JP2003152252A - 光増幅素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光増幅器の小型化、高集積化並びに利得特性
の向上を実現することができる光増幅素子を得る。 【解決手段】 従来光ファイバや基板面上に構成されて
いた光増幅素子を、反射膜３及び４が形成され互いに対
向しかつ平行な光学面２−２及び２−３を有する希土類
元素添加透明部材２を含む光増幅素子１に置き換え、さ
らに、入射光としてビーム状の光を用いるようにする。
これにより、ビーム状の入射光が反射を繰り返して透明
部材２の光学面２−２と光学面２−３との間をジグザグ
状に進行する際の反射角度を小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光増幅素子に関し、
特に希土類元素が添加された透明部材を用いた光増幅素
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は特開平４−１０４２３１号公報に
記載の導波路型光増幅器の構成を示す図である。図９に
示した従来の光増幅器は、光増幅器の構成要素である光
合成部１０５、光合波部１０６及び光増幅部１０７を、
基板１０３上に形成された光導波路により構成した導波
路型光増幅器であり、基板１０３の端部と基板１０３上
に設けられた溝１０２との間をジグザクに折り返す形状
とされ希土類元素が添加された光導波路１０１により、
光増幅部１０７を構成することによって光増幅器の小型
化が図られている。

【０００３】図９において、光合成部１０５の出力であ
る信号光と励起光とが光合波部１０６で合成され、信号
光が光増幅部１０７で増幅される構成となっている。光
増幅部１０７の導波路１０１は、光導波路基板１０３の
端部と基板１０３上に設けられた溝１０２との間をジグ
ザクに折り返すように構成されている。

【０００４】基板１０３上に設けられた溝１０２及び基
板１０３の端面は、導波路に対して特定の角度θを持つ
ように形成され、導波路内を通る光が外部に出力される
ことなく基板１０３の端面の屈折率差により反射が生
じ、導波路をジグザグに折り返すことを可能としてい
る。

【０００５】また、光増幅部１０７の導波路１０１はエ
ルビウムイオンの注入を行った後イオンビームエッチン
グ法で折り返し用の溝１０２を形成している。これによ
り導波路型光増幅器の小型化、および高利得化を可能と
している。

【０００６】図１０は特開平９−４９９１０号公報に記
載の光デバイスの構成を示す図である。図１０に示した
従来の光デバイスは、光増幅器に用いる光デバイスに関
し、簡素な構成のものを用いるだけで、複数の光デバイ
ス等のもつ機能を一体化し、小型化かつ低コスト化を実
現することを目的としている。

【０００７】図１０において、この従来の光デバイス２
０１は、対向する第１面部２０１−１及び第２面部２０
１−２が平行でないように構成されたテーパプリズム２
０２を備え、光信号の入力側に位置する第１面部２０１
−１に誘電体多層膜２０３が形成されると共に、第２面
部２０１−２に、第１面部２０１−１を通じて入射した
光信号を少なくとも１回は第１面部２０１−１へ向けて
反射させる反射膜２０４が形成され、かつ、テーパプリ
ズム２０２の所要面部に、テーパプリズム２０２内に入
射して反射した光信号を取り出すための無反射膜２０５
が形成されている。このような構成により、光増幅器を
構成する各種波長フィルタ、光合分波器、光カプラの機
能を一体化する光デバイスが提供される。

【０００８】図１１は特許第２７２１５３７号明細書に
記載のガラス導波路の構成を示す図である。なお、図１
１（ａ）はガラス導波路の側面図であり、図１１（ｂ）
は図１１（ａ）のＡ−Ａ′断面図である。

【０００９】図１１（ａ）及び（ｂ）に示したガラス導
波路は、半導体、ガラス、強誘電体、磁性体等よりなる
基板３０１上に屈折率がｎｂの低屈折率層３０２を設
け、その上に屈折率がｎｃ（ｎｃ＞ｎｂ）で略断面矩形
状のコア導波路３０３をジグザグ状に形成し、そしてそ
の上全体を屈折率がｎｃ１（ｎｃ１＞ｎｃ）のクラッド
３０４で覆った構造である。

