JPH08316562A - ガーネット結晶導波路型レーザ - Google Patents
ガーネット結晶導波路型レーザInfo
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- JPH08316562A JPH08316562A JP12103695A JP12103695A JPH08316562A JP H08316562 A JPH08316562 A JP H08316562A JP 12103695 A JP12103695 A JP 12103695A JP 12103695 A JP12103695 A JP 12103695A JP H08316562 A JPH08316562 A JP H08316562A
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- garnet
- garnet crystal
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 １．６μｍ波長領域に発振波長を有し、容易
に他の導波路型部品への接続が可能であり、高出力で波
長安定性に優れ、長寿命で実用に耐える光源として作用
するガーネット結晶導波路型レーザを提供することを目
的とする。 【構成】 少なくともコア４及び該コア４を取り巻き該
コア４よりも屈折率の低いクラッド２，３を有する導波
路型レーザにおいて、前記コア４は、Ｙ3Ａl5Ｏ1 2（Ｙ
ＡＧ）を主成分とし、イットリウム（Ｙ）の一部をエル
ビウム（Ｅr）、ネオジウム（Ｎd）、イッテルビウム
（Ｙb）、ルテチウム（Ｌu）よりなる群からエルビウム
を必ず含んで選ばれた１種又は複数種の元素に置換し、
アルミニウム（Ａl)の一部をガリウム（Ｇa）に置換し
たＹＡＧＧ結晶である。
に他の導波路型部品への接続が可能であり、高出力で波
長安定性に優れ、長寿命で実用に耐える光源として作用
するガーネット結晶導波路型レーザを提供することを目
的とする。 【構成】 少なくともコア４及び該コア４を取り巻き該
コア４よりも屈折率の低いクラッド２，３を有する導波
路型レーザにおいて、前記コア４は、Ｙ3Ａl5Ｏ1 2（Ｙ
ＡＧ）を主成分とし、イットリウム（Ｙ）の一部をエル
ビウム（Ｅr）、ネオジウム（Ｎd）、イッテルビウム
（Ｙb）、ルテチウム（Ｌu）よりなる群からエルビウム
を必ず含んで選ばれた１種又は複数種の元素に置換し、
アルミニウム（Ａl)の一部をガリウム（Ｇa）に置換し
たＹＡＧＧ結晶である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガーネット結晶導波路
型レーザに関する。詳しくは、１．６μｍ近辺の波長の
光を効率よく発するガーネット結晶導波路型レーザに関
する。
型レーザに関する。詳しくは、１．６μｍ近辺の波長の
光を効率よく発するガーネット結晶導波路型レーザに関
する。
【０００２】
【従来の技術】１．６μｍ波長領域の光源として、高出
力で波長安定性に優れ、長寿命且つ容易に他の導波路型
部品への接続が可能で、実用に耐えるレーザの期待が高
まりつつある。１．６μｍ波長の光は、１．５μｍの光
に比較して、伝搬損失がやや大きいことから、通信その
ものに利用するよりも、むしろ光通信線路の保守に適す
る。つまり、１．６μｍ波長域の光は、通信波長域の光
と競合することなく、光通信線路を伝達することが可能
であり、この種の光通信を利用して線路が正常に機能し
ているか否かを検査する作業に主として使用される。
力で波長安定性に優れ、長寿命且つ容易に他の導波路型
部品への接続が可能で、実用に耐えるレーザの期待が高
まりつつある。１．６μｍ波長の光は、１．５μｍの光
に比較して、伝搬損失がやや大きいことから、通信その
ものに利用するよりも、むしろ光通信線路の保守に適す
る。つまり、１．６μｍ波長域の光は、通信波長域の光
と競合することなく、光通信線路を伝達することが可能
であり、この種の光通信を利用して線路が正常に機能し
ているか否かを検査する作業に主として使用される。
【０００３】一方、光通信には、伝搬損失の低い１．５
μｍ波長域の光が主として用いられる。高速・大容量の
通信においては、一定の距離を伝搬した強度の小さくな
った信号光を直接増幅して、時間遅延をなくすことが重
要である。１．５μｍの波長領域においては、希土類元
素であるエルビウムを微量添加した石英ガラスファイバ
を用いた光増幅器（Erbium Doped Fiber Amplifier:EDF
A)を用いて、信号光の直接増幅を行っている。
μｍ波長域の光が主として用いられる。高速・大容量の
通信においては、一定の距離を伝搬した強度の小さくな
った信号光を直接増幅して、時間遅延をなくすことが重
要である。１．５μｍの波長領域においては、希土類元
素であるエルビウムを微量添加した石英ガラスファイバ
を用いた光増幅器（Erbium Doped Fiber Amplifier:EDF
