成され、Ｎｄ，Ｈ
ｏ，Ｅｒ，Ｔｍの３価あるいはＣｒの４価の元素のイオ
ンのうちの少なくとも一種類を活性イオンとして含むコ
アを備えた３次元導波路と、外部共振器として回折格子
を備えた石英導波路とを、反射防止膜を介して直列にハ
イブリッド接続した光励起導波路型固体レーザを提案す
る。
【００１２】また、Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12で示されるイットリ
ウム・アルミニウム・ガーネット結晶（ＹＡＧ結晶）基
板または該ＹＡＧ結晶の酸素以外の構成元素の一部を等
価な価数を有する少なくとも一種類の元素で置き換えた
置換型ガーネット結晶（置換型ＹＡＧ結晶）基板の上
に、Ｎｄ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍの３価あるいはＣｒの４価
の元素のイオンのうちの少なくとも一種類を活性イオン
とするガーネット結晶膜を液相エピタキシャル成長法
（ＬＰＥ法）により形成し、前記ガーネット結晶膜をア
ルゴンイオンビームエッチング法により加工してコアを
形成し、該コアを形成したＹＡＧ結晶基板または置換型
ＹＡＧ結晶基板の上に該ＹＡＧ結晶基板または置換型Ｙ
ＡＧ結晶基板と同一組成の結晶膜をＬＰＥ法により形成
して３次元導波路となし、その後、該３次元導波路の両
端面を光学研磨して反射防止膜を形成し、一方、石英基
板に、石英導波路の形成技術を用いて、回折格子、コア
及び前記反射防止膜を備えた３次元導波路を嵌め込むた
めの溝を形成して石英導波路となし、最後に、石英導波
路の溝に反射防止膜を備えた３次元導波路を、コア同士
の位置決めを行って嵌め込むようになした光励起導波路
型固体レーザの製造方法を提案する。
ウム・アルミニウム・ガーネット結晶（ＹＡＧ結晶）基
板または該ＹＡＧ結晶の酸素以外の構成元素の一部を等
価な価数を有する少なくとも一種類の元素で置き換えた
置換型ガーネット結晶（置換型ＹＡＧ結晶）基板の上
に、Ｎｄ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍの３価あるいはＣｒの４価
の元素のイオンのうちの少なくとも一種類を活性イオン
とするガーネット結晶膜を液相エピタキシャル成長法
（ＬＰＥ法）により形成し、前記ガーネット結晶膜をア
ルゴンイオンビームエッチング法により加工してコアを
形成し、該コアを形成したＹＡＧ結晶基板または置換型
ＹＡＧ結晶基板の上に該ＹＡＧ結晶基板または置換型Ｙ
ＡＧ結晶基板と同一組成の結晶膜をＬＰＥ法により形成
して３次元導波路となし、その後、該３次元導波路の両
端面を光学研磨して反射防止膜を形成し、一方、石英基
板に、石英導波路の形成技術を用いて、回折格子、コア
及び前記反射防止膜を備えた３次元導波路を嵌め込むた
めの溝を形成して石英導波路となし、最後に、石英導波
路の溝に反射防止膜を備えた３次元導波路を、コア同士
の位置決めを行って嵌め込むようになした光励起導波路
型固体レーザの製造方法を提案する。
【００１３】
【作用】本発明装置によれば、石英導波路を介して外部
から励起光が３次元導波路に入射されると、３次元導波
路のコア中の活性化イオンが励起されて蛍光を生じる
が、そのうちの所望する赤外光のみが回折格子で反射さ
れて励振され、単一モードで且つ狭線幅のレーザビーム
として取り出される。
から励起光が３次元導波路に入射されると、３次元導波
路のコア中の活性化イオンが励起されて蛍光を生じる
が、そのうちの所望する赤外光のみが回折格子で反射さ
れて励振され、単一モードで且つ狭線幅のレーザビーム
として取り出される。
【００１４】本発明方法によれば、液相エピタキシャル
成長法及びアルゴンイオンビームエッチング法により、
Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12で示されるイットリウム・アルミニウム
・ガーネット結晶（ＹＡＧ結晶）または該ＹＡＧ結晶の
酸素以外の構成元素の一部を等価な価数を有する少なく
とも一種類の元素で置き換えた置換型ガーネット結晶
（置換型ＹＡＧ結晶）で構成され、Ｎｄ，Ｈｏ，Ｅｒ，
Ｔｍの３価あるいはＣｒの４価の元素のイオンのうちの
少なくとも一種類を活性イオンとして含むコアを備えた
３次元導波路が作製され、また、石英導波路の形成技術
により、外部共振器として回折格子を備えた石英導波路
が作製され、前記３次元導波路の両端面に反射防止膜を
形成して石英導波路の溝に嵌め込むことにより、光励起
導波路型固体レーザが作製される。
