WO2020144743A1 - レーザ増幅器 - Google Patents

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WO2020144743A1
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light
core layer
input
signal light
laser amplifier
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ゆかり 宮城
賢一 廣澤
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三菱電機株式会社
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    • H01S3/2325—Multi-pass amplifiers, e.g. regenerative amplifiers

Definitions

  • the present invention relates to a laser amplifier.
  • the plane waveguide type laser amplifier has a plane type optical waveguide for laser amplification.
  • the planar optical waveguide has a laminated structure in which one core layer is provided between two clad layers.
  • the core layer is made of a laser medium, and each clad layer has a refractive index lower than that of the core layer.
  • the excitation light is input to the core layer, and the laser light to be amplified, so-called “signal light” is input.
  • the input pumping light is absorbed by the laser medium, so that a so-called “inversion distribution state” is formed. In this state, the input signal light propagates inside the core layer, whereby the input signal light is amplified.
  • the direction along the stacking direction in the stacked structure of the planar optical waveguide is called the "vertical direction”.
  • a direction along each layer in the laminated structure that is, a direction orthogonal to the laminating direction in the laminated structure is referred to as “horizontal direction”.
  • the beam width of the signal light in the vertical direction may be referred to as “vertical beam width”.
  • the beam width of the signal light in the horizontal direction may be referred to as “horizontal beam width”.
  • the signal light input to each optical member and the input signal light may be collectively referred to as “input light”.
  • the signal light output by each optical member and the output signal light may be collectively referred to as “output light”.
  • a planar waveguide type laser amplifier has an optical system (hereinafter referred to as “input optical system”) for inputting signal light into the core layer of the planar optical waveguide.
  • input optical system optical system
  • it has been required to reduce the beam width of the input light to the core layer from the viewpoint of downsizing the planar optical waveguide.
  • it is required to make the vertical beam width of the input light smaller than the horizontal beam width of the input light.
  • the input optical system in the conventional planar waveguide type laser amplifier is composed of a collimating lens and a cylindrical lens.
  • the conventional planar waveguide type laser amplifier in order to reduce the beam width of the input light to the core layer, it is required to set the focal length of the cylindrical lens to a small value.
  • the small focal length of the cylindrical lens reduces the installation distance between the input optical system and the planar optical waveguide. Therefore, when assembling the laser amplifier, it is difficult to adjust the installation position of the input optical system with respect to the planar optical waveguide.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a laser amplifier in which the installation position of the input optical system with respect to the planar optical waveguide can be easily adjusted.
  • a laser amplifier of the present invention is a laser amplifier including a planar optical waveguide for laser amplification and an input optical system for inputting signal light to a core layer of the planar optical waveguide, wherein the input optical system is a signal light source.
  • Collimator lens that converts the output light from the collimated light into parallel light
  • an anamorphic prism that reduces the beam width of the output light from the collimator lens in the first direction
  • a cylindrical that collects the output light from the anamorphic prism in the second direction
  • a lens and the output light from the cylindrical lens is input to the core layer.
  • the present invention since it is configured as described above, it is possible to obtain a laser amplifier in which the installation position of the input optical system with respect to the planar optical waveguide can be easily adjusted.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a main part of the laser amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing a core layer of the planar optical waveguide of the laser amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a side view showing a main part of the laser amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing the main parts of the laser amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 4A is a plan view showing the anamorphic prism of the input optical system of the laser amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 4B is a side view showing the anamorphic prism of the input optical system of the laser amplifier according to the first embodiment. It is sectional drawing of the output light by a signal light source.
  • FIG. 3 is a side view showing a main part of a laser amplifier for comparison with the laser amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing a main part of a laser amplifier for comparison with the laser amplifier according to the first embodiment.
  • 5 is a plan view showing another core layer of the planar optical waveguide of the laser amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view showing another core layer of the planar optical waveguide of the laser amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view showing another core layer of the planar optical waveguide of the laser amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view showing another core layer of the planar optical waveguide of the laser amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a main part of the laser amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view showing the core layer of the planar optical waveguide of the laser amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a side view showing a main part of the laser amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 3B is a plan view showing a main part of the laser amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 4A is a plan view showing the anamorphic prism of the input optical system of the laser amplifier according to the first embodiment.
  • FIG. 4B is a side view showing the anamorphic prism of the input optical system of the laser amplifier according to the first embodiment.
  • a laser amplifier 300 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • L1 to L10 indicate the laser light to be amplified by the laser amplifier 300, that is, the signal light.
  • L1 to L8 are signal light before amplification
  • L9 is signal light during amplification
  • L10 is signal light after amplification. The excitation light is not shown.
  • the core layer 1 is a core layer.
  • the core layer 1 is composed of a laser medium and isotropic medium.
  • the core layer 1 is made of phosphate glass, silicate glass, fluoride glass, YAG, YGAG, ceramic YAG, or ceramic Lu2O3.
  • the core layer 1 has a rectangular shape and has four side surface portions 11a, 11b, 11c, 11d.
  • the side surface portions 11a and 11b are arranged to face each other and are arranged non-parallel to each other.
  • the side surface portions 11c and 11d are arranged to face each other and are arranged in parallel with each other. That is, the core layer 1 has a trapezoidal shape.
  • the side surface portion 11a has a portion 12 (hereinafter referred to as "light incident surface portion") 12 to which the signal light L8 before amplification is input.
  • An antireflection film is provided on the light incident surface portion 12, and a reflection enhancing film is provided on the remaining portion of the side surface portion 11a.
  • the antireflection film is formed by AR (Anti Reflection) coating.
  • the enhanced reflection film is formed by HR (High Reflection) coating.
  • the incident angle ⁇ v (not shown) with respect to the vertical direction is set to, for example, zero degrees.
  • the incident angle ⁇ h with respect to the horizontal direction is set to a value larger than zero degree.
  • the side surface portion 11b has a portion 13 (hereinafter referred to as "light emitting surface portion") 13 from which the amplified signal light L10 is output.
  • the light emitting surface portion 13 is arranged, for example, so as to face the light incident surface portion 12.
  • An antireflection film is provided on the light emitting surface portion 13, and a reflection enhancing film is provided on the remaining portion of the side surface portion 11b.
  • the antireflection film is formed by AR coating.
  • the enhanced reflection film is formed by HR coating.
  • the core layer 1 is provided between the two clad layers 2a and 2b.
  • Each of the cladding layers 2 a and 2 b is made of an isotropic medium and has a refractive index lower than that of the core layer 1.
  • the individual cladding layers 2a and 2b are made of phosphate glass, silicate glass, fluoride glass, YAG, YGAG, ceramic YAG, ceramic Lu2O3, SiO2 film, Ta2O5 film, Al2O3 film, or MgF2 film. It is configured.
  • one of the two clad layers 2a and 2b may be referred to as an "upper clad layer”. Further, the other clad layer 2b may be referred to as a "lower clad layer”.
  • the upper clad layer 2a, the core layer 1 and the lower clad layer 2b constitute a main part of the planar optical waveguide 100. That is, the planar optical waveguide 100 has a laminated structure including the upper clad layer 2a, the core layer 1 and the lower clad layer 2b.
  • the signal light source 3 outputs the signal light L1. That is, the signal light source 3 has a surface portion (hereinafter referred to as “light emitting surface portion”) from which the signal light L1 is output.
  • the signal light source 3 is composed of a laser light source having a single wavelength ⁇ . Specifically, for example, the signal light source 3 is composed of a fiber laser, a semiconductor laser, or a solid-state laser.
  • the wavelength ⁇ of the signal light L1 is set to a value corresponding to the energy equivalent to the energy of the electrons in the laser medium of the core layer 1 when the population inversion state is formed.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view of the output light L1 from the signal light source 3. More specifically, FIG. 5A is a cross-sectional view of the output light L1 on the light emitting surface portion of the signal light source 3.
  • Wv1 indicates the vertical beam width of the output light L1 at the light emitting surface of the signal light source 3.
  • Wh1 represents the horizontal beam width of the output light L1 on the light emitting surface of the signal light source 3.
  • the signal light source 3 is composed of a fiber laser. Therefore, the cross section of the output light L1 from the signal light source 3 is circular.
  • the output light L1 from the signal light source 3 propagates in the space while gradually spreading and is input to the collimator lens 4. That is, the output light L1 from the signal light source 3 becomes the input light L2 to the collimator lens 4.
  • the collimator lens 4 converts the input light L2 into parallel light L3 and outputs the converted parallel light L3.
  • the front surface 41 of the collimator lens 4 has a substantially spherical shape, and the back surface 42 of the collimator lens 4 has a substantially flat surface.
  • the collimator lens 4 has a focus on the back surface portion 42 side.
  • the light emitting surface of the signal light source 3 is arranged at a position corresponding to the focal point of the collimator lens 4.
  • f1 indicates the focal length of the collimator lens 4.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of the output light L3 from the collimator lens 4.
  • Wv3 indicates the vertical beam width of the output light L3 from the collimator lens 4.
  • Wh3 indicates the horizontal beam width of the output light L3 from the collimator lens 4.
  • the cross-sectional shape of the output light L3 from the collimator lens 4 is circular. This is because the cross-sectional shape of the output light L1 from the signal light source 3 is circular and the cross-sectional shape of the input light L2 to the collimator lens 4 is also circular.
