JP2708793B2 - ガラス導波路レーザおよび増幅器の製造方法 - Google Patents
ガラス導波路レーザおよび増幅器の製造方法Info
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- JP2708793B2 JP2708793B2 JP63173938A JP17393888A JP2708793B2 JP 2708793 B2 JP2708793 B2 JP 2708793B2 JP 63173938 A JP63173938 A JP 63173938A JP 17393888 A JP17393888 A JP 17393888A JP 2708793 B2 JP2708793 B2 JP 2708793B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光通信部品分野で利用価値の高い、基板上
に形成させたガラス導波路型式のレーザ発振および増幅
器の製造方法に係わり、とくに、能動性を有するガラス
導波路の製造方法に関するものである。
に形成させたガラス導波路型式のレーザ発振および増幅
器の製造方法に係わり、とくに、能動性を有するガラス
導波路の製造方法に関するものである。
［従来技術］ 石英系光ファイバでは、能動性ファイバとして、コア
に希土類を添加した光ファイバ形レーザや増幅器が作製
されている。第６図に、ネオジウム（Nd）を添加したフ
ァイバレーザの構成を示す。１はNd添加光ファイバ、2
a、2bはミラー、３は半導体レーザ（LD）、４は対物レ
ンズである。発振波長0.83μｍのLD3で励起すると、光
ファイバレーザは1.06μｍで発振する。第７図は、エル
ビウム（Er）を添加した光ファイバを用いた光増幅器の
構成を示す。3aはLD、4aは対物レンズである。５はカッ
プラ、６はErを添加した光ファイバである。第７図の構
成の増幅器では、カップラの片側から入射する波長1.55
μｍの信号光が0.80μｍのLD励起によりEr添加光ファイ
バ中で増幅される。以上の光ファイバを用いたレーザや
増幅器では高効率な動作が可能である。しかし、光ファ
イバ長が数〜数十ｍになり集積化することが困難である
という問題がある。
に希土類を添加した光ファイバ形レーザや増幅器が作製
されている。第６図に、ネオジウム（Nd）を添加したフ
ァイバレーザの構成を示す。１はNd添加光ファイバ、2
a、2bはミラー、３は半導体レーザ（LD）、４は対物レ
ンズである。発振波長0.83μｍのLD3で励起すると、光
ファイバレーザは1.06μｍで発振する。第７図は、エル
ビウム（Er）を添加した光ファイバを用いた光増幅器の
構成を示す。3aはLD、4aは対物レンズである。５はカッ
プラ、６はErを添加した光ファイバである。第７図の構
成の増幅器では、カップラの片側から入射する波長1.55
μｍの信号光が0.80μｍのLD励起によりEr添加光ファイ
バ中で増幅される。以上の光ファイバを用いたレーザや
増幅器では高効率な動作が可能である。しかし、光ファ
イバ長が数〜数十ｍになり集積化することが困難である
という問題がある。
一方、石英ガラス基板やシリコン基板上に形成可能な
石英系ガラス導波路は、石英系ファイバとの整合性がよ
いことから実用的な導波形光部品の実現手段として研究
開発が進められている。これらの基板上にガラス光導波
路を形成する方法として、酸水素バーナを用いた気相法
による方法がある。この装置でガラス膜を作製するに
は、ターンテーブル上に基板を並べ、ターンテーブルを
回転させるとともに、ガラス微粒子合成トーチにO2ガ
ス、H2ガスを供給し、トーチ吹出部に酸水素炎を形成し
て基板に吹きつける。次に、トーチにガラス原料を送る
と、火炎中で加水分解反応が生じ、基板上にガラス微粒
子が堆積する。ガラス微粒子を堆積させて多孔質状の薄
膜を形成した基板を、電気炉などで高温に加熱して透明
ガラス化する。
石英系ガラス導波路は、石英系ファイバとの整合性がよ
いことから実用的な導波形光部品の実現手段として研究
開発が進められている。これらの基板上にガラス光導波
路を形成する方法として、酸水素バーナを用いた気相法
による方法がある。この装置でガラス膜を作製するに
は、ターンテーブル上に基板を並べ、ターンテーブルを
回転させるとともに、ガラス微粒子合成トーチにO2ガ
ス、H2ガスを供給し、トーチ吹出部に酸水素炎を形成し
