JP2018142658A5 - 光源装置、光源利用装置、複数波長光発生方法、光素子及び光増幅器 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置、光源利用装置、複数波長光発生方法、光素子及び光増幅器に関する。

一つの側面では、光源装置は、誘導放出によって光を増幅する光増幅器と、当該光増幅器と光学的に接続された第１光導波路と、複数の環状光導波路と、複数の第２光導波路を備える。
各第２光導波路は、第１光導波路及び複数の環状光導波路のうちの対応する環状光導波路とともにリング共振器を構成する共振部を一方の端部に有するとともに、所定の波長域を有する光を反射する反射部を他方の端部に有する。
また、各第２光導波路は、第２光導波路を通過する光の振幅及び当該光の位相をそれぞれ制御する制御部を反射部及び共振部の間に有する。
そして、光増幅器は、第１光導波路との接続側とは反対側の部位に、各第２光導波路からの相互に異なった波長域を有する光を外部へ出力する光出力部を有している。
さらに、制御部は、第１光導波路から共振部を経由して第２光導波路を通過する光の振幅及び位相を制御するとともに、振幅及び位相が制御されたあとに反射部で反射されて第２光導波路を再び通過する光の振幅及び位相を更に制御するように構成されている。

また他の側面では、光シンセサイザ装置、マイクロ波発生装置、テラヘルツ波発生装置、パルス光発生装置のいずれかの装置が、上記の光源装置を光源とする光源利用装置である。

さらに他の側面では、複数波長光発生方法が、以下のステップからなる。
１．上記光源装置を用意するステップ
２．この光源装置の光増幅器で、第１波長域を有する光を生成し、この生成した光を前記第１光導波路へ出力するステップ
３．光増幅器から第１光導波路へ入力された光を各リング共振器を介して各第２光導波路に入力するステップ
４．各第２光導波路において、制御部により、光の振幅及び当該光の位相をそれぞれ制御したあと、この反射部で各第２光導波路ごとに各第２光導波路相互間で異なる波長域の光を反射し、その後、この各反射光について前記制御部にて再度光の振幅及び当該光の位相をそれぞれ制御するステップ
５．各第２光導波路からの相互に異なる波長域の光をリング共振器を介して第１光導波路へ出力するステップ
６．第１光導波路からの相互に異なる波長域の光を光増幅器へ入力し、この光増幅器にて、相互に異なる波長域の光を誘導放出によって増幅するとともに、相互に異なる複数の波長域の光を光出力部から外部へ出力するステップ

さらに他の側面では、光素子が、誘導放出によって光を増幅する光増幅器と光学的に接続される第１光導波路と、複数の環状光導波路と、複数の第２光導波路とを備えている。
各第２光導波路は、第１光導波路及び複数の環状光導波路のうちの対応する環状光導波路とともにリング共振器を構成する共振部を一方の端部に有するとともに、所定の波長域を有する光を反射する反射部を他方の端部に有する。
また、第２光導波路は、第２光導波路を通過する光の振幅及び当該光の位相をそれぞれ制御する制御部を反射部及び共振部の間に有する。
さらに、制御部は、第１光導波路から共振部を経由して第２光導波路を通過する光の振幅及び位相を制御するとともに、振幅及び位相が制御されたあとに反射部で反射されて第２光導波路を再び通過する光の振幅及び位相を更に制御するように構成されている。
そして、各第２光導波路からの相互に異なる波長域の光をリング共振器及び第１光導波路を介して第１光導波路に接続される光増幅器へ出力するように構成されている。
さらに他の側面では、上記光素子に光学的に接続されて誘導放出によって光を増幅する光増幅器が、第１光導波路との接続側とは反対側の部位に、各第２光導波路からの相互に異なった波長域を有する光を外部へ出力する光出力部を有している。

以下、本発明に関する各実施形態について図１乃至図１１を参照しながら説明する。

光増幅器２１は、増幅された光のうちの部分反射膜を通過した部分を、光増幅器２１の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の負方向側の端面（光出力部）から光源装置１の外部へ出力する。光の通過は、光の透過と表されてもよい。

更に、光増幅器２１は、増幅された光のうちの部分反射膜により反射された部分を、再び誘導放出によって増幅し、増幅された光を、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の正方向側の端面から出力する。
本例では、光増幅器２１の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の負方向側の端面（光出力部）から光源装置１の外部へ出力される光は、レーザ光であると捉えられてよい。

Claims (14)