  • the output light L3 from the collimator lens 4 propagates in space and is input to the anamorphic prism 5. That is, the output light L3 from the collimator lens 4 becomes the input light L4 to the anamorphic prism 5.
  • the anamorphic prism 5 outputs parallel light L5 having a reduced horizontal beam width with respect to the input light L4. As shown in FIG. 4, the anamorphic prism 5 is composed of a pair of prisms 51a and 51b.
  • FIG. 5C is a sectional view of the output light L5 from the anamorphic prism 5.
  • Wv4 indicates the vertical beam width of the input light L4 with respect to the anamorphic prism 5.
  • the vertical beam width Wv4 of the input light L4 is equal to the vertical beam width Wv3 of the output light L3 from the collimator lens 4.
  • Wh4 indicates the horizontal beam width of the input light L4 to the anamorphic prism 5.
  • the horizontal beam width Wh4 of the input light L4 is equal to the horizontal beam width Wh3 of the output light L3 from the collimator lens 4.
  • Wv5 indicates the vertical beam width of the output light L5 from the anamorphic prism 5.
  • the vertical beam width Wv5 of the output light L5 is equal to the vertical beam width Wv4 of the input light L4.
  • Wh5 indicates the horizontal beam width of the output light L5 from the anamorphic prism 5.
  • the horizontal beam width Wh5 of the output light L5 is smaller than the horizontal beam width Wh4 of the input light L4. This is due to the beam width reduction function of the anamorphic prism 5.
  • the output light L5 from the anamorphic prism 5 propagates in space and is input to the cylindrical lens 6. That is, the output light L5 from the anamorphic prism 5 becomes the input light L6 to the cylindrical lens 6.
  • the cylindrical lens 6 condenses the input light L6 in the vertical direction.
  • the output light L7 from the cylindrical lens 6 propagates in space and is input to the core layer 1. That is, the output light L7 from the cylindrical lens 6 becomes the input light L8 to the core layer 1.
  • the front surface portion 61 of the cylindrical lens 6 has a substantially cylindrical surface shape, and the back surface portion 62 of the cylindrical lens 6 has a substantially flat surface shape.
  • the cylindrical lens 6 has a focal point on the surface portion 61 side.
  • the light incident surface portion 12 of the core layer 1 is arranged at a position corresponding to the focal point of the cylindrical lens 6.
  • f2 indicates the focal length of the cylindrical lens 6.
  • FIG. 5D is a cross-sectional view of the input light L8 with respect to the core layer 1. More specifically, it is a cross-sectional view of the input light L8 on the light incident surface portion 12 of the core layer 1.
  • Wv8 indicates the vertical beam width of the input light L8 on the light incident surface portion 12 of the core layer 1.
  • Wh8 indicates a horizontal beam width of the input light L8 on the light incident surface portion 12 of the core layer 1.
  • the horizontal beam width Wh8 of the input light L8 on the light incident surface portion 12 of the core layer 1 is the horizontal beam width Wh6 of the input light L6 with respect to the cylindrical lens 6, that is, the horizontal beam width Wh5 of the output light L5 from the anamorphic prism 5.
  • the vertical beam width Wv8 of the input light L8 on the light incident surface portion 12 of the core layer 1 is the vertical beam width Wv6 of the input light L6 with respect to the cylindrical lens 6, that is, the vertical beam of the output light L5 from the anamorphic prism 5. It is smaller than the width Wv5. This is due to the light collecting function of the cylindrical lens 6.
  • the vertical beam width Wv8 of the input light L8 on the light incident surface portion 12 of the core layer 1 is set to a value smaller than the horizontal beam width Wh8 of the input light L8 on the light incident surface portion 12 of the core layer 1. More specifically, the vertical beam width Wv8 of the input light L8 on the light incident surface portion 12 of the core layer 1 is set to a value equal to or less than the wall thickness t of the core layer 1. This can prevent the output light L7 from the cylindrical lens 6 from being emitted to the outside of the core layer 1. As a result, the coupling efficiency between the input optical system 200 and the planar optical waveguide 100 can be improved.
  • the collimator lens 4, the anamorphic prism 5, and the cylindrical lens 6 constitute the main part of the input optical system 200.
  • the planar optical waveguide 100 and the input optical system 200 constitute a main part of the laser amplifier 300.
  • d indicates the installation interval between the cylindrical lens 6 and the planar optical waveguide 100, that is, the installation interval between the input optical system 200 and the planar optical waveguide 100.
  • an excitation light source (not shown) outputs excitation light.
  • the output excitation light is input to the core layer 1 from the side surface portion 11c or the side surface portion 11d.
  • the input pumping light is absorbed by the laser medium of the core layer 1 to form a population inversion state.
  • the signal light source 3 outputs the signal light L1.
  • the signal light L8 is input to the core layer 1 from the light incident surface portion 12.
  • the input signal light L9 propagates inside the core layer 1, whereby the input signal light L9 is amplified.
  • each of the cladding layers 2 a and 2 b has a refractive index lower than that of the core layer 1. Therefore, when the signal light L9 propagates inside the core layer 1, the signal light L9 is totally reflected at the interface between the core layer 1 and the upper clad layer 2a, and at the same time, between the core layer 1 and the lower clad layer 2b. The signal light L9 is totally reflected at the boundary surface portion of. This can prevent the signal light L9 from leaking from the core layer 1 to the cladding layers 2a and 2b.
  • a reflection enhancing film is provided on a portion of the side surface portion 11a other than the light incident surface portion 12, and a reflection enhancing film is provided on a portion of the side surface portion 11b other than the light emitting surface portion 13.
  • the side surface portions 11a and 11b are arranged non-parallel to each other. Further, the incident angle ⁇ h of the signal light L8 with respect to the core layer 1 is set to a value larger than zero degree.
  • the signal light L9 propagates inside the core layer 1, the signal light L9 is reflected by the side surface portions 11a and 11b a plurality of times. More specifically, the signal light L9 is alternately reflected by the side surface portions 11a and 11b. As a result, the signal light L9 propagates in a zigzag shape as shown in FIG. 1 or 2. As a result, the propagation path length of the signal light L9 in the laser medium can be increased with respect to the size of the core layer 1. Therefore, the gain of the laser amplifier 300 can be improved.
  • the incident angle ⁇ h is preferably set to an appropriate value in accordance with the size of the core layer 1 and the required propagation path length of the signal light L9 (that is, the required number of reflections of the signal light L9). is there.
  • the conventional laser amplifier 300' has a planar optical waveguide 100'.
  • the planar optical waveguide 100' has a laminated structure including an upper clad layer 2a', a core layer 1', and a lower clad layer 2b'.
  • L1' to L3' and L6' to L8' represent signal light before amplification
  • L10' represents signal light after amplification.
  • the signal light source 3' outputs the signal light L1'.
  • the output light L1' from the signal light source 3' becomes the input light L2' to the collimator lens 4'.
  • the collimator lens 4' converts the input light L2' into parallel light L3' and outputs the converted parallel light L3'.
  • the light emitting surface portion (not shown) of the signal light source 3' is arranged at a position corresponding to the focal point of the collimator lens 4'.
  • f1' indicates the focal length of the collimator lens 4'.
  • the cylindrical lens 6' condenses the input light L6' in the vertical direction.
  • the light incident surface portion (not shown) of the core layer 1' is arranged at a position corresponding to the focal point of the cylindrical lens 6'.
  • f2' indicates the focal length of the cylindrical lens 6'.
  • the collimator lens 4'and the cylindrical lens 6' constitute a main part of the input optical system 200'.
  • the planar optical waveguide 100' and the input optical system 200' constitute a main part of the laser amplifier 300'.
  • d' denotes an installation interval between the cylindrical lens 6'and the planar optical waveguide 100', that is, an installation interval between the input optical system 200' and the planar optical waveguide 100'.
  • the correspondence with the vertical beam width Wv3′ is expressed by the following equation (1).
  • the horizontal beam width Wh8' of the input light L8' on the light entrance surface portion of the core layer 1'and the horizontal beam width Wh6' of the input light L6' with respect to the cylindrical lens 6' that is, the output light L3 from the collimator lens 4'.
  • the correspondence relation between the “horizontal beam width Wh3” and the “horizontal beam width Wh3” is expressed by the following equation (2).
  • the beam widths Wv3' and Wh3' of the output light L3' from the collimator lens 4' have values corresponding to the focal length f1' of the collimator lens 4'. That is, by increasing the focal length f1', both the beam widths Wv3' and Wh3' are increased. On the other hand, by reducing the focal length f1', both the beam widths Wv3' and Wh3' are reduced. Usually, the beam widths Wv3' and Wh3' are set by the focal length f1' of the collimating lens 4'. Therefore, it is difficult to set either one of the beam widths Wv3' and Wh3' to a large value and set the other one of the beam widths Wv3' and Wh3' to a small value.
  • the vertical beam width Wv8′ of the input light L8′ on the light entrance surface of the core layer 1′ is reduced, and the horizontal beam width Wh8′ of the input light L8′ on the light entrance surface of the core layer 1′ is reduced.
  • the anamorphic prism 5 is provided between the collimator lens 4 and the cylindrical lens 6. This makes it unnecessary to set the beam widths Wv3 and Wh3 of the output light L3 by the collimating lens 4 to small values in order to reduce the horizontal beam width Wh8 of the input light L8 on the light entrance surface portion 12 of the core layer 1. be able to. As a result, the beam widths Wv3 and Wh3 of the output light L3 from the collimator lens 4 can be set to large values.
