JPH05121801A - Ring laser - Google Patents
Ring laserInfo
- Publication number
- JPH05121801A JPH05121801A JP28157991A JP28157991A JPH05121801A JP H05121801 A JPH05121801 A JP H05121801A JP 28157991 A JP28157991 A JP 28157991A JP 28157991 A JP28157991 A JP 28157991A JP H05121801 A JPH05121801 A JP H05121801A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- directional coupler
- ring
- ring laser
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 特性の優れたリングレーザを高い歩留まりで
製造できるようにした構造のリングレーザを提供する。
【構成】 1本の曲線光導波路によってリング共振器1
と方向性結合器2を構成し、その方向性結合器2の一方
の光導波路を交差光導波路部3においてリング共振器1
と交差させてリングレーザを構成する。方向性結合器2
として弱結合型方向性結合器を用いることができるの
で、コア・クラッド間の屈折率差の大きい光導波路を用
いることができ、以て、励起光しきい値が小さく、変換
効率の高いリングレーザを、高い歩留まりで製造でき
る。
(57) [Summary] [Object] To provide a ring laser having a structure capable of manufacturing a ring laser having excellent characteristics at a high yield. [Structure] Ring resonator 1 with one curved optical waveguide
And a directional coupler 2, and one optical waveguide of the directional coupler 2 is connected to the ring resonator 1 in the crossed optical waveguide section 3.
And a ring laser are formed by intersecting with. Directional coupler 2
Since a weak coupling type directional coupler can be used as the optical waveguide, it is possible to use an optical waveguide having a large refractive index difference between the core and the clad, and thus a ring laser having a small pumping light threshold value and high conversion efficiency. Can be manufactured with a high yield.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光通信,光情報処理,
光計測などの分野において光源としての利用価値が高い
光導波路型希土類イオン添加ガラスリングレーザに関す
るものである。The present invention relates to optical communication, optical information processing,
The present invention relates to an optical waveguide type rare earth ion-doped glass ring laser having a high utility value as a light source in fields such as optical measurement.
【0002】[0002]
【従来の技術】希土類イオンをコアに添加した石英系光
導波路型レーザは、導波路構造による光閉じこめ効果を
利用して低い励起光強度の発振しきい値と高い変換効率
を得ることができ、小型であるため、光通信,光情報処
理,光計測などの分野において様々な応用が期待されて
いる。2. Description of the Related Art A silica-based optical waveguide laser in which rare earth ions are added to the core can obtain an oscillation threshold of low excitation light intensity and high conversion efficiency by utilizing the optical confinement effect of the waveguide structure. Due to its small size, various applications are expected in fields such as optical communication, optical information processing, and optical measurement.
【0003】とりわけ、同一基板内にリング共振器を構
成した光導波路型リングレーザは、共振器構造をパター
ン化技術を用いて製造できるので集積化に適しているこ
と、発振周波数が可変かつ安定に制御できることから、
周波数多重光通信やコヒーレント光通信等の分野で応用
が期待されている。この場合、活性イオンとして、光通
信に重要な1.5μm帯に発光帯を有するErイオンや
1.3μm帯に発光帯を有するNdおよびPrイオンな
どが添加される。これらのイオンは、Erイオンの場合
には0.82μm帯,0.98μm帯および1.48μ
m帯、Ndイオンの場合には0.75μm帯、および
0.80μm帯、Prイオンの場合には1.02μm帯
のように近赤外領域に吸収帯を有し、これらに適合した
波長の光で励起することができる。In particular, an optical waveguide type ring laser having a ring resonator formed on the same substrate is suitable for integration because the resonator structure can be manufactured by using a patterning technique, and the oscillation frequency is variable and stable. Because it can be controlled,
Applications are expected in the fields of frequency-multiplexed optical communication and coherent optical communication. In this case, Er ions having an emission band in the 1.5 μm band, Nd and Pr ions having an emission band in the 1.3 μm band, which are important for optical communication, are added as active ions. In the case of Er ions, these ions are 0.82 μm band, 0.98 μm band and 1.48 μm.
m band, 0.75 μm band and 0.80 μm band for Nd ions, and 1.02 μm band for Pr ions have absorption bands in the near-infrared region and have wavelengths suitable for these bands. Can be excited by light.
