JP2003249721A - ファイバ結合型波長可変シングルモード長波長垂直共振器型レーザー - Google Patents
ファイバ結合型波長可変シングルモード長波長垂直共振器型レーザーInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】製造コストを低減した改良された長波長光源を
提供すること。 【解決手段】本発明は、第1波長の光を生成し生成した
光を光ファイバに結合する光源である。この光源には、
光ファイバの外部に位置する底部ミラーと光ファイバ内
に位置する反射器を備えた上部ミラーを含む第１光共振
空洞を有する出力レーザーが含まれている。これら上部
ミラー及び底部ミラー間に存在する活性領域によって第
１波長の光が生成されるが、第２波長で光学的にポンピ
ングすることにより生成することが望ましい。この反射
器はブラッグ反射器であることが望ましく、反射する光
の波長並びに上部ミラー及び底部ミラー間の距離を変更
するメカニズムを含んでもよい。第１光共振空洞の底部
ミラーに電気的に接続された上部ミラーを有する、第２
の電気的にポンピングされた光共振空洞を含むポンピン
グレーザーによってポンピング光を生成することが望ま
しい。
提供すること。 【解決手段】本発明は、第1波長の光を生成し生成した
光を光ファイバに結合する光源である。この光源には、
光ファイバの外部に位置する底部ミラーと光ファイバ内
に位置する反射器を備えた上部ミラーを含む第１光共振
空洞を有する出力レーザーが含まれている。これら上部
ミラー及び底部ミラー間に存在する活性領域によって第
１波長の光が生成されるが、第２波長で光学的にポンピ
ングすることにより生成することが望ましい。この反射
器はブラッグ反射器であることが望ましく、反射する光
の波長並びに上部ミラー及び底部ミラー間の距離を変更
するメカニズムを含んでもよい。第１光共振空洞の底部
ミラーに電気的に接続された上部ミラーを有する、第２
の電気的にポンピングされた光共振空洞を含むポンピン
グレーザーによってポンピング光を生成することが望ま
しい。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザーに関し、更
に詳しくは、高速のシングルモード光ファイバ通信用レ
ーザーに関する。 【０００２】 【従来の技術】長波長垂直共振器型面発光レーザー（Ｖ
ＣＳＥＬ）は、主に高速のシングルモード光ファイバに
よる通信において使用される。光通信用の１３１０ｎｍ
と１５５０ｎｍシングルモード光源に要求される主な性
能面の課題は、十分な出力範囲（通常、１ｍＷ）におけ
るシングルモード動作と、温度及びバイアス変動に対す
る波長と偏波の安定性であり、更には、出力波長のチュ
ーニング能力も個別波長多重通信システム用の光源とし
ては非常に望ましい機能である。 【０００３】１３１０ｎｍと１５５０ｎｍ波長帯の波長
可変ＶＣＳＥＬ光源は、既に当業者には周知であるが、
これらの装置はいずれも理想的なものではない。例え
ば、ＶＣＳＥＬの種類の１つに、電気的なポンピングを
行い可動膜によってチューニングを実現しているものが
あるが、この種の装置がその実証に成功しているのは９
８０ｎｍ及び８５０ｎｍのみであり、より長い波長領域
においては、技術的な諸問題のために商用装置の製造が
実現していない。 【０００４】又、９８０ｎｍの端面発光レーザーによっ
て光学的にポンピングするＶＣＳＥＬも当業者には周知
であるが、これらの装置の場合も可動膜を使用してチュ
ーニングしており、ファイバから導波路への複数の結合
に関わるコストと９８０ｎｍのポンプレーザーに関わる
コストによって装置のコストが上昇し、現状では、まだ
光ネットワークにおいて商用に広く使用されるには至っ
ていない。 【０００５】又、ピグテール型９８０ｎｍレーザーによ
って光学的にポンピングするファイバー・ファブリーペ
ロー型面発光レーザーも実証を完了しているが、これら
の装置は圧電素子によって制御された共振空洞ミラーに
よってチューニングしており、ファイバからレーザーへ
の結合コストとファイバ結合型９８０ｎｍレーザーポン
プに関わる追加コストのため、これらの装置もまた経済
的な魅力に欠けている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、広義には、改良された長波長光源を提供することに
ある。 【０００７】以下、添付の図面を参照して本発明に関す
る詳細な説明を行うことにより、これら及びその他の本
発明の目的について当業者に明らかにする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は、第1波長の光
を生成し生成した光を光ファイバに結合する光源であ
る。この光源には、光ファイバの外部に位置する底部ミ
ラーと光ファイバ内に位置する反射器を備えた上部ミラ
ーを含む第１光共振空洞を有する出力レーザーが含まれ
ている。これら上部ミラー及び底部ミラー間に存在する
活性領域によって第１波長の光が生成される（この第１