  • the focal length f2 of the cylindrical lens 6 is reduced. It is not necessary to set to a small value. As a result, the focal length f2 of the cylindrical lens 6 can be set to a large value.
  • the laser amplifier 300 of the first embodiment uses the cylindrical lens 6 having a larger focal length f2 than the conventional laser amplifier 300′, and uses the beam width of the input light L8 at the light incident surface portion 12 of the core layer 1. Wv8 and Wh8 can be reduced. As a result, the installation distance d between the input optical system 200 and the planar optical waveguide 100 becomes larger than that of the conventional laser amplifier 300'. As a result, when assembling the laser amplifier 300, it is possible to easily adjust the installation position of the input optical system 200 with respect to the planar optical waveguide 100.
  • the correspondence between the focal length f2′ of the cylindrical lens 6′ and the beam widths Wv8′, Wh8′ of the input light L8′ at the light entrance surface of the core layer 1′ is expressed by the following formula (3 ).
  • the focal length f2' is required to be set to a value according to the required beam widths Wv8' and Wh8' based on the above equation (3). For example, it is assumed that the required beam widths Wv8' and Wh8' satisfy the condition shown in the following equation (4). In this case, the focal length f2' is required to be set to a value larger than 1 mm and smaller than 6 mm.
  • the focal length of off-the-shelf cylindrical lenses is set to a value of 1 mm or less or a value of 6 mm or more. Therefore, when the required beam widths Wv8' and Wh8' satisfy the condition shown in the above equation (4), the cylindrical lens 6'cannot be an off-the-shelf product. By using a custom-made product for the cylindrical lens 6', there arises a problem that the development cost and the manufacturing cost of the input optical system 200' increase.
  • the focal length f2 of the cylindrical lens 6 is set to a small value. No need to set. Therefore, the required beam width Wv8, using a cylindrical lens 6 having a desired focal length f2, which includes a value within a range of ready-made focal lengths (that is, a range of 1 mm or less or a range of 6 mm or more), Wh8 can be realized.
  • the development cost and manufacturing cost of the input optical system 200 can be reduced.
  • the cylindrical lens 6 having the focal length f2 of 6 mm or more it is possible to easily adjust the installation position of the input optical system 200 with respect to the planar optical waveguide 100 as described above.
  • the laser amplifier 300′′ for comparison has a planar optical waveguide 100′′.
  • the planar optical waveguide 100′′ has a laminated structure including an upper clad layer 2a′′, a core layer 1′′, and a lower clad layer 2b′′.
  • L1" to L3”, L6" to L8", L11", and L12" represent signal light before amplification
  • L10" represents signal light after amplification.
  • the signal light source 3′′ outputs the signal light L1′′.
  • the output light L1′′ from the signal light source 3′′ becomes the input light L2′′ to the collimator lens 4′′.
  • the collimator lens 4′′ converts the input light L2′′ into parallel light L3′′ and outputs the converted parallel light L3′′.
  • the light emitting surface portion (not shown) of the signal light source 3′′ is arranged at a position corresponding to the focal point of the collimator lens 4′′.
  • f1′′ indicates the focal length of the collimator lens 4′′.
  • the output light L3′′ from the collimator lens 4′′ becomes the input light L11′′ to the cylindrical lens 7′′.
  • the cylindrical lens 7′′ collects the input light L11′′ in the horizontal direction.
  • the output light L12′′ from the cylindrical lens 7′′ becomes the input light L6′′ to the cylindrical lens 6′′.
  • the cylindrical lens 6′′ collects the input light L6′′ in the vertical direction.
  • the output light L7′′ from the cylindrical lens 6′′ becomes the input light L8′′ to the core layer 1′′.
  • the light entrance surface portion (not shown) of the core layer 1′′ is arranged at a position corresponding to the focal point of the cylindrical lens 7′′ and also at a position corresponding to the focal point of the cylindrical lens 6′′.
  • F3′′ indicates the focal length of the cylindrical lens 7′′
  • f2′′ indicates the focal length of the cylindrical lens 6′′.
  • the main part of the input optical system 200′′ is configured by the collimator lens 4′′, the cylindrical lens 7′′, and the cylindrical lens 6′′.
  • the planar optical waveguide 100′′ and the input optical system 200′′ form a main part of the laser amplifier 300′′.
  • d′′ is an installation interval between the cylindrical lens 6′′ and the planar optical waveguide 100′′. That is, the installation interval between the input optical system 200′′ and the planar optical waveguide 100′′ is shown.
  • the laser amplifier 300 realizes the required vertical beam width Wv8 by using the condensing function of the cylindrical lens 6.
  • the laser amplifier 300′′ for comparison realizes the required vertical beam width Wv8′′ by using the condensing function of the cylindrical lens 6′′.
  • the comparison laser amplifier 300′′ realizes the required horizontal beam width Wh8′′ by using the condensing function of the cylindrical lens 7′′. Therefore, the laser amplifier 300′′ is input to the core layer 1′′.
  • the horizontal beam width Wh9′′ of the signal light L9′′ gradually increases.
  • the horizontal beam width Wh10′′ of the output light L10′′ at the light exit surface (not shown) of the core layer 1′′ is smaller than the horizontal beam width Wh8′′ of the input light L8′′ at the light entrance surface of the core layer 1.
  • the horizontal beam width Wh10′′ of the output light L10′′ gradually increases. As a result, the output light L10 from the core layer 1′′ is obtained.
  • output optical system the coupling efficiency between the planar optical waveguide 100" and the output optical system decreases.
  • the laser amplifier 300 of the first embodiment realizes the required horizontal beam width Wh8 by using the beam width reduction function of the anamorphic prism 5. Therefore, when the signal light L9 propagates inside the core layer 1, the horizontal beam width Wh9 of the signal light L9 can be suppressed from gradually increasing. Thereby, the horizontal beam width Wh10 of the output light L10 on the light output surface portion 13 of the core layer 1 can be made equal to the horizontal beam width Wh8 of the input light L8 on the light input surface portion 12 of the core layer 1. Further, when the output light L10 from the core layer 1 propagates in space, it is possible to suppress the horizontal beam width Wh10 of the output light L10 from gradually increasing. As a result, the coupling efficiency between the planar optical waveguide 100 and the output optical system can be improved.
  • the side surface portion 11a of the core layer 1 is provided with a portion 14 (hereinafter referred to as “input/output light surface portion”) 14 to which the signal light L8 before amplification is input and the signal light L10 after amplification is output. It may be one that has been used. In this case, the outward path of the signal light L9 inside the core layer 1 may be the same path as the return path of the signal light L9 inside the core layer 1.
  • the light incident/exiting surface portion 14 may be provided on the side surface portion 11a of the core layer 1.
  • the outward path of the signal light L9 inside the core layer 1 may be a path different from the return path of the signal light L9 inside the core layer 1.
  • the side surface portion 11d may be provided with a reflection enhancing film.
  • the core layer 1 has a rectangular shape, the side surface portions 11a and 11b correspond to the long sides of the rectangle, and the side surface portions 11c and 11d correspond to the short side of the rectangle. It may be one that does.
  • the light incident/emission surface portion 14 may be provided on the side surface portion 11c.
  • the propagation path of the signal light L9 becomes a path along the longitudinal direction of the core layer 1.
  • the side surface portion 11d may be provided with a reflection enhancing film.
  • the core layer 1 has a rectangular shape
  • the side surfaces 11a and 11b correspond to the long sides of the rectangle
  • the side surfaces 11c and 11d have the short sides of the rectangle. It may correspond to.
  • the side surface portion 11c may be provided with the light entrance surface portion 12 and the side surface portion 11d may be provided with the light exit surface portion 13.
  • the propagation path of the signal light L9 becomes a path along the longitudinal direction of the core layer 1.
  • the direction in which the anamorphic prism 5 reduces the beam width (hereinafter referred to as the “first direction”) is not limited to the horizontal direction. Further, the converging direction of the cylindrical lens 6 (hereinafter referred to as “second direction”) is not limited to the vertical direction. For example, the anamorphic prism 5 may reduce the beam width in the vertical direction, and the cylindrical lens 6 may focus in the horizontal direction.
  • the first direction is set to the horizontal direction and the second direction is set to the vertical direction. It is preferable to set to. Also, from the viewpoint of suppressing the horizontal beam width Wh9 from gradually increasing inside the core layer 1, it is preferable to set the first direction to the horizontal direction and the second direction to the vertical direction. is there.
  • the laser amplifier 300 is a laser including the planar optical waveguide 100 for laser amplification and the input optical system 200 for inputting signal light to the core layer 1 of the planar optical waveguide 100.
  • the input optical system 200 includes a collimator lens 4 that converts the output light from the signal light source 3 into parallel light, and an anamorphic prism 5 that reduces the beam width of the output light from the collimator lens 4 in the first direction.
  • a cylindrical lens 6 that collects the output light from the anamorphic prism 5 in the second direction, and the output light from the cylindrical lens 6 is input to the core layer 1.
  • the beam widths Wh3 and Wv3 of the output light L3 from the collimator lens 4 are reduced in order to reduce the beam widths Wv8 and Wh8 of the input light L8 at the light entrance surface portion 12 of the core layer 1. It can be unnecessary to set a small value. Therefore, it is not necessary to set the focal length f2 of the cylindrical lens 6 to a small value. Since the installation distance d between the input optical system 200 and the planar optical waveguide 100 is large, it is possible to easily adjust the installation position of the input optical system 200 with respect to the planar optical waveguide 100.
