WO2015029285A1 - レーザ増幅装置 - Google Patents

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洋次郎 渡辺
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    • H01S3/0623—Antireflective [AR]

Definitions

  • the present invention relates to a laser amplifying apparatus that amplifies laser light.
  • a planar waveguide laser amplifier is composed of a waveguide element in which the upper and lower surfaces of a laser medium are sandwiched between clad layers having a refractive index lower than that of the laser medium.
  • Laser light is propagated in the waveguide mode by total reflection of the core layer and the cladding layer in the waveguide element.
  • An inversion distribution is formed in the planar waveguide element by the excitation light, and the laser light is amplified by passing through the planar waveguide element.
  • laser light is input from an antireflection film formed on a part of the planar waveguide element. Further, the laser beam is multiple-reflected by the total reflection film formed on the opposite side surfaces of the planar waveguide device, thereby increasing the optical path length and improving the amplification gain.
  • the amplified laser light is output from an antireflection film formed on a part of the planar waveguide device.
  • a planar waveguide laser amplifier when signal light is input to a planar waveguide element, the signal light is amplified at a portion where excitation light passes through the planar waveguide.
  • an inversion distribution is formed by excitation light in a region where signal light does not pass through the planar waveguide, but the region does not contribute to amplification of signal light. Therefore, it is required to reduce the region that does not contribute to the amplification of the signal light even when the excitation light is input, and to improve the output of the laser light under a constant excitation light. That is, it has been a problem to improve the extraction efficiency of the output amplified light with respect to the input excitation light.
  • the embodiment of the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to improve the extraction efficiency of output amplified light with respect to input excitation light.
  • a laser amplifying apparatus amplifies input light and outputs it, and a plurality of lights are simultaneously input to the planar waveguide laser amplifier. And an input unit.
  • the laser amplification apparatus can improve the extraction efficiency of the output amplified light with respect to the input excitation light.
  • Embodiment 1 shows a configuration of a planar waveguide laser amplifying apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Another method of dividing signal light from a signal light laser Another method of dividing signal light from a signal light laser.
  • Configuration of a planar waveguide laser amplifying apparatus according to Embodiment 4 of the present invention Configuration of a planar waveguide laser amplifying apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
  • Embodiment 1 FIG.
  • FIG. 1 shows the configuration of a planar waveguide laser amplifying apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1A is a side view of a planar waveguide laser amplifying device viewed from the side
  • FIG. 1B is a front view of the planar waveguide laser amplifying device viewed from above.
  • 1 is a core layer
  • 2 is a cladding layer
  • 3 is excitation light
  • 4 is a planar waveguide
  • 5 is a semiconductor laser for excitation
  • 6 is a total reflection film
  • 7a and 7b are antireflection films
  • 8 is a first reflection film.
  • 9 is a second signal light laser
  • 10 is a first signal light
  • 11 is a second signal light
  • 12 is a laser amplifier
  • 13 is an input unit.
  • the same numerals indicate the same or corresponding parts.
  • the material of the core layer 1 in the planar waveguide 4 is solid, and a general laser medium can be used.
  • a material that absorbs the excitation light 3 emitted from the excitation semiconductor laser 5 is used.
  • the pumping semiconductor laser 5 is a pumping light source that outputs pumping light 3 and enters the planar waveguide 4.
  • Examples of the medium of the core layer 1 include Nd: YAG, Yb: YAG, Er: YAG, Tm: YAG, Ho: YAG, Nd: YLF, Yb: YLF, Er: YLF, Tm: YLF, Ho: YLF, Nd: Glass, Cr: LiSAF, Ti: Sapphire, etc. are used.
  • the clad layer 2 is formed on the upper and lower surfaces of the core layer 1, and the clad layer 2 serves to confine the excitation light 3 in the core layer 1.
  • the clad material of the clad layer 2 is composed of a medium having a refractive index n 2 (n 1 > n 2 ) lower than the refractive index n 1 of the core layer 1.
  • the medium of the cladding layer 2 for example, can be used as SiO 2, Al 2 O 3, MgF 2.
  • the laser amplification device includes a laser amplifier 12 and an input unit 13.
  • the input unit 13 includes a first signal light laser 8 and a second signal light laser 9, and outputs a first signal light 10 and a second signal light 11 having the same wavelength, respectively.
  • a semiconductor laser or a fiber laser can be used for the first signal light laser 8 and the second signal light laser 9, a semiconductor laser or a fiber laser can be used. In this way, the input unit 13 inputs a plurality of lights to the laser amplifier 12 simultaneously, and the inputted plurality of lights are amplified by the planar waveguide 4.
  • the laser amplifier 12 includes a planar waveguide 4 and an excitation semiconductor laser 5, and has a total reflection film 6 and antireflection films 7 a and 7 b on two side surfaces of the planar waveguide 4.
  • the total reflection film 6 is a medium that reflects the first signal light 10 and the second signal light 11, and is formed on the two side surfaces of the planar waveguide 4 on which the excitation light 3 is incident.
  • the antireflection films 7 a and 7 b are media that transmit the first signal light 10 and the second signal light 11, and are applied to a part of the side surface on which the total reflection film 6 is formed.
  • the excitation light 3 emitted from the excitation semiconductor laser 5 is incident from the side surface of the planar waveguide 4.
  • the excitation light 3 incident on the planar waveguide 4 is totally reflected at the interface with the cladding layer 2 that is the upper and lower surfaces of the core layer 1.
  • the excitation light 3 totally reflected at the interface between the core layer 1 and the cladding layer 2 is confined inside the core layer 1 and guided.
  • the pumping light 3 confined and guided inside the core layer 1 is absorbed by the core layer 1 to form an inversion distribution and generate laser gain.
  • the first signal light 10 is output from the first signal light laser 8 and is input to the planar waveguide 4 from the antireflection film 7 a.
  • the first signal light 10 is totally reflected at the interface between the core layer 1 and the cladding layer 2 in the planar waveguide 4.
  • the first signal light 10 totally reflected at the interface between the core layer 1 and the clad layer 2 is confined within the core layer 1 and guided.
  • the first signal light 10 proceeds in a zigzag manner while being repeatedly reflected between the total reflection films 6 formed on the side surfaces of the planar waveguide 4, and is induced in the planar waveguide 4 by the excitation semiconductor laser 5. Amplified by laser gain.
  • the first signal light 10 passes through the antireflection film 7 b formed on the side surface of the planar waveguide 4 and is output to the outside of the planar waveguide 4.