A)を用いて、信号光の直接増幅を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように１．６
μｍ波長域の光は、主として線路保守に使用されるが、
正確な保守の為には、一定以上の信号光の強度が要求さ
れる。強度は大きければ大きいほど良いが、ファイバ出
力として、４０ｍＷから５０ｍＷ以上が要望されてい
る。しかしながら、現在開発されている１．６μｍ波長
域の単一モード動作半導体レーザは、端面から出射する
光強度は、４０ｍＷ程度あるものの、１．５μｍ単一モ
ードファイバとの結合効率が低く、高々１０ｍＷにしか
ファイバに結合しない。
μｍ波長域の光は、主として線路保守に使用されるが、
正確な保守の為には、一定以上の信号光の強度が要求さ
れる。強度は大きければ大きいほど良いが、ファイバ出
力として、４０ｍＷから５０ｍＷ以上が要望されてい
る。しかしながら、現在開発されている１．６μｍ波長
域の単一モード動作半導体レーザは、端面から出射する
光強度は、４０ｍＷ程度あるものの、１．５μｍ単一モ
ードファイバとの結合効率が低く、高々１０ｍＷにしか
ファイバに結合しない。
【０００５】また、１．６μｍ波長域を実現するために
は、活性層の格子定数をＩnＰ基板結晶のそれから著し
く歪ませる必要があり、歩留りが悪く、高価なものとな
っている。更に、半導体レーザでは、発振波長安定性、
寿命にも問題が残されている。このように、従来技術で
は、１．６μｍ波長域の光源として、高出力で波長安定
性に優れ、長寿命且つ容易に他の導波路型部品への接続
が可能で、単一モードで動作する実用に耐えるレーザは
実現されていなかった。
は、活性層の格子定数をＩnＰ基板結晶のそれから著し
く歪ませる必要があり、歩留りが悪く、高価なものとな
っている。更に、半導体レーザでは、発振波長安定性、
寿命にも問題が残されている。このように、従来技術で
は、１．６μｍ波長域の光源として、高出力で波長安定
性に優れ、長寿命且つ容易に他の導波路型部品への接続
が可能で、単一モードで動作する実用に耐えるレーザは
実現されていなかった。
【０００６】本発明は、上記従来技術に鑑みて成された
ものであり、１．６μｍ波長領域に発振波長を有し、容
易に他の導波路型部品への接続が可能であり、高出力で
波長安定性に優れ、長寿命で実用に耐える光源として作
用するガーネット結晶導波路型レーザを提供することを
目的とする。
ものであり、１．６μｍ波長領域に発振波長を有し、容
易に他の導波路型部品への接続が可能であり、高出力で
波長安定性に優れ、長寿命で実用に耐える光源として作
用するガーネット結晶導波路型レーザを提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明のガーネット結晶導波路型レーザに係る構成は、少
なくともコア及び該コアを取り巻き該コアよりも屈折率
の低いクラッドを有する導波路型レーザにおいて、前記
コアは、イットリウムアルミニウムガーネットを主成分
とし、イットリウムの一部をエルビウム、ネオジム、イ
ッテルビウム、ルテチウムよりなる群からエルビウムを
必ず含んで選ばれた１種又は複数種の元素に置換し、ア
ルミニウムの一部をガリウムに置換した結晶であること
を特徴とする。
発明のガーネット結晶導波路型レーザに係る構成は、少
なくともコア及び該コアを取り巻き該コアよりも屈折率
の低いクラッドを有する導波路型レーザにおいて、前記
コアは、イットリウムアルミニウムガーネットを主成分
とし、イットリウムの一部をエルビウム、ネオジム、イ
ッテルビウム、ルテチウムよりなる群からエルビウムを
必ず含んで選ばれた１種又は複数種の元素に置換し、ア
ルミニウムの一部をガリウムに置換した結晶であること
を特徴とする。
【０００８】また、前記クラッド及びコアは、イットリ
ウムアルミニウムガーネット基板上に形成されているこ
と、前記クラッドは下部クラッドと上部クラッドよりな
り、該下部クラッドは前記イットリウムアルミニウムガ
ーネット基板基板上に形成され、前記コアは該下部クラ
ッド上の一部に形成され、前記上部クラッドは、該コア
を覆って前記下部クラッド上に形成されること、前記コ
アの両端面に、ミラーをそれぞれ配置して共振器を構成
すること、出力端に光ファイバが接続されていることを
特徴とする。
ウムアルミニウムガーネット基板上に形成されているこ
と、前記クラッドは下部クラッドと上部クラッドよりな
り、該下部クラッドは前記イットリウムアルミニウムガ
ーネット基板基板上に形成され、前記コアは該下部クラ
ッド上の一部に形成され、前記上部クラッドは、該コア
を覆って前記下部クラッド上に形成されること、前記コ
アの両端面に、ミラーをそれぞれ配置して共振器を構成
すること、出力端に光ファイバが接続されていることを
特徴とする。
【０００９】
【作用】コアに、例えば、０．９８μｍ、１．４８μ
ｍ、１．５３μｍの励起光を結合させると、コアはエル
ビウムイオンが存在するため、この光が効率よく吸収さ
れ、基底凖位から4Ｉ11/2凖位或いは4Ｉ13/2凖位へと遷
移し、4Ｉ13/2凖位へ遷移した場合には、非発光遷移に