【0004】従来の光導波路型リングレーザの構造の一
例として、特願平1−71828号に開示されているも
のを図3に示す。このリングレーザは、1本の閉曲線光
導波路からなるリング共振器11と励起光入力およびレ
ーザ発振光出力を行うための1本の光導波路とが、互い
に隣接して方向性結合器12を構成する構造となってい
る。例えば、Er添加リングレーザの場合、励起光入力
ポート13から入射した波長0.82μm,0.98μ
mもしくは1.48μmの励起光を、励起光導入部14
を通じて方向性結合器12に導く。この方向性結合器1
2を介してErイオンを添加した光導波路よりなるリン
グ共振器部11に励起光を導入し、このリング共振器1
1のErイオンを励起してレーザ発振せしめ、方向性結
合器12よりレーザ発振光を取り出し、さらに発振光導
出部15から導出して、発振光出力ポート16より出射
させる。20は以上の構成のリングレーザを配設した平
面基板である。FIG. 3 shows an example of the structure of a conventional optical waveguide type ring laser disclosed in Japanese Patent Application No. 1-71828. In this ring laser, a ring resonator 11 composed of one closed curve optical waveguide and one optical waveguide for inputting pumping light and outputting laser oscillation light are adjacent to each other to form a directional coupler 12. It has a structure. For example, in the case of an Er-doped ring laser, wavelengths 0.82 μm and 0.98 μm incident from the pumping light input port 13
m or 1.48 μm of the excitation light, and the excitation light introducing unit 14
Through the directional coupler 12. This directional coupler 1
The excitation light is introduced into the ring resonator portion 11 composed of an optical waveguide to which Er ions are added via 2, and the ring resonator 1
The Er ion of 1 is excited to cause laser oscillation, the laser oscillation light is extracted from the directional coupler 12, further extracted from the oscillation light derivation unit 15, and emitted from the oscillation light output port 16. Reference numeral 20 denotes a flat substrate on which the ring laser having the above configuration is arranged.
【0005】このような構成では、一つの方向性結合器
12を用いて励起光の導入とレーザ発振光の導出を行っ
ていた。このため、方向性結合器12は、図4に示すよ
うな結合率波長特性を持つことが要求されていた。効率
的に励起光をリング共振器11に結合するためには励起
光波長において80%以上の結合率が必要とされた。ま
た、所定の発振光出力を得、かつ、レーザ発振に要する
励起光しきい値を低減するためには、発振光波長におい
て5%以上かつ10%以下の結合率を有する必要があっ
た。図4の特性に示すように、短波長で結合し長波長で
結合しない強結合型方向性結合器は、コア・クラッド間
の屈折率差が小さい2本の光導波路を極めて小さい間隔
をおいて長い距離にわたり隣接して配置することにより
実現できる。In such a configuration, one directional coupler 12 is used to introduce pumping light and derive laser oscillation light. For this reason, the directional coupler 12 has been required to have a coupling rate wavelength characteristic as shown in FIG. In order to efficiently couple the pumping light to the ring resonator 11, a coupling rate of 80% or more was required at the pumping light wavelength. Further, in order to obtain a predetermined oscillation light output and reduce the excitation light threshold value required for laser oscillation, it is necessary to have a coupling rate of 5% or more and 10% or less at the oscillation light wavelength. As shown in the characteristics of FIG. 4, in the strong coupling type directional coupler that couples at short wavelengths and does not couple at long wavelengths, two optical waveguides having a small difference in refractive index between the core and the clad are arranged at extremely small intervals. It can be realized by arranging adjacently over a long distance.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リングレーザでは、このように強結合型方向性結合器を
用いることが原因となって、以下のような問題点があっ
た。強結合型方向性結合器の導波路とリング共振器の導
波路の屈折率分布構造を整合させる必要があるため、E
rイオンを効率的に励起可能なコア・クラッド間の屈折
率差の大きい導波路をリング共振器に用いてレーザ回路
を構成することは難しかった。また、石英系光導波路の
屈折率分布により強結合型方向性結合器を構成すると、
波長に対する結合率の変化が急峻となり、素子構造の変
化に対して結合率が敏感に変化していた。このため、コ
ア・クラッド間の屈折率差,導波路幅や導波路間隔の僅
かな製造誤差が、結合波長のずれや励起波長および発振
波長における結合率が大きくばらつく原因となってい
た。この結果、光導波路型リングレーザの発振しきい
値,微分効率等特性の改善には限界があり、また、発振
特性の偏差が大きく、製造歩留まりが低いなどの問題点
があった。However, the conventional ring laser has the following problems due to the use of such a strong coupling type directional coupler. Since it is necessary to match the refractive index distribution structure of the waveguide of the strong coupling type directional coupler and the waveguide of the ring resonator,
It has been difficult to construct a laser circuit by using a waveguide having a large refractive index difference between the core and the cladding capable of efficiently exciting r ions in the ring resonator. Moreover, if a strong coupling type directional coupler is constructed by the refractive index distribution of the silica-based optical waveguide,
The change in the coupling rate with respect to the wavelength became steep, and the coupling rate changed sensitively to the change in the device structure. Therefore, the difference in the refractive index between the core and the clad, and a slight manufacturing error in the waveguide width and the waveguide spacing cause the deviation of the coupling wavelength and the variation of the coupling rate at the excitation wavelength and the oscillation wavelength. As a result, there are problems that the characteristics such as the oscillation threshold and the differential efficiency of the optical waveguide type ring laser are limited, the deviation of the oscillation characteristics is large, and the manufacturing yield is low.
