JP3040318B2 - 平面状導波路列をポンピングする装置 - Google Patents
平面状導波路列をポンピングする装置Info
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- H01S3/06—Construction or shape of active medium
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は平面状光素子に関し、特
に、平面状光素子の集積アレイをポンピングする装置に
関する。
に、平面状光素子の集積アレイをポンピングする装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】平面状光導波路の形態で形成された様々
な光素子は公知である。このような多数の光素子を基板
上に集積で形成することにより、光信号処理ネットワー
クで用いられるマイクロ構造の構成部品を形成すること
ができる。
な光素子は公知である。このような多数の光素子を基板
上に集積で形成することにより、光信号処理ネットワー
クで用いられるマイクロ構造の構成部品を形成すること
ができる。
【０００３】光増幅器として機能する平面状光素子は米
国特許第５１１９４６０号に開示されている。ここに開
示された光素子はエルビウムイオンからの励起放射によ
り光信号を増幅している。このエルビウムイオンはポン
ピング放射を活性のエルビウムドープした光素子内に結
合することによりレーザ放射レベルまで励起している。
国特許第５１１９４６０号に開示されている。ここに開
示された光素子はエルビウムイオンからの励起放射によ
り光信号を増幅している。このエルビウムイオンはポン
ピング放射を活性のエルビウムドープした光素子内に結
合することによりレーザ放射レベルまで励起している。
【０００４】前掲の特許によれば、信号放射とポンピン
グ放射とを結合し、これをその後各素子の活性領域に注
入している。単一の基板上に形成された大規模な集積回
路アレイにおいては、このような素子ごとのポンピング
は複雑な形状を必要とし、さらに、これらを配分する問
題がある。
グ放射とを結合し、これをその後各素子の活性領域に注
入している。単一の基板上に形成された大規模な集積回
路アレイにおいては、このような素子ごとのポンピング
は複雑な形状を必要とし、さらに、これらを配分する問
題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、集積されたアレイ状に形成された平面状光増幅器を
同時にポンピングする装置を提供することである。さら
に、本発明によれば、極めてコンパクトで、低コストの
集積回路のアレイが光信号処理のネットワークに用いる
ことができる。
は、集積されたアレイ状に形成された平面状光増幅器を
同時にポンピングする装置を提供することである。さら
に、本発明によれば、極めてコンパクトで、低コストの
集積回路のアレイが光信号処理のネットワークに用いる
ことができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の集積回路のアレ
イの複数の平面状の光増幅器は、単一のポンピングソー
スによって同時にポンプされる。このようにアレイ状に
形成されたポンピングソースの数は、ポンプされるべき
増幅器の数より少ない。一実施例によれば、本発明のポ
ンピング装置は、単一の光源を有し、ポンピング信号を
ループ形状をした平面状光導波路に注入する。このルー
プ形状をした光導波路は励起されるべき複数の活性導波
路領域に隣接し、結合されるように配置したブランチを
有する。本発明の他の実施例によれば、活性導波路領域
のアレイに平行に配置された細長い光源の出力は、マイ
クロレンズを介して、この活性領域に結合されている。
さらに、本発明の他の実施例によれば、活性領域のアレ
イの長さにほぼ等しい幅を有するスラブ導波路は、アレ
イに横断して配置、結合される。細長いポンピングソー
スの出力は、このスラブ導波路の一端に結合され、ポン
ピング信号を各活性領域に同時に結合する。
イの複数の平面状の光増幅器は、単一のポンピングソー
スによって同時にポンプされる。このようにアレイ状に
形成されたポンピングソースの数は、ポンプされるべき
増幅器の数より少ない。一実施例によれば、本発明のポ
ンピング装置は、単一の光源を有し、ポンピング信号を
ループ形状をした平面状光導波路に注入する。このルー
プ形状をした光導波路は励起されるべき複数の活性導波
路領域に隣接し、結合されるように配置したブランチを
有する。本発明の他の実施例によれば、活性導波路領域
のアレイに平行に配置された細長い光源の出力は、マイ
クロレンズを介して、この活性領域に結合されている。
さらに、本発明の他の実施例によれば、活性領域のアレ
イの長さにほぼ等しい幅を有するスラブ導波路は、アレ
イに横断して配置、結合される。細長いポンピングソー
スの出力は、このスラブ導波路の一端に結合され、ポン
ピング信号を各活性領域に同時に結合する。
【０００７】
【実施例】本発明においては、エルビウムドープ増幅器
はＥｒ3+イオンからの励起放射により光信号を増幅する
ために用いられている。このような増幅器に適当な信号
波長は１．５５μｍである。様々な波長のポンピング放
射、例えば、波長５１４ｎｍ、６６０ｎｍ、８１０ｎ
ｍ、９８０ｎｍ、１．４８μｍの波長を用いて、Ｅｒ3+
イオンを励起している。
はＥｒ3+イオンからの励起放射により光信号を増幅する
ために用いられている。このような増幅器に適当な信号
波長は１．５５μｍである。様々な波長のポンピング放
射、例えば、波長５１４ｎｍ、６６０ｎｍ、８１０ｎ
ｍ、９８０ｎｍ、１．４８μｍの波長を用いて、Ｅｒ3+
イオンを励起している。
【０００８】図１に示された本発明の一実施例は２個の
受動導波路１０と１２とを有し、これらはその上にそれ