  • the planar optical waveguide 100 has a laminated structure including the upper clad layer 2a, the core layer 1 and the lower clad layer 2b, and the first direction is set to be a direction orthogonal to the laminating direction in the laminated structure.
  • the required horizontal beam width Wh8 can be realized by using the beam width reduction function of the anamorphic prism 5.
  • the horizontal beam width Wh9 of the signal light L9 inside the core layer 1 can be suppressed from gradually increasing during propagation, and the horizontal beam width Wh10 of the output light L10 by the core layer 1 during propagation. It can be suppressed from gradually increasing. As a result, the coupling efficiency between the planar optical waveguide 100 and the output optical system can be improved.
  • the planar optical waveguide 100 has a laminated structure including the upper clad layer 2a, the core layer 1 and the lower clad layer 2b, and the second direction is set along the laminating direction in the laminated structure.
  • the required vertical beam width Wv8 can be realized by using the condensing function of the cylindrical lens 6.
  • a vertical beam width Wv8 smaller than the horizontal beam width Wh8 can be realized.
  • a vertical beam width Wv8 that is equal to or less than the thickness t of the core layer 1 can be realized.
  • the focal length f2 of the cylindrical lens 6 is set to a value of 6 mm or more.
  • an off-the-shelf product can be used for the cylindrical lens 6.
  • the development cost and manufacturing cost of the input optical system 200 can be reduced. Further, as described above, it is possible to easily adjust the installation position of the input optical system 200 with respect to the planar optical waveguide 100.
  • antireflection films are provided on the side surface portions 11a and 11b of the core layer 1 where the signal light is input (light incident surface portion 12) and where the signal light is output (light emitting surface portion 13).
  • a reflection enhancing film is provided on the other part of the side surface parts 11a and 11b.
  • the planar optical waveguide 100 has a structure in which, when the signal light input to the core layer 1 propagates inside the core layer 1, the signal light is reflected multiple times by the side surface portions 11 a and 11 b of the core layer 1. ..
  • the propagation path length of the signal light L9 in the laser medium can be increased with respect to the size of the core layer 1.
  • the gain of the laser amplifier 300 can be improved.
  • the planar optical waveguide 100 has a laminated structure including the upper clad layer 2a, the core layer 1 and the lower clad layer 2b, and of the beam width of the signal light input to the core layer 1, with respect to the laminating direction in the laminated structure.
  • the beam width in the orthogonal direction is set to a value equal to or less than the wall thickness t of the core layer 1.
  • the laser amplifier of the present invention can be used, for example, for amplification of laser light for measurement or communication.

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Abstract

レーザ増幅器（３００）は、レーザ増幅用の平面型光導波路（１００）と、平面型光導波路（１００）のコア層（１）に信号光を入力する入力光学系（２００）と、を備えるレーザ増幅器（３００）であって、入力光学系（２００）は、信号光源（３）による出力光を平行光に変換するコリメートレンズ（４）と、コリメートレンズ（４）による出力光の第１方向に対するビーム幅を縮小するアナモルフィックプリズム（５）と、アナモルフィックプリズム（５）による出力光を第２方向に集光するシリンドリカルレンズ（６）と、を有し、シリンドリカルレンズ（６）による出力光がコア層（１）に入力されるものである。

Description

レーザ増幅器
　本発明は、レーザ増幅器に関する。
　従来、平面導波路型のレーザ増幅器が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。平面導波路型のレーザ増幅器は、レーザ増幅用の平面型光導波路を有している。平面型光導波路は、２個のクラッド層間に１個のコア層が設けられた積層構造を有している。コア層はレーザ媒質により構成されており、個々のクラッド層はコア層の屈折率よりも低い屈折率を有している。コア層には、励起光が入力されるとともに、増幅対象となるレーザ光、いわゆる「信号光」が入力される。当該入力された励起光がレーザ媒質により吸収されることにより、いわゆる「反転分布状態」が形成される。この状態にて、当該入力された信号光がコア層の内部を伝搬することにより、当該入力された信号光が増幅される。
特開２０１３－８９７９０号公報
　以下、平面型光導波路の積層構造における積層方向に沿う方向を「垂直方向」という。また、当該積層構造における個々の層に沿う方向、すなわち当該積層構造における積層方向に対する直交方向を「水平方向」という。また、信号光の垂直方向に対するビーム幅を「垂直方向ビーム幅」ということがある。また、信号光の水平方向に対するビーム幅を「水平方向ビーム幅」ということがある。また、個々の光学部材に入力される信号光及び当該入力された信号光を総称して「入力光」ということがある。また、個々の光学部材により出力される信号光及び当該出力された信号光を総称して「出力光」ということがある。
