JP2001160642A - 集積型可変波長レーザー - Google Patents
集積型可変波長レーザーInfo
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- JP2001160642A JP2001160642A JP34324699A JP34324699A JP2001160642A JP 2001160642 A JP2001160642 A JP 2001160642A JP 34324699 A JP34324699 A JP 34324699A JP 34324699 A JP34324699 A JP 34324699A JP 2001160642 A JP2001160642 A JP 2001160642A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で低コストな集積型可変波長レーザーを
提供する。 【解決手段】 集積型可変波長レーザーにおいて、レー
ザー媒質により構成される光導波路１３に、外部から制
御可能な周期的屈折率分布を設け分布帰還を得ることに
より、レーザー媒質、光共振器、波長同調素子を単一の
基板１１上に集積化させる。
提供する。 【解決手段】 集積型可変波長レーザーにおいて、レー
ザー媒質により構成される光導波路１３に、外部から制
御可能な周期的屈折率分布を設け分布帰還を得ることに
より、レーザー媒質、光共振器、波長同調素子を単一の
基板１１上に集積化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、単一の基板上に集
積化させる集積型可変波長レーザーに関するものであ
る。
積化させる集積型可変波長レーザーに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の可変波長レーザーは、以下に示す
ように構成されていた。
ように構成されていた。
【０００３】図５はかかる従来の可変波長レーザーの模
式図である。
式図である。
【０００４】この図に示すように、従来の可変波長レー
ザーは、光の増幅を行うレーザー媒質１と、２枚の鏡２
Ａ，２Ｂよりなる光共振器２と、波長同調素子３と、励
起光源としての励起用レーザー４の４つの部分（エレメ
ント）より成り立っている。
ザーは、光の増幅を行うレーザー媒質１と、２枚の鏡２
Ａ，２Ｂよりなる光共振器２と、波長同調素子３と、励
起光源としての励起用レーザー４の４つの部分（エレメ
ント）より成り立っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の可変波長レーザーは、４つのエレメントを備え
ているため、大型化するとともに、コストの上昇が避け
られないものであった。
た従来の可変波長レーザーは、４つのエレメントを備え
ているため、大型化するとともに、コストの上昇が避け
られないものであった。
【０００６】本発明は、上記問題点を除去し、小型で低
コストな集積型可変波長レーザーを提供することを目的
とする。
コストな集積型可変波長レーザーを提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕集積型可変波長レーザーにおいて、レーザー媒質
により構成される光導波路に、外部から制御可能な周期
的屈折率分布を設け分布帰還を得ることにより、レーザ
ー媒質、光共振器、波長同調素子を単一の基板上に集積
化させることを特徴とする。
成するために、 〔１〕集積型可変波長レーザーにおいて、レーザー媒質
により構成される光導波路に、外部から制御可能な周期
的屈折率分布を設け分布帰還を得ることにより、レーザ
ー媒質、光共振器、波長同調素子を単一の基板上に集積
化させることを特徴とする。
【０００８】〔２〕上記〔１〕記載の集積型可変波長レ
ーザーにおいて、前記基板に半導体レーザーや半導体レ
ーザー励起固体レーザーなどを励起光源として組み合わ
せることを特徴とする。
ーザーにおいて、前記基板に半導体レーザーや半導体レ
ーザー励起固体レーザーなどを励起光源として組み合わ
せることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００１０】ここで、可変波長レーザーとは、色素レー
ザー、アレキサンドライトレーザー、チタン・サファイ
アレーザー、色中心レーザー、光パラメトリック発振器
など、発振する光の波長を１０ｎｍ以上にわたって制御
して連続的に変化できるレーザーのことをいう。この種
のレーザーは、分光分析などの用途に使われている。半
導体レーザーも広い意味では可変波長レーザーである。
ザー、アレキサンドライトレーザー、チタン・サファイ
アレーザー、色中心レーザー、光パラメトリック発振器
など、発振する光の波長を１０ｎｍ以上にわたって制御
して連続的に変化できるレーザーのことをいう。この種
のレーザーは、分光分析などの用途に使われている。半
導体レーザーも広い意味では可変波長レーザーである。
【００１１】一方、光導波路に沿って周期的な凹凸をつ
け、導波路を伝搬する光がその凹凸の周期で決まる特定
の波長で反射される現象を利用して、単色性の良いレー
ザー発振を得る技術は、分布帰還（ＤＦＢ：Ｄｉｓｔｒ
ｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）法と呼ばれ、半導体
レーザーに適用され、その単色性の向上に寄与してい
る。
け、導波路を伝搬する光がその凹凸の周期で決まる特定
の波長で反射される現象を利用して、単色性の良いレー
ザー発振を得る技術は、分布帰還（ＤＦＢ：Ｄｉｓｔｒ
ｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）法と呼ばれ、半導体