【0007】そこで、本発明の目的は、特性の優れたリ
ングレーザを高い歩留まりで製造できるように適切に構
成したリングレーザを提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a ring laser having an appropriate structure so that a ring laser having excellent characteristics can be manufactured with a high yield.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、希土類イオンを少なくとも一部に添加し
た光導波路により平面基板上に構成され、励起光を導入
するための励起光導入部,希土類イオンの誘電放出によ
りレーザ発振させるためのリング共振器およびレーザ発
振光を導出するための発振光導出部を有するリングレー
ザであって、前記励起光導入部および前記発振光導出部
に接続された1本の曲線光導波路を有し、該曲線光導波
路の少なくとも一部分を互いに接近させて少なくとも1
個の方向性結合器を構成し、該方向性結合器を構成する
光導波路の一方を、前記リング共振器を構成する光導波
路と交差させて少なくとも1個の交差光導波路部を構成
し、該交差光導波路を介して前記リング共振器の外部へ
光導波路が引き出されるように、前記曲線光導波路を配
置したことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is constructed on a flat substrate by an optical waveguide in which at least a part of rare earth ions is added, and pumping light introduction for introducing pumping light is provided. And a ring laser for oscillating laser by dielectric emission of rare earth ions and an oscillating light derivation part for deriving lasing light, which is connected to the excitation light introducing part and the oscillating light deriving part. At least one curved optical waveguide, and at least some of the curved optical waveguides are brought close to each other for at least 1
Individual directional couplers, one of the optical waveguides forming the directional coupler is intersected with the optical waveguide forming the ring resonator to form at least one crossed optical waveguide portion, The curved optical waveguide is arranged such that the optical waveguide is drawn out of the ring resonator through the crossed optical waveguide.
【0009】[0009]
【作用】本発明のリングレーザでは、励起波長における
結合率が小さく発振波長における結合率の大きい弱結合
型方向性結合器を用いることにより、コア・クラッド間
の屈折率差の大きい光導波路により光回路を構成できる
ので、レーザ発振に要する励起光しきい値が小さく変換
効率の高いリングレーザを実現できる。しかもまた、波
長に対する結合率の変化が緩やかな弱結合型方向性結合
器は、通常の石英系光導波路の製造工程における加工精
度で所定の結合率を再現性良く得ることができるので、
本発明は所定の特性を有するリングレーザを高い歩留ま
りで製造できる。In the ring laser of the present invention, by using a weak coupling type directional coupler having a small coupling rate at the excitation wavelength and a large coupling rate at the oscillation wavelength, an optical waveguide with a large refractive index difference between the core and the cladding is used. Since the circuit can be configured, it is possible to realize a ring laser having a small threshold value of excitation light required for laser oscillation and high conversion efficiency. Moreover, since the weak coupling type directional coupler whose coupling rate with respect to wavelength is gradual can obtain the predetermined coupling rate with good reproducibility with the processing accuracy in the usual silica optical waveguide manufacturing process,
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can manufacture a ring laser having predetermined characteristics with a high yield.