成長法及びアルゴンイオンビームエッチング法により、
Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12で示されるイットリウム・アルミニウム
・ガーネット結晶（ＹＡＧ結晶）または該ＹＡＧ結晶の
酸素以外の構成元素の一部を等価な価数を有する少なく
とも一種類の元素で置き換えた置換型ガーネット結晶
（置換型ＹＡＧ結晶）で構成され、Ｎｄ，Ｈｏ，Ｅｒ，
Ｔｍの３価あるいはＣｒの４価の元素のイオンのうちの
少なくとも一種類を活性イオンとして含むコアを備えた
３次元導波路が作製され、また、石英導波路の形成技術
により、外部共振器として回折格子を備えた石英導波路
が作製され、前記３次元導波路の両端面に反射防止膜を
形成して石英導波路の溝に嵌め込むことにより、光励起
導波路型固体レーザが作製される。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されない。
本発明はこれらの実施例に限定されない。
【００１６】図１は本発明の光励起導波路型固体レーザ
の一実施例を示すものである。図中、１１はＹ3 Ａｌ5
Ｏ12で示されるイットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト結晶（ＹＡＧ結晶）または該ＹＡＧ結晶の酸素以外の
構成元素の一部を等価な価数を有する少なくとも一種類
の元素で置き換えた置換型ガーネット結晶（置換型ＹＡ
Ｇ結晶）で構成された３次元導波路、１２はＮｄ，Ｈ
ｏ，Ｅｒ，Ｔｍの３価あるいはＣｒの４価の元素のイオ
ンのうちの少なくとも一種類を活性イオンとして含む、
３次元導波路１１のコアである。また、１３は平面型の
石英導波路、１４はそのコアであり、該石英導波路１３
の上面には回折格子（グレーティング）１５が形成され
ている。また、１６は３次元導波路１１の発振光に対す
る反射防止膜である。
の一実施例を示すものである。図中、１１はＹ3 Ａｌ5
Ｏ12で示されるイットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト結晶（ＹＡＧ結晶）または該ＹＡＧ結晶の酸素以外の
構成元素の一部を等価な価数を有する少なくとも一種類
の元素で置き換えた置換型ガーネット結晶（置換型ＹＡ
Ｇ結晶）で構成された３次元導波路、１２はＮｄ，Ｈ
ｏ，Ｅｒ，Ｔｍの３価あるいはＣｒの４価の元素のイオ
ンのうちの少なくとも一種類を活性イオンとして含む、
３次元導波路１１のコアである。また、１３は平面型の
石英導波路、１４はそのコアであり、該石英導波路１３
の上面には回折格子（グレーティング）１５が形成され
ている。また、１６は３次元導波路１１の発振光に対す
る反射防止膜である。
【００１７】前記構成において、石英導波路１３のコア
１４を通して外部から励起光、例えばアルミニウム・ガ
リウム・砒素レーザダイオードからの0.81μｍの赤外光
を３次元導波路１１のコア１２に入射すると、コア１２
中に存在する、Ｎｄ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍの３価あるいは
Ｃｒの４価の活性イオンのいずれかが励起され、所望す
る波長の赤外光を含む蛍光が生ずる。この蛍光のうちの
所望する赤外光のみが回折格子１５で反射されて励振さ
れることにより、単一モードで狭線幅のレーザビームが
発生する。なお、反射防止膜１６は、いわゆるファブリ
ペロー共振を押える作用を行う。
１４を通して外部から励起光、例えばアルミニウム・ガ
リウム・砒素レーザダイオードからの0.81μｍの赤外光
を３次元導波路１１のコア１２に入射すると、コア１２
中に存在する、Ｎｄ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍの３価あるいは
Ｃｒの４価の活性イオンのいずれかが励起され、所望す
る波長の赤外光を含む蛍光が生ずる。この蛍光のうちの
所望する赤外光のみが回折格子１５で反射されて励振さ
れることにより、単一モードで狭線幅のレーザビームが
発生する。なお、反射防止膜１６は、いわゆるファブリ
ペロー共振を押える作用を行う。
【００１８】図３は本発明の光励起導波路型固体レーザ
の製造方法の一実施例を示すもので、以下、図面に従っ
て説明する。
の製造方法の一実施例を示すもので、以下、図面に従っ
て説明する。
【００１９】まず、直径２インチ（約５ｃｍ）で厚さが
約４００μｍのイットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト結晶（ＹＡＧ結晶）基板（（１１１）方位で鏡面仕上
