JP3333666B2 - 高利得光増幅器用導波路 - Google Patents
高利得光増幅器用導波路Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信、計測、情報
処理の分野に適したガラス導波路、特に光の増幅を伴う
高利得光増幅器用導波路及びその製造方法に関する。
処理の分野に適したガラス導波路、特に光の増幅を伴う
高利得光増幅器用導波路及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通信、計測、情報処理の分野において、
光をより高度に利用するため種々の機能を有する光集積
回路の研究が活発に行われている。このような光集積回
路を構成する基本要素の一つとして光増幅器がある。特
に光通信分野においては、信号伝送媒体となる光ファイ
バの低損失波長帯（１．５μｍ帯）の光増幅が実現し、
実用段階に入っている。
光をより高度に利用するため種々の機能を有する光集積
回路の研究が活発に行われている。このような光集積回
路を構成する基本要素の一つとして光増幅器がある。特
に光通信分野においては、信号伝送媒体となる光ファイ
バの低損失波長帯（１．５μｍ帯）の光増幅が実現し、
実用段階に入っている。
【０００３】図８は波長１．５μｍ帯の光増幅器用導波
路の従来例を示す図であり、図９はそのＡ−Ａ線断面図
である。
路の従来例を示す図であり、図９はそのＡ−Ａ線断面図
である。
【０００４】図８及び図９において光増幅器用導波路
は、カリウム及び銀のイオン交換によりコーニング０２
１１ガラス１に導波路２を形成し、さらにこの導波路２
上にＥｒ（エルビウム）元素の添加されたリン酸系ガラ
スからなる板３を密着させた構造を有している。
は、カリウム及び銀のイオン交換によりコーニング０２
１１ガラス１に導波路２を形成し、さらにこの導波路２
上にＥｒ（エルビウム）元素の添加されたリン酸系ガラ
スからなる板３を密着させた構造を有している。
【０００５】この光増幅器用導波路は、その導波路２の
長さが４．９ｍｍの場合、０．９７３４μｍの励起光を
入射することにより波長１．５２３μｍの信号光におい
て１０ｄＢ以上の増幅率が得られる（Ｗ．Ｊ．Ｗａｎｇ
ｓ，Ｓ．Ｉ．Ｎａｊａｆｉ，Ｓ．Ｈｏｎｋａｎｅｎ，
Ｑ．Ｈｅ，Ｃ．Ｗｕ ａｎｄ Ｊ．Ｇｌｉｎｓｋｉ：Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，１９９２，２８，ｐｐ．
１８７２−１８７３）。
長さが４．９ｍｍの場合、０．９７３４μｍの励起光を
入射することにより波長１．５２３μｍの信号光におい
て１０ｄＢ以上の増幅率が得られる（Ｗ．Ｊ．Ｗａｎｇ
ｓ，Ｓ．Ｉ．Ｎａｊａｆｉ，Ｓ．Ｈｏｎｋａｎｅｎ，
Ｑ．Ｈｅ，Ｃ．Ｗｕ ａｎｄ Ｊ．Ｇｌｉｎｓｋｉ：Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，１９９２，２８，ｐｐ．
１８７２−１８７３）。
【０００６】一方、ＳｉＯ2 系のＥｒ元素添加導波路型
増幅器は、石英基板上に火炎堆積法によるスート形成及
びＥｒ元素の含浸技術により、波長１．５μｍ帯の光増
幅を実現し、長さ３５０ｍｍの導波路において２４ｄＢ
の増幅率が得られる（服部、北川：電子情報通信学会）
・集積光技術研究会，ＩＰＴ−９３−１１，１９９３，
ｐｐ．１９−２４）。
増幅器は、石英基板上に火炎堆積法によるスート形成及
びＥｒ元素の含浸技術により、波長１．５μｍ帯の光増
幅を実現し、長さ３５０ｍｍの導波路において２４ｄＢ
の増幅率が得られる（服部、北川：電子情報通信学会）
・集積光技術研究会，ＩＰＴ−９３−１１，１９９３，
ｐｐ．１９−２４）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８及
び図９に示した光増幅器用導波路は、コーニング０２１
１ガラス１上の導波路２の断面形状が半円状で非対称性
構造であると共に、信号光の増幅は導波路２のコアから
染み出た光のみが増幅を受ける。このため、光増幅器用
導波路の出射端におけるビームスポットの形状は真円と
はならず、このような光増幅器用導波路の出射端に断面
形状が真円の光ファイバを接続すると、接続損失が大き
くなるものと考えられる。
び図９に示した光増幅器用導波路は、コーニング０２１
１ガラス１上の導波路２の断面形状が半円状で非対称性
構造であると共に、信号光の増幅は導波路２のコアから
染み出た光のみが増幅を受ける。このため、光増幅器用
導波路の出射端におけるビームスポットの形状は真円と
はならず、このような光増幅器用導波路の出射端に断面
形状が真円の光ファイバを接続すると、接続損失が大き
くなるものと考えられる。
【０００８】また、導波路２が湾曲部分を有する場合、
特にリング共振器に導波路を利用する場合にはその部分
での損失が増大する。さらにリン酸系ガラスは水分の吸
着や機械的強度の点から信頼性が低いためデバイスへの
適用範囲に制限がある。
特にリング共振器に導波路を利用する場合にはその部分
での損失が増大する。さらにリン酸系ガラスは水分の吸
着や機械的強度の点から信頼性が低いためデバイスへの
適用範囲に制限がある。
【０００９】一方、ＳｉＯ2 系の導波路型増幅器用の導
波路は、光ファイバとの結合損失が低く、信頼性の点で
も優れているものの、ホスト材料であるＳｉＯ2 が網目
構造を有することからＥｒ元素の均一添加濃度が５００
０ｐｐｍ程度が限度であり、それ以上の添加は濃度消光
現象を招きやすくなる。このため、高い増幅度を得るに
は導波路長を長くしなければならない。
波路は、光ファイバとの結合損失が低く、信頼性の点で
も優れているものの、ホスト材料であるＳｉＯ2 が網目
構造を有することからＥｒ元素の均一添加濃度が５００
０ｐｐｍ程度が限度であり、それ以上の添加は濃度消光
現象を招きやすくなる。このため、高い増幅度を得るに
は導波路長を長くしなければならない。
【００１０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、小形で高利得かつ信頼性の高い高利得光増幅器用導
波路及びその製造方法を提供することにある。
し、小形で高利得かつ信頼性の高い高利得光増幅器用導
波路及びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、低屈折率を有する下部ＳｉＯ2 系クラッド
層と、該クラッド層の上に形成され希土類元素が添加さ
れた特定部分を有する高屈折率コアと、該コアを覆う上
部ＳｉＯ2 系クラッド層とを備えた高利得光増幅器用導
