JPH07106676A - 光導波路型レーザ - Google Patents
光導波路型レーザInfo
- Publication number
- JPH07106676A JPH07106676A JP24793793A JP24793793A JPH07106676A JP H07106676 A JPH07106676 A JP H07106676A JP 24793793 A JP24793793 A JP 24793793A JP 24793793 A JP24793793 A JP 24793793A JP H07106676 A JPH07106676 A JP H07106676A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- laser
- waveguide type
- rare earth
- grating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光誘起グレーティングを有する光導波路型レ
ーザで単一周波数で、高強度のレーザ光を得る。 【構成】 光導波路型レーザは平面基板上に、希土類イ
オンを少なくとも一部に添加した光導波路１１と光誘起
グレーティング型反射器１２とを備え、レーザ共振器１
０の入力側には誘電体多層膜反射ミラー１３を有し、出
力側に希土類イオン添加光導波路型後置光増幅器１４を
有する。
ーザで単一周波数で、高強度のレーザ光を得る。 【構成】 光導波路型レーザは平面基板上に、希土類イ
オンを少なくとも一部に添加した光導波路１１と光誘起
グレーティング型反射器１２とを備え、レーザ共振器１
０の入力側には誘電体多層膜反射ミラー１３を有し、出
力側に希土類イオン添加光導波路型後置光増幅器１４を
有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光導波路型レーザに関
し、さらに詳しくは、光通信，光情報処理，光計測など
の分野において光源としての利用価値が高い希土類イオ
ン添加ガラス光導波路型レーザに関するものである。
し、さらに詳しくは、光通信，光情報処理，光計測など
の分野において光源としての利用価値が高い希土類イオ
ン添加ガラス光導波路型レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】エルビウムなどの希土類イオンをコアに
添加した石英系光導波路型レーザは、導波路構造による
光閉じ込め効果を利用して低い励起光強度の発振しきい
値と高い変換効率を得ることができ、小型であるため、
光通信，光情報処理，光計測などの分野において様々な
応用が期待されている。とりわけ、活性イオンとして、
エルビウムイオンを添加した光導波路型レーザは、光通
信に重要な１．５μｍ帯に発光帯を有するので極めて利
用価値が高い。エルビウムイオンは、０．８２μｍ帯、
０．９８μｍ帯および１．４８μｍ帯など近赤外領域に
吸収帯を有し、これらに適合した波長の光で励起され、
１．５μｍ帯の光を誘導放出する。
添加した石英系光導波路型レーザは、導波路構造による
光閉じ込め効果を利用して低い励起光強度の発振しきい
値と高い変換効率を得ることができ、小型であるため、
光通信，光情報処理，光計測などの分野において様々な
応用が期待されている。とりわけ、活性イオンとして、
エルビウムイオンを添加した光導波路型レーザは、光通
信に重要な１．５μｍ帯に発光帯を有するので極めて利
用価値が高い。エルビウムイオンは、０．８２μｍ帯、
０．９８μｍ帯および１．４８μｍ帯など近赤外領域に
吸収帯を有し、これらに適合した波長の光で励起され、
１．５μｍ帯の光を誘導放出する。
【０００３】希土類添加光導波路型レーザ共振器をグレ
ーティング反射鏡を用いて構成することにより、グレー
ティング周期により発振波長を制御でき、同時に発振ス
ペクトルの狭線幅化が可能である。さらに、導波路長と
グレーティング反射帯域を適切に設定することにより、
単一周波数でレーザ発振する単一縦モード光導波路型レ
ーザを実現することも可能である。従来のグレーティン
グを有する光導波路型レーザの構造を図２に示す。これ
は本出願人の先願に記載されている（特願平４−１４７
２９８号）。この光導波路型レーザは、希土類イオンを
コア２１に添加した光導波路を光増幅媒体とし、２光束
干渉露光法や位相シフトマスク法により書き込み光を照
射して形成した光誘起グレーティング導波路２２を一方
の反射器とし、誘電体多層膜反射ミラーを他方の反射器
２３とする。光誘起グレーティング露光条件により、グ
レーティング型反射器の反射波長および反射率を制御で
きる。
