JPH0451027A - 導波路型光増幅方法および導波路型光増幅器 - Google Patents
導波路型光増幅方法および導波路型光増幅器Info
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- JPH0451027A JPH0451027A JP15893790A JP15893790A JPH0451027A JP H0451027 A JPH0451027 A JP H0451027A JP 15893790 A JP15893790 A JP 15893790A JP 15893790 A JP15893790 A JP 15893790A JP H0451027 A JPH0451027 A JP H0451027A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野Ｊ
この発明は、光直接増幅器に関するものである。
「従来の技術」
従来提案されている光直接増幅器として、石英系光フア
イバ増幅器があり、希土類のエルビウムをドープしたフ
ァイバに信号光と励起光を入射して、１．５μｍ帯にお
いて高い増幅利得を得ている。しかし増幅媒体としての
ドープファイバは長さが１００ｍにも及び増幅器の小型
化が難しかった。一方、希土類のネオジウムイオンＮｄ
３＋やエルビウムイオンＥｒ’＋をコアにドーピングし
たフッ化物系光ファイバは１．３μｍ帯や１．５μｌｌ
Ｎで光増幅器として用いることが可能であることが知ら
れており、また希土類を高濃度にドーピングすることが
可能であるたぬ、増幅器の小型化のためにフッ化物系ガ
ラスを用いた導波路型光増幅器の検討もなされている。
イバ増幅器があり、希土類のエルビウムをドープしたフ
ァイバに信号光と励起光を入射して、１．５μｍ帯にお
いて高い増幅利得を得ている。しかし増幅媒体としての
ドープファイバは長さが１００ｍにも及び増幅器の小型
化が難しかった。一方、希土類のネオジウムイオンＮｄ
３＋やエルビウムイオンＥｒ’＋をコアにドーピングし
たフッ化物系光ファイバは１．３μｍ帯や１．５μｌｌ
Ｎで光増幅器として用いることが可能であることが知ら
れており、また希土類を高濃度にドーピングすることが
可能であるたぬ、増幅器の小型化のためにフッ化物系ガ
ラスを用いた導波路型光増幅器の検討もなされている。
またゾルゲル法を用いて作成した石英ガラスも高濃度に
希土類がドーピング可能であるため、同様に１．５μｍ
帯の導波路型光増幅器が検討されている。
希土類がドーピング可能であるため、同様に１．５μｍ
帯の導波路型光増幅器が検討されている。
「発明が解決しようとする課題」
しかしながら、導波路型光増幅器は相互作用長が短いた
わ、高濃度にドーピングする必要があり、そのため励起
光の吸収が大きくなり、従来のファイバ型増幅器のよう
に信号光と励起光を合波して増幅媒体に入射させる方法
では効率が必ずしもよくないという問題があった。また
励起用光源である高出力短波長半導体レーザの光を通常
のレンズ等で一点にしぼって入射させるのは困難である
。
わ、高濃度にドーピングする必要があり、そのため励起
光の吸収が大きくなり、従来のファイバ型増幅器のよう
に信号光と励起光を合波して増幅媒体に入射させる方法
では効率が必ずしもよくないという問題があった。また
励起用光源である高出力短波長半導体レーザの光を通常
のレンズ等で一点にしぼって入射させるのは困難である
。
そこで実用的な導波路型光増幅器の実現のためには効率
のよい励起法が必要になる。
のよい励起法が必要になる。
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、従
来の励起光源と先導波路の結合方法では困難であった励
起パワーの高入力化、励起の高効率化を行うことを目的
とする。
来の励起光源と先導波路の結合方法では困難であった励
起パワーの高入力化、励起の高効率化を行うことを目的
とする。
「課題を解決するための手段」
請求項１記載の発明は前記課題を解決するために、希土