げ）２１の上に、Ｎｄ（ネオジウム）イオンを活性イオ
ンとし、格子定数がＹＡＧ結晶基板２１と一致するよう
に制御され且つ屈折率がＹＡＧ結晶基板２１よりもわず
かに大きくなるよう制御された厚さ約４μｍのＹ3-x-y
Ｎｄx Ｌｕy Ａｌ5-zＧａz Ｏ12（０＜ｘ，ｙ，ｚ＜
１）ガーネット結晶膜２２を、ＰｂＯ及びＢ2 Ｏ5 を融
剤とする液相エピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）により
形成する（図３(a) ）。
約４００μｍのイットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト結晶（ＹＡＧ結晶）基板（（１１１）方位で鏡面仕上
げ）２１の上に、Ｎｄ（ネオジウム）イオンを活性イオ
ンとし、格子定数がＹＡＧ結晶基板２１と一致するよう
に制御され且つ屈折率がＹＡＧ結晶基板２１よりもわず
かに大きくなるよう制御された厚さ約４μｍのＹ3-x-y
Ｎｄx Ｌｕy Ａｌ5-zＧａz Ｏ12（０＜ｘ，ｙ，ｚ＜
１）ガーネット結晶膜２２を、ＰｂＯ及びＢ2 Ｏ5 を融
剤とする液相エピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）により
形成する（図３(a) ）。
【００２０】次に、前述したガーネット結晶膜２２をア
ルゴンイオンビームエッチング法により断面が約４μｍ
×４μｍとなるように加工し、コア１２を形成する（図
３(b) ）。
ルゴンイオンビームエッチング法により断面が約４μｍ
×４μｍとなるように加工し、コア１２を形成する（図
３(b) ）。
【００２１】次に、ＹＡＧ結晶基板２１と同一組成のＹ
3 Ａｌ5 Ｏ12結晶膜による上部クラッド２３をＬＰＥ法
により約１０μｍの厚さに形成し、約１ｃｍの長さに切
断して３次元導波路１１を作製し、その後、その両端面
を光学研磨し、該両端面に反射防止膜１６を形成する
（図３(c) ）。
3 Ａｌ5 Ｏ12結晶膜による上部クラッド２３をＬＰＥ法
により約１０μｍの厚さに形成し、約１ｃｍの長さに切
断して３次元導波路１１を作製し、その後、その両端面
を光学研磨し、該両端面に反射防止膜１６を形成する
（図３(c) ）。
【００２２】一方、直径３インチで厚さ約１ｍｍの石英
基板に、石英導波路の形成技術を用いて、 1.319μｍ帯
域用のミラーとして作用する回折格子１５、約４μｍ×
４μｍのコア１４及び反射防止膜１６を備えた３次元導
波路１１を嵌め込むための溝２４を形成し、約３ｃｍの
長さに切断後、端面を研磨して石英導波路１３を作製す
る（図３(d) ）。
基板に、石英導波路の形成技術を用いて、 1.319μｍ帯
域用のミラーとして作用する回折格子１５、約４μｍ×
４μｍのコア１４及び反射防止膜１６を備えた３次元導
波路１１を嵌め込むための溝２４を形成し、約３ｃｍの
長さに切断後、端面を研磨して石英導波路１３を作製す
る（図３(d) ）。
【００２３】最後に、石英導波路１３の溝２４に反射防
止膜１６を備えた３次元導波路１１を、コア１２及び１
４の位置決めをきちんと行って嵌め込むことにより、図
１に示したような光励起導波路型固体レーザを作製し
た。
止膜１６を備えた３次元導波路１１を、コア１２及び１
４の位置決めをきちんと行って嵌め込むことにより、図
１に示したような光励起導波路型固体レーザを作製し
た。
【００２４】前述した如くして作製した光励起導波路型
固体レーザの片側の端面から、励起光としてＡｌＧａＡ
ｓレーザダイオードより0.81μｍの赤外光を入射したと
ころ、中心波長 1.319μｍで線幅が約１００ＭＨｚの狭
線幅の発光が得られた。また、しきい値は１ｍＷ以下で
効率は 0.4ｍＷ／ｍＷと高効率であった。
固体レーザの片側の端面から、励起光としてＡｌＧａＡ
ｓレーザダイオードより0.81μｍの赤外光を入射したと
ころ、中心波長 1.319μｍで線幅が約１００ＭＨｚの狭
線幅の発光が得られた。また、しきい値は１ｍＷ以下で
効率は 0.4ｍＷ／ｍＷと高効率であった。
【００２５】また、３次元導波路１１のコア１２中の活
性イオンとして、それぞれ３価のＨｏイオン、Ｅｒイオ
ン、Ｔｍイオン及び４価のＣｒイオンを選んだものを、
図３と同様の製造方法を用いて、図１に示したような光
励起導波路型固体レーザを作製した。
性イオンとして、それぞれ３価のＨｏイオン、Ｅｒイオ
ン、Ｔｍイオン及び４価のＣｒイオンを選んだものを、
図３と同様の製造方法を用いて、図１に示したような光