ぞれ形成されたエルビウムドープ導波路領域１４と１６
を有する（モード変更なし（adiabatic）に結合され
た）。図面においては、光信号はシングルモード光ファ
イバ１５、１７から矢印１８、２０に示されるように、
受動導波路１０と１２の左端部から入力される。
受動導波路１０と１２とを有し、これらはその上にそれ
ぞれ形成されたエルビウムドープ導波路領域１４と１６
を有する（モード変更なし（adiabatic）に結合され
た）。図面においては、光信号はシングルモード光ファ
イバ１５、１７から矢印１８、２０に示されるように、
受動導波路１０と１２の左端部から入力される。
【０００９】エルビウムドープ導波路領域１４と１６に
適当なポンピング信号はループ形状受動導波路２２によ
り結合される。ループ形状受動導波路２２のＹ方向とＺ
方向の高さは受動導波路１０と１２の対応する寸法とほ
ぼ同一である。ループ形状受動導波路２２の上部と底部
のブランチはエルビウムドープ導波路領域１４と１６に
それぞれ近接して形成されている。
適当なポンピング信号はループ形状受動導波路２２によ
り結合される。ループ形状受動導波路２２のＹ方向とＺ
方向の高さは受動導波路１０と１２の対応する寸法とほ
ぼ同一である。ループ形状受動導波路２２の上部と底部
のブランチはエルビウムドープ導波路領域１４と１６に
それぞれ近接して形成されている。
【００１０】適当なポンピング信号が矢印２４に示され
るように図１のループ形状受動導波路２２の左端に入力
される。この信号は連続動作のレーザにより提供され
て、ループ形状受動導波路２２によりガイドされ、２６
により示されるようにループ形状内を繰り返し伝播す
る。ループ形状受動導波路２２の上部ブランチと底部ブ
ランチを介してポンピング信号が繰り返し横断すること
により、エルビウムドープ導波路領域１４、１６内のＥ
ｒ3+イオンによるポンピング放射の吸収が強まる。
るように図１のループ形状受動導波路２２の左端に入力
される。この信号は連続動作のレーザにより提供され
て、ループ形状受動導波路２２によりガイドされ、２６
により示されるようにループ形状内を繰り返し伝播す
る。ループ形状受動導波路２２の上部ブランチと底部ブ
ランチを介してポンピング信号が繰り返し横断すること
により、エルビウムドープ導波路領域１４、１６内のＥ
ｒ3+イオンによるポンピング放射の吸収が強まる。
【００１１】ループ形状受動導波路２２を用いてエルビ
ウムドープ導波路領域１４と１６の両方を同時にポンピ
ングする。ループ形状受動導波路２２をＸ方向に延ばし
て、より長いループを形成することにより、より長い上
部ブランチと底部ブランチが形成できる。これらのより
長いブランチの一部を同一の集積回路アレイの上の他の
受動導波路上に形成された別の活性領域（図示せず）に
結合することもできる。
ウムドープ導波路領域１４と１６の両方を同時にポンピ
ングする。ループ形状受動導波路２２をＸ方向に延ばし
て、より長いループを形成することにより、より長い上
部ブランチと底部ブランチが形成できる。これらのより
長いブランチの一部を同一の集積回路アレイの上の他の
受動導波路上に形成された別の活性領域（図示せず）に
結合することもできる。
【００１２】図２において、受動導波路１０、１２、２
２は基板３４上の第１クラッド層３２の上に形成されて
いる。またエルビウムドープ導波路領域１４と１６は第
２クラッド層３６の上に形成されている。
２は基板３４上の第１クラッド層３２の上に形成されて
いる。またエルビウムドープ導波路領域１４と１６は第
２クラッド層３６の上に形成されている。
【００１３】図２の受動導波路１０、１２、２２とエル
ビウムドープ導波路領域１４、１６は第１クラッド層３
２、第２クラッド層３６により包囲されている。第１ク
ラッド層３２、第２クラッド層３６の屈折率は受動導波
路１０、１２、２２の屈折率よりも小さく、またエルビ
ウムドープ導波路領域１４、１６の屈折率よりも小さ
い。このような屈折率差により信号波長における電磁放
射は受動導波路１０、１２の中とエルビウムドープ導波
路領域１４、１６の中をガイドされ、ポンピング波長に
おける放射はループ形状受動導波路２２の中をガイドさ
れ、ループ形状受動導波路２２とエルビウムドープ導波
路領域１４、１６の距離が小さい時には、エルビウムド
ープ導波路領域１４と１６に結合される。
ビウムドープ導波路領域１４、１６は第１クラッド層３
２、第２クラッド層３６により包囲されている。第１ク
ラッド層３２、第２クラッド層３６の屈折率は受動導波
路１０、１２、２２の屈折率よりも小さく、またエルビ
ウムドープ導波路領域１４、１６の屈折率よりも小さ
い。このような屈折率差により信号波長における電磁放
射は受動導波路１０、１２の中とエルビウムドープ導波
路領域１４、１６の中をガイドされ、ポンピング波長に
おける放射はループ形状受動導波路２２の中をガイドさ
れ、ループ形状受動導波路２２とエルビウムドープ導波
路領域１４、１６の距離が小さい時には、エルビウムド
ープ導波路領域１４と１６に結合される。
【００１４】さらに、また図２のエルビウムドープ導波
路領域１４と１６の各屈折率は、その下の導波路の屈折
率よりも若干大きい。このようにして、最大限の光量が
エルビウムドープ導波路領域１４、１６内で閉じ込めら
れる。
路領域１４と１６の各屈折率は、その下の導波路の屈折
率よりも若干大きい。このようにして、最大限の光量が
エルビウムドープ導波路領域１４、１６内で閉じ込めら
れる。
【００１５】図２の受動導波路１０と１２、エルビウム
ドープ導波路領域１４と１６は、シングルモード光ファ
イバからそこに入射される信号放射用のシングルモード
導波路として機能する。一方、ループ形状受動導波路２
２はその入力端に加えられるポンピング放射に関して
は、シングルモード導波路、あるいはマルチモード導波
路の何れでも機能する。
ドープ導波路領域１４と１６は、シングルモード光ファ