  • the second signal light 11 output from the second signal light laser 9 is also input to the planar waveguide 4 from the antireflection film 7a. Similar to the first signal light 10, the second signal light 11 is confined in the core layer 1 and guided, and is transmitted through the antireflection film 7 b and output to the outside of the planar waveguide 4.
  • the first signal light 10 and the second signal light 11 which are a plurality of lights generated at the input unit 13 are input to the planar waveguide 4 in the laser amplifier 12 from the same side surface.
  • the angle input to the planar waveguide 4 is different. Therefore, the second signal light 11 follows a different path from the first signal light 10 in the planar waveguide 4, and the gain of the portion of the planar waveguide 4 that cannot use the first signal light 10 can be used. .
  • the first embodiment of the present invention includes the laser amplifier 12 that amplifies and outputs the input light, and the input unit that simultaneously inputs a plurality of lights to the laser amplifier 12.
  • the first signal light 10 and the second signal light 11, which are a plurality of lights are respectively incident on the excitation light 3 that forms an inversion distribution in the core layer 1 by following different paths. It becomes possible to increase the amplification factor of the laser beam. As a result, it is possible to obtain a higher extraction efficiency than the conventional planar waveguide laser amplifier with respect to the constant intensity pumping light 3 and to improve the extraction efficiency of the output amplified light with respect to the input pumping light.
  • the output of the signal light is set to be the same, the output per signal light can be lowered and the nonlinear effects such as Brillouin scattering and Raman scattering can be suppressed compared to the conventional technique in which the output is extracted with a single signal light. Can do.
  • the input unit 13 inputs the first signal light 10 and the second signal light 11 from the same side surface of the laser amplifier 12, whereas the second embodiment is from a different side surface of the laser amplifier 12.
  • a configuration in which a first signal light 10 and a second signal light 11 are input to a laser amplifier 12 is shown.
  • FIG. 2 shows the configuration of a planar waveguide laser amplifying apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • 2A is a side view of the planar waveguide laser amplifier as viewed from the side
  • FIG. 2B is a front view of the planar waveguide laser amplifier as viewed from above.
  • 7c and 7d represent antireflection films
  • 14 and 15 represent input units.
  • the first signal light 10 in the input unit 14 is input to the planar waveguide 4 in the laser amplifier 12 from the antireflection film 7 a on one side of the laser amplifier 12.
  • the second signal light 11 in the input unit 15 is input to the planar waveguide 4 of the laser amplifier 12 from the antireflection film 7 c on the other side of the laser amplifier 12.
  • the first signal light 10 input from the antireflection film 7 a in the planar waveguide 4 is totally reflected at the interface between the core layer 1 and the cladding layer 2.
  • the first signal light 10 totally reflected at the interface between the core layer 1 and the clad layer 2 is confined within the core layer 1 and guided.
  • the first signal light 10 proceeds in a zigzag manner while repeating reflection between the total reflection films 6 formed on the side surfaces of the planar waveguide 4 in the direction perpendicular to the waveguide direction, and enters the planar waveguide 4. Amplified by the laser gain induced by the pumping semiconductor laser 5. The first signal light 10 passes through the antireflection film 7 b formed on the side surface of the planar waveguide 4 and is output to the outside of the planar waveguide 4.
  • the second signal light 11 input from the antireflection film 7 c provided on the side surface of the laser amplifier 12 opposite to the antireflection film 7 a is confined inside the core layer 1 within the planar waveguide 4. Waveguided.
  • the second signal light 11 proceeds in a zigzag manner while being repeatedly reflected between the total reflection films 6 formed on the side surfaces of the planar waveguide 4, and is induced in the planar waveguide 4 by the excitation semiconductor laser 5. Amplified by laser gain.
  • the second signal light 11 follows a different path from the first signal light 10 in the planar waveguide 4.
  • the second signal light 11 passes through the antireflection film 7 d formed on the side surface of the planar waveguide 4 and is output to the outside of the planar waveguide 4.
  • the input units 14 and 15 are characterized by inputting a plurality of lights to different side surfaces of the laser amplifier 12.
  • the second signal light 11 follows a path different from that of the first signal light 10 in the planar waveguide 4, and the gain of the portion of the planar waveguide 4 where the first signal light 10 cannot be used can be used.
  • the input and output of the first signal light 10 and the second signal light 11 are at the same position, but in the second embodiment, the input and output of the first signal light 10 and the second signal light 11 are performed.
  • the position is different.
  • the input units 14 and 15 input the first signal light 10 and the second signal light 11 to the laser amplifier 12 from different sides of the laser amplifier 12, respectively.
  • the laser power density in the antireflection film 7a is lower than that in the first embodiment, and the possibility of deterioration of the antireflection film 7b due to laser output can be reduced.
  • the first signal light 10 and the second signal light 11 are emitted from the individual signal light lasers, whereas in the third embodiment, the first signal light 10 and the second signal light 11 are emitted.
  • the signal light 11 is emitted from the same signal light laser.
  • FIG. 3 shows the configuration of a planar waveguide laser amplifying apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • 3A is a side view of the planar waveguide laser amplifier as viewed from the side
  • FIG. 3B is a front view of the planar waveguide laser amplifier as viewed from above.
  • 16 and 17 are total reflection mirrors
  • 18 is a beam splitter
  • 20 is a laser for signal light.
  • the third embodiment is characterized in that the signal light output from the individual signal light lasers in the first and second embodiments is output by a single signal light laser 20.
  • the signal light output from the single signal light laser 20 in the input unit 13 is split into the first signal light 10 and the second signal light 11 by the beam splitter 18.
  • the angle of the first signal light 10 is adjusted by the total reflection mirror 16 and input to the planar waveguide 4 from the antireflection film 7a.
  • the angle of the second signal light 11 is also adjusted by the total reflection mirror 17, and is input to the planar waveguide 4 from the antireflection film 7a.
  • a plurality of lights are generated by dividing the light output from the single signal light laser 20 by a splitter such as the beam splitter 18, and the plurality of lights are guided in a plane within the laser amplifier 12 from different positions. Input to the waveguide 4.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method of dividing the signal light output from the single signal light laser 20 into the first signal light 10 and the second signal light 11.
  • a non-polarized laser 22 is used as the signal light laser 20.
  • 21 is a half-wave plate
  • 22 is a non-polarized laser.
  • polarized light perpendicular to the paper surface of FIG. When a laser mixed with polarized light output from the non-polarized laser 22 is input to the polarization beam splitter 18, the polarization component perpendicular to the paper surface is reflected by the polarization beam splitter 18 and becomes the first signal light 10.
  • the polarization component parallel to the paper surface is transmitted by the polarization beam splitter 18 and becomes the second signal light 11.