ーティング反射鏡を用いて構成することにより、グレー
ティング周期により発振波長を制御でき、同時に発振ス
ペクトルの狭線幅化が可能である。さらに、導波路長と
グレーティング反射帯域を適切に設定することにより、
単一周波数でレーザ発振する単一縦モード光導波路型レ
ーザを実現することも可能である。従来のグレーティン
グを有する光導波路型レーザの構造を図２に示す。これ
は本出願人の先願に記載されている（特願平４−１４７
２９８号）。この光導波路型レーザは、希土類イオンを
コア２１に添加した光導波路を光増幅媒体とし、２光束
干渉露光法や位相シフトマスク法により書き込み光を照
射して形成した光誘起グレーティング導波路２２を一方
の反射器とし、誘電体多層膜反射ミラーを他方の反射器
２３とする。光誘起グレーティング露光条件により、グ
レーティング型反射器の反射波長および反射率を制御で
きる。
【０００４】この光導波路型レーザの一方の光導波路端
面より励起光を入射すると、エルビウムイオンが励起さ
れる。共振器内のエルビウムイオンの蛍光はグレーティ
ング反射波長に一致した波長でのみ反射され、利得が共
振器損失を上回るとレーザ発振を開始し、他方の端面よ
りグレーティング反射波長と等しい波長のレーザ発振光
を出力する。
面より励起光を入射すると、エルビウムイオンが励起さ
れる。共振器内のエルビウムイオンの蛍光はグレーティ
ング反射波長に一致した波長でのみ反射され、利得が共
振器損失を上回るとレーザ発振を開始し、他方の端面よ
りグレーティング反射波長と等しい波長のレーザ発振光
を出力する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の光導波路型レー
ザには以下のような問題点があった。希土類添加光導波
路は単位長さ当りの励起光吸収係数（０．５重量％のエ
ルビウムイオンを添加した光導波路の９８０ｎｍ吸収係
数：０．５ｄＢ／ｃｍ）が小さいことから、１ｃｍ以下
の短い共振器長を要する単一縦モード光導波路型レーザ
の場合、励起光のごく一部が希土類イオンにより吸収さ
れ、残りは希土類イオンを励起することなく出力端より
出射されるので、励起光強度に対するレーザ発振光強度
の微分効率が低かった。この結果、単一縦モードレーザ
などの従来の光導波路型レーザには、光出力が小さいと
いう問題点があった。このため、高出力光導波路型単一
縦モードレーザの開発が待たれていた。
ザには以下のような問題点があった。希土類添加光導波
路は単位長さ当りの励起光吸収係数（０．５重量％のエ
ルビウムイオンを添加した光導波路の９８０ｎｍ吸収係
数：０．５ｄＢ／ｃｍ）が小さいことから、１ｃｍ以下
の短い共振器長を要する単一縦モード光導波路型レーザ
の場合、励起光のごく一部が希土類イオンにより吸収さ
れ、残りは希土類イオンを励起することなく出力端より
出射されるので、励起光強度に対するレーザ発振光強度
の微分効率が低かった。この結果、単一縦モードレーザ
などの従来の光導波路型レーザには、光出力が小さいと
いう問題点があった。このため、高出力光導波路型単一
縦モードレーザの開発が待たれていた。
【０００６】そこで本発明では、光励起グレーティング
を備えた高出力光導波路型レーザを提供することを目的
とする。
を備えた高出力光導波路型レーザを提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明の光導波路型レーザは、平面基板上に構成
された、希土類イオンを少なくとも一部に添加した光導
波路と光誘起屈折率変化を利用して形成した光誘起グレ
ーティング型反射器を有する光導波路型レーザであっ
て、レーザ共振器の出力側に希土類イオン添加光導波路
型後置光増幅器を有することを特徴とする。
めに、本発明の光導波路型レーザは、平面基板上に構成
された、希土類イオンを少なくとも一部に添加した光導
波路と光誘起屈折率変化を利用して形成した光誘起グレ
ーティング型反射器を有する光導波路型レーザであっ
て、レーザ共振器の出力側に希土類イオン添加光導波路
型後置光増幅器を有することを特徴とする。
【０００８】
【作用】レーザ共振器の出力側に希土類イオン添加光導
波路型後置光増幅器を配置することにより、レーザ共振
器からの微弱な単一モードレーザ発振光をこの後置光増
幅器により増幅し、高いレーザ出力を得ることができ
る。また、光誘起グレーティングは励起光波長において
低損失であることから、レーザ共振器内で吸収されなか
った透過励起光を利用して後置光増幅器を効率的に励起
することができる。
波路型後置光増幅器を配置することにより、レーザ共振
器からの微弱な単一モードレーザ発振光をこの後置光増