より4Ｉ13/2凖位へ移る。最終的には、導波路及び両端
面のミラーにより構成される共振器の作用によって、所
望の１．６５μｍ近辺の光以外は減衰して、4Ｉ13/2凖
位から基底凖位への遷移の際に発する１．６４７μｍ波
長の光だけが導波路端面から出射する。
ｍ、１．５３μｍの励起光を結合させると、コアはエル
ビウムイオンが存在するため、この光が効率よく吸収さ
れ、基底凖位から4Ｉ11/2凖位或いは4Ｉ13/2凖位へと遷
移し、4Ｉ13/2凖位へ遷移した場合には、非発光遷移に
より4Ｉ13/2凖位へ移る。最終的には、導波路及び両端
面のミラーにより構成される共振器の作用によって、所
望の１．６５μｍ近辺の光以外は減衰して、4Ｉ13/2凖
位から基底凖位への遷移の際に発する１．６４７μｍ波
長の光だけが導波路端面から出射する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。本発明の一実施例に係るガー
ネット結晶導波路型レーザを図１に示す。同図に示すよ
うに、ガーネット結晶基板１上には、下部クラッド２が
形成されると共にこの下部クラッド２上の一部にコア層
４が形成され、更に、このコア層４を覆って下部クラッ
ド２上に上部クラッド３が形成されている。
参照して詳細に説明する。本発明の一実施例に係るガー
ネット結晶導波路型レーザを図１に示す。同図に示すよ
うに、ガーネット結晶基板１上には、下部クラッド２が
形成されると共にこの下部クラッド２上の一部にコア層
４が形成され、更に、このコア層４を覆って下部クラッ
ド２上に上部クラッド３が形成されている。
【００１１】コア層４の励起光を入射する側にはレーザ
用ミラー５が形成される一方、レーザが出射する側には
ミラー６が形成され、共振器が構成されている。更に、
コア層４の出射端には、光ファイバ７が接続されてい
る。ガーネット結晶基板１は、光導波路を形成するため
の基板であり、本実施例では、イットリウムアルミニウ
ムガーネット（Ｙ3Ａl5Ｏ12：ＹＡＧ）単結晶基板を用
いた。
用ミラー５が形成される一方、レーザが出射する側には
ミラー６が形成され、共振器が構成されている。更に、
コア層４の出射端には、光ファイバ７が接続されてい
る。ガーネット結晶基板１は、光導波路を形成するため
の基板であり、本実施例では、イットリウムアルミニウ
ムガーネット（Ｙ3Ａl5Ｏ12：ＹＡＧ）単結晶基板を用
いた。
【００１２】下部クラッド２としては、ガーネット結晶
基板１と同一材料のものを用いることもできるし、ガー
ネット結晶基板１そのものを用いることもできる。上部
クラッド３としては、ガーネット結晶基板１の材料とほ
ぼ同一の組成、同一の格子定数及び同一の屈折率を有す
るガーネット結晶膜を用いた。
基板１と同一材料のものを用いることもできるし、ガー
ネット結晶基板１そのものを用いることもできる。上部
クラッド３としては、ガーネット結晶基板１の材料とほ
ぼ同一の組成、同一の格子定数及び同一の屈折率を有す
るガーネット結晶膜を用いた。
【００１３】コア層４は、光を閉じ込めるためのもので
あり、イットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ3Ａl5
Ｏ12：ＹＡＧ）を主成分とし、希土類元素にイットリウ
ム（Ｙ）を加えてエルビウム（Ｅr）を必ず含み、更
に、ネオジム（Ｎd）、イッテルビウム（Ｙb）、ルテチ
ウム（Ｌu）の中ら組み合わせた１種又は複数種の元素
を含み、また、アルミニウム（Ａl）の一部をガリウム
（Ｇa) に置換したガーネット結晶（ＹＡＧＧ）を用い
る。
あり、イットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ3Ａl5
Ｏ12：ＹＡＧ）を主成分とし、希土類元素にイットリウ
ム（Ｙ）を加えてエルビウム（Ｅr）を必ず含み、更
に、ネオジム（Ｎd）、イッテルビウム（Ｙb）、ルテチ
ウム（Ｌu）の中ら組み合わせた１種又は複数種の元素
を含み、また、アルミニウム（Ａl）の一部をガリウム
（Ｇa) に置換したガーネット結晶（ＹＡＧＧ）を用い
る。
【００１４】コア層４におけるアルミニウムとガリウム
の構成比により、クラッド２，３との屈折率差を制御し
て導波構造を実現し、活性イオンとしてはエルビウムイ
オン（Ｅr3+）を用いる。
の構成比により、クラッド２，３との屈折率差を制御し
て導波構造を実現し、活性イオンとしてはエルビウムイ
オン（Ｅr3+）を用いる。
【００１５】上記構成を有するガーネット結晶導波路型
レーザは、次の様に動作する。即ち、０．９８μｍ、
１．４８μｍの半導体レーザからの励起光或いはエルビ
ウムドープ石英ファイバレーザから出射する１．５３μ
ｍの励起光を単一モードファイバを介してコア層４に直
接結合させると、コア層４にはエルビウムイオン（Ｅr
3+）が存在するため、この光が効率よく吸収され、基底
凖位から4Ｉ11/2凖位或いは4Ｉ13/2凖位へと遷移し、4
Ｉ13/2凖位へ遷移した場合には、非発光遷移により4Ｉ
13/2凖位へ移る。
レーザは、次の様に動作する。即ち、０．９８μｍ、