  • the polarization beam splitter 18 can separate the light into a plurality of lights. If the half-wave plate 21 is inserted into the first signal light 10 or the second signal light 11, the polarization directions of the first signal 10 and the second signal 11 can be aligned in the same direction. According to the method described in FIG. 4, the first signal light 10 and the second signal light 11 can be obtained from a single laser, and the wavelengths of the first signal light 10 and the second signal light 11 can be obtained. The beam quality can be the same. In this way, the input unit 13 aligns the polarization directions of the plurality of lights by inserting one of the plurality of lights divided by the splitter such as the polarization beam splitter 18 into the half-wave plate.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining another method of dividing the signal light output from the single signal light laser 20 into the first signal light 10 and the second signal light 11.
  • reference numeral 23 denotes a half-wave plate
  • 24 denotes a linearly polarized laser.
  • a linearly polarized laser 24 is used as the signal light laser 20. It is assumed that the linearly polarized laser 24 is polarized parallel to the paper surface of FIG. The polarized light of the laser polarized parallel to the paper surface is rotated 45 degrees by the half-wave plate 23.
  • the polarization component perpendicular to the paper surface is reflected by the polarization beam splitter 18 to become the first signal light 10, and the polarization component parallel to the paper surface is the polarization beam splitter 18. And is transmitted as second signal light 11.
  • the first signal light 10 and the second signal light 11 can be separated. If the half-wave plate 21 is inserted into the first signal light 10 or the second signal light 11, the polarization directions of the first signal light 10 and the second signal light 11 can be made the same. According to the method described with reference to FIG.
  • the first signal light 10 and the second signal light 11 can be obtained from a single laser, and the wavelengths of the first signal light 10 and the second signal light 11 can be obtained.
  • the beam quality can be the same.
  • the rotation angle of the polarization of the laser is adjusted by the half-wave plate 23 placed in front of the polarization beam splitter 18. By adjusting the rotation angle of the polarization of the laser, the power ratio of the first signal light 10 and the second signal light 11 can be arbitrarily adjusted.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining another method of dividing the signal light output from the single signal light laser into the first signal light 10 and the second signal light 11.
  • reference numeral 25 denotes a partial reflecting mirror.
  • the signal light laser 20 may be either a non-polarized laser 22 or a linearly polarized laser 24.
  • the output from the signal light laser 20 can be separated into the first signal light 10 and the second signal light 11 by transmission and reflection of the partial reflection mirror 25.
  • the first signal light 10 and the second signal light 11 can be obtained from a single laser, and the wavelengths of the first signal light 10 and the second signal light 11 can be obtained.
  • the beam quality etc. can be made the same.
  • the reflectance of the partial reflection mirror 25 the power ratio of the first signal light 10 and the second signal light 11 can be arbitrarily adjusted.
  • the input unit 13 inputs a plurality of lights from different angles of the laser amplifier 12. With such a configuration, it is possible to obtain a higher extraction efficiency than the conventional planar waveguide laser amplifier. Further, the signal light output from the single signal light laser 20 is divided by a splitter such as the polarization beam splitter 18 to generate a plurality of lights. With such a configuration, a plurality of lights can be generated by the single signal light laser 20, and a plurality of lights can be generated efficiently. Further, the input unit 13 inserts one of the plurality of lights divided by the splitter into the half-wave plate. With this configuration, it is possible to align the polarization directions of a plurality of lights.
  • the first signal light 10 and the second signal light 11 have the same wavelength, whereas in the fourth embodiment, the first signal light 10 is a plurality of lights. And a configuration in which the second signal light 11 has different wavelengths.
  • FIG. 7 shows the configuration of a planar waveguide laser amplifying apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 7A is a side view of the planar waveguide laser amplifying apparatus viewed from the side
  • FIG. 7B is a front view of the planar waveguide laser amplifying apparatus viewed from above.
  • the second signal light 11 output from the second signal light laser 9 has a wavelength different from that of the first signal light 10 output from the first signal light laser 8.
  • the first signal light 10 output from the first signal light laser 8 and the second signal light 11 output from the second signal light laser 9 are input to the planar waveguide 4 from the antireflection film 7a. Is done.
  • the first signal light 10 and the second signal light 11 are confined in the core layer 1 and guided.
  • the second signal light 11 output from the second signal light laser 9 has a wavelength different from that of the first signal light 10 output from the first signal light laser 8. Accordingly, a plurality of wavelengths can be output from one planar waveguide laser amplifier. Further, if the laser gain has a non-uniform spread, a plurality of signal lights having different wavelengths have different amplification factors. In this case, gain reduction due to spectral hole burning in which a hole is generated in a spectrum of a specific frequency is reduced, and extraction efficiency can be improved.
  • the signal light output from the single signal light laser 20 is divided by a splitter such as the polarization beam splitter 18 to generate a plurality of lights.
  • a splitter such as the polarization beam splitter 18
  • the input unit 13 inserts one of the plurality of lights divided by the splitter into the half-wave plate.
  • the clad layer 2 is provided on the upper and lower surfaces of the core layer 1, and the excitation light and the signal light are totally reflected at the interface between the core layer 1 and the clad layer 2 so as to be confined in the core layer 1.
  • a second cladding layer having a refractive index lower than that of the cladding layer 2 can be further provided on the upper and lower surfaces of the cladding layer 2.
  • the excitation light 3 is totally reflected at the interface between the cladding layer 2 and the second cladding layer and confined inside the core layer 1 and the cladding layer 2.
  • the signal light is totally reflected at the interface between the core layer 1 and the clad layer 2 and confined in the core layer 1. Even in such a waveguide having a double clad structure, the method described in the first to fourth embodiments can be performed.
  • the input unit 13 inputs a plurality of lights having different wavelengths to the laser amplifier 12. With such a configuration, it is possible to obtain a higher extraction efficiency than the conventional planar waveguide laser amplifier.
  • the present invention can be freely combined with each embodiment, or any component of each embodiment can be modified or omitted.
  • the number of signal light lasers may be three or more.
  • the laser amplifier 12 may be a planar waveguide type laser amplifier.
  • a specific configuration in which a plurality of signal lights having different polarizations have different wavelengths is not described.
  • an effective configuration in this case will be described.
  • a laser medium having the maximum gain at different wavelengths depending on the polarization direction a plurality of signal lights having different wavelengths are input to the planar waveguide laser amplifier in the direction of the polarization direction in which each gain is maximum, A mode of obtaining the maximum amplification gain with each signal light will be described.