幅器により増幅し、高いレーザ出力を得ることができ
る。また、光誘起グレーティングは励起光波長において
低損失であることから、レーザ共振器内で吸収されなか
った透過励起光を利用して後置光増幅器を効率的に励起
することができる。
【０００９】
【実施例】以下、実施例により詳細に説明する。
【００１０】図１に、本発明の光導波路型レーザを示
す。この光導波路型レーザは、光導波路型レーザ共振器
１０を備えている。この光導波路型レーザ共振器１０は
０．１〜２重量％の希土類イオンを添加した１本の光導
波路（希土類添加光導波路）１１とその一部に設けられ
た光誘起グレーティング型反射器１２と、一方の光導波
路端面にのみ設けられた誘電体多層膜反射ミラー１３と
を有する。光誘起グレーティング型反射器１２と誘電体
多層膜反射ミラー１３の距離（レーザ共振器長）は、単
一縦モードレーザ発振を得るため１ｃｍ以下と短いこと
が望ましい。光誘起グレーティング型反射器１２と反射
ミラー１３を有しない光導波路端面の間を結ぶ希土類イ
オン添加光導波路型後置光増幅光導波路１４は、高いレ
ーザ発振光出力を得るために数ｃｍ以上の長さを有する
ことが望ましい。
す。この光導波路型レーザは、光導波路型レーザ共振器
１０を備えている。この光導波路型レーザ共振器１０は
０．１〜２重量％の希土類イオンを添加した１本の光導
波路（希土類添加光導波路）１１とその一部に設けられ
た光誘起グレーティング型反射器１２と、一方の光導波
路端面にのみ設けられた誘電体多層膜反射ミラー１３と
を有する。光誘起グレーティング型反射器１２と誘電体
多層膜反射ミラー１３の距離（レーザ共振器長）は、単
一縦モードレーザ発振を得るため１ｃｍ以下と短いこと
が望ましい。光誘起グレーティング型反射器１２と反射
ミラー１３を有しない光導波路端面の間を結ぶ希土類イ
オン添加光導波路型後置光増幅光導波路１４は、高いレ
ーザ発振光出力を得るために数ｃｍ以上の長さを有する
ことが望ましい。
【００１１】光誘起グレーティング形成のため光導波路
に添加されるゲルマニウムは紫外域に欠陥に起因する吸
収帯を有し、吸収帯に合致する波長の光を照射すること
により欠陥の構造が変化し、光導波路の屈折率変化を引
き起こす。屈折率変化量は、１０-4程度である。ゲルマ
ニウムを添加した光導波路では、高温高圧下で水素処理
を行い欠陥の量を増加させることにより、屈折率変化量
を増すことも可能である。
に添加されるゲルマニウムは紫外域に欠陥に起因する吸
収帯を有し、吸収帯に合致する波長の光を照射すること
により欠陥の構造が変化し、光導波路の屈折率変化を引
き起こす。屈折率変化量は、１０-4程度である。ゲルマ
ニウムを添加した光導波路では、高温高圧下で水素処理
を行い欠陥の量を増加させることにより、屈折率変化量
を増すことも可能である。
【００１２】（実施例１）火炎堆積法によりエルビウム
およびゲルマニウムを添加した石英系光導波路をシリコ
ン基板上に作製し、光導波路の一部に光照射によりグレ
ーティングを形成した。以下に具体的に述べる埋め込み
光導波路のエルビウムおよびゲルマニウム添加量はそれ
ぞれ１重量％および１０重量％であった。光導波路の片
端面に誘電体多層膜反射ミラー１３（レーザ発振光波長
１５３５ｎｍにおける反射率９９．９％、励起光波長９
８０ｎｍにおける透過率９０％）を蒸着した後、エキシ
マレーザ（波長２４５ｎｍ、強度３００ｍＪ）を用い、
位相シフトマスクを使用して長さ２ｍｍの光誘起グレー
ティングを有する光誘起グレーティング型反射器１２を
形成した。この光誘起グレーティング型反射器１２の反
射波長は１５３５ｎｍ、反射率は９０％であり、反射帯
域は０．１ｎｍ以下であった。また、光誘起グレーティ
ングと誘電体多層膜反射ミラーの間の距離は１ｃｍ、曲
線光導波路で構成した後置光増幅器１４の長さは１９ｃ
ｍとした。
およびゲルマニウムを添加した石英系光導波路をシリコ
ン基板上に作製し、光導波路の一部に光照射によりグレ
ーティングを形成した。以下に具体的に述べる埋め込み
光導波路のエルビウムおよびゲルマニウム添加量はそれ
ぞれ１重量％および１０重量％であった。光導波路の片
端面に誘電体多層膜反射ミラー１３（レーザ発振光波長
１５３５ｎｍにおける反射率９９．９％、励起光波長９
８０ｎｍにおける透過率９０％）を蒸着した後、エキシ
マレーザ（波長２４５ｎｍ、強度３００ｍＪ）を用い、
位相シフトマスクを使用して長さ２ｍｍの光誘起グレー
ティングを有する光誘起グレーティング型反射器１２を
形成した。この光誘起グレーティング型反射器１２の反
射波長は１５３５ｎｍ、反射率は９０％であり、反射帯
域は０．１ｎｍ以下であった。また、光誘起グレーティ
