JPH05291655A - Planer optical-waveguide type laser element and laser device - Google Patents
Planer optical-waveguide type laser element and laser deviceInfo
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- JPH05291655A JPH05291655A JP4084291A JP8429192A JPH05291655A JP H05291655 A JPH05291655 A JP H05291655A JP 4084291 A JP4084291 A JP 4084291A JP 8429192 A JP8429192 A JP 8429192A JP H05291655 A JPH05291655 A JP H05291655A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、プレーナ形光導波路
を有するレーザ素子と、このレーザ素子及び半導体レー
ザ素子を用いて構成したレーザ装置とに関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser device having a planar optical waveguide and a laser device constructed by using this laser device and a semiconductor laser device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】レーザ活性体となる元素を添加した薄膜
及びこれを挟むクラッド層により構成される光導波路を
用いたプレーナ形光導波路素子（Planar Lightwave Cir
cuitsdevice）は、将来の光通信技術において中心をな
す素子として注目されている。例えば文献（エレクトロ
ニクスレターズ（ELECTRONICS LETTERS ），２７，Ｎ
ｏ．４，ｐｐ３３４−３３５（１９９１））には、プレ
ーナ形光導波路素子の一種であるプレーナ光導波路形レ
ーザ素子（以下、「ＰＬＣレーザ素子」と略称すること
もある。）が、開示されている。以下、図６及び図７
（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、この文献に開示の従来のＰ
ＬＣレーザ素子の構造、製造方法及び使用方法について
説明する。ここで、図６は従来のＰＬＣレーザ素子を概
略的に示した斜視図、図７（Ａ）〜（Ｃ）はこのＰＬＣ
レーザ素子の製造方法の説明のための工程図である。な
お、工程図は各工程での試料を図６のＩ−Ｉ線相当位置
で切った断面図により示してある。2. Description of the Related Art A planar optical waveguide device (Planar Lightwave Circuit) using an optical waveguide composed of a thin film added with an element to be a laser activator and a cladding layer sandwiching the thin film.
cuits device) is attracting attention as a central element in future optical communication technology. For example, References (Electronic Letters (ELECTRONICS LETTERS), 27, N
o. 4, pp334-335 (1991)) discloses a planar optical waveguide type laser device (hereinafter, also abbreviated as "PLC laser device") which is a type of planar optical waveguide device. Hereinafter, FIG. 6 and FIG.
With reference to (A) to (C), the conventional P disclosed in this document is disclosed.
The structure, manufacturing method and usage method of the LC laser device will be described. Here, FIG. 6 is a perspective view schematically showing a conventional PLC laser device, and FIGS. 7A to 7C show this PLC.
FIG. 6 is a process chart for explaining the manufacturing method for the laser element. Note that the process drawings are shown by cross-sectional views of the sample in each process taken along the line II in FIG.
【０００３】この従来のＰＬＣレーザ素子は、図６に示
したように、基板としてのシリコン基板１１と、このシ
リコン基板１１上に設けられＳｉＯ2 層で構成されてい
るバッファ層１３と、このバッファ層１３上に設けられ
レーザ活性体としてのＥｒ（エルビウム）添加のＰ2 Ｏ
5 −ＳｉＯ2 層で構成されているストライプ状の導波路
（プレーナ形導波路）１５と、この導波路１５を埋め込
んでいるＳｉＯ2 膜から成るキャップ層１７と、導波路
１５の両端面各々に設けられた高反射率膜（ＨＲ）１９
と、を具える構成となっていた。バッファ層１３及びキ
ャップ層１７はクラッド層として機能する。As shown in FIG. 6, this conventional PLC laser device includes a silicon substrate 11 as a substrate, a buffer layer 13 formed on the silicon substrate 11 by an SiO 2 layer, and the buffer layer 13. Er (erbium) -doped P 2 O provided as a laser activator on the layer 13
And 5 -SiO 2 layer stripe-shaped waveguide that consists of (planar waveguide) 15, a cap layer 17 made of SiO 2 film that embeds this waveguide 15, the end faces each of the waveguides 15 High reflectance film (HR) 19 provided
It was configured to include. The buffer layer 13 and the cap layer 17 function as a clad layer.
【０００４】またこのＰＬＣレーザ素子は、次のような
手順で製造されていた。The PLC laser device was manufactured by the following procedure.
【０００５】先ず、シリコン基板１１上にバッファ層１
３としてのＳｉＯ2 層、導波路形成用薄膜１５ａとして
のＥｒドープＰ2 Ｏ5 −ＳｉＯ2 層が順に形成される
（図７（Ａ））。このＰ2 Ｏ5 −ＳｉＯ2 層にはＥｒが
８０００ｐｐｍの濃度で添加されている。バッファ層１
３と導波路形成用薄膜１５ａとの屈折率差は０．７５％
である。次に、この導波路形成用薄膜１５ａが火炎堆積
法（flame hydrolysis deposition ：ＦＨＤ法）及び反
応性イオンエッチング法により加工されてストライプ状
の導波路１５が形成される（図７（Ｂ））。次に、導波
路１５形成済みの試料上全面にキャップ層１７としての
ＳｉＯ2 層が形成される（図７（Ｃ））。次に、このウ
エハからのチップ切り出し、切り出したチップに入出射
端面を形成するための研磨が順に行なわれる。その後、
チップの入出射端面に誘電体膜から成る高反射率膜がコ
ーティングされ図６に示したようなＰＬＣレーザ素子が
得られる。First, the buffer layer 1 is formed on the silicon substrate 11.
The SiO 2 layer as No. 3 and the Er-doped P 2 O 5 —SiO 2 layer as the waveguide forming thin film 15a are sequentially formed (FIG. 7A). Er is added to the P 2 O 5 —SiO 2 layer at a concentration of 8000 ppm. Buffer layer 1
3 and the refractive index difference between the waveguide forming thin film 15a is 0.75%
Is. Next, the waveguide forming thin film 15a is processed by a flame hydrolysis deposition (FHD method) and a reactive ion etching method to form a stripe-shaped waveguide 15 (FIG. 7B). Next, a SiO 2 layer as the cap layer 17 is formed on the entire surface of the sample on which the waveguide 15 has been formed (FIG. 7C). Next, chips are cut out from this wafer, and polishing is performed in order to form input / output end faces on the cut chips. afterwards,
A high-reflectance film made of a dielectric film is coated on the input / output end surface of the chip to obtain a PLC laser device as shown in FIG.
【０００６】このＰＬＣレーザ素子では、外部から導波
路１５に励起光（ポンプ光）を導入するとレーザ発振が
生じる。上記文献では、Ｔｉ：サファイヤレーザからの
波長０．９８μｍのレーザ光を光ファイバによりＰＬＣ
レーザ素子の導波路１５に励起光として導入してこのＰ
ＬＣレーザ素子でレーザ発振を起こさせ、この発振光を
光ファイバによりＰＬＣレーザ素子外部に取り出してい
る。そして、しきい値４９ｍＷで波長１．５９８μｍ及
び１．６０４μｍのレーザ光を得ることに成功してい
る。また、光増幅器として利用することにも成功してい
る。In this PLC laser device, laser oscillation occurs when pumping light (pump light) is introduced into the waveguide 15 from the outside. In the above-mentioned document, laser light having a wavelength of 0.98 μm from a Ti: sapphire laser is used for PLC by an optical fiber.