て基板に吹きつける。次に、トーチにガラス原料を送る
と、火炎中で加水分解反応が生じ、基板上にガラス微粒
子が堆積する。ガラス微粒子を堆積させて多孔質状の薄
膜を形成した基板を、電気炉などで高温に加熱して透明
ガラス化する。
このような石英系ガラス導波路では、低損失な光導波
路を形成することができ、受動素子を形成するうえでは
大きな利点はあるが、反面、レーザ等の能動素子を形成
することはできないという問題があった。そのため、石
英系ガラス導波路を用いて光ICやOEIC等を形成する場合
にはシリコン基板上に別工程で半導体レーザを作製する
か、または、基板上に半導体レーザを接着剤で取り付け
ることが行われてきた。
路を形成することができ、受動素子を形成するうえでは
大きな利点はあるが、反面、レーザ等の能動素子を形成
することはできないという問題があった。そのため、石
英系ガラス導波路を用いて光ICやOEIC等を形成する場合
にはシリコン基板上に別工程で半導体レーザを作製する
か、または、基板上に半導体レーザを接着剤で取り付け
ることが行われてきた。
［発明が解決しようとする課題］ 以上のように従来技術では、石英系光ファイバを能動
性ファイバとするものでは集積化できず、また、基板上
に半導体レーザを別工程で作製したり基板上に半導体レ
ーザを接着剤で取付けるなど、モノリシックでない光回
路を形成するものでは工程が煩雑であるなどの問題があ
った。そして基板上の石英系ガラス導波路に能動性材料
を添加する効果的な方法が必要とされるなど、問題の解
決を要する課題があった。
性ファイバとするものでは集積化できず、また、基板上
に半導体レーザを別工程で作製したり基板上に半導体レ
ーザを接着剤で取付けるなど、モノリシックでない光回
路を形成するものでは工程が煩雑であるなどの問題があ
った。そして基板上の石英系ガラス導波路に能動性材料
を添加する効果的な方法が必要とされるなど、問題の解
決を要する課題があった。
本発明は、従来基板上のガラス導波路では受動素子し
か形成できないことによる上記の問題点を解決し、基板
上に能動性ガラス導波路を作製することによるガラス導
波路レーザおよび増幅器の製造方法を提供することを目
的とする。
か形成できないことによる上記の問題点を解決し、基板
上に能動性ガラス導波路を作製することによるガラス導
波路レーザおよび増幅器の製造方法を提供することを目
的とする。
［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するため、本発明では、光が伝搬す
るコア部と前記コア部の下部にバッファ層を有するガラ
ス光導波路膜を、酸水素バーナによる火炎加水分解反応
によって、基板上にバッファ層用多孔質ガラス膜をおよ
びコア層用多孔質ガラス膜を堆積させる工程と、前記多
孔質ガラス膜を、NdCl3、ErCl3、YbCl3、CrCl3から選ば
れた１種以上を含むエタノール中に液浸して、Nd、Er、
Yb、Crのうちの１種以上を前記コア層用多孔質ガラス膜
に所定濃度添加する工程と、液浸後、透明ガラス化する
工程とを含んで作成する。
るコア部と前記コア部の下部にバッファ層を有するガラ
ス光導波路膜を、酸水素バーナによる火炎加水分解反応
によって、基板上にバッファ層用多孔質ガラス膜をおよ
びコア層用多孔質ガラス膜を堆積させる工程と、前記多
孔質ガラス膜を、NdCl3、ErCl3、YbCl3、CrCl3から選ば
れた１種以上を含むエタノール中に液浸して、Nd、Er、
Yb、Crのうちの１種以上を前記コア層用多孔質ガラス膜
に所定濃度添加する工程と、液浸後、透明ガラス化する
工程とを含んで作成する。
本発明の実施例のガラス導波路の作成手順を第１図に
示し、本発明における添加元素の濃度をきめる関係図を
第２図に示し、本発明の実施例図を第３図〜第５図に示
す。また、薄膜に液浸法により能動性元素を添加する方
法については特願昭63−44558号に提案されている。
示し、本発明における添加元素の濃度をきめる関係図を
第２図に示し、本発明の実施例図を第３図〜第５図に示
す。また、薄膜に液浸法により能動性元素を添加する方
法については特願昭63−44558号に提案されている。
［作 用］ ガラス導波路に希土類または遷移金属元素を添加した
場合の導波路型レーザにおけるレーザ発振に必要な最低
ポンプ光エネルギPthと元素濃度N0との関係を調べる。P
thは（１）式で与えられ、また、その時添加する元素と
してレーザ発振効率が最も高いNdを考えると各パラメー
