JP2001267664A - 導波路構造を含む装置 - Google Patents
導波路構造を含む装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/0632—Thin film lasers in which light propagates in the plane of the thin film
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/365—Non-linear optics in an optical waveguide structure
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- H—ELECTRICITY
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- H01S3/06745—Tapering of the fibre, core or active region
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- H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一定のポンプパワー密度を維持するポンプレ
ーザを具備する導波路構造体を提供すること。 【解決手段】 本発明の導波路構造体は、Ｅｒドープの
導波路増幅器と非線形導波路波長コンバータデバイス
と、或いは光ファイバとを含む。本発明の導波路構造体
は、ポンプ伝搬距離にわたってテーパー状に形成された
導波路領域を有する。このポンプ伝搬距離は、第１ポン
プサイトと第２ポンプサイトとの間の所定の距離であ
り、それらの間の距離にわたってポンプ光は信号を増幅
或いは変換するために伝搬する。テーパーは、ポンプパ
ワーのディプリーションを低減させ、ポンプ伝搬長さに
わたってポンプパワー密度をほぼ一定に維持しこれによ
りポンプのディプリーションを減らすことを特徴とす
る。
ーザを具備する導波路構造体を提供すること。 【解決手段】 本発明の導波路構造体は、Ｅｒドープの
導波路増幅器と非線形導波路波長コンバータデバイス
と、或いは光ファイバとを含む。本発明の導波路構造体
は、ポンプ伝搬距離にわたってテーパー状に形成された
導波路領域を有する。このポンプ伝搬距離は、第１ポン
プサイトと第２ポンプサイトとの間の所定の距離であ
り、それらの間の距離にわたってポンプ光は信号を増幅
或いは変換するために伝搬する。テーパーは、ポンプパ
ワーのディプリーションを低減させ、ポンプ伝搬長さに
わたってポンプパワー密度をほぼ一定に維持しこれによ
りポンプのディプリーションを減らすことを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプ光のディプ
リーション（枯渇）を押さえるためのポンプレーザと共
に用いられる導波路構造体に関する。この導波路構造体
は、エルビウム（Ｅｒ）−ドープの導波路増幅器と非線
形導波路波長コンバータデバイスと、光ファイバとを有
し、特に通信システム及び、導波路変換アプリケーショ
ンで用いられる。
リーション（枯渇）を押さえるためのポンプレーザと共
に用いられる導波路構造体に関する。この導波路構造体
は、エルビウム（Ｅｒ）−ドープの導波路増幅器と非線
形導波路波長コンバータデバイスと、光ファイバとを有
し、特に通信システム及び、導波路変換アプリケーショ
ンで用いられる。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムは、高速で長距離にわた
って光学信号を伝送するのに用いられている。一連の光
パルスを含む光学信号は、光ソース、例えばレーザから
導波路へ、そして最終的に検出器に送信される。光学通
信システムは、通常様々なデバイス（例えば、光ソー
ス、光検出器、スイッチ、光ファイバ、増幅器、フィル
タ等を含む）を含む。増幅器とフィルタを用いて光ソー
スから検出器への導波路に沿って光パルスを伝搬する。
近年、ハイブリッドの集積光電子デバイスを効率的、且
つ大量に製造する需要が増している。特に、様々な素子
を１つのチップ上に集積し、そして様々な素子を又１つ
のパッケージ内に混成して構成することに興味が持たれ
ている。
って光学信号を伝送するのに用いられている。一連の光
パルスを含む光学信号は、光ソース、例えばレーザから
導波路へ、そして最終的に検出器に送信される。光学通
信システムは、通常様々なデバイス（例えば、光ソー
ス、光検出器、スイッチ、光ファイバ、増幅器、フィル
タ等を含む）を含む。増幅器とフィルタを用いて光ソー
スから検出器への導波路に沿って光パルスを伝搬する。
近年、ハイブリッドの集積光電子デバイスを効率的、且
つ大量に製造する需要が増している。特に、様々な素子
を１つのチップ上に集積し、そして様々な素子を又１つ
のパッケージ内に混成して構成することに興味が持たれ
ている。
【０００３】光学導波路と光ファイバは、光信号を内部
反射を利用して伝送している。基本的に光学導波路構造
体は、ある屈折率の材料から形成された内側即ちコア領
域とコア領域の屈折率よりも低い屈折率を有する材料か
ら構成されてコアを包囲する外側領域とからなる。コア
領域の屈折率が外側領域の屈折率よりも大きい場合に
は、コアを伝搬する光ビームは導波路の長さ方向に沿っ
て導波される。平面状導波路は、光ファイバと基本的に
同一の形態で光を導波する平面状の構造体である。基本
的に平面状導波路構造体は、基板内に埋設された材料か
ら成る導波路ストリップを含み、この導波路ストリップ
は、基板よりも大きい屈折率を有する。斯くして導波路
ストリップは上部層が空気に露出している場合には、低
屈折率の材料で全体が包囲されていないが光は高屈折率
の導波路ストリップ内に沿って導波される。１つ或いは
複数の増幅システムが、伝送された信号を増幅するため
に導波路伝送パスに沿って配置されている。
反射を利用して伝送している。基本的に光学導波路構造
体は、ある屈折率の材料から形成された内側即ちコア領
域とコア領域の屈折率よりも低い屈折率を有する材料か
ら構成されてコアを包囲する外側領域とからなる。コア
領域の屈折率が外側領域の屈折率よりも大きい場合に
は、コアを伝搬する光ビームは導波路の長さ方向に沿っ
て導波される。平面状導波路は、光ファイバと基本的に
同一の形態で光を導波する平面状の構造体である。基本
的に平面状導波路構造体は、基板内に埋設された材料か
ら成る導波路ストリップを含み、この導波路ストリップ
は、基板よりも大きい屈折率を有する。斯くして導波路
ストリップは上部層が空気に露出している場合には、低
屈折率の材料で全体が包囲されていないが光は高屈折率
の導波路ストリップ内に沿って導波される。１つ或いは
複数の増幅システムが、伝送された信号を増幅するため
に導波路伝送パスに沿って配置されている。
【０００４】光電子デバイスの動作に内在する非効率性
