JPH04230085A - レーザ装置 - Google Patents

レーザ装置

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JPH04230085A
JPH04230085A JP3149254A JP14925491A JPH04230085A JP H04230085 A JPH04230085 A JP H04230085A JP 3149254 A JP3149254 A JP 3149254A JP 14925491 A JP14925491 A JP 14925491A JP H04230085 A JPH04230085 A JP H04230085A
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semiconductor
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マーク　カニンガム　ファリス
Andrew C Carter
アンドリュウ　キャノン　カーター
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General Electric Co
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General Electric Co PLC
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、比較的ハイパワー、例
えば１００ｍＷの大きさを持つ半導体レーザ装置に関し
、特に動作にこのようなハイパワーを必要とする装置、
例えば光増幅器に結合するための半導体レーザ装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】エルビウムを添加した単一モード光ファ
イバを構成部品とするファイバ光増幅器は、高い光パワ
ーをポンピングする必要がある将来の光通信系において
きわめて重要な部品と見られている。１００ｍＷの大き
さのパワーを半導体レーザから単一モード光ファイバに
結合させることは、これをしようとしても困難である。 一般に単一モードで動作する信頼性のある長寿命の単一
レーザは１０ｍＷ程度の出力であるため、このパワーレ
ベルを達成できない。今まで行われてきた解決策の１つ
は偏光ビームスプリッタを用いて２つの直交偏光レーザ
を多重化することである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この解決策は
２つのレーザパワーをファイバに結合するだけであり、
ファイバ増幅器をポンプするために１００ｍＷにパワー
アップすることが要求されている。
【０００４】本発明の目的は、光を単一モード光ファイ
バに結合させることができる比較的高いパワーを確実に
発生させることができる半導体レーザ出力装置を提供す
ることである。
【０００５】
【課題を解決するたでの手段】本発明の基本構成は、僅
かに異なった波長を持つ複数のレーザを発生させること
とそのレーザビームを集光器又は合波装置を用いて光フ
ァイバに結合することである。個々に合波器を持つ多く
のレーザは扱い難いし高価であるが、レーザアレイを基
本とする多波長装置と外部分散空洞はエルビウムファイ
バ用の効率のいいポンプになる。
【０００６】本発明にしたがえば、動作にかなりの光パ
ワーを必要とする光デバイスをポンピングするためのレ
ーザ装置を提供できる。この装置は、異なった波長を持
つ多数の光ビームを間隔を置いて発射する半導体手段と
、光ビームを光導波路に結合する光学装置から成るもの
で、光導波路は前記光デバイスに結合されている。
【０００７】レーザ装置をより好ましい構成にするには
、共同出願にかかるＧＢ−Ａ−２，２０２，４０４に記
載され、権利要求している形式、すなわち光波長分割多
重装置を採用することである。この形式の装置は、光を
照準、分散及び集光する光学装置と、少なくともこの光
学装置の焦点又はその近くに効果的に配置された１つの
レーザと、この光学装置の共通及び共役焦点又はその近
くに配置され、かつ前記１のレーザから発射される光を
受光するように配列された光導波路から成るもので、光
導波路には１のレーザから発射された光を反射する反射
強化手段が備わっていてそれにより共鳴放出が調整でき
るようになっている。
【０００８】ＧＢ−Ａ−２，２０２，４０４に開示され
ているように、このレーザ装置は、主として装置の情報
搬送能力を高める目的で周波数あるいは波長を多重化す
る形式を採用しているのに対し、本発明に係る装置は、
主として単一モードファイバ構造に結合させるパワーを
増加させる手段として用いている。
【０００９】ある場合には、本発明に従って光を太いコ
アを持つ多モードファイバに結合させる要求があるかも
しれない。しかし、本発明は、特に細いコア（例えば１
０μｍ）を持つ単一モードファイバに使用することを意
図したものである。
【００１０】ポンピングを必要とする光デバイスは、フ
ァイバレーザ、ファイバスイッチ、光増幅器あるいはセ
ンサデバイスであってもよい。光増幅器の場合には、そ
の増幅器は集積光デバイスであってもよいし、不純物を