波路において、上記コアの希土類元素の添加された特定
部分のみをリン酸系材料で構成すると共に積層構造と
し、上記コアの一部に湾曲部分を形成し、その湾曲部分
の中心より外側に上記高屈折率コア中の希土類元素の添
加された特定部分を配したものである。
に本発明は、低屈折率を有する下部ＳｉＯ2 系クラッド
層と、該クラッド層の上に形成され希土類元素が添加さ
れた特定部分を有する高屈折率コアと、該コアを覆う上
部ＳｉＯ2 系クラッド層とを備えた高利得光増幅器用導
波路において、上記コアの希土類元素の添加された特定
部分のみをリン酸系材料で構成すると共に積層構造と
し、上記コアの一部に湾曲部分を形成し、その湾曲部分
の中心より外側に上記高屈折率コア中の希土類元素の添
加された特定部分を配したものである。
【００１２】本発明は上記構成に加え、高屈折率コア中
の希土類元素の添加された特定部分を、導波路中を伝搬
する励起光の界分布の中心付近に配したものである。
の希土類元素の添加された特定部分を、導波路中を伝搬
する励起光の界分布の中心付近に配したものである。
【００１３】本発明は上記構成に加え、高屈折率コアの
特定部分を構成するリン酸系材料中のＰ 2 Ｏ 5 の量を５
０ｗｔ％以上としたものである。
特定部分を構成するリン酸系材料中のＰ 2 Ｏ 5 の量を５
０ｗｔ％以上としたものである。
【００１４】本発明は上記構成に加え、高屈折率コアの
特定部分以外の領域は、ＳｉＯ 2 を主成分とし、Ｇｅ、
Ｔｉ、Ｐ等の屈折率制御用ドーパントを少なくとも１種
類は含む材料からなるものである。
特定部分以外の領域は、ＳｉＯ 2 を主成分とし、Ｇｅ、
Ｔｉ、Ｐ等の屈折率制御用ドーパントを少なくとも１種
類は含む材料からなるものである。
【００１５】本発明は上記構成に加え、高屈折率コアの
特定部分に添加される希土類元素として、Ｐｒ、Ｎｄ、
Ｅｒ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｓｍ等を少なくとも１種類含有する
ものである。
特定部分に添加される希土類元素として、Ｐｒ、Ｎｄ、
Ｅｒ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｓｍ等を少なくとも１種類含有する
ものである。
【００１６】本発明は上記構成に加え、高屈折率コアの
特定部分には、助成ドーパントとしてＹｂ、Ａｌ、Ｃｒ
等の元素が少なくとも１種類含まれているものである。
特定部分には、助成ドーパントとしてＹｂ、Ａｌ、Ｃｒ
等の元素が少なくとも１種類含まれているものである。
【００１７】
【００１８】
【００１９】リン酸系材料は、その構造が鎖状構造であ
るためＥｒ元素等の希土類元素を高濃度に添加したとき
に起こる濃度消光現象を抑制することができるという長
所がある。また、ＳｉＯ2 材料は光ファイバとの相性が
良く水分の浸入にも強く機械的強度も高いという長所が
ある。
るためＥｒ元素等の希土類元素を高濃度に添加したとき
に起こる濃度消光現象を抑制することができるという長
所がある。また、ＳｉＯ2 材料は光ファイバとの相性が
良く水分の浸入にも強く機械的強度も高いという長所が
ある。
【００２０】本発明の増幅器用導波路は、リン酸系材料
からなるコアを、ＳｉＯ2 からなるクラッドで覆ったの
で、短い長さでコアの濃度を高くすることができると共
に、水分の影響を受けず機械的強度を高くすることがで
きる。また、コアの希土類元素の添加された特定部分を
リン酸系材料で構成すると共に、コアをこの特定部分と
希土類元素の添加されていないＳｉＯ2 系部分との積層
構造としたので、リン酸系材料で構成される希土類元素
の添加されたコアの特定部分をコア中を伝搬する励起光
の界分布の略中心に配することができ、効率的な励起が
可能となり、小形で高利得が得られる。
からなるコアを、ＳｉＯ2 からなるクラッドで覆ったの
で、短い長さでコアの濃度を高くすることができると共
に、水分の影響を受けず機械的強度を高くすることがで
きる。また、コアの希土類元素の添加された特定部分を
リン酸系材料で構成すると共に、コアをこの特定部分と
希土類元素の添加されていないＳｉＯ2 系部分との積層
構造としたので、リン酸系材料で構成される希土類元素
の添加されたコアの特定部分をコア中を伝搬する励起光
の界分布の略中心に配することができ、効率的な励起が
可能となり、小形で高利得が得られる。
【００２１】他方、ＳｉｘＯｙＮｚ組成のガラス材料
は、ＳｉＯ2 系ガラス材料クラッドとの屈折率差Δを０
〜７％程度までの範囲で制御することができるため、多
成分系ガラスからなるコアとの屈折率を略等しく設定す
ることが可能となり、コア中を伝搬するモードがより安
定になる。
は、ＳｉＯ2 系ガラス材料クラッドとの屈折率差Δを０
〜７％程度までの範囲で制御することができるため、多
成分系ガラスからなるコアとの屈折率を略等しく設定す
ることが可能となり、コア中を伝搬するモードがより安
定になる。
【００２２】また、コア全体の屈折率差Δを大きく取る
ことができるため、コアサイズを縮小することが可能と
なり、デバイス全体をより小形にすることができる。
ことができるため、コアサイズを縮小することが可能と
なり、デバイス全体をより小形にすることができる。
【００２３】また、ＳｉｘＯｙＮｚ組成のガラス材料
は、屈折率制御用ドーパントを添加したＳｉＯ2 系ガラ
ス材料よりも低損失な材料であると共に、ＳｉＯ2 系ガ
ラス材料と同様に水分の浸入に強く機械的強度も高い。
このため、低損失で信頼性の高い光増幅器用導波路が実
現する。
は、屈折率制御用ドーパントを添加したＳｉＯ2 系ガラ
ス材料よりも低損失な材料であると共に、ＳｉＯ2 系ガ
ラス材料と同様に水分の浸入に強く機械的強度も高い。
このため、低損失で信頼性の高い光増幅器用導波路が実
現する。
【００２４】また、コアをリン酸塩系ガラス等の多成分
ガラス材料で構成される希土類元素の添加された特定部
分と、希土類元素の添加されないＳｉｘＯｙＮｚ組成の
ガラス材料からなる部分との積層構造としたので、希土
類元素の添加された特定部分をコア中を伝搬する励起光
の界分布の略中心に配することができ、効率的な励起が
可能となる。
ガラス材料で構成される希土類元素の添加された特定部
分と、希土類元素の添加されないＳｉｘＯｙＮｚ組成の
ガラス材料からなる部分との積層構造としたので、希土
類元素の添加された特定部分をコア中を伝搬する励起光
の界分布の略中心に配することができ、効率的な励起が
可能となる。
【００２５】すなわち、小形で高い利得を有する信頼性
の高い光増幅器用導波路が実現する。