イバからそこに入射される信号放射用のシングルモード
導波路として機能する。一方、ループ形状受動導波路２
２はその入力端に加えられるポンピング放射に関して
は、シングルモード導波路、あるいはマルチモード導波
路の何れでも機能する。
【００１６】図２の第１クラッド層３２はシリコンウェ
ーハからなる基板３４の上部表面層の上に形成される。
この第１クラッド層３２は二酸化シリコン製である。第
１クラッド層３２の厚さは１０μｍ以上でなければなら
ず、その理由は光のリークがこれより薄い層では発生す
るからである。この実施例においては、第１クラッド層
３２の厚さは約１５μｍである。
ーハからなる基板３４の上部表面層の上に形成される。
この第１クラッド層３２は二酸化シリコン製である。第
１クラッド層３２の厚さは１０μｍ以上でなければなら
ず、その理由は光のリークがこれより薄い層では発生す
るからである。この実施例においては、第１クラッド層
３２の厚さは約１５μｍである。
【００１７】図２の各受動導波路１０、１２、２２は第
１クラッド層３２上に堆積され、その後、パターン形成
されるリン珪酸ガラス製である。堆積されたこのガラス
のリンの含有量、そして、その屈折率は所望の導波路特
性を提供するように選択される。各受動導波路１０、１
２、２２はＹ方向に６μｍの幅とＺ方向に６μｍの高さ
を有する。
１クラッド層３２上に堆積され、その後、パターン形成
されるリン珪酸ガラス製である。堆積されたこのガラス
のリンの含有量、そして、その屈折率は所望の導波路特
性を提供するように選択される。各受動導波路１０、１
２、２２はＹ方向に６μｍの幅とＺ方向に６μｍの高さ
を有する。
【００１８】図２のエルビウムドープ導波路領域１４と
１６はシリカ系ガラスで形成され、高濃度のエルビウム
がドープされ、例えば、約０．０１のエルビウム対シリ
コンの原子比である。すなわち、原子比率でエルビウム
分のシリコンが０．０１である。
１６はシリカ系ガラスで形成され、高濃度のエルビウム
がドープされ、例えば、約０．０１のエルビウム対シリ
コンの原子比である。すなわち、原子比率でエルビウム
分のシリコンが０．０１である。
【００１９】図２のエルビウムドープ導波路領域１４と
１６の堆積はスパタリングにより行われる。エルビウム
ドープ導波路領域１４と１６の各屈折率は、その下の導
波路（１０また１２）の屈折率以上である。
１６の堆積はスパタリングにより行われる。エルビウム
ドープ導波路領域１４と１６の各屈折率は、その下の導
波路（１０また１２）の屈折率以上である。
【００２０】エルビウムドープ導波路領域１４と１６の
Ｚ方向の厚さは約１．５μｍである。エルビウムドープ
導波路領域１４と１６のＹ方向の幅（テーパ部分を除
く）は４−６μｍである。そして、エルビウムドープ導
波路領域１４と１６のＸ方向の長さは約３−５ｃｍであ
る。
Ｚ方向の厚さは約１．５μｍである。エルビウムドープ
導波路領域１４と１６のＹ方向の幅（テーパ部分を除
く）は４−６μｍである。そして、エルビウムドープ導
波路領域１４と１６のＸ方向の長さは約３−５ｃｍであ
る。
【００２１】図２の第２クラッド層３６はリン珪酸ガラ
スである。第２クラッド層３６のＺ方向の厚さは１０−
１５μｍである。
スである。第２クラッド層３６のＺ方向の厚さは１０−
１５μｍである。
【００２２】図１と２に示されるループ形状受動導波路
２２の周囲を繰り返し伝播するようガイドされたポンピ
ング信号は、エルビウムドープ導波路領域１４と１６の
両方内にポンピングエネルギーを同時に結合する。この
ようにして、ポンピング放射は、これらの領域のイオン
によって吸収され、少なくともそのイオンの一部は原子
励起のレーザ発振レベルの状態にまで高める。
２２の周囲を繰り返し伝播するようガイドされたポンピ
ング信号は、エルビウムドープ導波路領域１４と１６の
両方内にポンピングエネルギーを同時に結合する。この
ようにして、ポンピング放射は、これらの領域のイオン
によって吸収され、少なくともそのイオンの一部は原子
励起のレーザ発振レベルの状態にまで高める。
【００２３】受動導波路１２の側壁と受動導波路１０と
１２の各々との間のＹ方向の距離ｄ（図２）は、エルビ
ウムドープ導波路領域１４と１６の下の受動導波路１０
と１２の全長にわたって１μｍ以下である。同図におい
ては、活性領域は、その導波路の上部に形成されている
が、活性領域を信号搬送導波路の全体、あるいは、その
一部として形成することも可能となる。
１２の各々との間のＹ方向の距離ｄ（図２）は、エルビ
ウムドープ導波路領域１４と１６の下の受動導波路１０
と１２の全長にわたって１μｍ以下である。同図におい
ては、活性領域は、その導波路の上部に形成されている
が、活性領域を信号搬送導波路の全体、あるいは、その
一部として形成することも可能となる。
【００２４】図１と２のループ形状受動導波路２２はポ
ンプされるべき領域の上部の上に多層構造で形成するこ
ともできる。
ンプされるべき領域の上部の上に多層構造で形成するこ
ともできる。
【００２５】本発明の他の実施例として、単一のポンピ
ングソースから同時に励起された複数の活性領域が図３
に示されている。同図には１個の活性領域４０が受動導
波路４２の上に形成されている。これらの構造体は第２
クラッド層４４、第１クラッド層４６、基板４８を有す
る。
ングソースから同時に励起された複数の活性領域が図３
に示されている。同図には１個の活性領域４０が受動導
波路４２の上に形成されている。これらの構造体は第２
クラッド層４４、第１クラッド層４６、基板４８を有す
る。
【００２６】活性領域４０のポンピングおよび図３の隣
接する活性領域のポンピングは、支持基板５２の上に形
成された細長光源５０により達成される。この細長光源
５０は従来の面発光レーザで、Ｘ軸に平行な細長光源５
０の縦軸から、下方向に複数のレーザビームを放出す
る。このレーザビームはレンズ要素５４により図３の複
数の活性領域を照射する。