波長の光は、第１光共振空洞内の活性領域を第２波長に
よって光学的にポンピングすることによって生成するこ
とが望ましい）。この反射器はブラッグ反射器であるこ
とが望ましく、反射する光の波長並びに上部ミラー及び
底部ミラー間の距離を変更するメカニズムを含んでもよ
い。上部ミラー、活性領域、及び底部ミラーを有する第
２光共振空洞を含むポンピングレーザーによってポンピ
ング光を生成することが望ましい。ポンピングレーザー
の上部ミラーは、第１光共振空洞の底部ミラーに電気的
に接続されており、ポンピングレーザーの活性領域によ
って通過電流に応答して光が生成される。このポンピン
グレーザーの上部ミラーは光ファイバの端面上に配置し
てもよい。出力レーザーを電気的にポンピングする本発
明による実施例も構成可能である。 【０００９】 【発明の実施の形態】本発明によるその利点の実現方法
については、図１に参照符号１００で示す従来技術によ
るＶＣＳＥＬを参照すれば容易に理解できる。このレー
ザー１００においては、レーザー共振空洞を形成するミ
ラーの１つが出力ファイバの端面上に設けられている。
通常、シングルモードファイバ１０６は、中心波長が波
長可変光源の所望の中心波長（１３１０ｎｍ／１５５０
ｎｍ）にチューニングされた高反射率誘電ミラー１０４
によってコーティングされた端面を有している。この誘
電ミラーは狭周波数帯ミラーではあるが、その高反射率
領域は光源の望ましいチューニング範囲よりもまだ十分
に大きい。このシングルモードファイバには、出力波長
が９８０ｎｍの短波長レーザー源が結合されており、ミ
ラー１０４はこの短波長光に対して透明である。図を簡
単にするため、ポンピングレーザーは図示していない
が、このポンピングレーザーからの出力光１０７を使用
して長波長活性層１０２を光学的にポンピングする。レ
ーザー１００には、底部ミラー１０１も含まれており、
この底部ミラーと、上部ミラー１０４、クラッド層１０
３、及び空隙１０８から長波長レーザーの共振空洞が構
成されている。この長波長レーザーの出力１０５の波長
は、長波長共振空洞の光学距離を変更することによって
チューニングされる。即ち、この出力波長は、ファイバ
とクラッド層間の間隔１０８を変更することによってチ
ューニングするのである。 【００１０】図１に示すこの形態には２つの問題点が存
在している。第１は、ファイバ１０６の端面上にミラー
１０４を設けるコストが大きいという点であり、２番目
の問題は、実際には長波長共振空洞内で生成された光の
一部しかファイバモードに結合されないという点であ
る。又、ファイバ１０６がシングルモードファイバの場
合には、許容されるアライメント誤差が非常に高く、わ
ずかなミスアライメントによってファイバに結合される
光の量が減少する。従って、このレーザー結合システム
の効率と最大出力は理想的なものではなく、更には、出
力レーザーの励起モードにおける光生成に有用ではない
ファイバのファセット（端面）領域において反射率が低
下するためにレーザーの効率も低下する。 【００１１】本発明においては、光ファイバ自体の中に
形成した上部ミラーを利用することによってこれらの問
題を回避している。ここで、本発明による光源の実施例
の断面図を示す図２Ａ及び図２Ｂを参照されたい。図２
Ａは、固定波長光源２００の断面図である。本発明のこ
の実施例には、長波長レーザーをポンピングする短波長
レーザーが含まれている。長波長レーザーは、光ファイ
バ内に形成された上部ミラー２０８を利用するが、この
上部ミラー２０８はブラッグ反射器であることが望まし
い。尚、ファイバ・ブラッグ反射器は当業者には周知で
あるため、本明細書において詳述しないが、以下の説明
においては、ファイバ・ブラッグ反射器は光ファイバの
コア内に生成された格子として見なすことができるとい
うことを理解しておけば十分である。この格子は、ファ
イバのコアにおける屈折率の周期的な変化によって構成
されており、このような変化は、コアを損傷するのに十
分な強度の一定間隔に配列された極大値を有するＵＶ光
のパターンをコアに照射することによって生成可能であ
り、このようなパターンは、通常、２つのＵＶ光ビーム
の干渉によって生成する。 【００１２】格子間隔の２倍の波長を有する光がこの格
子に進入すると、ファイバコアの屈折率の変化によって
生成された様々な部分的な反射のコヒーレント干渉によ
り、光が反射される。この反射が起きる波長は、屈折率
の周期的な変化間の光路長を変更することによって小さ
な波長範囲で変更することが可能であり、ファイバを加
熱するか、又はファイバを引き延ばすことによってこれ
を実現できる。以下の説明においては、このような反射
器の加熱又は引き延ばしシステムを作動させる入力制御
信号を受け付けるタイプのファイバブラッグ反射器を周
波数可変ブラッグ反射器と呼ぶことにする。 【００１３】短波長共振器２２０は、活性層２０１、底
部ミラー２１０、及び上部ミラー２０２を含んでいる。
この短波長共振器は、短波長光を長波長共振空洞に対し
て出力し、長波長共振空洞において、この短波長光が活
性層２０４によって吸収されて利得が生成される。長波