　平面導波路型のレーザ増幅器は、平面型光導波路のコア層に信号光を入力する光学系（以下「入力光学系」という。）を有している。近年、平面型光導波路の小型化に対応する観点から、コア層に対する入力光のビーム幅を小さくすることが求められている。特に、コア層の薄肉化に対応する観点から、当該入力光の垂直方向ビーム幅を当該入力光の水平方向ビーム幅よりも更に小さくすることが求められている。
　図６を参照して後述するように、従来の平面導波路型のレーザ増幅器における入力光学系は、コリメートレンズ及びシリンドリカルレンズにより構成されている。従来の平面導波路型のレーザ増幅器において、コア層に対する入力光のビーム幅を小さくするためには、シリンドリカルレンズの焦点距離を小さい値に設定することが求められる。シリンドリカルレンズの焦点距離が小さいことにより、入力光学系と平面型光導波路間の設置間隔が小さくなる。このため、レーザ増幅器を組み立てるとき、平面型光導波路に対する入力光学系の設置位置の調節が難しいという問題があった。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、平面型光導波路に対する入力光学系の設置位置の調節が容易なレーザ増幅器を提供することを目的とする。
　本発明のレーザ増幅器は、レーザ増幅用の平面型光導波路と、平面型光導波路のコア層に信号光を入力する入力光学系と、を備えるレーザ増幅器であって、入力光学系は、信号光源による出力光を平行光に変換するコリメートレンズと、コリメートレンズによる出力光の第１方向に対するビーム幅を縮小するアナモルフィックプリズムと、アナモルフィックプリズムによる出力光を第２方向に集光するシリンドリカルレンズと、を有し、シリンドリカルレンズによる出力光がコア層に入力されるものである。
　本発明によれば、上記のように構成したので、平面型光導波路に対する入力光学系の設置位置の調節が容易なレーザ増幅器を得ることができる。
実施の形態１に係るレーザ増幅器の要部を示す斜視図である。 実施の形態１に係るレーザ増幅器の平面型光導波路のコア層を示す平面図である。 実施の形態１に係るレーザ増幅器の要部を示す側面図である。 実施の形態１に係るレーザ増幅器の要部を示す平面図である。 図４Ａは、実施の形態１に係るレーザ増幅器の入力光学系のアナモルフィックプリズムを示す平面図である。図４Ｂは、実施の形態１に係るレーザ増幅器の入力光学系のアナモルフィックプリズムを示す側面図である。 信号光源による出力光の断面図である。 コリメートレンズによる出力光の断面図である。 アナモルフィックプリズムによる出力光の断面図である。 コア層に対する入力光の断面図である。 従来のレーザ増幅器の要部を示す側面図である。 従来のレーザ増幅器の要部を示す平面図である。 実施の形態１に係るレーザ増幅器に対する比較用のレーザ増幅器の要部を示す側面図である。 実施の形態１に係るレーザ増幅器に対する比較用のレーザ増幅器の要部を示す平面図である。 実施の形態１に係るレーザ増幅器の平面型光導波路の他のコア層を示す平面図である。 実施の形態１に係るレーザ増幅器の平面型光導波路の他のコア層を示す平面図である。 実施の形態１に係るレーザ増幅器の平面型光導波路の他のコア層を示す平面図である。 実施の形態１に係るレーザ増幅器の平面型光導波路の他のコア層を示す平面図である。
　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に係るレーザ増幅器の要部を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係るレーザ増幅器の平面型光導波路のコア層を示す平面図である。図３Ａは、実施の形態１に係るレーザ増幅器の要部を示す側面図である。図３Ｂは、実施の形態１に係るレーザ増幅器の要部を示す平面図である。図４Ａは、実施の形態１に係るレーザ増幅器の入力光学系のアナモルフィックプリズムを示す平面図である。図４Ｂは、実施の形態１に係るレーザ増幅器の入力光学系のアナモルフィックプリズムを示す側面図である。図１～図４を参照して、実施の形態１のレーザ増幅器３００について説明する。
　図中、Ｌ１～Ｌ１０は、レーザ増幅器３００による増幅対象となるレーザ光、すなわち信号光を示している。Ｌ１～Ｌ８は増幅前の信号光であり、Ｌ９は増幅中の信号光であり、Ｌ１０は増幅後の信号光である。なお、励起光は図示を省略している。
　図中、１はコア層である。コア層１は、レーザ媒質により構成されており、かつ、等方性媒質により構成されている。具体的には、例えば、コア層１は、リン酸ガラス、ケイ酸ガラス、フッ化物ガラス、ＹＡＧ、ＹＧＡＧ、セラミックＹＡＧ又はセラミックＬｕ２Ｏ３により構成されている。
　図２に示す如く、コア層１は四角形状であり、４個の側面部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを有している。側面部１１ａ，１１ｂは、互いに対向配置されており、かつ、互いに非平行に配置されている。側面部１１ｃ，１１ｄは、互いに対向配置されており、かつ、互いに平行に配置されている。すなわち、コア層１は台形状である。
　側面部１１ａは、増幅前の信号光Ｌ８が入力される部位（以下「入光面部」という。）１２を有している。入光面部１２に反射防止膜が設けられており、かつ、側面部１１ａのうちの残余の部位に増反射膜が設けられている。反射防止膜は、ＡＲ（Ａｎｔｉ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コーティングにより形成されたものである。増反射膜は、ＨＲ（Ｈｉｇｈ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コーティングにより形成されたものである。
　コア層１に対する信号光Ｌ８の入射角度θｖ，θｈのうちの垂直方向に対する入射角度θｖ（不図示）は、例えば、零度に設定されている。他方、水平方向に対する入射角度θｈは、零度よりも大きい値に設定されている。
　側面部１１ｂは、増幅後の信号光Ｌ１０が出力される部位（以下「出光面部」という。）１３を有している。出光面部１３は、例えば、入光面部１２と対向配置されている。出光面部１３に反射防止膜が設けられており、かつ、側面部１１ｂのうちの残余の部位に増反射膜が設けられている。反射防止膜は、ＡＲコーティングにより形成されたものである。増反射膜は、ＨＲコーティングにより形成されたものである。
　コア層１は、２個のクラッド層２ａ，２ｂ間に設けられている。個々のクラッド層２ａ，２ｂは、等方性媒質により構成されており、かつ、コア層１の屈折率よりも低い屈折率を有している。具体的には、例えば、個々のクラッド層２ａ，２ｂは、リン酸ガラス、ケイ酸ガラス、フッ化物ガラス、ＹＡＧ、ＹＧＡＧ、セラミックＹＡＧ、セラミックＬｕ２Ｏ３、ＳｉＯ２膜、Ｔａ２Ｏ５膜、Ａｌ２Ｏ３膜又はＭｇＦ２膜により構成されている。
　以下、２個のクラッド層２ａ，２ｂのうちの一方のクラッド層２ａを「上部クラッド層」ということがある。また、他方のクラッド層２ｂを「下部クラッド層」ということがある。上部クラッド層２ａ、コア層１及び下部クラッド層２ｂにより、平面型光導波路１００の要部が構成されている。すなわち、平面型光導波路１００は、上部クラッド層２ａ、コア層１及び下部クラッド層２ｂによる積層構造を有している。
　信号光源３は、信号光Ｌ１を出力するものである。すなわち、信号光源３は、信号光Ｌ１が出力される面部（以下「出光面部」という。）を有している。信号光源３は、単一の波長λを有するレーザ光源により構成されている。具体的には、例えば、信号光源３は、ファイバレーザ、半導体レーザ又は固体レーザにより構成されている。信号光Ｌ１の波長λは、反転分布状態が形成されているときの、コア層１のレーザ媒質中の電子が有するエネルギーと同等のエネルギーに対応する値に設定されている。
　図５Ａは、信号光源３による出力光Ｌ１の断面図である。より具体的には、図５Ａは、信号光源３の出光面部における出力光Ｌ１の断面図である。図中、Ｗｖ１は、信号光源３の出光面部における出力光Ｌ１の垂直方向ビーム幅を示している。また、Ｗｈ１は、信号光源３の出光面部における出力光Ｌ１の水平方向ビーム幅を示している。図５Ａに示す例において、信号光源３はファイバレーザにより構成されている。このため、信号光源３による出力光Ｌ１の断面形状は円形状である。
　信号光源３による出力光Ｌ１は、空間中を次第に広がりながら伝搬して、コリメートレンズ４に入力される。すなわち、信号光源３による出力光Ｌ１がコリメートレンズ４に対する入力光Ｌ２となる。コリメートレンズ４は、入力光Ｌ２を平行光Ｌ３に変換して、当該変換された平行光Ｌ３を出力するものである。
　コリメートレンズ４の表面部４１は略球面状であり、コリメートレンズ４の裏面部４２は略平面状である。コリメートレンズ４は、裏面部４２側に焦点を有している。信号光源３の出光面部は、コリメートレンズ４の焦点に対応する位置に配置されている。図中、ｆ１はコリメートレンズ４の焦点距離を示している。
　図５Ｂは、コリメートレンズ４による出力光Ｌ３の断面図である。図中、Ｗｖ３は、コリメートレンズ４による出力光Ｌ３の垂直方向ビーム幅を示している。また、Ｗｈ３は、コリメートレンズ４による出力光Ｌ３の水平方向ビーム幅を示している。図５Ｂに示す例において、コリメートレンズ４による出力光Ｌ３の断面形状は円形状である。これは、信号光源３による出力光Ｌ１の断面形状が円形状であるため、コリメートレンズ４に対する入力光Ｌ２の断面形状も円形状であることによるものである。