接する活性領域のポンピングは、支持基板５２の上に形
成された細長光源５０により達成される。この細長光源
５０は従来の面発光レーザで、Ｘ軸に平行な細長光源５
０の縦軸から、下方向に複数のレーザビームを放出す
る。このレーザビームはレンズ要素５４により図３の複
数の活性領域を照射する。
【００２７】図３のレンズ要素５４は水晶製のスラブを
有する。このスラブの底表面に形成されたキャビティ５
６は、凸形状のマイクロレンズとして機能する。このマ
イクロレンズは細長光源５０から出力を活性領域４０の
Ｘ方向全体に向ける。さらに、レンズ要素５４内に形成
されたマイクロレンズは、細長光源５０の出力をＸ−Ｙ
面に平行な面の広範囲な領域を照射する。特に、この領
域は細長光源５０のＹ方向の幅を越えるＹ方向の長さを
有し、活性領域４０を有する複数の活性領域を覆うほど
十分な幅を有している。さらに、細長光源５０の出力は
レンズ要素５４により照射されて、この多数の活性領域
のすべてのＸ方向全体の領域を照射する。
有する。このスラブの底表面に形成されたキャビティ５
６は、凸形状のマイクロレンズとして機能する。このマ
イクロレンズは細長光源５０から出力を活性領域４０の
Ｘ方向全体に向ける。さらに、レンズ要素５４内に形成
されたマイクロレンズは、細長光源５０の出力をＸ−Ｙ
面に平行な面の広範囲な領域を照射する。特に、この領
域は細長光源５０のＹ方向の幅を越えるＹ方向の長さを
有し、活性領域４０を有する複数の活性領域を覆うほど
十分な幅を有している。さらに、細長光源５０の出力は
レンズ要素５４により照射されて、この多数の活性領域
のすべてのＸ方向全体の領域を照射する。
【００２８】図３において、細長光源５０はレンズ要素
５４から約３００μｍだけ離れて配置され、そして、レ
ンズ要素５４は第２クラッド層４４の上部表面から約３
００μｍだけ離れて配置されている。このような空間
は、精密ボール６０−６３により提供され、この精密ボ
ール６０−６３は離間されるべき対向表面内に正確に形
成された凹部内に配置される。
５４から約３００μｍだけ離れて配置され、そして、レ
ンズ要素５４は第２クラッド層４４の上部表面から約３
００μｍだけ離れて配置されている。このような空間
は、精密ボール６０−６３により提供され、この精密ボ
ール６０−６３は離間されるべき対向表面内に正確に形
成された凹部内に配置される。
【００２９】同図には共鳴ミラースタック６６が配置さ
れ、この共鳴ミラースタック６６はシリコンおよび二酸
化シリコンのような誘電体層の多数の交互層からなり、
それらの層間はポンピング周波数の四分の一波長であ
る。このようなスタックについては、「Giant Enhancem
ent of Luminescence Intensity in Er-doped Si/SiO2R
esonant Cavitities」E.F.Schubert et al.,Applied Ph
ysics Letters,Vol.61,No.12,September 21,1992,pages
1381-1383.に開示されている。
れ、この共鳴ミラースタック６６はシリコンおよび二酸
化シリコンのような誘電体層の多数の交互層からなり、
それらの層間はポンピング周波数の四分の一波長であ
る。このようなスタックについては、「Giant Enhancem
ent of Luminescence Intensity in Er-doped Si/SiO2R
esonant Cavitities」E.F.Schubert et al.,Applied Ph
ysics Letters,Vol.61,No.12,September 21,1992,pages
1381-1383.に開示されている。
【００３０】図３の共鳴ミラースタック６６は三次元の
グレティングとして機能し、そして、ポンピング放射の
反射層として機能する。これにより、共鳴ミラースタッ
ク６６はポンピング動作の効率を高める。
グレティングとして機能し、そして、ポンピング放射の
反射層として機能する。これにより、共鳴ミラースタッ
ク６６はポンピング動作の効率を高める。
【００３１】図３に示すように細長光源５０の底部、す
なわち、出力面に反射層６８を形成すると良い。この反
射層６８はポンピング波長を反射し、ポンピング動作の
効率をさらに高める。
なわち、出力面に反射層６８を形成すると良い。この反
射層６８はポンピング波長を反射し、ポンピング動作の
効率をさらに高める。
【００３２】図４において、細長光源５０のポンピング
光はレンズ要素５４により活性領域４０，７２、７４の
上に入射し、この活性領域７２と７４は受動導波路７３
と７５の上にそれぞれ配置されている。レンズ要素５４
内のマイクロレンズにより形成されたポンピング光のパ
スは、矢印７６により示されている。
光はレンズ要素５４により活性領域４０，７２、７４の
上に入射し、この活性領域７２と７４は受動導波路７３
と７５の上にそれぞれ配置されている。レンズ要素５４
内のマイクロレンズにより形成されたポンピング光のパ
スは、矢印７６により示されている。
【００３３】図４に同じく共鳴ミラースタック６６が活
性領域４０とそれを支持する受動導波路４２の下に配置
されている。同一の共鳴ミラースタック７８が受動導波
路７３と７５の下にも形成される。共鳴ミラースタック
６６、７８を形成する交互層は活性領域４０、７２、７
４とほぼ同じ長さで延びるＸ方向の長さを有する。
性領域４０とそれを支持する受動導波路４２の下に配置
されている。同一の共鳴ミラースタック７８が受動導波
路７３と７５の下にも形成される。共鳴ミラースタック
６６、７８を形成する交互層は活性領域４０、７２、７
４とほぼ同じ長さで延びるＸ方向の長さを有する。
【００３４】図５においては、受動導波路７９−８１が
光信号を伝播するように形成されている。活性導波路領
域８２−８４が受動導波路７９−８１の上にそれぞれ形
成されている。