１．４８μｍの半導体レーザからの励起光或いはエルビ
ウムドープ石英ファイバレーザから出射する１．５３μ
ｍの励起光を単一モードファイバを介してコア層４に直
接結合させると、コア層４にはエルビウムイオン（Ｅr
3+）が存在するため、この光が効率よく吸収され、基底
凖位から4Ｉ11/2凖位或いは4Ｉ13/2凖位へと遷移し、4
Ｉ13/2凖位へ遷移した場合には、非発光遷移により4Ｉ
13/2凖位へ移る。
【００１６】最終的には、導波路及び両端面のミラー
５，６により構成される共振器の作用によって、所望の
１．６５μｍ近辺の光以外は減衰して、4Ｉ13/2凖位か
ら基底凖位への遷移の際に発する１．６４７μｍ波長の
光だけが導波路端面から出射する。尚、励起光を単一モ
ードファイバを介してコア層４に直接結合させる際、フ
ァイバ端面を、ファイバのコアと導波路のコア層４とを
調芯して直接接続するだけで良く、複雑な光学系は不要
である。
５，６により構成される共振器の作用によって、所望の
１．６５μｍ近辺の光以外は減衰して、4Ｉ13/2凖位か
ら基底凖位への遷移の際に発する１．６４７μｍ波長の
光だけが導波路端面から出射する。尚、励起光を単一モ
ードファイバを介してコア層４に直接結合させる際、フ
ァイバ端面を、ファイバのコアと導波路のコア層４とを
調芯して直接接続するだけで良く、複雑な光学系は不要
である。
【００１７】更に、導波路のコア層４とファイバのコア
とは同一レベルの大きさであり、しかも、光強度の空間
的広がりを意味するモードフィールド径を同等に制御す
ることが可能なので、励起光の結合損失を小さくするこ
とができる。
とは同一レベルの大きさであり、しかも、光強度の空間
的広がりを意味するモードフィールド径を同等に制御す
ることが可能なので、励起光の結合損失を小さくするこ
とができる。
【００１８】上記構成を有する実施例に係るガーネット
結晶導波路型レーザは、次の利点を有する。
結晶導波路型レーザは、次の利点を有する。
【００１９】先ず、誘導放出の原理に希土類イオンの
蛍光を利用しているため、波長安定性に優れることが挙
げられる。活性イオンであるエルビウムイオンは、発光
効率が高く、高出力の固体レーザを容易に実現できる。
材料にガーネット結晶を用いているため、熱的・化学的
に安定であり、長寿命である。また、非常に、小型の素
子であり、励起用光源を別にすると、全長約４ｍｍ、厚
さ０．５ｍｍ、幅はハンドリングが容易な範囲で１〜５
ｍｍ程度に選べる。
蛍光を利用しているため、波長安定性に優れることが挙
げられる。活性イオンであるエルビウムイオンは、発光
効率が高く、高出力の固体レーザを容易に実現できる。
材料にガーネット結晶を用いているため、熱的・化学的
に安定であり、長寿命である。また、非常に、小型の素
子であり、励起用光源を別にすると、全長約４ｍｍ、厚
さ０．５ｍｍ、幅はハンドリングが容易な範囲で１〜５
ｍｍ程度に選べる。
【００２０】導波路型部品であるため、他の導波路型
デバイスとの結合が容易である。作製に用いるＹＡＧ結
晶基板は、入手が容易で、価格も比較的安く、生産・制
御技術が進んでいる。液相エピタキシャル成長法による
結晶成長技術も完成している。また、加工性に優れてお
り、導波路加工が容易であるとともに、大量生産が可能
となり、一層の低価格化が図れる。
デバイスとの結合が容易である。作製に用いるＹＡＧ結
晶基板は、入手が容易で、価格も比較的安く、生産・制
御技術が進んでいる。液相エピタキシャル成長法による
結晶成長技術も完成している。また、加工性に優れてお
り、導波路加工が容易であるとともに、大量生産が可能
となり、一層の低価格化が図れる。
【００２１】このように説明したように、本実施例で
は、基板材料及びクラッド材料としてＹＡＧを選び、コ
ア材料としてエルビウムイオンを含有したガーネット材
料を適宜選択することにより、１．６μｍ波長領域に発
振波長を有し、容易に他の導波路型部品への接続が可能
で、高出力で波長安定性に優れ、長寿命で実用に耐える
光源として作用するガーネット結晶導波路型レーザを提
供することができた。
は、基板材料及びクラッド材料としてＹＡＧを選び、コ
ア材料としてエルビウムイオンを含有したガーネット材
料を適宜選択することにより、１．６μｍ波長領域に発
振波長を有し、容易に他の導波路型部品への接続が可能
で、高出力で波長安定性に優れ、長寿命で実用に耐える
光源として作用するガーネット結晶導波路型レーザを提
供することができた。
【００２２】次に、本発明の具体的実施例について説明
する。但し、本発明は、これらの実施例に限定されるも
のではなく、これらの実施例で説明する各種の置換を行
った具体例を適宜組み合わせたものも含まれる。これら
の実施例を見れば、その組合せにより同等の効果を引き
出せることが容易に類推できるからである。更に、本発
明の主たる特徴である屈折率の制御及び発光に関するエ
ルビウムイオン以外の部分を適宜置換した材料を用いた
導波路型レーザも、本発明から容易に類推できるもので
あるから、これらの発明も本発明に含まれるものであ
る。