　コリメートレンズ４による出力光Ｌ３は、空間中を伝搬して、アナモルフィックプリズム５に入力される。すなわち、コリメートレンズ４による出力光Ｌ３がアナモルフィックプリズム５に対する入力光Ｌ４となる。アナモルフィックプリズム５は、入力光Ｌ４に対して、水平方向ビーム幅が縮小された平行光Ｌ５を出力するものである。図４に示す如く、アナモルフィックプリズム５は、一対のプリズム５１ａ，５１ｂにより構成されている。図５Ｃは、アナモルフィックプリズム５による出力光Ｌ５の断面図である。
　図中、Ｗｖ４は、アナモルフィックプリズム５に対する入力光Ｌ４の垂直方向ビーム幅を示している。入力光Ｌ４の垂直方向ビーム幅Ｗｖ４は、コリメートレンズ４による出力光Ｌ３の垂直方向ビーム幅Ｗｖ３と同等である。また、Ｗｈ４は、アナモルフィックプリズム５に対する入力光Ｌ４の水平方向ビーム幅を示している。入力光Ｌ４の水平方向ビーム幅Ｗｈ４は、コリメートレンズ４による出力光Ｌ３の水平方向ビーム幅Ｗｈ３と同等である。
　また、Ｗｖ５は、アナモルフィックプリズム５による出力光Ｌ５の垂直方向ビーム幅を示している。出力光Ｌ５の垂直方向ビーム幅Ｗｖ５は、入力光Ｌ４の垂直方向ビーム幅Ｗｖ４と同等である。また、Ｗｈ５は、アナモルフィックプリズム５による出力光Ｌ５の水平方向ビーム幅を示している。出力光Ｌ５の水平方向ビーム幅Ｗｈ５は、入力光Ｌ４の水平方向ビーム幅Ｗｈ４よりも小さい。これは、アナモルフィックプリズム５が有するビーム幅縮小機能によるものである。
　アナモルフィックプリズム５による出力光Ｌ５は、空間中を伝搬して、シリンドリカルレンズ６に入力される。すなわち、アナモルフィックプリズム５による出力光Ｌ５がシリンドリカルレンズ６に対する入力光Ｌ６となる。シリンドリカルレンズ６は、入力光Ｌ６を垂直方向に対して集光するものである。シリンドリカルレンズ６による出力光Ｌ７は、空間中を伝搬して、コア層１入力される。すなわち、シリンドリカルレンズ６による出力光Ｌ７がコア層１に対する入力光Ｌ８となる。
　シリンドリカルレンズ６の表面部６１は略円筒面状であり、シリンドリカルレンズ６の裏面部６２は略平面状である。シリンドリカルレンズ６は、表面部６１側に焦点を有している。コア層１の入光面部１２は、シリンドリカルレンズ６の焦点に対応する位置に配置されている。図中、ｆ２はシリンドリカルレンズ６の焦点距離を示している。
　図５Ｄは、コア層１に対する入力光Ｌ８の断面図である。より具体的には、コア層１の入光面部１２における入力光Ｌ８の断面図である。図中、Ｗｖ８は、コア層１の入光面部１２における入力光Ｌ８の垂直方向ビーム幅を示している。また、Ｗｈ８は、コア層１の入光面部１２における入力光Ｌ８の水平方向ビーム幅を示している。
　コア層１の入光面部１２における入力光Ｌ８の水平方向ビーム幅Ｗｈ８は、シリンドリカルレンズ６に対する入力光Ｌ６の水平方向ビーム幅Ｗｈ６、すなわちアナモルフィックプリズム５による出力光Ｌ５の水平方向ビーム幅Ｗｈ５と同等である。他方、コア層１の入光面部１２における入力光Ｌ８の垂直方向ビーム幅Ｗｖ８は、シリンドリカルレンズ６に対する入力光Ｌ６の垂直方向ビーム幅Ｗｖ６、すなわちアナモルフィックプリズム５による出力光Ｌ５の垂直方向ビーム幅Ｗｖ５よりも小さい。これは、シリンドリカルレンズ６が有する集光機能によるものである。
　コア層１の入光面部１２における入力光Ｌ８の垂直方向ビーム幅Ｗｖ８は、コア層１の入光面部１２における入力光Ｌ８の水平方向ビーム幅Ｗｈ８よりも小さい値に設定されている。より具体的には、コア層１の入光面部１２における入力光Ｌ８の垂直方向ビーム幅Ｗｖ８は、コア層１の肉厚ｔ以下の値に設定されている。これにより、シリンドリカルレンズ６による出力光Ｌ７がコア層１外に照射されるのを防ぐことができる。この結果、入力光学系２００と平面型光導波路１００間の結合効率を向上することができる。
　コリメートレンズ４、アナモルフィックプリズム５及びシリンドリカルレンズ６により、入力光学系２００の要部が構成されている。平面型光導波路１００及び入力光学系２００により、レーザ増幅器３００の要部が構成されている。図中、ｄは、シリンドリカルレンズ６と平面型光導波路１００間の設置間隔、すなわち入力光学系２００と平面型光導波路１００間の設置間隔を示している。
　次に、レーザ増幅器３００が信号光を増幅する動作について説明する。
　まず、励起光源（不図示）が励起光を出力する。当該出力された励起光は、側面部１１ｃ又は側面部１１ｄからコア層１に入力される。当該入力された励起光がコア層１のレーザ媒質により吸収されることにより、反転分布状態が形成される。
　この状態にて、信号光源３が信号光Ｌ１を出力する。これにより、信号光Ｌ８が入光面部１２からコア層１に入力される。当該入力された信号光Ｌ９がコア層１の内部を伝搬することにより、当該入力された信号光Ｌ９が増幅される。
　ここで、個々のクラッド層２ａ，２ｂは、コア層１の屈折率よりも低い屈折率を有している。このため、信号光Ｌ９がコア層１の内部を伝搬するとき、コア層１と上部クラッド層２ａ間の境界面部にて信号光Ｌ９が全反射されるとともに、コア層１と下部クラッド層２ｂ間の境界面部にて信号光Ｌ９が全反射される。これにより、信号光Ｌ９がコア層１からクラッド層２ａ，２ｂに漏れるのを抑制することができる。
　また、側面部１１ａのうちの入光面部１２を除く部位に増反射膜が設けられており、かつ、側面部１１ｂのうちの出光面部１３を除く部位に増反射膜が設けられている。また、側面部１１ａ，１１ｂは、互いに非平行に配置されている。また、コア層１に対する信号光Ｌ８の入射角度θｈは、零度よりも大きい値に設定されている。
　このため、信号光Ｌ９がコア層１の内部を伝搬するとき、信号光Ｌ９が側面部１１ａ，１１ｂにより複数回反射される。より具体的には、信号光Ｌ９が側面部１１ａ，１１ｂにより交互に反射される。これにより、図１又は図２に示す如く、信号光Ｌ９がジグザグ状に伝搬する。この結果、コア層１の寸法に対して、レーザ媒質中の信号光Ｌ９の伝搬経路長を大きくすることができる。したがって、レーザ増幅器３００の利得を向上することができる。
　なお、入射角度θｈが変化することにより、側面部１１ａ，１１ｂによる信号光Ｌ９の反射回数が変化する。これにより、信号光Ｌ９の伝搬経路長が変化する。したがって、入射角度θｈは、コア層１の寸法及び要求される信号光Ｌ９の伝搬経路長（すなわち要求される信号光Ｌ９の反射回数）などに応じて、適切な値に設定するのが好適である。
　次に、図６を参照して、従来のレーザ増幅器３００’について説明する。また、実施の形態１のレーザ増幅器３００による従来のレーザ増幅器３００’に対する有利な効果について説明する。
　図６に示す如く、従来のレーザ増幅器３００’は平面型光導波路１００’を有している。平面型光導波路１００’は、上部クラッド層２ａ’、コア層１’及び下部クラッド層２ｂ’による積層構造を有している。図中、Ｌ１’～Ｌ３’，Ｌ６’～Ｌ８’は増幅前の信号光を示しており，Ｌ１０’は増幅後の信号光を示している。
　信号光源３’は、信号光Ｌ１’を出力するものである。信号光源３’による出力光Ｌ１’は、コリメートレンズ４’に対する入力光Ｌ２’となる。コリメートレンズ４’は、入力光Ｌ２’を平行光Ｌ３’に変換して、当該変換された平行光Ｌ３’を出力するものである。信号光源３’の出光面部（不図示）は、コリメートレンズ４’の焦点に対応する位置に配置されている。図中、ｆ１’はコリメートレンズ４’の焦点距離を示している。
　コリメートレンズ４’による出力光Ｌ３’は、シリンドリカルレンズ６’に対する入力光Ｌ６’となる。シリンドリカルレンズ６’は、入力光Ｌ６’を垂直方向に対して集光するものである。シリンドリカルレンズ６’による出力光Ｌ７’は、コア層１’に対する入力光Ｌ８’となる。コア層１’の入光面部（不図示）は、シリンドリカルレンズ６’の焦点に対応する位置に配置されている。図中、ｆ２’はシリンドリカルレンズ６’の焦点距離を示している。
　コリメートレンズ４’及びシリンドリカルレンズ６’により、入力光学系２００’の要部が構成されている。平面型光導波路１００’及び入力光学系２００’により、レーザ増幅器３００’の要部が構成されている。図中、ｄ’は、シリンドリカルレンズ６’と平面型光導波路１００’間の設置間隔、すなわち入力光学系２００’と平面型光導波路１００’間の設置間隔を示している。
　コア層１’の入光面部における入力光Ｌ８’の垂直方向ビーム幅Ｗｖ８’と、シリンドリカルレンズ６’に対する入力光Ｌ６’の垂直方向ビーム幅Ｗｖ６’、すなわちコリメートレンズ４’による出力光Ｌ３’の垂直方向ビーム幅Ｗｖ３’との対応関係は、以下の式（１）により表される。また、コア層１’の入光面部における入力光Ｌ８’の水平方向ビーム幅Ｗｈ８’と、シリンドリカルレンズ６’に対する入力光Ｌ６’の水平方向ビーム幅Ｗｈ６’、すなわちコリメートレンズ４’による出力光Ｌ３’の水平方向ビーム幅Ｗｈ３’との対応関係は、以下の式（２）により表される。
　Ｗｖ８’＝（４×λ×ｆ２’）／（π×Ｗｖ３’）　（１）
　Ｗｈ８’＝Ｗｈ３’　（２）
　上記式（１）に基づき、コリメートレンズ４’による出力光Ｌ３’の垂直方向ビーム幅Ｗｖ３’を大きい値に設定することにより、又はシリンドリカルレンズ６’の焦点距離ｆ２’を小さい値に設定することにより、コア層１’の入光面部における入力光Ｌ８’の垂直方向ビーム幅Ｗｖ８’を小さくすることができる。また、上記式（２）に基づき、コリメートレンズ４’による出力光Ｌ３’の水平方向ビーム幅Ｗｈ３’を小さい値に設定することにより、コア層１’の入光面部における入力光Ｌ８’の水平方向ビーム幅Ｗｈ８’を小さくすることができる。