タの値は次のようになる。
場合の導波路型レーザにおけるレーザ発振に必要な最低
ポンプ光エネルギPthと元素濃度N0との関係を調べる。P
thは（１）式で与えられ、また、その時添加する元素と
してレーザ発振効率が最も高いNdを考えると各パラメー
タの値は次のようになる。
h:プランク定数（6.63×10-27erg・ｓ） νP:ポンプ光周波数（3.61×1014l/s,0.83μｍ） A:コア断面積（3.6×10-7cm2） R1:ポンプ光側のミラーの反射率 R2:出力側のミラーの反射率 α1:発振波長（1.06μｍ）での吸収係数 l:導波路長 σ:Ndの散乱断面積（1.7×10-20cm2） τf:Ndの蛍光寿命（450μｓ） F0101:ポンプ光と発振光のパワー分布の重なり N0をパラメータとしてPthと導波路長ｌとの関係を第
２図に示す。基板上の導波路型の光部品として小型化の
ための導波路長を10cmとし、かつPthを10mW程度に下げ
るには、第２図からN0として少なくとも0.5wt％以上必
要なことがわかる。
２図に示す。基板上の導波路型の光部品として小型化の
ための導波路長を10cmとし、かつPthを10mW程度に下げ
るには、第２図からN0として少なくとも0.5wt％以上必
要なことがわかる。
既に述べたように、Ndを高濃度に添加するには、従来
技術で説明した酸水素バーナを用いた火炎加水分解法に
よるガラス薄膜作成法によりコア用多孔質薄膜を基板上
に作製し、その基板ごとNdCl3を溶かしたアルコールに
液浸し、乾燥した後透明ガラス化する。これは酸水素炎
を用いて気相法によって生成したガラス微粒子多孔質体
が、非常にポーラスなもので、通気性がよいことを応用
したものである。この方法によれば、ガラスコア部に高
濃度（最高で2wt％）でNdを添加することができる。
技術で説明した酸水素バーナを用いた火炎加水分解法に
よるガラス薄膜作成法によりコア用多孔質薄膜を基板上
に作製し、その基板ごとNdCl3を溶かしたアルコールに
液浸し、乾燥した後透明ガラス化する。これは酸水素炎
を用いて気相法によって生成したガラス微粒子多孔質体
が、非常にポーラスなもので、通気性がよいことを応用
したものである。この方法によれば、ガラスコア部に高
濃度（最高で2wt％）でNdを添加することができる。
すなわち本発明は基板上のガラス導波路を能動化する
ための元素を高濃度に導波路に添加することを可能に
し、これにより基板上に導波路形式のレーザ発振器や増
幅器を形成することを可能にするものである。
ための元素を高濃度に導波路に添加することを可能に
し、これにより基板上に導波路形式のレーザ発振器や増
幅器を形成することを可能にするものである。
さらに、本発明には、以下に示す特徴がある。
（１）本発明では、ガラス導波路に添加する元素を１種
類に限定するものではなく、溶媒に数種の元素を溶かす
ことによって１種類以上の元素を添加することが可能に
なる。これにより、レーザ発振媒体となる元素、および
ポンプ光を吸収し、エネルギをレーザ発振元素に付与す
る元素を一緒に添加することができ、高効率なレーザ発
振が可能となる。一例としては、エルビウムErとイッテ
ルビウムYbを一緒に添加することにより1.55μｍでのEr
の発振効率をYbによって著しく増加させることが可能に
なる。
類に限定するものではなく、溶媒に数種の元素を溶かす
ことによって１種類以上の元素を添加することが可能に
なる。これにより、レーザ発振媒体となる元素、および
ポンプ光を吸収し、エネルギをレーザ発振元素に付与す
る元素を一緒に添加することができ、高効率なレーザ発
振が可能となる。一例としては、エルビウムErとイッテ
ルビウムYbを一緒に添加することにより1.55μｍでのEr
の発振効率をYbによって著しく増加させることが可能に
なる。
（２）ガラス多孔質体を堆積させる基板を基本的に限定
するものではなく、基板上に形成するガラスのガラス化
温度より高温の軟化温度または融点を有する材料であれ
ば良い。
するものではなく、基板上に形成するガラスのガラス化
温度より高温の軟化温度または融点を有する材料であれ
ば良い。
（３）基板上に堆積するガラス微粒子（ホストガラス）
についても、本発明において基本的に限定されるもので
はなく、例えば、石英ガラス（SiO2）、二酸化ゲルマニ
ウム（GeO2）等を有効に利用できる。
についても、本発明において基本的に限定されるもので