は、導波路増幅器のようなデバイス、及びパラメトリッ
ク波長コンバータのような光学的にポンプされた導波路
内で用いられるポンプ光のディプリーション（枯渇）に
関連している。増幅器或いは非線形の波長変換デバイス
として機能する導波路は、ポンプレーザが必要である。
このポンプレーザにより光学信号の増幅或いは変換プロ
セスが可能となる。例えば、図１は光ファイバ１１を用
いた増幅器を示す。弱い光学信号ＩSは左から入り、光
学アイソレータ１２とフィルタ１３を通過する。フィル
タ１３はポンプ光は阻止するが信号波長は通過させる。
この光は光ファイバ１１に通常希土類元素をドープした
ファイバに入る。増幅器は、フィルタ１３の光で照射さ
れる。このポンプレーザ１５は、ポンプ信号ＰSをファ
イバ内に導入して、ドーパント元素を励起して、それら
を高いエネルギーレベルまで上げて弱い入力信号ＩSを
導波路内を伝搬する増幅された信号ＡSに増幅する。増
幅器の端部にあるカプラ１６はこの増幅された信号を出
力用ファイバに向けて増幅された信号をポンプ光から分
離して出力信号ＯSを生成する。図１には、ポンプレー
ザ１５は出力に隣接する導波路増幅器の先端部に配置さ
れているが、光は入力に隣接する増幅器内にポンピング
されて、増幅された信号ＡSの方向に従う。
は、導波路増幅器のようなデバイス、及びパラメトリッ
ク波長コンバータのような光学的にポンプされた導波路
内で用いられるポンプ光のディプリーション（枯渇）に
関連している。増幅器或いは非線形の波長変換デバイス
として機能する導波路は、ポンプレーザが必要である。
このポンプレーザにより光学信号の増幅或いは変換プロ
セスが可能となる。例えば、図１は光ファイバ１１を用
いた増幅器を示す。弱い光学信号ＩSは左から入り、光
学アイソレータ１２とフィルタ１３を通過する。フィル
タ１３はポンプ光は阻止するが信号波長は通過させる。
この光は光ファイバ１１に通常希土類元素をドープした
ファイバに入る。増幅器は、フィルタ１３の光で照射さ
れる。このポンプレーザ１５は、ポンプ信号ＰSをファ
イバ内に導入して、ドーパント元素を励起して、それら
を高いエネルギーレベルまで上げて弱い入力信号ＩSを
導波路内を伝搬する増幅された信号ＡSに増幅する。増
幅器の端部にあるカプラ１６はこの増幅された信号を出
力用ファイバに向けて増幅された信号をポンプ光から分
離して出力信号ＯSを生成する。図１には、ポンプレー
ザ１５は出力に隣接する導波路増幅器の先端部に配置さ
れているが、光は入力に隣接する増幅器内にポンピング
されて、増幅された信号ＡSの方向に従う。
【０００５】何れの場合にもポンプ光が導波路内に入射
されると、ポンプレーザフィールドは線形或いは非線形
で伝搬距離の関数で吸収される。この吸収は、伝搬距離
の関数としてポンプディプリーションを生成する。そし
てこのディプレーションが増幅プロセス或いは変換プロ
セスに対する効率性を低下させることになるが、その原
因は導波路内のポンプパワー密度がポンプレーザからの
距離で減少するからである。
されると、ポンプレーザフィールドは線形或いは非線形
で伝搬距離の関数で吸収される。この吸収は、伝搬距離
の関数としてポンプディプリーションを生成する。そし
てこのディプレーションが増幅プロセス或いは変換プロ
セスに対する効率性を低下させることになるが、その原
因は導波路内のポンプパワー密度がポンプレーザからの
距離で減少するからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】通信システムと電子光
学デバイスの分野では、依然としてデバイスの効率性及
び性能を改善するために新たな設計／装置を模索してい
る。特に導波路に沿ってポンプパワー密度の低減を少な
くすること、及びほぼ一定にするような導波路構造体が
求められている。
学デバイスの分野では、依然としてデバイスの効率性及
び性能を改善するために新たな設計／装置を模索してい
る。特に導波路に沿ってポンプパワー密度の低減を少な
くすること、及びほぼ一定にするような導波路構造体が
求められている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポンプ光ソー
スたとえばポンプレーザを使用することによりポンプパ
ワー密度を保存する導波路構造体を提供する。本発明の
導波路構造体は、第１屈折率を有する導波路領域と第２
屈折率を有し前記導波路領域に隣接する第２領域等を有
し、そして第２屈折率は第１屈折率よりも小さく、その
結果導波路構造体に入射された光は、導波路領域に沿っ
てガイドされる。更にまた本発明によれば、導波路領域
は、第１ポンプサイトと第２ポンプサイトとの間の距離
として規定されたポンプ伝搬長さを有し、この長さに沿
ってポンプ光は、信号の増幅或いは変換を行うために導
波路領域内を伝搬する。導波路領域の有効面積は、第２
ポンプサイトよりも第１ポンプサイトの方が大きく、そ
の結果導波路領域はポンプ伝搬長さに沿ってテーパ状と
なり、それによりポンプパワー密度のディプリーション
を低減する。本発明の導波路構造体は、平面状導波路或
いは光学光ファイバの何れを含んでも良い。
スたとえばポンプレーザを使用することによりポンプパ
ワー密度を保存する導波路構造体を提供する。本発明の
導波路構造体は、第１屈折率を有する導波路領域と第２
屈折率を有し前記導波路領域に隣接する第２領域等を有
し、そして第２屈折率は第１屈折率よりも小さく、その
結果導波路構造体に入射された光は、導波路領域に沿っ
てガイドされる。更にまた本発明によれば、導波路領域
は、第１ポンプサイトと第２ポンプサイトとの間の距離
として規定されたポンプ伝搬長さを有し、この長さに沿
ってポンプ光は、信号の増幅或いは変換を行うために導
波路領域内を伝搬する。導波路領域の有効面積は、第２
ポンプサイトよりも第１ポンプサイトの方が大きく、そ
の結果導波路領域はポンプ伝搬長さに沿ってテーパ状と
なり、それによりポンプパワー密度のディプリーション
を低減する。本発明の導波路構造体は、平面状導波路或
いは光学光ファイバの何れを含んでも良い。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の導波路構造体は、ポンプ
パワー密度の低減を押さえるものである。本発明の導波
路構造体は、ポンプ光学フィールドと伝送光学フィール
ドとを同時にそれぞれ導波路構造体に放射するポンプソ
ースと光学ソースと、ポンプ光学フィールドと、伝送光
学フィールドとを組み合わせるカプラと、１つ或いは複
数のフィルタと、増幅器と、受信機と、スペクトラムア
ナライザと或いは他の光学素子とから成るシステムで用
いられる。本明細書で使用される伝送光学フィールド
は、導波路構造体内で伝送される光を増幅或いは変換用
に用いられるポンプ（レーザフィールド）とは区別する
ものである。本発明の導波路構造体は、ポンプ光学フィ
ールドと伝送光学フィールドがガイドされる導波路領域
を有する。更にまた、この導波路領域は、第１ポンプサ
イトと第２ポンプサイトとの間の選択された距離として