の高い光増幅器用導波路が実現する。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を添
付図面に基づいて詳述する。
付図面に基づいて詳述する。
【００２７】図１は本発明の前提となった高利得光増幅
器用導波路の外観斜視図である。
器用導波路の外観斜視図である。
【００２８】同図に示すように１０はＳｉＯ2 からなる
基板であり、この基板１０の上には低屈折率を有する下
部ＳｉＯ2 系クラッド層としての第１クラッド層１１が
形成され、第１クラッド層１１の上にはリッジ状のコア
１２と、コア１２を覆う上部ＳｉＯ2 系クラッド層とし
ての第２クラッド層１３とが形成されている。
基板であり、この基板１０の上には低屈折率を有する下
部ＳｉＯ2 系クラッド層としての第１クラッド層１１が
形成され、第１クラッド層１１の上にはリッジ状のコア
１２と、コア１２を覆う上部ＳｉＯ2 系クラッド層とし
ての第２クラッド層１３とが形成されている。
【００２９】コア１２はＥｒ元素が添加された特定部分
１２ａを有しており、この特定部分１２ａはリン酸系材
料で構成されていると共にコア１２の略中心に位置して
いる。すなわちコア１２は、Ｅｒ元素の添加されている
リン酸系材料コア部分１２ａと、Ｅｒ元素の添加されて
いないＳｉＯ2 系材料コア部分（下側コア層）１２ｂ
と、Ｅｒ元素の添加されていないＳｉＯ2 系材料コア部
分（上側コア層）１２ｃとからなる積層構造となってい
る。
１２ａを有しており、この特定部分１２ａはリン酸系材
料で構成されていると共にコア１２の略中心に位置して
いる。すなわちコア１２は、Ｅｒ元素の添加されている
リン酸系材料コア部分１２ａと、Ｅｒ元素の添加されて
いないＳｉＯ2 系材料コア部分（下側コア層）１２ｂ
と、Ｅｒ元素の添加されていないＳｉＯ2 系材料コア部
分（上側コア層）１２ｃとからなる積層構造となってい
る。
【００３０】次に作用を述べる。
【００３１】リン酸系材料は、その構造が鎖状構造であ
るためＥｒ元素等の希土類元素を高濃度に添加したとき
に起こる濃度消光現象を抑制することができるという長
所がある。また、ＳｉＯ2 材料は光ファイバとの相性が
良く水分の浸入にも強く機械的強度も高いという長所が
ある。本発明の増幅器用導波路は、リン酸系材料からな
るコアを、ＳｉＯ2 からなるクラッドで覆ったので、短
い長さでコアの濃度を高くすることができ、水分の影響
を受けず機械的強度を高くすることができる。また、コ
アの希土類元素の添加された特定部分をリン酸系材料で
構成すると共に、コアをこの特定部分と希土類元素の添
加されていないＳｉＯ2 系コア部分との構造としたの
で、リン酸系材料で構成される希土類元素の添加された
コアの特定部分のコア中を伝搬する励起光の界分布の略
中心に配することができ、効率的な励起が可能となり、
小形で高利得が得られる。
るためＥｒ元素等の希土類元素を高濃度に添加したとき
に起こる濃度消光現象を抑制することができるという長
所がある。また、ＳｉＯ2 材料は光ファイバとの相性が
良く水分の浸入にも強く機械的強度も高いという長所が
ある。本発明の増幅器用導波路は、リン酸系材料からな
るコアを、ＳｉＯ2 からなるクラッドで覆ったので、短
い長さでコアの濃度を高くすることができ、水分の影響
を受けず機械的強度を高くすることができる。また、コ
アの希土類元素の添加された特定部分をリン酸系材料で
構成すると共に、コアをこの特定部分と希土類元素の添
加されていないＳｉＯ2 系コア部分との構造としたの
で、リン酸系材料で構成される希土類元素の添加された
コアの特定部分のコア中を伝搬する励起光の界分布の略
中心に配することができ、効率的な励起が可能となり、
小形で高利得が得られる。
【００３２】次に図２を参照して高利得光増幅器用導波
路の製造方法について述べる。
路の製造方法について述べる。
【００３３】まずＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 焼結体をターゲッ
ト材料として、ＳｉＯ2 基板１０上に形成された第１ク
ラッド層１１上に、スパッタリング法によりＳｉＯ2 −
ＧｅＯ2 組成の下側コア層１２ｂとなるコア膜１２ｂｂ
を３．５μｍ形成する。ここで、ＧｅＯ2 は屈折率制御
用のドーパントであり、光ファイバの屈折率制御用のド
ーパントとしても汎用されている材料である（図２
（ａ）、（ｂ））。
ト材料として、ＳｉＯ2 基板１０上に形成された第１ク
ラッド層１１上に、スパッタリング法によりＳｉＯ2 −
ＧｅＯ2 組成の下側コア層１２ｂとなるコア膜１２ｂｂ
を３．５μｍ形成する。ここで、ＧｅＯ2 は屈折率制御
用のドーパントであり、光ファイバの屈折率制御用のド
ーパントとしても汎用されている材料である（図２
（ａ）、（ｂ））。
【００３４】Ｅｒ元素の添加されたリン酸系材料をター
ゲットとしてスパッタリング法により１μｍ厚のＥｒ元
素添加リン酸系コア層１２ａとなるコア膜１２ａａを、
コア膜１２ｂｂ上に形成する（図２（ｃ））。
ゲットとしてスパッタリング法により１μｍ厚のＥｒ元
素添加リン酸系コア層１２ａとなるコア膜１２ａａを、
コア膜１２ｂｂ上に形成する（図２（ｃ））。
【００３５】コア膜１２ａａの上に再度ＳｉＯ2 −Ｇｅ
Ｏ2 焼結体をターゲット材料としたスパッタリング法に
より、厚さ３．５μｍのＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 組成の上側
コア層１２ｃとなるコア膜１２ｃｃを形成する。ここ
で、ターゲットとして使用したリン酸系材料はＰ
2 Ｏ5 ：６０％、ＳｉＯ2 ：３９％、Ｅｒ2 Ｏ3 ：０．
５−１ｗｔ％で構成されている。ただし、Ｅｒ元素以外
にもＮｄ（ネオジム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｓｍ
（サマリウム）、Ｃｅ（セリウム）、Ｈｏ（ホルミウ
ム）、Ｔｍ（ツリウム）等の希土類元素を少なくとも１
種類含んだものを適宜用いることにより、増幅する波長
域を種々に設定することができる。また、助成ドーパン
トとして、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｃｒ（クロム）、
Ａｌ（アルミニウム）等を共ドープすることによって励
起効率のアップ及び広帯域化を図ることもできる。ただ
し、コア膜１２ａａ、１２ｂｂ、１２ｃｃの厚さを２μ
ｍ以上にすると、クラッド層１１、１３との線膨張係数
の違いからコアやクラッドにクラックが発生することが
あるため、Ｅｒ元素添加リン酸系のコア膜１２ａａ、１