レーザーに適用され、その単色性の向上に寄与してい
る。
【００１２】本発明は、可変波長レーザーの媒質を薄膜
化して導波型レーザーを形成し、上記分布帰還法を用い
てレーザー媒質・光共振器・波長同調素子の３者を長さ
数ミリメートル（１０ｍｍ程度）のサイズに一体化して
集積した点に特徴がある。
化して導波型レーザーを形成し、上記分布帰還法を用い
てレーザー媒質・光共振器・波長同調素子の３者を長さ
数ミリメートル（１０ｍｍ程度）のサイズに一体化して
集積した点に特徴がある。
【００１３】また、従来のように導波路に固定した周期
的な凹凸をつけるのではなく、外部から音波や光波、電
子ビームの波動を与えて、導波路内に屈折率の周期構造
を誘起し、それによって、分布帰還動作を達成する点に
特徴がある。
的な凹凸をつけるのではなく、外部から音波や光波、電
子ビームの波動を与えて、導波路内に屈折率の周期構造
を誘起し、それによって、分布帰還動作を達成する点に
特徴がある。
【００１４】その結果、誘起した周期構造の周期を外部
から制御して変化させることにより、発振波長を連続的
に広く変化させることができる。
から制御して変化させることにより、発振波長を連続的
に広く変化させることができる。
【００１５】図１は本発明の実施例を示す集積型可変波
長レーザーの模式図である。
長レーザーの模式図である。
【００１６】この図に示すように、この集積型可変波長
レーザーは、各エレメントを一体化して平板光導波路上
に集積化することによって得られる。つまり、基板１１
上に励起用レーザー１２と、外部から周期を制御する、
屈折率の周期構造を持った薄膜レーザー媒質（光導波
路）１３を備える。
レーザーは、各エレメントを一体化して平板光導波路上
に集積化することによって得られる。つまり、基板１１
上に励起用レーザー１２と、外部から周期を制御する、
屈折率の周期構造を持った薄膜レーザー媒質（光導波
路）１３を備える。
【００１７】上記のように構成することにより、従来の
ものと比べ、著しく小型で低コストの可変波長レーザー
を実現することができる。
ものと比べ、著しく小型で低コストの可変波長レーザー
を実現することができる。
【００１８】ここで、可変波長レーザーの４エレメント
である、レーザー媒質と、光共振器、波長同調素子、及
び励起用レーザーの４エレメントを一体化するには、本
発明では光導波路をレーザー媒質１３で構成し、この導
波路１３に沿って外部から屈折率の周期的な変化を与え
て、特定波長での光帰還を行わせる。更に、励起用レー
ザー１２として半導体レーザー（ＬＤ）あるいは半導体
レーザー励起のマイクロチップ固体レーザーを励起源と
して、その出力を光導波路１３に結合することにより達
成される。
である、レーザー媒質と、光共振器、波長同調素子、及
び励起用レーザーの４エレメントを一体化するには、本
発明では光導波路をレーザー媒質１３で構成し、この導
波路１３に沿って外部から屈折率の周期的な変化を与え
て、特定波長での光帰還を行わせる。更に、励起用レー
ザー１２として半導体レーザー（ＬＤ）あるいは半導体
レーザー励起のマイクロチップ固体レーザーを励起源と
して、その出力を光導波路１３に結合することにより達
成される。
【００１９】具体的には、まず、屈折率の僅かに異なる
基板１１上に可変波長レーザー媒質（導波路）１３を２
〜５ミクロンの厚さに薄膜化して堆積させる。その導波
路１３を励起用レーザー１２で照射し、励起すると同時
に、導波路１３に発振させたい波長の整数分の１の周期
の屈折率変化をつけることで、定められた波長の光だけ
を帰還させ、フィルター効果により狭いスペクトル幅で
レーザー発振を得る。
基板１１上に可変波長レーザー媒質（導波路）１３を２
〜５ミクロンの厚さに薄膜化して堆積させる。その導波
路１３を励起用レーザー１２で照射し、励起すると同時
に、導波路１３に発振させたい波長の整数分の１の周期
の屈折率変化をつけることで、定められた波長の光だけ
を帰還させ、フィルター効果により狭いスペクトル幅で
レーザー発振を得る。
【００２０】光導波路に沿って屈折率変化をつけ、さら
にその周期を外部から制御する方法としては、超音波を
導波路に沿って伝搬させる方法、励起光や電子ビームを
干渉させる方法がある。超音波の場合にはその周波数を
制御し、光や電子ビームの場合には入射角を変化させ
て、発振波長を制御する。
にその周期を外部から制御する方法としては、超音波を
導波路に沿って伝搬させる方法、励起光や電子ビームを
干渉させる方法がある。超音波の場合にはその周波数を
制御し、光や電子ビームの場合には入射角を変化させ
て、発振波長を制御する。
【００２１】さらに、励起用レーザー１２として半導体
レーザー（ＬＤ）、あるいは半導体レーザーを励起源と
する固体のマイクロチップレーザーを使い、その出力を
直接、あるいは光導波路１３を介して上述の集積型可変
波長レーザーの導波路１３に結合させることにより、全
体の小型集積化が達成される。
レーザー（ＬＤ）、あるいは半導体レーザーを励起源と
する固体のマイクロチップレーザーを使い、その出力を
直接、あるいは光導波路１３を介して上述の集積型可変
波長レーザーの導波路１３に結合させることにより、全
体の小型集積化が達成される。
【００２２】以下、これまでに行ってきた実証実験につ
いて図２を参照しながら説明する。
いて図２を参照しながら説明する。
【００２３】（１）導波路に凹凸の周期構造をつける従
来方法と、（２）励起光を干渉させる方法について、下
記のように動作を確認している。
来方法と、（２）励起光を干渉させる方法について、下
記のように動作を確認している。
【００２４】（Ａ）まず、導波路に凹凸の周期構造をつ