ングと誘電体多層膜反射ミラーの間の距離は１ｃｍ、曲
線光導波路で構成した後置光増幅器１４の長さは１９ｃ
ｍとした。
【００１３】励起光としてエルビウムイオンの吸収帯に
合致した波長９８０ｎｍの歪超格子半導体レーザ光（出
力１００ｍＷ）を用い、誘電体多層膜反射ミラーを蒸着
した端面より入射して、レーザ発振実験を行った。その
結果、作製した光導波路型レーザがグレーティング反射
波長に一致した１５３５ｎｍにおいて単一縦モードでレ
ーザ発振することが明らかとなった。この光導波路型レ
ーザの光出力は、１ｍＷと高出力であった。
合致した波長９８０ｎｍの歪超格子半導体レーザ光（出
力１００ｍＷ）を用い、誘電体多層膜反射ミラーを蒸着
した端面より入射して、レーザ発振実験を行った。その
結果、作製した光導波路型レーザがグレーティング反射
波長に一致した１５３５ｎｍにおいて単一縦モードでレ
ーザ発振することが明らかとなった。この光導波路型レ
ーザの光出力は、１ｍＷと高出力であった。
【００１４】（比較例）実施例１で作製した光導波路型
レーザの希土類イオン添加光導波路型後置光増幅器を切
断除去して従来構成の光導波路型レーザとし、実施例１
と同様の励起光源を用いてレーザ発振特性を測定したと
ころ、光出力は０．０３ｍＷと小さかった。
レーザの希土類イオン添加光導波路型後置光増幅器を切
断除去して従来構成の光導波路型レーザとし、実施例１
と同様の励起光源を用いてレーザ発振特性を測定したと
ころ、光出力は０．０３ｍＷと小さかった。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光導波路
型レーザを用いることにより、単一周波数でありかつ高
強度のレーザ光を得ることができる。
型レーザを用いることにより、単一周波数でありかつ高
強度のレーザ光を得ることができる。
【図１】本発明の光導波路型レーザの構造を示す模式的
平面図である。
平面図である。
【図２】従来のグレーティングを有する光導波路型レー
ザの構造を示す模式的平面図である。
ザの構造を示す模式的平面図である。
１０ レーザ共振器 １１ 希土類添加光導波路 １２ 光誘起グレーティング型反射器 １３ 誘電体多層膜反射ミラー １４ 希土類イオン添加光導波路型後置光増幅器 ２１ 希土類添加導波路 ２２ 光誘起グレーティング型反射器 ２３ 誘電体多層膜反射ミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/094 3/17 (72)発明者 堀口 正治 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 平面基板上に構成された、希土類イオン
を少なくとも一部に添加した光導波路と光誘起屈折率変
化を利用して形成した光誘起グレーティング型反射器を
有する光導波路型レーザであって、レーザ共振器の出力
側に希土類イオン添加光導波路型後置光増幅器を有する
ことを特徴とする光導波路型レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24793793A JPH07106676A (ja) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | 光導波路型レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24793793A JPH07106676A (ja) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | 光導波路型レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07106676A true JPH07106676A (ja) | 1995-04-21 |
Family
ID=17170777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24793793A Pending JPH07106676A (ja) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | 光導波路型レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07106676A (ja) |
-
1993
- 1993-10-04 JP JP24793793A patent/JPH07106676A/ja active Pending
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