２ｂｂ、１２ｃｃの厚さを２μｍ以下にすることが望ま
しい（図２（ｄ））。
Ｏ2 焼結体をターゲット材料としたスパッタリング法に
より、厚さ３．５μｍのＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 組成の上側
コア層１２ｃとなるコア膜１２ｃｃを形成する。ここ
で、ターゲットとして使用したリン酸系材料はＰ
2 Ｏ5 ：６０％、ＳｉＯ2 ：３９％、Ｅｒ2 Ｏ3 ：０．
５−１ｗｔ％で構成されている。ただし、Ｅｒ元素以外
にもＮｄ（ネオジム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｓｍ
（サマリウム）、Ｃｅ（セリウム）、Ｈｏ（ホルミウ
ム）、Ｔｍ（ツリウム）等の希土類元素を少なくとも１
種類含んだものを適宜用いることにより、増幅する波長
域を種々に設定することができる。また、助成ドーパン
トとして、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｃｒ（クロム）、
Ａｌ（アルミニウム）等を共ドープすることによって励
起効率のアップ及び広帯域化を図ることもできる。ただ
し、コア膜１２ａａ、１２ｂｂ、１２ｃｃの厚さを２μ
ｍ以上にすると、クラッド層１１、１３との線膨張係数
の違いからコアやクラッドにクラックが発生することが
あるため、Ｅｒ元素添加リン酸系のコア膜１２ａａ、１
２ｂｂ、１２ｃｃの厚さを２μｍ以下にすることが望ま
しい（図２（ｄ））。
【００３６】基板１０上に形成されたコア膜１２ａａ、
１２ｂｂ、１２ｃｃ上に導波路となる部分のマスキング
を行い、ＣＨＦ3 ガスを用いた反応性イオンエッチング
により例えば幅約８μｍのリッジ状の導波路コア１２を
形成する（図２（ｅ））。
１２ｂｂ、１２ｃｃ上に導波路となる部分のマスキング
を行い、ＣＨＦ3 ガスを用いた反応性イオンエッチング
により例えば幅約８μｍのリッジ状の導波路コア１２を
形成する（図２（ｅ））。
【００３７】この導波路コア１２の上には、第１クラッ
ド層１１と同じ屈折率を有するクラッド膜をスパッタリ
ング法により形成し、第２クラッド層１３とする。ただ
し、これはスパッタリング法に限らずプラズマＣＶＤ等
の方法を用いてもよい（図２（ｆ））。
ド層１１と同じ屈折率を有するクラッド膜をスパッタリ
ング法により形成し、第２クラッド層１３とする。ただ
し、これはスパッタリング法に限らずプラズマＣＶＤ等
の方法を用いてもよい（図２（ｆ））。
【００３８】以上において図１、２に示した高利得光増
幅器用導波路及びその製造方法は、 (1) Ｅｒ元素の添加されている部分がリン酸系材料で構
成されているため、従来のＳｉＯ2 系よりもＥｒ元素を
高濃度かつ均一に添加できる。
幅器用導波路及びその製造方法は、 (1) Ｅｒ元素の添加されている部分がリン酸系材料で構
成されているため、従来のＳｉＯ2 系よりもＥｒ元素を
高濃度かつ均一に添加できる。
【００３９】(2) 励起光の光強度の高いコアの中心部分
のみを構成することにより、高い励起効率を得ることが
できる。
のみを構成することにより、高い励起効率を得ることが
できる。
【００４０】(3) コア中のリン酸系材料の占める割合は
ごくわずかであり、大部分が光ファイバと同種の材料で
構成できるため、接続時の損失は低く、機械的にも安定
である等の特長を有する。
ごくわずかであり、大部分が光ファイバと同種の材料で
構成できるため、接続時の損失は低く、機械的にも安定
である等の特長を有する。
【００４１】尚、実際に光ファイバを高利得光増幅器用
導波路に突き合わせ、波長０．９８μｍの励起光を入射
したところ、接続時損失は０．５ｄＢ以下であり、１．
５μｍ帯の蛍光強度は従来のＳｉＯ2 系材料に比べて１
０倍以上の値を示した。
導波路に突き合わせ、波長０．９８μｍの励起光を入射
したところ、接続時損失は０．５ｄＢ以下であり、１．
５μｍ帯の蛍光強度は従来のＳｉＯ2 系材料に比べて１
０倍以上の値を示した。
【００４２】また、図１、２に示した高利得光増幅器用
導波路及びその製造方法では、Ｅｒ元素を含むリン酸系
ガラスからなるコア層１２ａを導波路コア１２の中心に
のみ配したが、用途によってはＥｒ元素を含むリン酸系
ガラス層と、Ｅｒ元素を含まないＳｉＯ2 系ガラス層を
交互に多層積層した構造の導波路コアでも高い増幅度を
得ることが可能である。
導波路及びその製造方法では、Ｅｒ元素を含むリン酸系
ガラスからなるコア層１２ａを導波路コア１２の中心に
のみ配したが、用途によってはＥｒ元素を含むリン酸系
ガラス層と、Ｅｒ元素を含まないＳｉＯ2 系ガラス層を
交互に多層積層した構造の導波路コアでも高い増幅度を
得ることが可能である。
【００４３】図３は本発明の高利得光増幅器用導波路の
一実施の形態を示す図であり、図４はその特徴を説明す
るための説明図である。
一実施の形態を示す図であり、図４はその特徴を説明す
るための説明図である。
【００４４】これはＥｒ元素を含むリン酸系コアをリン
グ共振器の曲り部分に適用し、リング共振器型レーザを
構成したものである。
グ共振器の曲り部分に適用し、リング共振器型レーザを
構成したものである。
【００４５】図３において、励起光Ｌｅを入射するため
の直線状の導波路２０、リング共振部２１、レーザ光を
出射するための直線状の導波路２２及び両導波路２０、
２２とリング共振部２１とを結合するためのカプラ部２
３でリング共振器２４が形成されている。
の直線状の導波路２０、リング共振部２１、レーザ光を
出射するための直線状の導波路２２及び両導波路２０、
２２とリング共振部２１とを結合するためのカプラ部２
３でリング共振器２４が形成されている。
【００４６】リング共振部２１の外周にはＥｒ元素を含
むリン酸系コア部２５が形成されている。尚、２６はレ
ーザ光を取り出すための光ファイバをそれぞれ示してい
る。
むリン酸系コア部２５が形成されている。尚、２６はレ
ーザ光を取り出すための光ファイバをそれぞれ示してい
る。
【００４７】図３に示した実施の形態の特長は、図４に
示すようにＥｒ元素を含むリン酸系コア部２５の領域
を、リング共振器２４を構成するリング共振部２１の曲
り導波路コア２７の中心より外側に配したことにある。
直線状の導波路コア２８中を伝搬する励起光Ｌｅの界分
布２９は、直線状の導波路コア２８の中心に対して対称
であるが、曲率半径Ｒの曲り導波路コア２７中を伝搬す
る励起光Ｌｅの界分布３０は、リング共振部２１の曲り
導波路コア２７の外側に片寄った形（エッジモード）と
なり、必然的に光強度の高い領域も外側にシフトする。
示すようにＥｒ元素を含むリン酸系コア部２５の領域