類元素をドープしたガラスからなり、信号光か導波する
導波路の側面から励起光を照射することにより、信号光
を増幅さけることを特徴とする導波路型光増幅方法とし
たしのである。
類元素をドープしたガラスからなり、信号光か導波する
導波路の側面から励起光を照射することにより、信号光
を増幅さけることを特徴とする導波路型光増幅方法とし
たしのである。
請求項２記載の発明は航記課題を解決するために、希土
類元素をドープしたガラスからなる導波路と、この導波
路の周囲に設けられ、導波路１こその側面から励起光を
照射する励起光源を有してなることを特徴とする導波路
型光増幅器としたものである。
類元素をドープしたガラスからなる導波路と、この導波
路の周囲に設けられ、導波路１こその側面から励起光を
照射する励起光源を有してなることを特徴とする導波路
型光増幅器としたものである。
請求項３記載の発明は航記課題を解決するために、導波
路を構成するガラス材料としてフ・ノ化物系ガラス、多
成分系ガラスあるいはゾルゲル法により合成した石英系
ガラスを用いることを特徴とする請求項２記載の導波路
型光増幅器とした。
路を構成するガラス材料としてフ・ノ化物系ガラス、多
成分系ガラスあるいはゾルゲル法により合成した石英系
ガラスを用いることを特徴とする請求項２記載の導波路
型光増幅器とした。
請求項４記載の発明は前記課題を解決するために、励起
光源として０．７〜０．８μｍ帯、０９８μｍ、及び１
，４８８ｍ高出力半導体レーザを用りすることを特徴と
する請求項２記載の導波路型光増幅器とした。
光源として０．７〜０．８μｍ帯、０９８μｍ、及び１
，４８８ｍ高出力半導体レーザを用りすることを特徴と
する請求項２記載の導波路型光増幅器とした。
「作用 」
希土類元素であるネオジウムイオンＮｄ’＋やエルビウ
ムイオンＥｒ３＋等を単体もしくは両方ともをドーピン
グした導波路に半導体レーザの励起光を側面から入射さ
せることにより、希土類イオンの励起を効率よく行い、
増幅率の高い導波路型光増幅を実現するものである。
ムイオンＥｒ３＋等を単体もしくは両方ともをドーピン
グした導波路に半導体レーザの励起光を側面から入射さ
せることにより、希土類イオンの励起を効率よく行い、
増幅率の高い導波路型光増幅を実現するものである。
「実施例」
（実施例１）
第１図は、本発明の実施例１を示す図である。
導波路基板１上で中央に信号光入射ボート４から増幅信
号光出射ボート５に通じる直線状の導波路２が設けられ
ている。また、導波路２の上方に導波路２に沿って、励
起光源３（高出力半導体レーザチップ）が１個または複
数個設置されている。
号光出射ボート５に通じる直線状の導波路２が設けられ
ている。また、導波路２の上方に導波路２に沿って、励
起光源３（高出力半導体レーザチップ）が１個または複
数個設置されている。
導波路２はフッ化物ガラス（Ｚ ｒＦ ａ Ｂ ａＦ
ｔＬ ａＦ ｓ Ａ ＩＦ ｓ Ｎ ａＦ ）に
希土類イオンであるＮｄ”十あるいはＥｒ”＋をドープ
したものからなる。
ｔＬ ａＦ ｓ Ａ ＩＦ ｓ Ｎ ａＦ ）に
希土類イオンであるＮｄ”十あるいはＥｒ”＋をドープ
したものからなる。
前記励起光源３の出力は５００ｍＷで、波長は０．８μ
−である。
−である。
信号光入射ボート４から入射した信号光は、励起光源３
のレーザダイオード（ＬＤ）によって励起された導波路
２を通り、増幅信号光出射ボー１−５から増幅されて出
射される。
のレーザダイオード（ＬＤ）によって励起された導波路
２を通り、増幅信号光出射ボー１−５から増幅されて出
射される。
通常、光フアイバ型の増幅媒体では励起パワーか５０ｍ
Ｗあれば１ＯｄＢ以上の利得が得られる。
Ｗあれば１ＯｄＢ以上の利得が得られる。
上記高出力ＬＤは効率よく集光すれば、利得を得るのに
充分の励起が可能である。また最近ではＩＷ以上の高出
力ＬＤも開発されており、このようなデバイスを用いれ
ば、高効率化が図れる。なおフッ化物ガラスにＮｄ’＋
及びＥｒ３＋を同時にドープすると０４８μｍ帯の励起