はなく、例えば、石英ガラス（SiO2）、二酸化ゲルマニ
ウム（GeO2）等を有効に利用できる。
（４）ホストガラス微粒子には、ドーパントを分散させ
ることも可能になる。このドーパントについても、本発
明で限定されるものではなく、たとえば軟化温度を下げ
るような、Ge、Ｐ、Ｂ、Ｆ、Al、Ti、Sb、Zn等の酸化物
を一種以上、ホストガラスに添加することができる。
ることも可能になる。このドーパントについても、本発
明で限定されるものではなく、たとえば軟化温度を下げ
るような、Ge、Ｐ、Ｂ、Ｆ、Al、Ti、Sb、Zn等の酸化物
を一種以上、ホストガラスに添加することができる。
（５）本発明では、希土類元素を毛細管現象によりガラ
ス多孔質体に取り込むものであるから、溶媒は、少なく
ともガラス化温度では蒸発するものでなくてはならな
い。
ス多孔質体に取り込むものであるから、溶媒は、少なく
ともガラス化温度では蒸発するものでなくてはならな
い。
［実施例］ （実施例１） 本実施例では、ガラス導波路にNdをドープし、ファブ
リーペロ形の導波路形のレーザを作製した。第１図は、
本実施例におけるガラス導波路を作製する手順を示す図
であって、７は基板、８はバッファ層、９はコア層、10
はクラッド層である。
リーペロ形の導波路形のレーザを作製した。第１図は、
本実施例におけるガラス導波路を作製する手順を示す図
であって、７は基板、８はバッファ層、９はコア層、10
はクラッド層である。
本実施例では、まず、酸水素トーチを用いてガラス原
料の加水分解反応により酸化物微粒子を基板７に堆積さ
せた。基板７には外径75mm、厚さ0.5mmのシリコン基板
を用いた。酸水素トーチには、O2:8l/min、H2:2.5l/min
を供給した。ガラス原料はそれぞれ次の条件でトーチに
供給した。
料の加水分解反応により酸化物微粒子を基板７に堆積さ
せた。基板７には外径75mm、厚さ0.5mmのシリコン基板
を用いた。酸水素トーチには、O2:8l/min、H2:2.5l/min
を供給した。ガラス原料はそれぞれ次の条件でトーチに
供給した。
ｉ）バッファ層:SiCl4:250cc/min、BCl3:10cc/min、PCl
3:25cc/min、 ii）コア層:SiCl4:250cc/min、GeCl4:40cc/min、PCl3:2
0cc/min。
3:25cc/min、 ii）コア層:SiCl4:250cc/min、GeCl4:40cc/min、PCl3:2
0cc/min。
各々の層の堆積時間は、バッファ層:30分、コア層:20
分とした。
分とした。
基板に堆積した多孔質ガラス膜（２重構造）を、電気
炉でHeとO2の混合ガス雰囲気で仮焼結した。このとき、
電気炉温度は1270℃で１時間保持した。
炉でHeとO2の混合ガス雰囲気で仮焼結した。このとき、
電気炉温度は1270℃で１時間保持した。
仮焼結した後、多孔質膜の液浸を行った。液浸液は、
NdCl3を溶かしたエタノールで、Ndの濃度を0.5wt％とし
た。液浸後、大気中で１日乾燥し、続いて電気炉でHeと
O2の混合ガス雰囲気で透明ガラス化した。このとき、電
気炉温度は1380℃とした。透明ガラス化後のバッファ
層、コア層の厚さはそれぞれ30μｍと８μｍで、コア／
バッファ層の屈折率差は0.3％、コア部の長さは10cmで
あった。また、電子ビーム微小分析装置で標準試料との
比較から求めたコア部のNd濃度は0.5wt％であった。
NdCl3を溶かしたエタノールで、Ndの濃度を0.5wt％とし
た。液浸後、大気中で１日乾燥し、続いて電気炉でHeと
O2の混合ガス雰囲気で透明ガラス化した。このとき、電
気炉温度は1380℃とした。透明ガラス化後のバッファ
層、コア層の厚さはそれぞれ30μｍと８μｍで、コア／
バッファ層の屈折率差は0.3％、コア部の長さは10cmで
あった。また、電子ビーム微小分析装置で標準試料との
比較から求めたコア部のNd濃度は0.5wt％であった。
シリコン基板上のガラス膜に導波路部分のマスキング
を行い、Arプラズマエッチングにより直線の導波路を形
成した。導波路の幅は10μｍ、長さ75mmとした。導波路
の上には、バッファ層と同じ堆積条件でクラッド層を堆
積し、続いて透明ガラス化した。
を行い、Arプラズマエッチングにより直線の導波路を形
成した。導波路の幅は10μｍ、長さ75mmとした。導波路
の上には、バッファ層と同じ堆積条件でクラッド層を堆
積し、続いて透明ガラス化した。
上記により作製したガラス導波路の両端面に多層膜ミ
