JPH0652814B2 - 光ファイバ−通信装置 - Google Patents

光ファイバ−通信装置

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JPH0652814B2
JPH0652814B2 JP62188640A JP18864087A JPH0652814B2 JP H0652814 B2 JPH0652814 B2 JP H0652814B2 JP 62188640 A JP62188640 A JP 62188640A JP 18864087 A JP18864087 A JP 18864087A JP H0652814 B2 JPH0652814 B2 JP H0652814B2
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • H01S3/09415Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping

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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は光ファイバー通信装置に関し、更に詳しくは
光ファイバー通信に適した波長を発振する光ファイバー
通信用光源としての半導体レーザ励起YAGレーザを有
する光ファイバー通信装置に関するものである。
(ロ)従来の技術 光ファイバー通信用に最適な素子として、従来より石英
ガラスファイバーの吸収損失の窓である波長1.3μmの
半導体レーザ(レーザダイオード:LD)または発光ダ
イオード(LED)が使われてきた。この波長では石英
ガラスのファイバーの吸収が最小になるため、長距離通
信に適しているからである。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 しかし、LEDはチップ自身が300μm角と大きく、ま
た光の放射角が大きいため、ファイバーへの入射効率が
低いという欠点がある。
また、LDはレーザの波長が安定しないため、単一モー
ドファイバーのように高速応答を要求されるファイバー
では使用しにくいという欠点がある。さらに分布反射型
(DFB,DBR)レーザのように、波長の単一化を目
的とするLDもあるが、製造方法が複雑なため、量産化
が難しいという問題があった。
この発明はコンパクトで、かつ光ファイバー通信に適し
た安定な波長だけを効率よく発振でき、かつ極低損失に
て光ファイバーに結合できる光ファイバー通信装置を提
供することを目的の一つとするものである。
(ニ)問題点を解決するための手段 この発明は、YAG結晶と、このYAG結晶中のNd3+
イオンの特定の準位を選択的に励起するための励起光を
出力する半導体レーザと、この半導体レーザからの上記
励起光を上記YAG結晶に集める集光レンズと、Nd3+
からのレーザ遷移による複数本の同時発振を抑制して光
ファイバー通信に適した1つの発振波長を選択する波長
選択発振手段と、この波長選択発振手段に結合され、そ
の発振波長の光波により光情報信号を伝送する光ファイ
バーとを備えた光ファイバー通信装置である。
すなわち、この発明は、半導体レーザでYAG結晶を光
励起し、光ファイバー通信用に適した発振波長だけをレ
ーザ発振出力し、この出力光を光ファイバーに結合した
ものである。
この発明における光ファイバー通信装置は、光ファイバ
ーと、この光ファイバー通信用光源としての半導体レー
ザ励起YAGレーザとからなり、更に、このYAGレー
ザは、YAG結晶、これを励起する励起光源としての半
導体レーザ、集光レンズ、および波長選択発振手段とか
らなるものである。
この発明におけるYAG結晶としては、 Y3Al512の結晶母体に発光中心イオンとして少量の
Nd3+(ネオジウムイオン)をドープしてなるもの、す
なわちNd3+.YAlガーネット(Y3Al512)が挙
げられる。このYAG結晶のNd濃度は0.5〜1.3at%が
好ましく、1.0at%がより好ましい。このYAG結晶
は、3〜10mmφのロッドが好ましく、5mmφのそれがよ
り好ましい。
この発明における集光レンズは、半導体レーザからの励
起光を効率よくYAG結晶に集め得るものであればよ
い。
この発明における波長選択発振手段は、波長選択部およ
び光共振器とからなり、具体的には、 (i)第1の波長選択部としては、光ファイバー通信に不
