JPS6077476A - 導波形レ−ザ−及びその製造方法 - Google Patents

導波形レ−ザ−及びその製造方法

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JPS6077476A
JPS6077476A JP18455183A JP18455183A JPS6077476A JP S6077476 A JPS6077476 A JP S6077476A JP 18455183 A JP18455183 A JP 18455183A JP 18455183 A JP18455183 A JP 18455183A JP S6077476 A JPS6077476 A JP S6077476A
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JP
Japan
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waveguide
laser
substrate
glass
manufacturing
Prior art date
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Pending
Application number
JP18455183A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Yamada
武 山田
Takashi Kurokawa
隆志 黒川
Masayoshi Ono
大野 正善
Akiyuki Tate
彰之 館
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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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
    • H01S3/0632Thin film lasers in which light propagates in the plane of the thin film
    • H01S3/0635Thin film lasers in which light propagates in the plane of the thin film provided with a periodic structure, e.g. using distributed feed-back, grating couplers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄膜状のガラス導波路として構成されたレーザ
ー及びその製造方法に関する。
〔従来技術〕
従来この種のレーザーは表面に徽細な凹凸の回折格子が
刻まれたガラス基板上にポリウレタンやポリメチルメタ
クリレートなどの透明な樹脂をつけ、この樹脂にローダ
ミン6Gなどのレーザー発光色素を含浸させた構造とな
っていた。
レーザ一部が樹脂でできているため、熱に弱く、大パワ
ー、早い繰返し、長期の信頼性に乏しいなどの欠点ケ有
していた。また、ガラスにミクロン、サブミクロンピッ
チの微細な回折格子を構成するためにはレジストを用い
て、エツチングなどをしなければならず、多くの工程と
高い技術を要し、更に量産性に欠けるという欠点があっ
た。またこのレーザーでは用いることが可能なレーザー
発光物質はローダミン6Gなどの有機発光物質のみであ
シ、ネオジムを始めとした希土類イオンのレーザーは作
れず、劣化しやすいため信頼性が悪いという欠点を有し
ていた。
〔発明の目的〕
本発明はこれらの欠点を除去するためなされたものであ
シ、その目的はレジストを用いない導波形レーザー及び
その製造方法を提供することにある。
〔発明の構成〕
本発明を概説すれば、本発明の第1の発明は導波形レー
ザーの発明であって、基板上にレーザー発光物質と共振
構造を有するガラス薄膜導波路が形成されていることを
特徴とする。
そして、本発明の第2の発明は導波形レーザーの製造方
法の発明であって、基板上にレーザー発光物質を含むガ
ラス薄膜導波路を形成する工程と、ガラス薄膜導波路に
共振構造を形成する工程の各工程を包含することを特徴
とする。
本発明の導波形レーザーを図面に基づいて説明する。第
1図(a)〜ωは本発明の導波形レーザーの各側の概略
図である。第1図において符号1はガラス基板、2け回
折格子、3及び31はガラス薄膜、4はレーザー光、5
はミラーそして6は低屈折率ガラス薄膜を意味する。(
a)ではガラス基板1上に回折格子2がつけられている
その上にはレーザー発光物質を含む高屈折率のガラス薄
膜6があシ、このガラス薄膜3の全面若しくは薄膜面内
に導波方向から励起光を照射することによりレーザー光
4を出すことができる。(b)では、ガラス基板1上に
、回折格子2がつけられたレーザー発光物質を含む高屈
折率のガラス薄膜3がおり、このガラス薄膜3の全面若
しくは薄膜面内に導波方向から励起光を照射することに
よ勺レーザー光4を出すことができる。(C)では、ガ
ラス基板1に回折格子2と共に溝が切ってあり、そのた
め、レーザー発光物質を含む高屈折率のガラス薄膜3は
面内方向についても導波構造となっている。このガラス
薄膜3の全面若しくは導波方向から励起光を照射するこ
とによりレーザー光4を出すことができる。
(a)ではガラス基板1に回折格子2と共に合波回路と
すべき溝が切ってあシ、そのためレーザー発光物質を含
む高屈折率のガラス薄膜3は合波路であり、その一部に
回折格子がついた構造となっている。また、2つの回折
格子は各各のピッチを変えてあシ、同一の励起光を照射
しても2種の異なる波長のレーザー光4を同一の導波路