により１３μｍ帯、１．５μｍ帯両方での利得が得られ
るため、信号光入射ボート４から信号光として１．３μ
ｍ、１．５μｍ及び両者の多重化した光を入れると、増
幅信号光出力ボート５から１．３μｍ、１．５μｍ及び
両者の多重信号が増幅されて出射されることになる。ド
ーピング量の目安は例えばＥｒイオンの場合、２〜３％
モル添加することにより、導波路長２〜３ｃｍの長さで
１０ｄＢ程度増幅される。
充分の励起が可能である。また最近ではＩＷ以上の高出
力ＬＤも開発されており、このようなデバイスを用いれ
ば、高効率化が図れる。なおフッ化物ガラスにＮｄ’＋
及びＥｒ３＋を同時にドープすると０４８μｍ帯の励起
により１３μｍ帯、１．５μｍ帯両方での利得が得られ
るため、信号光入射ボート４から信号光として１．３μ
ｍ、１．５μｍ及び両者の多重化した光を入れると、増
幅信号光出力ボート５から１．３μｍ、１．５μｍ及び
両者の多重信号が増幅されて出射されることになる。ド
ーピング量の目安は例えばＥｒイオンの場合、２〜３％
モル添加することにより、導波路長２〜３ｃｍの長さで
１０ｄＢ程度増幅される。
（実施例２）
実施例１の導波路型光増幅器において、導波路２の材料
を多成分ガラス、例えば、Ｃａ０Ａ ｌ ｙ Ｏｓ
Ｓ ｉＯｔやＮａｔＯｓ−ＡｌｔＯ３−５ｉｆｔ及びＰ
、０５−５ｉｎ、等の酸化物ガラスとした。
を多成分ガラス、例えば、Ｃａ０Ａ ｌ ｙ Ｏｓ
Ｓ ｉＯｔやＮａｔＯｓ−ＡｌｔＯ３−５ｉｆｔ及びＰ
、０５−５ｉｎ、等の酸化物ガラスとした。
（実施例３）
実施例１の導波路型光増幅器において、導波路２の材料
にゾルゲル法により合成した石英系カラスを用いた。
にゾルゲル法により合成した石英系カラスを用いた。
ゾルゲル法による石英ガラス体の合成法と希土類のドー
ピング法の一例を以下に記す。
ピング法の一例を以下に記す。
テトラエトラキシラン−水−酸一アルコールの混合溶液
を調製し、この溶液を攪拌して加水分解と重縮合を行わ
せると、５ｉ０１粒子が生成して溶液はゾルとなり、さ
らに反応が進むとゲルになる。
を調製し、この溶液を攪拌して加水分解と重縮合を行わ
せると、５ｉ０１粒子が生成して溶液はゾルとなり、さ
らに反応が進むとゲルになる。
このゲルを乾燥させると乾燥ゲルになる。さらにこの乾
燥ゲルを仮焼結（８００℃〜９００℃）することにより
多孔質ガラスを得られる。この多孔質ガラスを希土類化
合物の溶液に含浸させた後、乾燥させて、１２００℃で
焼結することで希土類ドープ石英ガラスが得られる。
燥ゲルを仮焼結（８００℃〜９００℃）することにより
多孔質ガラスを得られる。この多孔質ガラスを希土類化
合物の溶液に含浸させた後、乾燥させて、１２００℃で
焼結することで希土類ドープ石英ガラスが得られる。
（実施例４）
第２図は実施例４を示す図である。
導波路基板１上に導波路２か分岐されて設けられている
。導波路２はフッ化物系ガラスらしくは多成分系ガラス
あるいはゾルゲル法による石英ガラスからなる。導波路
２が結合している箇所には希土類元素がトープされてい
る希土類元素トープ部分６を構成している。希土類元素
ドープ部分６にはロッドレンズ７が設けられ、ロッドレ
ンズ７上には励起光源３（半導体レーザ）が設置されて
いる。
。導波路２はフッ化物系ガラスらしくは多成分系ガラス
あるいはゾルゲル法による石英ガラスからなる。導波路
２が結合している箇所には希土類元素がトープされてい
る希土類元素トープ部分６を構成している。希土類元素
ドープ部分６にはロッドレンズ７が設けられ、ロッドレ
ンズ７上には励起光源３（半導体レーザ）が設置されて
いる。
励起光源３から出射した励起光はロッドレンズ７により
希土類元素トープ部分６に集中し、希土類イオンが励起
状態になる。
希土類元素トープ部分６に集中し、希土類イオンが励起
状態になる。
信号光入射ボート４から入射した信号光は希土類元素ト
ープ部分６において増幅され、増幅信号光出射ボート５
から増幅光として出射される。
ープ部分６において増幅され、増幅信号光出射ボート５
から増幅光として出射される。