規定されたポンプ伝搬長さを有し、この間の距離にポン
プ光が信号増幅用、或いは変換用に導波路領域内で伝搬
される。導波路領域の有効面積、例えば幅は第２ポンプ
サイトよりも第１ポンプサイトにおいて広く、このため
導波路領域は、ポンプ伝搬長さに沿ってテーパ状に形成
され、これによりポンプ光のディプリーションを低減す
る働きをする。
パワー密度の低減を押さえるものである。本発明の導波
路構造体は、ポンプ光学フィールドと伝送光学フィール
ドとを同時にそれぞれ導波路構造体に放射するポンプソ
ースと光学ソースと、ポンプ光学フィールドと、伝送光
学フィールドとを組み合わせるカプラと、１つ或いは複
数のフィルタと、増幅器と、受信機と、スペクトラムア
ナライザと或いは他の光学素子とから成るシステムで用
いられる。本明細書で使用される伝送光学フィールド
は、導波路構造体内で伝送される光を増幅或いは変換用
に用いられるポンプ（レーザフィールド）とは区別する
ものである。本発明の導波路構造体は、ポンプ光学フィ
ールドと伝送光学フィールドがガイドされる導波路領域
を有する。更にまた、この導波路領域は、第１ポンプサ
イトと第２ポンプサイトとの間の選択された距離として
規定されたポンプ伝搬長さを有し、この間の距離にポン
プ光が信号増幅用、或いは変換用に導波路領域内で伝搬
される。導波路領域の有効面積、例えば幅は第２ポンプ
サイトよりも第１ポンプサイトにおいて広く、このため
導波路領域は、ポンプ伝搬長さに沿ってテーパ状に形成
され、これによりポンプ光のディプリーションを低減す
る働きをする。
【０００９】第１ポンプサイトと第２ポンプサイトと
は、導波路の長さ方向に沿って様々な場所に置くことが
出来る。例えば第１ポンプサイトはポンプ光が導波路領
域内にポンプソースから導入される点であるが、同時に
導波路領域の内側の点も含む（例えば、ポンプ光のディ
プリーションが起こる点）。又、第１ポンプサイトは、
伝送光学フィールドが導波路構造体に導入される点、或
いはその近くでもよい（即ち本明細書においては伝送入
力サイトと称する）。別法として第１ポンプサイトは、
伝送入力サイトの先端であり、第２ポンプサイトは第１
ポンプサイトよりも伝送入力サイトに近い場所にあって
もよい。多くの実施例が考えられるが重要な点として
は、ポンプフィールドが増幅用或いは変換用に伝搬する
導波路の長さ方向で導波路領域の有効面積が低減してい
ること、例えばテーパが形成されていることである。こ
のテーパ形状によりポンプパワー密度の低減は、従来シ
ステムに比較して少なくなっており、そして好ましくは
ポンプ伝搬長さにわたってほぼ一定で、これにより吸収
と損失に起因するポンプディプリーションを押さえてい
る。
は、導波路の長さ方向に沿って様々な場所に置くことが
出来る。例えば第１ポンプサイトはポンプ光が導波路領
域内にポンプソースから導入される点であるが、同時に
導波路領域の内側の点も含む（例えば、ポンプ光のディ
プリーションが起こる点）。又、第１ポンプサイトは、
伝送光学フィールドが導波路構造体に導入される点、或
いはその近くでもよい（即ち本明細書においては伝送入
力サイトと称する）。別法として第１ポンプサイトは、
伝送入力サイトの先端であり、第２ポンプサイトは第１
ポンプサイトよりも伝送入力サイトに近い場所にあって
もよい。多くの実施例が考えられるが重要な点として
は、ポンプフィールドが増幅用或いは変換用に伝搬する
導波路の長さ方向で導波路領域の有効面積が低減してい
ること、例えばテーパが形成されていることである。こ
のテーパ形状によりポンプパワー密度の低減は、従来シ
ステムに比較して少なくなっており、そして好ましくは
ポンプ伝搬長さにわたってほぼ一定で、これにより吸収
と損失に起因するポンプディプリーションを押さえてい
る。
【００１０】図面を参照して具体的に説明すると、図２
は導波路領域２１と連続する領域、即ち第２領域２２を
含む本発明の導波路構造体２０の一実施例を示す。この
実施例においては、導波路構造体２０は基板１０の上に
堆積された平面状導波路を有し、導波路領域２１は第２
領域２２によって完全には包囲されておらず構造体の上
部では大気に接触している。大気の屈折率は導波路領域
の屈折率（約１．４６）よりも低い屈折率（約ｎi＝
１．０）である。導波路構造体２０は、第１ポンプサイ
ト２４と第２ポンプサイト２６との間の距離として規定
されるポンプ伝搬距離ＬPPを有し、この距離に沿ってポ
ンプ光は増幅用或いは変換用に導波路領域内を伝搬す
る。導波路領域２１の有効面積、例えば幅は、第２ポン
プサイト２６の場所よりも第１ポンプサイト２４の場所
の方が大きく、従って導波路領域２１はポンプ伝搬長さ
にわたってテーパ形状に形成されている。
は導波路領域２１と連続する領域、即ち第２領域２２を
含む本発明の導波路構造体２０の一実施例を示す。この
実施例においては、導波路構造体２０は基板１０の上に
堆積された平面状導波路を有し、導波路領域２１は第２
領域２２によって完全には包囲されておらず構造体の上
部では大気に接触している。大気の屈折率は導波路領域
の屈折率（約１．４６）よりも低い屈折率（約ｎi＝
１．０）である。導波路構造体２０は、第１ポンプサイ
ト２４と第２ポンプサイト２６との間の距離として規定
されるポンプ伝搬距離ＬPPを有し、この距離に沿ってポ
ンプ光は増幅用或いは変換用に導波路領域内を伝搬す
る。導波路領域２１の有効面積、例えば幅は、第２ポン
プサイト２６の場所よりも第１ポンプサイト２４の場所
の方が大きく、従って導波路領域２１はポンプ伝搬長さ
にわたってテーパ形状に形成されている。
【００１１】次に動作について説明すると、この実施例
においてはポンプ光は、第１ポンプサイトにあるポンプ
ソースから導波路領域２１内に導入される。この第１ポ
ンプサイトは導波路構造体の端部にある。この実施例に
おいては、伝送光学フィールドは第１ポンプサイト２４
又は第２ポンプサイト２６の何れかで導波路構造体内に
導入される。図２は平面状導波路を示しているが、この
本発明の概念は、図１に示されるような導波路として用
いられる光ファイバにも適用可能である。この場合光フ
ァイバのコアは導波路領域２１で、コアを包囲するクラ
ッド層は隣接する第２領域２２となる。
においてはポンプ光は、第１ポンプサイトにあるポンプ
ソースから導波路領域２１内に導入される。この第１ポ
ンプサイトは導波路構造体の端部にある。この実施例に
おいては、伝送光学フィールドは第１ポンプサイト２４
又は第２ポンプサイト２６の何れかで導波路構造体内に
導入される。図２は平面状導波路を示しているが、この
本発明の概念は、図１に示されるような導波路として用
いられる光ファイバにも適用可能である。この場合光フ
ァイバのコアは導波路領域２１で、コアを包囲するクラ
ッド層は隣接する第２領域２２となる。
【００１２】好ましいことに、ポンプパワーは導波路の
ある長さに沿っては一定に維持される。即ちポンプの輝
度は減衰しない。これは、ＤP＝Ｐ（ｚ）／Ａeffで表さ