【００１０】コア導波路３０３には、例えばＳｉＯ２−
ＦｉＯ２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３０４
には、例えばＳｉＯ２−ＴｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスを
用いる。また低屈折率層３０２にもＳｉＯ２−ＴｉＯ２
−Ｂ２Ｏ３系ガラスを用いる。屈曲部に設けられたミラ
ー３０５−２，３０５−３，３０５−４及び３０５−５
は反射率がほぼ１００％のミラーである。ミラー３０５
−１は反射率９９％のミラーであり、ミラー３０５−６
は反射率９８％のミラーであり、これらミラー３０５−
１とミラー３０５−６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
成としてある。

【００１１】すなわち、矢印３０６−１より励起光源
（例えば、波長514.5nm のＡｒイオンレーザー）を入射
させると、その光信号はコア導波路３０３内を矢印306-
2, 306-3, 306-4, 306-5, 306-6, 307-1, 307-2, 307-
3, 307-4, 307-5, 306-2,…, 306-6 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３０３をジグザグ状にしてその共振器長
Ｌを長くすることによって、増幅あるいはレーザー発振
しやすくしている。ここで、コア導波路３０３をジグザ
グ状にすると、３０８−１〜３０８−４のＶ字屈曲部分
での放射損、ミラー３０５−２〜３０５−５の反射率の
低下による損失が問題になるため、θを大きくすること
や、非常に高い反射率の膜を形成することによって補っ
ていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図９に示した導波路型
光増幅器では、平面基板１０３上に希土類を添加した光
導波路１０１をジグザグ状に形成することにより光信号
を増幅させるための光路長を得る構成となっているた
め、光路長を増加させようとした場合にはジグザグ部
（光増幅部１０７）の基板１０３上に占める面積が光路
長に比例して増加することとなり、装置の占有面積が増
加してしまうという問題がある。

【００１３】また、光増幅器の利得特性の向上のため、
希土類元素の種類や添加量並びに光増幅部１０７の光路
長を適正に設定する必要があるが、光増幅部１０７の光
路長を長くする必要がある場合、図９に示した導波路型
光増幅器では小型化が困難となっていた。さらに、光増
幅器の利得特性の向上のために異なる複数の光増幅素子
を直列に接続して装置を構成する場合があるが、この場
合、図９に示した導波路型光増幅器では構成が複雑とな
り、小型化はさらに困難となっていた。

【００１４】次に、図１０に示した光デバイスでは、プ
リズム２０２中に励起のための希土類元素を添加すると
いう記載がなく光増幅素子として用いることが不可能で
あるが、プリズム２０２中に希土類元素を添加して光増
幅素子として適用した場合でも、図９に示した導波路型
光増幅器の場合と同様、光増幅部の光路長を長くしたい
場合、プリズム２０２の形状を大きくする必要があり、
光増幅器を小型化する上で問題となっていた。

【００１５】また、図１１に示したガラス導波路では、
ジグザグ状の導波路のＶ字屈曲部分３０８−１〜３０８
−４において放射による導波損失が発生するため、導波
路の分岐部分の角度θを小さくすることができない。こ
の理由を図１２及び１３を用いて説明する。図１２は光
導波路チップの構成を示す図である。

【００１６】図１２において、光導波路チップ４０１
は、基板上に形成された導波路４０２ａ及び４０２ｂ
と、レーザーダイオード４０３と、全反射フィルタ４０
５と、光ファイバ４０７とを有している。レーザーダイ
オード４０３から出射した光信号は、導波路４０２ａ及
び４０２ｂにより導波され、全反射フィルタ４０５によ
り導波路４０２ａから導波路４０２ｂへと折り返され、
光ファイバ４０７に入力されることとなる。

【００１７】図１３は図１２に示した光導波路チップ４
０１における導波路４０２ａと４０２ｂの接続点である
Ｖ字交差部４０４のＶ字交差角度４０６を変化させたと
きのＶ字部導波損失及びＶ字部アイソレーションを示す
図である。なお、実線で示されたグラフはＶ字交差角度
−Ｖ字部導波損失特性を示し、破線で示されたグラフは
Ｖ字交差角度−Ｖ字部アイソレーションを示している。

【００１８】Ｖ字部アイソレーションの値が低いとレー
ザーダイオード４０３に光信号が戻ってしまうこととな
り、レーザーダイオード４０３の出力が不安定になる等
の問題が生じる。このため、Ｖ字交差部４０４のＶ字交
差角度４０６は、Ｖ字部導波損失が小さく、かつＶ字部
アイソレーションが大きくなるよう設定する必要があ
る。したがって、図１２に示した光導波路チップ４０１
の場合、図１３に示したように、Ｖ字交差角度４０６を
２０度（ＤＥＧ）と極めて大きく設定する必要がある。