を、リング共振器２４を構成するリング共振部２１の曲
り導波路コア２７の中心より外側に配したことにある。
直線状の導波路コア２８中を伝搬する励起光Ｌｅの界分
布２９は、直線状の導波路コア２８の中心に対して対称
であるが、曲率半径Ｒの曲り導波路コア２７中を伝搬す
る励起光Ｌｅの界分布３０は、リング共振部２１の曲り
導波路コア２７の外側に片寄った形（エッジモード）と
なり、必然的に光強度の高い領域も外側にシフトする。
【００４８】本実施の形態によれば、Ｅｒ元素を含むリ
ン酸系コア部２５の領域を曲り導波路コア２７の中心よ
り外側に配しているため、励起光Ｌｅの強度の高い部分
がＥｒ元素を含むリン酸系コア部２５の領域と略重畳す
るので励起光Ｌｅを有効に利用することが可能となる。
ン酸系コア部２５の領域を曲り導波路コア２７の中心よ
り外側に配しているため、励起光Ｌｅの強度の高い部分
がＥｒ元素を含むリン酸系コア部２５の領域と略重畳す
るので励起光Ｌｅを有効に利用することが可能となる。
【００４９】図５は図３に示したリング共振器型レーザ
の製造方法を示す図である。
の製造方法を示す図である。
【００５０】図２に示した導波路と同様に、ＳｉＯ2 基
板３１上の第１クラッド層３２上にＥｒ元素を含まない
ＳｉＯ2 系のコア層３３を形成し（図５（ａ））、コア
層３３の上にＥｒ元素を含むリン酸系のコア層３４を形
成する（図５（ｂ））。
板３１上の第１クラッド層３２上にＥｒ元素を含まない
ＳｉＯ2 系のコア層３３を形成し（図５（ａ））、コア
層３３の上にＥｒ元素を含むリン酸系のコア層３４を形
成する（図５（ｂ））。
【００５１】コア層３４の上からちょうどＥｒ元素を含
むリン酸系コア部がリング共振部２１の曲り導波路コア
２７の中心より外側に配置できるようにマスキング及び
エッチングを行い、Ｅｒ元素添加リン酸系コア部２５を
形成する（図５（ｃ））。
むリン酸系コア部がリング共振部２１の曲り導波路コア
２７の中心より外側に配置できるようにマスキング及び
エッチングを行い、Ｅｒ元素添加リン酸系コア部２５を
形成する（図５（ｃ））。
【００５２】続いてさらにＥｒ元素添加リン酸系コア部
２５を覆うように上側コア層３５を形成する（図５
（ｄ））。
２５を覆うように上側コア層３５を形成する（図５
（ｄ））。
【００５３】再度導波路コアのマスキング及びエッチン
グを行い、リッジ状の曲り導波路コア２７とする（図５
（ｅ））。
グを行い、リッジ状の曲り導波路コア２７とする（図５
（ｅ））。
【００５４】最後に、スパッタリング法により第１クラ
ッド層と同じ屈折率を有する第２クラッド層３６を形成
することによりリング共振器２４が形成される（図５
（ｆ））。尚、図５（ｆ）は図３のＢ−Ｂ線断面図とな
っている。
ッド層と同じ屈折率を有する第２クラッド層３６を形成
することによりリング共振器２４が形成される（図５
（ｆ））。尚、図５（ｆ）は図３のＢ−Ｂ線断面図とな
っている。
【００５５】図３に示した実施の形態によれば高いフィ
ネスと低いしきい値とを有するリング共振器を作製する
ことができる。
ネスと低いしきい値とを有するリング共振器を作製する
ことができる。
【００５６】ところで、図１に示した高利得光増幅器用
導波路の場合、希土類元素の添加されていない部分を構
成するＧｅ、Ｔｉ、Ｐ等の屈折率制御用ドーパントを少
なくとも１種類含むＳｉＯ2 系材料コアは、ドーパント
の量を増加させると伝搬光の散乱損失が増大するので、
ＳｉＯ2 クラッド層との屈折率差Δの制御範囲はせいぜ
い０〜１％程度である。
導波路の場合、希土類元素の添加されていない部分を構
成するＧｅ、Ｔｉ、Ｐ等の屈折率制御用ドーパントを少
なくとも１種類含むＳｉＯ2 系材料コアは、ドーパント
の量を増加させると伝搬光の散乱損失が増大するので、
ＳｉＯ2 クラッド層との屈折率差Δの制御範囲はせいぜ
い０〜１％程度である。
【００５７】このため、Ｅｒ元素の添加されたリン酸塩
系ガラス材料部分との屈折率差Δの整合がとれなくなる
場合がある。Ｅｒ元素の添加されていないコア部分の屈
折率は、Ｅｒ元素の添加されたコア部分の屈折率と等し
いか僅かに低い値とすることが好ましい。よって損失を
増加させずにＥｒ元素の添加されていないコア部分の屈
折率の制御範囲を拡大し、Ｅｒ元素の添加された特定部
分と、Ｅｒ元素の添加されていない部分との間の整合が
とれるようにすることが望ましい。
系ガラス材料部分との屈折率差Δの整合がとれなくなる
場合がある。Ｅｒ元素の添加されていないコア部分の屈
折率は、Ｅｒ元素の添加されたコア部分の屈折率と等し
いか僅かに低い値とすることが好ましい。よって損失を
増加させずにＥｒ元素の添加されていないコア部分の屈
折率の制御範囲を拡大し、Ｅｒ元素の添加された特定部
分と、Ｅｒ元素の添加されていない部分との間の整合が
とれるようにすることが望ましい。
【００５８】そこで本発明者らは、損失を増加させずに
Ｅｒ元素の添加された特定部分と、Ｅｒ元素の添加され
ていない部分との間の整合がとれる高利得光増幅器用導
波路を提案した。
Ｅｒ元素の添加された特定部分と、Ｅｒ元素の添加され
ていない部分との間の整合がとれる高利得光増幅器用導
波路を提案した。
【００５９】図６は本発明の前提となった他の高利得光
増幅器用導波路の外観斜視図である。
増幅器用導波路の外観斜視図である。
【００６０】図１に示した高利得光増幅器用導波路との
相違点は、高屈折率コアの希土類元素の添加されていな
い部分をＳｉｘＯｙＮｚ組成の材料で構成した点であ
る。
相違点は、高屈折率コアの希土類元素の添加されていな
い部分をＳｉｘＯｙＮｚ組成の材料で構成した点であ
る。
【００６１】図６において、４０はＳｉＯ2 ガラスから
なる基板であり、この基板４０の上には低屈折率を有す
る下部ＳｉＯ2 クラッド層（第１クラッド層）４１が形
成され、第１クラッド層４１の上にはリッジ状のコア４
２と、コア４２を覆う上部ＳｉＯ2 系クラッド層（第２
クラッド層）４３とが形成されている。
なる基板であり、この基板４０の上には低屈折率を有す
る下部ＳｉＯ2 クラッド層（第１クラッド層）４１が形
成され、第１クラッド層４１の上にはリッジ状のコア４
２と、コア４２を覆う上部ＳｉＯ2 系クラッド層（第２
クラッド層）４３とが形成されている。
【００６２】ここで、基板４０はＳｉＯ2 ガラスに限定
されるものではなく、多成分ガラスやＳｉ、ＧａＡｓ、
ＩｎＰ等の半導体基板、強誘電体基板を用いてもよい。
されるものではなく、多成分ガラスやＳｉ、ＧａＡｓ、
ＩｎＰ等の半導体基板、強誘電体基板を用いてもよい。
【００６３】コア４２は、Ｅｒ元素が添加された特定部