長共振器２３０にも、底部ミラー２０３、活性層２０
４、及び出力カプラー２０５が含まれており、この長波
長共振空洞の出力は、シングルモードファイバ２０７に
結合されている。尚、短波長レーザーの電気的なポンピ
ングは、先端のコンタクト２０６を使用することによっ
て実行される。 【００１４】励起利得が生成される活性層２０４内の位
置はファイバの位置によって規定され、従って、長波長
レーザーのレーザー発振モードはファイバによって自己
整合される点に留意されたい。又、短波長レーザーの電
気的ポンピング領域に対するファイバの非常に正確なア
ライメントが不要である点にも留意されたい。この電気
的ポンピング領域はブラッグ反射器２０８によって照射
される活性層２０４の領域をカバーする必要があり、電
気的効率が低く粗い結合（ポンピング領域が広い）と電
気的効率が高い密なファイバ結合（ポンピング領域が狭
い）の間で最適な条件を見いだすことができる。 【００１５】ファイバ端面におけるスプリアス反射を除
去するために端面を反射防止被覆２１１でコーティング
することが望ましく、この代わりに、図２Ｂの参照符号
２２１で示すように、ファイバ２０７の端面とクラッド
層２０５の上面の間に屈折率整合ゲルを施してもよい。
尚、図２Ｂに示す光源２５０の残りの要素は、図２Ａに
示す対応するそれぞれの要素と同一のものである。 【００１６】上述のように、ブラッグ反射器には、図２
Ａの参照符号２１７で示すようにファイバの加熱又は引
き延ばし用のメカニズムを含むことができる。長波長レ
ーザーをチューニングするためにブラッグ反射器の周期
的な変化間の間隔を変更した場合は、通常、光共振空洞
が新しい反射波長で共振するようにブラッグミラー及び
底部ミラー間の間隔を変更しなければならない。この操
作は、ファイバの端部を移動させることによって実行可
能であり、このミラー間隔を変更するメカニズムもメカ
ニズム２１７に含めることができる。例えば、ブラッグ
反射器とファイバ端部間のファイバ領域を引き延ばした
り、或いは、ファイバ端面とクラッド層２０５間の空隙
をファイバを移動させることによって変更することが可
能である。尚、このようなチューニングにより、図２Ａ
及び図２Ｂに示す実施例のポンプレーザーの波長は変化
しない。 【００１７】一方、ポンプレーザーの波長を変更する実
施例も可能である。ポンプレーザーの波長のチューニン
グも可能な本発明による光源３００の断面図を示す図３
を参照されたい。以下の説明を簡単にするため、図２Ａ
に示す要素と同様に機能する光源３００の要素には同一
の参照符号が付加されており、これらの説明は省略す
る。この光源３００には、電気的にポンピングされるポ
ンプレーザーが含まれている。ポンプレーザーは、底部
ミラー３１０、活性領域３０１、及びクラッド層３０２
を含んでいる。この光源３００においては、ポンピング
レーザーの上部ミラーが、参照符号３１１で示すように
ファイバ２０７の端面に移動している。前述の実施例と
同様に、短波長レーザーはファイバが位置する場所でレ
ーザー発振し、従って、利得領域はファイバと正確に整
合しており、長波長も同一の地点でレーザー発振する。
従って、空隙３１２を変化させると共にブラッグ反射器
の反射波長を変更することによって両方の波長をチュー
ニングすることができる。 【００１８】長波長レーザーとポンピング光源間には、
各光源によって生成された光がもう一方の光源に関連す
るミラーを透過できるだけの十分な波長の差がなければ
ならない。例えば、ポンピングレーザーの光は、長波長
レーザーの底部ミラーを透過し、長波長レーザーの活性
領域に到達しなければならず、同様に、長波長レーザー
は、図３に示す実施例のミラー３１１を透過しなければ
ならない。尚、長波長と短波長の間に十分な差が存在し
ていれば、従来のＶＣＳＥＬミラーの場合にはこれは問
題とはならない。 【００１９】本発明による上述の実施例においては、積
層された２つのレーザーを利用している。しかしなが
ら、本発明においては、ポンピングレーザーが長波長レ
ーザーから遠く離れた場所に存在し光ファイバによって
長波長レーザーに結合されている実施例も可能である。
この実施例は図１に示す光源に類似しており、このレー
ザーの上部ミラーを光ファイバ内のブラッグ反射器と置
換するのである。このような実施例は、長波長レーザー
のシングルモード光ファイバに対する自己整合結合の利
点を備えている。 【００２０】本発明は、出力レーザーが電気的にポンピ
ングされるシングルレーザー構成においても利用可能で
ある。ここで、出力レーザーを電気的にポンピングする
本発明による光源４００の断面図を示す図４を参照され
たい。この光源４００には、出力ファイバ４０７内のブ
ラッグ反射器４０５が含まれている。ブラッグ反射器４
０５と底部ミラー４０１が出力レーザーの光共振空洞を
形成している。この出力レーザーは、４０６で示すコン
タクト間に電位を印加することによって電気的にポンピ
ングされる。この電位によってファイバ４０７のコアの
下方に位置する光学活性領域４０２に電流が流れるので