ラーを蒸着した。ミラーの特性は、0.85μｍの透過率が
97％、1.1μｍの反射率が99％である。発振波長0.85μ
ｍの半導体レーザを用いて、作製したガラス導波路のレ
ーザ発振特性を調べた。その結果、半導体レーザの出力
10mWで、波長1.06μｍのレーザ発振が観測され、本発明
の有効性が確認された。
ラーを蒸着した。ミラーの特性は、0.85μｍの透過率が
97％、1.1μｍの反射率が99％である。発振波長0.85μ
ｍの半導体レーザを用いて、作製したガラス導波路のレ
ーザ発振特性を調べた。その結果、半導体レーザの出力
10mWで、波長1.06μｍのレーザ発振が観測され、本発明
の有効性が確認された。
なお、以上の方法と同じ方法で作製したNdを0.3wt％
添加した導波路レーザでは発振しきい値が高く、LDで発
振させることは困難であった。
添加した導波路レーザでは発振しきい値が高く、LDで発
振させることは困難であった。
（実施例２） 本実施例では、ガラス導波路にErを添加した。第３図
は本実施例で作成した導波路構造で、リング共振器構造
のレーザである。7aは基板、11は希土類を添加したリン
グ共振器、3bは半導体レーザ、12は光ファイバである。
は本実施例で作成した導波路構造で、リング共振器構造
のレーザである。7aは基板、11は希土類を添加したリン
グ共振器、3bは半導体レーザ、12は光ファイバである。
本実施例ではまず、SiO2基板上にバッファ層となる多
孔質層を堆積し、透明ガラス化した。バッファ層の堆積
条件と透明ガラス化条件は実施例１と同一とした。次
に、コア層となる多孔質膜を堆積させ仮焼結を行った。
コア層にErを添加するには、ErCl3を1wt％溶かしたエタ
ノール溶液を用い、その溶液中にSiO2基板ごとに液浸し
た。その後、透明ガラス化を行い、実施例１と同じくエ
ッチングで導波路を形成し、バッファ層を堆積した（ミ
ラーは蒸着しなかった）。
孔質層を堆積し、透明ガラス化した。バッファ層の堆積
条件と透明ガラス化条件は実施例１と同一とした。次
に、コア層となる多孔質膜を堆積させ仮焼結を行った。
コア層にErを添加するには、ErCl3を1wt％溶かしたエタ
ノール溶液を用い、その溶液中にSiO2基板ごとに液浸し
た。その後、透明ガラス化を行い、実施例１と同じくエ
ッチングで導波路を形成し、バッファ層を堆積した（ミ
ラーは蒸着しなかった）。
リング共振器型導波路の直径は10cmで、共振の幅の程
度を示す、いわゆるフィネスは35であった。すなわち共
振の幅が狭く、よい特性のものが得られた。
度を示す、いわゆるフィネスは35であった。すなわち共
振の幅が狭く、よい特性のものが得られた。
リング共振器形のレーザでは基板上に共振器長を長く
取れるという利点がある。このリング共振器型導波路
を、波長0.80μｍ、出力25mWの半導体レーザで励起した
ところ、波長1.55μｍでレーザ発振することを確認し
た。
取れるという利点がある。このリング共振器型導波路
を、波長0.80μｍ、出力25mWの半導体レーザで励起した
ところ、波長1.55μｍでレーザ発振することを確認し
た。
（実施例３） 本実施例では、ガラス導波路のコアにErとYbをともに
添加し、導波路上に作製したグレーティングにより共振
器を構成した。ここで、Ybは、Erのレーザ発振に対して
ポンプ光を吸収しErにエネルギを付与する増感剤であ
る。第４図は本実施例で作成した導波路レーザ構造であ
る。7bは基板、9aは希土類を添加したコア部を有する導
波路、3cは半導体レーザ、12aは光ファイバ、13a、13b
はグレーティングである。グレーティングは、第４図の
上部の円内に示したように凹凸形である。
添加し、導波路上に作製したグレーティングにより共振
器を構成した。ここで、Ybは、Erのレーザ発振に対して
ポンプ光を吸収しErにエネルギを付与する増感剤であ
る。第４図は本実施例で作成した導波路レーザ構造であ
る。7bは基板、9aは希土類を添加したコア部を有する導
波路、3cは半導体レーザ、12aは光ファイバ、13a、13b
はグレーティングである。グレーティングは、第４図の
上部の円内に示したように凹凸形である。
この共振器を作製するには、まず、Si基板上にバッフ
ァ層となる多孔質層を堆積し、透明ガラス化した。バッ
ファ層の堆積条件と透明ガラス化条件は実施例１と同一
とした。次に、コア層となる多孔質膜を堆積させ仮焼結
を行った。コア層にErとYbを添加するには、ErCl3を1wt