【００１９】したがって、図１１に示したガラス導波路
においても、角度θを小さくすることができず、よっ
て、光路長を十分に長くする必要がある場合にはジグザ
グ状導波路の占有面積が大きくなってしまい、図９の導
波路型光増幅器並びに図１０の光デバイスと同様、光増
幅器の小型化は困難となっていた。

【００２０】以上述べたように、図９〜１１を用いて説
明した従来の技術では、装置を小型にして、かつ、励起
光源からの励起パワーと信号光の相互作用長を十分に長
くとるということが困難であり、小型化と増幅特性の向
上とを同時に満足することが容易でないという問題があ
った。

【００２１】本発明の目的は、光増幅器の小型化、高集
積化並びに利得特性の向上を実現することができる光増
幅素子を提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明による光増幅素子
は、互いに対向しかつ平行な第１及び第２面部を有し希
土類元素が添加された透明部材と、前記第１及び第２面
部にそれぞれ設けられた第１及び第２の反射膜とを含
み、ビーム状の光が前記第１及び第２の反射膜の間の前
記透明部材内をジグザク状に進行するようにしたことを
特徴とする。

【００２３】前記光増幅素子において、前記透明部材
は、前記光がジグザグ状に進行する往路の終点となる第
３面部を更に有し、この第３面部に設けられて前記光が
前記往路と同一の帰路を進行するよう折り返す光路折り
返し部材を更に含むことを特徴とする。

【００２４】または、前記光増幅素子において、前記透
明部材は、前記光がジグザグ状に進行する往路の終点と
なる第３面部を更に有し、この第３面部に設けられて前
記光が前記往路から前記透明部材の厚み方向にのみずれ
た帰路を進行するよう折り返す光路折り返し部材を更に
含むことを特徴とする。

【００２５】本発明の作用は次の通りである。光信号を
励起光源により直接増幅を行う光増幅器に適用される光
増幅素子として、従来光ファイバや基板面上に構成され
ていた光増幅素子を、反射膜が形成され互いに対向しか
つ平行な第１及び第２面部を有する希土類元素添加透明
部材を含む光増幅素子に置き換え、さらに、入射光とし
てビーム状の光を用いることとしている。これにより、
ビーム状の入射光が反射を繰り返して透明部材の第１面
部と第２面部との間（第１及び第２の反射膜の間）をジ
グザグ状に進行する際の反射角度を小さくすることがで
き、よって、光増幅器の小型化、高集積化並びに利得特
性の向上を実現することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例について
図面を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施例に
よる光増幅素子の構成を示す図である。なお、以下に示
す全ての図面において図１と同等部分は同一符号にて示
している。図１において、本発明の第１の実施例による
光増幅素子１は、希土類元素が添加された多角形状の透
明部材２を有している。透明部材２には光学ガラスが用
いられる。透明部材２は、コリメートされた信号光及び
透明部材２中の希土類元素を励起状態とするための励起
光が垂直に入射される光学面２−１（第４面部）と、互
いに対向しかつ平行となる光学面２−２及び２−３（第
１及び第２面部）と、透明部材２の中心軸を中心に光学
面２−１に対して回転対称な位置にある光学面２−４
（第３面部）とを有している。

【００２７】光学面２−２には、光学面２−１から入射
したビーム状の信号光及び励起光を少なくとも１回光学
面２−３方向へ反射させるための全反射膜３が形成され
ている。また、光学面２−３には、光学面２−２の全反
射膜３で反射され到来する信号光及び励起光を少なくと
も１回反射させるための全反射膜４が形成されている。
そして、光学面２−４には、到来する光の光路を折り返
すための光路折り返し素子５が貼り付けられている。

【００２８】このような構成の光増幅素子１では、光学
面２−１を通じて透明部材２に入射して光学面２−２へ
向かうビーム状の入射光は、全反射膜３及び４により繰
り返し反射されることで、光学面２−２と光学面２−３
との間をジグザグ状に進行することになる。そして、光
学面２−３に形成された全反射膜４により反射された入
射光は、光学面２−４へと導かれ、光学面２−４に取り
付けられた光路折り返し素子５により光学面２−３方向
へ折り返されて（往路の終点）、再度全反射膜３及び４
により光学面２−２と光学面２−３との間をジグザグ状
に進行して光学面２−１へと戻ることになる。すなわ
ち、光学面２−４に到達した入射光は、光路折り返し素
子５により、これまで進んできた光路（往路）を光学面
２−１に向かって逆向きに進行することとなる。このよ
うに、光学面２−４に到達した入射光は、光路折り返し
素子５によりその往路と同一の帰路を進行して、光学面
２−１から出射されることになる。