ある。尚、電極４０６によって電流の十分な閉込めが実
現しない場合には、領域４０３に抵抗の大きい領域を含
むことによって電流を所望の領域に集中させることも可
能である。又、光の部分的な反射によってファセットが
第２の共振空洞を形成することがないように反射防止被
覆４０４をファイバのファセット上に施してもよい。 【００２１】光源の出力波長は、ブラッグ反射器が、大
きな反射率を有する波長によって規定される点に留意さ
れたい。通常、ブラッグ反射器と底部ミラー間の距離
は、光源によって生成される光の波長と比べれば非常に
大きい。従って、ブラッグ反射器の反射率の範囲内のレ
ーザーモードが常に存在し、この結果、底部ミラーに対
するブラッグ反射器の正確な位置決めが不要となる。 【００２２】本発明を変更し、固定の偏波を有する光源
を提供することが可能な点に留意されたい。このような
光源を提供するには、光ファイバは偏波保持ファイバで
なければならない。更に、所望の偏波を選択するための
偏波フィルタ４１０を光共振空洞内に設ける必要があ
り、この偏波フィルタはファイバファセット上の反射防
止被覆内に含めることができる。 【００２３】尚、本発明の上述の実施例において「上
部」ミラー及び「下部」ミラーという用語を使用してい
るが、これらは単にミラーを区別するための標識に過ぎ
ず、空間的な特定の方向性を意味するものではない。 【００２４】又、本発明の上述の実施例において光ファ
イバ内に生成されたブラッグ反射器を利用しているが、
本発明は、ファイバ以外の導波路でも実施可能であり、
例えば、内部にブラッグ反射器を備える平面状の導波路
においても本発明を構築可能である。 【００２５】当業者には、上述の説明と添付された図面
から本発明に対する様々な変更が明らかになるであろ
う。従って、本発明は請求の範囲によってのみ限定され
るものである。以下においては、本発明の種々の構成要
件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 １．第１波長の光を生成し光導波路（２０７）に結合す
る光源（２００、２５０、３００、４００）であって、
前記光導波路（２０７）の外部に位置する底部ミラー
（２０３）と、前記光導波路（２０７）内に位置する反
射器を有する上部ミラー（２０８）と、を有する第１光
共振空洞（２３０）と；前記第１波長の光を生成する、
前記上部ミラー（２０８）及び底部ミラー（２０３）間
の活性領域（２０４）と；を有することを特徴とする光
源。 ２．前記上部ミラー（４０５）と底部ミラー（４０１）
間に偏波フィルタ（４１０）を更に有する上項１記載の
光源（２００、２５０、３００、４００）。 ３．前記光導波路（２０７）が光ファイバである上項１
記載の光源（２００、２５０、３００、４００）。 ４．前記反射器はブラッグ反射器である上項３記載の光
源（２００、２５０、３００、４００）。 ５．前記ブラッグ反射器は、反射する光の波長を変更す
るメカニズム（２１７）を更に有する上項４記載の光源
（２００、２５０、３００、４００）。 ６．前記メカニズム（２１７）は、前記上部ミラー（２
０８）及び底部ミラー（２０３）間の距離をも変更する
上項５記載の光源（２００、２５０、３００、４０
０）。 ７．前記活性領域（２０４）は、第２波長の光を吸収す
ることによって光を生成する上項３記載の光源（２０
０、２５０、３００、４００）。 ８．前記第２波長の光を生成するポンピングレーザー
（２２０）を更に有する上項７記載の光源（２００、２
５０、３００、４００）。 ９．前記底部ミラー（２０３）は、前記第２波長の光に
対して透明である上項７記載の光源（２００、２５０、
３００、４００）。 １０．前記ポンピングレーザー（２２０）は、上部ミラ
ー（２０２）と、活性領域（２０１）と、底部ミラー
（２１０）を有する第２光共振空洞を含み、前記ポンピ
ングレーザー（２２０）の前記上部ミラー（２０２）
は、前記第１光共振空洞（２３０）の前記底部ミラー
（２０３）に電気的に接続されており、前記ポンピング
レーザー（２２０）の前記活性領域（２０１）は、通過
電流に応答して光を生成する上項８記載の光源（２０
０、２５０、３００、４００）。 １１．前記ポンピングレーザー（２２０）の前記上部ミ
ラー（３１１）は、前記光ファイバの端面上に位置して
いる上項１０記載の光源（２００、２５０、３００、４
００）。 【発明の効果】本発明の構成により、製造コストを低減
し、改良された長波長光源を提供することができる。
に詳しくは、高速のシングルモード光ファイバ通信用レ
ーザーに関する。 【０００２】 【従来の技術】長波長垂直共振器型面発光レーザー（Ｖ
ＣＳＥＬ）は、主に高速のシングルモード光ファイバに
よる通信において使用される。光通信用の１３１０ｎｍ
と１５５０ｎｍシングルモード光源に要求される主な性
能面の課題は、十分な出力範囲（通常、１ｍＷ）におけ
るシングルモード動作と、温度及びバイアス変動に対す
る波長と偏波の安定性であり、更には、出力波長のチュ
ーニング能力も個別波長多重通信システム用の光源とし