光信号を伝播するように形成されている。活性導波路領
域８２−８４が受動導波路７９−８１の上にそれぞれ形
成されている。
【００３５】図５の活性導波路領域８２と８４のポンピ
ングはスラブ導波路８７の出力が入力される細長光源８
６によって行われる。スラブ導波路８７のＸ方向の幅は
活性導波路領域８２−８４のＸ方向の長さにほぼ等し
い。
ングはスラブ導波路８７の出力が入力される細長光源８
６によって行われる。スラブ導波路８７のＸ方向の幅は
活性導波路領域８２−８４のＸ方向の長さにほぼ等し
い。
【００３６】細長光源８６は従来の細長い光放射ダイオ
ード、あるいはレーザのアレイである。何れにしろ、細
長光源８６はＸ軸に平行な光源のラインに沿って、その
互いに離間した領域を有するレーザ、またはダイオード
から出力される出力ビームを提供する。このようにし
て、各活性導波路領域８２−８４は細長光源８６からの
光によりポンプされ、この光はスラブ導波路８７内を受
動導波路７９から活性導波路領域８４に信号が直交する
方向に伝播する。
ード、あるいはレーザのアレイである。何れにしろ、細
長光源８６はＸ軸に平行な光源のラインに沿って、その
互いに離間した領域を有するレーザ、またはダイオード
から出力される出力ビームを提供する。このようにし
て、各活性導波路領域８２−８４は細長光源８６からの
光によりポンプされ、この光はスラブ導波路８７内を受
動導波路７９から活性導波路領域８４に信号が直交する
方向に伝播する。
【００３７】図５のスラブ導波路８７は光導体材料、例
えば、リン珪酸塩ガラスから形成される。スラブ導波路
８７の成分は受動導波路７９から活性導波路領域８４に
関連する第１クラッド層と第２クラッド層の屈折率より
も高く、活性導波路領域８２−８４の屈折率よりも低い
屈折率を有する。このようにして、ポンピング光はスラ
ブ導波路８７内に閉じ込められ、その大部分は活性導波
路領域８２−８４内に結合される。
えば、リン珪酸塩ガラスから形成される。スラブ導波路
８７の成分は受動導波路７９から活性導波路領域８４に
関連する第１クラッド層と第２クラッド層の屈折率より
も高く、活性導波路領域８２−８４の屈折率よりも低い
屈折率を有する。このようにして、ポンピング光はスラ
ブ導波路８７内に閉じ込められ、その大部分は活性導波
路領域８２−８４内に結合される。
【００３８】ポンピング動作の効率を高めるために、ス
ラブ導波路８７の端面に反射層８８を形成するのは良
い。この反射層８８はポンピング波長で反射性を有す
る。さらに、ポンピング効率を高めるために、細長光源
８６の出力面で同様な反射層８９を形成するのが良い。
ラブ導波路８７の端面に反射層８８を形成するのは良
い。この反射層８８はポンピング波長で反射性を有す
る。さらに、ポンピング効率を高めるために、細長光源
８６の出力面で同様な反射層８９を形成するのが良い。
【００３９】図６において、クラッド層９０と９１はス
ラブ導波路８７の上と下にそれぞれ配置される。図６の
他の要素は図５のそれと同一なものは同一番号を付して
ある。
ラブ導波路８７の上と下にそれぞれ配置される。図６の
他の要素は図５のそれと同一なものは同一番号を付して
ある。
【００４０】図５、６の構成において、各活性導波路領
域に関連した一対の共鳴ミラースタックを形成するのを
好ましい。例えば、図６では共鳴ミラースタック９２、
９３が活性導波路領域８２の上と下にそれぞれ形成され
る。これらの共鳴ミラースタック９２、９３、およびそ
れに関連する活性導波路領域８３、８４は活性導波路領
域８２、８３のＸ方向の長さとほぼ同一のＸ方向の長さ
を有する。
域に関連した一対の共鳴ミラースタックを形成するのを
好ましい。例えば、図６では共鳴ミラースタック９２、
９３が活性導波路領域８２の上と下にそれぞれ形成され
る。これらの共鳴ミラースタック９２、９３、およびそ
れに関連する活性導波路領域８３、８４は活性導波路領
域８２、８３のＸ方向の長さとほぼ同一のＸ方向の長さ
を有する。
【００４１】図７は図５、６の変形例であり、同図にお
いて、ポンピング信号を伝播するのに用いられるスラブ
導波路はポンピングエネルギーを活性導波路領域８２−
８４に効率良く注入できるような形状をしている。特
に、図７の９４の上部表面は９５の厚さが活性導波路領
域８２−８４のそれぞれのＸ方向の長さ全体にわたって
薄くなっている。活性導波路領域８２−８４の各々の上
に形成される９４のＹ方向の厚さは約２μｍである。こ
のようにして、ポンピング信号の大部分は活性領域に結
合するよう近接して伝播するよう閉じ込められている。
いて、ポンピング信号を伝播するのに用いられるスラブ
導波路はポンピングエネルギーを活性導波路領域８２−
８４に効率良く注入できるような形状をしている。特
に、図７の９４の上部表面は９５の厚さが活性導波路領
域８２−８４のそれぞれのＸ方向の長さ全体にわたって
薄くなっている。活性導波路領域８２−８４の各々の上
に形成される９４のＹ方向の厚さは約２μｍである。こ
のようにして、ポンピング信号の大部分は活性領域に結
合するよう近接して伝播するよう閉じ込められている。
【００４２】上記の実施例は、光増幅器について述べた
が、レーザ、あるいは放射トランスフォーマ（アップコ
ンバータ、またはダウンコンバータ）のようなポンピン
グを必要とするような他の活性光素子にも適用できるも
のである。図３、４に示した実施例においては、レンズ
要素５４の代わりに多重分散型マイクロレンズ、あるい
は、ホログラフィック、あるいは、プリズムで置き換え
ることもできる。さらに、また図５、７に示した実施例
のように、ポンピングエネルギー用活性領域にスラブ導
波路を介して、横方向ではなく、縦方向で結合すること
もできる。
が、レーザ、あるいは放射トランスフォーマ（アップコ
ンバータ、またはダウンコンバータ）のようなポンピン
グを必要とするような他の活性光素子にも適用できるも
のである。図３、４に示した実施例においては、レンズ