ける分布帰還の実験では、図２（ａ）に示すように、励
起源２１はパルスＮｄ：ＹＡＧ固体レーザーであり、レ
ンズ系２２により細長いビームパターンに整形される。
２３は試作した集積型可変波長レーザーであり、ガラス
基板上に有機色素をドープした厚さ５ミクロンのアクリ
ル樹脂である。その表面に予め紫外線レーザー光を２方
向から照射して、干渉縞を露光後エッチングして、回折
格子を形成しておく。この素子に励起光をあてると、分
布帰還を起こして、図３に示すような、特定の狭いスペ
クトルでレーザー発振を起こした。なお、図３におい
て、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は分布帰還レーザーの出
力（任意スケール）を表しており、色素はローダミン６
Ｇ１．２８×１０-2ｍｏｌ／ｌ、励起強度は点線の場合
は１．６（ｍＪ／ｃｍ2 ）、実線の場合は４．４（ｍＪ
／ｃｍ2 ）である。
ける分布帰還の実験では、図２（ａ）に示すように、励
起源２１はパルスＮｄ：ＹＡＧ固体レーザーであり、レ
ンズ系２２により細長いビームパターンに整形される。
２３は試作した集積型可変波長レーザーであり、ガラス
基板上に有機色素をドープした厚さ５ミクロンのアクリ
ル樹脂である。その表面に予め紫外線レーザー光を２方
向から照射して、干渉縞を露光後エッチングして、回折
格子を形成しておく。この素子に励起光をあてると、分
布帰還を起こして、図３に示すような、特定の狭いスペ
クトルでレーザー発振を起こした。なお、図３におい
て、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は分布帰還レーザーの出
力（任意スケール）を表しており、色素はローダミン６
Ｇ１．２８×１０-2ｍｏｌ／ｌ、励起強度は点線の場合
は１．６（ｍＪ／ｃｍ2 ）、実線の場合は４．４（ｍＪ
／ｃｍ2 ）である。
【００２５】（Ｂ）図２（ｂ）は、励起光を干渉させる
方法による分布帰還の実験である。励起光ビームを鏡２
４により二つに分け、２方向から照射することにより、
膜内に励起光の干渉縞が生じ、分布帰還が達成される。
この場合は、上記（Ａ）と違って、入射角を変えること
により縞の周期が変化し、発振波長を制御できる。図４
は入射角を変えることによって、発振スペクトルが変化
したことを示す実験結果である。なお、図４において、
横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は分布帰還レーザーの出力
（任意スケール）を表しており、色素はローダミン６Ｇ
３．５×１０-2ｍｏｌ／ｌ、導波路の長さｔ＝５．４μ
ｍ、入力エネルギー２０３μＪである。
方法による分布帰還の実験である。励起光ビームを鏡２
４により二つに分け、２方向から照射することにより、
膜内に励起光の干渉縞が生じ、分布帰還が達成される。
この場合は、上記（Ａ）と違って、入射角を変えること
により縞の周期が変化し、発振波長を制御できる。図４
は入射角を変えることによって、発振スペクトルが変化
したことを示す実験結果である。なお、図４において、
横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は分布帰還レーザーの出力
（任意スケール）を表しており、色素はローダミン６Ｇ
３．５×１０-2ｍｏｌ／ｌ、導波路の長さｔ＝５．４μ
ｍ、入力エネルギー２０３μＪである。
【００２６】（Ｃ）図２（ｃ）は超音波により屈折率の
周期的変化を導波路内に誘起する方法である。すなわ
ち、電子発振器２５により超音波発振器２６を駆動し、
その音波を光導波路に沿って伝搬させ、同時に励起光を
照射することによって、分布帰還を達成する。この方法
では、電子発振器の周波数を変えることにより電気的に
波長同調が可能である。なお、２７は超音波吸収体であ
る。
周期的変化を導波路内に誘起する方法である。すなわ
ち、電子発振器２５により超音波発振器２６を駆動し、
その音波を光導波路に沿って伝搬させ、同時に励起光を
照射することによって、分布帰還を達成する。この方法
では、電子発振器の周波数を変えることにより電気的に
波長同調が可能である。なお、２７は超音波吸収体であ
る。
【００２７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００２８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。
よれば、以下のような効果を奏することができる。
【００２９】（１）小型で低コストな集積型可変波長レ
ーザーを得ることができる。
ーザーを得ることができる。
【００３０】（２）基板に半導体レーザーや半導体レー
ザー励起固体レーザーなどを励起光源として組み合わせ
る。例えば、超音波により屈折率の周期的変化を導波路
内に誘起する。すなわち、電子発振器により超音波発振
器を駆動し、その音波を光導波路に沿って伝搬させ、同
時に励起光を照射することによって、分布帰還を達成す
る。そして、電子発振器の周波数を変えることにより電
気的に波長同調が可能となる。
ザー励起固体レーザーなどを励起光源として組み合わせ
る。例えば、超音波により屈折率の周期的変化を導波路
内に誘起する。すなわち、電子発振器により超音波発振
器を駆動し、その音波を光導波路に沿って伝搬させ、同
時に励起光を照射することによって、分布帰還を達成す
る。そして、電子発振器の周波数を変えることにより電
気的に波長同調が可能となる。
【図１】本発明の実施例を示す集積型可変波長レーザー
の模式図である。
の模式図である。
【図２】分布帰還の実験例を示す図である。
【図３】図２（ａ）の実験における分布帰還発振時のス
ペクトルの例を示す図である。
ペクトルの例を示す図である。