　しかしながら、コリメートレンズ４’による出力光Ｌ３’のビーム幅Ｗｖ３’，Ｗｈ３’は、コリメートレンズ４’の焦点距離ｆ１’に応じた値となる。すなわち、焦点距離ｆ１’を大きくすることにより、ビーム幅Ｗｖ３’，Ｗｈ３’の両方が大きくなる。他方、焦点距離ｆ１’を小さくすることにより、ビーム幅Ｗｖ３’，Ｗｈ３’の両方が小さくなる。通常、ビーム幅Ｗｖ３’，Ｗｈ３’は、コリメートレンズ４’の焦点距離ｆ１’により設定されるものである。したがって、ビーム幅Ｗｖ３’，Ｗｈ３’のうちのいずれか一方を大きい値に設定するとともに、ビーム幅Ｗｖ３’，Ｗｈ３’のうちのいずれか他方を小さい値に設定することは困難である。
　このため、コア層１’の入光面部における入力光Ｌ８’の垂直方向ビーム幅Ｗｖ８’を小さくするとともに、コア層１’の入光面部における入力光Ｌ８’の水平方向ビーム幅Ｗｈ８’を小さくするためには、コリメートレンズ４’による出力光Ｌ３’のビーム幅Ｗｖ３’，Ｗｈ３’を小さい値に設定するとともに、シリンドリカルレンズ６’の焦点距離ｆ２’を小さい値に設定することが求められる。焦点距離ｆ２’が小さいことにより、入力光学系２００’と平面型光導波路１００’間の設置間隔ｄ’が小さくなる。このため、レーザ増幅器３００’を組み立てるとき、平面型光導波路１００’に対する入力光学系２００’の設置位置の調節が難しいという問題が生ずる。
　これに対して、実施の形態１のレーザ増幅器３００における入力光学系２００は、コリメートレンズ４とシリンドリカルレンズ６間にアナモルフィックプリズム５が設けられている。これにより、コア層１の入光面部１２における入力光Ｌ８の水平方向ビーム幅Ｗｈ８を小さくするにあたり、コリメートレンズ４による出力光Ｌ３のビーム幅Ｗｖ３，Ｗｈ３を小さい値に設定することを不要とすることができる。この結果、コリメートレンズ４による出力光Ｌ３のビーム幅Ｗｖ３，Ｗｈ３を大きい値に設定することができる。そして、コリメートレンズ４による出力光Ｌ３の垂直方向ビーム幅Ｗｖ３が大きいことにより、コア層１の入光面部１２における入力光Ｌ８の垂直方向ビーム幅Ｗｖ８を小さくするにあたり、シリンドリカルレンズ６の焦点距離ｆ２を小さい値に設定することを不要とすることができる。この結果、シリンドリカルレンズ６の焦点距離ｆ２を大きい値に設定することができる。
　すなわち、実施の形態１のレーザ増幅器３００は、従来のレーザ増幅器３００’に比して、焦点距離ｆ２の大きいシリンドリカルレンズ６を用いて、コア層１の入光面部１２における入力光Ｌ８のビーム幅Ｗｖ８，Ｗｈ８を小さくすることができる。これにより、従来のレーザ増幅器３００’に比して、入力光学系２００と平面型光導波路１００間の設置間隔ｄが大きくなる。この結果、レーザ増幅器３００を組み立てるとき、平面型光導波路１００に対する入力光学系２００の設置位置の調節を容易にすることができる。
　次に、実施の形態１のレーザ増幅器３００による従来のレーザ増幅器３００’に対する他の有利な効果について説明する。
　従来のレーザ増幅器３００’において、シリンドリカルレンズ６’の焦点距離ｆ２’とコア層１’の入光面部における入力光Ｌ８’のビーム幅Ｗｖ８’，Ｗｈ８’との対応関係は、以下の式（３）により表される。
　ｆ２’＝（π×Ｗｖ８’×Ｗｈ８’）／（４×λ）　（３）
　焦点距離ｆ２’は、上記式（３）に基づき、要求されるビーム幅Ｗｖ８’，Ｗｈ８’に応じた値に設定することが求められる。例えば、要求されるビーム幅Ｗｖ８’，Ｗｈ８’の値が以下の式（４）に示す条件を満たしているものとする。この場合、焦点距離ｆ２’は、１ミリメートルよりも大きく、かつ、６ミリメートルよりも小さい値に設定することが求められる。
　１．０＜｛（π×Ｗｖ８’×Ｗｈ８’）／（４×λ）｝＜６．０　（４）
　通常、既製品のシリンドリカルレンズの焦点距離は、１ミリメートル以下の値又は６ミリメートル以上の値に設定されている。このため、要求されるビーム幅Ｗｖ８’，Ｗｈ８’の値が上記式（４）に示す条件を満たしている場合、シリンドリカルレンズ６’に既製品を用いることができない。シリンドリカルレンズ６’に特注品を用いることにより、入力光学系２００’の開発コスト及び製造コストが増加するという問題が生ずる。
　これに対して、実施の形態１のレーザ増幅器３００においては、コア層１の入光面部１２における入力光Ｌ８のビーム幅Ｗｖ８，Ｗｈ８を小さくするにあたり、シリンドリカルレンズ６の焦点距離ｆ２を小さい値に設定することが不要である。このため、既製品の焦点距離範囲（すなわち１ミリメートル以下の範囲又は６ミリメートル以上の範囲）内の値を含む、所望の焦点距離ｆ２を有するシリンドリカルレンズ６を用いて、要求されるビーム幅Ｗｖ８，Ｗｈ８を実現することができる。シリンドリカルレンズ６に既製品を用いることにより、入力光学系２００の開発コスト及び製造コストを低減することができる。特に、６ミリメートル以上の焦点距離ｆ２を有するシリンドリカルレンズ６を用いることにより、上記のとおり、平面型光導波路１００に対する入力光学系２００の設置位置の調節を容易にすることができる。
　次に、図７を参照して、実施の形態１のレーザ増幅器３００に対する比較用のレーザ増幅器３００”について説明する。また、実施の形態１のレーザ増幅器３００による比較用のレーザ増幅器３００”に対する有利な効果について説明する。
　図７に示す如く、比較用のレーザ増幅器３００”は平面型光導波路１００”を有している。平面型光導波路１００”は、上部クラッド層２ａ”、コア層１”及び下部クラッド層２ｂ”による積層構造を有している。図中、Ｌ１”～Ｌ３”，Ｌ６”～Ｌ８”，Ｌ１１”，Ｌ１２”は増幅前の信号光を示しており、Ｌ１０”は増幅後の信号光を示している。
　信号光源３”は、信号光Ｌ１”を出力するものである。信号光源３”による出力光Ｌ１”は、コリメートレンズ４”に対する入力光Ｌ２”となる。コリメートレンズ４”は、入力光Ｌ２”を平行光Ｌ３”に変換して、当該変換された平行光Ｌ３”を出力するものである。信号光源３”の出光面部（不図示）は、コリメートレンズ４”の焦点に対応する位置に配置されている。図中、ｆ１”はコリメートレンズ４”の焦点距離を示している。
　コリメートレンズ４”による出力光Ｌ３”は、シリンドリカルレンズ７”に対する入力光Ｌ１１”となる。シリンドリカルレンズ７”は、入力光Ｌ１１”を水平方向に対して集光するものである。シリンドリカルレンズ７”による出力光Ｌ１２”は、シリンドリカルレンズ６”に対する入力光Ｌ６”となる。シリンドリカルレンズ６”は、入力光Ｌ６”を垂直方向に対して集光するものである。シリンドリカルレンズ６”による出力光Ｌ７”は、コア層１”に対する入力光Ｌ８”となる。
　コア層１”の入光面部（不図示）は、シリンドリカルレンズ７”の焦点に対応する位置に配置されており、かつ、シリンドリカルレンズ６”の焦点に対応する位置に配置されている。図中、ｆ３”はシリンドリカルレンズ７”の焦点距離を示しており、ｆ２”はシリンドリカルレンズ６”の焦点距離を示している。
　コリメートレンズ４”、シリンドリカルレンズ７”及びシリンドリカルレンズ６”により、入力光学系２００”の要部が構成されている。平面型光導波路１００”及び入力光学系２００”により、レーザ増幅器３００”の要部が構成されている。図中、ｄ”は、シリンドリカルレンズ６”と平面型光導波路１００”間の設置間隔、すなわち入力光学系２００”と平面型光導波路１００”間の設置間隔を示している。
　実施の形態１のレーザ増幅器３００は、シリンドリカルレンズ６が有する集光機能を用いて、要求される垂直方向ビーム幅Ｗｖ８を実現するものである。これと同様に、比較用のレーザ増幅器３００”は、シリンドリカルレンズ６”が有する集光機能を用いて、要求される垂直方向ビーム幅Ｗｖ８”を実現するものである。
　しかしながら、比較用のレーザ増幅器３００”は、シリンドリカルレンズ７”が有する集光機能を用いて、要求される水平方向ビーム幅Ｗｈ８”を実現するものである。このため、コア層１”に入力された信号光Ｌ９”（不図示）がコア層１”の内部を伝搬するとき、信号光Ｌ９”の水平方向ビーム幅Ｗｈ９”が次第に大きくなる。これにより、コア層１”の出光面部（不図示）における出力光Ｌ１０”の水平方向ビーム幅Ｗｈ１０”が、コア層１の入光面部における入力光Ｌ８”の水平方向ビーム幅Ｗｈ８”に比して大きくなる。また、コア層１”による出力光Ｌ１０”が空間中を伝搬するとき、出力光Ｌ１０”の水平方向ビーム幅Ｗｈ１０”が次第に大きくなる。この結果、コア層１”による出力光Ｌ１０”が他の光学系（以下「出力光学系」という。）に入力されるものである場合、平面型光導波路１００”と出力光学系間の結合効率が低下する。
　これに対して、実施の形態１のレーザ増幅器３００は、アナモルフィックプリズム５が有するビーム幅縮小機能を用いて、要求される水平方向ビーム幅Ｗｈ８を実現するものである。このため、信号光Ｌ９がコア層１の内部を伝搬するとき、信号光Ｌ９の水平方向ビーム幅Ｗｈ９が次第に大きくなるのを抑制することができる。これにより、コア層１の出光面部１３における出力光Ｌ１０の水平方向ビーム幅Ｗｈ１０を、コア層１の入光面部１２における入力光Ｌ８の水平方向ビーム幅Ｗｈ８と同等にすることができる。また、コア層１による出力光Ｌ１０が空間中を伝搬するとき、出力光Ｌ１０の水平方向ビーム幅Ｗｈ１０が次第に大きくなるのを抑制することができる。この結果、平面型光導波路１００と出力光学系間の結合効率を向上することができる。
　次に、図８を参照して、コア層１の変形例について説明する。
　図８Ａに示す如く、コア層１の側面部１１ａに、増幅前の信号光Ｌ８が入力されるとともに増幅後の信号光Ｌ１０が出力される部位（以下「入出光面部」という。）１４が設けられているものであっても良い。この場合において、コア層１の内部における信号光Ｌ９の往路は、コア層１の内部における信号光Ｌ９の復路と同様の経路であっても良い。