する。但し、本発明は、これらの実施例に限定されるも
のではなく、これらの実施例で説明する各種の置換を行
った具体例を適宜組み合わせたものも含まれる。これら
の実施例を見れば、その組合せにより同等の効果を引き
出せることが容易に類推できるからである。更に、本発
明の主たる特徴である屈折率の制御及び発光に関するエ
ルビウムイオン以外の部分を適宜置換した材料を用いた
導波路型レーザも、本発明から容易に類推できるもので
あるから、これらの発明も本発明に含まれるものであ
る。
【００２３】〔実施例１〕本実施例は、基板結晶にＹＡ
Ｇを用いて、下部クラッドに基板そのものを用い、上部
クラッド材料として、組成及び格子定数を基板とほぼ同
じに制御したＹＡＧ結晶膜を用い、コア層に希土類とし
てイットリウムに加えて、ネオジム、ルテチウム、エル
ビウムを含み、アルミニウムの位置に屈折率を制御する
ためのガリウムを添加し、格子定数を基板とほぼ同程度
となるよう適宜希土類元素の量を制御したガーネット結
晶膜を用いたガーネット結晶導波路型レーザを作製し、
光ファイバを接続して出力を評価したものである。
Ｇを用いて、下部クラッドに基板そのものを用い、上部
クラッド材料として、組成及び格子定数を基板とほぼ同
じに制御したＹＡＧ結晶膜を用い、コア層に希土類とし
てイットリウムに加えて、ネオジム、ルテチウム、エル
ビウムを含み、アルミニウムの位置に屈折率を制御する
ためのガリウムを添加し、格子定数を基板とほぼ同程度
となるよう適宜希土類元素の量を制御したガーネット結
晶膜を用いたガーネット結晶導波路型レーザを作製し、
光ファイバを接続して出力を評価したものである。
【００２４】即ち、先ず、直径が約２ｃｍで厚さ０．４
ｍｍのＹＡＧ単結晶基板｛（１１１）方位｝を用意し
て、その基板上に酸化鉛と酸化硼素を融剤とする液相エ
ピタキシャル成長法により、約９５０℃の温度でコア層
となる（Ｙ0.686Ｎd0.05Ｙb0.0 5Ｌu0.204Ｅr0.01）
3（Ａl0.95Ｇa0.05）5Ｏ12ガーネット膜を約４μｍの厚
さに成長させた。この結晶膜の格子定数は、１２．０１
Åであり、ほぼ基板の１２．００８Åと同程度であっ
た。また、１．５μｍ波長域における屈折率は、ガリウ
ムでアルミニウムを少量置換した分変化し、およそ１．
８２５５であった。基板材料であるＹＡＧの屈折率１．
８２よりも若干大きな価であった。
ｍｍのＹＡＧ単結晶基板｛（１１１）方位｝を用意し
て、その基板上に酸化鉛と酸化硼素を融剤とする液相エ
ピタキシャル成長法により、約９５０℃の温度でコア層
となる（Ｙ0.686Ｎd0.05Ｙb0.0 5Ｌu0.204Ｅr0.01）
3（Ａl0.95Ｇa0.05）5Ｏ12ガーネット膜を約４μｍの厚
さに成長させた。この結晶膜の格子定数は、１２．０１
Åであり、ほぼ基板の１２．００８Åと同程度であっ
た。また、１．５μｍ波長域における屈折率は、ガリウ
ムでアルミニウムを少量置換した分変化し、およそ１．
８２５５であった。基板材料であるＹＡＧの屈折率１．
８２よりも若干大きな価であった。
【００２５】また、組成分析の結果、意図しなかった元
素である鉛、硼素及びプラチナが極く微量であるが検出
された。これは、融剤の主成分である鉛、硼素さらに坩
堝材料であるプラチナが成長過程で混入したものであ
る。格子定数の制御は、希土類元素の主たる部分をイッ
トリウムに選び、他の希土類元素及びガリウムにより生
じる格子定数を補正するのにルテチウムを利用した。こ
れらの置換により、格子定数が基板と若干相違すること
もあるが、結晶成長を阻害しない範囲であれば、あえて
格子整合にこだわる必要はない。
素である鉛、硼素及びプラチナが極く微量であるが検出
された。これは、融剤の主成分である鉛、硼素さらに坩
堝材料であるプラチナが成長過程で混入したものであ
る。格子定数の制御は、希土類元素の主たる部分をイッ
トリウムに選び、他の希土類元素及びガリウムにより生
じる格子定数を補正するのにルテチウムを利用した。こ
れらの置換により、格子定数が基板と若干相違すること
もあるが、結晶成長を阻害しない範囲であれば、あえて
格子整合にこだわる必要はない。
【００２６】次に、コア層まで成長した基板に対して、
膜上にコアリッジを加工するためのマスクをフォト工程
により形成し、イオンビームエッチングを行って幅約４
μｍ、高さ約４μｍの直線状コアリッジを形成した。コ
アリッジの形成まで行った基板上に、コア層と同様にし
て酸化鉛と酸化硼素を融剤とする液相エピタキシャル成
長法により約９５０℃の温度で約１５μｍの厚さに上部
クラッド層となるＹＡＧガーネット膜を成長させること
によりコアの断面が４μｍ×４μｍの導波路構造を形成
した。
膜上にコアリッジを加工するためのマスクをフォト工程
により形成し、イオンビームエッチングを行って幅約４
μｍ、高さ約４μｍの直線状コアリッジを形成した。コ
アリッジの形成まで行った基板上に、コア層と同様にし
て酸化鉛と酸化硼素を融剤とする液相エピタキシャル成
長法により約９５０℃の温度で約１５μｍの厚さに上部
クラッド層となるＹＡＧガーネット膜を成長させること
