JPH11312833A - Optical waveguide and optical direct amplifier - Google Patents

Optical waveguide and optical direct amplifier

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JPH11312833A
JPH11312833A JP10121515A JP12151598A JPH11312833A JP H11312833 A JPH11312833 A JP H11312833A JP 10121515 A JP10121515 A JP 10121515A JP 12151598 A JP12151598 A JP 12151598A JP H11312833 A JPH11312833 A JP H11312833A
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JP
Japan
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excitation light
light
optical waveguide
core
optical
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10121515A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Tanaka
康寛 田中
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Ando Electric Co Ltd
Original Assignee
Ando Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ando Electric Co Ltd filed Critical Ando Electric Co Ltd
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Publication of JPH11312833A publication Critical patent/JPH11312833A/en
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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
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/063Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067Fibre lasers
    • H01S3/06708Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering
    • 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
    • H01S3/094003Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
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    • 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
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/063Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067Fibre lasers
    • H01S3/06754Fibre amplifiers

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide which allows incidence of high power excitation light and an optical direct amplifier using the optical waveguide. SOLUTION: An optical waveguide 20 comprises a core part 2 where rate earth element is added, a clad part 21 of density lower than the core part 2, and a clad part 22 of density lower than the clad part 21, while and end surface of the clad part 21 is cut to form a cut surface 23. A condenser 31 causes the light emitted from an excitation light source 30 to converge, which is made incident on the cut surface 23 as excitation light 32, and the incident light is allowed to propagate in the clad part 21 to excite the rare earth element of the core part 2. A condenser 33 condenses a pulse light 6 generated by a signal light source 5, which is made incident on the end surface of the core part 2 as a signal light 34. The incident signal light 34 is optically amplified by the core part 2 to provide output light 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザから
射出されるレーザ光を増幅する光導波路およびこの光導
波路を用いた光直接増幅器に関し、特に、材料加工など
のハイパワーが要求される用途に好適な光導波路および
光直接増幅器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide for amplifying laser light emitted from a semiconductor laser and an optical direct amplifier using the optical waveguide, and particularly to an application requiring high power such as material processing. It relates to a suitable optical waveguide and an optical direct amplifier.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7は従来の技術における光導波路の構
造の一例を示す斜視図である。同図に示す光導波路1は
光増幅媒体として機能する光ファイバであり、同図では
光ファイバの一端側だけを示してある。光導波路1にお
いて、符号2は細長の棒状に形成されたコア部であっ
て、このコア部2には希土類元素3を添加して光導波路
1が光増幅媒体として働くようにしてある。また、符号
4はコア部2の外周を取り囲むように形成された円筒状
のクラッド部であって、クラッド部4の密度はコア部2
の密度よりも低くしてある。
2. Description of the Related Art FIG. 7 is a perspective view showing an example of the structure of an optical waveguide according to the prior art. The optical waveguide 1 shown in FIG. 1 is an optical fiber that functions as an optical amplification medium, and only one end of the optical fiber is shown in FIG. In the optical waveguide 1, reference numeral 2 denotes a core formed in an elongated rod shape. The core 2 is doped with a rare earth element 3 so that the optical waveguide 1 functions as an optical amplification medium. Reference numeral 4 denotes a cylindrical cladding portion formed so as to surround the outer periphery of the core portion 2, and the density of the cladding portion 4 is
It is lower than the density.

【0003】一方、図8は図7の矢印方向に光導波路1
を見たときのC−C断面図であって、図8では図7に示
したものと同じ部品には同一の符号を付してあり、希土
類元素3の図示は省略している。そして、光導波路1の
端面に与えられた光は、例えば、コア部2の左端から入
射してコア部2を伝搬してゆき最終的にはコア部2の右
端から出力される。
On the other hand, FIG. 8 shows an optical waveguide 1 in the direction of the arrow in FIG.
FIG. 8 is a sectional view taken along the line CC. In FIG. 8, the same components as those shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and illustration of the rare earth element 3 is omitted. Then, the light given to the end face of the optical waveguide 1 enters, for example, from the left end of the core 2, propagates through the core 2, and is finally output from the right end of the core 2.