【0010】[0010]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【0011】本発明による光導波路型リングレーザの一
実施例を図1に示す。本実施例のリングレーザは、1本
の曲線光導波路からなり、その光導波路の一部分を互い
に接近させて方向性結合器2を構成すると共に残余の部
分によってリング共振器1を構成し、その方向性結合器
2を構成する光導波路の一方を、リング共振器1を構成
する光導波路と交差させて交差光導波路部3を構成し、
その交差光導波路部3を介してリング共振器1の外部へ
光導波路が引き出されるように、1本の曲線光導波路を
配置する。10はこのような構成のリングレーザを配設
した平面基板である。An embodiment of the optical waveguide type ring laser according to the present invention is shown in FIG. The ring laser of the present embodiment is composed of one curved optical waveguide, and parts of the optical waveguides are brought close to each other to form the directional coupler 2 and the remaining part forms the ring resonator 1 and its direction. One of the optical waveguides forming the directional coupler 2 and the optical waveguide forming the ring resonator 1 are crossed to form the crossed optical waveguide section 3,
One curved optical waveguide is arranged so that the optical waveguide is drawn out of the ring resonator 1 through the crossed optical waveguide portion 3. Reference numeral 10 is a flat substrate on which the ring laser having such a configuration is arranged.
【0012】このリングレーザに用いられる方向性結合
器2は、図2に示すように、励起波長で結合率が低く、
発振波長で結合率が高い弱結合型であり、コア・クラッ
ド間の屈折率差の大きい光導波路を用いても作製できる
ので、小さい励起光で希土類イオンを効率的に励起でき
る高NA導波路でリング共振器を構成できる特長を有す
る。しかもまた、弱結合型方向性結合器は、波長に対す
る結合率の変化が緩やかであることから、製造誤差に起
因する励起波長および発振波長における結合率のばらつ
きを小さく抑えることができる。このため、通常の石英
系光導波路製造工程における加工精度で所定の結合率を
再現性良く得ることができる。As shown in FIG. 2, the directional coupler 2 used in this ring laser has a low coupling rate at the pumping wavelength,
It is a weak-coupling type that has a high coupling ratio at the oscillation wavelength and can be manufactured using an optical waveguide with a large difference in the refractive index between the core and the cladding, so it is a high NA waveguide that can efficiently excite rare earth ions with a small excitation light. It has the feature that a ring resonator can be configured. Moreover, since the weak coupling type directional coupler has a gradual change in the coupling rate with respect to the wavelength, it is possible to suppress variations in the coupling rate at the excitation wavelength and the oscillation wavelength due to manufacturing errors. For this reason, it is possible to obtain a predetermined coupling rate with good reproducibility with the processing accuracy in the usual quartz optical waveguide manufacturing process.
【0013】弱結合型方向性結合器を使用する場合、励
起光の入射および発振光の導出を行うために、交差光導
波路部3を設けて光導波路をリング外部へ引き出す必要
がある。この交差光導波路部3における2本の導波路が
なす角度を60度以上で、および120度以下とするこ
とにより、過剰な損失を0.1dB以下に抑えることが
可能である。When the weak coupling type directional coupler is used, it is necessary to provide the crossed optical waveguide portion 3 and draw the optical waveguide to the outside of the ring in order to enter the excitation light and to derive the oscillation light. By setting the angle formed by the two waveguides in the crossed optical waveguide section 3 to 60 degrees or more and 120 degrees or less, excessive loss can be suppressed to 0.1 dB or less.
【0014】本発明のリングレーザによれば、高NA導
波路を用いることができ、かつ、励起波長および発振波
長における結合率を所定の値で再現性よく製造できる弱
結合型方向性結合器を使用するので、良好な発振特性の
リングレーザを高い歩留まりで製造することが可能とな
る。According to the ring laser of the present invention, a weak coupling type directional coupler capable of using a high NA waveguide and capable of producing the coupling ratio at the excitation wavelength and the oscillation wavelength at a predetermined value with good reproducibility is provided. Since it is used, a ring laser having good oscillation characteristics can be manufactured with a high yield.
【0015】次に、本発明リングレーザの動作原理を説
明する。励起光入射ポートおよびレーザ発振光出射ポー
トは互いに可換であるので、ここでは、方向性結合器2
に近い端面4より励起光を入射し、交差光導波路部3に
近い端面7よりレーザ発振光を取り出すものとして説明
する。Next, the operating principle of the ring laser of the present invention will be described. Since the pumping light incident port and the laser oscillation light emitting port are interchangeable with each other, here, the directional coupler 2 is used.
It is assumed that the excitation light is incident from the end face 4 close to the laser light and the laser oscillation light is extracted from the end face 7 close to the cross optical waveguide portion 3.