【００２９】なお、図１と以下に示す図２、図３
（ａ）、図４（ａ）、図５（ａ）及び図８においては、
光学面２−１から光学面２−４へ進行する光の光路（往
路）を実線にて示し、光学面２−４から光学面２―１へ
進行する光の光路（帰路）を破線にて示しており、理解
し易いよう実線と破線とがずらして表示されている。ま
た、図１における光路折り返し素子５は、例えば光学面
２−４に形成される全反射膜とすることができる。

【００３０】図２は図１に示した光増幅素子１を適用し
た光増幅器の構成を示す図である。図２において、光増
幅器は、光サーキュレータ１１と、光合波器１２と、光
増幅素子１とを有している。光増幅器に入力されたビー
ム状の信号光は、光サーキュレータ１１を通過した後、
光合波器１２に入力される。また、ビーム状の励起光も
光合波器１２に入力される。光合波器１２により合波さ
れたビーム状の信号光及び励起光は、光増幅素子１の光
学面２―１に導かれて希土類元素が添加された透明部材
２の内部に入力される。

【００３１】励起光により透明部材２内の希土類元素が
励起され、励起光の光路上に励起エネルギーの反転分布
が形成されることにより、励起光の光路上を進行する信
号光が増幅されることとなる。ここで、全反射膜３及び
４により励起光と信号光の光路をジグザグ状として光路
長を長くすることにより、励起エネルギーが効率的に信
号光の増幅に寄与されるようにしている。

【００３２】光学面２−２と光学面２−３との間をジグ
ザグ状に進行した信号光及び励起光は、光路折り返し素
子５により進行方向を逆向きに折り返され、その往路と
同一の帰路を進行し、光学面２−１から出射されること
となる。光学面２−１から出射した増幅された信号光
は、光合波器１２を通過して光サーキュレータ１１に入
力され、光サーキュレータ１１の信号光出力ポートから
出力される。

【００３３】このように、本発明では、信号光と励起光
をビーム状にして透明部材２中を伝搬させる構成となっ
ている。この光ビームの作用を図７を用いて説明する。
なお、図７（ａ）及び（ｂ）において同等部分は同一符
号にて示している。図７（ａ）において、光ファイバ７
０１ａから出射した光は、レンズ７０２ａにより略平行
な光ビーム７０３に変換される。光ビーム７０３は、レ
ンズ７０２ｂにより光ファイバ７０１ｂに入力される。

【００３４】ここで、光ファイバ７０１ａ及び７０１ｂ
としてシングルモード光ファイバを用い、レンズ７０２
ａとレンズ７０２ｂとの間の距離Ｌを１００［ｍｍ］程
度に設定した場合、光ビーム７０３の直径７０３ｂは
０．５［ｍｍ］以下と小さい。また、光ビーム７０３は
符号７０３ｃで示すようにわずかに広がりながら伝搬す
るが、ビーム広がり角７０３ａは０．５度（ＤＥＧ）未
満と非常に小さい。

【００３５】このため、図７（ｂ）に示すように、全反
射膜７０４で光ビーム７０３を折り返すよう構成した場
合でも、光ビーム７０３の折り返し角度７０５を、ビー
ム広がり角度７０３ａよりも十分に大きい数度（ＤＥ
Ｇ）の角度に設定することで、アイソレーションを高く
することが可能となり、光ファイバ７０１ａに光が戻っ
てしまうことを防ぐことができ、全反射膜７０４におけ
る光の損失を抑えることが可能となる。

【００３６】したがって、図１１に示したガラス導波路
では角度θを小さくすることができなかったが、図１に
示した光増幅素子１のように、入射光として平行光ビー
ムを用い、ガラス導波路に代えて希土類元素添加透明部
材２を用いることにより、図１１に示したガラス導波路
で問題となっていた全反射膜での放射損失は無視できる
ほど小さくなるため、反射角度はきわめて小さく設定可
能となり、よって光路長を長くすることが可能となるの
である。このように、図１に示した光増幅素子１では、
反射角度を数度程度に小さくすることが可能となり、小
型化・高密度化が実現される。