【0004】他方、図9は図7乃至図8に示す光導波路
1を用いた光直接増幅器の構成例を示すブロック図であ
って、図7に示すものと同じ部品には同一の符号を付す
とともに、図8と同様に希土類元素3を図示省略してい
る。図9において、符号5は図示したようなパルス光6
を信号光として発生させる信号光源であり、また、符号
7は励起光を発生させる励起光源である。なお、これら
の信号光源5及び励起光源7は何れも半導体レーザで構
成している。そして光合波器8は、信号光源5の発生し
た信号光と励起光源7の発生した励起光を合波した光
(図中の符号9)をコア部2へ入射させる。
FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of an optical direct amplifier using the optical waveguide 1 shown in FIGS. 7 and 8, and the same parts as those shown in FIG. In addition, the illustration of the rare earth element 3 is omitted as in FIG. In FIG. 9, reference numeral 5 denotes a pulse light 6 as shown.
Is a signal light source for generating excitation light, and reference numeral 7 is an excitation light source for generating excitation light. Each of the signal light source 5 and the excitation light source 7 is constituted by a semiconductor laser. Then, the optical multiplexer 8 causes the light (reference numeral 9 in the figure) obtained by multiplexing the signal light generated by the signal light source 5 and the excitation light generated by the excitation light source 7 to enter the core unit 2.

【0005】こうした構成によれば、コア部2へ励起光
を伝搬させることで、コア部2内の希土類元素3が励起
光を吸収して励起された状態となる。この状態におい
て、信号光源5が発生させた信号光を光合波器8からコ
ア部2の左端へ入射させると、信号光がコア部2を伝搬
する過程で光増幅されて、光増幅された出力光10がコ
ア部2の右端から出射されるようになる。なお、図9に
示したように、出力光10の波形11は、光増幅によっ
てパルス光6のレベルよりも大きなものになっている。
According to such a configuration, by transmitting the excitation light to the core portion 2, the rare earth element 3 in the core portion 2 becomes excited by absorbing the excitation light. In this state, when the signal light generated by the signal light source 5 is made to enter the left end of the core unit 2 from the optical multiplexer 8, the signal light is optically amplified in the process of propagating through the core unit 2, and the optically amplified output The light 10 is emitted from the right end of the core 2. As shown in FIG. 9, the waveform 11 of the output light 10 is larger than the level of the pulse light 6 due to optical amplification.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的に、
コア部2は5ミクロン〜10ミクロン程度と非常に小さ
な径を持っている。それゆえ、こうした小径のコア部2
に信号光及び励起光を合波して入射させることは現実に
は非常に難しいという問題がある。また、光直接増幅器
としての用途を考えた場合、小信号を増幅するような使
い方をするのであれば、出力パワーがそれほど要求され
ないため励起光のパワーに関してもそれほど上げる必要
はない。しかしながら、例えば材料加工のために光直接
増幅器を用いるような場合には出力光としてハイパワー
が要求されるため、必然的に励起光のパワーも上げて出
力パワーを大きくする必要がある。
By the way, generally,
The core 2 has a very small diameter of about 5 to 10 microns. Therefore, such a small diameter core portion 2
There is a problem that it is actually very difficult to combine the signal light and the pump light into the light and to make it incident. In addition, considering the use as an optical direct amplifier, if the usage is to amplify a small signal, it is not necessary to increase the power of the pump light so much because the output power is not so required. However, for example, when an optical direct amplifier is used for material processing, high power is required as output light, so that it is necessary to increase the power of pumping light to increase the output power.