このように本実施例では、分岐した導波路において分岐
後も信号光は減衰しない。
後も信号光は減衰しない。
（実施例５）
第３図は実施例５を示す図である。
導波路基板１上に導波路２が分岐されて設けられ、導波
路２の最終的に分岐する分岐点から増幅信号光出射ボー
ト５に向けて希土類元素ドープ部分６が設けられている
。希土類元素ドープ部分６上にはロッドレンズ７か設け
られ、ロッドレンズ７上方には励起光源３（半導体レー
ザ）が設置されている。
路２の最終的に分岐する分岐点から増幅信号光出射ボー
ト５に向けて希土類元素ドープ部分６が設けられている
。希土類元素ドープ部分６上にはロッドレンズ７か設け
られ、ロッドレンズ７上方には励起光源３（半導体レー
ザ）が設置されている。
導波路２はフッ化物系ガラスもしくは多成分系ガラスあ
るいはゾルゲル法による石英ガラスからなる。
るいはゾルゲル法による石英ガラスからなる。
励起光Ｒ３から出射した励起光はロッドレンズ７により
希土類元素ドープ部分６に集中し、希土類イオンが励起
状態になる。
希土類元素ドープ部分６に集中し、希土類イオンが励起
状態になる。
信号光入射ボート４から入射した信号光は分岐されてい
る導波路２によって幾つかに分岐されるが、希土類元素
ドープ部分６において増幅され、増幅信号光出射ボート
５から増幅光として出射される。
る導波路２によって幾つかに分岐されるが、希土類元素
ドープ部分６において増幅され、増幅信号光出射ボート
５から増幅光として出射される。
このように本実施例では、分岐した導波路において分岐
後も信号光は減衰しない。
後も信号光は減衰しない。
尚、上記実施例では励起光源として０．８μｍの波長を
使用したが、０７〜０．８７１ｍ帯、０９８μｍ、及び
１．４８μｍの波長の高出力半導体レーザを使用するこ
とでも同様の効果を得ることができる。
使用したが、０７〜０．８７１ｍ帯、０９８μｍ、及び
１．４８μｍの波長の高出力半導体レーザを使用するこ
とでも同様の効果を得ることができる。
「発明の効果」
以上説明したように、本発明７こよれば、希土類を高濃
度にドーピングした導波路を均一に高効率に励起するも
ので、実用に耐えうる高い増幅利得を得ることかできる
。また、半導体レーザ励起のため、極めてコンパクトな
導波路型光増幅器となる効果がある。
度にドーピングした導波路を均一に高効率に励起するも
ので、実用に耐えうる高い増幅利得を得ることかできる
。また、半導体レーザ励起のため、極めてコンパクトな
導波路型光増幅器となる効果がある。
また導波路を構成する材料としてフッ化物系ガラス、多
成分系ガラスあるいはゾルゲル法により合成した石英系
ガラスを用いることで、希土類元素を特に高濃度にドー
ピングすることができるものである。
成分系ガラスあるいはゾルゲル法により合成した石英系
ガラスを用いることで、希土類元素を特に高濃度にドー
ピングすることができるものである。
第１図（ａ）は本発明の実施例１の導波路型光増幅器の
側面図で、第１図（ｂ）は実施例２の導波路型光増幅器
の平面図、第２図は本発明の実施例４の導波路型光増幅
器を示す図、第３図（ａ）は本発明の実施例５の導波路
型光増幅器の平面図で、第３図（ｂ）は実施例５の導波
路型光増幅器の側面図で、第３図（ｃ）は実施例５の背
面図である。 Ｉ・・・・・・導波路基板、 ２・・・・・・導波路、 ３・・・・・・励起光源、 ４・・・・・・信号光入射ボート、 ５・・・・・・増幅信号光出射ボート、６・・・・・・
希土類元素ドープ部分、７・・・・・・ロッドレンズ。 第１図 第１図 （ｂ） 第３図（０） 第３図（ｃ） 第３図（ｂ）
側面図で、第１図（ｂ）は実施例２の導波路型光増幅器
の平面図、第２図は本発明の実施例４の導波路型光増幅
器を示す図、第３図（ａ）は本発明の実施例５の導波路
型光増幅器の平面図で、第３図（ｂ）は実施例５の導波
路型光増幅器の側面図で、第３図（ｃ）は実施例５の背
面図である。 Ｉ・・・・・・導波路基板、 ２・・・・・・導波路、 ３・・・・・・励起光源、 ４・・・・・・信号光入射ボート、 ５・・・・・・増幅信号光出射ボート、６・・・・・・
