WO2019130551A1 - 平面導波路及びレーザ増幅器 - Google Patents

平面導波路及びレーザ増幅器 Download PDF

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WO2019130551A1
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cladding
excitation light
inner cladding
arccos
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PCT/JP2017/047248
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賢一 廣澤
史生 正田
俊平 亀山
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三菱電機株式会社
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    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094038—End pumping

Definitions

  • the present invention relates to a planar waveguide provided with a flat core for amplifying signal light by absorbing a first excitation light to form a population inversion, and a laser amplifier provided with a planar waveguide.
  • Patent Document 1 discloses an optical fiber of a double clad structure in which doped glass is used for the inner clad.
  • An optical fiber of a double clad structure using doped glass as an inner clad has a core formed of glass having a property of emitting oscillation light by absorbing the first excitation light to form a population inversion.
  • a double clad optical fiber using doped glass for the inner cladding has the inner cladding disposed on the outer periphery of the core so as to include the core and the outer periphery of the inner cladding so as to include the inner cladding. And an outer cladding disposed.
  • the inner cladding is formed of glass having a refractive index lower than that of the core, and emits the first excitation light by absorbing the second excitation light to form a population inversion.
  • the first excitation light is oscillation light of the inner cladding. Since the inner cladding emits the first excitation light, it is not necessary to separately prepare a light source for introducing the first excitation light into the optical fiber.
  • the outer cladding is formed of glass having a refractive index lower than that of the inner cladding, and totally reflects the first excitation light. The oscillation light emitted from the core is totally reflected by the inner cladding and thus confined in the core.
  • a conventional double-clad optical fiber using an doped glass as the inner cladding emits light when the core oscillates, and is not for amplifying signal light emitted from an external signal light source. . For this reason, when it is used as an amplifier for amplifying signal light emitted from an external signal light source, parasitic oscillation of the core occurs. Since the parasitic oscillation of the core generates not only the signal light emitted from the signal light source but also light having a wavelength different from that of the signal light, the amplification factor of the signal light is lowered. There was a problem.
  • the present invention has been made to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to obtain a planar waveguide and a laser amplifier that can prevent parasitic oscillation of the core.
  • a planar waveguide according to the present invention absorbs a first excitation light to form a population inversion, thereby joining a flat core that amplifies signal light and one of two planes in the core.
  • a flat first inner cladding that emits the first excitation light and reflects the signal light by absorbing the second excitation light and forming a population inversion, and Of the two planes in the inner cladding, a flat plate-like first outer cladding which is joined to the plane opposite to the plane to which the core is joined and which reflects the first excitation light, and two planes in the core
  • First inner cladding, and first and second outer claddings A first dielectric multilayer film disposed at one of two end faces of the diode, transmitting light in a wavelength band including the wavelength of the signal light, and reflecting the first
  • the light of the wavelength band including the wavelength of the signal light is disposed on one of the two end faces of the core, the first inner cladding, and the first and second outer claddings.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a laser amplifier including a planar waveguide according to Embodiment 1;
  • FIG. 6 is a block diagram showing a laser amplifier including another planar waveguide according to Embodiment 1;
  • FIG. 6 is a block diagram showing a laser amplifier including another planar waveguide according to Embodiment 1;
  • FIG. 7 is a block diagram showing a laser amplifier including a planar waveguide according to Embodiment 2;
  • FIG. 7 is a configuration diagram showing a laser amplifier including a planar waveguide according to Embodiment 3.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a laser amplifier including a planar waveguide according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a laser amplifier including a planar waveguide according to the first embodiment.
  • a signal light source 1 is a light source that emits signal light 2 to a planar waveguide 3.
  • the planar waveguide 3 includes the core 11, the first inner cladding 12, the first outer cladding 13, the second outer cladding 14, the first dielectric multilayer 15, the second dielectric multilayer 16, and the heat sink 17.
  • the direction parallel to the optical axis is taken as the z-axis
  • the direction perpendicular to the plane of the planar waveguide 3 is taken as the y-axis.
  • a direction perpendicular to each of the y-axis and the z-axis is taken as an x-axis.
  • the excitation light source 5 is a light source for emitting the second excitation light 6 to the planar waveguide 3, and an incoherent light source such as a laser diode is generally used.
  • an incoherent light source such as a flash lamp or a light emitting diode (LED) as the excitation light source 5.
  • FIG. 1 shows an example in which the excitation light source 5 is disposed in the ⁇ z direction and the + x direction (or the ⁇ x direction) of the planar waveguide 3. In the example of FIG. 1, it is drawn that the second excitation light 6 emitted from the excitation light source 5 passes through the first dielectric multilayer film 15.
  • the second excitation light 6 emitted from the excitation light source 5 is in front of the paper surface.
  • the light is incident on the planar waveguide 3 from the side or the back side and does not pass through the first dielectric multilayer film 15.
  • the position where the excitation light source 5 is disposed may be a position where the second excitation light 6 emitted from the excitation light source 5 is incident on the planar waveguide 3 and is not limited to the position shown in FIG.
  • the excitation light source 5 is disposed in the ⁇ z direction of the planar waveguide 3.
  • the core 11 is a flat gain generating member that absorbs the first excitation light 4 emitted from the first inner cladding 12 to form a population inversion, and generates a gain by radiation transition.
  • the core 11 absorbs the first excitation light 4 to form a population inversion, thereby amplifying the signal light 2 emitted from the signal light source 1 and emitting the amplified signal light 2 to the outside.
  • a glass to which a rare earth element such as Er (erbium), Yb (ytterbium), Tm (thulium), Nd (neodymium), and Ho (holmium) is added is used as the core 11.
  • a rare earth added crystal such as Nd: YVO4 (neodymium: yttrium. Vanadium oxide), a rare earth element added crystal material such as Yb: YAG (ytterbium, dope, yttrium, aluminum garnet).
  • a ceramic or a crystal to which a transition metal such as Cr: YAG (chromium-dove-yttrium-aluminum garnet) or Ti: Sapphire (titanium-sapphire) is added is used as a transition metal such as Cr: YAG (chromium-dove-yttrium-aluminum garnet) or Ti: Sapphire (titanium-sapphire) is added is used.
  • the first inner cladding 12 is joined to one of two planes in the core 11.
  • two planes in the core 11 are the upper surface and the lower surface of the core 11, and the first inner cladding 12 is joined to the upper surface of the core 11.
  • the first inner cladding 12 is a flat gain generating member that absorbs the second excitation light 6 emitted from the excitation light source 5 to form a population inversion, and generates a gain by radiation transition.
  • the first inner cladding 12 absorbs the second excitation light 6 to form a population inversion, thereby emitting the first excitation light 4 and reflecting the signal light 2.
  • the first inner cladding 12 is a glass doped with a rare earth element such as Er, Yb, Tm, Nd and Ho, a crystal doped with a rare earth such as Nd: YVO 4, a rare earth element doped crystalline material such as Yb: YAG Among the ceramics made from the above, or crystals added with a transition metal such as Cr: YAG, Ti: Sapphire, a material capable of oscillating the excitation wavelength of the core 11 is used.
  • a rare earth element such as Er, Yb, Tm, Nd and Ho
  • a crystal doped with a rare earth such as Nd: YVO 4
  • a rare earth element doped crystalline material such as Yb: YAG
  • a transition metal such as Cr: YAG, Ti: Sapphire
  • the first outer cladding 13 is joined to a plane opposite to the plane to which the core 11 is joined among the two planes in the first inner cladding 12.
  • the two planes in the first inner cladding 12 are the upper and lower surfaces of the first inner cladding 12, and the first outer cladding 13 is joined to the upper surface of the first inner cladding 12.
  • the first outer cladding 13 is, for example, a flat optical glass, and reflects the first excitation light 4 emitted from the first inner cladding 12.
  • the second outer cladding 14 is joined to a plane opposite to the plane to which the first inner cladding 12 is joined among the two planes in the core 11.
  • the second outer cladding 14 is joined to the lower surface of the core 11.
  • the second outer cladding 14 is, for example, a flat optical glass, and reflects each of the first excitation light 4 and the signal light 2 emitted from the first inner cladding 12.
  • the first outer cladding 13 and the second outer cladding 14 may be the same material or may be different materials.
  • the first dielectric multilayer film 15 is formed on one of two end surfaces of the planar waveguide 3 including the core 11, the first inner cladding 12, the first outer cladding 13 and the second outer cladding 14. It is arranged.
  • the two end faces of the planar waveguide 3 are the left end face and the right end face of the planar waveguide 3 in the figure, and the first dielectric multilayer film 15 is disposed on the left end face There is.
  • the first dielectric multilayer film 15 transmits light in a wavelength band including the wavelength of the signal light 2 emitted from the signal light source 1, and transmits the first excitation light 4 emitted from the first inner cladding 12. reflect.
  • the first dielectric multilayer film 15 is a multilayer having high transmittance in the wavelength band including the wavelength of the signal light 2 and high reflectance in the wavelength band including the wavelength of the first excitation light 4.
  • a membrane is used.
  • the first dielectric multilayer film 15 is attached to the end face of the left side of the planar waveguide 3, but the first dielectric multilayer film 15 is attached.
  • the glass substrate may be disposed in the vicinity of the left end face of the planar waveguide 3.
  • the second dielectric multilayer film 16 is disposed on the other of the two end faces of the planar waveguide 3. In the example of FIG. 1, the second dielectric multilayer film 16 is disposed on the right end face.
  • the second dielectric multilayer film 16 transmits light in a wavelength band including the wavelength of the signal light 2 emitted from the core 11 and reflects the first excitation light 4 emitted from the first inner cladding 12 Do.
  • the second dielectric multilayer film 16 has a high transmittance in the wavelength band including the wavelength of the signal light 2 and a high reflectance in the wavelength band including the wavelength of the first excitation light 4.
  • a membrane is used.
  • the second dielectric multilayer film 16 is attached to the right end face of the planar waveguide 3, but the second dielectric multilayer film 16 is attached.
  • the glass substrate may be disposed in the vicinity of the right end face of the planar waveguide 3.
  • the heat sink 17 is disposed in the plane opposite to the plane to which the core 11 is joined among the two planes in the second outer cladding 14.
  • two planes in the second outer cladding 14 are the upper surface and the lower surface of the second outer cladding 14, and the heat sink 17 is disposed on the lower surface of the second outer cladding 14.
  • the heat sink 17 is a member for discharging the heat generated in the core 11 or the first inner cladding 12 to the outside.
  • FIG. 1 shows an example in which the heat sink 17 is disposed on the lower surface of the second outer cladding 14, as shown in FIG. 2, the heat sink 17 is disposed on the upper surface of the first outer cladding 13. It is also good. Further, as shown in FIG. 3, the heat sink 17 may be disposed on the lower surface of the second outer cladding 14 and disposed on the upper surface of the first outer cladding 13.