【0007】ここで、励起光源7に使用されるハイパワ
ーの半導体レーザとしては、エミッタを一列に複数個並
べた構造のものなどが考えられる。しかるに、こうした
構造の半導体レーザの発する励起光を集光させて小径の
コア部2へ入射させることは極めて困難であり、また、
こうしたパワーの大きな励起光と信号光を合波させるこ
と自体も難しいという問題もある。このように、従来の
技術を用いただけでは、ハイパワーの励起光を光導波路
1のコア部2へ入れることはできない。したがって、こ
うした制約のゆえに、光直接増幅器の出力光のピークパ
ワーをある程度以上には上げられないことになる。本発
明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的
は、ハイパワーの励起光を入射させることが可能な光導
波路とこの光導波路を用いた光直接増幅器を提供するこ
とにある。
Here, as a high-power semiconductor laser used for the pumping light source 7, one having a structure in which a plurality of emitters are arranged in a line can be considered. However, it is extremely difficult to collect the excitation light emitted from the semiconductor laser having such a structure and make it incident on the small-diameter core portion 2.
There is also a problem that it is difficult to combine the pump light and the signal light having such a large power. As described above, the high-power pumping light cannot enter the core portion 2 of the optical waveguide 1 only by using the conventional technology. Therefore, due to such restrictions, the peak power of the output light of the optical direct amplifier cannot be increased beyond a certain level. The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an optical waveguide to which a high-power pump light can be made incident and an optical direct amplifier using the optical waveguide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項1記載の発明は、希土類元素の添加された
コアを備えた光導波路において、前記コアを取り囲み、
端部を前記コアの長手方向に対して斜めに切断して形成
された切断面へ前記希土類元素を励起する励起光が入射
され、前記コアの密度より低い密度を持つ第1のクラッ
ドと、前記第1のクラッドを取り囲み、前記第1のクラ
ッドの密度より低い密度を持つ第2のクラッドとを具備
することを特徴としている。また、請求項2記載の発明
は、請求項1記載の発明において、前記切断面を前記第
1のクラッドに複数形成したことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is directed to an optical waveguide having a core to which a rare earth element is added, wherein the optical waveguide surrounds the core.
Excitation light for exciting the rare earth element is incident on a cut surface formed by cutting an end portion obliquely to the longitudinal direction of the core, a first clad having a density lower than the density of the core, A second cladding surrounding the first cladding and having a density lower than the density of the first cladding. According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a plurality of the cut surfaces are formed in the first clad.

【0009】また、請求項3記載の発明は、請求項1又
は2記載の光導波路と、信号光を集光して前記コアに入
射させる信号光入力手段と、前記切断面の数に対応して
設けられ、発生させた前記励起光を集光して前記切断面
に入射させる励起光発生手段とを具備することを特徴と
している。また、請求項4記載の発明は、請求項3記載
の発明において、前記励起光発生手段は、前記励起光を
発生させる励起光源と、前記切断面に対向して配置さ
れ、前記励起光源が発生させた前記励起光を集光して前
記切断面に入射させる集光手段とを具備することを特徴
としている。また、請求項5記載の発明は、請求項4記
載の発明において、前記励起光源は、複数個のエミッタ
を並べて構成されるレーザダイオードであることを特徴
としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical waveguide according to the first or second aspect, signal light input means for converging a signal light to enter the core, and the number of the cut surfaces. And an excitation light generating means for condensing the generated excitation light and making it incident on the cut surface. According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the excitation light generating means is disposed to face the excitation light source for generating the excitation light and the cut surface, and the excitation light source is generated. And a condensing means for condensing the excited excitation light and making it incident on the cut surface. According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the invention, the excitation light source is a laser diode configured by arranging a plurality of emitters.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。 〔第1実施形態〕図1は、本実施形態における光導波路
の構造を示す斜視図であり、図中、図7に示したものと
同じ部品については同一の符号を付してある。また、図
2は図1の矢印方向に光導波路20を見たときのA−A
断面図であり、図1に示すものと同じ部品には同一の符
号を付すとともに、図8と同様に希土類元素3の図示は
省略している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a perspective view showing the structure of an optical waveguide according to the present embodiment. In the drawing, the same components as those shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals. FIG. 2 shows AA when the optical waveguide 20 is viewed in the direction of the arrow in FIG.
FIG. 9 is a sectional view, in which the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and illustration of the rare earth element 3 is omitted as in FIG.