This P is introduced into the waveguide 15 of the laser device as excitation light.
Laser oscillation is caused by the LC laser element, and the oscillation light is taken out of the PLC laser element by an optical fiber. Then, they succeeded in obtaining laser light having wavelengths of 1.598 μm and 1.604 μm with a threshold value of 49 mW. It has also been successfully used as an optical amplifier.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のＰＬＣレーザ素子を他の素子と共にモノリシック化
又はハイブリッド化する場合励起光光源（ポンプ光源）
の第一候補は半導体レーザになると考えられる。気体レ
ーザや他の固体レーザはいずれも大型であり集積化には
向かないからである。しかしながら、半導体レーザはこ
れに注入する電流値や周囲温度が変化すると発振波長や
モードが変化し易いので、気体レーザや他の固体レーザ
などに比べ波長安定性やモード安定性を確保することが
難しい。このため、ＰＬＣレーザ素子自体が波長安定性
やモード安定性を高める構造を有するものであることが
望まれる。By the way, when the above-mentioned conventional PLC laser device is monolithically or hybridized with other devices, an excitation light source (pump light source).
It is considered that the first candidate for the above will be a semiconductor laser. This is because gas lasers and other solid-state lasers are both large and not suitable for integration. However, since the oscillation wavelength and the mode of the semiconductor laser are likely to change when the current value to be injected into the semiconductor laser and the ambient temperature change, it is difficult to secure the wavelength stability and the mode stability as compared with the gas laser and other solid-state lasers. .. Therefore, it is desired that the PLC laser element itself has a structure that enhances wavelength stability and mode stability.
【０００８】また、従来のＰＬＣレーザ素子は励起光と
ＰＬＣレーザ素子自体の発振光とを分離する機能を有し
ていないため発振光のみを選択的に使用した場合はその
ための装置が必要である。しかしそうすると、例えばモ
ノリシック化やハイブリッド化が大変になる。したがっ
て、ＰＬＣレーザ素子自体が発振光のみを選択的に外部
に出力できるものであることが望まれる。Further, since the conventional PLC laser element does not have a function of separating the excitation light and the oscillation light of the PLC laser element itself, when only the oscillation light is selectively used, a device for that purpose is required. .. However, if it does so, for example, monolithicization and hybridization will become difficult. Therefore, it is desired that the PLC laser element itself can selectively output only the oscillated light to the outside.
【０００９】また、従来のＰＬＣレーザ素子はファブリ
ペロー形の共振器構造であるため集積化には不向きであ
るので改善が望まれる。また、光導波路に垂直方向にレ
ーザ光を取り出すこともできない。光集積回路では光を
導波路に垂直な方向に取り出して利用するという要求が
ある場合があるので、そのような構造を有するＰＬＣレ
ーザ素子は有用である。Further, since the conventional PLC laser device has a Fabry-Perot type resonator structure and is not suitable for integration, improvement is desired. Further, it is not possible to extract the laser light in the direction perpendicular to the optical waveguide. An optical integrated circuit may have a requirement to extract and utilize light in a direction perpendicular to a waveguide, and thus a PLC laser device having such a structure is useful.
【００１０】この出願はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従ってこの出願の第一発明の第一の目的は、
従来より波長安定性に優れかつ発振光を選択的に出力で
きるＰＬＣレーザ素子を提供することにある。This application has been made in view of the above points, and therefore the first object of the first invention of this application is to:
It is an object of the present invention to provide a PLC laser device which has superior wavelength stability to the prior art and can selectively output oscillated light.
【００１１】またこの第一発明の第二の目的は、上述の
第一の目的に加え、集積化に有利でかつ光導波路に垂直
な方向にも光を取り出すことができるＰＬＣレーザ素子
を提供することにある。A second object of the first invention is, in addition to the above-mentioned first object, to provide a PLC laser device which is advantageous for integration and can extract light in a direction perpendicular to an optical waveguide. Especially.
【００１２】また、この出願の第二発明の目的は、第一
発明のＰＬＣレーザ素子と半導体レーザとを用いたレー
ザ装置を提供することにある。Another object of the second invention of this application is to provide a laser device using the PLC laser element of the first invention and a semiconductor laser.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】この第一発明の第一の目
的の達成を図るため、この第一発明によれば、レーザ活
性体となる元素が添加されているプレーナ形光導波路を
基板上に具える、プレーナ光導波路形レーザ素子（ＰＬ
Ｃレーザ素子）において、プレーナ形光導波路に周期的
屈折率分布構造を作りつけてあることを特徴とする。In order to achieve the first object of the first invention, according to the first invention, a planar type optical waveguide to which an element to be a laser activator is added is formed on a substrate. Planar optical waveguide type laser device (PL
In the C laser device), a periodic type refractive index distribution structure is formed in the planar optical waveguide.
【００１４】また、この第一発明の第二の目的の達成を
図るため、前述の周期的屈折率分布構造の周期Λを次の
式で与えられる値としてあることを特徴とする。ただ
し、式中のｐ，ｑは正の整数、λ1 は当該プレーナ光導
波路形レーザ素子を励起する励起光の波長、λ2 は当該
プレーナ光導波路形レーザ素子の発振光の波長、Ｎ（λ
1 ）は当該プレーナ光導波路の前記励起光に対する屈折
率、Ｎ（λ2 ）は当該プレーナ光導波路の前記発振光に
対する屈折率である。Further, in order to achieve the second object of the first invention, it is characterized in that the period Λ of the above-mentioned periodic refractive index distribution structure is a value given by the following equation. Where p and q are positive integers, λ 1 is the wavelength of the pumping light that excites the planar optical waveguide type laser element, λ 2 is the wavelength of the oscillation light of the planar optical waveguide type laser element, and N (λ
1 ) is the refractive index of the planar optical waveguide with respect to the excitation light, and N (λ 2 ) is the refractive index of the planar optical waveguide with respect to the oscillation light.
【００１５】 Λ＝ｐλ1 ／２Ｎ（λ1 ）＝ｑλ2 ／２Ｎ（λ2 ） ここで、基板とは、シリコン基板、各種化合物半導体基
板などの半導体基板、さらに溶融石英基板、ガラス基
板、強誘電体基板などの各種基板、さらにこれら基板に
他の素子或いは素子の中間体を作り込んであるものな
ど、種々のものであることができる。Λ = pλ 1 / 2N (λ 1 ) = qλ 2 / 2N (λ 2 ) Here, the substrate means a semiconductor substrate such as a silicon substrate or various compound semiconductor substrates, and further a fused quartz substrate, a glass substrate, a strong substrate. It may be various substrates such as various substrates such as a dielectric substrate, and those in which other devices or intermediates of the devices are formed on these substrates.