によりコアの断面が４μｍ×４μｍの導波路構造を形成
した。
【００２７】最後に、この導波路を長さ約２０ｍｍに切
断して端面を研磨してガーネット結晶導波路型レーザの
作製を終わった。この導波路は、図１に示す構造を有し
ている。この導波路のまとめを表−１に示す、なお、励
起には、１．４８μｍの半導体ＬＤを用いた。
断して端面を研磨してガーネット結晶導波路型レーザの
作製を終わった。この導波路は、図１に示す構造を有し
ている。この導波路のまとめを表−１に示す、なお、励
起には、１．４８μｍの半導体ＬＤを用いた。
【００２８】 表−１ ガーネット結晶導波路型レーザ（その１） 基板材料 ＹＡＧ クラッド材料 ＹＡＧ（Ｙ3Ａl5Ｏ12） コア材料 （Ｎd，Ｙb，Ｌu，Ｅr，Ｇａ）：ＹＡＧＧ 励起光光源 半導体レーザ（波長１．４８μｍ） １．６５μｍ波長でのファイバ出力 ５０ｍＷ以上
【００２９】この表−１から判るように、この導波路型
レーザは、高性能であった。また、励起に０．９８μｍ
の半導体レーザを用いて、同様の結果を得た。
レーザは、高性能であった。また、励起に０．９８μｍ
の半導体レーザを用いて、同様の結果を得た。
【００３０】〔実施例２〕実施例１に比較し、コア材料
として、エルビウムの含有量を変化させ、ネオジムとル
テチウムを含まないガーネット結晶膜を酸化鉛と酸化硼
素を融剤とする液相エキタキシャル成長法により約９８
０℃の温度で成長させた導波路型レーザを作製して特性
評価を行った。同様に、それらの導波路の上部クラッド
は、実施例１と同一の条件で厚さ約１５μｍに成長した
ものである。これらの導波路の特性を表−２に示す。な
お、励起には、エルビウムドープファイバレーザを用い
た。
として、エルビウムの含有量を変化させ、ネオジムとル
テチウムを含まないガーネット結晶膜を酸化鉛と酸化硼
素を融剤とする液相エキタキシャル成長法により約９８
０℃の温度で成長させた導波路型レーザを作製して特性
評価を行った。同様に、それらの導波路の上部クラッド
は、実施例１と同一の条件で厚さ約１５μｍに成長した
ものである。これらの導波路の特性を表−２に示す。な
お、励起には、エルビウムドープファイバレーザを用い
た。
【００３１】 表−２ ガーネット結晶導波路型レーザ（その２） 基板材料 ＹＡＧ クラッド材料 ＹＡＧ コア材料 （Ｙ，Ｙb，Ｅr）：ＹＡＧＧ 励起光光源 エルビウムドープファイバレーザ（波長 １．５３μｍ） １．６５μｍ波長でのファイバ出力 ４０ｍＷ以上
【００３２】表−２から判るように、これらの導波路の
性能は十分であった。尚、コア層の屈折率は、１．５μ
ｍ波長域において、約１．８２４であった。これらのコ
アに用いられた結晶膜の格子定数は、１２．０１Åであ
り、ほぼ基板の１２．００８Åと同じ程度であった。こ
れらコア層の組成を表−３に示す。
性能は十分であった。尚、コア層の屈折率は、１．５μ
ｍ波長域において、約１．８２４であった。これらのコ
アに用いられた結晶膜の格子定数は、１２．０１Åであ
り、ほぼ基板の１２．００８Åと同じ程度であった。こ
れらコア層の組成を表−３に示す。
【００３３】 表−３ エルビウム量を変化させたコア層の組成 第１の組成 Ｙ2.399Ｙb0.586Ｅr0.015Ａl4.826Ｇa0.174Ｏ12 第２の組成 Ｙ2.387Ｙb0.583Ｅr0.03Ａl4.826Ｇa0.174Ｏ12 第３の組成 Ｙ2.375Ｙb0.580Ｅr0.045Ａl4.826Ｇa0.174Ｏ12
【００３４】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明によれば、コア材料にエルビウムイオ
ンを少なくとも含有するガーネット材料を適宜選択する
ため、１．６μｍ波長領域に発振波長を有し、容易にフ
ァイバや他の導波路型部品への接続が可能で、また、高
出力で波長安定性に優れ、長寿命で実用に代える光源と
して作用するガーネット結晶導波路型レーザを構成で
き、産業上の利点が大きいものである。
たように、本発明によれば、コア材料にエルビウムイオ
ンを少なくとも含有するガーネット材料を適宜選択する
ため、１．６μｍ波長領域に発振波長を有し、容易にフ
ァイバや他の導波路型部品への接続が可能で、また、高
出力で波長安定性に優れ、長寿命で実用に代える光源と
して作用するガーネット結晶導波路型レーザを構成で
き、産業上の利点が大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るガーネット結晶導波路
型レーザの概念を示す斜視図である。
型レーザの概念を示す斜視図である。