分４２ａを有しており、この特定部分４２ａはリン酸塩
系ガラス等の多成分ガラス材料で構成されていると共
に、コア４２の略中心に位置している。すなわち、コア
４２はＥｒ元素の添加されているリン酸塩系ガラス等の
多成分系ガラス材料コア部分４２ａと、Ｅｒ元素の添加
されていないＳｉｘＯｙＮｚ組成のガラス材料からなる
コア部分（下側コア層）４２ｂと、Ｅｒ元素の添加され
ていないＳｉｘＯｙＮｚ組成のガラス材料からなるコア
部分（上側コア層）４２ｃとからなる積層構造となって
いる。
分４２ａを有しており、この特定部分４２ａはリン酸塩
系ガラス等の多成分ガラス材料で構成されていると共
に、コア４２の略中心に位置している。すなわち、コア
４２はＥｒ元素の添加されているリン酸塩系ガラス等の
多成分系ガラス材料コア部分４２ａと、Ｅｒ元素の添加
されていないＳｉｘＯｙＮｚ組成のガラス材料からなる
コア部分（下側コア層）４２ｂと、Ｅｒ元素の添加され
ていないＳｉｘＯｙＮｚ組成のガラス材料からなるコア
部分（上側コア層）４２ｃとからなる積層構造となって
いる。
【００６４】次に作用について述べる。
【００６５】ＳｉｘＯｙＮｚ組成のガラス材料は、Ｓｉ
Ｏ2 系ガラス材料クラッドとの屈折率差Δを０〜７％程
度までの範囲で制御することができるため、リン酸塩、
フッ化物、カルコゲナイドガラス等の多成分系ガラスか
らなるコアとの屈折率を略等しく設定することが可能と
なり、コア中を伝搬するモードがより安定になる。
Ｏ2 系ガラス材料クラッドとの屈折率差Δを０〜７％程
度までの範囲で制御することができるため、リン酸塩、
フッ化物、カルコゲナイドガラス等の多成分系ガラスか
らなるコアとの屈折率を略等しく設定することが可能と
なり、コア中を伝搬するモードがより安定になる。
【００６６】また、コア全体の屈折率差Δを大きく取る
ことができるため、コアサイズを縮小することが可能と
なり、デバイス全体をより小形にすることができる。
ことができるため、コアサイズを縮小することが可能と
なり、デバイス全体をより小形にすることができる。
【００６７】また、ＳｉｘＯｙＮｚ組成のガラス材料
は、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｐ等の屈折率制御用ドーパントを添加
したＳｉＯ2 系ガラス材料よりも低損失な材料であると
共に、ＳｉＯ2 系ガラス材料と同様に水分の浸入に強く
機械的強度も高い。このため、低損失で信頼性の高い光
増幅器用導波路が実現する。
は、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｐ等の屈折率制御用ドーパントを添加
したＳｉＯ2 系ガラス材料よりも低損失な材料であると
共に、ＳｉＯ2 系ガラス材料と同様に水分の浸入に強く
機械的強度も高い。このため、低損失で信頼性の高い光
増幅器用導波路が実現する。
【００６８】また、コアをリン酸塩系ガラス等の多成分
ガラス材料で構成される希土類元素の添加された特定部
分と、希土類元素の添加されないＳｉｘＯｙＮｚ組成の
ガラス材料からなる部分との積層構造としたので、希土
類元素の添加された特定部分をコア中を伝搬する励起光
の界分布の略中心に配することができ、効率的な励起が
可能となる。
ガラス材料で構成される希土類元素の添加された特定部
分と、希土類元素の添加されないＳｉｘＯｙＮｚ組成の
ガラス材料からなる部分との積層構造としたので、希土
類元素の添加された特定部分をコア中を伝搬する励起光
の界分布の略中心に配することができ、効率的な励起が
可能となる。
【００６９】すなわち、小形で高い利得を有する信頼性
の高い光増幅器用導波路が実現する。
の高い光増幅器用導波路が実現する。
【００７０】次に図６に示した高利得光増幅器用導波路
の製造方法を図７を参照しつつ述べる。
の製造方法を図７を参照しつつ述べる。
【００７１】予めＳｉＯ2 からなる基板４０上に第１ク
ラッド層４１を形成しておき、Ｓｉをターゲット材料と
して（酸素ガス及び窒素ガスを所望の混合比で導入しな
がら）、ＤＣスパッタリング法により第１クラッド層４
１の上に、厚さ１．０μｍの（ＳｉｘＯｙＮｚ組成の下
側コア４２ｂとなる）コア膜４２ｂｂを形成する。尚、
このコア膜４２ｂｂの屈折率は１．５２０（波長０．６
３３μｍ）であった。このＳｉｘＯｙＮｚからなるコア
膜４２ｂｂの屈折率は、導入する酸素ガスと窒素ガスと
の混合比を変えることによって、第１クラッド層４１と
の屈折率差Δを０〜７％までの範囲で調整することが可
能である。尚、このＳｉｘＯｙＮｚからなるコア膜４２
ｂｂは、プラズマＣＶＤ法や蒸着法等によっても形成す
ることも可能である（図７（ａ）、（ｂ））。
ラッド層４１を形成しておき、Ｓｉをターゲット材料と
して（酸素ガス及び窒素ガスを所望の混合比で導入しな
がら）、ＤＣスパッタリング法により第１クラッド層４
１の上に、厚さ１．０μｍの（ＳｉｘＯｙＮｚ組成の下
側コア４２ｂとなる）コア膜４２ｂｂを形成する。尚、
このコア膜４２ｂｂの屈折率は１．５２０（波長０．６
３３μｍ）であった。このＳｉｘＯｙＮｚからなるコア
膜４２ｂｂの屈折率は、導入する酸素ガスと窒素ガスと
の混合比を変えることによって、第１クラッド層４１と
の屈折率差Δを０〜７％までの範囲で調整することが可
能である。尚、このＳｉｘＯｙＮｚからなるコア膜４２
ｂｂは、プラズマＣＶＤ法や蒸着法等によっても形成す
ることも可能である（図７（ａ）、（ｂ））。
【００７２】Ｅｒ元素の添加されたリン酸系材料をター
ゲットとしてスパッタリング法により厚さ１μｍの（Ｅ
ｒ添加リン酸塩系ガラスコア層４２ａとなる）コア膜４
２ａａをコア膜４２ｂｂ上に形成する。このコア膜４２
ａａの屈折率は１．５２２であった（図７（ｃ））。
ゲットとしてスパッタリング法により厚さ１μｍの（Ｅ
ｒ添加リン酸塩系ガラスコア層４２ａとなる）コア膜４
２ａａをコア膜４２ｂｂ上に形成する。このコア膜４２
ａａの屈折率は１．５２２であった（図７（ｃ））。
【００７３】コア膜上４２ａａに再度ＤＣスパッタリン
グ法により、厚さ１．０μｍ、屈折率１．５２０の（上
側コア層４２ｃとなる）ＳｉｘＯｙＮｚコア膜４２ｃｃ
を形成する。
グ法により、厚さ１．０μｍ、屈折率１．５２０の（上
側コア層４２ｃとなる）ＳｉｘＯｙＮｚコア膜４２ｃｃ
を形成する。
【００７４】ここで、コア膜４２ｃｃを形成するために
使用したリン酸塩系材料ターゲットは、Ｐ2 Ｏ5 ：６
５．５％、ＳｉＯ2 ：２４％、Ｅｒ2 Ｏ3 ：０．５ｗｔ
％で構成されている。ただし、Ｅｒ元素以外にもＮｄ、