【００３７】また、本発明の第１の実施例では、全反射
膜３に入射される光ビームの角度を任意に設定すること
により、同じ実装面積内でも光路長を自由に設定するこ
とができる。この例が図８（ａ）及び（ｂ）に示されて
いる。図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、全反射膜３
に入射される光ビームの反射角度を、角度１０ａまたは
角度１０ｂというように任意に設定可能とすることで、
同じ実装面積で異なる光路長の光増幅素子１ａ及び１ｂ
を得ることができる。このように、本発明の第１の実施
例では、従来のガラス導波路を用いる方式よりも光路長
の自由度が拡大される。

【００３８】なお、図１及び２では、光学面２−４に光
路折り返し素子５を設けているが、これを設けずに、信
号光が光学面２−４から出射するようにしてもよいこと
は勿論である。

【００３９】次に、本発明の第２の実施例について図面
を用いて説明する。図３は本発明の第２の実施例による
光増幅素子の構成を示す図であり、（ａ）は光増幅素子
の平面図であり、（ｂ）は光増幅素子の底面図である。
図３（ａ）及び（ｂ）において、本発明の第２の実施例
による光増幅素子１は、図１の光路折り返し素子５とし
て三角プリズム２０を用いている。

【００４０】透明部材２中をジグザグに進行してきたビ
ーム状の信号光及び励起光は、光学面２−４に到達して
三角プリズム２０に入射すると、図３（ｂ）に示すよう
に、三角プリズム２０により透明部材２の厚み方向にず
れて折り返され、その往路から透明部材２の厚み方向に
のみずらされた帰路を進行して、光学面２−１から出射
されることになる。このように、信号光の往路と帰路と
は空間的に分離されることとなる。

【００４１】このため、本発明の第１の実施例による効
果と同様の効果が得られると共に、図３（ｂ）に示すよ
うに、信号光の入力側及び出力側に信号光と励起光の合
波のための光合波器２１及び２２を設けることが可能と
なり、光合波器２１を介して励起光を信号光と共に光学
面２−１の信号光入射位置より透明部材２に入射し、光
合波器２２を介して励起光を光学面２−１の信号光出射
位置より透明部材２に入射することにより、信号光の前
方励起と後方励起とを実現することができる。なお、光
学面２−４から励起光を入射してもよいことは勿論であ
る。

【００４２】次に、本発明の第３の実施例について図面
を用いて説明する。図４は本発明の第３の実施例による
光増幅素子の構成を示す図であり、（ａ）は光増幅素子
の平面図であり、（ｂ）は光増幅素子の底面図である。
図４（ａ）及び（ｂ）において、本発明の第３の実施例
による光増幅素子１は、光学面２−４に光路折り返し素
子として２個の三角プリズム３０及び３２が設けられて
おり、さらに、光学面２−１にも光路折り返し素子とし
て１個の三角プリズム３１が設けられている。

【００４３】三角プリズム３０〜３２の各々は、図３に
示した三角プリズム２０と同様に、自プリズムに入射し
た光を透明部材２の厚み方向にずれるよう折り返すこと
で、当該自プリズムに入射した光は、当該自プリズムが
設けられた光学面に到達するまでの光の光路から透明部
材２の厚み方向にのみずらされた光路を進行することに
なる。

【００４４】したがって、本発明の第３の実施例による
光増幅素子１では、図４（ｂ）に示したように、信号光
及び励起光は、三角プリズム３０から三角プリズム３１
へ折り返され、三角プリズム３１から三角プリズム３２
へ折り返され、最後に三角プリズム３２により折り返さ
れて、光学面２−１から出射される。このように、本発
明の第３の実施例による光増幅素子１では、本発明の第
１及び第２の実施例による効果と同様の効果が得られる
と共に、入射光は光学面２−１と光学面２−４との間を
２回往復するので、上記第１及び第２の実施例の２倍の
光路長が得られ、光信号の利得効率を増大させることが
可能となっている。

【００４５】なお、図４では、三角プリズムが３個の場
合を示したが、これに限られるものではなく、三角プリ
ズムを３個から５個、７個と増加させることによりさら
に光路長を増やすことができることは明らかである。