1. 誘導放出によって光を増幅する光増幅器と、
   前記光増幅器と光学的に接続された第１光導波路と、
   複数の環状光導波路とを備えるとともに、
   前記第１光導波路及び前記複数の環状光導波路のうちの対応する環状光導波路とともにリング共振器を構成する共振部を一方の端部に有するとともに、所定の波長域を有する光を反射する反射部を他方の端部に有する第２光導波路を複数備え、
   前記の各第２光導波路は、前記第２光導波路を通過する光の振幅及び当該光の位相をそれぞれ制御する制御部を前記反射部及び前記共振部の間に有し、
   前記光増幅器は、前記第１光導波路との接続側とは反対側の部位に、前記の各第２光導波路からの相互に異なった波長域を有する光を外部へ出力する光出力部を有し、
   前記制御部は、前記第１光導波路から前記共振部を経由して前記第２光導波路を通過する光の振幅及び位相を制御するとともに、前記振幅及び位相が制御されたあとに前記反射部で反射されて前記第２光導波路を再び通過する光の振幅及び位相を更に制御するように構成されている、光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置であって、
   前記環状光導波路及び前記第２光導波路を含むモジュールを複数備え、
   前記複数のモジュールは、前記第１光導波路に沿って整列する、光源装置。
3. 請求項２に記載の光源装置であって、
   前記第１光導波路は、第１方向にて延び、
   前記複数のモジュールのそれぞれは、前記第１方向と直交する第２方向にて前記反射部及び前記制御部が整列する、光源装置。
4. 請求項２に記載の光源装置であって、
   前記第１光導波路は、第１方向にて延び、
   前記複数のモジュールのそれぞれは、前記第１方向と直交する第２方向にて前記制御部が整列するとともに、前記第１方向にて前記反射部が整列する、光源装置。
5. 請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置であって、
   前記第１光導波路は、第１方向にて延び、
   前記共振部は、前記第１方向と直交する第２方向にて前記環状光導波路が前記共振部及び前記第１光導波路の間に挟まれるように、前記共振部が前記第１方向にて延びる、光源装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光源装置であって、
   前記環状光導波路の温度を制御する第１温度制御部を備える、光源装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の光源装置であって、
   前記制御部は、温度が制御されることにより前記光の振幅を制御する振幅制御部を含み、
   前記光源装置は、前記振幅制御部の温度を制御する第２温度制御部を備える、光源装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の光源装置であって、
   前記制御部は、温度が制御されることにより前記光の位相を制御する位相制御部を含み、
   前記光源装置は、前記位相制御部の温度を制御する第３温度制御部を備える、光源装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の光源装置であって、
   前記光出力部が、前記光増幅器の両端部位のうちの前記第１光導波路との接続側とは反対側の部位に設けられ、前記反対側の部位に部分反射膜が形成されることにより構成されている、光源装置。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の光源装置であって、
    前記光増幅器は、量子ドット光増幅器である、光源装置。
11. 光シンセサイザ装置、マイクロ波発生装置、テラヘルツ波発生装置、パルス光発生装置のいずれかの装置であって、
    前記装置が、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光源装置を光源とする、光源利用装置。
12. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光源装置を用意し、
    前記光源装置の前記光増幅器で、第１波長域を有する光を生成し、
    この生成した光を前記第１光導波路へ出力し、
    前記光増幅器から前記第１光導波路へ入力された光を前記の各共振部を介して前記の各第２光導波路に入力し、
    前記の各第２光導波路において、前記制御部により、光の振幅及び当該光の位相をそれぞれ制御したあと、前記反射部で前記の各第２光導波路ごとに前記の各第２光導波路相互間で異なる波長域の光を反射し、その後、前記振幅及び位相が制御されたあとの各反射光について前記制御部にて更に光の振幅及び当該光の位相をそれぞれ制御し、
    前記の各第２光導波路からの相互に異なる波長域の光を前記の各共振部を介して前記第１光導波路へ出力し、
    前記第１光導波路からの前記相互に異なる波長域の光を前記光増幅器へ入力し、
    前記光増幅器にて、前記相互に異なる波長域の光を誘導放出によって増幅するとともに、前記相互に異なる複数の波長域の光を前記光出力部から外部へ出力する、複数波長光発生方法。
13. 誘導放出によって光を増幅する光増幅器と光学的に接続される第１光導波路と、
    複数の環状光導波路とを備えるとともに、
    前記第１光導波路及び前記複数の環状光導波路のうちの対応する環状光導波路とともにリング共振器を構成する共振部を一方の端部に有するとともに、所定の波長域を有する光を反射する反射部を他方の端部に有する第２光導波路を複数備え、
    前記の各第２光導波路は、前記第２光導波路を通過する光の振幅及び当該光の位相をそれぞれ制御する制御部を前記反射部及び前記共振部の間に有し、
    前記制御部は、前記第１光導波路から前記共振部を経由して前記第２光導波路を通過する光の振幅及び位相を制御するとともに、前記振幅及び位相が制御されたあとに前記反射部で反射されて前記第２光導波路を再び通過する光の振幅及び位相を更に制御するように構成され、
    前記の各第２光導波路からの相互に異なる波長域の光を前記共振部及び前記第１光導波路を介して前記第１光導波路に接続される前記光増幅器へ出力するように構成されている、光素子。
14. 請求項１３に記載の光素子に光学的に接続されて誘導放出によって光を増幅する光増幅器であって、
    前記第１光導波路との接続側とは反対側の部位に、前記の各第２光導波路からの相互に異なった波長域を有する光を外部へ出力する光出力部を有している、光増幅器。