Ｐｒ、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ等の希土類元素を
少なくとも１種類含んだものを適宜用いることにより、
増幅する波長域を種々に設定することも可能である。た
だし、Ｅｒ添加されたリン酸塩系ガラスコア膜４２ａの
厚さを２μｍ以上にすると、Ｅｒ元素の添加されていな
いコア膜４２ｂ、４２ｃ及び第２クラッド層４３との線
膨張係数の違いから膜にクラックが発生することがある
ため、Ｅｒ添加リン酸系コア層４２ａの厚さを２μｍ以
下にすることが望ましい（図７（ｄ））。
使用したリン酸塩系材料ターゲットは、Ｐ2 Ｏ5 ：６
５．５％、ＳｉＯ2 ：２４％、Ｅｒ2 Ｏ3 ：０．５ｗｔ
％で構成されている。ただし、Ｅｒ元素以外にもＮｄ、
Ｐｒ、Ｓｍ、Ｃｅ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ等の希土類元素を
少なくとも１種類含んだものを適宜用いることにより、
増幅する波長域を種々に設定することも可能である。た
だし、Ｅｒ添加されたリン酸塩系ガラスコア膜４２ａの
厚さを２μｍ以上にすると、Ｅｒ元素の添加されていな
いコア膜４２ｂ、４２ｃ及び第２クラッド層４３との線
膨張係数の違いから膜にクラックが発生することがある
ため、Ｅｒ添加リン酸系コア層４２ａの厚さを２μｍ以
下にすることが望ましい（図７（ｄ））。
【００７５】基板４０上に形成されたコア膜４２ａａ、
４２ｂｂ、４２ｃｃ上に導波路となる部分のマスキング
を行い、ＣＨＦ3 ガスを用いた反応性イオンエッチング
により、幅３μｍのリッジ状の導波路コア４２を形成す
る（図７（ｅ））。
４２ｂｂ、４２ｃｃ上に導波路となる部分のマスキング
を行い、ＣＨＦ3 ガスを用いた反応性イオンエッチング
により、幅３μｍのリッジ状の導波路コア４２を形成す
る（図７（ｅ））。
【００７６】この導波路コア４２の上には、第１クラッ
ド層４１と同じ屈折率を有する膜をスパッタリング法に
より形成し、第２クラッド層４３とする。ただし、これ
はスパッタリング法に限定されるものではなく、プラズ
マＣＶＤ等の方法を用いてもよい（図７（ｆ））。
ド層４１と同じ屈折率を有する膜をスパッタリング法に
より形成し、第２クラッド層４３とする。ただし、これ
はスパッタリング法に限定されるものではなく、プラズ
マＣＶＤ等の方法を用いてもよい（図７（ｆ））。
【００７７】尚、実際に試作した導波路に波長０．９８
μｍの励起光を入射したところ、波長１．５３５μｍの
蛍光強度は従来のＳｉＯ2 系材料に比較して１０倍以上
の値を示した。また、波長１．５μｍの損失は０．５ｄ
Ｂ／ｃｍ以下であった。
μｍの励起光を入射したところ、波長１．５３５μｍの
蛍光強度は従来のＳｉＯ2 系材料に比較して１０倍以上
の値を示した。また、波長１．５μｍの損失は０．５ｄ
Ｂ／ｃｍ以下であった。
【００７８】また、本実施の形態では、Ｅｒを含むリン
酸塩系ガラスからなるコアを導波路コアの中心にのみ配
したが、Ｅｒ元素を含むリン酸塩系ガラス等の多成分ガ
ラス層とＥｒを含まないＳｉｘＯｙＮｚガラス層を交互
に多層積層した構造の導波路とすることも可能である。
酸塩系ガラスからなるコアを導波路コアの中心にのみ配
したが、Ｅｒ元素を含むリン酸塩系ガラス等の多成分ガ
ラス層とＥｒを含まないＳｉｘＯｙＮｚガラス層を交互
に多層積層した構造の導波路とすることも可能である。
【００７９】このＳｉｘＯｙＮｚ材料組織の膜は、プラ
ズマＣＶＤ法やスパッタリング法、蒸着法等により形成
することが可能である。
ズマＣＶＤ法やスパッタリング法、蒸着法等により形成
することが可能である。
【００８０】以上において、Ｅｒ元素の添加されている
鎖状構造を有するリン酸塩系材料コア部分とＥｒ元素の
添加されていないＳｉＯ2 系材料あるいはＳｉｘＯｙＮ
ｚ組成の材料で構成されるコア部分との積層構造からな
り、かつ、Ｅｒ元素の添加されているリン酸塩系材料コ
ア部分はコア全体の一部分に限定されているため、 (1) リン酸系材料コア部分には高濃度にＥｒ元素が添加
可能となり、短尺で高利得を有したまま、光ファイバと
の反射及びモード不整合等の結合損失も低い増幅器用導
波路を作製することができる。
鎖状構造を有するリン酸塩系材料コア部分とＥｒ元素の
添加されていないＳｉＯ2 系材料あるいはＳｉｘＯｙＮ
ｚ組成の材料で構成されるコア部分との積層構造からな
り、かつ、Ｅｒ元素の添加されているリン酸塩系材料コ
ア部分はコア全体の一部分に限定されているため、 (1) リン酸系材料コア部分には高濃度にＥｒ元素が添加
可能となり、短尺で高利得を有したまま、光ファイバと
の反射及びモード不整合等の結合損失も低い増幅器用導
波路を作製することができる。
【００８１】(2) リン酸系ガラスの占める領域は、導波
路コアの一部分であり、表面に露出しない構造であるた
め、外部からの水分の影響を受けず、かつ機械的強度の
高い実用に適した増幅器用導波路を作製することができ
る。
路コアの一部分であり、表面に露出しない構造であるた
め、外部からの水分の影響を受けず、かつ機械的強度の
高い実用に適した増幅器用導波路を作製することができ
る。
【００８２】(3) リン酸塩系ガラス材料コア部分に高濃
度のＥｒ元素の添加が可能となり、短尺で高利得を有し
たまま、光ファイバとの反射及びモード不整合等の結合
損失も低い増幅器用導波路を作製することができる。
度のＥｒ元素の添加が可能となり、短尺で高利得を有し
たまま、光ファイバとの反射及びモード不整合等の結合
損失も低い増幅器用導波路を作製することができる。
【００８３】(4) リン酸塩系ガラス材料の占める領域
は、導波路コアの一部分であり、表面に露出しない構造
であるため、外部からの水分の影響を受けず、かつ機械
的強度の高い実用に適した増幅器用導波路を作製するこ
とができる。
は、導波路コアの一部分であり、表面に露出しない構造
であるため、外部からの水分の影響を受けず、かつ機械
的強度の高い実用に適した増幅器用導波路を作製するこ
とができる。
【００８４】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００８５】(1) コアの希土類元素の添加された特定部
分をリン酸系材料で構成すると共に略中心に位置させた
ので、小形で高利得かつ信頼性の高い高利得光増幅器用
導波路を実現することができる。
分をリン酸系材料で構成すると共に略中心に位置させた
ので、小形で高利得かつ信頼性の高い高利得光増幅器用
導波路を実現することができる。
【００８６】コアの希土類元素の添加された特定部分を
リン酸系材料で構成し、高屈折率コアの希土類元素の添