  • FIG. 8 shows the configuration of a planar waveguide laser amplifying apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 8A is a side view of the planar waveguide laser amplifying device viewed from the side
  • FIG. 8B is a front view of the planar waveguide laser amplifying device viewed from above.
  • the first signal light 10 output from the first signal light laser 8 and the second signal light 11 output from the second signal light laser 9 have different wavelengths. Furthermore, the polarization directions are perpendicular to each other.
  • the core layer 1 is formed of a laser medium having a maximum gain at different wavelengths depending on the polarization direction of the laser light. Examples of the laser medium having the maximum gain at different wavelengths depending on the polarization direction of the laser light include Nd: YLF.
  • the signal light has a high gain at a wavelength of 1047 nm for P-polarized light (direction perpendicular to the c-axis of the crystal) and a high gain at a wavelength of 1053 nm for S-polarized light (direction parallel to the c-axis of the crystal).
  • the first signal light 10 has a wavelength of 1053 nm and enters the planar waveguide 4 in the laser amplifier 12 from the antireflection film 7a on one side of the laser amplifier 12 so as to be P-polarized with respect to the core layer 1.
  • the second signal light 11 in the input unit 15 has a wavelength of 1047 nm and is a laser amplifier from the antireflection film 7 c on the other side of the laser amplifier 12 so as to be S-polarized with respect to the core layer 1.
  • 12 plane waveguides 4 are input.
  • the c-axis of the crystal of the core layer 1 is a direction parallel to the thickness direction of the waveguide (the c-axis of the crystal of the core layer 1 is perpendicular to the cladding layer 2).
  • the first signal light 10 input to the planar waveguide 4 is totally reflected at the interface between the core layer 1 and the clad layer 2 in the planar waveguide 4 and is confined in the core layer 1 and guided. .
  • the first signal light 10 proceeds in a zigzag manner while being repeatedly reflected between the total reflection films 6 formed on the side surfaces of the planar waveguide 4, and is induced in the planar waveguide 4 by the excitation semiconductor laser 5. Amplified by laser gain.
  • the first signal light 10 passes through the antireflection film 7 b formed on the side surface of the planar waveguide 4 and is output to the outside of the planar waveguide 4.
  • the second signal light 11 input from the antireflection film 7 c provided on the side surface of the laser amplifier 12 opposite to the antireflection film 7 a is confined inside the core layer 1 within the planar waveguide 4. Waveguided.
  • the second signal light 11 proceeds in a zigzag manner while being repeatedly reflected between the total reflection films 6 formed on the side surfaces of the planar waveguide 4, and is induced in the planar waveguide 4 by the excitation semiconductor laser 5.
  • the signal light having a wavelength of 1047 nm is amplified by the laser gain.
  • the second signal light 11 follows a different path from the first signal light 10 in the planar waveguide 4.
  • the second signal light 11 output from the second signal light laser 9 is the first signal output from the first signal light laser 8. It has a wavelength different from that of the light 10. Since the wavelength 1053 nm of the signal light 10 and the wavelength 1047 nm of the signal light 11 use the same transition band of the laser gain, when the signal light 10 and the signal light 11 pass through the same path in the planar waveguide 4, a larger gain is obtained. The output of the signal light 11 having a wavelength of 1047 nm is larger than that of the signal light 10 having a small gain of 1053 nm.
  • the signal light 10 and the signal light 11 follow different paths in the planar waveguide 4, and
  • the signal light 10 of 1 can use the gain of the planar waveguide 4 in a portion not used by the second signal light 11.
  • signal light of different wavelengths can be obtained with high output from one planar waveguide laser amplifier.
  • the clad layer 2 is provided on the upper and lower surfaces of the core layer 1, and the excitation light and the signal light are totally reflected at the interface between the core layer 1 and the clad layer 2 so as to be confined in the core layer 1.
  • a second cladding layer having a refractive index lower than that of the cladding layer 2 can be further provided on the upper and lower surfaces of the cladding layer 2.
  • the excitation light 3 is totally reflected at the interface between the cladding layer 2 and the second cladding layer and confined inside the core layer 1 and the cladding layer 2.
  • the signal light is totally reflected at the interface between the core layer 1 and the clad layer 2 and confined in the core layer 1.
  • the method described in the fifth embodiment can be carried out even with such a double clad waveguide.
  • the present invention can be freely combined with the fifth embodiment and the first to fourth embodiments, or can be modified or omitted in any component of each embodiment.
  • the number of signal light lasers may be three or more.
  • the laser amplifier 12 may be a laser amplifier using a slab type laser medium.
  • 1 Core layer
  • 2 Cladding layer
  • 3 Excitation light
  • 4 Planar waveguide
  • 5 Excitation semiconductor laser
  • 6 Total reflection film
  • 7a, 7b Antireflection film
  • 8 For first signal light
  • 10 first signal light
  • 11 second signal light
  • 12 laser amplifier
  • 13 input unit
  • 16, 17 total reflection mirror
  • 18 polarized beam Splitter
  • 20 laser for signal light
  • 22 non-polarized laser
  • 23 half-wave plate
  • 24 linearly polarized laser
  • 25 partial reflection mirror
  • 26 polarization direction of first signal light
  • 27 Polarization direction of the second signal light.