  • 2 and 3 are block diagrams showing a laser amplifier including another planar waveguide according to the first embodiment.
  • the Ho-doped glass has a long upper level lifetime and is suitable for an amplifier and a Q-switched pulse laser, but light of 1.9 ⁇ m or 1.1 ⁇ m is required to excite the Ho-doped glass.
  • light of 1.1 ⁇ m is used for excitation, since the quantum defect is large, heat generation is likely to be large, which may hinder the enhancement of the intensity.
  • light of 1.9 ⁇ m is used for excitation, heat generation does not become large and it is possible to increase the intensity, but generally, a laser diode that emits light of high intensity of 1.9 ⁇ m (Laser Diode) It is difficult to obtain a light source such as
  • the Tm-doped glass absorbs 0.79 ⁇ m of excitation light to generate a gain of 1.9 ⁇ m.
  • An additive glass can be used.
  • a light source that emits high-intensity light of 0.79 ⁇ m is a light source that is easy to obtain.
  • the excitation light source 5 is used as a light source for emitting light of 0.79 ⁇ m as the second excitation light.
  • an Ho-doped glass is used as the core 11 and a Tm-doped glass is used as the first inner cladding 12.
  • the core 11 may be the first inner cladding 12 capable of emitting the first excitation light 4 used for forming the population inversion, and the core 11 and the first inner cladding 12
  • the materials are not limited to the above examples.
  • the refractive index of the core 11 is n 0
  • the refractive index of the first inner cladding 12 is n 11
  • the refractive index of the first outer cladding 13 is n 21
  • the refraction of the second outer cladding 14 is Suppose that the rate is n 22 .
  • the refractive indices n 0 , n 11 , n 21 and n 22 are set to satisfy the following equations (1) and (2), as in a general double clad waveguide. n 0 > n 11 >> n 21 (1)
  • the first embodiment is set to a value close to the refractive index n 11 of refractive index n 0 and the first inner cladding 12 of the core 11, the single-mode core 11, or, to use as few mode waveguide It shall be.
  • the planar waveguide 3 in the laser amplifier In the case of producing a laser amplifier capable of amplifying high-intensity signal light, the planar waveguide 3 in the laser amplifier generates heat and the planar waveguide 3 is heated to a high temperature.
  • a heat sink 17 is provided on the outer cladding 14 of Since the second outer cladding 14 in the planar waveguide 3 is a flat plate, the contact area with the heat sink 17 is large, and a high heat removal capacity can be obtained in the heat sink 17.
  • the thickness the dimension in the y direction
  • the heat removal effect of the heat sink 17 is enhanced, and the heat generated from the core 11 and the first inner cladding 12 as heat sources can be easily It can be discharged.
  • the excitation light source 5 emits the second excitation light 6 to the planar waveguide 3.
  • the second excitation light 6 emitted from the excitation light source 5 is incident on the first inner cladding 12 and the core 11 in the planar waveguide 3. Since the area of the core 11 and the first inner cladding 12 can have a large NA, the excitation light source 5 is a light source that is inexpensive and has a high output, such as a laser diode, but has a poor beam quality. However, the second excitation light 6 can be easily incident.
  • the second excitation light 6 When the second excitation light 6 is incident in the ⁇ z direction, it is absorbed by the first inner cladding 12 while being propagated through the region of the core 11 and the first inner cladding 12, so the absorption length is increased. be able to. In addition, when the second excitation light 6 is incident in the ⁇ y direction, the thickness of the first inner cladding 12 is increased in order to be sufficiently absorbed in the first inner cladding 12 It is necessary to devise a device to increase the absorption coefficient by increasing the concentration of Tm which is an additive of the first inner clad 12.
  • the first inner cladding 12 When the second excitation light 6 emitted from the excitation light source 5 is incident, the first inner cladding 12 absorbs the second excitation light 6 to form a population inversion, and the first transition is caused by the radiative transition. The gain for the excitation light 4 is generated. The first inner cladding 12 emits the first excitation light 4 that has generated a gain. The first excitation light 4 emitted from the first inner cladding 12 is incident on the core 11. Since the first inner cladding 12 emits the first excitation light 4, the laser amplifier does not have to mount a light source or the like for emitting the first excitation light 4.
  • the signal light source 1 emits the signal light 2 to the planar waveguide 3.
  • the first dielectric multilayer film 15 disposed on the end face of the planar waveguide 3 transmits the signal light 2 emitted from the signal light source 1.
  • the signal light 2 transmitted through the first dielectric multilayer film 15 is incident on the core 11 of the planar waveguide 3.
  • the core 11 absorbs the first excitation light 4 to form a population inversion, and radiation transition causes the signal light 2 to be transmitted. Generate a gain.
  • the core 11 amplifies the signal light 2 when the signal light 2 is incident.
  • the second dielectric multilayer film 16 disposed on the end face of the planar waveguide 3 transmits the signal light 2 amplified by the core 11.
  • the signal light 2 transmitted through the second dielectric multilayer film 16 is emitted to the outside of the planar waveguide 3.
  • each of the first dielectric multilayer film 15 and the second dielectric multilayer film 16 is a multilayer film having high reflectance in a wavelength band including the wavelength of the first excitation light 4. Therefore, since the first excitation light 4 is reflected by the first dielectric multilayer film 15 and the second dielectric multilayer film 16, the first dielectric multilayer film 15 and the second dielectric multilayer film are produced. While being propagated through the region of the core 11 and the first inner cladding 12, it is reciprocated to and from 16. Since the first excitation light 4 is given a gain by the first inner cladding 12 when being propagated through the first inner cladding 12, it oscillates.
  • the core 11 is not emitted from the first excitation light 4 that is lasing, and is emitted to the outside of the planar waveguide 3. And when being propagated through the region of the first inner cladding 12, they are absorbed by the core 11.
  • the core 11 absorbs the first excitation light 4 to generate a gain for the signal light 2. Therefore, when the signal light 2 emitted from the signal light source 1 is incident, the core 11 amplifies the signal light 2.
  • the first excitation light 4 has high intensity because it is laser-oscillated, and is directly absorbed by the core 11 so that the efficiency is good.
  • the first dielectric multilayer film 15 and the second dielectric multilayer film 16 are highly transparent in a wavelength band including the wavelength of the signal light 2 as a wavelength band close to the wavelength of the signal light 2.
  • the wavelength band close to the wavelength of the signal light 2 passes through the first dielectric multilayer film 15 or the second dielectric multilayer film 16 and is output to the outside of the planar waveguide 3 because a multilayer film which is Released. Therefore, parasitic oscillation in a wavelength band close to the wavelength of the signal light 2 can be prevented.
  • the wavelength of the signal light 2 is disposed on one of two end faces of the core 11, the first inner cladding 12, the first outer cladding 13 and the second outer cladding 14. And the wavelength of the signal light 2 is disposed on the other end face of the two end faces and the first dielectric multilayer film 15 which transmits the light of the wavelength band including Since light in the wavelength band is transmitted and the second dielectric multilayer film 16 that reflects the first excitation light 4 is provided, the parasitic oscillation of the core 11 can be prevented.
  • the laser amplifier including the planar waveguide 3 provided with the first inner cladding 12 is shown.
  • a laser amplifier including a planar waveguide 3 provided with a first inner cladding 12 and a second inner cladding 18 will be described.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a laser amplifier including a planar waveguide according to the second embodiment.
  • the second inner cladding 18 is joined between the core 11 and the second outer cladding 14.
  • the second inner cladding 18 is a flat gain generating member that absorbs the second excitation light 6 emitted from the excitation light source 5 to form a population inversion, and generates a gain by radiative transition.
  • the second inner cladding 18 absorbs the second excitation light 6 to form a population inversion, thereby emitting the first excitation light 4 and reflecting the signal light 2.
  • the second inner cladding 18 is a glass doped with a rare earth element such as Er, Yb, Tm, Nd or Ho, a crystal doped with a rare earth such as Nd: YVO 4, a rare earth element doped crystalline material such as Yb: YAG Among the ceramics made from the above, or crystals added with a transition metal such as Cr: YAG, Ti: Sapphire, a material capable of oscillating the excitation wavelength of the core 11 is used.
  • the second inner cladding 18 may be made of the same material as the first inner cladding 12.
  • the second inner cladding 18 may be made of a material different from that of the first inner cladding 12 but to which the same additive as the first inner cladding 12 is added.
  • an additive such as Tm can be considered.
  • the additive in the second embodiment is an additive relating to light emission such as a laser.
  • the second inner cladding 18 absorbs the second excitation light 6 and generates a gain for the first excitation light 4 by using a material to which the same additive as the first inner cladding 12 is added. It can be done.
  • the refractive index of the core 11 is n 0
  • the refractive index of the first inner cladding 12 is n 11
  • the refractive index of the second inner cladding 18 is n 12
  • the refraction of the first outer cladding 13 rate is the refractive index of n 21 and the second outer cladding 14 is assumed to be n 22.
  • the refractive indices n 0 , n 11 , n 21 and n 22 are set to satisfy the following equations (3) and (4), as in a general double clad waveguide. n 0 > n 11 >> n 21 (3)
  • the second inner cladding 18 is applied to the planar waveguide 3 included in the laser amplifier shown in FIG. 1 .
  • the second inner cladding 18 is not shown in FIG.
  • the present invention may be applied to the planar waveguide 3 included in the laser amplifier shown in FIG.
  • the excitation light source 5 emits the second excitation light 6 to the planar waveguide 3.
  • the second excitation light 6 emitted from the excitation light source 5 is incident on the first inner cladding 12, the core 11 and the second inner cladding 18 in the planar waveguide 3.
  • the first inner cladding 12 absorbs the second excitation light 6 to form a population inversion, as in the first embodiment.
  • the radiation transition generates a gain for the first excitation light 4.
  • the first inner cladding 12 emits the first excitation light 4 that has generated a gain.
  • the first excitation light 4 emitted from the first inner cladding 12 is incident on the core 11.
  • the second inner cladding 18 absorbs the second excitation light 6 in the same manner as the first inner cladding 12 and has a population inversion. It forms and generates a gain for the first excitation light 4 by radiative transition.
  • the second inner cladding 18 emits the first excitation light 4 in which the gain is generated.
  • the first excitation light 4 emitted from the second inner cladding 18 is incident on the core 11.
  • the signal light source 1 emits the signal light 2 to the planar waveguide 3.
  • the first dielectric multilayer film 15 disposed on the end face of the planar waveguide 3 transmits the signal light 2 emitted from the signal light source 1.
  • the signal light 2 transmitted through the first dielectric multilayer film 15 is incident on the core 11 of the planar waveguide 3.
  • the core 11 absorbs the first excitation light 4 to form a population inversion.