ては非常に望ましい機能である。 【０００３】１３１０ｎｍと１５５０ｎｍ波長帯の波長
可変ＶＣＳＥＬ光源は、既に当業者には周知であるが、
これらの装置はいずれも理想的なものではない。例え
ば、ＶＣＳＥＬの種類の１つに、電気的なポンピングを
行い可動膜によってチューニングを実現しているものが
あるが、この種の装置がその実証に成功しているのは９
８０ｎｍ及び８５０ｎｍのみであり、より長い波長領域
においては、技術的な諸問題のために商用装置の製造が
実現していない。 【０００４】又、９８０ｎｍの端面発光レーザーによっ
て光学的にポンピングするＶＣＳＥＬも当業者には周知
であるが、これらの装置の場合も可動膜を使用してチュ
ーニングしており、ファイバから導波路への複数の結合
に関わるコストと９８０ｎｍのポンプレーザーに関わる
コストによって装置のコストが上昇し、現状では、まだ
光ネットワークにおいて商用に広く使用されるには至っ
ていない。 【０００５】又、ピグテール型９８０ｎｍレーザーによ
って光学的にポンピングするファイバー・ファブリーペ
ロー型面発光レーザーも実証を完了しているが、これら
の装置は圧電素子によって制御された共振空洞ミラーに
よってチューニングしており、ファイバからレーザーへ
の結合コストとファイバ結合型９８０ｎｍレーザーポン
プに関わる追加コストのため、これらの装置もまた経済
的な魅力に欠けている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、広義には、改良された長波長光源を提供することに
ある。 【０００７】以下、添付の図面を参照して本発明に関す
る詳細な説明を行うことにより、これら及びその他の本
発明の目的について当業者に明らかにする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は、第1波長の光
を生成し生成した光を光ファイバに結合する光源であ
る。この光源には、光ファイバの外部に位置する底部ミ
ラーと光ファイバ内に位置する反射器を備えた上部ミラ
ーを含む第１光共振空洞を有する出力レーザーが含まれ
ている。これら上部ミラー及び底部ミラー間に存在する
活性領域によって第１波長の光が生成される（この第１
波長の光は、第１光共振空洞内の活性領域を第２波長に
よって光学的にポンピングすることによって生成するこ
とが望ましい）。この反射器はブラッグ反射器であるこ
とが望ましく、反射する光の波長並びに上部ミラー及び
底部ミラー間の距離を変更するメカニズムを含んでもよ
い。上部ミラー、活性領域、及び底部ミラーを有する第
２光共振空洞を含むポンピングレーザーによってポンピ
ング光を生成することが望ましい。ポンピングレーザー
の上部ミラーは、第１光共振空洞の底部ミラーに電気的
に接続されており、ポンピングレーザーの活性領域によ
って通過電流に応答して光が生成される。このポンピン
グレーザーの上部ミラーは光ファイバの端面上に配置し
てもよい。出力レーザーを電気的にポンピングする本発
明による実施例も構成可能である。 【０００９】 【発明の実施の形態】本発明によるその利点の実現方法
については、図１に参照符号１００で示す従来技術によ
るＶＣＳＥＬを参照すれば容易に理解できる。このレー
ザー１００においては、レーザー共振空洞を形成するミ
ラーの１つが出力ファイバの端面上に設けられている。
通常、シングルモードファイバ１０６は、中心波長が波
長可変光源の所望の中心波長（１３１０ｎｍ／１５５０
ｎｍ）にチューニングされた高反射率誘電ミラー１０４
によってコーティングされた端面を有している。この誘
電ミラーは狭周波数帯ミラーではあるが、その高反射率
領域は光源の望ましいチューニング範囲よりもまだ十分
に大きい。このシングルモードファイバには、出力波長
が９８０ｎｍの短波長レーザー源が結合されており、ミ
ラー１０４はこの短波長光に対して透明である。図を簡
単にするため、ポンピングレーザーは図示していない
が、このポンピングレーザーからの出力光１０７を使用
して長波長活性層１０２を光学的にポンピングする。レ
ーザー１００には、底部ミラー１０１も含まれており、
この底部ミラーと、上部ミラー１０４、クラッド層１０
３、及び空隙１０８から長波長レーザーの共振空洞が構
成されている。この長波長レーザーの出力１０５の波長
は、長波長共振空洞の光学距離を変更することによって
チューニングされる。即ち、この出力波長は、ファイバ
とクラッド層間の間隔１０８を変更することによってチ
ューニングするのである。 【００１０】図１に示すこの形態には２つの問題点が存
在している。第１は、ファイバ１０６の端面上にミラー
１０４を設けるコストが大きいという点であり、２番目
の問題は、実際には長波長共振空洞内で生成された光の
一部しかファイバモードに結合されないという点であ
る。又、ファイバ１０６がシングルモードファイバの場
合には、許容されるアライメント誤差が非常に高く、わ
ずかなミスアライメントによってファイバに結合される
光の量が減少する。従って、このレーザー結合システム
の効率と最大出力は理想的なものではなく、更には、出