【0016】ポート4から入射された励起光は、方向性
結合器2の結合率が励起波長で小さいため、リング共振
器1に導かれ、ここで希土類イオンに吸収される。励起
された希土類イオンは、誘導放出により自然放出光を増
幅し、リング1周当りの増幅度が光損失値を上回るとレ
ーザ発振を開始する。レーザ発振光は、交差光導波路部
3を通過してリング共振器1を周回し、方向性結合器2
に到達する。この方向性結合器2は、発振波長で高い結
合率を有するので、レーザ発振光の大部分が再びリング
を周回し、一部が方向性結合器2より交差光導波路部3
を介してリング共振器外部の出射端7に導出される。Since the coupling ratio of the directional coupler 2 is small at the pumping wavelength, the pumping light incident from the port 4 is guided to the ring resonator 1 where it is absorbed by the rare earth ions. The excited rare earth ions amplify the spontaneous emission light by stimulated emission, and start laser oscillation when the amplification degree per one round of the ring exceeds the optical loss value. The laser oscillation light passes through the cross optical waveguide portion 3 and circulates around the ring resonator 1, and the directional coupler 2
To reach. Since this directional coupler 2 has a high coupling ratio at the oscillation wavelength, most of the laser oscillation light goes around the ring again, and a part of the laser oscillation light crosses the optical waveguide section 3 from the directional coupler 2.
Is led to the emitting end 7 outside the ring resonator.
【0017】なお、本発明のリングレーザの発振波長
は、共振器の増幅度および損失の波長特性により定まる
ので、リング共振器内部に波長選択性を有する素子を組
み込むことにより、波長1.53μmから1.60μm
までの範囲で発振させることができる。発振波長選択素
子としては、マッハツェンダ干渉計などの導波回路型フ
ィルタ,グレーティング構造を有する導波路や光照射に
よりグレーティングを形成した導波路を用いるグレーテ
ィング導波路型フィルタ、あるいは、導波路に溝加工を
施し誘電体多層膜フィルタを埋め込んだ多層膜挿入型フ
ィルタ等が使用できる。とりわけ、マッハツェンダ干渉
計を用いた導波回路型フィルタでは、2つの分枝導波路
の少なくとも一方の上に薄膜ヒータを設け加熱すること
により透過波長を制御できるので、これを波長選択素子
として使用することにより波長可変リングレーザが構成
できる。Since the oscillation wavelength of the ring laser of the present invention is determined by the wavelength characteristics of the amplification and loss of the resonator, it is possible to increase the wavelength from 1.53 μm by incorporating an element having wavelength selectivity inside the ring resonator. 1.60 μm
It can oscillate in the range of up to. As the oscillation wavelength selection element, a waveguide circuit type filter such as a Mach-Zehnder interferometer, a waveguide having a grating structure or a grating waveguide type filter using a waveguide in which a grating is formed by light irradiation, or a groove is formed in the waveguide. It is possible to use a multi-layer film insertion type filter in which the applied dielectric multi-layer film filter is embedded. Particularly, in the waveguide circuit type filter using the Mach-Zehnder interferometer, since the transmission wavelength can be controlled by providing a thin film heater on at least one of the two branched waveguides and heating it, this is used as a wavelength selection element. As a result, a wavelength tunable ring laser can be constructed.
【0018】次に、具体例について説明する。Next, a specific example will be described.
【0019】(実施例1)図1に示した本発明実施例の
構成に基づき、リングレーザを設計し、火炎堆積法およ
び反応性イオンエッチング法によりEr添加石英系光導
波路型リングレーザを製造し、回路要素特性およびリン
グレーザ発振特性のばらつきを評価した。(Embodiment 1) A ring laser is designed based on the constitution of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, and an Er-doped quartz optical waveguide ring laser is manufactured by a flame deposition method and a reactive ion etching method. The variation of circuit element characteristics and ring laser oscillation characteristics was evaluated.
【0020】リングレーザの設計は、コアの寸法が5μ
m×5μm、コア・クラッド間の比屈折率差が0.75
%、リング共振器1の光路長が10cm、方向性結合器
2の励起波長0.98μmにおける結合率が0%、発振
波長1.60μmにおける結合率が92.5%、交差光
導波路部3の交差角度を90°とした。The ring laser is designed to have a core size of 5 μm.
m × 5 μm, the relative refractive index difference between the core and the cladding is 0.75
%, The optical path length of the ring resonator 1 is 10 cm, the coupling rate of the directional coupler 2 at the excitation wavelength of 0.98 μm is 0%, the coupling rate at the oscillation wavelength of 1.60 μm is 92.5%, and the crossed optical waveguide section 3 has The crossing angle was 90 °.