  • Radiative transition generates a gain for the signal light 2.
  • the core 11 amplifies the signal light 2 when the signal light 2 is incident.
  • the second dielectric multilayer film 16 disposed on the end face of the planar waveguide 3 transmits the signal light 2 amplified by the core 11.
  • the signal light 2 transmitted through the second dielectric multilayer film 16 is emitted to the outside of the planar waveguide 3.
  • each of the first dielectric multilayer film 15 and the second dielectric multilayer film 16 has a high reflectance in a wavelength band including the wavelength of the first excitation light 4 as in the first embodiment.
  • the multilayer film which has is used. Therefore, since the first excitation light 4 is reflected by the first dielectric multilayer film 15 and the second dielectric multilayer film 16, the first dielectric multilayer film 15 and the second dielectric multilayer film are produced.
  • the light is reciprocated while being propagated through the region of the core 11, the first inner cladding 12, and the second inner cladding 18 between them. Since the first excitation light 4 is given gains by the first inner cladding 12 and the second inner cladding 18 when being propagated through the first inner cladding 12 and the second inner cladding 18 respectively, Laser oscillates.
  • the core 11 is not emitted from the first excitation light 4 that is lasing, and is emitted to the outside of the planar waveguide 3.
  • the core 11 absorbs the first excitation light 4 to generate a gain for the signal light 2. Therefore, when the signal light 2 emitted from the signal light source 1 is incident, the core 11 amplifies the signal light 2.
  • the first dielectric multilayer film 15 and the second dielectric multilayer film 16 are highly transparent in a wavelength band including the wavelength of the signal light 2 as a wavelength band close to the wavelength of the signal light 2.
  • the wavelength band close to the wavelength of the signal light 2 passes through the first dielectric multilayer film 15 or the second dielectric multilayer film 16 and is output to the outside of the planar waveguide 3 because a multilayer film which is Released. Therefore, parasitic oscillation in a wavelength band close to the wavelength of the signal light 2 can be prevented.
  • the refractive indices of the first inner cladding 12 and the second outer cladding 14 which are layers above and below the core 11 are asymmetrical Is shown.
  • the second inner cladding 18 since the second inner cladding 18 is joined between the core 11 and the second outer cladding 14, the first inner cladding 12 which is the upper and lower layers of the core 11 is formed.
  • the refractive index of the second inner cladding 18 can be made symmetrical or close to symmetrical.
  • the profile of the beam as the signal light 2 propagating in the planar waveguide 3 is symmetrical in the y direction
  • the quality of the beam which is the signal light 2 emitted from the planar waveguide 3 is improved.
  • the glass is relatively easy to adjust the refractive index, so the first inner cladding 12 is By setting the index of refraction to a value close to the index of refraction of the core 11, the core 11 can be made into a single mode.
  • Birefringent crystals can have different propagation constants for each polarization, so that it is possible to provide the planar waveguide 3 with a polarization maintaining function.
  • the second excitation light is absorbed between the core 11 and the second outer cladding 14 to form a population inversion, thereby emitting the first excitation light.
  • An example is shown in which the cladding 18 is joined.
  • the first excitation light 4 and the second excitation light 6 are transmitted between the core 11 and the second outer cladding 14, and the second inner cladding reflects the signal light 2.
  • An example in which 19 is joined will be described.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a laser amplifier including a planar waveguide according to the third embodiment.
  • the second inner cladding 19 is joined between the core 11 and the second outer cladding 14.
  • the second inner cladding 19 transmits each of the first excitation light 4 emitted from the first inner cladding 12 and the second excitation light 6 emitted from the excitation light source 5 and reflects the signal light. It is a flat member.
  • the material of the second inner cladding 19 the same additive as the additive added to the first inner cladding 12 is not added, and each of the first excitation light 4 and the second excitation light 6 is The material of the material which permeates is used.
  • the second inner cladding 19 is applied to the planar waveguide 3 included in the laser amplifier shown in FIG. 1 .
  • the second inner cladding 19 is not shown in FIG.
  • the present invention may be applied to the planar waveguide 3 included in the laser amplifier shown in FIG.
  • the second inner cladding 19 has no function of absorbing the second excitation light 6 and the function of emitting the first excitation light 4.
  • the absorptivity of the second excitation light 6 in the planar waveguide 3 can be adjusted.
  • the Tm has three levels, so under the condition that the second excitation light 6 is weak, It absorbs 1 excitation light 4.
  • the absorption of the second excitation light 6 by Tm is too large to form a region where the second excitation light 6 does not reach inside the planar waveguide 3, the absorption of the first excitation light 4 occurs. This leads to a decrease in efficiency.
  • the planar waveguide 3 includes the second inner cladding 19 that does not absorb the second excitation light 6, the absorptance of the second excitation light 6 per unit length is reduced.
  • the absorptivity of the second excitation light 6 per unit length can be adjusted by changing the ratio of the thickness of the first inner cladding 12 to the thickness of the second inner cladding 19.
  • the parasitic oscillation of the core 11 is prevented by arranging the first dielectric multilayer film 15 and the second dielectric multilayer film 16 on the two end faces of the planar waveguide 3 respectively.
  • An example is described.
  • a laser amplifier that is more effective in preventing parasitic oscillation of the core 11 than the first embodiment will be described.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a laser amplifier including a planar waveguide according to the fourth embodiment.
  • the end face 21 is an end face on the left side in the figure among the two end faces in the planar waveguide 3.
  • the end face 22 is the end face on the right side in the figure among the two end faces of the planar waveguide 3.
  • the vertical surfaces 23 and 24 are planes perpendicular to the planes of the core 11, the first inner cladding 12, the first outer cladding 13 and the second outer cladding 14, and are parallel to the y-axis direction.
  • the signal light 2 when the signal light 2 propagating through the core 11 is reflected by the end faces 21 and 22, the signal light 2 leaks from the core 11, and the first outer cladding 13 and the second outer cladding Between the first outer cladding 13 and the second outer cladding 14 when the first pumping light 4 propagating between the first outer cladding 14 and the second cladding 14 is reflected by the end faces 21 and 22.
  • the angle is theta 1 between the end face 21 and the vertical plane 23, the angle between the end face 22 and the vertical plane 24 is theta 2.
  • Each of the first dielectric multilayer film 15 and the second dielectric multilayer film 16 transmits light in a wavelength band including the wavelength of the signal light 2, thereby preventing parasitic oscillation of the core 11.
  • the reflectance in the wavelength band near the wavelength of the signal light 2 is a finite value. Therefore, when the gain of the signal light 2 in the core 11 is large, parasitic oscillation of the core 11 may occur. Whether or not parasitic oscillation of the core 11 occurs is determined by the balance between the gain of the signal light 2 in the core 11 and the parasitic oscillation preventing effect of the first dielectric multilayer film 15 and the second dielectric multilayer film 16 .
  • two end faces 21 of the planar waveguide 3 are provided in order to enhance the effect of preventing parasitic oscillation and to obtain a laser amplifier having a larger gain than the first embodiment. , 22 are inclined from the vertical surfaces 23, 24.
  • the two end faces 21 and 22 in the planar waveguide 3 are vertical planes so that the signal light 2 leaks from the core 11.
  • the signal light 2 reflected by the end faces 21 and 22 is again incident on the core 11, that is, the signal light 2 reflected by the end faces 21 and 22 is recombined with the core 11 You can prevent that.
  • the first excitation light 4 propagating between the first outer cladding 13 and the second outer cladding 14 is reflected by the end faces 21 and 22, the first excitation light 4 is the first. If it leaks from between the outer cladding 13 and the second outer cladding 14, the gain for the signal light 2 in the core 11 is reduced.
  • the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 between the end faces 21 and 22 and the vertical surfaces 23 and 24 are You need to make sure not to be too big.
  • the signal light 2 propagating through the core 11 when the signal light 2 propagating through the core 11 is reflected by the end faces 21 and 22, the signal light 2 leaks from the core 11 and the first external
  • the first excitation light 4 propagating between the cladding 13 and the second outer cladding 14 is reflected by the end faces 21 and 22, the first excitation light 4 is reflected by the first outer cladding 13 and the first It is inclined from the vertical surfaces 23, 24 so as to stay between the two outer claddings 14. Therefore, the effect of preventing parasitic oscillation can be enhanced and a laser amplifier having a larger gain can be obtained as compared with the first embodiment.
  • the two end faces 21 and 22 in the planar waveguide 3 included in the laser amplifier shown in FIG. 1 are inclined from the vertical surfaces 23 and 24, but the above embodiment
  • the two end faces 21 and 22 in the planar waveguide 3 included in the laser amplifier shown in FIG. 4 in 2 may be inclined from the vertical surfaces 23 and 24. Since the planar waveguide 3 included in the laser amplifier shown in FIG. 4 includes the second inner cladding 18, the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 between the end faces 21 and 22 and the vertical surfaces 23 and 24 satisfy the following conditions: When (3) is satisfied, recombination of the signal light 2 to the core 11 can be prevented.
  • n 12 is the refractive index of the second inner cladding 18.
  • the two end faces 21 and 22 in the planar waveguide 3 included in the laser amplifier shown in FIG. 1 are inclined from the vertical surfaces 23 and 24, but the above embodiment
  • the two end faces 21 and 22 in the planar waveguide 3 included in the laser amplifier shown in FIG. 5 may be inclined from the vertical surfaces 23 and 24. Since the planar waveguide 3 included in the laser amplifier shown in FIG. 5 includes the second inner cladding 19, the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 between the end faces 21 and 22 and the vertical faces 23 and 24 are the following conditions: When (5) is satisfied, recombination of the signal light 2 to the core 11 can be prevented.
  • n 13 is the refractive index of the second inner cladding 19.
  • the present invention allows free combination of each embodiment, or modification of any component of each embodiment, or omission of any component in each embodiment. .
  • the present invention is suitable for a planar waveguide having a flat core for amplifying signal light by absorbing the first excitation light to form a population inversion.
  • the invention is also suitable for laser amplifiers with planar waveguides.