力レーザーの励起モードにおける光生成に有用ではない
ファイバのファセット（端面）領域において反射率が低
下するためにレーザーの効率も低下する。 【００１１】本発明においては、光ファイバ自体の中に
形成した上部ミラーを利用することによってこれらの問
題を回避している。ここで、本発明による光源の実施例
の断面図を示す図２Ａ及び図２Ｂを参照されたい。図２
Ａは、固定波長光源２００の断面図である。本発明のこ
の実施例には、長波長レーザーをポンピングする短波長
レーザーが含まれている。長波長レーザーは、光ファイ
バ内に形成された上部ミラー２０８を利用するが、この
上部ミラー２０８はブラッグ反射器であることが望まし
い。尚、ファイバ・ブラッグ反射器は当業者には周知で
あるため、本明細書において詳述しないが、以下の説明
においては、ファイバ・ブラッグ反射器は光ファイバの
コア内に生成された格子として見なすことができるとい
うことを理解しておけば十分である。この格子は、ファ
イバのコアにおける屈折率の周期的な変化によって構成
されており、このような変化は、コアを損傷するのに十
分な強度の一定間隔に配列された極大値を有するＵＶ光
のパターンをコアに照射することによって生成可能であ
り、このようなパターンは、通常、２つのＵＶ光ビーム
の干渉によって生成する。 【００１２】格子間隔の２倍の波長を有する光がこの格
子に進入すると、ファイバコアの屈折率の変化によって
生成された様々な部分的な反射のコヒーレント干渉によ
り、光が反射される。この反射が起きる波長は、屈折率
の周期的な変化間の光路長を変更することによって小さ
な波長範囲で変更することが可能であり、ファイバを加
熱するか、又はファイバを引き延ばすことによってこれ
を実現できる。以下の説明においては、このような反射
器の加熱又は引き延ばしシステムを作動させる入力制御
信号を受け付けるタイプのファイバブラッグ反射器を周
波数可変ブラッグ反射器と呼ぶことにする。 【００１３】短波長共振器２２０は、活性層２０１、底
部ミラー２１０、及び上部ミラー２０２を含んでいる。
この短波長共振器は、短波長光を長波長共振空洞に対し
て出力し、長波長共振空洞において、この短波長光が活
性層２０４によって吸収されて利得が生成される。長波
長共振器２３０にも、底部ミラー２０３、活性層２０
４、及び出力カプラー２０５が含まれており、この長波
長共振空洞の出力は、シングルモードファイバ２０７に
結合されている。尚、短波長レーザーの電気的なポンピ
ングは、先端のコンタクト２０６を使用することによっ
て実行される。 【００１４】励起利得が生成される活性層２０４内の位
置はファイバの位置によって規定され、従って、長波長
レーザーのレーザー発振モードはファイバによって自己
整合される点に留意されたい。又、短波長レーザーの電
気的ポンピング領域に対するファイバの非常に正確なア
ライメントが不要である点にも留意されたい。この電気
的ポンピング領域はブラッグ反射器２０８によって照射
される活性層２０４の領域をカバーする必要があり、電
気的効率が低く粗い結合（ポンピング領域が広い）と電
気的効率が高い密なファイバ結合（ポンピング領域が狭
い）の間で最適な条件を見いだすことができる。 【００１５】ファイバ端面におけるスプリアス反射を除
去するために端面を反射防止被覆２１１でコーティング
することが望ましく、この代わりに、図２Ｂの参照符号
２２１で示すように、ファイバ２０７の端面とクラッド
層２０５の上面の間に屈折率整合ゲルを施してもよい。
尚、図２Ｂに示す光源２５０の残りの要素は、図２Ａに
示す対応するそれぞれの要素と同一のものである。 【００１６】上述のように、ブラッグ反射器には、図２
Ａの参照符号２１７で示すようにファイバの加熱又は引
き延ばし用のメカニズムを含むことができる。長波長レ
ーザーをチューニングするためにブラッグ反射器の周期
的な変化間の間隔を変更した場合は、通常、光共振空洞
が新しい反射波長で共振するようにブラッグミラー及び
底部ミラー間の間隔を変更しなければならない。この操
作は、ファイバの端部を移動させることによって実行可
能であり、このミラー間隔を変更するメカニズムもメカ
ニズム２１７に含めることができる。例えば、ブラッグ
反射器とファイバ端部間のファイバ領域を引き延ばした
り、或いは、ファイバ端面とクラッド層２０５間の空隙
をファイバを移動させることによって変更することが可
能である。尚、このようなチューニングにより、図２Ａ
及び図２Ｂに示す実施例のポンプレーザーの波長は変化
しない。 【００１７】一方、ポンプレーザーの波長を変更する実
施例も可能である。ポンプレーザーの波長のチューニン
グも可能な本発明による光源３００の断面図を示す図３
を参照されたい。以下の説明を簡単にするため、図２Ａ
に示す要素と同様に機能する光源３００の要素には同一
の参照符号が付加されており、これらの説明は省略す
る。この光源３００には、電気的にポンピングされるポ
ンプレーザーが含まれている。ポンプレーザーは、底部
ミラー３１０、活性領域３０１、及びクラッド層３０２
を含んでいる。この光源３００においては、ポンピング