へ出すことが可能である。また、一方の回折格子部分へ
のみ励起光を照射し、片側のみ励起さすことも可能であ
る。(e)ではガラス基板1に高屈折率のガラス薄膜3
と共にリング状のレーザー発光物質を含むガラス薄膜5
1が存在し、全面への励起光の照射によりガラス薄膜3
1で共振を起したレーザー光4はガラス薄膜3を通し放
射される。(f)では基板1上にレーザー発光物質を含
む高屈折率のガラス薄膜3の両端にミラー5が取付けら
れている。この全面に励起光Thfll射することによ
りレーザー光4を放射することができる。(ハ)では基
板1に三次元的な導波路?構成するガラス薄膜3と低屈
折率のガラス薄膜6を介してガラス薄膜5とがあり、ガ
ラスNMsにはレーザー発光物質が含まれている。
この両端面にミラーと取付け(図中では省略)全面に励
起光を照射することによりレーザー光4を出すことがで
きる。なおこの場合、2つのガラス薄膜3のレーザー発
光物質を変えるか、又は広い波長範囲のレーザー発振ケ
起し得るレーザー発光物質の場合にはミラー間の光路長
を屈折率によシ変えるなどにより異なる発振波長を得る
こともできる。
このように本発明による導波形レーザーではすべての部
分がガラスでできているため、熱に強く、パワーを大き
くすることも可能である。
第2図は本発明による導波形レーザーの製造方法の一実
施例を示す工程図であり、多孔質ガラスとしてゾル−ゲ
ル法によるものを用いる場合を説明しである。第2図に
おいて、符号1及び3け2I¥1図と同義、7及び71
け溶液、8は型、9けゲルを意味する。加水分解してゲ
ル化可能な金属アルコラード、水及びアルコールを主成
分とする溶液7ft、用意する。全屈アルコラードとし
てはメトキンンラン、エトキン7ラン、メトキンゲルマ
ニウム、トリットキンアルミニウムなどがあシ、アルコ
ールとしては、メタノール、エタノールなどがある。溶
液7に回折格子又は回折格子と導波路が一体となった型
8をっけ、溶液7が流動しない程度まで固まったゲル9
を作る。次に型8ケはずしゲル9の上に溶液7よりも高
屈折率でかつレーザー発光物質を含んだ溶液71を注ぎ
、ゲル9と共に固化させ、乾燥加熱することにより導波
形レーザーを得る。
この時ゲル9け溶液7.71の成分比により一定の決っ
た割合で収縮する。そのため型8は一定の割合で大きく
作っておくことができ、本来微細な型8の準備も容易で
ある。溶液7及び71は収縮率ができるだけ同一のもの
を用いることが好ましい。溶液71のように高屈折率と
するにはゲルマニウムのアルコキシドなどを混入するか
、チタンなどのイオンを混入すれば良い。
またレーザー発光物質としてtよネオジムなどの希土類
と、マンガンなどの増感剤のイオン、又はローダミン6
Gなどの有機色素がある。
第5図は製造方法の他の実施例を示す工程図である。第
3図において符号1.3.9は第2図と同義であシ、1
0は多孔質ガラス、11はドーピング液を意味する。第
2図と同様に回折格子のパターンがついたゲル9を作製
する。若しくけ市販の多孔質ガラス10i用意する。こ
のゲル9若しくは多孔質ガラス10i高屈折率ノイオン
及びレーザー発光物質を含むドーピング液11に漬ける
。これを取出し、乾燥加熱することにより導波形レーザ
ーを得る。
〔実施例〕
以下本発明を実施例にょシ更に具体的に説明するが本発
明はこれらに限定されない。
実施例1 第2図の方法によシ、溶液7としてテトラメトキシシラ
ン、水及びメタノールを1:4:4のモル比で混合した
ものを用い、溶液71として、溶液7にテトラメトキシ
ゲルマニウム、ローダミン6Gの混入したものを用い、
第1図(a)の導波形レーザーを得た。回折格子のピッ
チは06μmでちり、これを窒素レーザーで励起して5
80 nmのレーザー発振を得た。
実施例2 第3図の方法によシ、溶液7としてテトラエトキシシラ
ン、水及びエタノールi1:15:8のモル比で混合し
たもの?用い、ドーピング液としてエタノールと水の混
合液に硝酸ネオジム及び硝酸マンガンを溶かしたものを
用い、第1図(b)の導波形レーザーを得た。回折格子
のピッチは073μmであ、す、これをキセノンフラッ
シュで胛射し、11060n のレーザー発振を得た。
実施例3 第2図の方法によシ溶液7としてテトラメトキシシラン
、エトキシナトリウム、水及びメタノールを0.85 
: 0.15 : 4 : 4のモル比で混合したもの
を用い、溶液71として溶液7に塩化リン及び塩化ネオ
ジムの混合したものケ用い、第1図(b)の導波形レー
ザーを得た。回折格子のピッチけ1.1μmであシ、こ
れをエキシマレーザ−で励起して1060 nmのレー
ザー発振を得た。
実施例4 第2図の方法によシ溶液7としてテトラメトキシシラン
、水及びメタノールを1:6:60モル比で混合したも
のを用い、溶液71として溶液7にテトラメトキシゲル
マニウム及びローダミン6Gの混入したものを用い、第
1図(d)の導波形レーザーを得た。回折格子のピッチ
は1.0μmと1,05μm であった。この両方を窒
素レーザーで励起し、580 nm と600 nmの
2つのレーザー光の同時発振を得、一方ずつを励起した
場合、各各一方の波長の発振を得た。
実施例5 第6図の方法によ勺、多孔質ガラス9牙ローダミン6G
と塩化ゲルマニウムの溶液11に浸した後、乾燥加熱し
、第1図(f)の導波形レーザーを得た。これにミラ−
5ft蒸着し、キセノンフラッシュで励起し、590n
m のレーザー発振を得た。
実施例6 第2図の方法を用い、溶液7としてテトラメトキシシラ
ン、水及びメタノールを1 :6:6のモル比で混合し
たものを用い、型8として平坦なものを用い、ゲル9を
得た。次にこの上に溶液71として溶液7[テトラメト
キシゲルマニウム及びローダミン6Gの混入したものを
流しゲル化させ、次に溶液7を流し込み、ゲル化させる
。これを3回繰返し、レーザー発光物質を含む層が3層