１ ガーネット結晶基板 ２ 下部クラッド ３ 上部クラッド ４ コア層 ５ レーザ用ミラー ６ ミラー ７ 光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 直登 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 久保田 英志 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 流王 俊彦 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 (72)発明者 福田 悟 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 (72)発明者 丹野 雅行 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくともコア及び該コアを取り巻き該
コアよりも屈折率の低いクラッドを有する導波路型レー
ザにおいて、前記コアは、イットリウムアルミニウムガ
ーネットを主成分とし、イットリウムの一部をエルビウ
ム、ネオジム、イッテルビウム、ルテチウムよりなる群
からエルビウムを必ず含んで選ばれた１種又は複数種の
元素に置換し、アルミニウムの一部をガリウムに置換し
た結晶であることを特徴とするガーネット結晶導波路型
レーザ。 - 【請求項２】 前記クラッド及びコアは、イットリウム
アルミニウムガーネット基板上に形成されていることを
特徴とする請求項１記載のガーネット結晶導波路型レー
ザ。 - 【請求項３】 前記クラッドは下部クラッドと上部クラ
ッドよりなり、該下部クラッドは前記イットリウムアル
ミニウムガーネット基板基板上に形成され、前記コアは
該下部クラッド上の一部に形成され、前記上部クラッド
は、該コアを覆って前記下部クラッド上に形成されるこ
とを特徴とする請求項２記載のガーネット結晶導波路型
レーザ。 - 【請求項４】 前記コアの両端面に、ミラーをそれぞれ
配置して共振器を構成することを特徴とする請求項１、
２又は３記載のガーネット結晶導波路型レーザ。 - 【請求項５】 請求項４記載のガーネット結晶導波路型
レーザの出力端に光ファイバが接続されていることを特
徴とするガーネット結晶導波路型レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12103695A JPH08316562A (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | ガーネット結晶導波路型レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12103695A JPH08316562A (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | ガーネット結晶導波路型レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08316562A true JPH08316562A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=14801237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12103695A Withdrawn JPH08316562A (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | ガーネット結晶導波路型レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08316562A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000005788A1 (en) * | 1998-07-23 | 2000-02-03 | Molecular Optoelectronics Corporation | Optical waveguide with dissimilar core and cladding materials, and light emitting device employing the same |
| US6198569B1 (en) | 1998-02-20 | 2001-03-06 | Molecular Optoelectronics Corporation | Multiple window dense wavelength divison multiplexed communications link with optical amplification and dispersion compensation |
| US6208456B1 (en) | 1999-05-24 | 2001-03-27 | Molecular Optoelectronics Corporation | Compact optical amplifier with integrated optical waveguide and pump source |
| US6236793B1 (en) | 1998-09-23 | 2001-05-22 | Molecular Optoelectronics Corporation | Optical channel waveguide amplifier |