【００１６】また、第二発明の目的の達成を図るため、
この第二発明によれば、第一発明のＰＬＣレーザ素子で
あってそのプレーナ光導波路の両端に端面を設けたＰＬ
Ｃレーザ素子と、半導体レーザ素子であってその共振器
の少なくとも一方の端面に低反射率膜を設けてある半導
体レーザ素子とを、該半導体レーザ素子の前記低反射率
膜を設けた端面が前述の光導波路形レーザ素子の一方の
端面と対向するように配置してあることを特徴とする。Further, in order to achieve the object of the second invention,
According to the second aspect of the present invention, there is provided the PLC laser element according to the first aspect of the present invention, in which the end faces are provided at both ends of the planar optical waveguide.
A C laser element and a semiconductor laser element, which is a semiconductor laser element and has a low-reflectance film provided on at least one end surface of a resonator thereof, are described above. It is arranged so as to face one end face of the optical waveguide type laser device.
【００１７】[0017]
【作用】この第一発明の構成によれば、プレーナ光導波
路がほぼ単一周波数の共振器として機能するようにな
る。そして、このＰＬＣレーザ素子では、分布反射（Ｄ
ＢＲ）条件を満足する波長の光でかつ十分な強度の光を
励起光（ポンプ光）として外部から当該ＰＬＣレーザ素
子の光導波路に導入すると、単一の周波数で発振する。
また、励起光は外部にほとんど出力されず発振光を外部
に選択的に出力する。According to the structure of the first invention, the planar optical waveguide functions as a resonator having a substantially single frequency. In this PLC laser element, distributed reflection (D
When light having a wavelength satisfying the BR condition and having a sufficient intensity is introduced as an excitation light (pump light) into the optical waveguide of the PLC laser element from the outside, it oscillates at a single frequency.
Further, the excitation light is hardly output to the outside, and the oscillation light is selectively output to the outside.
【００１８】また、この第一発明において周期的屈折率
分布構造の周期Λを上述のΛ＝ｐλ1 ／２Ｎ（λ1 ）＝
ｑλ2 ／２Ｎ（λ2 ）で与えられる周期とする構成で
は、ｐを正の奇数としかつｑを正の偶数とすれば、光導
波路に垂直な方向に発振光のみを取り出すことができ
る。In the first aspect of the present invention, the period Λ of the periodic refractive index distribution structure is defined as Λ = pλ 1 / 2N (λ 1 ) =
In the configuration having a period given by qλ 2 / 2N (λ 2 ), if p is a positive odd number and q is a positive even number, only oscillation light can be extracted in the direction perpendicular to the optical waveguide.
【００１９】また、第二発明の構成によれば、ＰＬＣレ
ーザ素子の励起光光源として半導体レーザ素子を用いる
ことができるので、ＰＬＣレーザ素子を利用した小型な
レーザ装置の実現が可能になる。Further, according to the structure of the second invention, since the semiconductor laser element can be used as the excitation light source of the PLC laser element, it is possible to realize a small laser device using the PLC laser element.
【００２０】[0020]
【実施例】以下、図面を参照して第一発明のＰＬＣレー
ザ素子の実施例及び第二発明のレーザ装置の実施例につ
いてそれぞれ説明する。しかしながら、説明で用いる各
図はこの発明が理解できる程度に各構成成分の寸法、形
状及び配置関係を概略的に示してあるにすぎない。Embodiments of the PLC laser device of the first invention and the laser device of the second invention will be described below with reference to the drawings. However, the drawings used in the description merely schematically show the dimensions, shapes, and arrangement relationships of the respective constituents to the extent that the present invention can be understood.
【００２１】１．ＰＬＣレーザ素子の第１実施例 先ず、周期的屈折率分布構造をイオン交換法により作製
した場合の例によりＰＬＣレーザ素子の第１実施例の説
明を行なう。図１はこの第１実施例のＰＬＣレーザ素子
の構造を示した斜視図、図２（Ａ）及び（Ｂ）はこの第
１実施例のＰＬＣレーザ素子を製造する手順を説明する
ための要部工程図である。1. First Example of PLC Laser Element First, a first example of the PLC laser element will be described by way of an example in which a periodic refractive index distribution structure is produced by an ion exchange method. FIG. 1 is a perspective view showing the structure of the PLC laser device of the first embodiment, and FIGS. 2A and 2B are main parts for explaining the procedure for manufacturing the PLC laser device of the first embodiment. It is a process drawing.
【００２２】この第１実施例のＰＬＣレーザ素子２０
は、基板２１と、この基板２１上に設けられたバッファ
層２３と、このバッファ層２３上に設けられレーザ活性
体となる元素が添加されたストライプ状の光導波路２５
であってその長手方向に沿って周期的にイオン交換した
部分２５ａ（図１中斜線を付して示す部分。）を具える
プレーナ形光導波路２５（以下、光導波路２５と略称す
る。）と、この光導波路２５を覆うキャップ層２７と、
光導波路２５の両端面にそれぞれ設けられた低反射率膜
（ＡＲ膜）２９とを具えている。バッファ層２３及びキ
ャップ層２７はクラッド層として機能するような材料で
構成する。また、光導波路２５の厚さＴ及びストライプ
幅Ｗ各々は、当該ＰＬＣレーザ素子が横単一モード発振
できるような値にするのが好ましい。The PLC laser device 20 of the first embodiment
Is a substrate 21, a buffer layer 23 provided on the substrate 21, and a stripe-shaped optical waveguide 25 provided on the buffer layer 23 and to which an element serving as a laser activator is added.
And a planar type optical waveguide 25 (hereinafter, abbreviated as optical waveguide 25) having a portion 25a (portion shown by hatching in FIG. 1) which is periodically ion-exchanged along its longitudinal direction. A cap layer 27 covering the optical waveguide 25,
Low reflectance films (AR films) 29 provided on both end surfaces of the optical waveguide 25 are provided. The buffer layer 23 and the cap layer 27 are made of a material that functions as a clad layer. Further, it is preferable that the thickness T and the stripe width W of the optical waveguide 25 are set to values such that the PLC laser device can oscillate in a single transverse mode.