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Abstract

コア（１１）、第１の内部クラッド（１２）、第１の外部クラッド（１３）及び第２の外部クラッド（１４）における２つの端面のうち、一方の端面に配置され、信号光（２）の波長を含む波長帯を透過させて、第１の励起光（４）を反射する第１の誘電体多層膜（１５）と、２つの端面のうち、他方の端面に配置され、信号光（２）の波長を含む波長帯を透過させて、第１の励起光（４）を反射する第２の誘電体多層膜（１２）とを備える。

Description

平面導波路及びレーザ増幅器
　この発明は、第１の励起光を吸収して反転分布を形成することで、信号光を増幅する平板状のコアを備える平面導波路と、平面導波路を備えるレーザ増幅器とに関するものである。
　例えば、以下の特許文献１には、添加ガラスを内部クラッドに使用したダブルクラッド構造の光ファイバが開示されている。
　添加ガラスを内部クラッドに使用したダブルクラッド構造の光ファイバは、第１の励起光を吸収して反転分布を形成することで、発振光を放出する性質を有するガラスで形成されているコアを備えている。
　また、添加ガラスを内部クラッドに使用したダブルクラッド構造の光ファイバは、コアを包含するように、コアの外周に配置されている内部クラッドと、内部クラッドを包含するように、内部クラッドの外周に配置されている外部クラッドとを備えている。
　内部クラッドは、コアの屈折率よりも低い屈折率を有するガラスで形成されており、第２の励起光を吸収して反転分布を形成することで、第１の励起光を放出する。第１の励起光は、内部クラッドの発振光である。
　内部クラッドは、第１の励起光を放出するため、第１の励起光を光ファイバに導入するため光源を別途用意する必要がない。
　外部クラッドは、内部クラッドの屈折率よりも低い屈折率を有するガラスで形成されており、第１の励起光を全反射する。
　コアから放出された発振光は、内部クラッドに全反射されるため、コアに閉じ込められる。
米国特許第5291501A号
　従来の添加ガラスを内部クラッドに使用したダブルクラッド構造の光ファイバは、コアが発振することで光を放出するものであり、外部の信号光源から出射された信号光を増幅するためのものではない。
　このため、外部の信号光源から出射された信号光を増幅する増幅器として使用した場合、コアの寄生発振が発生する。コアの寄生発振が発生することで、信号光源から出射された信号光だけでなく、信号光の波長と異なる波長の光についても増幅してしまうため、信号光の増幅率が低下してしまうという課題があった。
　この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、コアの寄生発振を防止することができる平面導波路及びレーザ増幅器を得ることを目的とする。
　この発明に係る平面導波路は、第１の励起光を吸収して反転分布を形成することで、信号光を増幅する平板状のコアと、コアにおける２つの平面のうちの一方の平面に接合されており、第２の励起光を吸収して反転分布を形成することで、第１の励起光を放出し、かつ、信号光を反射する平板状の第１の内部クラッドと、第１の内部クラッドにおける２つの平面のうち、コアが接合されている平面と反対側の平面に接合されており、第１の励起光を反射する平板状の第１の外部クラッドと、コアにおける２つの平面のうち、第１の内部クラッドが接合されている平面と反対側の平面に接合されており、第１の励起光及び信号光のそれぞれを反射する平板状の第２の外部クラッドと、コアと、第１の内部クラッドと、第１及び第２の外部クラッドとにおける２つの端面のうちの一方の端面に配置され、信号光の波長を含む波長帯の光を透過させて、第１の励起光を反射する第１の誘電体多層膜と、２つの端面のうちの他方の端面に配置され、信号光の波長を含む波長帯の光を透過させて、第１の励起光を反射する第２の誘電体多層膜とを備えるようにしたものである。
　この発明によれば、コアと、第１の内部クラッドと、第１及び第２の外部クラッドとにおける２つの端面のうちの一方の端面に配置され、信号光の波長を含む波長帯の光を透過させて、第１の励起光を反射する第１の誘電体多層膜と、２つの端面のうちの他方の端面に配置され、信号光の波長を含む波長帯の光を透過させて、第１の励起光を反射する第２の誘電体多層膜とを備えるように構成したので、コアの寄生発振を防止することができる効果がある。
実施の形態１による平面導波路を含むレーザ増幅器を示す構成図である。 実施の形態１による他の平面導波路を含むレーザ増幅器を示す構成図である。 実施の形態１による他の平面導波路を含むレーザ増幅器を示す構成図である。 実施の形態２による平面導波路を含むレーザ増幅器を示す構成図である。 実施の形態３による平面導波路を含むレーザ増幅器を示す構成図である。 実施の形態４による平面導波路を含むレーザ増幅器を示す構成図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１による平面導波路を含むレーザ増幅器を示す構成図である。
　図１において、信号光源１は、信号光２を平面導波路３に出射する光源である。
　平面導波路３は、コア１１、第１の内部クラッド１２、第１の外部クラッド１３、第２の外部クラッド１４、第１の誘電体多層膜１５、第２の誘電体多層膜１６及びヒートシンク１７を備えており、信号光源１から出射された信号光２を増幅し、増幅後の信号光２を出射する伝送路である。
　図１では、光軸に平行な方向をｚ軸、平面導波路３における平面と垂直な方向をｙ軸としている。
　また、ｙ軸及びｚ軸のそれぞれと垂直な方向をｘ軸としている。
　励起光源５は、第２の励起光６を平面導波路３に出射する光源であり、レーザダイオードなどのインコヒーレント光源が一般的に使用される。平面導波路３では、光源の配置が比較的自由であるため、励起光源５として、フラッシュランプ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）などのインコヒーレント光源を用いることも可能である。
　図１では、励起光源５が、平面導波路３の－ｚ方向及び＋ｘ方向（または、－ｘ方向）に配置されている例を示している。
　図１の例では、励起光源５から出射された第２の励起光６が第１の誘電体多層膜１５を通過しているように描いている。しかし、励起光源５の位置が、平面導波路３の＋ｘ方向、または、－ｘ方向にずれているため、実際には、励起光源５から出射された第２の励起光６は、紙面の手前側又は奥側から平面導波路３に入射されており、第１の誘電体多層膜１５を通過していない。
　励起光源５が配置される位置は、励起光源５から出射された第２の励起光６が平面導波路３に入射される位置であればよく、図１に示す位置に限るものではない。
　例えば、後述する第１の誘電体多層膜１５として、第２の励起光６を透過させる多層膜が用いられている場合には、励起光源５は、平面導波路３の－ｚ方向に配置されていても、平面導波路３の＋ｘ方向、または、－ｘ方向にずれている必要はない。
　コア１１は、第１の内部クラッド１２から放出された第１の励起光４を吸収して反転分布を形成し、輻射遷移によって利得を発生する平板状の利得発生部材である。
　コア１１は、第１の励起光４を吸収して反転分布を形成することで、信号光源１から出射された信号光２を増幅し、増幅後の信号光２を外部に出射する。
　コア１１としては、Ｅｒ（エルビウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｎｄ（ネオジム）及びＨｏ（ホルミウム）などの希土類元素を添加したガラスが用いられる。
　また、コア１１として、Ｎｄ：ＹＶＯ４（ネオジウム：イットリウム・四酸化バナジューム）のような希土類を添加した結晶、Ｙｂ：ＹＡＧ（イッテルビウム・ドウプ・イットリウム・アルミニウム・ガーネット）のような希土類元素添加結晶材料を原料としたセラミック、もしくは、Ｃｒ：ＹＡＧ（クロム・ドウブ・イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅ（チタンサファイア）などの遷移金属を添加した結晶が用いられる。
　第１の内部クラッド１２は、コア１１における２つの平面のうちの一方の平面に接合されている。
　図１の例では、コア１１における２つの平面は、コア１１の上面と下面であり、第１の内部クラッド１２は、コア１１の上面と接合されている。
　第１の内部クラッド１２は、励起光源５から出射された第２の励起光６を吸収して反転分布を形成し、輻射遷移によって利得を発生する平板状の利得発生部材である。
　第１の内部クラッド１２は、第２の励起光６を吸収して反転分布を形成することで、第１の励起光４を放出し、かつ、信号光２を反射する。
　第１の内部クラッド１２としては、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｎｄ及びＨｏなどの希土類元素を添加したガラス、Ｎｄ：ＹＶＯ４のような希土類を添加した結晶、Ｙｂ：ＹＡＧのような希土類元素添加結晶材料を原料としたセラミック、もしくは、Ｃｒ：ＹＡＧ、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅなどの遷移金属を添加した結晶のうち、コア１１の励起波長を発振可能な材料が用いられる。
　第１の外部クラッド１３は、第１の内部クラッド１２における２つの平面のうち、コア１１が接合されている平面と反対側の平面に接合されている。
　図１の例では、第１の内部クラッド１２における２つの平面は、第１の内部クラッド１２の上面と下面であり、第１の外部クラッド１３が第１の内部クラッド１２の上面と接合されている。
　第１の外部クラッド１３は、例えば、平板状の光学ガラスであり、第１の内部クラッド１２から放出された第１の励起光４を反射する。
　第２の外部クラッド１４は、コア１１における２つの平面のうち、第１の内部クラッド１２が接合されている平面と反対側の平面に接合されている。
　図１の例では、第２の外部クラッド１４は、コア１１の下面と接合されている。
　第２の外部クラッド１４は、例えば、平板状の光学ガラスであり、第１の内部クラッド１２から放出された第１の励起光４及び信号光２のそれぞれを反射する。
　第１の外部クラッド１３と第２の外部クラッド１４は、同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。
　第１の誘電体多層膜１５は、コア１１、第１の内部クラッド１２、第１の外部クラッド１３及び第２の外部クラッド１４を備える平面導波路３における２つの端面のうちの一方の端面に配置されている。
　図１の例では、平面導波路３における２つの端面は、平面導波路３の図中左側の端面と右側の端面であり、第１の誘電体多層膜１５は、左側の端面に配置されている。
　第１の誘電体多層膜１５は、信号光源１から出射された信号光２の波長を含む波長帯の光を透過させて、第１の内部クラッド１２から放出された第１の励起光４を反射する。
　第１の誘電体多層膜１５としては、信号光２の波長を含む波長帯で高透過率であり、かつ、第１の励起光４の波長を含む波長帯で高反射率であるような多層膜が用いられる。
　この実施の形態１では、第１の誘電体多層膜１５が、平面導波路３の左側の端面に付着される構成を想定しているが、第１の誘電体多層膜１５が付着されているガラス基板が、平面導波路３の左側の端面の近傍に配置される構成であってもよい。
　第２の誘電体多層膜１６は、平面導波路３における２つの端面のうちの他方の端面に配置されている。
　図１の例では、第２の誘電体多層膜１６は、右側の端面に配置されている。
　第２の誘電体多層膜１６は、コア１１から出射された信号光２の波長を含む波長帯の光を透過させて、第１の内部クラッド１２から放出された第１の励起光４を反射する。
　第２の誘電体多層膜１６としては、信号光２の波長を含む波長帯で高透過率であり、かつ、第１の励起光４の波長を含む波長帯で高反射率であるような多層膜が用いられる。
　この実施の形態１では、第２の誘電体多層膜１６が、平面導波路３の右側の端面に付着される構成を想定しているが、第２の誘電体多層膜１６が付着されているガラス基板が、平面導波路３の右側の端面の近傍に配置される構成であってもよい。
　ヒートシンク１７は、第２の外部クラッド１４における２つの平面のうち、コア１１が接合されている平面と反対側の平面に配置されている。
　図１の例では、第２の外部クラッド１４における２つの平面は、第２の外部クラッド１４の上面と下面であり、ヒートシンク１７は、第２の外部クラッド１４の下面に配置されている。
　ヒートシンク１７は、コア１１又は第１の内部クラッド１２で生じている熱を外部に排出する部材である。
　図１では、ヒートシンク１７が第２の外部クラッド１４の下面に配置されている例を示しているが、図２に示すように、ヒートシンク１７が第１の外部クラッド１３の上面に配置されていてもよい。