【0011】図1乃至図2に示すように、本実施形態に
おける光導波路20はクラッドを二重構造にしてある。
すなわち、第1のクラッドであるクラッド部21はコア
部2の外周を取り囲むように形成してあり、また、この
クラッド部21の外周を第2のクラッドであるクラッド
部22が取り囲むように形成している。ここで、クラッ
ド部21の密度はコア部2の密度よりも低くしてあり、
また、クラッド部22の密度はクラッド部21の密度よ
りも低くしてある。
As shown in FIGS. 1 and 2, the optical waveguide 20 in the present embodiment has a double clad structure.
That is, the clad portion 21 as the first clad is formed so as to surround the outer periphery of the core portion 2, and the outer periphery of the clad portion 21 is formed so as to be surrounded by the clad portion 22 as the second clad. ing. Here, the density of the clad portion 21 is lower than the density of the core portion 2,
The density of the clad portion 22 is lower than the density of the clad portion 21.

【0012】また、本実施形態における光導波路20で
は、図2に示す断面図上で見たときに、クラッド部21
及びクラッド部22に対し、コア部2を挟んだ上側部分
をコア部2の長手方向に対して斜めにカットしてある。
こうすることで、クラッド部21には切断面23を形成
するとともに、クラッド部22には切断面24を形成し
ている。後述するように、切断面23は励起光を入射さ
せるためのものであって、入射される励起光のビーム径
としては切断面23の面積に相当するだけの大きさまで
許容されることになる。一方、切断面24には励起光を
入射させる必要がないため、切断面24は必ずしも斜め
にカットしなくとも良く、切断面を形成する際の加工の
容易性等を考慮してその形状を適宜決定すれば良い、ま
た、切断面23の角度は図示したような45゜程度の角
度である必然性は特になく、励起光を入射できるような
角度に適宜決めるようにすれば良い。
Further, in the optical waveguide 20 of the present embodiment, when viewed in the sectional view shown in FIG.
The upper portion of the clad portion 22 sandwiching the core portion 2 is cut obliquely to the longitudinal direction of the core portion 2.
Thus, the cut surface 23 is formed in the clad portion 21 and the cut surface 24 is formed in the clad portion 22. As will be described later, the cut surface 23 is for allowing the excitation light to enter, and the beam diameter of the incident excitation light is allowed to be as large as the area of the cut surface 23. On the other hand, since it is not necessary to make excitation light incident on the cut surface 24, the cut surface 24 does not necessarily need to be cut obliquely, and its shape is appropriately adjusted in consideration of the ease of processing when forming the cut surface. The angle of the cut surface 23 is not necessarily required to be approximately 45 ° as shown in the figure, and may be appropriately determined so that the excitation light can be incident.

【0013】次に、図3は図1乃至図2に示す光導波路
20を用いた光直接増幅器の構成を示すブロック図であ
って、図1又は前掲した図9に示したものと同じ部品に
ついては同一の符号を付してある。本実施形態では、励
起光源として高出力のものを使用することを想定してい
るため、図3に示す通り、3個のエミッタを並べたレー
ザダイオードで励起光源30を構成するようにしてい
る。また、集光器31は、クラッド部21の切断面23
と対向して配置されており、励起光源30の出射する光
を集光し、これを励起光32として切断面23からクラ
ッド部21へ入射させる。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of an optical direct amplifier using the optical waveguide 20 shown in FIGS. 1 and 2, and shows the same components as those shown in FIG. 1 or FIG. Are given the same reference numerals. In the present embodiment, it is assumed that a high-output pump light source is used. Therefore, as shown in FIG. 3, the pump light source 30 is configured by a laser diode in which three emitters are arranged. In addition, the concentrator 31 is provided on the cut surface 23 of the clad portion 21.
The light emitted from the excitation light source 30 is condensed, and the collected light is made to enter the cladding portion 21 from the cut surface 23 as excitation light 32.