【００２３】この第１実施例のＰＬＣレーザ素子では、
光導波路２５のイオン交換した部分２５ａとそうしなか
った部分とで屈折率差が生じるので、これらの部分によ
り周期的屈折率分布構造が構成される。イオン交換した
部分２５ａとそうしなかった部分のどちらが屈折率が高
くなるかは、イオン交換物質やイオン交換方法などによ
り異なる。イオン交換を例えば安息香酸を用いて行なう
場合は、イオン交換部分が高屈折率部分になりそうしな
かった部分が低屈折率部分になる（詳細は後述す
る。）。高屈折率部分と低屈折率部分との屈折率差が大
きい程帰還率が大きくなるがレーザ発振の利得は低減す
る。両部分の屈折率差をどの程度にするかは上記帰還率
及び利得と、光導波路２５の全長などを考慮し、適正値
にすれば良い。また図１の例では、光導波路２５におけ
るイオン交換した部分２５ａはその部分全域で同様な状
態で（断面が矩形になるような状態で）イオン交換され
たように示しているが、実際には分布（例えば領域２５
ａの中央部分で最もイオン交換が行なわれていて領域２
５ａの縁部に向かう程イオン交換の度合いが少ないよう
な分布）を持ってイオン交換されることが多い。このよ
うに分布を持っているイオン交換部を周期的に具える光
導波路であってもこの発明の目的はもちろん達成でき
る。In the PLC laser device of the first embodiment,
Since there is a difference in refractive index between the ion-exchanged portion 25a of the optical waveguide 25 and the non-ion-exchanged portion 25a, these portions form a periodic refractive index distribution structure. Which of the ion-exchanged portion 25a and the non-ion-exchanged portion 25a has a higher refractive index depends on the ion exchange material, the ion exchange method, and the like. When the ion exchange is performed using, for example, benzoic acid, the ion exchange portion becomes a high refractive index portion and the portion which is unlikely to become a high refractive index portion becomes a low refractive index portion (details will be described later). The larger the refractive index difference between the high refractive index portion and the low refractive index portion, the higher the feedback rate, but the lower the gain of laser oscillation. Regarding the difference in refractive index between the two portions, it may be set to an appropriate value in consideration of the feedback ratio and the gain, the total length of the optical waveguide 25, and the like. Further, in the example of FIG. 1, the ion-exchanged portion 25a of the optical waveguide 25 is shown to be ion-exchanged in the same state (with a rectangular cross section) over the entire area, but in reality, Distribution (eg region 25
Region 2 where ion exchange is most performed in the central part of a
Ion exchange is often carried out with a distribution such that the degree of ion exchange decreases toward the edge of 5a). The object of the present invention can, of course, be achieved even with an optical waveguide that periodically comprises ion-exchange parts having such a distribution.
【００２４】次に、光導波路２５の周期Λ（図１参
照。）について検討する。Next, the period Λ (see FIG. 1) of the optical waveguide 25 will be examined.
【００２５】クラッド層として機能するバッファ層２３
及びキャツプ層２７各々を例えばＳｉＯ2 で構成した場
合これら層２３，２７の、波長が例えば１．５５μｍの
光に対する屈折率は、ほぼ１．４程度になる。また、光
導波路２５を例えばレーザ活性体としてのＥｒ（エルビ
ウム）を８０００ｐｐｍ添加したＰ2 Ｏ5 −ＳｉＯ2で
構成した場合この光導波路２５の、波長１．５５μｍの
光に対する屈折率は、ＳｉＯ2 から成るバッファ層２
３，キャップ層２５のそれより０．７５％大きいから、
ほぼ１．４１１程度になる。ただし、これら屈折率はバ
ッファ層、キャップ層、光導波路各々の形成条件次第で
多少異なる他、波長によっても異なるので、以下の検討
ではバッファ層２３及びキャップ層２７の屈折率即ちク
ラッド層の屈折率をｎc （λ）、光導波路２５の屈折率
をｎg （λ）と一般的に書くこととする。また、光導波
路２５の高屈折率部分と低屈折率部分との屈折率差は例
えば０．００１程度であるので、両部分の屈折率差はあ
るものの以下の検討では屈折率差はないものとして扱
う。そうすると、このＰＬＣレーザ素子でのＤＢＲ（Di
stributed Bragg Reflector ）条件は、 Λ＝ｑλ2 ／２Ｎ（λ2 ） ・・・（１） と表わせる。ここに、ｑは正の整数値であり、λ2 は当
該ＰＬＣレーザ素子の発振光の波長であり、Ｎ（λ2 ）
は波長λ2 の光が光導波路２５中を伝播する場合の実効
屈折率でｎc （λ2 ）とｎg （λ2 ）の間の値である。Buffer layer 23 functioning as a clad layer
When each of the cap layers 27 is made of, for example, SiO 2 , the refractive index of these layers 23 and 27 with respect to light having a wavelength of 1.55 μm is about 1.4. When the optical waveguide 25 is made of P 2 O 5 —SiO 2 containing 8000 ppm of Er (erbium) as a laser activator, the optical waveguide 25 has a refractive index of SiO 2 of 1.55 μm. A buffer layer 2 composed of
3, 0.75% larger than that of the cap layer 25,
It is about 1.411. However, since these refractive indexes are slightly different depending on the formation conditions of the buffer layer, the cap layer, and the optical waveguide, and also depending on the wavelength, in the following examination, the refractive indexes of the buffer layer 23 and the cap layer 27, that is, the refractive indexes of the cladding layers. Is generally written as nc (λ) and the refractive index of the optical waveguide 25 is written as ng (λ). Further, since the difference in refractive index between the high refractive index portion and the low refractive index portion of the optical waveguide 25 is, for example, about 0.001, there is a difference in refractive index between both portions, but it is assumed that there is no difference in refractive index in the following examination. deal with. Then, the DBR (Di
The stributed Bragg Reflector) condition can be expressed as Λ = qλ 2 / 2N (λ 2 ) ... (1). Here, q is a positive integer value, λ 2 is the wavelength of the oscillation light of the PLC laser element, and N (λ 2 )
Is the effective refractive index when light of wavelength λ 2 propagates in the optical waveguide 25 and is a value between nc (λ 2 ) and ng (λ 2 ).
【００２６】したがって、光導波路２５のイオン交換し
た部分の周期Λ（図１参照。そうしなかった部分の周期
と考えても同じ。）を（１）式で与えられる値Λとする
と、当該ＰＬＣレーザ素子２０はＤＢＲ条件を満足す
る。このため、このＰＬＣレーザ素子２０の光導波路２
５に外部から十分な強度を持ちかつ波長がλ1 の励起光
（ポンプ光）例えばＴｉ：サファイヤレーザの光を導入
すると、このＰＬＣレーザ素子２０では単一波長で発振
する。この際、周期Λが（１）式中のｑを正の奇数とし
た場合のものであると当該ＰＬＣレーザ素子の発振光は
光導波路２５の長手方向（ストライプ方向）に出射され
る。また、周期Λが（１）式中のｑを正の偶数とした場
合のものであると当該ＰＬＣレーザ素子の発振光は光導
波路２５に垂直な方向（図１中Ｙで示す方向）に出射さ
れる。Therefore, if the period Λ of the ion-exchanged portion of the optical waveguide 25 (see FIG. 1 is the same as the period of the other portion) is the value Λ given by the equation (1), then the PLC The laser device 20 satisfies the DBR condition. Therefore, the optical waveguide 2 of this PLC laser element 20
When pump light (pump light) having a sufficient intensity and a wavelength of λ 1 , for example, Ti: sapphire laser light is introduced from the outside, the PLC laser element 20 oscillates at a single wavelength. At this time, if the period Λ is a case where q in the equation (1) is a positive odd number, the oscillation light of the PLC laser element is emitted in the longitudinal direction (stripe direction) of the optical waveguide 25. Further, when the period Λ is a case where q in the equation (1) is a positive even number, the oscillation light of the PLC laser element is emitted in a direction perpendicular to the optical waveguide 25 (direction indicated by Y in FIG. 1). To be done.