希土類元素ドープ部分、７・・・・・・ロッドレンズ。 第１図 第１図 （ｂ） 第３図（０） 第３図（ｃ） 第３図（ｂ）
Claims (4)
- （１）希土類元素をドープしたガラスからなり、信号光
が導波する導波路の側面から励起光を照射することによ
り、信号光を増幅させることを特徴とする導波路型光増
幅方法。 - （２）希土類元素をドープしたガラスからなる導波路と
、この導波路の周囲に設けられ、導波路にその側面から
励起光を照射する励起光源を有してなることを特徴とす
る導波路型光増幅器。 - （３）導波路を構成するガラス材料としてフッ化物系ガ
ラス、多成分系ガラスあるいはゾルゲル法により合成し
た石英系ガラスを用いることを特徴とする請求項２記載
の導波路型光増幅器。 - （４）励起光源として０．７〜０．８μｍ帯、０．９８
μｍ、及び１．４８μｍ高出力半導体レーザを用いるこ
とを特徴とする請求項２記載の導波路型光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15893790A JPH0451027A (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 導波路型光増幅方法および導波路型光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15893790A JPH0451027A (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 導波路型光増幅方法および導波路型光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0451027A true JPH0451027A (ja) | 1992-02-19 |
Family
ID=15682604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15893790A Pending JPH0451027A (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 導波路型光増幅方法および導波路型光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0451027A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007103704A (ja) * | 2005-10-05 | 2007-04-19 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光装置、レーザディスプレイ、内視鏡 |
| JP2008023262A (ja) * | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光装置、レーザディスプレイ、内視鏡 |
| CN102396081A (zh) * | 2009-03-12 | 2012-03-28 | 摩根阳光公司 | 受激发射发光光导太阳能聚光器 |
| JP2019164260A (ja) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器 |
-
1990
- 1990-06-18 JP JP15893790A patent/JPH0451027A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007103704A (ja) * | 2005-10-05 | 2007-04-19 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光装置、レーザディスプレイ、内視鏡 |
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