添加した光ファイバであってもよい。特にエルビウムを
添加したファイバ増幅器は、約１００ｍＷのポンピング
を行うことによってプリアンプ、再生器、パアーアンプ
としての使用が可能である。
【００１１】外部レーザ空洞を採用するレーザ装置に発
生する別の問題は、半導体光源からの光が光導波路（フ
ァイバ）の末端に形成された反射領域からこの光源に反
射して戻ってくることである。この方法では信頼性及び
精度の高い反射領域を形成することは困難である。
【００１２】この問題を克服するため、第２発明のレー
ザ装置は、異なった波長を持つ多数の光ビームを間隔を
置いて発射する半導体手段と、該光ビームを光導波路の
末端に集光させる光学装置とから構成され、上記光学装
置は前記半導体手段から発射される光を反射して共鳴放
出を制御できるように半導体手段の外部にレーザ空洞を
形成する反射手段を有している。該反射手段はミラー手
段で、光導波路の末端から遠く離れた点で結合手段によ
って光導波路に結合されている。
【００１３】
【実施例】本発明を図１ないし３を参照して説明する。 レーザ装置は好ましくは単一基板に形成されたレーザア
レイ１１である。各レーザはストライプにより区画され
、両隣とは適当な井戸により絶縁されている。レーザチ
ップの前面は発振しないように無反射膜１２にされ、後
面は高反射膜１３にされている。レーザ空洞はアレイ１
１の後面と外部空洞の反射器とにより形成されている。 分散素子、好ましくは回折格子１４は、反射器から各レ
ーザ素子に帰還する波長が別の定まった波長になるよう
に空洞に配置される。このような配置では、レーザアレ
イ１１の各素子は、反射器の位置、格子１４の回折及び
位置並びにレンズ１４の位置及び倍率によって定まる別
の波長で発振する。反射器は、図１に示されているミラ
ーでもよいし、基本特許に開示されているように部分反
射するスプライスであってもよい。どちらかと言うと、
反射器はファイバカプラ１７の分岐路の端に配置された
ミラー１６により形成され、出射端は図２に示すように
カプラの他の分岐路にされている。反射面の使用を回避
するより好ましい解決策は図３に示すようにサグナック
ループミラー１８を使用することである。ループミラー
は、２つの出射分岐路を互いに繋ぎ合わせたファイバカ
プラにより形成されている。結合率に従って、レーザ出
力の一部はフィードバックしてレーザチップに戻り、他
の一部は出射端を通過する。
【００１４】ファイバ増幅器及びレーザをポンピングす
るために用いることができる本発明の具体例を次に述べ
る。半導体レーザによりポンピングされるエルビウムを
添加した光ファイバの主要な吸収帯は、６７０ｎｍ、８
０７ｎｍ、９８０ｎｍ及び１４９０ｎｍの波長である。 より好ましいポンプバンドは励起吸収や大きな吸収横断
面を有しない９８０ｎｍ及び１４９０ｎｍである。両バ
ンドには２０ｎｍのライン幅を越えた重要なポンプ吸収
帯がある。
【００１５】上記した多波長装置は、いずれか一方のバ
ンドの多数の波長で同時にポンピイングできるように正
確に合わせることができる。９８０ｎｍバンドをポンピ
ングするレーザの場合、レーザチップは、なるべくなら
ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸を持つレーザアレイの
方がよい。アレイはレーザ領域を定める５ないし１０μ
ｍのストライプを有する。１０ｍｍの焦点距離を持つレ
ンズと１２００ライン／ｍｍの分解能力を持つ回折格子
で構成された外部空洞を用いて、約０．４ｍｍの空間波
長がストライプチヤネル間に達成される。５０レーザス
トライプのアレイは、２０ｎｍの吸収バンドを横切って
ポンプする装置を形成する。
【００１６】１４９０をポンピングするレーザの場合、
チップは、なるべくならＧａＩｎＡｓｐ／ＩｎＰのレー
ザアレイによって作られる方がよい。より長い波長は９
００又は６００ライン／ｍｍの回折格子を必要とする。 ０．８ｎｍの空間波長を持つ２５レーザストライプのア
レイは１４７５ｎｍから１４９５ｎｍまでの吸収帯をカ
バーする。
【００１７】
【発明の効果】ファイバ増幅器をポンピングするこれら
の装置には更に利点がある。１５００ｎｍと１５５０ｎ
ｍ間の利得の波長依存性については、あるイオン位置の
選択的な励起のためポンプ波長に従属関係があることが
知られている。ある波長領域でポンピングすることは、
エルビウムイオンを全て励起させ、かつ一様な利得スペ
クトルを発生せることを保証する。第２には、１４９０
ｎｍのポンプ波長の制御がポンプ光を信号と干渉させな
いようにするために非常に重要となる。外部空洞はポン
プ波長がポンプバンドで維持され、かつドリフトしない
ことを保証する。個々の素子が比較的ローパワーで動作
し、かつ素子の丁度半数が故障してもまだポンプ装置と
して機能するので、非常に高い信頼性が波長多重化ポン
プ装置から予想される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示した概略図である。
【図２】本発明の第２実施例を示した概略図である。
【図３】本発明の第３実施例を示した概略図である。 １１　　レーザアレイ １２　　無反射膜 １３　　高反射膜 １４　　回折格子 １５　　レンズ １６　　ミラー １７　　ファイバカプラ １８　　スグナックループミラー