　また、図３に示すように、ヒートシンク１７が、第２の外部クラッド１４の下面に配置され、かつ、第１の外部クラッド１３の上面に配置されていてもよい。
　図２及び図３は、実施の形態１による他の平面導波路を含むレーザ増幅器を示す構成図である。
　この実施の形態１では、コア１１としては、Ｈｏ添加ガラスが用いられる例を説明する。
　Ｈｏ添加ガラスは、上準位寿命が長く、増幅器及びＱスイッチパルスレーザに適しているが、Ｈｏ添加ガラスを励起させるには、１．９μｍ又は１．１μｍの光が必要となる。
　励起用に１．１μｍの光を使用する場合、量子欠損が大きいため、発熱が大きくなり易く、高強度化の妨げとなることがある。
　励起用に１．９μｍの光を使用する場合、発熱が大きくなり難く、高強度化が可能であるが、一般的には、１．９μｍの高強度の光を出射するレーザダイオード （Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）などの光源の入手が困難である。
　しかし、第１の内部クラッド１２として、Ｔｍ添加ガラスが用いられる場合、Ｔｍ添加ガラスは、０．７９μｍの励起光を吸収して、１．９μｍの利得を発生するため、コア１１としては、Ｈｏ添加ガラスを用いることができる。０．７９μｍの高強度の光を出射する光源は、入手が容易な光源である。
　この実施の形態１では、０．７９μｍの光を第２の励起光として出射する光源として、励起光源５が用いられる。
　この実施の形態１では、コア１１としては、Ｈｏ添加ガラスが用いられ、第１の内部クラッド１２として、Ｔｍ添加ガラスが用いられる例を説明する。しかし、この実施の形態１では、コア１１において、反転分布の形成に用いる第１の励起光４を放出可能な第１の内部クラッド１２であればよく、コア１１及び第１の内部クラッド１２の材料が、上記の例に限るものではない。
　この実施の形態１では、コア１１の屈折率がｎ０、第１の内部クラッド１２の屈折率がｎ１１、第１の外部クラッド１３の屈折率がｎ２１及び第２の外部クラッド１４の屈折率がｎ２２であるとする。これらの屈折率ｎ０，ｎ１１，ｎ２１，ｎ２２は、一般的なダブルクラッド型の導波路と同様に、以下の式（１）（２）を満たすように設定されている。
ｎ０　＞　ｎ１１　＞＞　ｎ２１　　　　　　　　（１）
ｎ１１　＞＞　ｎ２２　　　　　　　　　　　　　（２）
　この実施の形態１では、コア１１の屈折率ｎ０と第１の内部クラッド１２の屈折率ｎ１１とが近い値に設定されて、コア１１をシングルモード、もしくは、少数モード導波路として使用するものとする。
　例えば、ｎ０＝１．５３３、ｎ１１＝１．５３０に設定されているとき、コア１１の厚さ（ｙ方向の寸法）が１０μｍであれば、波長２．０μｍの光は、コア１１の内部をシングルモードで伝搬される。
　また、この実施の形態１では、第１の内部クラッド１２の屈折率ｎ１１と、第１の外部クラッド１３の屈折率ｎ２１及び第２の外部クラッド１４の屈折率ｎ２２とが、大きく離れた値に設定されているものとする。このように設定されていれば、コア１１及び第１の内部クラッド１２の領域は、マルチモード導波路となり、導波路の開口数（以下、ＮＡと称する）が大きくなる。
　例えば、ｎ１１＝１．５３０、ｎ２１＝ｎ２２＝１．４７０に設定されていれば、ＮＡは、０．４２となり、平面導波路３は、広がり角が大きい光の導光が可能となる。
　高強度の信号光を増幅することが可能なレーザ増幅器を作成する場合、レーザ増幅器における平面導波路３が熱を発生して、平面導波路３が高温となるため、平面導波路３における第２の外部クラッド１４にヒートシンク１７が設けられている。
　平面導波路３における第２の外部クラッド１４は、平板であるため、ヒートシンク１７との接触面積が大きく、ヒートシンク１７において、高い排熱能力が得られる。
　第２の外部クラッド１４の厚さ（ｙ方向の寸法）を薄くすることで、ヒートシンク１７の排熱効果が高まり、発熱源であるコア１１及び第１の内部クラッド１２から生じた熱を容易に排出することができるようになる。
　次に、平面導波路３を含むレーザ増幅器の動作について説明する。
　励起光源５は、第２の励起光６を平面導波路３に出射する。
　励起光源５から出射された第２の励起光６は、平面導波路３における第１の内部クラッド１２及びコア１１に入射される。
　コア１１及び第１の内部クラッド１２の領域は、ＮＡを大きくとることができるため、励起光源５が、例えば、レーザダイオードのように、安価かつ高出力であるが、ビーム品質が悪い光源であっても、第２の励起光６を容易に入射させることができる。
　第２の励起光６は、±ｚ方向に入射される場合、コア１１及び第１の内部クラッド１２の領域を伝搬されながら、第１の内部クラッド１２に吸収されるため、吸収長を長くとることができる。
　また、第２の励起光６は、±ｙ方向に入射される場合、第１の内部クラッド１２において、十分に吸収されるようにするには、第１の内部クラッド１２の厚さを厚くする工夫、あるいは、第１の内部クラッド１２の添加物であるＴｍの濃度を濃くして、吸収係数を高める工夫などが必要になる。
　第１の内部クラッド１２は、励起光源５から出射された第２の励起光６が入射されると、第２の励起光６を吸収して反転分布を形成し、輻射遷移によって、第１の励起光４に対する利得を発生する。
　第１の内部クラッド１２は、利得を発生した第１の励起光４を放出する。第１の内部クラッド１２から放出された第１の励起光４は、コア１１に入射される。
　第１の内部クラッド１２が第１の励起光４を放出するため、レーザ増幅器は、第１の励起光４を出射する光源等を実装する必要がない。
　信号光源１は、信号光２を平面導波路３に出射する。
　平面導波路３の端面に配置されている第１の誘電体多層膜１５は、信号光源１から出射された信号光２を透過させる。第１の誘電体多層膜１５を透過した信号光２は、平面導波路３のコア１１に入射される。
　コア１１は、第１の内部クラッド１２から放出された第１の励起光４が入射されると、第１の励起光４を吸収して反転分布を形成し、輻射遷移によって、信号光２に対する利得を発生する。
　コア１１は、信号光２が入射されると、信号光２を増幅する。
　平面導波路３の端面に配置されている第２の誘電体多層膜１６は、コア１１により増幅された信号光２を透過させる。第２の誘電体多層膜１６を透過した信号光２は、平面導波路３の外部に出射される。
　ここで、第１の誘電体多層膜１５及び第２の誘電体多層膜１６のそれぞれは、第１の励起光４の波長を含む波長帯で高反射率を有する多層膜が用いられる。このため、第１の励起光４は、第１の誘電体多層膜１５及び第２の誘電体多層膜１６によって反射されるため、第１の誘電体多層膜１５と第２の誘電体多層膜１６との間で、コア１１及び第１の内部クラッド１２の領域を伝搬されながら、往復される。
　第１の励起光４は、第１の内部クラッド１２を伝搬されているとき、第１の内部クラッド１２によって利得が与えられるため、レーザ発振する。
　レーザ発振している第１の励起光４は、平面導波路３の外部に放出されることなく、第１の誘電体多層膜１５と第２の誘電体多層膜１６との間で、コア１１及び第１の内部クラッド１２の領域を伝搬されているとき、コア１１に吸収される。
　コア１１は、第１の励起光４を吸収することで、信号光２に対する利得を発生するため、信号光源１から出射された信号光２が入射されると、信号光２を増幅する。
　なお、第１の励起光４は、レーザ発振しているため強度が上がり、また、直接コア１１に吸収されるため効率が良い。
　このとき、信号光２の波長と近い波長帯において、レーザ発振が発生すると、コア１１に蓄えられているエネルギーである信号光２に対する利得が浪費されてしまうため、信号光２の増幅効率を高めるには、信号光２の波長と近い波長帯での寄生発振を防ぐ必要がある。
　この実施の形態１では、第１の誘電体多層膜１５及び第２の誘電体多層膜１６は、信号光２の波長と近い波長帯として、信号光２の波長を含む波長帯において、高透過率である多層膜が用いられるため、信号光２の波長と近い波長帯は、第１の誘電体多層膜１５又は第２の誘電体多層膜１６を透過して、平面導波路３の外部に放出される。このため、信号光２の波長と近い波長帯での寄生発振を防ぐことができる。
　以上の実施の形態１は、コア１１、第１の内部クラッド１２、第１の外部クラッド１３及び第２の外部クラッド１４における２つの端面のうちの一方の端面に配置され、信号光２の波長を含む波長帯の光を透過させて、第１の励起光４を反射する第１の誘電体多層膜１５と、２つの端面のうちの他方の端面に配置され、信号光２の波長を含む波長帯の光を透過させて、第１の励起光４を反射する第２の誘電体多層膜１６とを備えるように構成したので、コア１１の寄生発振を防止することができる効果を奏する。
実施の形態２．
　上記実施の形態１では、第１の内部クラッド１２を備える平面導波路３を含むレーザ増幅器を示している。
　この実施の形態２では、第１の内部クラッド１２及び第２の内部クラッド１８を備える平面導波路３を含むレーザ増幅器について説明する。
　図４は、実施の形態２による平面導波路を含むレーザ増幅器を示す構成図である。図４において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
　第２の内部クラッド１８は、コア１１と第２の外部クラッド１４との間に接合されている。
　第２の内部クラッド１８は、励起光源５から出射された第２の励起光６を吸収して反転分布を形成し、輻射遷移によって利得を発生する平板状の利得発生部材である。
　第２の内部クラッド１８は、第２の励起光６を吸収して反転分布を形成することで、第１の励起光４を放出し、かつ、信号光２を反射する。
　第２の内部クラッド１８としては、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｔｍ、Ｎｄ及びＨｏなどの希土類元素を添加したガラス、Ｎｄ：ＹＶＯ４のような希土類を添加した結晶、Ｙｂ：ＹＡＧのような希土類元素添加結晶材料を原料としたセラミック、もしくは、Ｃｒ：ＹＡＧ、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅなどの遷移金属を添加した結晶のうち、コア１１の励起波長を発振可能な材料が用いられる。
　第２の内部クラッド１８は、第１の内部クラッド１２と同じ材質を用いるようにしてもよい。また、第２の内部クラッド１８は、第１の内部クラッド１２と異なる材料であるが、第１の内部クラッド１２と同じ添加物が添加されている材料を用いるようにしてもよい。同じ添加物としては、Ｔｍなどの添加物が考えられる。
　例えば、ガラスには、消泡を行うなどの目的で添加物が添加されることがあるが、この実施の形態２での添加物は、レーザなどの発光に関わる添加物である。第２の内部クラッド１８は、第１の内部クラッド１２と同じ添加物が添加されている材料を用いることで、第２の励起光６を吸収して、第１の励起光４に対する利得を発生させることができる。
　この実施の形態２では、コア１１の屈折率がｎ０、第１の内部クラッド１２の屈折率がｎ１１、第２の内部クラッド１８の屈折率がｎ１２、第１の外部クラッド１３の屈折率がｎ２１及び第２の外部クラッド１４の屈折率がｎ２２であるとする。これらの屈折率ｎ０，ｎ１１，ｎ２１，ｎ２２は、一般的なダブルクラッド型の導波路と同様に、以下の式（３）（４）を満たすように設定されている。
ｎ０　＞　ｎ１１　＞＞　ｎ２１　　　　　　　　（３）
ｎ０　＞　ｎ１２　＞＞　ｎ２２　　　　　　　　（４）
　この実施の形態２では、第２の内部クラッド１８が、図１に示すレーザ増幅器に含まれる平面導波路３に適用される例を説明するが、第２の内部クラッド１８が、図２又は図３に示すレーザ増幅器に含まれる平面導波路３に適用されるようにしてもよい。
　次に、平面導波路３を含むレーザ増幅器の動作について説明する。
　励起光源５は、第２の励起光６を平面導波路３に出射する。
　励起光源５から出射された第２の励起光６は、平面導波路３における第１の内部クラッド１２、コア１１及び第２の内部クラッド１８に入射される。
　第１の内部クラッド１２は、励起光源５から出射された第２の励起光６が入射されると、上記実施の形態１と同様に、第２の励起光６を吸収して反転分布を形成し、輻射遷移によって、第１の励起光４に対する利得を発生する。
　第１の内部クラッド１２は、利得を発生した第１の励起光４を放出する。第１の内部クラッド１２から放出された第１の励起光４は、コア１１に入射される。
　第２の内部クラッド１８は、励起光源５から出射された第２の励起光６が入射されると、第１の内部クラッド１２と同様に、第２の励起光６を吸収して反転分布を形成し、輻射遷移によって、第１の励起光４に対する利得を発生する。
　第２の内部クラッド１８は、利得を発生した第１の励起光４を放出する。第２の内部クラッド１８から放出された第１の励起光４は、コア１１に入射される。
　信号光源１は、信号光２を平面導波路３に出射する。