【0021】リングレーザの製造は、シリコン基板上に
石英系下部クラッド層を火炎堆積法により堆積し、その
上に1重量%のErを添加した石英系コア層を形成し、
反応性イオンエッチング法により矩形コアに加工した
後、再び火炎堆積法を用いて埋め込む、通常のEr添加
石英系光導波回路の製造方法を用いた。The ring laser is manufactured by depositing a silica-based lower clad layer on a silicon substrate by a flame deposition method, and forming a silica-based core layer to which 1 wt% of Er is added,
A usual Er-doped silica-based optical waveguide circuit manufacturing method was used in which the rectangular core was processed by the reactive ion etching method and then embedded by using the flame deposition method again.
【0022】回路要素およびリングレーザ発振特性の評
価結果を表1および表2に示す。製造数量は30個であ
った。方向性結合器2の結合率は、励起波長,発振波長
とも平均値と設計値との差が小さく、標準偏差も小さ
い、良好な特性であった。交差光導波路部3の過剰損失
も、0.13dBと小さかった。リングレーザの発振特
性は、発振しきい値の平均値が30mW、微分効率が2
0%であり、それぞれの標準偏差も小さい良好な特性で
あった。Tables 1 and 2 show the evaluation results of the circuit elements and the ring laser oscillation characteristics. The production quantity was 30 pieces. The coupling ratio of the directional coupler 2 had good characteristics such that the difference between the average value and the design value was small for both the excitation wavelength and the oscillation wavelength, and the standard deviation was also small. The excess loss of the crossed optical waveguide portion 3 was as small as 0.13 dB. The oscillation characteristics of the ring laser have an average oscillation threshold value of 30 mW and a differential efficiency of 2
The characteristics were 0%, and the standard deviation of each was small, which was a good characteristic.
【0023】[0023]
【表1】 [Table 1]
【0024】[0024]
【表2】 [Table 2]
【0025】(比較例)図3に示した従来の構成に基づ
き、リングレーザを設計し、実施例1と全く同様の方法
でリングレーザを製造し、回路要素特性およびリングレ
ーザ発振特性のばらつきを評価した。(Comparative Example) Based on the conventional structure shown in FIG. 3, a ring laser was designed, and a ring laser was manufactured by the same method as in Example 1, and variations in circuit element characteristics and ring laser oscillation characteristics were confirmed. evaluated.
【0026】リングレーザの設計は、コアの寸法が7μ
m×7μm、コア・クラッド間の比屈折率差が0.25
%、リング共振器1の光路長が10cm,方向性結合器
2の励起波長0.98μmにおける結合率が100%、
発振波長1.60μmにおける結合率が7.5%とし
た。The ring laser is designed so that the core size is 7 μm.
m × 7 μm, relative refractive index difference between core and cladding is 0.25
%, The optical path length of the ring resonator 1 is 10 cm, the coupling ratio of the directional coupler 2 at the excitation wavelength of 0.98 μm is 100%,
The coupling rate at the oscillation wavelength of 1.60 μm was 7.5%.
【0027】回路要素およびリングレーザ発振特性の評
価結果を表3および表4示す。製造数量は、同じく30
個であった。方向性結合器の結合率は、励起波長,発振
波長とも平均値と設計値との差が実施例1と比べ大き
く、標準偏差も大きい特性であった。リングレーザの発
振特性は、発振しきい値の平均値が60mW、微分効率
が10%であり、それぞれの標準偏差も大きい特性であ
った。The evaluation results of the circuit elements and the ring laser oscillation characteristics are shown in Tables 3 and 4. The manufacturing quantity is also 30
It was an individual. Regarding the coupling rate of the directional coupler, the difference between the average value and the design value for both the excitation wavelength and the oscillation wavelength was larger than that of Example 1, and the standard deviation was also large. Regarding the oscillation characteristics of the ring laser, the average value of the oscillation threshold value was 60 mW, the differential efficiency was 10%, and the standard deviation of each was large.
【0028】[0028]
【表3】 [Table 3]
【0029】[0029]
【表4】 [Table 4]
【0030】実施例1および比較例より、本発明のリン
グレーザ構成により、良好な発振特性のリングレーザを
高い歩留まりで製造できることが明かである。From Example 1 and Comparative Example, it is clear that the ring laser structure of the present invention can manufacture a ring laser having good oscillation characteristics with a high yield.