れる。ここでＤPはポンプ密度で、Ｐ（ｚ）は導波路に
沿ったある距離ｚにおけるポンプパワーで、ｚはポンプ
光が導波路領域内を伝搬する距離であり、Ａeffはモー
ドの有効面積である。ＤPは一定に保つのが好ましいが
ポンプパワーは伝搬距離の関数であり、ｚが増加すると
減少する。斯くしてポンプパワーに対し一定な値を達成
するためには、Ａeffの値は、ポンプパワーＰ（ｚ）が
減少すると減少しなければならず、そのため出来るだけ
小さいのが好ましい。このことは一定のポンプ密度を維
持するためには、導波路領域内で距離ｚに沿って極端な
テーパが必要であることを意味する。言い換えると、短
い距離ｚに対しては、テーパの鋭い傾斜が導波路領域の
長さに沿って必要である。しかしこのような場合、光は
導波路からリークしてポンプ或いは伝送光学フィールド
をディプリーションして最終的に導波路は光を導波する
ことが出来なくなる。
ある長さに沿っては一定に維持される。即ちポンプの輝
度は減衰しない。これは、ＤP＝Ｐ（ｚ）／Ａeffで表さ
れる。ここでＤPはポンプ密度で、Ｐ（ｚ）は導波路に
沿ったある距離ｚにおけるポンプパワーで、ｚはポンプ
光が導波路領域内を伝搬する距離であり、Ａeffはモー
ドの有効面積である。ＤPは一定に保つのが好ましいが
ポンプパワーは伝搬距離の関数であり、ｚが増加すると
減少する。斯くしてポンプパワーに対し一定な値を達成
するためには、Ａeffの値は、ポンプパワーＰ（ｚ）が
減少すると減少しなければならず、そのため出来るだけ
小さいのが好ましい。このことは一定のポンプ密度を維
持するためには、導波路領域内で距離ｚに沿って極端な
テーパが必要であることを意味する。言い換えると、短
い距離ｚに対しては、テーパの鋭い傾斜が導波路領域の
長さに沿って必要である。しかしこのような場合、光は
導波路からリークしてポンプ或いは伝送光学フィールド
をディプリーションして最終的に導波路は光を導波する
ことが出来なくなる。
【００１３】斯くしてポンプパワー密度を一定に保つ利
点は、リークに対するバランスを考慮しなければならな
い。アディアバッティックなテーパ、即ち導波路領域に
対しモードが維持出来、散乱損失が無視できるような充
分になだらかな傾斜が用いられる。アディアバッティッ
クなテーパは、導波路領域がほぼ１ｃｍの導波路に対
し、好ましくは数ミクロン以下の長さに対し、数ミクロ
ンであるような導波路のテーパの時に達成できる。例え
ば、第１ポンプサイトで約１０−３０μｍの幅を有する
導波路は、光の伝送を可能にしながら出来るだけその幅
を小さくする、例えば１−３μｍにする。別の実施例に
おいては第１ポンプサイトの導波路の幅は２−１５μｍ
であり、それを１−３μｍの範囲の幅に狭める。最小の
損失でポンプパワーのディプリーションを最大限押さえ
る好ましいテーパの角度は、使用される材料、ドーパン
トの種類と濃度、導波路領域の長さとポンプ伝搬長さと
第１ポンプサイトと第２ポンプサイトの導波路領域の幅
とポンプパワーと他のファクタに依存する。
点は、リークに対するバランスを考慮しなければならな
い。アディアバッティックなテーパ、即ち導波路領域に
対しモードが維持出来、散乱損失が無視できるような充
分になだらかな傾斜が用いられる。アディアバッティッ
クなテーパは、導波路領域がほぼ１ｃｍの導波路に対
し、好ましくは数ミクロン以下の長さに対し、数ミクロ
ンであるような導波路のテーパの時に達成できる。例え
ば、第１ポンプサイトで約１０−３０μｍの幅を有する
導波路は、光の伝送を可能にしながら出来るだけその幅
を小さくする、例えば１−３μｍにする。別の実施例に
おいては第１ポンプサイトの導波路の幅は２−１５μｍ
であり、それを１−３μｍの範囲の幅に狭める。最小の
損失でポンプパワーのディプリーションを最大限押さえ
る好ましいテーパの角度は、使用される材料、ドーパン
トの種類と濃度、導波路領域の長さとポンプ伝搬長さと
第１ポンプサイトと第２ポンプサイトの導波路領域の幅
とポンプパワーと他のファクタに依存する。
【００１４】図３は本発明の導波路構造体が用いられる
周波数差生成（difference frequency generation;DF
G）波長コンバータのブロック図である。このシステム
は本発明者の１人でもあるＩ．Ｂｒｅｎｅｒ著の文献及
び「1.5-μm-Band WavelengthConversion Based on Cas
caded Second Order Nonlinearity in LiNbO3 Waveguid
es」IEEE PHOTONICS Tech .Letters,Vol.11,No.6(June
1999)に記載されている。このシステムにおいては、ポ
ンプレーザ３０はエルビームドープファイバ増幅器３２
により約３００ｍＷのレベルまで増幅し、バンドパスフ
ィルタ３４でフィルタ処理され伝送パス３１内に入射さ
れる信号を放射する外部キャビティレーザである。斯く
してポンプ光は、４つの異なる外部キャビティレーザ３
５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄでより生成された伝送光
学フィールドと組み合わされ、そしてポンプフィールド
と伝送フィールドは、導波路構造体２０内に入射され
る。導波路構造体からの出力は光ファイバで結合され、
光学スペクトラムアナライザ３６とパワーメータ３８内
で解析される。この構造においては同時の多重チャネル
波長変換が導波路内に放射されたポンプパワーでもって
行われる。しかし本発明の導波路構造が存在しない場合
には、変換プロセスの効率はポンプのディプリーション
により制限される。変換効率は、ポンプのパワーが上が
るにつれて、異なる動作条件（例えば、高い温度の使
用、異なる種類のドーパント、或いは擬似位相マッチン
ググレーティング周期）でもって改善されるが、ポンプ
ディプリーションはプロセスの効率を制限してしまう。
テーパ状導波路を使用することにより効率が改善され、
そしてこれがシステム構成のフレキシビリティを増す。
例えば、小さなポンプパワーを用いながら、あるいはシ
ステム設計の制約を少なくしながら、同一或いはより大
きな効率を達成できる。
周波数差生成（difference frequency generation;DF
G）波長コンバータのブロック図である。このシステム
は本発明者の１人でもあるＩ．Ｂｒｅｎｅｒ著の文献及
び「1.5-μm-Band WavelengthConversion Based on Cas
caded Second Order Nonlinearity in LiNbO3 Waveguid
es」IEEE PHOTONICS Tech .Letters,Vol.11,No.6(June
1999)に記載されている。このシステムにおいては、ポ
ンプレーザ３０はエルビームドープファイバ増幅器３２
により約３００ｍＷのレベルまで増幅し、バンドパスフ
ィルタ３４でフィルタ処理され伝送パス３１内に入射さ
れる信号を放射する外部キャビティレーザである。斯く