のものを得た。これを乾燥、加熱したものにミラー5を
取付け、キセノンフラッシュで励起した。各科の層のゲ
ルマニラAftを変えることにより、585.592又
は609nm のレーザー発振を得た。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明による導波形レーザーは、ガ
ラスですべてができているため、熱による劣化が少ない
という特徴がある。また、本発明による導波形レーザー
の製造方法によればレジストなどを用いることなく回折
格子が得られ、また高熱の処理などが不要であシ、簡単
な装置で容易に製造できることから経済性に富むという
利点がある。更に本発明方法によれば従来得られなかっ
たガラスの色素レーザーが得られるという特徴がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の導波形レーザーの各側の概略図、第2
図及び第3図は本発明による導波形レーザーの製造方法
の例の工程図である。 1ニガラス基板、2:回折格子、3及び31ニガラス薄
膜、4:レーザー光、5:ミラー、6:低屈折率ガラス
薄膜、7及び71:溶液、s:Ws 9ニゲル、10:
多孔質ガラス、11ニド−ピング液 特許出願人 日本電信電話公判 代理人 中 本 宏 同 井 上 昭 (α) (C) 勇 / (1)) (d) 図 (e) (q) 第 71 (f〕 図 第 2 図 第 3 図 口iiI回 手続補正書(自発補正) 昭和59年 2月 8日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1事件の表示 昭和58年特許願第184551、発明
の名称 導波形レーザー及びその製造方法5補正金する
者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号名 称 
(422) 日本電信電話公社代表者 真 藤 恒 住 所 東京都港区西新橋6丁目15番8号西新橋中央
ビル502号 電話(457)−5467氏 名 弁理
士(7850) 中 本 宏C11か1名) 5、補正命令の日月 自発補正 &補正により増加する発明の斂 0 Z補正の対象 (1) 明細書の発明の詳1)lllな説明の相a補正
の内容 (1) 明#III沓の発明の詳細な説明の榴を以下の
とおシ補正する。 (イ) 明細ヤ3の第12頁下から8行のIf得た。」
の次に改行して以下の文を加入する。 [実施例7 第2図の方法により、浴液7としてテ トラメトキシシラン、水及びメタノールに+:6二6の
モル比で6?、合したもの葡用い、浴液71として浴液
7にテトラメトキシケルマニウム及びトリブトキシネオ
ジムの5%アルコールm液の混入したものを用い、第1
図(OJの導波形レーザーを得た。回折格子のピッチは
0.75μmであす、これをキセノンフラッシュで照射
し、1060 nm のレーザー発振を得た。」

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 基板上にレーザー発光物質と共振構造を有するガ
    ラス薄膜導波路が形成されていることを特徴とする導波
    形V−ザー。 2、 該共振のだめの構造がミラー、回折格子又はリン
    グ状の導波路を有しているものである特許請求の範囲第
    1項記載の導波形レーザー。 五 導波路が、二次元又は三次元構造である特許請求の
    範囲第1項記載の導波形レーザー。 4、導波路が複数積層されている特許請求の範囲第1項
    記載の導波形レーザー。 1 基板上にレーザー発光物質を含むガラス薄膜導波路
    を形成する工程と、ガラス薄膜導波路に共振構造を形成
    する工程の各工程を包含することを特徴とする導波形レ
    ーザーの製造方法。 3 & 該基板が多孔質ガラスである特許請求の範囲第5項
    記載の導波形レーザーの製造方法。 Z 該多孔質ガラス基板上に高屈折率物質とレーザー発
    光物質を拡散させる特許請求の範囲第5項記載の導波形
    レーザーの製造方法。 a 該導波路が加水分解してゲル化可能な金属アルコラ
    ード溶液をゲル化し、その上に組成の異なる金属アルコ
    ラード溶液を流し込み、ゲル化させ、乾燥、加熱して製
    作するものである特許請求の範囲第5項記載の導波形レ
    ーザーの製造方法。 9 少なくとも一方の金属アルコラード溶液を所定の型
    と一定時間接触させながらゲル化させたのち離型する工
    程を有する特許請求の範囲第8項記載の導波形レーザー
    の製造方法。 1[1該ゲル上に組成の異なる金属アルコラード溶液を
    流し込む工程を複数回繰返す特許請求の範囲第8項記載
    の導波形レーザーの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0225083A (ja) * 1988-07-14 1990-01-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ガラス導波路レーザおよび増幅器の製造方法
JPH0465886A (ja) * 1990-07-06 1992-03-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 分布反射型色素セル及び分布反射型色素レーザ装置
US10197804B2 (en) 2016-04-25 2019-02-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Refractive coating for diffractive optical elements

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