励起導波路型固体レーザを作製した。
【００２６】これらの光励起導波路型固体レーザを、そ
れぞれ1.06μｍ（端面に誘電体ミラーを形成したネオジ
ム置換型ＹＡＧ結晶レーザ）、0.98μｍ（歪量子井戸レ
ーザ）、1.06μｍ及び0.81μｍ（ＡｌＧａＡｓレーザダ
イオード）の励起光で励起してしきい値を測定したとこ
ろ、全て１ｍＷ以下の励起光入力で発振する高効率であ
った。また、外部共振器を構成する回折格子を適宜選ぶ
ことにより、それぞれ2.0 〜2.1 μｍ、1.53μｍ、1.47
μｍ及び1.3 〜1.6 μｍの波長領域において１００ＭＨ
ｚ以下の線幅で発振していることが確認できた。
れぞれ1.06μｍ（端面に誘電体ミラーを形成したネオジ
ム置換型ＹＡＧ結晶レーザ）、0.98μｍ（歪量子井戸レ
ーザ）、1.06μｍ及び0.81μｍ（ＡｌＧａＡｓレーザダ
イオード）の励起光で励起してしきい値を測定したとこ
ろ、全て１ｍＷ以下の励起光入力で発振する高効率であ
った。また、外部共振器を構成する回折格子を適宜選ぶ
ことにより、それぞれ2.0 〜2.1 μｍ、1.53μｍ、1.47
μｍ及び1.3 〜1.6 μｍの波長領域において１００ＭＨ
ｚ以下の線幅で発振していることが確認できた。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明装置によれ
ば、Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12で示されるイットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット結晶（ＹＡＧ結晶）または該ＹＡＧ結
晶の酸素以外の構成元素の一部を等価な価数を有する少
なくとも一種類の元素で置き換えた置換型ガーネット結
晶（置換型ＹＡＧ結晶）で構成され、Ｎｄ，Ｈｏ，Ｅ
ｒ，Ｔｍの３価あるいはＣｒの４価の元素のイオンのう
ちの少なくとも一種類を活性イオンとして含むコアを備
えた３次元導波路と、外部共振器として回折格子を備え
た石英導波路とを、反射防止膜を介して直列にハイブリ
ッド接続したため、単一モードで狭線幅のレーザビーム
を高効率で発生でき、また、回折格子を選択することに
よって発振周波数を制御できる。
ば、Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12で示されるイットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット結晶（ＹＡＧ結晶）または該ＹＡＧ結
晶の酸素以外の構成元素の一部を等価な価数を有する少
なくとも一種類の元素で置き換えた置換型ガーネット結
晶（置換型ＹＡＧ結晶）で構成され、Ｎｄ，Ｈｏ，Ｅ
ｒ，Ｔｍの３価あるいはＣｒの４価の元素のイオンのう
ちの少なくとも一種類を活性イオンとして含むコアを備
えた３次元導波路と、外部共振器として回折格子を備え
た石英導波路とを、反射防止膜を介して直列にハイブリ
ッド接続したため、単一モードで狭線幅のレーザビーム
を高効率で発生でき、また、回折格子を選択することに
よって発振周波数を制御できる。
【００２８】また、本発明方法によれば、発振周波数の
制御と発振線幅の狭線化とを同時に達成し得る高効率の
光励起導波路型固体レーザを確立された技術により作製
できる。
制御と発振線幅の狭線化とを同時に達成し得る高効率の
光励起導波路型固体レーザを確立された技術により作製
できる。
【図１】本発明の光励起導波路型固体レーザの一実施例
を示す構成図
を示す構成図
【図２】従来の光励起導波路型固体レーザの一例を示す
構成図
構成図
【図３】本発明の光励起導波路型固体レーザの製造方法
の一実施例を示す工程図
の一実施例を示す工程図
１１…３次元導波路、１２…３次元導波路１１のコア、
１３…石英導波路、１４…石英導波路１３のコア、１５
…回折格子、１６…反射防止膜。
１３…石英導波路、１４…石英導波路１３のコア、１５
…回折格子、１６…反射防止膜。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12で示されるイットリウム
・アルミニウム・ガーネット結晶（ＹＡＧ結晶）または
該ＹＡＧ結晶の酸素以外の構成元素の一部を等価な価数
を有する少なくとも一種類の元素で置き換えた置換型ガ
ーネット結晶（置換型ＹＡＧ結晶）で構成され、Ｎｄ，
Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍの３価あるいはＣｒの４価の元素のイ