してポンプ光は、４つの異なる外部キャビティレーザ３
５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄでより生成された伝送光
学フィールドと組み合わされ、そしてポンプフィールド
と伝送フィールドは、導波路構造体２０内に入射され
る。導波路構造体からの出力は光ファイバで結合され、
光学スペクトラムアナライザ３６とパワーメータ３８内
で解析される。この構造においては同時の多重チャネル
波長変換が導波路内に放射されたポンプパワーでもって
行われる。しかし本発明の導波路構造が存在しない場合
には、変換プロセスの効率はポンプのディプリーション
により制限される。変換効率は、ポンプのパワーが上が
るにつれて、異なる動作条件（例えば、高い温度の使
用、異なる種類のドーパント、或いは擬似位相マッチン
ググレーティング周期）でもって改善されるが、ポンプ
ディプリーションはプロセスの効率を制限してしまう。
テーパ状導波路を使用することにより効率が改善され、
そしてこれがシステム構成のフレキシビリティを増す。
例えば、小さなポンプパワーを用いながら、あるいはシ
ステム設計の制約を少なくしながら、同一或いはより大
きな効率を達成できる。
【００１５】図４は導波路構造の他の実施例を示し、導
波路領域２１と第２領域２２を含む平面状導波路構造体
の上面図である。この実施例においては導波路の入力点
（即ちポンプ光学フィールドと伝送光学フィールドは導
波路内に導入される）で選択的事項として最初の外側テ
ーパＴiがある。この外側テーパＴiは、増幅器のアプリ
ケーションで利点がある。図４Ａにおいては、初期外側
テーパが使用される場合には第１ポンプサイトは導波路
のエッジ２５ではなく導波路エッジの第１ポンプサイト
２４´の点にある。ポンプ光が２５で伝送パスと結合し
てもエッジの内側の第１ポンプサイト２４´で開始する
テーパを使用することは、ポンプ光のディプリーション
を減少する際に有効であり、これはポンプ光内のディプ
リーションは、ポンプ光が導波路内のある距離を伝搬す
るまでは、関心事とはならない。従って図４Ｂに示した
構成は、ポンプディプリーションを減らすのに利点があ
る。即ち、図４Ｂにおいては導波路の直径は、初期のテ
ーパ領域Ｔiにおいて増幅用に最初に外側に向けてテー
パが形成されており、その後導波路の直径はある導波路
中間距離ＩCの間ほぼ一定に保たれ、その後導波路の直
径は、第１ポンプサイト２４´と第２ポンプサイト２６
´の間のポンプ伝搬距離として定義された導波路のセク
ションにわたって内側にテーパが向いている。
波路領域２１と第２領域２２を含む平面状導波路構造体
の上面図である。この実施例においては導波路の入力点
（即ちポンプ光学フィールドと伝送光学フィールドは導
波路内に導入される）で選択的事項として最初の外側テ
ーパＴiがある。この外側テーパＴiは、増幅器のアプリ
ケーションで利点がある。図４Ａにおいては、初期外側
テーパが使用される場合には第１ポンプサイトは導波路
のエッジ２５ではなく導波路エッジの第１ポンプサイト
２４´の点にある。ポンプ光が２５で伝送パスと結合し
てもエッジの内側の第１ポンプサイト２４´で開始する
テーパを使用することは、ポンプ光のディプリーション
を減少する際に有効であり、これはポンプ光内のディプ
リーションは、ポンプ光が導波路内のある距離を伝搬す
るまでは、関心事とはならない。従って図４Ｂに示した
構成は、ポンプディプリーションを減らすのに利点があ
る。即ち、図４Ｂにおいては導波路の直径は、初期のテ
ーパ領域Ｔiにおいて増幅用に最初に外側に向けてテー
パが形成されており、その後導波路の直径はある導波路
中間距離ＩCの間ほぼ一定に保たれ、その後導波路の直
径は、第１ポンプサイト２４´と第２ポンプサイト２６
´の間のポンプ伝搬距離として定義された導波路のセク
ションにわたって内側にテーパが向いている。
【００１６】テーパはアプリケーション或いは光学プロ
セスに応じて最適化することが出来る。例えば、図４Ａ
−４Ｂの実施例を動作させる際にはポンプ光学フィール
ドと伝送光学フィールドの両方を導波路のシングルモー
ド領域内に放射しても良い。その後この領域は、中間
（即ち、再び広くなる領域）までテーパ状にされ、そし
てこの中間領域ではエルビームドーパントが異なる濃度
で導入される。この広い領域はシングルモード及びマル
チモード導波路を含む。マルチモード導波路が導入され
た場合には、光ファイバの両端のテーパはアディアバテ
ィックなテーパを含む。即ち、アディアバティックと
は、テーパの程度は散乱損失が無視でき、導波路の最低
モードが伝送用に一定に使用される十分緩やかな傾斜を
意味する。この広い領域は、増幅器のアプリケーション
で重要であり、その結果十分なＥｒ原子が光学ゲインを
得るのに存在する。このアディアバティックなテーパ
（遷移）のためにポンプビームと信号ビームは、導波路
のワイドゲイン領域の最低モードを励起させる。ポンプ
ビームが導波路に沿って伝搬するにつれて、そのパワー
はＥｒ原子のように引き起こされる吸収に起因して低下
する。この吸収は導波路長さの関数としてポンプパワー
の指数関数的減衰となる。しかしワイドゲイン領域の端
部にテーパを導入することにより、例えばワイドゲイン
領域の端部第１ポンプサイト２４´に導入することによ
り指数関数的減衰を押さえることが出来る。又マルチモ
ード導波路の場合には、テーパはアディアバティックな
遷移即ちテーパは図２Ｂに示すように端部の方向に向か
って狭くなるような指数関数的テーパであり、その結果
ポンプパワー密度は、マルチモード領域の長さにわたっ
てほぼ一定に維持される。このテーパは２次元、或いは
３次元のものでも良い。
セスに応じて最適化することが出来る。例えば、図４Ａ
−４Ｂの実施例を動作させる際にはポンプ光学フィール
ドと伝送光学フィールドの両方を導波路のシングルモー
ド領域内に放射しても良い。その後この領域は、中間
（即ち、再び広くなる領域）までテーパ状にされ、そし
てこの中間領域ではエルビームドーパントが異なる濃度
で導入される。この広い領域はシングルモード及びマル
チモード導波路を含む。マルチモード導波路が導入され
た場合には、光ファイバの両端のテーパはアディアバテ
ィックなテーパを含む。即ち、アディアバティックと
は、テーパの程度は散乱損失が無視でき、導波路の最低
モードが伝送用に一定に使用される十分緩やかな傾斜を
意味する。この広い領域は、増幅器のアプリケーション
で重要であり、その結果十分なＥｒ原子が光学ゲインを
得るのに存在する。このアディアバティックなテーパ
（遷移）のためにポンプビームと信号ビームは、導波路
のワイドゲイン領域の最低モードを励起させる。ポンプ
ビームが導波路に沿って伝搬するにつれて、そのパワー
はＥｒ原子のように引き起こされる吸収に起因して低下
する。この吸収は導波路長さの関数としてポンプパワー
の指数関数的減衰となる。しかしワイドゲイン領域の端
部にテーパを導入することにより、例えばワイドゲイン