要素５４の代わりに多重分散型マイクロレンズ、あるい
は、ホログラフィック、あるいは、プリズムで置き換え
ることもできる。さらに、また図５、７に示した実施例
のように、ポンピングエネルギー用活性領域にスラブ導
波路を介して、横方向ではなく、縦方向で結合すること
もできる。
【００４３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は単一の光源
で複数の活性領域を活性化できるポンピングエネルギー
を分配することができる。
で複数の活性領域を活性化できるポンピングエネルギー
を分配することができる。
【図１】本発明の一実施例によるループ形状導波路を有
する光集積回路の上面図。
する光集積回路の上面図。
【図２】上部クラッド層が追加された図１の断面図。
【図３】細長光源がマイクロレンズを介して複数の活性
領域に結合された状態を表す断面図。
領域に結合された状態を表す断面図。
【図４】図３の実施例の断面図。
【図５】複数の活性領域をポンプするのに用いられる横
断方向に配置されたスラブ状導波路を表す上面図。
断方向に配置されたスラブ状導波路を表す上面図。
【図６】上部クラッド層が追加された図５の断面図。
【図７】図５と６に示した本発明の変形例を表す断面
図。
図。
１０、１２ 受動導波路 １４、１６ エルビウムドープ導波路領域 １５、１７ シングルモード光ファイバ １８、２０、２４ 矢印 ２２ ループ形状受動導波路 ３２、４６ 第１クラッド層 ３４、４８ 基板 ３６、４４ 第２クラッド層 ４０ 活性領域 ４２ 受動導波路 ５０ 細長光源 ５２ 支持基板 ５４ レンズ要素 ５６ キャビティ ６０、６１、６２、６３ 精密ボール ６６、７８ 共鳴ミラースタック ６８ 反射層 ７２、７４ 活性領域 ７３、７５ 受動導波路 ７６ 矢印 ７９、８０、８１ 受動導波路 ８２、８３、８４ 活性導波路領域 ８６ 細長光源 ８７ スラブ導波路 ８８、８９ 反射層 ９０、９１ クラッド層 ９２、９３ 共鳴ミラースタック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イウ − フエン ウォング アメリカ合衆国、07901 ニュージャー ジー、サミット、ウッドランド アベニ ュー 160 (56)参考文献 特開 平２−221937（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−179429（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−54529（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−51027（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/06,3/094,3/10 G02B 6/122
Claims (14)
- 【請求項１】 ポンピングソースにより特定の反転レベ
ルに励起されうるイオンを含む活性領域（４０）を各々
が含む複数の平面光導波路と、 前記活性領域を同時にポンピングするための単一のポン
ピングソースとを有し、前記ポンピングソースは、 前記活性領域の縦軸と平行な主縦軸を有する単一の細長
い光源（５０）と前記光源からの光を前記活性領域の各
々の縦方向範囲に沿って投射するために、前記光源と前
記活性領域との間に配置された単一のレンズ（５４）と
を含むことを特徴とする平面状導波路列をポンピングす
る装置。 - 【請求項２】 前記レンズは、マイクロレンズ（５６）
を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記第１クラッド層（４６）の上に第２
クラッド層（４４）をさらに有し、 前記第２クラッド層（４４）は、前記活性領域（４０）
の露出表面と前記平面状導波路（４２）の露出表面とを
覆うことを特徴とする請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】 前記平面状導波路（４２）の屈折率は、
前記第１クラッド層（４６）と第２クラッド層（４４）
の屈折率よりも大きく、 前記活性領域（４０）の屈折率は、前記平面状導波路
（４２）の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項
３に記載の装置。 - 【請求項５】 前記マイクロレンズ（５４）を、前記光
源（５０）と前記第２クラッド層（４４）とに離間して
整合するよう保持する手段（６０−６３）をさらに有す
ることを特徴とする請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】 前記マイクロレンズ（５４）は、前記第
２クラッド層（４４）方向に向いて、その表面内に球状
の凸状くぼみ（５６）を有するスラブからなることを特
徴とする請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】 前記活性領域（４２）の下の、前記第１
クラッド層（４６）内に共鳴ミラースタック（６６）を
有し、 前記共鳴ミラースタックは、ポンピング波長を反射する
ことを特徴とする請求項６に記載の装置。 - 【請求項８】 前記光源（５０）の出力表面上に配置さ
れ、前記ポンピング波長を反射する反射層（６８，８
９）を有することを特徴とする請求項７に記載の装置。 - 【請求項９】 ポンピングソースにより特定の反転レベ
ルに励起されうるイオンを含む活性導波路領域（８２−
８４）を各々が含む複数の平面光導波路と、 前記活性導波路領域の同時のポンピングのためのスラブ
導波路（８７）を含む単一のポンピングソースと、 前記平面導波路の各々に対して光信号を結合させる手段
と、 実質的に平坦な主表面を有する基板と、 前記主表面上に配置された第１のクラッド層（９１）
と、 前記スラブ導波路上に配置される第２のクラッド層（９