【００２７】次に、この第１実施例のＰＬＣレーザ素子
の理解を深めるためにその製造方法について図１及び図
２を参照して説明する。Next, a manufacturing method of the PLC laser device of the first embodiment will be described with reference to FIGS.
【００２８】先ず、基板としてのシリコン基板２１上に
例えば従来技術の項で説明したＦＨＤ法を用いてバッフ
ァ層としてのＳｉＯ2 層２３及び光導波路形成用薄膜と
してのＥｒ添加のＰ2 Ｏ5 −ＳｉＯ2 層２５ｘを順次に
形成する（図２（Ａ））。First, for example, a SiO 2 layer 23 as a buffer layer and an Er-doped P 2 O 5 − as a thin film for forming an optical waveguide are formed on a silicon substrate 21 as a substrate by using, for example, the FHD method described in the section of the prior art. The SiO 2 layers 25x are sequentially formed (FIG. 2A).
【００２９】次に、光導波路形成用薄膜２５ｘのイオン
交換予定領域以外の領域上に、公知の成膜技術、リソグ
ラフィ技術及びエッチング技術により、例えばクロム膜
から成るマスク（図示せず。）を形成する。Next, a mask (not shown) made of, for example, a chrome film is formed on the region other than the ion exchange planned region of the optical waveguide forming thin film 25x by a known film forming technique, lithography technique and etching technique. To do.
【００３０】次に、マスク形成済みの試料を２００℃程
度の温度に加熱した安息香酸中に３０分程度浸漬し、そ
の後アニール処理する。この一連の処理により、光導波
路形成用薄膜２５ｘのクロムマスクで覆われていない部
分がイオン交換される。この結果、イオン交換された部
分２５ａ（図中斜線を付して示す。）を周期的に（周期
Λで）具える光導波路形成用薄膜２５ｘが得られる（図
２（Ｂ））。なお、この方法では、イオン交換された部
分２５ａがそうしなかった部分より高屈折率部分にな
る。また、イオン交換した部分２５ａとそうしなかった
部分との屈折率差は安息香酸への浸漬時間やアニール時
間を制御することにより変更できる。Next, the mask-formed sample is immersed in benzoic acid heated to a temperature of about 200 ° C. for about 30 minutes, and then annealed. Through this series of processes, the portion of the optical waveguide forming thin film 25x not covered with the chromium mask is ion-exchanged. As a result, an optical waveguide forming thin film 25x having the ion-exchanged portion 25a (shown by hatching in the figure) periodically (with a period Λ) is obtained (FIG. 2B). In this method, the ion-exchanged portion 25a becomes a higher refractive index portion than the other portion. The difference in refractive index between the ion-exchanged portion 25a and the non-ion-exchanged portion 25a can be changed by controlling the immersion time in benzoic acid and the annealing time.
【００３１】次に、この光導波路形成用薄膜２５ｘを公
知の方法例えばリソグラフィ技術及びＲＩＥ（反応性イ
オンエッチング）技術によりストライプ状に残す。これ
により周期的屈折率分布が作りつけられたストライプ状
の光導波路２５が得られる（図１参照）。次に、この光
導波路２５を覆うためのキャップ層２７をＦＨＤ法によ
り形成し、その後、ダイシングによりチップの切り出し
をし、さらにそのチップに端面を形成するための研磨を
する。そして形成した端面に低反射膜２９を形成する
（図１））。Next, the thin film 25x for forming an optical waveguide is left in a stripe shape by a known method such as a lithography technique and an RIE (reactive ion etching) technique. As a result, a striped optical waveguide 25 having a periodical refractive index distribution is obtained (see FIG. 1). Next, a cap layer 27 for covering the optical waveguide 25 is formed by the FHD method, and then the chip is cut out by dicing, and further polishing is performed for forming an end face on the chip. Then, a low reflection film 29 is formed on the formed end surface (FIG. 1).
【００３２】２．ＰＬＣレーザ素子の第２実施例 上述の第１実施例では、光導波路２５の周期的屈折率分
布構造を、光導波路２５に周期的にイオン交換部分２５
ａを設けることで構成していた。しかし、周期的屈折率
分布構造はこの例に限られない。以下、他の周期的屈折
率分布構造を有するＰＬＣレーザ素子の実施例（第２実
施例）について説明する。図３はこの第２実施例のＰＬ
Ｃレーザ素子１２０の構造を示した斜視図、図４（Ａ）
及び（Ｂ）はこの第２実施例のＰＬＣレーザ素子１２０
を製造する手順を説明するための要部工程図である。な
お、図２及び図３において、図１に示した構成成分と同
様な構成成分については同一の符号を付して示してあ
る。2. Second Embodiment of PLC Laser Element In the above-described first embodiment, the periodic refractive index distribution structure of the optical waveguide 25 is provided in the optical waveguide 25 at the ion-exchange portion 25 periodically.
It is configured by providing a. However, the periodic refractive index distribution structure is not limited to this example. An example (second example) of a PLC laser device having another periodic refractive index distribution structure will be described below. FIG. 3 shows the PL of the second embodiment.
FIG. 4A is a perspective view showing the structure of the C laser element 120.
And (B) show the PLC laser device 120 of the second embodiment.
FIG. 9 is a main part process chart for explaining the procedure for manufacturing 2 and 3, components similar to those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
【００３３】この第２実施例のＰＬＣレーザ素子１２０
では、光導波路１２５の厚さを光導波路１２５の長手方
向にそって周期的に違えることにより、周期的屈折率分
布構造を構成してある。特に図３に示した例では、光導
波路１２５の表面を周期Λの波形１２５ａとすることに
より光導波路１２５の厚さを周期的に違えている。この
第２実施例の場合も周期Λは第１実施例の場合と同様に
上記（１）式で与えられる値、場合によっては（１）式
中のｑが正の偶数で与えられる値としている。The PLC laser device 120 of the second embodiment.
Then, a periodic refractive index distribution structure is formed by periodically varying the thickness of the optical waveguide 125 along the longitudinal direction of the optical waveguide 125. Particularly, in the example shown in FIG. 3, the thickness of the optical waveguide 125 is periodically changed by forming the surface of the optical waveguide 125 into the waveform 125a having the period Λ. Also in the case of the second embodiment, the period Λ is set to the value given by the above equation (1) as in the case of the first embodiment, and in some cases, q in the equation (1) is given as a positive even number. ..
【００３４】なお、図３の例では波形の形状を正弦波状
としているが矩形状若しくは矩形状に近い凹凸状として
も良い。また、光導波路表面に波形を設けるのではな
く、バッファ層２３の少なくとも光導波路１２５形成予
定領域部分表面を波形状にしこの上に光導波路１２５を
形成しても良い。In the example shown in FIG. 3, the waveform has a sinusoidal shape, but it may have a rectangular shape or an uneven shape close to a rectangular shape. Further, instead of providing a corrugated surface on the optical waveguide, at least the surface of the buffer layer 23 where the optical waveguide 125 is to be formed may have a corrugated shape and the optical waveguide 125 may be formed on this.