適正な波長(以下、不適正波長と称呼す)の光波に通過
を押え、光ファイバー通信に適した波長(以下、適正波
長と呼称す)を通過し得る狭帯域フィルタ(例えばエタ
ロン)が挙げられ、これはYAG結晶および半透明鏡間
に同一軸上に挿入、配設される。
この半透明鏡は、適正波長の光波を半透過させてYAG
結晶の鏡面(ロッド端面)とによりこの光波にフィード
バックがかかるようなものが使用される。
(ii)第2の波長選択部としては、上記エタロンの代りに
プリズム又はグレーティングミラーが挙げられ、これ
は、YAG結晶および上記半透明鏡間に挿入、配設され
る。この半透明鏡は、YAG結晶の軸方向に対してプリ
ズムから選択された適合波長の光波が通過しうるよう位
置調節され、上記と同様の光共振器が構成される。
(iii)第3の波長選択部としては、上記エタロン、プリ
ズムの代りに、YAG結晶の両端ロッドを直接使用した
ものが挙げられる。すなわち、両端ロッドにて光共振器
が構成され、これは上記半透明鏡に代るものとして、適
正波長の光波を半透過させ、かつ不適正波長の光波を透
過させうる出力側ロッドと、適正波長の光波および不適
正波長のそれをそれぞれ透過よび反射させ得る入力側ロ
ッドとからなる。
また、半導体レーザの波長としては、807〜809nm光のも
のが好ましく、808nm光のものがより好ましい。
そしてYAG結晶のポンピングは0.81μmと0.75μmで
ある。この発明では0.81μmである。
この発明においてYAG結晶中のNd3+イオンの特定の
準位を選択的に励起するとは、半導体レーザの励起光に
よる光ポンピングにてNd3+43/2準位に励起される
ことを意味する。この際、Nd3+は4準位(エネルギー
準位の高い方から低い方に順に、415/2413/24
11/249/2(基底状態))のエネルギー準位を有す
る。
この発明においてレーザ遷移による複数本の同時発振と
は、レーザ遷移が43/2411/243/2413/2
43/2415/243/249/2にて起こることを意
味する。この際、レーザ遷移は主に43/2411/2
よび43/2413/2にて生じ、それぞれ1.06μmおよ
び1.32μmのNd3+の発光が起こる。
この発明における光ファイバー材料としては、シリカ
(SiO2)が最適であり、ポリマークラッドファイバ
ーも適用可能である。
(ホ)作用 上記構成により、半導体レーザ光をYAG結晶に照射し
てこの結晶中のNd3+イオンの特定の準位を選択的に励
起し、波長選択発振手段によりレーザ遷移による複数本
の同時発振を抑制して適正波長の光波だけを発振出力で
きることから、適正波長を効率よく発振できるととも
に、極低損失にて光ファイバーに結合できる。また、励
起用光源としての半導体レーザを直接変調できるので、
YAGレーザの変調を容易にできるものである。
(ヘ)実施例 以下図に示す実施例にもとづいてこの発明を詳述する。
なお、これによってこの発明が限定されるものではな
い。
第1図にYAG結晶中の発光体であるNd3+イオンの励
起エネルギー準位を示す。半導体レーザの励起された光
エネルギーは励起状態43/2へポンピングされ、主とし
て、413/2411/2の2つの準位への遷移が起こる。
この遷移波長1.32μm,1.06μmにてレーザ発振する
が、1.06μmのものが最も発振しやすい。光通信用に最
適な波長1.32μmのものを発振させるには、1.06μmの
発振を抑える必要がある。
第2図はこの発明の第1の実施例を示す。
第2図において、半導体レーザ1の励起光はレンズ2を
介してNd:YAG結晶3に入射する。この際、YAG
結晶3の端面には1.32μmの光波を反射させ、かつ、0.
808μmのそれを透過可能な二色性コート4が形成され
ている。この二色性コートは誘電体多層膜で形成され
る。
このYAGレーザの光共振器(キャビティ)内には、1.
32μmの波長の光波だけを通すエタロン(1.064μm
ARコート)5が、YAG結晶3と、1.32μmの光波を
半透過させ、かつ0.808μmのそれを反射する二色性ミ
ラー6との間に挿入されている。
また、光伝送路としての光ファイバー(石英ファイバー
(図示せず))は、第3図に示すように、伝送路の低損
失波長域、いわゆる窓に光ファイバー通信用光源の波長
として最適な1.3μm±30nmの波長がマッチして光共振
器と結合されている。
而して、1.06μmの光波の発振を抑えて、1.32μmのそ
れのレーザ発振を起こすには、光共振器およびこの内部
に挿入したエタロン5に帰還をかけるとともに、波長1.
