JP5868003B2 - 平面導波路型レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
図1に、本発明の実施の形態1に係わる平面導波路型レーザ装置の構成図を示す。本実施の形態1に係わる平面導波路型レーザ装置は、平板状の外形形状をなしたレーザ媒質1の主面の一方と、SiO2酸化膜2aを有するSi基板2のSiO2酸化膜2aが設けられている面とが接合されている。さらに、レーザ媒質1のSi基板2と接合された主面に対向した反対側の面にはクラッド層3が形成されている。レーザ媒質1、Si基板2、SiO2酸化膜2a、および、クラッド層3は、このように、レーザ発振方向を表す光軸4に垂直な断面の厚さ方向に積層されて、平面導波路構造を構成する。なお、ここで、レーザ媒質1の主面とは、レーザ媒質1の厚さ方向に対して垂直な面のことである。従って、以下の説明において、レーザ媒質1の主面と記載した場合は、レーザ媒質1の上面と下面の、互いに対向する1対の面の、両方または片方を意味する。また、Si基板2の主面と記載した場合も、同様の意味となる。
図4は、実施の形態1の平面導波路型レーザ装置におけるレーザ光の光路の一例を示す図である。実施の形態1で、SiO2酸化膜2aより屈折率の大きい材料をクラッド層3として用いる場合、レーザ媒質1とSiO2酸化膜2aとの界面での臨界角より、レーザ媒質1とクラッド膜3との界面での臨界角が大きくなる。そのためレーザ媒質1とSiO2酸化膜2aとの界面で全反射した光のうち、クラッド層3へ漏れ出したレーザ光がクラッド層3外部との境界において反射し、再度レーザ媒質1に入射して増幅され、レーザ媒質内の利得を消費してしまう現象が生じる。このような場合として、クラッド層3の外部の境界で反射したレーザ光がそのまま出力端面から外部に出力されるクラッド外部伝搬光L2と、クラッド層3の外部の境界で反射したレーザ光がさらにレーザ媒質1の出力端面でも全反射し、レーザ媒質1とクラッド層3内に閉じ込められる周回モードL3がある。本実施の形態2では、上記L2、L3のように、所望のレーザ光の光路とは異なる光路をとり、レーザ媒質1内の利得を消費してしまう光を抑制するための平面導波路型レーザ装置について説明する。
Claims (9)
- 表面に酸化膜を有する基板と、
平板状の形状を成し、上記酸化膜よりも高い屈折率を有し、厚さ方向に対して垂直な面のうちの一方の面が上記基板の酸化膜を有する面と直接接合されたレーザ媒質と
を備え、
上記レーザ媒質を導波路のコアとして使用し、上記酸化膜を導波路のクラッドとして使用し、
上記基板はSi基板から構成され、上記酸化膜としてSiO2酸化膜を有し、
上記レーザ媒質は、前記SiO2酸化膜を構成するSiO2より屈折率の高い固体レーザ材料から構成される
ことを特徴とする平面導波路型レーザ装置。 - 上記レーザ媒質は、一方の端面から励起光が入射され、当該一方の端面に対向する他方の端面からレーザ光を出力し、上記励起光が入射される上記一方の端面に全反射鏡が設けられ、上記レーザ光を出力する上記他方の端面に部分反射鏡が設けられているものであって、
上記レーザ媒質の屈折率をn1、上記酸化膜の屈折率をn2、外部の屈折率をn 0 としたとき、上記屈折率n0、n1およびn2 は、
n1sin(90°−sin−1(n0/n1))<n2<n1
の関係を満たす、
ことを特徴とする請求項1に記載の平面導波路型レーザ装置。 - 上記レーザ媒質よりも低い屈折率を有し、上記レーザ媒質の上記一方の面に対向した他方の面に設けられたクラッド層
をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の平面導波路型レーザ装置。 - 上記レーザ媒質は、一方の端面から励起光が入射され、当該一方の端面に対向する他方の端面からレーザ光を出力し、上記励起光が入射される上記一方の端面に全反射鏡が設けられ、上記レーザ光を出力する上記他方の端面に部分反射鏡が設けられているものであって、
上記レーザ媒質の屈折率をn1、上記クラッド層の屈折率をn3、外部の屈折率をn0としたとき、上記屈折率n0、n1およびn3 は、
n1sin(90°−sin−1(n0/n1))<n3<n1
の関係を満たす、
ことを特徴とする請求項3に記載の平面導波路型レーザ装置。 - 上記レーザ媒質よりも低い屈折率を有し、上記レーザ媒質の上記一方の面に対向した他方の面に設けられたクラッド層
をさらに備え、
上記レーザ媒質の屈折率をn1、上記クラッド層の屈折率をn3、外部の屈折率をn0としたとき、上記屈折率n0、n1およびn3 は、
n1sin(90°−sin−1(n0/n1))<n3<n1
の関係を満たす、
ことを特徴とする請求項2に記載の平面導波路型レーザ装置。 - 上記クラッド層の上記レーザ媒質に接合されている面に対向した他方の面に設けられた、レーザ光を吸収するための吸収層
をさらに備えたことを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1項に記載の平面導波路型レーザ装置。 - 上記吸収層は、クロム、チタン、Cr4+:YAGのいずれかで構成されていることを特徴とする請求項6に記載の平面導波路型レーザ装置。
- 基板の表面のうち一方の面を研磨するステップと、
上記基板の研磨した面に酸化処理を施して酸化膜を形成するステップと、
上記酸化膜よりも高い屈折率を有する平板状のレーザ媒質の表面のうち一方の面を研磨するステップと、
上記レーザ媒質の研磨した面と上記基板の酸化膜を有する面とを、拡散接合または表面活性化接合により、直接接合するステップと
を備え、
上記基板はSi基板から構成され、
上記酸化膜はSiO2酸化膜から構成され、
上記レーザ媒質は、前記SiO2酸化膜を構成するSiO2より屈折率の高い固体レーザ材料から構成される
ことを特徴とする平面導波路型レーザ装置の製造方法。 - 上記レーザ媒質、上記基板、および、上記酸化膜からなる積層体を、積層方向に垂直な方向に切断するステップをさらに備え、
上記積層体作成後に当該切断を行うことにより、複数個の平面導波路型レーザ装置を同時に作成する
こと特徴とする請求項8に記載の平面導波路型レーザ装置の製造方法。
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