【0014】前述したように、励起光32のビーム径は
切断面23の面積まで許されることから、本実施形態に
おいては、集光器31であまり集光させることなく切断
面23へ励起光を入射させても特に問題がない。一方、
信号光を光導波路20へ入射させるための構成は基本的
には図9と同じである。すなわち、集光器33をコア部
2の端面に対向して配置することとし、信号光源5の発
生した信号光を集光器33で集光し、集光された光を信
号光34としてコア部2へ入射させる。
As described above, since the beam diameter of the excitation light 32 is allowed up to the area of the cut surface 23, in this embodiment, the excitation light is transmitted to the cut surface 23 without being condensed by the light collector 31. There is no particular problem even if it is made incident. on the other hand,
The configuration for causing the signal light to enter the optical waveguide 20 is basically the same as that in FIG. That is, the concentrator 33 is disposed so as to face the end face of the core unit 2, the signal light generated by the signal light source 5 is condensed by the concentrator 33, and the condensed light is converted into a signal light 34 by the core. It is incident on the part 2.

【0015】上記構成による光直接増幅器の動作は以下
のようになる。まず、集光器31は励起光源30の発生
させている光を集光し、これによって得られる励起光3
2を切断面23からクラッド部21へ入射させる。この
入射光はクラッド部21からコア部2を通過し、その際
にコア部2内の希土類元素3(図示省略)を励起させ
る。この後、光はクラッド部21をさらに進み、クラッ
ド部21とクラッド部22の境界面で反射したのち、ク
ラッド部21,コア部2,クラッド部21を伝搬してゆ
き、コア部2を挟んで上記境界面と対向する境界面で反
射する。そしてこれ以後は、いま説明した一連の動作が
繰り返されることになって、切断面23から入射した光
はコア部2内の希土類元素3を励起させつつ、クラッド
部21中を反射しながら伝搬してゆく。
The operation of the optical direct amplifier having the above configuration is as follows. First, the condenser 31 condenses the light generated by the excitation light source 30 and obtains the excitation light 3
2 is made to enter the cladding 21 from the cut surface 23. The incident light passes through the core portion 2 from the cladding portion 21 and excites the rare earth element 3 (not shown) in the core portion 2 at that time. Thereafter, the light further travels through the clad part 21 and is reflected at the boundary between the clad part 21 and the clad part 22, and then propagates through the clad part 21, the core part 2, and the clad part 21, and sandwiches the core part 2. The light is reflected on a boundary surface facing the boundary surface. Thereafter, the series of operations just described is repeated, and the light incident from the cut surface 23 propagates while reflecting in the clad portion 21 while exciting the rare earth element 3 in the core portion 2. Go on.

【0016】こうした状態で、信号光源5からパルス光
6を発生させると、集光器33は信号光源5の発するパ
ルス光6を集光し、これを信号光34としてコア部2の
端面へ入射させる。この入射光はコア部2を伝搬してゆ
き、その過程で光増幅され、出力光10として信号光3
4を光増幅したパルス光が得られる。このとき、励起光
32のパワーは図9に示した場合に比して高いことか
ら、光導波路20の増幅度も図9に示した光導波路1に
比して高くなっており、出力光10として得られる波形
35のレベルも図9の波形11のレベルに比べて大きく
なる。
In this state, when the pulse light 6 is generated from the signal light source 5, the condenser 33 condenses the pulse light 6 emitted from the signal light source 5, and this is incident on the end face of the core 2 as a signal light 34. Let it. This incident light propagates through the core portion 2, is optically amplified in the process, and becomes the signal light 3 as the output light 10.
The pulse light obtained by optically amplifying No. 4 is obtained. At this time, since the power of the pump light 32 is higher than that in the case shown in FIG. 9, the amplification degree of the optical waveguide 20 is higher than that of the optical waveguide 1 shown in FIG. Is also higher than the level of waveform 11 in FIG.