０）とを有し、 前記平面導波路および前記活性領域は、前記第１のクラ
ッド層上に配置され、前記スラブ導波路は、前記活性領
域および前記第１のクラッド層の全体の上に横たわるよ
うに配置され、 前記スラブ導波路の屈折率は、前記第１及び第２のクラ
ッド層の屈折率よりも大きく、かつ前記活性領域の屈折
率以下であることを特徴とする平面状導波路列をポンピ
ングする装置。 - 【請求項１０】 前記スラブ導波路は、離れて配置され
た入力面及び出力面を含み、前記入力面及び出力面は、
前記基板の主表面に実質的に垂直な平行面にあることを
特徴とする請求項９に記載の装置。 - 【請求項１１】 前記スラブ導波路の入力面の実質的に
全範囲を照射し、前記活性領域と結合関係で、ポンピン
グ信号を前記スラブ導波路中を伝播させるための細長い
光源をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載
の装置。 - 【請求項１２】 前記スラブ導波路の出力面上に配置さ
れて、前記ポンピング波長を反射する手段をさらに有す
ることを特徴とする請求項１１に記載の装置。 - 【請求項１３】 前記第１クラッド層と第２クラッド層
中に共鳴ミラースタック対（９３，９２）をさらに有
し、 各共鳴ミラースタック対は、その関連する活性導波路領
域の全範囲のすぐ上にあるスタックおよびその関連する
活性導波路領域の全範囲のすぐ下にあるスタックを含
み、 前記ミラースタックは、信号波長を反射することを特徴
とする請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１４】 前記活性導波路領域のすぐ上に横たわ
る領域中の前記スラブ導波路の厚さは、他の領域中の前
記スラブ導波路の厚さよりも小さいことを特徴とする請
求項１３に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US124127 | 1993-09-20 | ||
| US08/124,127 US5448586A (en) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | Pumping arrangements for arrays of planar optical devices |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07106671A JPH07106671A (ja) | 1995-04-21 |
| JP3040318B2 true JP3040318B2 (ja) | 2000-05-15 |
Family
ID=22412934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6248318A Expired - Lifetime JP3040318B2 (ja) | 1993-09-20 | 1994-09-19 | 平面状導波路列をポンピングする装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5448586A (ja) |
| EP (1) | EP0644634B1 (ja) |
| JP (1) | JP3040318B2 (ja) |
| CA (1) | CA2124710C (ja) |
| DE (1) | DE69424730T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6477295B1 (en) | 1997-01-16 | 2002-11-05 | Jds Uniphase Corporation | Pump coupling of double clad fibers |
| JPH10209540A (ja) * | 1997-01-23 | 1998-08-07 | Nec Corp | 光ファイバ増幅器 |
| US6952504B2 (en) * | 2001-12-21 | 2005-10-04 | Neophotonics Corporation | Three dimensional engineering of planar optical structures |
| USH1848H (en) * | 1997-08-18 | 2000-05-02 | Amin; Jaymin | Z-propagating waveguide laser and amplifier device in rare-earth-doped LiNbO3 |
| US6043929A (en) * | 1998-03-16 | 2000-03-28 | Lucent Technologies, Inc. | Adiabatic waveguide amplifier |
| SG72860A1 (en) * | 1998-08-27 | 2001-03-20 | Agilent Technologies Inc | Leaded components inspection system |
| US6330388B1 (en) | 1999-01-27 | 2001-12-11 | Northstar Photonics, Inc. | Method and apparatus for waveguide optics and devices |
| JP3266194B2 (ja) * | 1999-02-18 | 2002-03-18 | 日本電気株式会社 | 光導波路並びにその光導波路を用いたレーザ発振器およびレーザ増幅器 |
| US6312581B1 (en) | 1999-11-30 | 2001-11-06 | Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp. | Process for fabricating an optical device |