レーザーの上部ミラーが、参照符号３１１で示すように
ファイバ２０７の端面に移動している。前述の実施例と
同様に、短波長レーザーはファイバが位置する場所でレ
ーザー発振し、従って、利得領域はファイバと正確に整
合しており、長波長も同一の地点でレーザー発振する。
従って、空隙３１２を変化させると共にブラッグ反射器
の反射波長を変更することによって両方の波長をチュー
ニングすることができる。 【００１８】長波長レーザーとポンピング光源間には、
各光源によって生成された光がもう一方の光源に関連す
るミラーを透過できるだけの十分な波長の差がなければ
ならない。例えば、ポンピングレーザーの光は、長波長
レーザーの底部ミラーを透過し、長波長レーザーの活性
領域に到達しなければならず、同様に、長波長レーザー
は、図３に示す実施例のミラー３１１を透過しなければ
ならない。尚、長波長と短波長の間に十分な差が存在し
ていれば、従来のＶＣＳＥＬミラーの場合にはこれは問
題とはならない。 【００１９】本発明による上述の実施例においては、積
層された２つのレーザーを利用している。しかしなが
ら、本発明においては、ポンピングレーザーが長波長レ
ーザーから遠く離れた場所に存在し光ファイバによって
長波長レーザーに結合されている実施例も可能である。
この実施例は図１に示す光源に類似しており、このレー
ザーの上部ミラーを光ファイバ内のブラッグ反射器と置
換するのである。このような実施例は、長波長レーザー
のシングルモード光ファイバに対する自己整合結合の利
点を備えている。 【００２０】本発明は、出力レーザーが電気的にポンピ
ングされるシングルレーザー構成においても利用可能で
ある。ここで、出力レーザーを電気的にポンピングする
本発明による光源４００の断面図を示す図４を参照され
たい。この光源４００には、出力ファイバ４０７内のブ
ラッグ反射器４０５が含まれている。ブラッグ反射器４
０５と底部ミラー４０１が出力レーザーの光共振空洞を
形成している。この出力レーザーは、４０６で示すコン
タクト間に電位を印加することによって電気的にポンピ
ングされる。この電位によってファイバ４０７のコアの
下方に位置する光学活性領域４０２に電流が流れるので
ある。尚、電極４０６によって電流の十分な閉込めが実
現しない場合には、領域４０３に抵抗の大きい領域を含
むことによって電流を所望の領域に集中させることも可
能である。又、光の部分的な反射によってファセットが
第２の共振空洞を形成することがないように反射防止被
覆４０４をファイバのファセット上に施してもよい。 【００２１】光源の出力波長は、ブラッグ反射器が、大
きな反射率を有する波長によって規定される点に留意さ
れたい。通常、ブラッグ反射器と底部ミラー間の距離
は、光源によって生成される光の波長と比べれば非常に
大きい。従って、ブラッグ反射器の反射率の範囲内のレ
ーザーモードが常に存在し、この結果、底部ミラーに対
するブラッグ反射器の正確な位置決めが不要となる。 【００２２】本発明を変更し、固定の偏波を有する光源
を提供することが可能な点に留意されたい。このような
光源を提供するには、光ファイバは偏波保持ファイバで
なければならない。更に、所望の偏波を選択するための
偏波フィルタ４１０を光共振空洞内に設ける必要があ
り、この偏波フィルタはファイバファセット上の反射防
止被覆内に含めることができる。 【００２３】尚、本発明の上述の実施例において「上
部」ミラー及び「下部」ミラーという用語を使用してい
るが、これらは単にミラーを区別するための標識に過ぎ
ず、空間的な特定の方向性を意味するものではない。 【００２４】又、本発明の上述の実施例において光ファ
イバ内に生成されたブラッグ反射器を利用しているが、
本発明は、ファイバ以外の導波路でも実施可能であり、
例えば、内部にブラッグ反射器を備える平面状の導波路
においても本発明を構築可能である。 【００２５】当業者には、上述の説明と添付された図面
から本発明に対する様々な変更が明らかになるであろ
う。従って、本発明は請求の範囲によってのみ限定され
るものである。以下においては、本発明の種々の構成要
件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 １．第１波長の光を生成し光導波路（２０７）に結合す
る光源（２００、２５０、３００、４００）であって、
前記光導波路（２０７）の外部に位置する底部ミラー
（２０３）と、前記光導波路（２０７）内に位置する反
射器を有する上部ミラー（２０８）と、を有する第１光
共振空洞（２３０）と；前記第１波長の光を生成する、
前記上部ミラー（２０８）及び底部ミラー（２０３）間
の活性領域（２０４）と；を有することを特徴とする光
源。 ２．前記上部ミラー（４０５）と底部ミラー（４０１）
間に偏波フィルタ（４１０）を更に有する上項１記載の
光源（２００、２５０、３００、４００）。 ３．前記光導波路（２０７）が光ファイバである上項１
記載の光源（２００、２５０、３００、４００）。 ４．前記反射器はブラッグ反射器である上項３記載の光