　平面導波路３の端面に配置されている第１の誘電体多層膜１５は、信号光源１から出射された信号光２を透過させる。第１の誘電体多層膜１５を透過した信号光２は、平面導波路３のコア１１に入射される。
　コア１１は、第１の内部クラッド１２及び第２の内部クラッド１８のそれぞれから放出された第１の励起光４が入射されると、第１の励起光４を吸収して反転分布を形成し、輻射遷移によって、信号光２に対する利得を発生する。
　コア１１は、信号光２が入射されると、信号光２を増幅する。
　平面導波路３の端面に配置されている第２の誘電体多層膜１６は、コア１１により増幅された信号光２を透過させる。第２の誘電体多層膜１６を透過した信号光２は、平面導波路３の外部に出射される。
　ここで、第１の誘電体多層膜１５及び第２の誘電体多層膜１６のそれぞれは、上記実施の形態１と同様に、第１の励起光４の波長を含む波長帯で高反射率を有する多層膜が用いられる。このため、第１の励起光４は、第１の誘電体多層膜１５及び第２の誘電体多層膜１６によって反射されるため、第１の誘電体多層膜１５と第２の誘電体多層膜１６との間で、コア１１、第１の内部クラッド１２及び第２の内部クラッド１８の領域を伝搬されながら、往復される。
　第１の励起光４は、第１の内部クラッド１２及び第２の内部クラッド１８をそれぞれ伝搬されているとき、第１の内部クラッド１２及び第２の内部クラッド１８によって利得がそれぞれ与えられるため、レーザ発振する。
　レーザ発振している第１の励起光４は、平面導波路３の外部に放出されることなく、第１の誘電体多層膜１５と第２の誘電体多層膜１６との間で、コア１１、第１の内部クラッド１２及び第２の内部クラッド１８の領域を伝搬されているとき、コア１１に吸収される。
　コア１１は、第１の励起光４を吸収することで、信号光２に対する利得を発生するため、信号光源１から出射された信号光２が入射されると、信号光２を増幅する。
　このとき、信号光２の波長と近い波長帯において、レーザ発振が発生すると、コア１１に蓄えられているエネルギーである信号光２に対する利得が浪費されてしまうため、信号光２の増幅効率を高めるには、信号光２の波長と近い波長帯での寄生発振を防ぐ必要がある。
　この実施の形態２では、第１の誘電体多層膜１５及び第２の誘電体多層膜１６は、信号光２の波長と近い波長帯として、信号光２の波長を含む波長帯において、高透過率である多層膜が用いられるため、信号光２の波長と近い波長帯は、第１の誘電体多層膜１５又は第２の誘電体多層膜１６を透過して、平面導波路３の外部に放出される。このため、信号光２の波長と近い波長帯での寄生発振を防ぐことができる。
　上記実施の形態１では、第１の励起光４を高ＮＡで閉じ込めるために、コア１１の上下の層である第１の内部クラッド１２と第２の外部クラッド１４の屈折率が非対称である例を示している。
　この実施の形態２では、コア１１と第２の外部クラッド１４との間に第２の内部クラッド１８が接合されるようにしているので、コア１１の上下の層である第１の内部クラッド１２と第２の内部クラッド１８の屈折率を対称、または、対称に近づけることが可能である。
　第１の内部クラッド１２の屈折率と、第２の内部クラッド１８の屈折率とを同じにすることで、平面導波路３を伝搬する信号光２であるビームのプロファイルが、ｙ方向に対称形となり、平面導波路３から出射される信号光２であるビームの品質が改善される。
　この実施の形態２では、第１の内部クラッド１２の材料と第２の内部クラッド１８の材料とが異なっている場合には、双方の材料に同じ添加物が添付されているものを想定している。第１の内部クラッド１２の材料と第２の内部クラッド１８の材料とが異なる場合、第１の内部クラッド１２と第２の内部クラッド１８のそれぞれが、互いに異なる機能をコア１１に付加することが可能となる。
　例えば、第１の内部クラッド１２の材料がガラス、第２の内部クラッド１８の材料が複屈折結晶である場合、ガラスは、比較的屈折率の調整が容易であるため、第１の内部クラッド１２の屈折率をコア１１の屈折率と近い値に設定することで、コア１１をシングルモード化することが可能となる。
　複屈折結晶は、偏光毎に異なる伝搬定数を持たせることができるため、平面導波路３に偏光保持機能を付与することが可能となる。
実施の形態３．
　上記実施の形態２では、コア１１と第２の外部クラッド１４との間に、第２の励起光を吸収して反転分布を形成することで、第１の励起光を放出する第２の内部クラッド１８が接合されている例を示している。
　この実施の形態３では、コア１１と第２の外部クラッド１４との間に、第１の励起光４及び第２の励起光６を透過させて、信号光２を反射する第２の内部クラッド１９が接合されている例を説明する。
　図５は、実施の形態３による平面導波路を含むレーザ増幅器を示す構成図である。図５において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
　第２の内部クラッド１９は、コア１１と第２の外部クラッド１４との間に接合されている。
　第２の内部クラッド１９は、第１の内部クラッド１２から放出された第１の励起光４及び励起光源５から出射された第２の励起光６のそれぞれを透過させて、信号光を反射する平板状の部材である。
　第２の内部クラッド１９の材料としては、第１の内部クラッド１２に添加されている添加物と同じ添加物が添加されておらず、第１の励起光４及び第２の励起光６のそれぞれを透過させる材質の材料が用いられる。
　この実施の形態３では、第２の内部クラッド１９が、図１に示すレーザ増幅器に含まれる平面導波路３に適用される例を説明するが、第２の内部クラッド１９が、図２又は図３に示すレーザ増幅器に含まれる平面導波路３に適用されるようにしてもよい。
　第２の内部クラッド１９は、上記実施の形態２における第２の内部クラッド１８と異なり、第２の励起光６を吸収する機能及び第１の励起光４を放出する機能を有していない。
　平面導波路３が、第２の内部クラッド１９を備えることで、平面導波路３における第２の励起光６の吸収率を調整することができる。
　例えば、第１の内部クラッド１２が、添加物として、Ｔｍが添加されている材料で形成されている場合、Ｔｍは、三準位であるため、第２の励起光６が弱い条件では、第１の励起光４を吸収してしまう。
　Ｔｍによる第２の励起光６の吸収が大き過ぎて、平面導波路３の内部に第２の励起光６が到達しない領域ができてしまうと、第１の励起光４の吸収が発生して、効率の低下を招いてしまう。
　この実施の形態３では、平面導波路３が、第２の励起光６を吸収しない第２の内部クラッド１９を備えているため、単位長さ当りの第２の励起光６の吸収率を下げて、平面導波路３の内部に第２の励起光６が届くようにすることができる。この単位長さ当りの第２の励起光６の吸収率は、第１の内部クラッド１２の厚さと、第２の内部クラッド１９の厚さとの比を変えることで調整可能である。
実施の形態４．
　上記実施の形態１では、平面導波路３における２つの端面に、第１の誘電体多層膜１５及び第２の誘電体多層膜１６のそれぞれを配置することで、コア１１の寄生発振を防止する例を説明している。
　この実施の形態４では、上記実施の形態１よりも更に、コア１１の寄生発振の防止効果が高いレーザ増幅器について説明する。
　図６は、実施の形態４による平面導波路を含むレーザ増幅器を示す構成図である。図６において、図１と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
　端面２１は、平面導波路３における２つの端面のうち、図中左側の端面である。
　端面２２は、平面導波路３における２つの端面のうち、図中右側の端面である。
　垂直面２３，２４は、コア１１、第１の内部クラッド１２、第１の外部クラッド１３及び第２の外部クラッド１４におけるそれぞれの平面と垂直な面であり、ｙ軸方向と平行である。
　端面２１，２２は、コア１１を伝搬している信号光２が端面２１，２２に反射された際に、信号光２がコア１１から漏出し、第１の外部クラッド１３と第２の外部クラッド１４との間を伝搬している第１の励起光４が端面２１，２２に反射された際に、第１の励起光４が第１の外部クラッド１３と第２の外部クラッド１４との間に留まるように、垂直面２３，２４から傾いている。
　この実施の形態４では、端面２１と垂直面２３との角度がθ１であり、端面２２と垂直面２４との角度がθ２である。
　第１の誘電体多層膜１５及び第２の誘電体多層膜１６のそれぞれは、信号光２の波長を含む波長帯の光を透過させているので、コア１１の寄生発振を防止している。
　しかし、第１の誘電体多層膜１５及び第２の誘電体多層膜１６において、信号光２の波長の近傍の波長帯における反射率は、有限の値である。そのため、コア１１における信号光２の利得が大きい場合には、コア１１の寄生発振を生じる可能性がある。
　コア１１の寄生発振が生じるか否かは、コア１１における信号光２の利得と、第１の誘電体多層膜１５及び第２の誘電体多層膜１６による寄生発振の防止効果とのバランスで決まる。
　この実施の形態４では、上記実施の形態１よりも、寄生発振の防止効果を高めて、より大きな利得を有するレーザ増幅器を得ることができるようにするため、平面導波路３における２つの端面２１，２２を、垂直面２３，２４から傾けている。
　コア１１を伝搬している信号光２が端面２１，２２に反射された際に、信号光２がコア１１から漏出されるように、平面導波路３における２つの端面２１，２２を、垂直面２３，２４から傾けることで、端面２１，２２に反射された信号光２が再度コア１１に入射されること、即ち、端面２１，２２に反射された信号光２がコア１１と再結合されることを防ぐことができる。
　ただし、第１の外部クラッド１３と第２の外部クラッド１４との間を伝搬している第１の励起光４が端面２１，２２に反射された際に、第１の励起光４が第１の外部クラッド１３と第２の外部クラッド１４との間から漏出されてしまうと、コア１１での信号光２に対する利得が減少してしまう。
　第１の励起光４が第１の外部クラッド１３と第２の外部クラッド１４との間に留まるようにするには、端面２１，２２と垂直面２３，２４との角度θ１，θ２が大き過ぎないようにする必要がある。
　端面２１，２２と垂直面２３，２４との角度θ１，θ２は、以下の条件（１）を満していれば、コア１１への信号光２の再結合を防止することができる。
［条件（１）］
　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１１／ｎ０）＜θ１
　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１１／ｎ０）＜θ２
　条件（１）において、ｎ０は、コア１１の屈折率、ｎ１１は、第１の内部クラッド１２の屈折率である。
　また、端面２１，２２と垂直面２３，２４との角度θ１，θ２は、以下の条件（２）を満していれば、第１の外部クラッド１３と第２の外部クラッド１４との間からの第１の励起光４の漏出を防止することができる。
［条件（２）］
　θ１＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２１／ｎ１１）
　θ１＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２２／ｎ０）
　θ２＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２１／ｎ１１）
　θ２＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２２／ｎ０）
　条件（２）において、ｎ２１は、第１の外部クラッド１３の屈折率、ｎ２２は、第２の外部クラッド１４の屈折率である。
　例えば、コア１１の屈折率がｎ０＝１．５３３、第１の内部クラッド１２の屈折率がｎ１１＝１．５３０、第１の外部クラッド１３の屈折率がｎ２１＝１．４７０、第２の外部クラッド１４の屈折率がｎ２２＝１．４７０である場合、角度θ１，θ２として、３．５８５０７３～１６．０９８９３の角度に設定すれば、信号光２の再結合と第１の励起光４の漏出とを防止することができる。
　以上の実施の形態４は、端面２１，２２は、コア１１を伝搬している信号光２が端面２１，２２に反射された際に、信号光２がコア１１から漏出し、第１の外部クラッド１３と第２の外部クラッド１４との間を伝搬している第１の励起光４が端面２１，２２に反射された際に、第１の励起光４が第１の外部クラッド１３と第２の外部クラッド１４との間に留まるように、垂直面２３，２４から傾いている。したがって、上記実施の形態１よりも、寄生発振の防止効果を高めて、より大きな利得を有するレーザ増幅器を得ることができる。
　この実施の形態４では、図１に示すレーザ増幅器に含まれる平面導波路３における２つの端面２１，２２が、垂直面２３，２４から傾けられている例を示しているが、上記実施の形態２における図４に示すレーザ増幅器に含まれる平面導波路３における２つの端面２１，２２が、垂直面２３，２４から傾けられているようにしてもよい。