加されない部分をＳｉｘＯｙＮｚ組成の材料で構成する
共に略中心に位置させたので、小形で高利得かつ信頼性
の高い高利得光増幅器用導波路を実現することができ
る。
リン酸系材料で構成し、高屈折率コアの希土類元素の添
加されない部分をＳｉｘＯｙＮｚ組成の材料で構成する
共に略中心に位置させたので、小形で高利得かつ信頼性
の高い高利得光増幅器用導波路を実現することができ
る。
【図１】本発明の前提となった高利得光増幅器用導波路
の外観斜視図である。
の外観斜視図である。
【図２】図１に示した高利得光増幅器用導波路の製造方
法を示す図である。
法を示す図である。
【図３】本発明の高利得光増幅器用導波路の一実施の形
態を示す図である。
態を示す図である。
【図４】図３に示した高利得光増幅器用導波路の特長を
説明するための説明図である。
説明するための説明図である。
【図５】図３に示したリング共振器型レーザの製造方法
を示す図である。
を示す図である。
【図６】本発明の前提となった他の高利得光増幅器用導
波路の外観斜視図である。
波路の外観斜視図である。
【図７】図６に示した高利得光増幅器用導波路の製造方
法を示す図である。
法を示す図である。
【図８】光増幅器用導波路の従来例を示す図である。
【図９】図８に示した光増幅器用導波路のＡ−Ａ線断面
図である。
図である。
１１ 下部ＳｉＯ2 系クラッド層（第１クラッド層） １２ コア １２ａ 希土類元素の添加された特定部分 １２ｂ、１２ｃ 希土類元素の添加されていない部分 １３ 上部ＳｉＯ2 系クラッド層（第２クラッド層）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本郷 晃史 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電 線株式会社アドバンスリサーチセンタ内 (72)発明者 大平 健太郎 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電 線株式会社アドバンスリサーチセンタ内 審査官 金高 敏康 (56)参考文献 特開 平４−359230（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−274272（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−216439（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−112555（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−313034（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−21240（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−2025（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30 G02B 6/12 G02F 1/35 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (6)
- 【請求項１】 低屈折率を有する下部ＳｉＯ2 系クラッ
ド層と、該クラッド層の上に形成され希土類元素が添加
された特定部分を有する高屈折率コアと、該コアを覆う
上部ＳｉＯ2 系クラッド層とを備えた高利得光増幅器用
導波路において、上記コアの希土類元素の添加された特
定部分のみをリン酸系材料で構成すると共に積層構造と
し、上記コアの一部に湾曲部分を形成し、その湾曲部分
の中心より外側に上記高屈折率コア中の希土類元素の添
加された特定部分を配したことを特徴とする高利得光増
幅器用導波路。 - 【請求項２】 上記高屈折率コア中の希土類元素の添加
された特定部分を、導波路中を伝搬する励起光の界分布
の中心付近に配した請求項１記載の高利得光増幅器用導
波路。 - 【請求項３】 上記高屈折率コアの特定部分を構成する
リン酸系材料中のＰ 2 Ｏ 5 の量を５０ｗｔ％以上とした
請求項１記載の高利得光増幅器用導波路。 - 【請求項４】 上記高屈折率コアの特定部分以外の領域
は、ＳｉＯ 2 を主成分とし、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｐ等の屈折率
制御用ドーパントを少なくとも１種類は含む材料からな
る請求項１記載の高利得光増幅器用導波路。 - 【請求項５】 上記高屈折率コアの特定部分に添加され
る希土類元素として、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｔｍ、
Ｓｍ等を少なくとも１種類含有する請求項１記載の高利
得光増幅器用導波路。 - 【請求項６】 上記高屈折率コアの特定部分には、助成
ドーパントとしてＹｂ、Ａｌ、Ｃｒ等の元素が少なくと
も１種類含まれている請求項１記載の高利得光増幅器用
導波路。
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|---|---|---|---|
| JP20260795A JP3333666B2 (ja) | 1994-12-05 | 1995-08-08 | 高利得光増幅器用導波路 |
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| JP30069394 | 1994-12-05 | ||
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ID=26513483
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1995
- 1995-08-08 JP JP20260795A patent/JP3333666B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7283101B2 (en) | 2003-06-26 | 2007-10-16 | Andrew Corporation | Antenna element, feed probe; dielectric spacer, antenna and method of communicating with a plurality of devices |
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