06μm光が光共振器内を往復できないことから、1.32μ
mだけの波長を有する光波が発振出力され、窓を介して
光ファイバーに入力される。
第4図はこの発明の第2の実施例を示す。
第4図において、プリズム7がYAGレーザの光共振器
内に挿入されており、このプリズムの波長選択性によっ
て1.06μmと1.32μmの波長が分離される。二色性ミラ
ー6の位置を調節するとともに、波長1.32μmの光だけ
にフィードバックがかかり、これにより1.32μmだけの
光が発振出力され得る。
第5図はこの発明の第3の実施例を示す。
第5図において、YAG結晶3の両端ロッドは、1.32μ
mの波長の光波を反射させ、かつ、0.808μmおよび1.0
6μmのそれを透過可能な三色性コート8が入力側ロッ
ドに形成されている。この三色性コートは誘電体多層膜
で形成される。また、出力側ロッドには、0.808μmの
波長の光波を反射させ、1.06μmおよび1.32μmのそれ
をそれぞれ透過および半透過可能な三色性コート9が形
成される。
すなわち、本実施例では光共振器を、発振しやすい1.06
μmに対して、YAG結晶3の両端のコーティングの反
射率を0%にして構成したので、1.06μmで発振が抑制
されるとともに、1.32μmでは反射率を100%にして構
成したことから、1.32μmの波長を有する光波のみが発
振出力され得る。
このように、YAGレーザのキャビティー内に何らかの
波長選択素子を加えることによって、1.06μmの発振を
押さえ、光通信に最適な1.32μmの波長だけを効率よく
発振することができる。また、半導体レーザ励起方式に
より、高効率で、高信頼性のコンパクトな赤外発振レー
ザが得られる。更に、半導体レーザが直接変調できるの
で、YAGレーザも変調が容易であることから光通信用
に適しているという利点を有する。
(ト)発明の効果 以上のようにこの発明によれば、半導体レーザ光をYA
G結晶に照射してこの結晶中のNd3+イオンの特定の準
位を選択的に励起し、波長選択発振手段によりレーザ遷
移による複数本の同時発振を抑制して適正波長の光波だ
けを発振出力できることから、適正波長を効率よく発振
できるとともに、極低損失にて光ファイバーに結合でき
る。また、励起用光源としての半導体レーザが直接変調
できるので、YAGレーザの変調を容易にできるもので
ある。この結果、超広帯域の光ファイバー伝送路を得る
ことができる効果がある。また、半導体レーザによる励
起方式により、高効率で、高信頼性のコンパクトな赤外
発振レーザを得ることができる利点を有するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はYAG結晶中の発光体であるNd3+イオンの励
起状態を示すエネルギー準位図、第2図はこの発明の第
1の実施例を示す構成説明図、第3図は石英光ファイバ
ーの波長対伝送損失特性図、第4図はこの発明の第2の
実施例を示す構成説明図、第5図はこの発明の第3の実
施例を示す構成説明図である。 1……半導体レーザ、2……レンズ、 3……YAG結晶、4……二色性コート、 5……エタロン、6……二色性ミラー、 7……プリズム、8,9……三色性コート。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】YAG結晶と、このYAG結晶中のNd3+
    イオンの特定の準位を選択的に励起するための励起光を
    出力する半導体レーザと、この半導体レーザからの上記
    励起光を上記YAG結晶に集める集光レンズと、Nd3+
    からのレーザ遷移による複数本の同時発振を抑制して光
    ファイバー通信に適した1つの発振波長を選択する波長
    選択発振手段と、この波長選択発振手段に結合され、そ
    の発振波長の光波により光情報信号を伝送する光ファイ
    バーとを備えた光ファイバー通信装置。
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WO2007013134A1 (ja) 2005-07-26 2007-02-01 Shimadzu Corporation 半導体レーザ励起固体レーザ装置

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