　図４に示すレーザ増幅器に含まれる平面導波路３は、第２の内部クラッド１８を備えているので、端面２１，２２と垂直面２３，２４との角度θ１，θ２は、以下の条件（３）を満しているとき、コア１１への信号光２の再結合を防止することができる。
［条件（３）］
　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１１／ｎ０）＜θ１
　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１２／ｎ０）＜θ１
　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１１／ｎ０）＜θ２
　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１２／ｎ０）＜θ２
　条件（３）において、ｎ１２は、第２の内部クラッド１８の屈折率である。
　また、端面２１，２２と垂直面２３，２４との角度θ１，θ２は、以下の条件（４）を満しているとき、第１の外部クラッド１３と第２の外部クラッド１４との間からの第１の励起光４の漏出を防止することができる。
［条件（４）］
　θ１＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２１／ｎ１１）
　θ１＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２２／ｎ１２）
　θ２＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２１／ｎ１１）
　θ２＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２２／ｎ１２）
　この実施の形態４では、図１に示すレーザ増幅器に含まれる平面導波路３における２つの端面２１，２２が、垂直面２３，２４から傾けられている例を示しているが、上記実施の形態３における図５に示すレーザ増幅器に含まれる平面導波路３における２つの端面２１，２２が、垂直面２３，２４から傾けられているようにしてもよい。
　図５に示すレーザ増幅器に含まれる平面導波路３は、第２の内部クラッド１９を備えているので、端面２１，２２と垂直面２３，２４との角度θ１，θ２は、以下の条件（５）を満しているとき、コア１１への信号光２の再結合を防止することができる。
［条件（５）］
　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１１／ｎ０）＜θ１
　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１３／ｎ０）＜θ１
　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１１／ｎ０）＜θ２
　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１３／ｎ０）＜θ２
　条件（５）において、ｎ１３は、第２の内部クラッド１９の屈折率である。
　また、端面２１，２２と垂直面２３，２４との角度θ１，θ２は、以下の条件（６）を満しているとき、第１の外部クラッド１３と第２の外部クラッド１４との間からの第１の励起光４の漏出を防止することができる。
［条件（６）］
　θ１＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２１／ｎ１１）
　θ１＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２２／ｎ１３）
　θ２＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２１／ｎ１１）
　θ２＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２２／ｎ１３）
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明は、第１の励起光を吸収して反転分布を形成することで、信号光を増幅する平板状のコアを備える平面導波路に適している。
　また、この発明は、平面導波路を備えるレーザ増幅器に適している。
　１　信号光源、２　信号光、３　平面導波路、４　第１の励起光、５　励起光源、６　第２の励起光、１１　コア、１２　第１の内部クラッド、１３　第１の外部クラッド、１４　第２の外部クラッド、１５　第１の誘電体多層膜、１６　第２の誘電体多層膜、１７　ヒートシンク、１８　第２の内部クラッド、１９　第２の内部クラッド、２１，２２　端面、２３，２４　垂直面。

Claims (12)

  1. 　第１の励起光を吸収して反転分布を形成することで、信号光を増幅する平板状のコアと、
    　前記コアにおける２つの平面のうちの一方の平面に接合されており、第２の励起光を吸収して反転分布を形成することで、前記第１の励起光を放出し、かつ、前記信号光を反射する平板状の第１の内部クラッドと、
    　前記第１の内部クラッドにおける２つの平面のうち、前記コアが接合されている平面と反対側の平面に接合されており、前記第１の励起光を反射する平板状の第１の外部クラッドと、
    　前記コアにおける２つの平面のうち、前記第１の内部クラッドが接合されている平面と反対側の平面に接合されており、前記第１の励起光及び前記信号光のそれぞれを反射する平板状の第２の外部クラッドと、
    　前記コアと、前記第１の内部クラッドと、前記第１及び第２の外部クラッドとにおける２つの端面のうちの一方の端面に配置され、前記信号光の波長を含む波長帯の光を透過させて、前記第１の励起光を反射する第１の誘電体多層膜と、
    　前記２つの端面のうちの他方の端面に配置され、前記信号光の波長を含む波長帯の光を透過させて、前記第１の励起光を反射する第２の誘電体多層膜と
    　を備えた平面導波路。
  2. 　前記第２の外部クラッドにおける２つの平面のうち、前記コアが接合されている平面と反対側の平面に、前記コア又は前記第１の内部クラッドで生じている熱を排出するヒートシンクが配置されていることを特徴とする請求項１記載の平面導波路。
  3. 　前記第１の外部クラッドにおける２つの平面のうち、前記第１の内部クラッドが接合されている平面と反対側の平面に、前記コア又は前記第１の内部クラッドで生じている熱を排出するヒートシンクが配置されていることを特徴とする請求項１記載の平面導波路。
  4. 　前記コアと前記第２の外部クラッドとの間に接合されており、前記第２の励起光を吸収して反転分布を形成することで、前記第１の励起光を放出し、かつ、前記信号光を反射する平板状の第２の内部クラッドを備えたことを特徴とする請求項１記載の平面導波路。
  5. 　前記コアと前記第２の外部クラッドとの間に接合されており、前記第１及び第２の励起光を透過させて、前記信号光を反射する平板状の第２の内部クラッドを備えたことを特徴とする請求項１記載の平面導波路。
  6. 　前記２つの端面は、前記コアを伝搬している前記信号光が当該端面に反射された際に、前記信号光が前記コアから漏出し、前記第１の外部クラッドと前記第２の外部クラッドとの間を伝搬している前記第１の励起光が当該端面に反射された際に、前記第１の励起光が前記第１の外部クラッドと前記第２の外部クラッドとの間に留まるように、前記コア、前記第１の内部クラッド、前記第１の外部クラッド及び前記第２の外部クラッドにおけるそれぞれの平面と垂直な面から傾いていることを特徴とする請求項１記載の平面導波路。
  7. 　前記２つの端面のうちの一方の端面と前記垂直な面との角度θ１と、前記２つの端面のうちの他方の端面と前記垂直な面との角度θ２とは、
    　前記コアの屈折率がｎ０、前記第１の内部クラッドの屈折率がｎ１１、前記第１の外部クラッドの屈折率がｎ２１及び前記第２の外部クラッドの屈折率がｎ２２であれば、以下の条件を満していることを特徴とする請求項６記載の平面導波路。
    ［条件］
    　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１１／ｎ０）＜θ１
    　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１１／ｎ０）＜θ２
    　θ１＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２１／ｎ１１）
    　θ１＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２２／ｎ０）
    　θ２＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２１／ｎ１１）
    　θ２＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２２／ｎ０）
  8. 　前記２つの端面は、前記コアを伝搬している前記信号光が当該端面に反射された際に、前記信号光が前記コアから漏出し、前記第１の外部クラッドと前記第２の外部クラッドとの間を伝搬している前記第１の励起光が当該端面に反射された際に、前記第１の励起光が前記第１の外部クラッドと前記第２の外部クラッドとの間に留まるように、前記コア、前記第１の内部クラッド、前記第２の内部クラッド、前記第１の外部クラッド及び前記第２の外部クラッドにおけるそれぞれの平面と垂直な面から傾いていることを特徴とする請求項４記載の平面導波路。
  9. 　前記２つの端面のうちの一方の端面と前記垂直な面との角度θ１と、前記２つの端面のうちの他方の端面と前記垂直な面との角度θ２とは、
    　前記コアの屈折率がｎ０、前記第１の内部クラッドの屈折率がｎ１１、前記第２の内部クラッドの屈折率がｎ１２、前記第１の外部クラッドの屈折率がｎ２１及び前記第２の外部クラッドの屈折率がｎ２２であれば、以下の条件を満していることを特徴とする請求項８記載の平面導波路。
    ［条件］
    　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１１／ｎ０）＜θ１
    　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１２／ｎ０）＜θ１
    　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１１／ｎ０）＜θ２
    　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１２／ｎ０）＜θ２
    　θ１＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２１／ｎ１１）
    　θ１＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２２／ｎ１２）
    　θ２＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２１／ｎ１１）
    　θ２＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２２／ｎ１２）
  10. 　前記２つの端面は、前記コアを伝搬している前記信号光が当該端面に反射された際に、前記信号光が前記コアから漏出し、前記第１の外部クラッドと前記第２の外部クラッドとの間を伝搬している前記第１の励起光が当該端面に反射された際に、前記第１の励起光が前記第１の外部クラッドと前記第２の外部クラッドとの間に留まるように、前記コア、前記第１の内部クラッド、前記第２の内部クラッド、前記第１の外部クラッド及び前記第２の外部クラッドにおけるそれぞれの平面と垂直な面から傾いていることを特徴とする請求項５記載の平面導波路。
  11. 　前記２つの端面のうちの一方の端面と前記垂直な面との角度θ１と、前記２つの端面のうちの他方の端面と前記垂直な面との角度θ２とは、
    　前記コアの屈折率がｎ０、前記第１の内部クラッドの屈折率がｎ１１、前記第２の内部クラッドの屈折率がｎ１３、前記第１の外部クラッドの屈折率がｎ２１及び前記第２の外部クラッドの屈折率がｎ２２であれば、以下の条件を満していることを特徴とする請求項１０記載の平面導波路。
    ［条件］
    　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１１／ｎ０）＜θ１
    　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１３／ｎ０）＜θ１
    　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１１／ｎ０）＜θ２