領域の端部第１ポンプサイト２４´に導入することによ
り指数関数的減衰を押さえることが出来る。又マルチモ
ード導波路の場合には、テーパはアディアバティックな
遷移即ちテーパは図２Ｂに示すように端部の方向に向か
って狭くなるような指数関数的テーパであり、その結果
ポンプパワー密度は、マルチモード領域の長さにわたっ
てほぼ一定に維持される。このテーパは２次元、或いは
３次元のものでも良い。
【００１７】図５Ａはテーパが形成されてない、即ちス
トレート幅が５μｍ、長さが１ｃｍのＥｒドープの導波
路に対する伝搬距離とポンプ密度の関係のプロファイル
を示し、そして図５Ｂは、同一の導波路に対しテーパが
導入された場合のポンプ密度プロファイルを示す。各々
の場合波長は９８０ｎｍでコアの屈折率は、１．６で、
第２屈折率は１．４５である。図５Ａにおいては、ポン
プ密度プロファイルは導波路内の吸収が伝搬光のフィー
ルドをいかにディプリートするかを示している。この光
を用いてゲインを得るためにエルビーム原子をポンプす
る場合には、導波路の端部に向かってゲインが小さく成
る。これに対し図５Ｂにおいてはテーパが導入されてい
るため、導波路の幅は、５μｍから２．５μｍへと線形
に減少している。同図から判るようにポンプ輝度の減衰
は、図５に比較すると大幅に小さくなっている。図５Ｂ
のプロファイルは３．５ｄＢ／ｃｍの損失を示す。すな
わち、元のポンプパワーの２５％の損失を示す。同図か
ら判るように図５Ａのプロファイルは、ポンプパワーの
５０％以上の損失を示す。輝度の減衰は如何なる程度の
改善でも好ましい。
トレート幅が５μｍ、長さが１ｃｍのＥｒドープの導波
路に対する伝搬距離とポンプ密度の関係のプロファイル
を示し、そして図５Ｂは、同一の導波路に対しテーパが
導入された場合のポンプ密度プロファイルを示す。各々
の場合波長は９８０ｎｍでコアの屈折率は、１．６で、
第２屈折率は１．４５である。図５Ａにおいては、ポン
プ密度プロファイルは導波路内の吸収が伝搬光のフィー
ルドをいかにディプリートするかを示している。この光
を用いてゲインを得るためにエルビーム原子をポンプす
る場合には、導波路の端部に向かってゲインが小さく成
る。これに対し図５Ｂにおいてはテーパが導入されてい
るため、導波路の幅は、５μｍから２．５μｍへと線形
に減少している。同図から判るようにポンプ輝度の減衰
は、図５に比較すると大幅に小さくなっている。図５Ｂ
のプロファイルは３．５ｄＢ／ｃｍの損失を示す。すな
わち、元のポンプパワーの２５％の損失を示す。同図か
ら判るように図５Ａのプロファイルは、ポンプパワーの
５０％以上の損失を示す。輝度の減衰は如何なる程度の
改善でも好ましい。
【００１８】上記の説明は、ファイバ増幅器を例に行っ
たが、本発明は導波路コンバータ、平面状導波路にも適
用可能である。平面状光学導波路増幅器も用いることが
出来る。この導波路はナトリウム、カルシウム、シリケ
ート或いはソーダライムグラス（soda lime grasses）
のようなガラスでもって製造でき、Ｅｒ3+のこれらのガ
ラス内に適宜の寿命でもって最大２モル％導入できる。
ソーダライムグラス内に非架橋酸素が豊富に存在するこ
とにより、クラスターが無くして高いレベルのＥｒドー
ピングが可能となる。これらの変形例、及び修正例も本
発明の範囲内にはいる。
たが、本発明は導波路コンバータ、平面状導波路にも適
用可能である。平面状光学導波路増幅器も用いることが
出来る。この導波路はナトリウム、カルシウム、シリケ
ート或いはソーダライムグラス（soda lime grasses）
のようなガラスでもって製造でき、Ｅｒ3+のこれらのガ
ラス内に適宜の寿命でもって最大２モル％導入できる。
ソーダライムグラス内に非架橋酸素が豊富に存在するこ
とにより、クラスターが無くして高いレベルのＥｒドー
ピングが可能となる。これらの変形例、及び修正例も本
発明の範囲内にはいる。
【図１】従来技術に関わる導波路増幅器とポンプレーザ
の組み立て体を表す図。
の組み立て体を表す図。
【図２】本発明の一実施例の導波路構造を表す図。
【図３】本発明の導波路構造とポンプソースと信号ソー
スとを具備する本発明の導波路構造の一実施例を表す
図。
スとを具備する本発明の導波路構造の一実施例を表す
図。
【図４】エルビームドープの導波路増幅器を有する本発
明の導波路構造体の他の実施例を表す上面図。
明の導波路構造体の他の実施例を表す上面図。
【図５】Ａ：長さが１ｃｍでテーパ形状をしていないス
トレートの５μｍ幅のＥｒドープの導波路の伝搬距離と
ポンプ密度プロファイルの関係を表すグラフ。 Ｂ：Ａと同一の導波路に対し、導波路のテーパの幅が５
μｍから２．５μｍに線形に減るようなテーパ状の
（Ａ）と同一導波路の伝搬距離とポンプ密度プロファイ
ルの関係を表すグラフ。
トレートの５μｍ幅のＥｒドープの導波路の伝搬距離と
ポンプ密度プロファイルの関係を表すグラフ。 Ｂ：Ａと同一の導波路に対し、導波路のテーパの幅が５
μｍから２．５μｍに線形に減るようなテーパ状の
（Ａ）と同一導波路の伝搬距離とポンプ密度プロファイ
ルの関係を表すグラフ。
１０ 基板 １１ 光ファイバ １２ 光学アイソレータ １３ フィルタ １５ ポンプレーザ １６ カプラ ２０ 導波路構造体 ２１ 導波路領域 ２２ 第２領域 ２４ 第１ポンプサイト ２５ 導波路エッジ ２６ 第２ポンプサイト ３０ ポンプレーザ ３１ 伝送パス ３２ エルビームドープファイバ増幅器 ３４ バンドパスフィルタ ３５ 外部キャビティレーザ ３６ 光学スペクトラムアナライザ ３８ パワーメータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジョセフ シュムロビッチ アメリカ合衆国、07974 ニュージャージ ー、、マレー ヒル、サガモア ドライブ 82 (72)発明者 ルガル エム ブレネー アメリカ合衆国、07079 ニュージャージ ー、ウェストフィールド、モス アベニュ ー 18 (72)発明者 ガディ レンズ アメリカ合衆国、07023 ニュージャージ ー、ファンウッド、シェイディー レーン 69
Claims (18)
- 【請求項１】光学フィールドを伝送するための第１ソー
スと増幅又は変換用にポンプ光を放射する第２ソースと
共に使用される導波路構造体（２０）を含む装置におい
て、前記導波路構造体（２０）は、 第１屈折率の導波路領域（２１）と、 前記導波路領域に隣接して第２屈折率の第２領域（２
２）とを有し、 前記第２屈折率は、第１屈折率よりも小さく、 前記第１ソースから導波路構造体に放射される伝送光学
フィールドは、導波路領域内でガイドされ、 前記導波路構造内に放射されるポンプ光は、伝送光学フ
ィールドを増幅或いは変換し、 前記導波路領域（２１）は、第１ポンプサイト（２４）
と第２ポンプサイト（２６）とを有し、それらの間がポ
ンプ光が増幅又は変換用に導波路領域内で伝送されるポ
ンプ伝搬長さ（Ｌpp）を規定し、 前記導波路領域の有効面積は、第２ポンプサイト（２
６）よりも第１ポンプサイト（２４）において大きく、