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Abstract

複数の信号光を異なる方向から平面導波路型レーザ増幅器に入射し、複数の信号光が異なる経路をたどることによって、信号光が通過せず増幅に寄与しない領域を低減する。複数の信号光は平面導波路内で異なる経路を辿り、第１の信号光が利用できない部分の平面導波路の利得を第２の信号光が利用する。この構成により、平面導波路型レーザ増幅器内で信号光の増幅に寄与しない領域を低減することができ、複数の信号光を効率的に増幅することができる。

Description

レーザ増幅装置
本発明はレーザ光の増幅を行うレーザ増幅装置に関するものである。
平面導波路型レーザ増幅器は、レーザ媒質の上下両面をレーザ媒質より屈折率の小さいクラッド層で挟み込んだ導波路素子で構成される。レーザ光は導波路素子内において、コア層とクラッド層の全反射により導波路モードで伝搬される。平面導波路素子内には励起光により反転分布が形成され、レーザ光はその平面導波路素子内を通過することで増幅される。
平面導波路型レーザ増幅器にレーザ光を入力するにあたって、平面導波路素子の一部に形成された反射防止膜からレーザ光を入力する。また、レーザ光を平面導波路素子の対向する側面に形成された全反射膜で多重反射させることで光路長を長くして増幅利得を向上する。増幅されたレーザ光は、平面導波路素子の一部に形成された反射防止膜から出力される。以下の特許文献では、この平面導波路型レーザ増幅器の構成が記載されている。
ＵＳ２００３／００６３８８４　Ａ１
　従来の平面導波路型レーザ増幅器では、平面導波路素子に信号光が入力されると、信号光は平面導波路内の励起光が通過する部分で増幅される。しかし、平面導波路内には信号光が通過しない領域にも励起光により反転分布が形成されるが、その領域は信号光の増幅に寄与しない。従って、励起光を入力しても信号光の増幅に寄与しない領域を少なくし、一定の励起光のもとでレーザ光の出力を向上することが求められる。すなわち、入力励起光に対する出力増幅光の抜出し効率の改善を行うことが課題であった。
　本発明の実施の形態は上記に鑑みてなされたものであって、入力励起光に対する出力増幅光の抜出し効率の改善を行うことを目的とする。
　上記の目的を達成するために、本発明におけるレーザ増幅装置は、入力された光を増幅して出力する平面導波路型レーザ増幅器と、前記平面導波路型レーザ増幅器に複数の光を同時に入力する入力部と、を備えたことを特徴とする。
　本発明に係るレーザ増幅装置では、入力励起光に対する出力増幅光の抜出し効率を改善することができる。
この発明の実施の形態１による平面導波路型レーザ増幅装置の構成。 この発明の実施の形態２による平面導波路型レーザ増幅装置の構成。 この発明の実施の形態３による平面導波路型レーザ増幅装置の構成。 信号光用レーザからの信号光を分割する方法。 信号光用レーザからの信号光を分割する別の方法。 信号光用レーザからの信号光を分割する別の方法。 この発明の実施の形態４による平面導波路型レーザ増幅装置の構成。 この発明の実施の形態５による平面導波路型レーザ増幅装置の構成。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による平面導波路型レーザ増幅装置の構成を示す。図１（ａ）は平面導波路型レーザ増幅装置を横から見た側面図、図１（ｂ）は上から見た正面図を表す。図１において、１はコア層、２はクラッド層、３は励起光、４は平面導波路、５は励起用半導体レーザ、６は全反射膜、７ａ、７ｂは反射防止膜、８は第１の信号光用レーザ、９は第２の信号光用レーザ、１０は第１の信号光、１１は第２の信号光、１２はレーザ増幅器、１３は入力部を表す。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。
図１（ａ）において平面導波路４内のコア層１の材質は固体であり、一般的なレーザ媒質を使用できる。レーザ媒質としては、励起用半導体レーザ５から出射された励起光３を吸収する材質を使用する。励起用半導体レーザ５は励起光３を出力し、平面導波路４内に入射する励起光源である。コア層１の媒質としては、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｙｂ：ＹＬＦ、Ｅｒ：ＹＬＦ、Ｔｍ：ＹＬＦ、Ｈｏ：ＹＬＦ、Ｎｄ：Ｇｌａｓｓ、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅなどが用いられる。
平面導波路４では、コア層１の上下面にはクラッド層２が形成され、クラッド層２はコア層１内に励起光３を閉じ込める役割を果たす。クラッド層２のクラッド材はコア層１の屈折率ｎ１よりも低い屈折率ｎ２（ｎ１＞ｎ２）の媒質で構成されている。クラッド層２の媒質としては、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２などを用いることができる。
図１（ｂ）において、レーザ増幅装置はレーザ増幅器１２と入力部１３により構成される。入力部１３は第１の信号光用レーザ８と第２の信号光用レーザ９を含み、それぞれ同じ波長の第１の信号光１０と第２の信号光１１を出力する。また、第１の信号光用レーザ８と第２の信号光用レーザ９には、半導体レーザやファイバレーザを用いることができる。このように、入力部１３はレーザ増幅器１２に複数の光を同時に入力し、入力された複数の光は平面導波路４で増幅される。
レーザ増幅器１２は平面導波路４と励起用半導体レーザ５を含み、平面導波路４の２つの側面に全反射膜６と反射防止膜７ａ、７ｂを有する。全反射膜６は第１の信号光１０及び第２の信号光１１を反射する媒質であり、励起光３が入射される平面導波路４の２つの側面に形成される。反射防止膜７ａ、７ｂは第１の信号光１０及び第２の信号光１１を透過する媒質であり、全反射膜６が形成されている側面の一部に施されている。
次に動作について説明する。レーザ増幅器１２において、励起用半導体レーザ５から出射された励起光３は、平面導波路４の側面より入射される。平面導波路４内に入射された励起光３は、コア層１の上下面であるクラッド層２との界面で全反射される。コア層１とクラッド層２の界面で全反射された励起光３は、コア層１の内部に閉じ込められて導波される。コア層１の内部に閉じ込められて導波する励起光３は、コア層１で吸収されて、反転分布を形成しレーザ利得を発生させる。
入力部１３では、第１の信号光用レーザ８から第１の信号光１０が出力され、反射防止膜７aより平面導波路４に入力される。第１の信号光１０は、平面導波路４内でコア層１とクラッド層２との界面で全反射される。コア層１とクラッド層２との界面で全反射された第１の信号光１０は、コア層１の内部に閉じ込められて導波される。第１の信号光１０は、平面導波路４の側面に形成されている全反射膜６の間で反射を繰り返しながらジグザグに進行し、励起用半導体レーザ５によって平面導波路４内に誘起されるレーザ利得により増幅される。第１の信号光１０は平面導波路４の側面に形成されている反射防止膜７ｂを透過して平面導波路４の外部に出力される。