    　ａｒｃｃｏｓ（ｎ１３／ｎ０）＜θ２
    　θ１＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２１／ｎ１１）
    　θ１＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２２／ｎ１３）
    　θ２＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２１／ｎ１１）
    　θ２＜ａｒｃｃｏｓ（ｎ２２／ｎ１３）
  12. 　信号光を出射する信号光源と、
    　第１の励起光を吸収して反転分布を形成することで、前記信号光源から出射された信号光を増幅する平板状のコアと、
    　前記コアにおける２つの平面のうちの一方の平面に接合されており、第２の励起光を吸収して反転分布を形成することで、前記第１の励起光を放出し、かつ、前記信号光を反射する平板状の第１の内部クラッドと、
    　前記第１の内部クラッドにおける２つの平面のうち、前記コアが接合されている平面と反対側の平面に接合されており、前記第１の励起光を反射する平板状の第１の外部クラッドと、
    　前記コアにおける２つの平面のうち、前記第１の内部クラッドが接合されている平面と反対側の平面に接合されており、前記第１の励起光及び前記信号光のそれぞれを反射する平板状の第２の外部クラッドと、
    　前記コアと、前記第１の内部クラッドと、前記第１及び第２の外部クラッドとにおける２つの端面のうちの一方の端面に配置され、前記信号光の波長を含む波長帯の光を透過させて、前記第１の励起光を反射する第１の誘電体多層膜と、
    　前記２つの端面のうちの他方の端面に配置され、前記信号光の波長を含む波長帯の光を透過させて、前記第１の励起光を反射する第２の誘電体多層膜と
    　を備えたレーザ増幅器。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05505280A (ja) * 1989-12-22 1993-08-05 エーティエックス　テレコム　システムズ　インコーポレイテツド 改良された光ファイバレーザ
JPH11233863A (ja) * 1998-02-09 1999-08-27 Kdd 光増幅器
US7880961B1 (en) * 2006-08-22 2011-02-01 Sandia Corporation Optical amplifier exhibiting net phase-mismatch selected to at least partially reduce gain-induced phase-matching during operation and method of operation
WO2012173271A1 (ja) * 2011-06-16 2012-12-20 古河電気工業株式会社 光結合構造および光ファイバ増幅器
JP2013038096A (ja) * 2011-08-03 2013-02-21 Mitsubishi Electric Corp 平面導波路型レーザ装置
WO2014087468A1 (ja) * 2012-12-03 2014-06-12 三菱電機株式会社 平面導波路型レーザ励起モジュールおよび平面導波路型波長変換レーザ装置
JP6192883B1 (ja) * 2016-11-09 2017-09-06 三菱電機株式会社 平面導波路

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5197072A (en) * 1990-06-13 1993-03-23 Fuji Photo Film Co., Ltd. Optical wavelength converting device, and laser diode pumped solid laser
FR2712743B1 (fr) * 1993-11-15 1995-12-15 Commissariat Energie Atomique Cavité laser à déclenchement passif par absorbant saturable et laser incorporant cette cavité.
FR2784809B1 (fr) * 1998-10-16 2001-04-20 Commissariat Energie Atomique Amplificateur optique de puissance a guide d'onde planaire pompe optiquement et laser de puissance utilisant cet amplificateur
US6160824A (en) * 1998-11-02 2000-12-12 Maxios Laser Corporation Laser-pumped compound waveguide lasers and amplifiers
US6219361B1 (en) * 1999-06-21 2001-04-17 Litton Systems, Inc. Side pumped, Q-switched microlaser
US6377593B1 (en) * 1999-06-21 2002-04-23 Northrop Grumman Corporation Side pumped Q-switched microlaser and associated fabrication method
US20020181534A1 (en) * 2000-10-25 2002-12-05 Spectra-Physics Lasers, Inc. Diode-pumped slab solid-state laser
US20030138021A1 (en) * 2001-10-25 2003-07-24 Norman Hodgson Diode-pumped solid-state thin slab laser
US6700697B2 (en) * 2002-01-23 2004-03-02 Np Photonics, Inc. Reflective erbium-doped amplifier
WO2005088782A1 (en) * 2004-03-15 2005-09-22 Adelaide Research & Innovation Pty Ltd Optical amplifier
US7217585B1 (en) * 2006-03-31 2007-05-15 Raytheon Company Method for fabricating and using a light waveguide
JP2007333756A (ja) * 2006-06-12 2007-12-27 Fujitsu Ltd 光導波路デバイスおよび光変調器
US7627017B2 (en) * 2006-08-25 2009-12-01 Stc. Unm Laser amplifier and method of making the same
AU2009200094A1 (en) * 2006-10-18 2009-02-05 The Commonwealth Of Australia Cascade laser
WO2008117249A1 (en) * 2007-03-26 2008-10-02 Scuola Superiore Di Studi Universitari E Di Perfezionamento Sant'anna Integrated optical waveguide amplifier or laser with rare earth ions and sensitizer elements co-doped core and related optical pumping method
US20110134953A1 (en) * 2008-08-15 2011-06-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Waveguide laser
WO2011027579A1 (ja) * 2009-09-07 2011-03-10 三菱電機株式会社 平面導波路型レーザ装置
CN101888054B (zh) * 2010-05-31 2012-11-14 清华大学 采用滤模匹配器进行横向模式控制的波导激光器
US8774235B2 (en) * 2011-06-23 2014-07-08 Raytheon Company System and method for suppressing parasitics in an optical device
JP6253672B2 (ja) * 2013-12-27 2017-12-27 三菱電機株式会社 平面導波路型レーザ装置
US9118164B1 (en) * 2014-02-20 2015-08-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Composite laser gain medium
CN105655864A (zh) * 2016-03-01 2016-06-08 中国科学院上海光学精密机械研究所 稀土离子掺杂钇铝石榴石的三明治陶瓷单晶复合结构激光材料及其制备方法
CN105896240A (zh) * 2016-06-27 2016-08-24 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种抑制asepo的平面波导激光增益介质构型
CN114788100A (zh) * 2019-12-18 2022-07-22 三菱电机株式会社 平面波导型放大器和激光雷达装置
CN111769427A (zh) * 2020-06-12 2020-10-13 北京工业大学 一种可实现高效率、大能量、小体积的掺铒楔形波导放大器
CN113131320A (zh) * 2021-04-06 2021-07-16 北京工业大学 一种铒玻璃平面波导被动调q激光器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05505280A (ja) * 1989-12-22 1993-08-05 エーティエックス　テレコム　システムズ　インコーポレイテツド 改良された光ファイバレーザ
US5291501A (en) 1989-12-22 1994-03-01 University Of Southhampton Optical fibre with doped core and doped inner cladding, for use in an optical fibre laser
JPH11233863A (ja) * 1998-02-09 1999-08-27 Kdd 光増幅器
US7880961B1 (en) * 2006-08-22 2011-02-01 Sandia Corporation Optical amplifier exhibiting net phase-mismatch selected to at least partially reduce gain-induced phase-matching during operation and method of operation
WO2012173271A1 (ja) * 2011-06-16 2012-12-20 古河電気工業株式会社 光結合構造および光ファイバ増幅器
JP2013038096A (ja) * 2011-08-03 2013-02-21 Mitsubishi Electric Corp 平面導波路型レーザ装置
WO2014087468A1 (ja) * 2012-12-03 2014-06-12 三菱電機株式会社 平面導波路型レーザ励起モジュールおよび平面導波路型波長変換レーザ装置
JP6192883B1 (ja) * 2016-11-09 2017-09-06 三菱電機株式会社 平面導波路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3719941A4

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US11289872B2 (en) 2022-03-29
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CN111512504B (zh) 2022-07-19
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CN111512504A (zh) 2020-08-07

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