【００３５】この第２実施例のＰＬＣレーザ素子は次の
ようにして製造できる。The PLC laser device of the second embodiment can be manufactured as follows.
【００３６】先ず、第１実施例の場合と同様に基板とし
てのシリコン基板２１上に例えばＦＨＤ法を用いてバッ
ファ層としてのＳｉＯ2 層２３及び光導波路形成用薄膜
としてのＥｒ添加のＰ2 Ｏ5 −ＳｉＯ2 層２５ｘを順次
に形成する（図４（Ａ））。First, as in the case of the first embodiment, a SiO 2 layer 23 as a buffer layer and a P 2 O containing Er as an optical waveguide forming thin film are formed on a silicon substrate 21 as a substrate by using, for example, the FHD method. The 5- SiO 2 layer 25x is sequentially formed (FIG. 4A).
【００３７】次に、例えば干渉露光法及びＲＩＥ法より
光導波路形成層２５ｘ表面を加工して波形１２５ａを得
る（図４（Ｂ））。Next, the surface of the optical waveguide forming layer 25x is processed by, for example, the interference exposure method and the RIE method to obtain the waveform 125a (FIG. 4B).
【００３８】その後、第１実施例の場合と同様に光導波
路形成用薄膜２５ｘをストライプ状に加工し、さらにキ
ャップ層２７の形成、チップ切り出し、チップの端面形
成及び低反射膜２９の形成を順に行ない、図３に示した
第２実施例のＰＬＣレーザ素子を得る。Thereafter, as in the case of the first embodiment, the optical waveguide forming thin film 25x is processed into a stripe shape, and further, the cap layer 27 is formed, the chip is cut out, the chip end face is formed, and the low reflection film 29 is formed in this order. Then, the PLC laser device of the second embodiment shown in FIG. 3 is obtained.
【００３９】この第２実施例のＰＬＣレーザ素子におい
ても、第１実施例の素子と同様な効果が得られる。な
お、周期的屈折率分布構造を第１実施例のものとするか
第２実施例のものとするかは、主に、どのような光集積
回路を作製するかに応じ決定すれば良い。Also in the PLC laser device of the second embodiment, the same effect as that of the device of the first embodiment can be obtained. Whether the periodic refractive index distribution structure is that of the first embodiment or that of the second embodiment may be determined mainly depending on what kind of optical integrated circuit is to be manufactured.
【００４０】３．レーザ装置の実施例 上述した第一発明のＰＬＣレーザ素子は励起光源として
の半導体レーザと共に集積化することによりレーザ装置
を構成することができる。以下、このレーザ装置（第二
発明）の実施例について説明する。図５は実施例のレー
ザ装置の構成を示したブロック図である。3. Example of Laser Device A laser device can be constructed by integrating the above-mentioned PLC laser element of the first invention together with a semiconductor laser as an excitation light source. An embodiment of this laser device (second invention) will be described below. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the laser device of the embodiment.
【００４１】この実施例のレーザ装置３０は、好適な基
板３１上に、第一発明のＰＬＣレーザ素子（例えば第１
実施例のレーザ素子２０）と、半導体レーザ素子３３で
あってその共振器３３ａの少なくとも一方の端面に低反
射膜３３ｘを設けてある半導体レーザ３３とを、該半導
体レーザ素子３３の低反射膜３３ｘを設けた面がＰＬＣ
レーザ素子２０の一方の端面と対向するように配置して
構成してある。The laser device 30 of this embodiment has a PLC laser device (for example, the first laser device) of the first invention on a suitable substrate 31.
The laser device 20 of the embodiment and the semiconductor laser 33 which is the semiconductor laser device 33 and has the low reflection film 33x provided on at least one end face of the resonator 33a thereof. The side with the PLC
It is arranged so as to face one end surface of the laser element 20.
【００４２】基板３１は、シリコン基板、化合物半導体
基板、セラミック基板など種々のもので構成できる。ま
た、半導体レーザ素子３３は公知の構造のものであっ
て、ＰＬＣレーザ素子２０の光導波路２５の利得の範囲
内の波長の光を発するものであれば種々のもので良い。The substrate 31 can be composed of various materials such as a silicon substrate, a compound semiconductor substrate and a ceramic substrate. The semiconductor laser element 33 has a well-known structure and may be of various types as long as it emits light having a wavelength within the gain range of the optical waveguide 25 of the PLC laser element 20.
【００４３】なお、ここで、ＰＬＣレーザ素子２０と半
導体レーザ素子３３の所定端面を対向させるとは、これ
ら端面を直接対向させて光学的に結合させる場合、これ
ら端面間に好適な光結合手段を設けて両者を光学的に結
合させる場合、これら端面は直接対向していなくても光
結合手段によって実質的に対向させてある場合の何れで
も良い。光結合手段の具体例としては例えば光ファイバ
やレンズの他、プリズムカプラやグレーティングカプ
ラ、屈折率整合物質を挙げることができる。屈折率整合
物質とは、ＰＬＣレーザ素子２０と半導体レーザ素子３
３各々の光導波路２５，３３の屈折率とほぼ同じ屈折率
を持つ物質であり、例えばエチレングリコールなどを挙
げることができる。また、図５において、半導体レーザ
の２つの端面のうちのＰＬＣレーザ素子２０側とは反対
側端面の反射膜３３ｙは低反射率膜でも高反射率膜でも
良いが高反射率膜とするのが良い。Here, to make the predetermined end faces of the PLC laser device 20 and the semiconductor laser device 33 face each other means that when these end faces are directly faced and optically coupled, a suitable optical coupling means is provided between these end faces. In the case where the two end faces are optically coupled with each other, these end faces may not be directly opposed to each other, but may be substantially opposed to each other by the optical coupling means. Specific examples of the optical coupling means include an optical fiber and a lens, a prism coupler, a grating coupler, and a refractive index matching material. The refractive index matching material means the PLC laser element 20 and the semiconductor laser element 3.
3 is a substance having a refractive index that is substantially the same as the refractive index of each of the optical waveguides 25 and 33, such as ethylene glycol. Further, in FIG. 5, the reflection film 33y on the end face of the two end faces of the semiconductor laser opposite to the PLC laser element 20 side may be a low-reflectance film or a high-reflectance film, but is preferably a high-reflectance film. good.
【００４４】この実施例のレーザ装置では、半導体レー
ザ素子３３の共振器３３ａ一方の端面に低反射膜３３ｘ
を設けてあるので発振しきい値が高くなる。この半導体
レーザ素子３３に電流を注入すると、半導体レーザ素子
３３はＰＬＣレーザ素子２０の光導波路２５からの帰還
によりＤＢＲ条件（１）を満たす波長の光で発振しこの
光がＰＬＣレーザ素子２０の励起光（ポンプ光）にな
る。従来のＰＬＣレーザ素子では、半導体レーザを励起
光源とすることは、半導体レーザ素子３３の発振波長が
当該素子への注入電流の変化や周囲温度の変化により変
化し易いためできなかった。しかし、第一発明のＰＬＣ
レーザ素子の場合は半導体レーザ素子への帰還により半
導体レーザ素子の発振波長を安定させることができるの
で、半導体レーザ素子を励起光源として使用できる。In the laser device of this embodiment, the low reflection film 33x is formed on one end face of the resonator 33a of the semiconductor laser element 33.