第２の信号光用レーザ９から出力される第２の信号光１１も、反射防止膜７aより平面導波路４に入力される。第１の信号光１０と同様に、第２の信号光１１はコア層１の内部に閉じ込められて導波され、反射防止膜７ｂを透過して平面導波路４の外部に出力される。
実施の形態１では、入力部１３で生成される複数の光である第１の信号光１０と第２の信号光１１はレーザ増幅器１２内の平面導波路４に同じ側面から入力されるが、平面導波路４に入力される角度が異なる。したがって、第２の信号光１１は平面導波路４内で第１の信号光１０と異なる経路を辿り、第１の信号光１０が利用できない部分の平面導波路４の利得を利用することができる。
このように、本発明の実施の形態１では、入力された光を増幅して出力するレーザ増幅器１２と、レーザ増幅器１２に複数の光を同時に入力する入力部を備える。このような構成を用いると、複数の光である第１の信号光１０と第２の信号光１１がそれぞれ異なる経路をたどることによって、コア層１で反転分布を形成する励起光３に入射され、レーザ光の増幅率を上げることが可能となる。その結果、一定強度の励起光３に対して従来の平面導波路型レーザ増幅器よりも高い抜き出し効率を得ることができ、入力励起光に対する出力増幅光の抜出し効率を改善することができる。また、信号光の出力が同じとなるように設定すると、単独の信号光で出力を抜き出す従来技術よりも、信号光あたりの出力を低くでき、ブリルアン散乱、ラマン散乱等の非線形効果を抑制することができる。
実施の形態２．
実施の形態１では、入力部１３はレーザ増幅器１２の同じ側面から第１の信号光１０と第２の信号光１１を入力したのに対して、実施の形態２はレーザ増幅器１２の異なる側面から第１の信号光１０と第２の信号光１１をレーザ増幅器１２に入力する構成を示す。
図２はこの発明の実施の形態２による平面導波路型レーザ増幅装置の構成を示している。図２（ａ）は平面導波路型レーザ増幅器を横から見た側面図、図２（ｂ）は上から見た正面図を表す。図２において、７ｃ、７ｄは反射防止膜、１４、１５は入力部を表す。
実施の形態２では、入力部１４内にある第１の信号光１０はレーザ増幅器１２の１つの側面にある反射防止膜７aよりレーザ増幅器１２内の平面導波路４に入力される。一方、入力部１５にある第２の信号光１１は、レーザ増幅器１２の他の側面にある反射防止膜７ｃよりレーザ増幅器１２の平面導波路４に入力される。平面導波路４内で反射防止膜７aより入力された第１の信号光１０は、コア層１とクラッド層２との界面で全反射される。コア層１とクラッド層２との界面で全反射された第１の信号光１０は、コア層１の内部に閉じ込められて導波される。第１の信号光１０は、導波方向と垂直な方向では、平面導波路４の側面に形成されている全反射膜６の間で反射を繰り返しながらジグザグに進行し、平面導波路４内に励起用半導体レーザ５によって誘起されるレーザ利得により増幅される。第１の信号光１０は平面導波路４の側面に形成されている反射防止膜７ｂを透過して平面導波路４の外部に出力される。
同様に、反射防止膜７ａと反対のレーザ増幅器１２の側面に設けられた反射防止膜７ｃより入力された第２の信号光１１は、平面導波路４内でコア層１の内部に閉じ込められて導波される。第２の信号光１１は、平面導波路４の側面に形成されている全反射膜６の間で反射を繰り返しながらジグザグに進行し、励起用半導体レーザ５によって平面導波路４内に誘起されるレーザ利得により増幅される。このとき、第２の信号光１１は、平面導波路４の中で第１の信号光１０とは別の経路を辿る。第２の信号光１１は平面導波路４の側面に形成されている反射防止膜７ｄを透過して平面導波路４の外部に出力される。このように、入力部１４、１５は複数の光をレーザ増幅器１２の異なる側面に入力することを特徴とする。
第２の信号光１１は平面導波路４内で第１の信号光１０と異なる経路を辿り、第１の信号光１０が利用できない部分の平面導波路４の利得を利用することができる。その結果、この発明の実施の形態２で示す構成を用いると、従来の平面導波路型レーザ増幅器よりも高い抜き出し効率を得ることができる。実施の形態１では第１の信号光１０と第２の信号光１１の入出力は同じ位置であったが、実施の形態２では第１の信号光１０と第２の信号光１１の入出力位置が異なる。具体的には、入力部１４、１５はそれぞれレーザ増幅器１２の異なる側面から第１の信号光１０と第２の信号光１１をレーザ増幅器１２に入力する。その結果、反射防止膜７ａにおけるレーザパワー密度が実施の形態１の場合よりも低くなり、レーザ出力による反射防止膜７ｂの劣化の可能性を低くすることができる。
実施の形態３．
実施の形態１、２では、第１の信号光１０と第２の信号光１１は個別の信号光用レーザから出射されたのに対し、実施の形態３では第１の信号光１０と第２の信号光１１が同じ信号光用レーザから出射される構成を示す。
図３はこの発明の実施の形態３による平面導波路型レーザ増幅装置の構成を示している。図３（ａ）は平面導波路型レーザ増幅器を横から見た側面図、図３（ｂ）は上から見た正面図を表す。図３において、１６、１７は全反射鏡、１８はビームスプリッタ、２０は信号光用レーザを示す。
実施の形態３では実施の形態１と実施の形態２で個別の信号光用レーザから出力されていた信号光を単一の信号光用レーザ２０によって出力することを特徴としている。入力部１３において単一の信号光用レーザ２０から出力された信号光はビームスプリッタ１８で、第１の信号光１０と第２の信号光１１に分割される。第１の信号光１０は、全反射鏡１６により角度調整され、反射防止膜７aより平面導波路４に入力される。同様に、第２の信号光１１も全反射鏡１７により角度調整され、反射防止膜７aより平面導波路４に入力される。このように、単一の信号光用レーザ２０から出力された光をビームスプリッタ１８などのスプリッタで分割することで複数の光を生成し、複数の光を異なる位置からレーザ増幅器１２内の平面導波路４に入力する。
図４は単一の信号光用レーザ２０から出力した信号光を第１の信号光１０と第２の信号光１１に分割する方法を説明する図である。信号光用レーザ２０には無偏波レーザ２２を用いている。図において、２１は半波長板、２２は無偏波レーザを示す。無偏波レーザ２２では図４の紙面に垂直な偏光と平行な偏光が混在している。無偏波レーザ２２から出力された偏光が混在したレーザを偏光ビームスプリッタ１８に入力すると、紙面に垂直な偏光成分は偏光ビームスプリッタ１８で反射され、第１の信号光１０となる。一方、紙面に平行な偏光成分は偏光ビームスプリッタ１８で透過され、第２の信号光１１となる。このように偏光ビームスプリッタ１８によって、複数の光に分離することができる。また、第１の信号光１０か第２の信号光１１に半波長板２１を挿入すれば、第１の信号１０と第２の信号１１の偏光方向を同じ向きに揃えることができる。図４で説明する方法によれば、単一のレーザから第１の信号光１０と第２の信号光１１を得ることができ、第１の信号光１０と第２の信号光１１の波長やビーム品質を同じとすることができる。このように、入力部１３では偏光ビームスプリッタ１８などのスプリッタで分割された複数の光の一方を半波長板に挿入することで複数の光の偏光方向を揃える。