源（２００、２５０、３００、４００）。 ５．前記ブラッグ反射器は、反射する光の波長を変更す
るメカニズム（２１７）を更に有する上項４記載の光源
（２００、２５０、３００、４００）。 ６．前記メカニズム（２１７）は、前記上部ミラー（２
０８）及び底部ミラー（２０３）間の距離をも変更する
上項５記載の光源（２００、２５０、３００、４０
０）。 ７．前記活性領域（２０４）は、第２波長の光を吸収す
ることによって光を生成する上項３記載の光源（２０
０、２５０、３００、４００）。 ８．前記第２波長の光を生成するポンピングレーザー
（２２０）を更に有する上項７記載の光源（２００、２
５０、３００、４００）。 ９．前記底部ミラー（２０３）は、前記第２波長の光に
対して透明である上項７記載の光源（２００、２５０、
３００、４００）。 １０．前記ポンピングレーザー（２２０）は、上部ミラ
ー（２０２）と、活性領域（２０１）と、底部ミラー
（２１０）を有する第２光共振空洞を含み、前記ポンピ
ングレーザー（２２０）の前記上部ミラー（２０２）
は、前記第１光共振空洞（２３０）の前記底部ミラー
（２０３）に電気的に接続されており、前記ポンピング
レーザー（２２０）の前記活性領域（２０１）は、通過
電流に応答して光を生成する上項８記載の光源（２０
０、２５０、３００、４００）。 １１．前記ポンピングレーザー（２２０）の前記上部ミ
ラー（３１１）は、前記光ファイバの端面上に位置して
いる上項１０記載の光源（２００、２５０、３００、４
００）。 【発明の効果】本発明の構成により、製造コストを低減
し、改良された長波長光源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバに結合された従来技術によるＶＣＳ
ＥＬを示している。 【図２Ａ】本発明による光源の実施例の断面図である。 【図２Ｂ】本発明による光源の実施例の断面図である。 【図３】ポンプレーザーの波長をチューニング可能な本
発明による光源３００の断面図である。 【図４】出力レーザーを電気的にポンピングする本発明
による光源４００の断面図である。 【符号の説明】 ２００、２５０、３００、４００ 光源 ２０３、４０１ 底部ミラー ２０７、４０７ 光導波路 ２０８、４０５ 上部ミラー ２０４、４０２ 活性領域 ２１７ 反射光の波長を変更するメカニズム ２３０ 第１光共振空洞 ２２０ ポンピングレーザー ２０２、３１１ ポンピングレーザーの上部ミラー ２０１、３０１ ポンピングレーザーの活性領域 ２１０、３１０ ポンピングレーザーの底部ミラー ４１０ 偏波フィルタ
ＥＬを示している。 【図２Ａ】本発明による光源の実施例の断面図である。 【図２Ｂ】本発明による光源の実施例の断面図である。 【図３】ポンプレーザーの波長をチューニング可能な本
発明による光源３００の断面図である。 【図４】出力レーザーを電気的にポンピングする本発明
による光源４００の断面図である。 【符号の説明】 ２００、２５０、３００、４００ 光源 ２０３、４０１ 底部ミラー ２０７、４０７ 光導波路 ２０８、４０５ 上部ミラー ２０４、４０２ 活性領域 ２１７ 反射光の波長を変更するメカニズム ２３０ 第１光共振空洞 ２２０ ポンピングレーザー ２０２、３１１ ポンピングレーザーの上部ミラー ２０１、３０１ ポンピングレーザーの活性領域 ２１０、３１０ ポンピングレーザーの底部ミラー ４１０ 偏波フィルタ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ダグラス・エム・バネイ
アメリカ合衆国カリフォルニア州94024,
ロスアルトス，クリントン・ロード・897
(72)発明者 ダブラフコ・アイ・バビック
アメリカ合衆国カリフォルニア州94306,
サニーベイル，アカラネス・ドライブ・
187
(72)発明者 ウェイン・ブイ・ソリン
アメリカ合衆国カリフォルニア州94040,
マウンテンビュー，ケンブリッジ・レー
ン・3579
(72)発明者 ジョナサン・レイシー
アメリカ合衆国カリフォルニア州94041−
1318，マウンテンビュー，ホウトン・スト
リート・222
Ｆターム(参考） 5F073 AA65 AA67 AB17 AB20 AB28
BA01 EA29
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】第１波長の光を生成し光導波路（２０７）
に結合する光源（２００、２５０、３００、４００）で
あって、前記光導波路（２０７）の外部に位置する底部
ミラー（２０３）と、前記光導波路（２０７）内に位置
する反射器を有する上部ミラー（２０８）と、を有する
第１光共振空洞（２３０）と；前記第１波長の光を生成
する、前記上部ミラー（２０８）及び底部ミラー（２０
３）間の活性領域（２０４）と；を有することを特徴と
する光源。
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|---|---|---|---|
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