【００４６】次に、本発明の第４の実施例について図面
を用いて説明する。図５は本発明の第４の実施例による
光増幅素子の構成を示す図であり、（ａ）は光増幅素子
の平面図であり、（ｂ）は光増幅素子の底面図である。
図５（ａ）及び（ｂ）において、本発明の第４の実施例
による光増幅素子１は、２個の透明部材２Ａ及び２Ｂを
有しており、透明部材２Ａ及び２Ｂは透明部材の厚み方
向に貼り合わされている、すなわち、積層されている。
また、透明部材２Ａ及び２Ｂは、その組成及び添加され
る希土類元素量のうち少なくともいずれか一方が互いに
異なるものである、すなわち、光増幅特性が互いに異な
るものである。

【００４７】そして、１個の三角プリズム２０が、透明
部材２Ａの光学面２−４Ａから透明部材２Ｂの光学面２
−４Ｂにわたって取付けられている。この三角プリズム
２０は、図３に示した三角プリズム２０と同様に、自プ
リズムに入射した光を透明部材２の厚み方向にずれるよ
う折り返すが、このとき、図５（ｂ）に示したように、
透明部材２Ｂの光学面２−４Ｂに光が入力されるように
光を厚み方向にのみシフトする。

【００４８】このような構成の本発明の第４の実施例に
よる光増幅素子１では、光合波器２１を介して透明部材
２Ａの光学面２−１Ａから入力されたビーム状の信号光
及び励起光は、透明部材２Ａの光学面２−４Ａから三角
プリズム２０に入力され、三角プリズム２０によりその
光路が透明部材２Ａ及び２Ｂの厚み方向にシフトされて
透明部材２Ｂの光学面２−４Ｂに入力され、透明部材２
Ｂの光学面２−１Ｂから出力されることになる。なお、
ビーム状の励起光は、光合波器２２を介して光学面２−
１Ｂから透明部材２Ｂへも入射されている。このよう
に、互いに異なる光増幅特性を有する複数の透明部材２
Ａ及び２Ｂを組み合わせた本発明の第４の実施例におい
ても、光増幅素子の実装占有面積はほとんど増加しない
ため、本発明の第１及び第２の実施例による効果と同様
の効果が得られることは明らかである。

【００４９】また、希土類元素が添加された光増幅器の
増幅スペクトルは、その光学部材の組成及び添加される
希土類元素量に大きく依存する。このような特性を利用
して、本発明の第４の実施例では、増幅特性が互いに異
なる透明部材２Ａ及び２Ｂを図５（ｂ）に示したように
直列接続する（積層する）ことにより、新規の増幅スペ
クトルを創出することができる。

【００５０】図６は図５に示した光増幅素子の増幅特性
について説明するための図であり、（ａ）は透明部材２
Ａ及び２Ｂの各々の増幅特性を示す図であり、（ｂ）は
透明部材２Ａ及び２Ｂを積層した場合の増幅特性を示す
図である。

【００５１】図６（ａ）に示したように増幅特性が互い
に異なる透明部材２Ａ及び２Ｂを積層し、透明部材２Ａ
に入射された信号光を三角プリズム２０により透明部材
２Ｂ中も進行させることで、図６（ｂ）に示したように
利得の平坦化が可能となる。

【００５２】請求項の記載に関連して本発明は更に次の
態様をとりうる。

【００５３】（１）前記透明部材は、前記入射光が入射
される第４面部を更に有し、前記第３面部に設けられる
Ｎ（Ｎは１以上の整数）個の光路折り返し部材と、前記
第４面部に設けられるＮ個の光路折り返し部材とを更に
含み、前記帰路を進行して前記第４面部に到達した前記
光は、前記２Ｎ個の反射部材の各々により前記帰路から
前記厚み方向にのみ順次ずらされた経路を進行すること
により、前記第３面部と前記第４面部との間を更にＮ回
往復して前記第４面部から出射されることを特徴とする
請求項３記載の光増幅素子。

【００５４】（２）前記透明部材は、前記光がジグザグ
状に進行する往路の終点となる第３面部を更に有し、前
記透明部材である第１の透明部材と光増幅特性が異なり
前記第１の透明部材に積層される第２の透明部材と、前
記第１の透明部材の第３面部から前記第２の透明部材の
第３面部にわたって設けられる一の光路折り返し部材と
を更に含み、前記第１の透明部材の第３面部に到達した
前記光は、前記光路折り返し部材によりその往路から前
記透明部材厚み方向にのみずらされた前記第２の透明部
材中の帰路を進行することを特徴とする請求項１記載の
光増幅素子。