図５は単一の信号光用レーザ２０から出力した信号光を第１の信号光１０と第２の信号光１１に分割する別の方法を説明する図である。図において、２３は半波長板、２４は直線偏光レーザを示す。信号光用レーザ２０には直線偏光レーザ２４を用いる。直線偏光レーザ２４は図５の紙面に平行に偏光しているとする。紙面に平行に偏光したレーザの偏光を半波長板２３により、４５度回転させる。偏光が４５度回転したレーザを偏光ビームスプリッタ１８に入力すると、紙面に垂直な偏光成分は偏光ビームスプリッタ１８で反射されて第１の信号光１０となり、紙面に平行な偏光成分は偏光ビームスプリッタ１８で透過されて第２の信号光１１となる。その結果、第１の信号光１０と第２の信号光１１に分離することができる。また、第１の信号光１０か第２の信号光１１に半波長板２１を挿入すれば、第１の信号光１０と第２の信号光１１の偏光方向を同じ向きに揃えることができる。図５で説明する方法によれば、単一のレーザから第１の信号光１０と第２の信号光１１を得ることができ、第１の信号光１０と第２の信号光１１の波長やビーム品質等を同じとできる。また、偏光ビームスプリッタ１８の前に置かれた半波長板２３によりレーザの偏光の回転角を調整する。レーザの偏光の回転角を調整することにより、第１の信号光１０と第２の信号光１１のパワーの比率を任意に調整することができる。
図６は単一の信号光用レーザから出力した信号光を第１の信号光１０と第２の信号光１１に分割する別の方法を説明する図である。図において、２５は部分反射鏡を示す。信号光用レーザ２０は無偏波レーザ２２または直線偏光レーザ２４のいずれであっても構わない。信号光用レーザ２０からの出力は部分反射鏡２５の透過と反射により、第１の信号光１０と第２の信号光１１に分離することができる。図６で説明する方法によれば、単一のレーザから第１の信号光１０と第２の信号光１１を得ることができ、第１の信号光１０と第２の信号光１１の波長やビーム品質等を同じにすることができる。部分反射鏡２５の反射率を選ぶことにより、第１の信号光１０と第２の信号光１１のパワーの比率を任意に調整することができる。
このように、実施の形態３では、入力部１３は複数の光をレーザ増幅器１２の異なる角度から入力する。このような構成によって、従来の平面導波路型レーザ増幅器よりも高い抜き出し効率を得ることができる。また、単一の信号光用レーザ２０から出力した信号光を偏光ビームスプリッタ１８などのスプリッタで分割することで複数の光を生成する。このような構成によって、単一の信号光用レーザ２０で複数の光を生成することができ、複数の光を効率的に生成できる。さらに、入力部１３はスプリッタで分割された複数の光の一方を半波長板に挿入する。本構成によって、複数の光の偏光方向を揃えることができる。
実施の形態４．
実施の形態１～３では、第１の信号光１０と第２の信号光１１は同じ波長を有していたのに対して、実施の形態４では複数の光である第１の信号光１０と第２の信号光１１が異なる波長を有する構成を示す。
図７はこの発明の実施の形態４による平面導波路型レーザ増幅装置の構成を示している。図７（ａ）は平面導波路型レーザ増幅装置を横から見た側面図、図７（ｂ）は上から見た正面図を表す。
第２の信号光用レーザ９から出力される第２の信号光１１は、第１の信号光用レーザ８から出力される第１の信号光１０と異なる波長を持っている。第１の信号光用レーザ８から出力される第１の信号光１０と第２の信号光用レーザ９から出力される第２の信号光１１は、反射防止膜７aより平面導波路４に入力される。
実施の形態４では、実施の形態１と同様に、第１の信号光１０と第２の信号光１１はコア層１の内部に閉じ込められて導波される。ただし、第２の信号光用レーザ９から出力される第２の信号光１１は、第１の信号光用レーザ８から出力される第１の信号光１０と異なる波長を持っている。したがって、一つの平面導波路型レーザ増幅器から複数の波長を出力できる。また、レーザ利得が不均一な広がりを持っていれば、波長が異なる複数の信号光は異なる増幅率を有する。この場合、特定の周波数のスペクトルに穴が生じるスペクトルホールバーニングによる利得低下が軽減され、抜出し効率を向上できる。
また、単一の信号光用レーザ２０から出力した信号光を偏光ビームスプリッタ１８などのスプリッタで分割することで複数の光を生成する。このような構成によって、単一の信号光用レーザ２０で複数の光を生成することができ、複数の光を効率的に生成できる。さらに、入力部１３はスプリッタで分割された複数の光の一方を半波長板に挿入する。本構成によって、複数の光の偏光方向を揃えることができる。
ここまでは、コア層１の上下面にクラッド層２を設け、励起光と信号光をコア層１とクラッド層２の界面で全反射してコア層１の内部に閉じ込めるようにしたシングルクラッド構造で説明した。この他の形態として、クラッド層２の上下面にさらにクラッド層２よりも屈折率の低い第２のクラッド層を設けることも可能である。この場合、励起光３はクラッド層２と第２のクラッド層の界面で全反射してコア層１とクラッド層２の内部に閉じ込められる。また、信号光はコア層１とクラッド層２の界面で全反射してコア層１に閉じ込められる。このようなダブルクラッド構造の導波路でも、上述の実施の形態１～４に記載の方法を実施することができる。
このように、実施の形態４では、入力部１３は波長の異なる複数の光をレーザ増幅器１２に入力する。このような構成によって、従来の平面導波路型レーザ増幅器よりも高い抜き出し効率を得ることができる。
本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは省略が可能である。例えば、信号光用レーザは３つ以上でもよい。また、レーザ増幅器１２は平面導波路型レーザ増幅器であっても構わない。
実施の形態５．
実施の形態１～４では、異なる偏光を持つ複数の信号光が異なる波長を有する具体的な構成を記載しなかったが、実施の形態５では、この場合の効果的な構成について述べる。特に、偏光方向により異なる波長に最大の利得を有するレーザ媒質を用いることによって、波長が異なる複数の信号光をそれぞれの利得が最大となる偏光方向の向きで平面導波路型レーザ増幅器に入力し、それぞれの信号光で最大の増幅利得を得る形態を説明する。
図８はこの発明の実施の形態５による平面導波路型レーザ増幅装置の構成を示している。図８（ａ）は平面導波路型レーザ増幅装置を横から見た側面図、図８（ｂ）は上から見た正面図を表す。