【0017】〔第2実施形態〕図4は本実施形態におけ
る光導波路の構造を示す斜視図であって、図中、図1に
示したものと同じ部品については同一の符号を付してあ
る。また、図5は図4の矢印方向に光導波路40を見た
ときのB−B断面図であって、図4に示すものと同じ部
品には同一の符号を付すとともに、図2と同様に、希土
類元素3の図示は省略してある。
[Second Embodiment] FIG. 4 is a perspective view showing the structure of an optical waveguide according to this embodiment. In the figure, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. . FIG. 5 is a sectional view taken along the line BB when the optical waveguide 40 is viewed in the direction of the arrow in FIG. 4, and the same parts as those shown in FIG. The illustration of the rare earth element 3 is omitted.

【0018】図4乃至図5から分かるように、本実施形
態では、クラッド部に対して斜めの切断面を2箇所設け
るようにしている。すなわち、図5に示す断面図におい
て、コア部2を挟んだ上側部分については第1実施形態
と同様に切断面23及び切断面24を設け、一方で、コ
ア部2を挟んだ下側部分については、クラッド部21に
切断面41を形成するとともにクラッド部22に切断面
42を形成している。なお、切断面42を必ずしも斜め
にしておく必要がないことは、切断面24の場合と同様
である。
As can be seen from FIGS. 4 and 5, in this embodiment, two oblique cut surfaces are provided with respect to the clad portion. That is, in the cross-sectional view shown in FIG. 5, a cut surface 23 and a cut surface 24 are provided for the upper portion sandwiching the core portion 2 as in the first embodiment, while the lower portion sandwiching the core portion 2 is provided. Has a cut surface 41 formed in the clad portion 21 and a cut surface 42 formed in the clad portion 22. In addition, it is the same as the case of the cut surface 24 that the cut surface 42 does not necessarily need to be inclined.

【0019】次に、図6は図4乃至図5に示す光導波路
40を用いた光直接増幅器の構成を示すブロック図であ
って、図3〜図5に示したものと同じ部品については同
一の符号を付してある。本実施形態では、光導波路40
に対して切断面が2箇所設けられていることから、励起
光源30と同一構成の励起光源43を備えるほか、切断
面41に対向して配置された集光器31と同一構成の集
光器44を備えている。これによって、集光器44が励
起光源43の発する光を集光し、これを励起光45とし
て切断面41からクラッド部21へ入射させる。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an optical direct amplifier using the optical waveguide 40 shown in FIGS. 4 and 5, and the same parts as those shown in FIGS. Are attached. In the present embodiment, the optical waveguide 40
Is provided with two cut surfaces, so that it has an excitation light source 43 having the same configuration as the excitation light source 30 and a light collector having the same configuration as the light collector 31 arranged opposite to the cut surface 41. 44. As a result, the condenser 44 condenses the light emitted by the excitation light source 43, and makes the incident light 45 enter the cladding portion 21 from the cut surface 41.

【0020】上記構成による光直接増幅器の動作は第1
実施形態におけるのと同様である。すなわち、集光器3
1,44の各々が励起光源30,43の発生させた光を
それぞれ集光し、得られた励起光32,45をそれぞれ
切断面23,41からクラッド部21へ入射させる。こ
れにより、第1実施形態と同様に、それぞれの入射光は
クラッド部21内を反射しながら伝搬してゆき、コア部
2を光が通過する度にコア部2内の希土類元素3(図示
省略)を励起させることになる。この状態において、信
号光源5の発生するパルス光6を集光器33で集光させ
て信号光34をコア部2へ入射させる。これにより、信
号光34がコア部2を通過する際に光増幅され、光導波
路40からの出力光10として図3に示した波形35よ
りも高レベルの波形46が得られることになる。
The operation of the optical direct amplifier having the above configuration is the first.
This is the same as in the embodiment. That is, the light collector 3
1 and 44 condense the light generated by the excitation light sources 30 and 43, respectively, and cause the obtained excitation lights 32 and 45 to enter the cladding 21 from the cut surfaces 23 and 41, respectively. As a result, similarly to the first embodiment, each incident light propagates while being reflected in the cladding portion 21, and each time light passes through the core portion 2, the rare earth element 3 (not shown) in the core portion 2. ) Will be excited. In this state, the pulse light 6 generated by the signal light source 5 is condensed by the condenser 33 and the signal light 34 is made incident on the core unit 2. As a result, the signal light 34 is optically amplified when passing through the core section 2, and a higher level waveform 46 than the waveform 35 shown in FIG. 3 is obtained as the output light 10 from the optical waveguide 40.