【0031】上記実施例では、Erイオンを添加したリ
ングレーザについて0.98μm帯で励起した場合を示
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たと
えば0.82μm帯,1.48μm帯などErイオンの
近赤外域の吸収波長帯であれば異なる励起波長帯にも適
用できることは明かである。In the above embodiment, the case where the ring laser doped with Er ions is excited in the 0.98 μm band is shown, but the present invention is not limited to this, and for example, 0.82 μm band, 1.48 μm band. Obviously, any absorption wavelength band in the near infrared region of Er ions, such as a band, can be applied to different excitation wavelength bands.
【0032】同様に、本発明は、NdイオンやPrイオ
ンなど近赤外域に吸収波長帯および発光波長帯を有する
他の希土類イオンについても適用可能である。Similarly, the present invention can be applied to other rare earth ions having an absorption wavelength band and an emission wavelength band in the near infrared region such as Nd ions and Pr ions.
【0033】さらにまた、同一基板上に希土類イオン添
加コアおよび無添加コアを一体的に形成する集積化技術
を本発明に適用し、リング共振器の部分のみに希土類イ
オンを添加し、励起光導入部や発振光導出部などを希土
類イオンを添加しない導波路により構成することで、希
土類イオンの不必要な吸収による励起光や発振光の減衰
を防ぐことができるので、リングレーザの特性改善に有
効である。Furthermore, the integration technique of integrally forming the rare earth ion-doped core and the undoped core on the same substrate is applied to the present invention, and the rare earth ion is added only to the ring resonator portion to introduce the excitation light. It is effective for improving the characteristics of the ring laser because the excitation light and the oscillation light can be prevented from being attenuated by unnecessary absorption of rare earth ions by configuring the waveguide and the oscillation light derivation part with a waveguide to which rare earth ions are not added. Is.
【0034】[0034]
【発明の効果】本発明のリングレーザでは、励起波長に
おける結合率が小さく発振波長における結合率の大きい
弱結合型方向性結合器を用いることにより、コア・クラ
ッド間の屈折率差の大きい光導波路により光回路を構成
できるので、レーザ発振に要する励起光しきい値が小さ
く変換効率の高いリングレーザを実現できる利点を有す
る。しかもまた、波長に対する結合率の変化が緩やかな
弱結合型方向性結合器は、通常の石英系光導波路の製造
工程における加工精度で所定の結合率を再現性良く得る
ことができるので、本発明は所定の特性を有するリング
レーザを高い歩留まりで製造できる利点を有する。In the ring laser of the present invention, by using a weak coupling type directional coupler having a small coupling rate at the pumping wavelength and a large coupling rate at the oscillation wavelength, an optical waveguide having a large refractive index difference between the core and the cladding is obtained. Since an optical circuit can be configured by this, there is an advantage that a ring laser with a small excitation light threshold required for laser oscillation and high conversion efficiency can be realized. Moreover, since the weak coupling type directional coupler whose coupling rate changes slowly with respect to wavelength can obtain a predetermined coupling rate with good reproducibility with the processing accuracy in the ordinary manufacturing process of the silica-based optical waveguide, the present invention Has an advantage that a ring laser having predetermined characteristics can be manufactured with a high yield.
【図1】本発明のリングレーザの一実施例の構造を示す
図である。FIG. 1 is a diagram showing a structure of an embodiment of a ring laser of the present invention.
【図2】本発明のリングレーザで用いる弱結合型方向性
結合器の結合率波長特性の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of coupling factor wavelength characteristics of a weak coupling type directional coupler used in the ring laser of the present invention.
【図3】従来のリングレーザの一例の構造を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a structure of an example of a conventional ring laser.
【図4】従来のリングレーザで用いる強結合型方向性結
合器の結合率波長特性の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of coupling factor wavelength characteristics of a strong coupling type directional coupler used in a conventional ring laser.