実施の形態５では、第１の信号光用レーザ８から出力される第１の信号光１０と第２の信号光用レーザ９から出力される第２の信号光１１がそれぞれ異なる波長を有し、さらに偏光方向が互いに直交していることを特徴としている。また、コア層１は、レーザ光の偏光方向により異なる波長に最大の利得を有するレーザ媒質で形成されることを特徴としている。レーザ光の偏光方向により異なる波長に最大の利得を有するレーザ媒質としては、例えば、Ｎｄ：ＹＬＦなどが挙げられる。Ｎｄ：ＹＬＦでは、信号光はＰ偏光（結晶のｃ軸に垂直な方向）において波長１０４７ｎｍに高い利得を有し、Ｓ偏光（結晶のｃ軸に平行な方向）において波長１０５３ｎｍに高い利得を有する。
第１の信号光１０は１０５３ｎｍの波長を有し、コア層１に対してＰ偏光となるようにレーザ増幅器１２の１つの側面にある反射防止膜７aよりレーザ増幅器１２内の平面導波路４に入力される。一方、入力部１５にある第２の信号光１１は、１０４７ｎｍの波長を有し、コア層１に対してＳ偏光となるようにレーザ増幅器１２の他の側面にある反射防止膜７ｃよりレーザ増幅器１２の平面導波路４に入力される。なお、コア層１の結晶のｃ軸は導波路の厚さ方向に平行な方向であるものとする（コア層１の結晶のｃ軸はクラッド層２に対して垂直）。平面導波路４に入力された第１の信号光１０は、平面導波路４内でコア層１とクラッド層２との界面で全反射され、コア層１の内部に閉じ込められて導波される。第１の信号光１０は、平面導波路４の側面に形成されている全反射膜６の間で反射を繰り返しながらジグザグに進行し、励起用半導体レーザ５によって平面導波路４内に誘起されるレーザ利得により増幅される。第１の信号光１０は平面導波路４の側面に形成されている反射防止膜７ｂを透過して平面導波路４の外部に出力される。
同様に、反射防止膜７ａと反対のレーザ増幅器１２の側面に設けられた反射防止膜７ｃより入力された第２の信号光１１は、平面導波路４内でコア層１の内部に閉じ込められて導波される。第２の信号光１１は、平面導波路４の側面に形成されている全反射膜６の間で反射を繰り返しながらジグザグに進行し、励起用半導体レーザ５によって平面導波路４内に誘起されるレーザ利得により、波長１０４７ｎｍの信号光が増幅される。このとき、第２の信号光１１は、平面導波路４の中で第１の信号光１０とは別の経路を辿る。
実施の形態５では、実施の形態４と同様に、第２の信号光用レーザ９から出力される第２の信号光１１は、第１の信号光用レーザ８から出力される第１の信号光１０と異なる波長を持っている。信号光１０の波長１０５３ｎｍと信号光１１の波長１０４７ｎｍは、レーザ利得の同じ遷移帯を利用するため、信号光１０と信号光１１が平面導波路４で同じ経路を通過する場合、より大きな利得を持つ波長１０４７ｎｍの信号光１１は、利得の小さい波長１０５３ｎｍの信号光１０よりも出力が大きくなるが、実施の形態５では信号光１０と信号光１１は平面導波路４で異なる経路を辿り、第１の信号光１０は第２の信号光１１が利用しない部分の平面導波路４の利得を利用することができる。このような構成を用いることによって、一つの平面導波路型レーザ増幅器から、異なる波長の信号光を高い出力で得ることができる。
ここまでは、コア層１の上下面にクラッド層２を設け、励起光と信号光をコア層１とクラッド層２の界面で全反射してコア層１の内部に閉じ込めるようにしたシングルクラッド構造で説明した。この他の形態として、クラッド層２の上下面にさらにクラッド層２よりも屈折率の低い第２のクラッド層を設けることも可能である。この場合、励起光３はクラッド層２と第２のクラッド層の界面で全反射してコア層１とクラッド層２の内部に閉じ込められる。また、信号光はコア層１とクラッド層２の界面で全反射してコア層１に閉じ込められる。このようなダブルクラッド構造の導波路でも、実施の形態５に記載の方法を実施することができる。
本発明はその発明の範囲内において、実施の形態５と実施の形態１～４の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは省略が可能である。例えば、信号光用レーザは３つ以上でもよい。また、レーザ増幅器１２はスラブ型のレーザ媒質を用いたレーザ増幅器であっても構わない。
１：コア層、２：クラッド層、３：励起光、４：平面導波路、５：励起用半導体レーザ、６：全反射膜、７ａ、７ｂ：反射防止膜、８：第１の信号光用レーザ、９：第２の信号光用レーザ、１０：第１の信号光、１１：第２の信号光、１２：レーザ増幅器、１３：入力部、１６、１７：全反射鏡、１８：偏光ビームスプリッタ、２０：信号光用レーザ、２１：半波長板、２２：無偏波レーザ、２３：半波長板、２４：直線偏光レーザ、２５：部分反射鏡、２６：第１の信号光の偏光方向、２７：第２の信号光の偏光方向。

Claims (9)

  1. 入力された光を増幅して出力する平面導波路型レーザ増幅器と、
    前記平面導波路型レーザ増幅器に複数の光を同時に入力する入力部と、
    を備えたことを特徴とするレーザ増幅装置。
  2. 前記入力部は前記複数の光を前記平面導波路型レーザ増幅器の異なる角度または異なる側面から入力することを特徴とする請求項１に記載のレーザ増幅装置。
  3. 前記入力部は単一の信号光用レーザから出力された光をスプリッタで分割することで前記複数の光を生成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ増幅装置。
  4. 前記入力部はスプリッタで分割された前記複数の光の一方が挿入される半波長板を設けたことを特徴とする請求項３に記載のレーザ増幅装置。
  5. 前記複数の光は異なる波長を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ増幅装置。
  6. 前記平面導波路型レーザ増幅器は平板状レーザ媒質と前記平板状レーザ媒質の上下面に形成されたクラッドとを含み、前記複数の光は前記上下面に形成されたクラッドで全反射され前記平板状レーザ媒質内に閉じ込められることを特徴とする請求項１に記載のレーザ増幅装置。
  7. 前記複数の光は前記平面状レーザ媒質内で異なる経路をたどることを特徴とする請求項６に記載のレーザ増幅装置。
  8. 　前記平板状レーザ媒質は光によって励起され、
    前記平面導波路型レーザ増幅器内の平面導波路は前記光が入力される側面に反射膜及び反射防止膜を備えた
    ことを特徴とする請求項７に記載のレーザ増幅装置。
  9. 前記複数の光は互いに直交する偏光方向を有する異なる波長の光であり、
    前記平面導波路型レーザ増幅器に含まれるレーザ媒質は前記入力された光の偏光方向により異なる波長に最大の利得を有することを特徴とする請求項１、２、６乃至８のいずれか１項に記載のレーザ増幅装置。
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