【００５５】

【発明の効果】本発明による効果は、光増幅器の小型
化、高集積化並びに利得特性の向上を実現することがで
きることである。その理由は、従来光ファイバや基板面
上に構成されていた光増幅素子を、反射膜が形成され互
いに対向しかつ平行な第１及び第２面部を有する希土類
元素添加透明部材を含む光増幅素子に置き換え、さら
に、入射光としてビーム状の光を用いることとして、ビ
ーム状の入射光が反射を繰り返して透明部材の第１面部
と第２面部との間（第１及び第２の反射膜の間）をジグ
ザグ状に進行する際の反射角度を小さくすることを可能
としているので、光増幅器を小型化しても信号光の光路
長を十分長くとることができ、よって、小型化と光増幅
特性の向上とを同時に満たすことができるためである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の光増幅素子の構成を示
す図である。

【図２】図１の光増幅素子を適用した光増幅器の構成を
示す図である。

【図３】本発明の第２の実施例の光増幅素子の構成を示
す図であり、（ａ）は光増幅素子の平面図であり、
（ｂ）は光増幅素子の底面図である。

【図４】本発明の第３の実施例の光増幅素子の構成を示
す図であり、（ａ）は光増幅素子の平面図であり、
（ｂ）は光増幅素子の底面図である。

【図５】本発明の第４の実施例の光増幅素子の構成を示
す図であり、（ａ）は光増幅素子の平面図であり、
（ｂ）は光増幅素子の底面図である。

【図６】図５の光増幅素子の増幅特性について説明する
ための図であり、（ａ）は透明部材２Ａ及び２Ｂの各々
の増幅特性を示す図であり、（ｂ）は透明部材２Ａ及び
２Ｂを積層した場合の増幅特性を示す図である。

【図７】本発明に用いられる光ビームの作用について説
明するための図であり、（ａ）は反射膜を用いない場合
の光ビームを示す図であり、（ｂ）は反射膜を用いた場
合の光ビームを示す図である。

【図８】本発明の第１の実施例における光路長の自由度
について説明するための図であり、（ａ）は光路長を長
くとる場合の光増幅素子の構成を示す図であり、（ｂ）
は光路長を短くとる場合の光増幅素子の構成を示す図で
ある。

【図９】従来の導波路型光増幅器の構成を示す図であ
る。

【図１０】従来の光デバイスの構成を示す図である。

【図１１】従来のガラス導波路の構成を示す図である。

【図１２】光導波路チップの構成を示す図である。

【図１３】図１２の光導波路チップのＶ字交差部におけ
るＶ字部導波損失及びＶ字部アイソレーションを示す図
である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ 光増幅素子 ２，２Ａ，２Ｂ，２ａ，２ｂ 透明部材 ２−１〜２−４ 光学面 ２−１Ａ〜２−４Ａ，２−１Ｂ〜２−４Ｂ 光学面 ３，３Ａ，３Ｂ，４，４Ａ，４Ｂ 全反射膜 ５ 光路折り返し素子 １０ａ，１０ｂ 反射角度 １１ 光サーキュレータ １２，２１，２２ 光合波器 ２０，３０〜３２ 三角プリズム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向しかつ平行な第１及び第２面
   部を有し希土類元素が添加された透明部材と、 前記第１及び第２面部にそれぞれ設けられた第１及び第
   ２の反射膜とを含み、 ビーム状の光が前記第１及び第２の反射膜の間の前記透
   明部材内をジグザク状に進行するようにしたことを特徴
   とする光増幅素子。
2. 【請求項２】 前記透明部材は、前記光がジグザグ状に
   進行する往路の終点となる第３面部を更に有し、 この第３面部に設けられて前記光が前記往路と同一の帰
   路を進行するよう折り返す光路折り返し部材を更に含む
   ことを特徴とする請求項１記載の光増幅素子。
3. 【請求項３】 前記透明部材は、前記光がジグザグ状に
   進行する往路の終点となる第３面部を更に有し、 この第３面部に設けられて前記光が前記往路から前記透
   明部材の厚み方向にのみずれた帰路を進行するよう折り
   返す光路折り返し部材を更に含むことを特徴とする請求
   項１記載の光増幅素子。