それにより導波路に沿ってポンプパワー密度の減少を減
らすことを特徴とする導波路構造を含む装置。 - 【請求項２】前記導波路領域は、ポンプ伝搬長さにわた
ってアディアバティックにテーパ状に形成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項３】伝送光学フィールドを導波路構造体に伝送
入力サイトで導入する第１ソースをさらに有することを
特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項４】前記入力サイトと第１ポンプサイトとは、
導波路領域に沿った同一場所に配置されていることを特
徴とする請求項３記載の装置。 - 【請求項５】前記入力サイトと第２ポンプサイトとは、
導波路領域に沿った同一場所に配置されていることを特
徴とする請求項３記載の装置。 - 【請求項６】前記第１ポンプサイトは、導波路領域に沿
って伝送入力サイトから所定の距離の場所に配置される
ことを特徴とする請求項３記載の装置。 - 【請求項７】前記導波路領域は、第１伝送入力サイトで
第１の幅を、導波路領域に沿ったある点で第２幅を有
し、 前記第２幅は、第１幅よりも広く初期テーパ状領域を規
定することを特徴とする請求項６記載の装置。 - 【請求項８】前記第１ポンプサイトは、伝送入力サイト
の先端部の初期テーパ状領域の端部に配置されているこ
とを特徴とする請求項７記載の装置。 - 【請求項９】前記導波路構造体は、平面状導波路を有す
ることを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項１０】前記導波路構造体は、光ファイバを有す
ることを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項１１】導波路増幅器をさらに有することを特徴
とする請求項１記載の装置。 - 【請求項１２】波長導波路変換デバイスをさらに有する
ことを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項１３】伝送光学フィールドを増幅或いは変換す
るのに用いられる装置において、 第１屈折率の導波路領域と前記導波路領域に隣接する第
２屈折率の第２領域とを有する導波路構造体と、 前記第２屈折率は、第１屈折率よりも小さく、 伝送光学フィールドを導波路構造体に伝送入力サイトで
放射する第１ソースと、 伝送光学フィールドが第１ソースから導波路構造体に放
射されたときに、伝送光学フィールドは、導波路領域で
ガイドされ、 伝送光学フィールドを増幅或いは変換するためにポンプ
光を導波路構造体内に放射する第２ソースとを有し、 前記導波路領域は、第１ポンプサイトと第２ポンプサイ
トとを有し、 それらの間にポンプ光が導波路内で伝送され、増幅又は
変換を行いポンプ伝搬長さを規定し、 前記導波路領域の有効面積は、第２ポンプサイトよりも
第１ポンプサイトにおいて大きく、これによりポンプパ
ワーのディプリーションを低減させることを特徴とする
伝送光学フィールドを増幅又は変換する装置。 - 【請求項１４】前記導波路領域は、ポンプ伝搬長さにわ
たってアディアバティックにテーパ状に形成されている
ことを特徴とする請求項１３記載の装置。 - 【請求項１５】前記第２ソースは、ポンプ光を伝送入力
サイトの根元部の導波路構造体内に放射することを特徴
とする請求項１３記載の装置。 - 【請求項１６】前記第２ソースは、ポンプ光を伝送入力
サイトの先端部の導波路構造体内に放射することを特徴
とする請求項１３記載の装置。 - 【請求項１７】請求項１の装置を含む光通信システムで
あることを特徴とする装置。 - 【請求項１８】請求項１３の装置を含む光通信システム
である。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009059924A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Sunx Ltd | レーザ発生装置及びレーザ加工装置 |
| KR20240125453A (ko) * | 2023-02-10 | 2024-08-19 | 한국과학기술원 | 다중 분산파의 초연속체 생성 장치 및 이를 위한 도파로 구조 설계 방법 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9928696D0 (en) * | 1999-12-03 | 2000-02-02 | Swan Thomas & Co Ltd | Optical devices and methods of manufacture thereof |
| ATE280961T1 (de) * | 2000-02-25 | 2004-11-15 | Trumpf Photonics Inc | Hochleistungs-superleuchtdiode mit einem gekrümmten mehrfachdurchgangs-wellenleiter |
| JP2004055717A (ja) * | 2002-07-18 | 2004-02-19 | Oki Electric Ind Co Ltd | 可変光利得制御器 |
| US6970624B2 (en) * | 2003-06-13 | 2005-11-29 | Furukawa Electric North America | Cladding pumped optical fiber gain devices |
| EP1961084A1 (en) * | 2005-12-09 | 2008-08-27 | Philips Intellectual Property & Standards GmbH | Optically pumped waveguide laser with a tapered waveguide section |
| US8229265B2 (en) * | 2007-11-21 | 2012-07-24 | Adc Telecommunications, Inc. | Fiber distribution hub with multiple configurations |
| US9209604B2 (en) | 2012-03-26 | 2015-12-08 | Intel Corporation | Hybrid laser including anti-resonant waveguides |
| US9122003B2 (en) * | 2012-07-18 | 2015-09-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor optical device |
| WO2015038164A1 (en) * | 2013-09-16 | 2015-03-19 | Intel Corporation | Hybrid optical apparatuses including optical waveguides |