％、YbCl3を0.5wt％溶かしたエタノール溶液を用い、そ
の溶液中にSi基板ごと液浸した。その後、透明ガラス化
を行い、実施例１と同じくエッチングで導波路を形成
し、バッファ層を堆積した。
ァ層となる多孔質層を堆積し、透明ガラス化した。バッ
ファ層の堆積条件と透明ガラス化条件は実施例１と同一
とした。次に、コア層となる多孔質膜を堆積させ仮焼結
を行った。コア層にErとYbを添加するには、ErCl3を1wt
％、YbCl3を0.5wt％溶かしたエタノール溶液を用い、そ
の溶液中にSi基板ごと液浸した。その後、透明ガラス化
を行い、実施例１と同じくエッチングで導波路を形成
し、バッファ層を堆積した。
グレーティング共振器型導波路では、ファブリーペロ
形と比較して発振波長スペクトルを狭線化することが可
能である。このグレーティング共振器型導波路レーザ
を、波長0.80μｍ、出力25mWの半導体レーザで励起した
ところ、波長1.55μｍでレーザ発振することおよび発振
スペクトル幅が狭線化することを確認した。
形と比較して発振波長スペクトルを狭線化することが可
能である。このグレーティング共振器型導波路レーザ
を、波長0.80μｍ、出力25mWの半導体レーザで励起した
ところ、波長1.55μｍでレーザ発振することおよび発振
スペクトル幅が狭線化することを確認した。
（実施例４） 本実施例では、基板上のガラス導波路のコアにEr、Y
b、Crをともに添加し、導波路上に増幅器を構成した。
ここで、YbとCrは、実施例３と同じ働きをするErに対す
る増感剤である。第５図は本実施例で作成した導波路形
増幅器構造である。7cは基板、9bは希土類を添加したコ
ア部を有する導波路、3dは半導体レーザ、12b、12cは光
ファイバ、14は光カップリング部である。
b、Crをともに添加し、導波路上に増幅器を構成した。
ここで、YbとCrは、実施例３と同じ働きをするErに対す
る増感剤である。第５図は本実施例で作成した導波路形
増幅器構造である。7cは基板、9bは希土類を添加したコ
ア部を有する導波路、3dは半導体レーザ、12b、12cは光
ファイバ、14は光カップリング部である。
これを作製するには、まず、Si基板上にバッファ層と
なる多孔質層を堆積し、透明ガラス化した。バッファ層
の堆積条件と透明ガラス化条件は実施例１と同一とし
た。次に、カップリング部14と導波路を従来方法でコア
層堆積→透明ガラス化→エッチングの手順で作製した。
このとき、希土類を添加したコア部を有する導波路9bの
部分は導波路を構成せずエッチングしておいた。その
後、再びコア層となる多孔質膜を堆積させ仮焼結を行っ
た。50mmのコア層にEr、Yb、Crを添加するには、ErCl3
を0.5wt％、YbCl3を0.3wt％、CrCl3を0.2wt％溶かした
エタノール溶液を用い、その溶液中にSi基板ごと液浸し
た。その後、透明ガラス化を行い、エッチングで導波路
を形成し、最後にバッファ層を堆積した。
なる多孔質層を堆積し、透明ガラス化した。バッファ層
の堆積条件と透明ガラス化条件は実施例１と同一とし
た。次に、カップリング部14と導波路を従来方法でコア
層堆積→透明ガラス化→エッチングの手順で作製した。
このとき、希土類を添加したコア部を有する導波路9bの
部分は導波路を構成せずエッチングしておいた。その
後、再びコア層となる多孔質膜を堆積させ仮焼結を行っ
た。50mmのコア層にEr、Yb、Crを添加するには、ErCl3
を0.5wt％、YbCl3を0.3wt％、CrCl3を0.2wt％溶かした
エタノール溶液を用い、その溶液中にSi基板ごと液浸し
た。その後、透明ガラス化を行い、エッチングで導波路
を形成し、最後にバッファ層を堆積した。
上記の増幅器を、波長0.80μｍ、出力25mWの半導体レ
ーザで励起したところ、波長1.55μｍの信号光が10dB増
幅されることを確認した。
ーザで励起したところ、波長1.55μｍの信号光が10dB増
幅されることを確認した。
以上の実施例では、レーザ発振または増幅器用にNdお
よびErを導波路に添加したが、同様な方法でNdとEr以外
の希土類元素または遷移金属を添加したガラス導波路に
おいてレーザまたは増幅器を作製することができる。
よびErを導波路に添加したが、同様な方法でNdとEr以外
の希土類元素または遷移金属を添加したガラス導波路に