オンのうちの少なくとも一種類を活性イオンとして含む
コアを備えた３次元導波路と、外部共振器として回折格
子を備えた石英導波路とを、反射防止膜を介して直列に
ハイブリッド接続したことを特徴とする光励起導波路型
固体レーザ。 - 【請求項２】 Ｙ3 Ａｌ5 Ｏ12で示されるイットリウム
・アルミニウム・ガーネット結晶（ＹＡＧ結晶）基板ま
たは該ＹＡＧ結晶の酸素以外の構成元素の一部を等価な
価数を有する少なくとも一種類の元素で置き換えた置換
型ガーネット結晶（置換型ＹＡＧ結晶）基板の上に、Ｎ
ｄ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍの３価あるいはＣｒの４価の元素
のイオンのうちの少なくとも一種類を活性イオンとする
ガーネット結晶膜を液相エピタキシャル成長法（ＬＰＥ
法）により形成し、 前記ガーネット結晶膜をアルゴンイオンビームエッチン
グ法により加工してコアを形成し、 該コアを形成したＹＡＧ結晶基板または置換型ＹＡＧ結
晶基板の上に該ＹＡＧ結晶基板または置換型ＹＡＧ結晶
基板と同一組成の結晶膜をＬＰＥ法により形成して３次
元導波路となし、 その後、該３次元導波路の両端面を光学研磨して反射防
止膜を形成し、 一方、石英基板に、石英導波路の形成技術を用いて、回
折格子、コア及び前記反射防止膜を備えた３次元導波路
を嵌め込むための溝を形成して石英導波路となし、 最後に、石英導波路の溝に反射防止膜を備えた３次元導
波路を、コア同士の位置決めを行って嵌め込むようにな
したことを特徴とする光励起導波路型固体レーザの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1228293A JPH06224510A (ja) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | 光励起導波路型固体レーザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1228293A JPH06224510A (ja) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | 光励起導波路型固体レーザ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06224510A true JPH06224510A (ja) | 1994-08-12 |
Family
ID=11801011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1228293A Pending JPH06224510A (ja) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | 光励起導波路型固体レーザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06224510A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7074342B2 (en) * | 2004-02-06 | 2006-07-11 | Shimadzu Corporation | Method of manufacturing optical crystal element of laser |
| JPWO2024121894A1 (ja) * | 2022-12-05 | 2024-06-13 |
-
1993
- 1993-01-28 JP JP1228293A patent/JPH06224510A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7074342B2 (en) * | 2004-02-06 | 2006-07-11 | Shimadzu Corporation | Method of manufacturing optical crystal element of laser |
| JPWO2024121894A1 (ja) * | 2022-12-05 | 2024-06-13 | ||
| WO2024121894A1 (ja) * | 2022-12-05 | 2024-06-13 | 日本電信電話株式会社 | 光素子および光素子の製造方法 |
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