| US10025033B2 (en) | 2016-03-01 | 2018-07-17 | Advanced Semiconductor Engineering, Inc. | Optical fiber structure, optical communication apparatus and manufacturing process for manufacturing the same |
| US10241264B2 (en) | 2016-07-01 | 2019-03-26 | Advanced Semiconductor Engineering, Inc. | Semiconductor device packages |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991007690A1 (fr) * | 1989-11-20 | 1991-05-30 | Fujitsu Limited | Amplificateur optique |
| WO1992010014A1 (en) * | 1990-11-30 | 1992-06-11 | Nkt A/S | A method and apparatus for amplifying an optical signal |
| JPH0567845A (ja) * | 1991-03-15 | 1993-03-19 | Tokyo Inst Of Technol | 光増幅器 |
| JP2000244042A (ja) * | 1999-02-18 | 2000-09-08 | Nec Corp | 光導波路並びにその光導波路を用いたレーザ発振器およびレーザ増幅器 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH035733A (ja) * | 1989-06-01 | 1991-01-11 | Seiko Epson Corp | 光二次高調波発生素子 |
| IT1245019B (it) * | 1991-01-30 | 1994-09-13 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Sistema di pompaggio di laser o amplifiatori a guida d'onda |
| US5539571A (en) * | 1992-09-21 | 1996-07-23 | Sdl, Inc. | Differentially pumped optical amplifer and mopa device |
| US5392308A (en) * | 1993-01-07 | 1995-02-21 | Sdl, Inc. | Semiconductor laser with integral spatial mode filter |
| GB9305604D0 (en) * | 1993-03-18 | 1993-05-05 | British Telecomm | Optical amplifier and laser |
| JP3588195B2 (ja) * | 1996-07-18 | 2004-11-10 | 浜松ホトニクス株式会社 | 固体レーザ増幅器 |
| ATE199196T1 (de) * | 1997-03-27 | 2001-02-15 | Tno | Erbiumdotierter planarer wellenleiter |
| US5861981A (en) * | 1997-08-20 | 1999-01-19 | Ditech Corporation | Optical amplifier having dynamically shaped gain |
| US6014396A (en) * | 1997-09-05 | 2000-01-11 | Sdl, Inc. | Flared semiconductor optoelectronic device |
| US6324326B1 (en) * | 1999-08-20 | 2001-11-27 | Corning Incorporated | Tapered fiber laser |
-
2000
- 2000-02-14 US US09/503,378 patent/US6411757B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-02-13 EP EP01301274A patent/EP1126566B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-13 DE DE60121842T patent/DE60121842T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-13 JP JP2001035271A patent/JP4812175B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991007690A1 (fr) * | 1989-11-20 | 1991-05-30 | Fujitsu Limited | Amplificateur optique |
| WO1992010014A1 (en) * | 1990-11-30 | 1992-06-11 | Nkt A/S | A method and apparatus for amplifying an optical signal |
| JPH0567845A (ja) * | 1991-03-15 | 1993-03-19 | Tokyo Inst Of Technol | 光増幅器 |
| JP2000244042A (ja) * | 1999-02-18 | 2000-09-08 | Nec Corp | 光導波路並びにその光導波路を用いたレーザ発振器およびレーザ増幅器 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009059924A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Sunx Ltd | レーザ発生装置及びレーザ加工装置 |
| KR20240125453A (ko) * | 2023-02-10 | 2024-08-19 | 한국과학기술원 | 다중 분산파의 초연속체 생성 장치 및 이를 위한 도파로 구조 설계 방법 |
| KR102826086B1 (ko) * | 2023-02-10 | 2025-06-27 | 한국과학기술원 | 다중 분산파의 초연속체 생성 장치 및 이를 위한 도파로 구조 설계 방법 |
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