【0021】なお、本実施形態では切断面を2箇所とし
ているが、切断面の数が2箇所に限定されるものでない
ことは言うまでもない。切断面の数があまりに多過ぎる
場合には、励起光をクラッド部21へ入射させる際の切
断面の面積が小さくなりすぎることにもなるが、かかる
限界内であれば、3箇所以上の切断面を設けるようにし
ても良い。
In this embodiment, the number of cut surfaces is two. However, it is needless to say that the number of cut surfaces is not limited to two. If the number of cut surfaces is too large, the area of the cut surface when the excitation light is made incident on the cladding portion 21 will be too small. May be provided.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明では、希土類元素の添加されたコアを取り囲み、コア
の長手方向に対して端部を斜めに切断して形成された切
断面へ希土類元素の励起光が入射され、コアよりも低い
密度を持つ第1のクラッドと、第1のクラッドを取り囲
み、第1のクラッドよりも低い密度を持つ第2のクラッ
ドを設けている。これによって、切断面から入射される
励起光は、第1のクラッドを反射しながら伝搬する際に
コア内の希土類元素を励起させることになり、この状態
においてコアの端面から信号光を入射させれば光増幅媒
体として機能する。こうして、コアの径に比して非常に
大きな面積を持つ切断面に励起光を入射させれば良くな
り、従来に比べて励起光を光導波路へ入射させるのが極
めて容易になる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the core to which the rare earth element is added is surrounded, and the end is cut obliquely with respect to the longitudinal direction of the core. A first clad having a density lower than that of the core and having a first cladding surrounding the first cladding and having a lower density than the first cladding is provided. As a result, the excitation light incident from the cut surface excites the rare earth element in the core when propagating while reflecting off the first cladding, and in this state, the signal light is incident from the end face of the core. If it functions as an optical amplification medium. In this way, it is sufficient to make the excitation light incident on the cut surface having an area much larger than the diameter of the core, and it becomes extremely easy to make the excitation light enter the optical waveguide as compared with the related art.

【0023】また、請求項2記載の発明では、第1のク
ラッドに対して切断面を複数形成している。これによ
り、複数の切断面からそれぞれ励起光を入射させること
で、コアの端面に入射される信号光に対する増幅度をい
っそう高めることができ、よりハイパワーの出力光が得
られることになる。また、請求項3〜5記載の発明で
は、請求項1又は2記載の光導波路と、信号光を集光し
てコアに入射させる信号光入力手段を設けるほか、発生
させた励起光を集光して切断面に入射させる励起光発生
手段を切断面の数に対応する数だけ設けている。これに
より、励起光発生手段内の励起光源として高出力のもの
を採用することが可能となるため、励起光のパワーを上
げることができ、材料加工などのハイパワーが要求され
る用途に適した光直接増幅器を実現することができる。
According to the second aspect of the present invention, a plurality of cut surfaces are formed on the first clad. Thus, by injecting the pumping light from each of the plurality of cut surfaces, the degree of amplification of the signal light incident on the end face of the core can be further increased, and higher output light can be obtained. According to the third to fifth aspects of the present invention, in addition to providing the optical waveguide according to the first or second aspect and signal light input means for condensing the signal light and making it incident on the core, the generated excitation light is condensed. The number of excitation light generating means to be incident on the cut surface is provided by the number corresponding to the number of cut surfaces. This makes it possible to use a high-output pump light source as the pump light source in the pump light generating means, so that the power of the pump light can be increased, which is suitable for applications requiring high power such as material processing. An optical direct amplifier can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1実施形態における光導波路の構
造を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a structure of an optical waveguide according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示す光導波路のA−A視断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view of the optical waveguide shown in FIG.