Is provided, the oscillation threshold becomes high. When a current is injected into the semiconductor laser element 33, the semiconductor laser element 33 oscillates with light having a wavelength satisfying the DBR condition (1) due to feedback from the optical waveguide 25 of the PLC laser element 20, and this light excites the PLC laser element 20. It becomes light (pump light). In the conventional PLC laser device, the semiconductor laser cannot be used as the excitation light source because the oscillation wavelength of the semiconductor laser device 33 is likely to change due to the change of the injection current into the device or the change of the ambient temperature. However, the PLC of the first invention
In the case of a laser element, since the oscillation wavelength of the semiconductor laser element can be stabilized by returning to the semiconductor laser element, the semiconductor laser element can be used as an excitation light source.
【００４５】上述においては、この出願の第一及び第二
発明の実施例についてそれぞれ説明したが、これら発明
は上述の実施例に限られない。Although the embodiments of the first and second inventions of this application have been described above, the inventions are not limited to the above-mentioned embodiments.
【００４６】例えば第一発明のＰＬＣレーザ素子の実施
例では光導波路全体に周期的屈折率分布構造を作りつけ
ていたがこの構造を光導波路全体に作りつける必要は必
ずしもない。例えば、光導波路の長手方向の両端部分だ
けに周期的屈折率構造を作りつけても良い。また、レー
ザ活性体は光導波路全体に添加する必要は必ずしもなく
光導波路の一部に添加するようにしても良い。また、レ
ーザ活性体を添加した光導波路はＥｒ添加のものに限ら
れず、Ｎｄ（ネオジウム）添加のもの、Ｐｒ（プラセオ
ジウム）添加のものなど他の構成のものでも良い。ま
た、バッファ層２３、キャップ層２７の構成材料も設計
に応じ変更できる。For example, in the embodiment of the PLC laser device of the first invention, the periodic refractive index distribution structure is formed in the entire optical waveguide, but it is not always necessary to form this structure in the entire optical waveguide. For example, the periodic refractive index structure may be formed only on both ends of the optical waveguide in the longitudinal direction. The laser activator does not necessarily have to be added to the entire optical waveguide, and may be added to a part of the optical waveguide. Further, the optical waveguide to which the laser activator is added is not limited to the one to which Er is added, and may have another structure such as one to which Nd (neodymium) is added or Pr (praseodymium) is added. Further, the constituent materials of the buffer layer 23 and the cap layer 27 can be changed according to the design.
【００４７】また、第二発明のレーザ装置の実施例で
は、ＰＬＣレーザ素子及び半導体レーザ素子を基板３１
上にハイブリッド化した例を示したが、モノリシック化
しても勿論良い。In the embodiment of the laser device of the second invention, the PLC laser element and the semiconductor laser element are mounted on the substrate 31.
An example of hybridizing is shown above, but of course it may be monolithic.
【００４８】[0048]
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の出願の第一発明のＰＬＣレーザ素子によれば、プレー
ナ光導波路がほぼ単一周波数の共振器として機能するよ
うになる。このため、このＰＬＣレーザ素子では、分布
反射（ＤＢＲ）条件を満足する波長の光でかつ十分な強
度の光を励起光として外部からこのプレーナ形光導波路
に導入すると、単一の周波数で発振する。また、発振光
を励起光と分離して外部に選択的に出力できる。このた
め、従来に比べ他の素子例えば半導体レーザ素子との集
積化が容易なＰＬＣレーザ素子が得られる。As is apparent from the above description, according to the PLC laser device of the first invention of this application, the planar optical waveguide functions as a resonator having a substantially single frequency. Therefore, in this PLC laser element, when light having a wavelength satisfying the distributed reflection (DBR) condition and having a sufficient intensity is introduced into the planar optical waveguide from the outside as excitation light, it oscillates at a single frequency. .. Further, the oscillation light can be separated from the excitation light and selectively output to the outside. Therefore, it is possible to obtain a PLC laser device that is easier to integrate with other devices, for example, a semiconductor laser device, as compared with the related art.
【００４９】また、この第一発明において周期的屈折率
分布構造の周期Λを上述のΛ＝ｐλ1 ／２Ｎ（λ1 ）＝
ｑλ2 ／２Ｎ（λ2 ）で与えられる周期とする構成で
は、ｐを正の奇数としかつｑを正の偶数とすることによ
り、光導波路に垂直な方向に発振光のみをを取り出すこ
とができる。また、例えばプリズムカプラやグレーティ
ングカプラを用いることにより端面を用いることなく励
起光を当該ＰＬＣレーザ素子に導入できる。このため、
端面形成が不要になりさらに、光導波路に垂直な方向に
発振光を取り出す必要のある光集積回路にＰＬＣレーザ
素子を利用できるようになる。In the first aspect of the present invention, the period Λ of the periodic refractive index distribution structure is defined as Λ = pλ 1 / 2N (λ 1 ) =
In the configuration in which the period is given by qλ 2 / 2N (λ 2 ), by setting p to a positive odd number and q to a positive even number, only oscillation light can be extracted in a direction perpendicular to the optical waveguide. .. Further, for example, by using a prism coupler or a grating coupler, the excitation light can be introduced into the PLC laser element without using the end face. For this reason,
It becomes unnecessary to form an end face, and the PLC laser element can be used for an optical integrated circuit in which it is necessary to extract oscillation light in a direction perpendicular to the optical waveguide.
【００５０】従って、将来の光通信システムのキーデバ
イスとしてのＰＬＣレーザ素子の応用範囲が広がる。ま
た、進行波形光増幅器やＥｒドープ光ファイバ増幅器な
どのようなＰＬＣレーザ素子と競合する各種素子が実用
化一歩手前まで開発されている中、これら素子に対向で
きるＰＬＣレーザ素子として第一発明の素子は期待でき
る。Therefore, the application range of the PLC laser element as a key device for future optical communication systems is expanded. Further, while various elements competing with PLC laser elements such as a traveling-wave optical amplifier and an Er-doped optical fiber amplifier are being developed just before the practical use, the element of the first invention as a PLC laser element capable of facing these elements. Can be expected.
【００５１】また、この出願の第二発明のレーザ装置に
よれば、ＰＬＣレーザ素子及び半導体レーザ素子を利用
したレーザ装置が得られる。Further, according to the laser device of the second invention of this application, a laser device using a PLC laser element and a semiconductor laser element can be obtained.
【図１】第１実施例のプレーナ光導波路形（ＰＬＣ）レ
ーザ素子を示した斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a planar optical waveguide (PLC) laser device of a first embodiment.
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１実施例のＰＬＣレー
ザ素子の製法の説明図である。FIG. 2A and FIG. 2B are explanatory views of a manufacturing method of the PLC laser device of the first embodiment.
【図３】第２実施例のＰＬＣレーザ素子を示した斜視図
である。FIG. 3 is a perspective view showing a PLC laser device of a second embodiment.