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　　　動作にかなりの光パワーを必要と
    する光デバイスをポンピングするレーザ装置であって、
    該装置は、異なった波長を持つ多数の光ビームを間隔を
    置いて発射する半導体手段（１１）と、該光ビームを光
    導波路（１９）に集光させる光学装置（１４，１５，１
    ６）から成り、該光導波路は前記光デバイスに結合され
    ていることを特徴とするレーザ装置。
  2. 【請求項２】　　　　前記光デバイスは、ファイバレー
    ザ、ファイバスイッチ又は光増幅器から成ることを特徴
    とする請求項１記載のレーザ装置。
  3. 【請求項３】　　　　前記光デバイスは、不純物、好ま
    しくはエルビウムを添加した単一モード光ファイバによ
    って構成されている増幅器から成ることを特徴とする請
    求項２記載のレーザ装置。
  4. 【請求項４】　　　　前記半導体手段は、積層構造を有
    し、かつ多数の光ビームを発射する単一の集積デバイス
    から成ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
    １項記載のレーザ装置。
  5. 【請求項５】　　　　前記光学装置は、前記半導体手段
    から発射される光を反射して共鳴放出を制御できるよう
    に前記半導体手段の外部にレーザ空洞を形成する反射手
    段を有することを特徴とする請求項１記載のレーザ装置
    。
  6. 【請求項６】　　　　前記反射手段は、前記光導波路の
    中、又は隣接して配置された反射強化手段から成ること
    を特徴とする請求項５記載のレーザ装置。
  7. 【請求項７】　　　　前記反射手段は、空間的に離され
    た分岐導波路を有する結合器によって前記光導波路に結
    合されている反射ミラーであることを特徴とする請求項
    ５記載のレーザ装置。
  8. 【請求項８】　　　　前記反射手段は、前記光導波路に
    結合されているファイバループミラーであることを特徴
    とする請求項５記載のレーザ装置。
  9. 【請求項９】　　　　前記光導波路は、単一モード光フ
    ァイバであることを特徴とする請求項１ないし８のいず
    れか１項記載のレーザ装置。
  10. 【請求項１０】　　前記光学装置は、照準及び集光手段
    によって前記半導体手段と前記光導波路に結合されてい
    る回折手段を有することを特徴とする請求項１ないし９
    のいずれか１項記載のレーザ装置。
  11. 【請求項１１】　　異なった波長を持つ多数の光ビーム
    を間隔を置いて発射する半導体手段（１１）と、該光ビ
    ームを光導波路（１９）の末端に集光させる光学装置（
    １４，１５，１６）とから成り、該光学装置（１４，１
    ５，１６）は前記半導体手段（１１）から発射される光
    を反射して共鳴放出を制御できるように半導体手段の外
    部にレーザ空洞を形成する反射手段を有し、該反射手段
    は光導波路の末端から遠く離れた点で結合手段によって
    該光導波路に結合されているミラー手段であることを特
    徴とするレーザ装置。
  12. 【請求項１２】　　前記反射手段は、空間的に離された
    分岐導波路を有する結合装置によって前記光導波路に結
    合された反射ミラーであることを特徴とする請求項１１
    記載のレーザ装置。
  13. 【請求項１３】　　前記反射手段は、前記光導波路に結
    合されているループミラーであることを特徴とする請求
    項１１記載のレーザ装置。
  14. 【請求項１４】　　前記光学装置は、照準及び集光手段
    によって前記半導体手段と前記光導波路に結合されてい
    る回折手段あることを特徴とする請求項１１記載のレー
    ザ装置。
JP3149254A 1990-06-01 1991-05-27 レーザ装置 Pending JPH04230085A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9012242.5 1990-06-01
GB9012242A GB2245096A (en) 1990-06-01 1990-06-01 Semiconductor laser pump source

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JPH04230085A true JPH04230085A (ja) 1992-08-19

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3149254A Pending JPH04230085A (ja) 1990-06-01 1991-05-27 レーザ装置

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US (1) US5163058A (ja)
EP (1) EP0459650A3 (ja)
JP (1) JPH04230085A (ja)
GB (1) GB2245096A (ja)

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