　または、図８Ｂに示す、コア層１の側面部１１ａに入出光面部１４が設けられているものであっても良い。この場合において、コア層１の内部における信号光Ｌ９の往路は、コア層１の内部における信号光Ｌ９の復路と異なる経路であっても良い。なお、図８Ｂに示す例においては、側面部１１ｄに増反射膜が設けられているものであっても良い。
　次に、図９を参照して、コア層１の他の変形例について説明する。
　図９Ａに示す如く、コア層１が長方形状であり、かつ、側面部１１ａ，１１ｂが当該長方形の長辺に対応するものであり、かつ、側面部１１ｃ，１１ｄが当該長方形の短辺に対応するものであっても良い。この場合において、側面部１１ｃに入出光面部１４が設けられているものであっても良い。これにより、信号光Ｌ９の伝搬経路は、コア層１の長手方向に沿う経路となる。この結果、側面部１１ａ，１１ｂによる信号光Ｌ９の反射を不要としつつ、信号光Ｌ９の伝搬経路長を確保することができる。なお、図９Ａに示す例においては、側面部１１ｄに増反射膜が設けられているものであっても良い。
　または、図９Ｂに示す如く、コア層１が長方形状であり、かつ、側面部１１ａ，１１ｂが当該長方形の長辺に対応するものであり、かつ、側面部１１ｃ，１１ｄが当該長方形の短辺に対応するものであっても良い。この場合において、側面部１１ｃに入光面部１２が設けられており、かつ、側面部１１ｄに出光面部１３が設けられているものであっても良い。これにより、信号光Ｌ９の伝搬経路は、コア層１の長手方向に沿う経路となる。この結果、側面部１１ａ，１１ｂによる信号光Ｌ９の反射を不要としつつ、信号光Ｌ９の伝搬経路長を確保することができる。
　次に、レーザ増幅器３００のそのほかの変形例について説明する。
　アナモルフィックプリズム５によるビーム幅の縮小方向（以下「第１方向」という。）は、水平方向に限定されるものではない。また、シリンドリカルレンズ６による集光方向（以下「第２方向」という。）は、垂直方向に限定されるものではない。例えば、アナモルフィックプリズム５が垂直方向に対するビーム幅を縮小するとともに、シリンドリカルレンズ６が水平方向に対して集光するものであっても良い。
　ただし、コア層１の薄肉化に対応するために、垂直方向ビーム幅Ｗｖ８を水平方向ビーム幅Ｗｈ８よりも更に小さくする観点から、第１方向を水平方向に設定するとともに、第２方向を垂直方向に設定するのが好適である。また、コア層１の内部にて水平方向ビーム幅Ｗｈ９が次第に大きくなるのを抑制する観点からも、第１方向を水平方向に設定するとともに、第２方向を垂直方向に設定するのが好適である。
　以上のように、実施の形態１のレーザ増幅器３００は、レーザ増幅用の平面型光導波路１００と、平面型光導波路１００のコア層１に信号光を入力する入力光学系２００と、を備えるレーザ増幅器３００であって、入力光学系２００は、信号光源３による出力光を平行光に変換するコリメートレンズ４と、コリメートレンズ４による出力光の第１方向に対するビーム幅を縮小するアナモルフィックプリズム５と、アナモルフィックプリズム５による出力光を第２方向に集光するシリンドリカルレンズ６と、を有し、シリンドリカルレンズ６による出力光がコア層１に入力されるものである。アナモルフィックプリズム５が設けられていることにより、コア層１の入光面部１２における入力光Ｌ８のビーム幅Ｗｖ８，Ｗｈ８を小さくするにあたり、コリメートレンズ４による出力光Ｌ３のビーム幅Ｗｈ３，Ｗｖ３を小さい値に設定することを不要とすることができる。このため、シリンドリカルレンズ６の焦点距離ｆ２を小さい値に設定することを不要とすることができる。入力光学系２００と平面型光導波路１００間の設置間隔ｄが大きいことにより、平面型光導波路１００に対する入力光学系２００の設置位置の調節を容易にすることができる。
　また、平面型光導波路１００は、上部クラッド層２ａ、コア層１及び下部クラッド層２ｂによる積層構造を有し、第１方向は、積層構造における積層方向に対する直交方向に設定されている。これにより、アナモルフィックプリズム５が有するビーム幅縮小機能を用いて、要求される水平方向ビーム幅Ｗｈ８を実現することができる。また、コア層１の内部における信号光Ｌ９の水平方向ビーム幅Ｗｈ９が伝搬中に次第に大きくなるのを抑制することができるとともに、コア層１による出力光Ｌ１０の水平方向ビーム幅Ｗｈ１０が伝搬中に次第に大きくなるのを抑制することができる。この結果、平面型光導波路１００と出力光学系間の結合効率を向上することができる。
　また、平面型光導波路１００は、上部クラッド層２ａ、コア層１及び下部クラッド層２ｂによる積層構造を有し、第２方向は、積層構造における積層方向に沿う方向に設定されている。これにより、シリンドリカルレンズ６が有する集光機能を用いて、要求される垂直方向ビーム幅Ｗｖ８を実現することができる。具体的には、例えば、水平方向ビーム幅Ｗｈ８よりも更に小さい垂直方向ビーム幅Ｗｖ８を実現することができる。また、コア層１の肉厚ｔ以下の垂直方向ビーム幅Ｗｖ８を実現することができる。
　また、シリンドリカルレンズ６の焦点距離ｆ２は、６ミリメートル以上の値に設定されている。これにより、シリンドリカルレンズ６に既製品を用いることができる。この結果、入力光学系２００の開発コスト及び製造コストを低減することができる。また、上記のとおり、平面型光導波路１００に対する入力光学系２００の設置位置の調節を容易にすることができる。
　また、コア層１の側面部１１ａ，１１ｂのうちの信号光が入力される部位（入光面部１２）及び信号光が出力される部位（出光面部１３）に反射防止膜が設けられており、かつ、側面部１１ａ，１１ｂのうちの他の部位に増反射膜が設けられている。これにより、信号光Ｌ９がコア層１の内部を伝搬するとき、信号光Ｌ９が側面部１１ａ，１１ｂにより複数回反射される構造、より具体的には信号光Ｌ９が側面部１１ａ，１１ｂにより交互に反射される構造を実現することができる。
　また、平面型光導波路１００は、コア層１に入力された信号光がコア層１の内部を伝搬するとき、信号光がコア層１の側面部１１ａ，１１ｂにより複数回反射される構造を有する。これにより、コア層１の寸法に対して、レーザ媒質中の信号光Ｌ９の伝搬経路長を長くすることができる。この結果、レーザ増幅器３００の利得を向上することができる。
　また、平面型光導波路１００は、上部クラッド層２ａ、コア層１及び下部クラッド層２ｂによる積層構造を有し、コア層１に入力される信号光のビーム幅のうち、積層構造における積層方向に対する直交方向に対するビーム幅は、コア層１の肉厚ｔ以下の値に設定されている。これにより、入力光学系２００と平面型光導波路１００間の結合効率を向上することができる。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
　本発明のレーザ増幅器は、例えば、計測用又は通信用のレーザ光の増幅に用いることができる。
　１　コア層、２ａ　クラッド層（上部クラッド層）、２ｂ　クラッド層（下部クラッド層）、３　信号光源、４　コリメートレンズ、５　アナモルフィックプリズム、６　シリンドリカルレンズ、１１ａ　側面部、１１ｂ　側面部、１１ｃ　側面部、１１ｄ　側面部、１２　入光面部、１３　出光面部、１４　入出光面部、４１　表面部、４２　裏面部、５１ａ　プリズム、５１ｂ　プリズム、６１　表面部、６２　裏面部、１００　平面型光導波路、２００　入力光学系、３００　レーザ増幅器。

Claims (7)

  1. 　レーザ増幅用の平面型光導波路と、前記平面型光導波路のコア層に信号光を入力する入力光学系と、を備えるレーザ増幅器であって、
    　前記入力光学系は、
    　信号光源による出力光を平行光に変換するコリメートレンズと、
    　前記コリメートレンズによる出力光の第１方向に対するビーム幅を縮小するアナモルフィックプリズムと、
    　前記アナモルフィックプリズムによる出力光を第２方向に集光するシリンドリカルレンズと、を有し、
    　前記シリンドリカルレンズによる出力光が前記コア層に入力される
    　ことを特徴とするレーザ増幅器。
  2. 　前記平面型光導波路は、上部クラッド層、前記コア層及び下部クラッド層による積層構造を有し、
    　前記第１方向は、前記積層構造における積層方向に対する直交方向に設定されている
    　ことを特徴とする請求項１記載のレーザ増幅器。
  3. 　前記平面型光導波路は、上部クラッド層、前記コア層及び下部クラッド層による積層構造を有し、
    　前記第２方向は、前記積層構造における積層方向に沿う方向に設定されている
    　ことを特徴とする請求項１記載のレーザ増幅器。
  4. 　前記シリンドリカルレンズの焦点距離は、６ミリメートル以上の値に設定されていることを特徴とする請求項３記載のレーザ増幅器。
  5. 　前記コア層の側面部のうちの前記信号光が入力される部位及び前記信号光が出力される部位に反射防止膜が設けられており、かつ、前記側面部のうちの他の部位に増反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１記載のレーザ増幅器。
  6. 　前記平面型光導波路は、前記コア層に入力された前記信号光が前記コア層の内部を伝搬するとき、前記信号光が前記コア層の側面部により複数回反射される構造を有することを特徴とする請求項１記載のレーザ増幅器。
  7. 　前記平面型光導波路は、上部クラッド層、前記コア層及び下部クラッド層による積層構造を有し、
    　前記コア層に入力される前記信号光のビーム幅のうち、前記積層構造における積層方向に沿う方向に対するビーム幅は、前記コア層の肉厚以下の値に設定されている
    　ことを特徴とする請求項１記載のレーザ増幅器。
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