| DK1335829T3 (da) * | 2000-10-26 | 2011-12-05 | Neophotonics Corp | Optiske strukturer med flere lag |
| WO2002042803A2 (en) * | 2000-11-27 | 2002-05-30 | Northstar Photonics, Inc. | Apparatus and method for integrated photonic devices |
| US6574390B2 (en) * | 2001-02-15 | 2003-06-03 | Infineon Technologies Ag | Configuration to multiplex and/or demultiplex the signals of a plurality of optical data channels and method for the production of the configuration |
| US6947208B2 (en) * | 2002-01-25 | 2005-09-20 | John Ballato | Optical fiber amplifier with fully integrated pump source |
| US7460298B2 (en) * | 2002-01-30 | 2008-12-02 | Oplink Communications, Inc. | Integrated optical dual amplifier |
| KR100475412B1 (ko) * | 2002-03-11 | 2005-03-10 | 주식회사 럭스퍼트 | 상부 펌핑방식의 광소자 |
| US20030185514A1 (en) * | 2002-03-29 | 2003-10-02 | Bendett Mark P. | Method and apparatus for tapping a waveguide on a substrate |
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| US7729055B2 (en) * | 2008-03-20 | 2010-06-01 | Aptina Imaging Corporation | Method and apparatus providing concave microlenses for semiconductor imaging devices |
| TWM507618U (zh) | 2014-07-04 | 2015-08-21 | Ezconn Corp | 光電微型模組 |
| US11381053B2 (en) * | 2019-12-18 | 2022-07-05 | Globalfoundries U.S. Inc. | Waveguide-confining layer with gain medium to emit subwavelength lasers, and method to form same |
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| US4577100A (en) * | 1983-12-27 | 1986-03-18 | United Technologies Corporation | Temperature compensated optical pressure sensor |
| US4695121A (en) * | 1985-01-28 | 1987-09-22 | Polaroid Corporation | Integrated optic resonant structres and fabrication method |
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-
1993
- 1993-09-20 US US08/124,127 patent/US5448586A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-05-31 CA CA002124710A patent/CA2124710C/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-07 DE DE69424730T patent/DE69424730T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-07 EP EP94306561A patent/EP0644634B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-19 JP JP6248318A patent/JP3040318B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-01-13 US US08/372,261 patent/US5526371A/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH07106671A (ja) | 1995-04-21 |
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| DE69424730D1 (de) | 2000-07-06 |
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| DE69424730T2 (de) | 2000-11-02 |
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