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、第２実施例のＰＬＣレー
ザ素子の製法の説明図である。FIG. 4A and FIG. 4B are explanatory views of a manufacturing method of the PLC laser device of the second embodiment.
【図５】第二発明のレーザ装置の実施例の説明に供する
図である。FIG. 5 is a diagram for explaining an embodiment of a laser device of the second invention.
【図６】従来のＰＬＣレーザ素子を示した斜視図であ
る。FIG. 6 is a perspective view showing a conventional PLC laser device.
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、従来のＰＬＣレーザ素子の
製法説明に供する図である。7A to 7C are views for explaining a method for manufacturing a conventional PLC laser device.
２０：第１実施例のＰＬＣレーザ素子 ２１：基板 ２３：バッファ層 ２５：周期的屈折率分布構造を作りつけたプレーナ形光
導波路 ２５ａ：イオン交換した部分 ２７：キャップ層 ２９：低反射率膜 １２０：第２実施例のＰＬＣレーザ素子 １２５：周期的屈折率分布構造を作りつけたプレーナ形
光導波路 １２５ａ：波形 ３０：実施例のレーザ装置 ３１：基板 ３３：半導体レーザ素子 ３３ａ：共振器 ３３ｘ：低反射率膜 ３３ｙ：高反射率膜20: PLC Laser Element of First Example 21: Substrate 23: Buffer Layer 25: Planar Optical Waveguide with Built-in Periodic Refractive Index Distribution Structure 25a: Ion-Exchanged Part 27: Cap Layer 29: Low Reflectivity Film 120 : PLC laser element of the second embodiment 125: Planar optical waveguide 125a with a periodical refractive index distribution structure built in: Waveform 30: Laser device of the embodiment 31: Substrate 33: Semiconductor laser element 33a: Resonator 33x: Low Reflectance film 33y: High reflectance film
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/098 8934−4Ｍ Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H01S 3/098 8934-4M
Claims (5)
るプレーナ形光導波路を基板上に具える、プレーナ光導
波路形レーザ素子において、 プレーナ形光導波路に周期的屈折率分布構造を作りつけ
てあることを特徴とするプレーナ光導波路形レーザ素
子。1. A planar optical waveguide type laser device comprising a substrate on which a planar optical waveguide to which an element to be a laser activator is added is provided, and a periodic refractive index distribution structure is formed in the planar optical waveguide. A planar optical waveguide type laser device characterized by being present.
ーザ素子において、 前記周期的屈折率分布構造の周期Λを次の式で与えられ
る値としてあることを特徴とするプレーナ光導波路形レ
ーザ素子（ただし、式中のｐ，ｑは正の整数、λ1 は当
該プレーナ光導波路形レーザ素子を励起する励起光の波
長、λ2 は当該プレーナ光導波路形レーザ素子の発振光
の波長、Ｎ（λ1 ）は当該プレーナ光導波路の前記励起
光に対する屈折率、Ｎ（λ2 ）は当該プレーナ光導波路
の前記発振光に対する屈折率である。）。 Λ＝ｐλ1 ／２Ｎ（λ1 ）＝ｑλ2 ／２Ｎ（λ2 ）2. The planar optical waveguide laser device according to claim 1, wherein the period Λ of the periodic refractive index distribution structure is a value given by the following equation. (Where p and q are positive integers, λ 1 is the wavelength of the pumping light that excites the planar optical waveguide type laser element, λ 2 is the wavelength of the oscillation light of the planar optical waveguide type laser element, and N ( λ 1 ) is the refractive index of the planar optical waveguide with respect to the excitation light, and N (λ 2 ) is the refractive index of the planar optical waveguide with respect to the oscillation light.) Λ = pλ 1 / 2N (λ 1 ) = qλ 2 / 2N (λ 2 )
波路形レーザ素子において、 前記周期的屈折率分布構造を、前記プレーナ光導波路に
その長手方向に沿って周期的にイオン交換した部分を設
けることで構成してあることを特徴とするプレーナ光導
波路形レーザ素子。3. The planar optical waveguide type laser device according to claim 1, wherein the periodic refractive index distribution structure is provided in the planar optical waveguide by periodically ion-exchanged portions along the longitudinal direction thereof. A planar optical waveguide type laser device characterized by comprising the following.
波路形レーザ素子において、 前記周期的屈折率分布構造を、前記プレーナ光導波路の
厚さを該導波路の長手方向に沿って周期的に違えること
で構成してあることを特徴とするプレーナ光導波路形レ
ーザ素子。4. The planar optical waveguide type laser device according to claim 1, wherein the periodic refractive index distribution structure is formed by periodically changing the thickness of the planar optical waveguide along the longitudinal direction of the waveguide. A planar optical waveguide type laser device characterized by being configured by being different.
ーザ素子であってそのプレーナ光導波路の両端に端面を
設けたプレーナ光導波路形レーザ素子と、 半導体レーザ素子であってその共振器の少なくとも一方
の端面に低反射率膜を設けてある半導体レーザ素子と
を、 該半導体レーザ素子の前記低反射率膜を設けた端面が前
記プレーナ光導波路形レーザ素子の一方の端面と対向す
るように配置してあることを特徴とするレーザ装置。5. A laser device according to claim 1, wherein the laser device is a planar optical waveguide type laser device having end surfaces provided at both ends of the planar optical waveguide, and a semiconductor laser device having a resonance thereof. A semiconductor laser device having a low reflectance film provided on at least one end face of the container, and the end face of the semiconductor laser device provided with the low reflectance film faces one end face of the planar optical waveguide type laser device. A laser device characterized in that it is arranged as follows.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4084291A JPH05291655A (en) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | Planer optical-waveguide type laser element and laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4084291A JPH05291655A (en) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | Planer optical-waveguide type laser element and laser device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291655A true JPH05291655A (en) | 1993-11-05 |
Family
ID=13826370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4084291A Withdrawn JPH05291655A (en) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | Planer optical-waveguide type laser element and laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05291655A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5504616A (en) * | 1993-09-22 | 1996-04-02 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Wavelength conversion device |
| US5812573A (en) * | 1995-03-17 | 1998-09-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor lasers comprising rare earth metal-doped diamond |
| JP2006332137A (en) * | 2005-05-23 | 2006-12-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light-emitting device |
| WO2013073024A1 (en) * | 2011-11-16 | 2013-05-23 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor laser-excitation solid-state laser |
-
1992
- 1992-04-07 JP JP4084291A patent/JPH05291655A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5504616A (en) * | 1993-09-22 | 1996-04-02 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Wavelength conversion device |
| US5812573A (en) * | 1995-03-17 | 1998-09-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Semiconductor lasers comprising rare earth metal-doped diamond |
| JP2006332137A (en) * | 2005-05-23 | 2006-12-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light-emitting device |
| WO2013073024A1 (en) * | 2011-11-16 | 2013-05-23 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor laser-excitation solid-state laser |
| US9008146B2 (en) | 2011-11-16 | 2015-04-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor laser excitation solid-state laser |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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