おいてレーザまたは増幅器を作製することができる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、基板上のガラ
ス導波路に効率的に能動性触質を添加することができ、
ガラス導波路を用いた高効率なレーザまたは増幅器を基
板上に構成することが可能となった。
ス導波路に効率的に能動性触質を添加することができ、
ガラス導波路を用いた高効率なレーザまたは増幅器を基
板上に構成することが可能となった。
これにより、小形でコンパクトなレーザ発振器および
増幅器が基板上に構成でき、かつ従来のような工程上の
煩雑さを除去することができた。
増幅器が基板上に構成でき、かつ従来のような工程上の
煩雑さを除去することができた。
また、本発明の場合は、従来のバッチ法のものとは全
く異なり、ガラス原料を気相法で合成するので蒸気圧の
差により不純物をほとんど含まない高純度ガラスを合成
することができる。石英系ガラスは耐熱性、耐腐食性な
どで安定性に優れているので高安定ガラスレーザを作製
することが可能である。
く異なり、ガラス原料を気相法で合成するので蒸気圧の
差により不純物をほとんど含まない高純度ガラスを合成
することができる。石英系ガラスは耐熱性、耐腐食性な
どで安定性に優れているので高安定ガラスレーザを作製
することが可能である。
第１図は、本発明の実施例１で作製したガラス導波路の
作製手順を示す図、第２図は導波路型レーザにおける最
低ポンプ光エネルギと導波路長との関係を添加元素の濃
度をパラメータとして示す図、第３図は、本発明の実施
例２で作製したガラス導波路レーザの構造を示す図、第
４図は、本発明の実施例３で作製したガラス導波路レー
ザの構造を示す図、第５図は、本発明の実施例４で作製
したガラス導波路増幅器の構造を示す図、第６図は、希
土類添加光ファイバを用いたレーザの構成図、第７図
は、希土類添加光ファイバを用いた増幅器の構成図であ
る。 １……Nd添加光ファイバ 2a、2b……ミラー ３、3a、3b、3c、3d……半導体レーザ ４、4a……対物レンズ、５……カップラ ６……Er添加光ファイバ ７、7a、7b、7c……基板、８……バッファ層 ９、9a、9b……希土類を添加したコア部または該コア部
を有する導波路 10……クラッド層、11……リング共振器 12、12a、12b、12c……単一モード光ファイバ 13a、13b……グレーティング 14……カップリング用導波路
作製手順を示す図、第２図は導波路型レーザにおける最
低ポンプ光エネルギと導波路長との関係を添加元素の濃
度をパラメータとして示す図、第３図は、本発明の実施
例２で作製したガラス導波路レーザの構造を示す図、第
４図は、本発明の実施例３で作製したガラス導波路レー
ザの構造を示す図、第５図は、本発明の実施例４で作製
したガラス導波路増幅器の構造を示す図、第６図は、希
土類添加光ファイバを用いたレーザの構成図、第７図
は、希土類添加光ファイバを用いた増幅器の構成図であ
る。 １……Nd添加光ファイバ 2a、2b……ミラー ３、3a、3b、3c、3d……半導体レーザ ４、4a……対物レンズ、５……カップラ ６……Er添加光ファイバ ７、7a、7b、7c……基板、８……バッファ層 ９、9a、9b……希土類を添加したコア部または該コア部
を有する導波路 10……クラッド層、11……リング共振器 12、12a、12b、12c……単一モード光ファイバ 13a、13b……グレーティング 14……カップリング用導波路
Claims (1)
- 【請求項１】能動性を付与したレーザ発振または増幅用
媒体としてのガラス光導波路を用いたガラス導波路レー
ザおよび増幅器の製造方法において、光が伝搬するコア
部と前記コア部の下部にバッファ層を有するガラス光導
波路膜を、酸水素バーナによる火炎加水分解反応によっ
て、基板上にバッファ層用多孔質ガラス膜およびコア層
用多孔質ガラス膜を堆積させる工程と、前記多孔質ガラ
ス膜を仮焼結する工程と、前記多孔質ガラス膜を、NdCl
3、ErCl3、YbCl3、CrCl3から選ばれた１種以上を含むエ
タノール中に液浸して、Nd、Er、Yb、Crのうちの１種以
上を前記コア層用多孔質ガラス膜に所定濃度添加する工
程と、液浸後、透明ガラス化する工程とを含んで作成す