【図3】 図1乃至図2に示す光導波路を用いた光直接
増幅器の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an optical direct amplifier using the optical waveguide shown in FIGS. 1 and 2;

【図4】 本発明の第2実施形態における光導波路の構
造を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view illustrating a structure of an optical waveguide according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 図4に示す光導波路のB−B視断面図であ
る。
5 is a sectional view of the optical waveguide shown in FIG.

【図6】 図4乃至図5に示す光導波路を用いた光直接
増幅器の構成を示すブロック図である。
6 is a block diagram showing a configuration of an optical direct amplifier using the optical waveguide shown in FIGS. 4 and 5. FIG.

【図7】 従来の技術における光導波路の構造を示す斜
視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a structure of an optical waveguide according to a conventional technique.

【図8】 図7に示す光導波路のC−C視断面図であ
る。
8 is a cross-sectional view of the optical waveguide shown in FIG.

【図9】 図7乃至図8に示す光導波路を用いた光直接
増幅器の構成を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an optical direct amplifier using the optical waveguide shown in FIGS. 7 and 8.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…コア部、3…希土類元素、5…信号光源、6…パル
ス光、10…出力光、20,40…光導波路、21,2
2…クラッド部、23,24,41,42…切断面、3
0,43…励起光源、31,33,44…集光器、3
2,45…励起光、34…信号光
2 core part, 3 rare earth element, 5 signal light source, 6 pulse light, 10 output light, 20, 40 optical waveguide, 21 and 22
2 ... clad part, 23, 24, 41, 42 ... cut surface, 3
0, 43 ... excitation light source, 31, 33, 44 ... condenser, 3
2,45 ... excitation light, 34 ... signal light

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 希土類元素の添加されたコアを備えた光
導波路において、 前記コアを取り囲み、端部を前記コアの長手方向に対し
て斜めに切断して形成された切断面へ前記希土類元素を
励起する励起光が入射され、前記コアの密度より低い密
度を持つ第1のクラッドと、 前記第1のクラッドを取り囲み、前記第1のクラッドの
密度より低い密度を持つ第2のクラッドとを具備するこ
とを特徴とする光導波路。
1. An optical waveguide having a core to which a rare earth element is added, wherein the rare earth element is cut into a cut surface formed by surrounding the core and cutting an end thereof obliquely with respect to a longitudinal direction of the core. A first cladding, to which excitation light to be excited is incident and having a lower density than the core; and a second cladding surrounding the first cladding and having a lower density than the first cladding. An optical waveguide, comprising:
【請求項2】 前記切断面を前記第1のクラッドに複数
形成したことを特徴とする請求項1記載の光導波路。
2. The optical waveguide according to claim 1, wherein a plurality of the cut surfaces are formed in the first clad.
【請求項3】 請求項1又は2記載の光導波路と、 信号光を集光して前記コアに入射させる信号光入力手段
と、 前記切断面の数に対応して設けられ、発生させた前記励
起光を集光して前記切断面に入射させる励起光発生手段
とを具備することを特徴とする光直接増幅器。
3. The optical waveguide according to claim 1, wherein the signal light is condensed and the signal light is inputted to the core. An optical direct amplifier, comprising: excitation light generating means for condensing the excitation light and making it incident on the cut surface.
【請求項4】 前記励起光発生手段は、 前記励起光を発生させる励起光源と、 前記切断面に対向して配置され、前記励起光源が発生さ
せた前記励起光を集光して前記切断面に入射させる集光
手段とを具備することを特徴とする請求項3記載の光直
接増幅器。
4. An excitation light generating means, comprising: an excitation light source that generates the excitation light; and an excitation light source that is disposed to face the cut surface, condenses the excitation light generated by the excitation light source, and cuts the excitation light. 4. An optical direct amplifier according to claim 3, further comprising a condensing means for causing the light to enter the optical amplifier.
【請求項5】 前記励起光源は、複数個のエミッタを並
べて構成されるレーザダイオードであることを特徴とす
る請求項4記載の光直接増幅器。
5. The optical direct amplifier according to claim 4, wherein the pumping light source is a laser diode configured by arranging a plurality of emitters.
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