【図４】図２（ｂ）の実験における励起光の干渉による
分布帰還発振時のスペクトルの例を示す図である。
分布帰還発振時のスペクトルの例を示す図である。
【図５】従来の可変波長レーザーの模式図である。
１１ 基板 １２ 励起用レーザー １３ 薄膜レーザー媒質（光導波路） ２１ 励起源 ２２ レンズ系 ２３ 集積型可変波長レーザー ２４ 鏡 ２５ 電子発振器 ２６ 超音波発振器 ２７ 超音波吸収体
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｓ 3/094 Ｚ (72)発明者 松岡 孝義 福岡県福岡市東区箱崎１−29−23 Ｆターム(参考） 5F072 AB20 AK10 JJ08 JJ20 MM20 PP07 PP10
Claims (2)
- 【請求項１】 集積型可変波長レーザーにおいて、 レーザー媒質により構成される光導波路に、外部から制
御可能な周期的屈折率分布を設け分布帰還を得ることに
より、レーザー媒質、光共振器、波長同調素子を単一の
基板上に集積化させることを特徴とする集積型可変波長
レーザー。 - 【請求項２】 請求項１記載の集積型可変波長レーザー
において、前記基板に半導体レーザーや半導体レーザー
励起固体レーザーなどを励起光源として組み合わせるこ
とを特徴とする集積型可変波長レーザー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34324699A JP2001160642A (ja) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | 集積型可変波長レーザー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34324699A JP2001160642A (ja) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | 集積型可変波長レーザー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001160642A true JP2001160642A (ja) | 2001-06-12 |
Family
ID=18360057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34324699A Pending JP2001160642A (ja) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | 集積型可変波長レーザー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001160642A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003273434A (ja) * | 2002-03-19 | 2003-09-26 | Japan Science & Technology Corp | 可変波長固体色素レーザー装置 |
| JP2006049583A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Seiko Electric Co Ltd | 固体色素レーザーチップ |
| US8354073B2 (en) | 2004-06-04 | 2013-01-15 | Kyushu University, National University Corporation | Inspection chip equipped with a light amplifier element |
-
1999
- 1999-12-02 JP JP34324699A patent/JP2001160642A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003273434A (ja) * | 2002-03-19 | 2003-09-26 | Japan Science & Technology Corp | 可変波長固体色素レーザー装置 |
| US8354073B2 (en) | 2004-06-04 | 2013-01-15 | Kyushu University, National University Corporation | Inspection chip equipped with a light amplifier element |
| JP2006049583A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Seiko Electric Co Ltd | 固体色素レーザーチップ |
| JP4620406B2 (ja) * | 2004-08-04 | 2011-01-26 | 株式会社正興電機製作所 | 固体色素レーザーチップ |
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| Date | Code | Title | Description |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090115 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090331 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090415 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091222 |