| US6270604B1 (en) | 1998-07-23 | 2001-08-07 | Molecular Optoelectronics Corporation | Method for fabricating an optical waveguide |
| US6289027B1 (en) | 1998-02-20 | 2001-09-11 | Molecular Optoelectronics Corporation | Fiber optic lasers employing fiber optic amplifiers |
| US7496125B2 (en) | 2002-02-27 | 2009-02-24 | Konoshima Chemical Co. Ltd. | Composite laser rod, fabricating method thereof, and laser device therewith |
-
1995
- 1995-05-19 JP JP12103695A patent/JPH08316562A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6198569B1 (en) | 1998-02-20 | 2001-03-06 | Molecular Optoelectronics Corporation | Multiple window dense wavelength divison multiplexed communications link with optical amplification and dispersion compensation |
| US6289027B1 (en) | 1998-02-20 | 2001-09-11 | Molecular Optoelectronics Corporation | Fiber optic lasers employing fiber optic amplifiers |
| WO2000005788A1 (en) * | 1998-07-23 | 2000-02-03 | Molecular Optoelectronics Corporation | Optical waveguide with dissimilar core and cladding materials, and light emitting device employing the same |
| US6141475A (en) * | 1998-07-23 | 2000-10-31 | Molecular Optoelectronics Corporation | Optical waveguide with dissimilar core and cladding materials, and light emitting device employing the same |
| US6270604B1 (en) | 1998-07-23 | 2001-08-07 | Molecular Optoelectronics Corporation | Method for fabricating an optical waveguide |
| US6511571B2 (en) | 1998-07-23 | 2003-01-28 | Molecular Optoelectronics Corporation | Method for fabricating an optical waveguide |
| US6236793B1 (en) | 1998-09-23 | 2001-05-22 | Molecular Optoelectronics Corporation | Optical channel waveguide amplifier |
| US6208456B1 (en) | 1999-05-24 | 2001-03-27 | Molecular Optoelectronics Corporation | Compact optical amplifier with integrated optical waveguide and pump source |
| US6384961B2 (en) | 1999-05-24 | 2002-05-07 | Molecular Optoelectronics Corporation | Compact optical amplifier with integrated optical waveguide and pump source |
| US7496125B2 (en) | 2002-02-27 | 2009-02-24 | Konoshima Chemical Co. Ltd. | Composite laser rod, fabricating method thereof, and laser device therewith |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020806 |