ることを特徴とするガラス導波路レーザおよび増幅器の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63173938A JP2708793B2 (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | ガラス導波路レーザおよび増幅器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63173938A JP2708793B2 (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | ガラス導波路レーザおよび増幅器の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0225083A JPH0225083A (ja) | 1990-01-26 |
| JP2708793B2 true JP2708793B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=15969851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63173938A Expired - Lifetime JP2708793B2 (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | ガラス導波路レーザおよび増幅器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2708793B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5119460A (en) * | 1991-04-25 | 1992-06-02 | At&T Bell Laboratories | Erbium-doped planar optical device |
| CA2086399C (en) * | 1992-01-27 | 2004-03-30 | Joel Vatsky | Split stream burner assembly |
| JP2006332137A (ja) * | 2005-05-23 | 2006-12-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 発光素子 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6077476A (ja) * | 1983-10-04 | 1985-05-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波形レ−ザ−及びその製造方法 |
| JPS6360578A (ja) * | 1986-09-01 | 1988-03-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 固体レ−ザ素子 |
| JPS63194381A (ja) * | 1987-02-09 | 1988-08-11 | Seiko Epson Corp | 薄膜ガラスレ−ザ−及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-07-14 JP JP63173938A patent/JP2708793B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6077476A (ja) * | 1983-10-04 | 1985-05-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波形レ−ザ−及びその製造方法 |
| JPS6360578A (ja) * | 1986-09-01 | 1988-03-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 固体レ−ザ素子 |
| JPS63194381A (ja) * | 1987-02-09 | 1988-08-11 | Seiko Epson Corp | 薄膜ガラスレ−ザ−及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0225083A (ja) | 1990-01-26 |
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Legal Events
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