1 リング共振器 2 方向性結合器 3 交差光導波路部 4 励起光入力ポート 5 励起光導入部 6 発振光導出部 7 発振光出力ポート 10 平面基板 11 リング共振器 12 方向性結合器 13 励起光入力ポート 14 励起光導入部 15 発振光導出部 16 発振光出力ポート 20 平面基板 1 Ring Resonator 2 Directional Coupler 3 Crossing Optical Waveguide Section 4 Excitation Light Input Port 5 Excitation Light Introducing Section 6 Oscillation Light Derivation Section 7 Oscillation Light Output Port 10 Planar Substrate 11 Ring Resonator 12 Directional Coupler 13 Excitation Light Input Port 14 Excitation light introduction part 15 Oscillation light derivation part 16 Oscillation light output port 20 Planar substrate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 首藤 啓三 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Keizo Suto, 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation
Claims (1)
た光導波路により平面基板上に構成され、励起光を導入
するための励起光導入部,希土類イオンの誘電放出によ
りレーザ発振させるためのリング共振器およびレーザ発
振光を導出するための発振光導出部を有するリングレー
ザであって、 前記励起光導入部および前記発振光導出部に接続された
1本の曲線光導波路を有し、該曲線光導波路の少なくと
も一部分を互いに接近させて少なくとも1個の方向性結
合器を構成し、該方向性結合器を構成する光導波路の一
方を、前記リング共振器を構成する光導波路と交差させ
て少なくとも1個の交差光導波路部を構成し、該交差光
導波路を介して前記リング共振器の外部へ光導波路が引
き出されるように、前記曲線光導波路を配置したことを
特徴とするリングレーザ。1. A pumping light introducing part for introducing pumping light and a ring resonator for laser oscillation by dielectric emission of rare earth ions, which is formed on a flat substrate by an optical waveguide in which at least a part of rare earth ions is added. And a ring laser having an oscillating light lead-out portion for leading out laser oscillated light, comprising one curved optical waveguide connected to the pumping light introducing portion and the oscillating light leading portion, and the curved optical waveguide At least one of the optical waveguides constituting at least one directional coupler is made close to each other, and one of the optical waveguides constituting the directional coupler is intersected with the optical waveguide constituting the ring resonator to form at least one optical waveguide. And the curved optical waveguide is arranged so that the optical waveguide is drawn out of the ring resonator through the intersecting optical waveguide section. Ring lasers.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28157991A JPH05121801A (en) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | Ring laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28157991A JPH05121801A (en) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | Ring laser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05121801A true JPH05121801A (en) | 1993-05-18 |
Family
ID=17641133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28157991A Pending JPH05121801A (en) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | Ring laser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05121801A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5349601A (en) * | 1993-09-20 | 1994-09-20 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Unidirectional ring lasers |
-
1991
- 1991-10-28 JP JP28157991A patent/JPH05121801A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5349601A (en) * | 1993-09-20 | 1994-09-20 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Unidirectional ring lasers |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5381262A (en) | Planar wave guide type optical amplifier | |
EP1927167B1 (en) | Method of fabrication an amplifying optical fiber operating at a wavelength in the range of 1000-1700 nm | |
US6944192B2 (en) | Planar laser | |
RU2158458C1 (en) | Raman fiber laser | |
US4955025A (en) | Fibre-optic lasers and amplifiers | |
Hübner et al. | Planar Er-and Yb-doped amplifiers and lasers | |
CN112397979A (en) | Single-longitudinal-mode narrow-linewidth optical fiber laser based on double-coupling optical fiber ring and Mach-Zehnder filter | |
JPH0713036A (en) | Optical device with pigtail fiber and manufacturing method thereof | |
JP2753539B2 (en) | Optical fiber amplifier | |
JPH05121801A (en) | Ring laser | |
JPH07211980A (en) | Optical fiber amplifier | |
JP2659013B2 (en) | Stimulated emission device | |
LU509479B1 (en) | Semiconductor optical amplifier and method for manufacturing the same | |
JP3062776B2 (en) | Optical waveguide ring laser | |
US20070153364A1 (en) | Tunable fiber amplifier and laser using discrete fundamental-mode cutoff | |
JPH05291655A (en) | Planer optical-waveguide type laser element and laser device | |
JP2003149481A (en) | Optical amplifier-integrated waveguide | |
JP2019091780A (en) | Semiconductor optical device | |
JP3055235B2 (en) | Optical circuit manufacturing method | |
JPH05291656A (en) | Optical waveguide type ring laser | |
JPH04271328A (en) | Production of optical waveguide for optical amplifier | |
JPH05291657A (en) | Optical waveguide type ring laser | |
CN116979346A (en) | Dual-wavelength single-frequency fiber laser | |
JPH05259538A (en) | Optical waveguide ring laser | |
CN117650412A (en) | Multi-wavelength single-frequency optical fiber laser |