(57)【要約】【課題】本発明の目的は、光導波路中を伝搬する光の、波長またはモードの影響を抑制できる接続構造を提供することである。【解決手段】  接着剤を使用せず、膜がコーティングされた光導波路の端面と他の光導波路の端面とを融着接続できることを見出した発明で、２つの光導波路の接続において、光導波路Ａの片端面に光機能性膜がコーティングされ、かつ、該光機能性膜がコーティングされている光導波路Ａの片端面と、光導波路Ｂの片端面とを対向させて融着接続されていることを特徴とする融着接続構造、またはこれを用いた光導波路素子。【選択図】  図５
2011039493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの光導波路の接続において、光導波路Ａの片端面に光機能性膜がコーティングされ、かつ、該光機能性膜がコーティングされている光導波路Ａの片端面と、光導波路Ｂの片端面とを対向させて融着接続されていることを特徴とする融着接続構造。
【請求項２】
該光導波路Ａと該光導波路Ｂが、ガラス転移温度が異なるガラス母材により構成されており、かつ、光導波路Ｂを構成するガラス母材のガラス転移温度よりも光導波路Ａを構成するガラス母材のガラス転移温度が高いことを特徴とする、請求項１に記載の融着接続構造。
【請求項３】
該光導波路Ａと該光導波路Ｂの光導波路が共に、ステップインデックス型光導波路またはグレーデットインデックス型光導波路のいずれか一方であることを特徴とする、請求項１または２に記載の融着接続構造。
【請求項４】
該光機能性膜が、
所定の波長の光を透過または反射する波長選択膜、
該光導波路Ａから該光導波路Ｂに伝搬する光、または該光導波路Ｂから該光導波路Ａに伝搬する光に対して無反射膜、
該光導波路Ａを伝搬する光または該光導波路Ｂを伝搬する光の分散を補償する分散補償膜、
該光導波路Ａを伝搬する光または該光導波路Ｂを伝搬する光に対して、複屈折の性質を有する膜または異なる偏波成分に分離する偏波分離膜、
蛍光膜、
誘電体多層膜、
または金属膜であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の融着接続構造。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の融着接続構造を有することを特徴とする光導波路素子。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の融着接続構造または請求項５に記載の光導波路素子が、少なくとも１つ以上、光路中に配置されていることを特徴とする、光源装置。
【請求項７】
該光機能性膜が所定の波長の光を反射する波長選択膜である、請求項４に記載の融着接続構造または請求項５に記載の光導波路素子と、ファイバブラッググレーティングにより、構成されるレーザ共振器を含むことを特徴とするレーザ装置。
【請求項８】
２つの光導波路の接続方法であって、片端面に光機能性膜がコーティングされている光導波路Ａのコーティングされている片端面と、光導波路Ｂの片端面とを対向させて融着接続することを特徴とする、接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路の接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数波長の光が伝搬している光導波路において、特定波長の光のみを反射または透過させる場合には、光導波路を一部切断して光フィルタを配置したり（非特許文献１）、端面にコーティングされた光導波路をアライメントして基板に固定したり（特許文献１）する必要があった。また、フィルタ挿入部で生じた反射光の戻り光を抑制する場合には、光導波路に対して斜めにフィルタを配置させる方法が提案されてきた（非特許文献２）。フィルタを斜めに配置する方法では、接着剤を用いてフィルタを固定するため、長期安定性に問題があった。特に、接着剤の吸収波長帯の光を扱う場合には、光による接着剤の著しい劣化が生ずることが予想される。
【０００３】
また、光導波路を伝搬している光のうち、特定波長の光のみを反射、透過、または分離させる他の方法として、光を一度空間に出射させてフィルタを透過させ、光導波路に再結合させる方法、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を用いる方法、ファイバ型カプラを用いる方法などがある。具体的には、ファイバ形状の増幅媒体を用いるレーザにおいて励起光をファイバにより導波または出力しレーザ光との合波または分離する例を、図１〜図３を用いて説明する。
【０００４】
図１では、半導体光源よりファイバから空間に出力された励起光を、レンズを介して増幅媒質である希土類添加ファイバへ再入射させてファイバレーザ装置を構成する例を示している。半導体光源部１０１からの励起光は、半導体光源部１０１に接続されている出力ファイバ部１０２より出力され、コリメートレンズ１０３−ａでコリメートされ、励起光透過／レーザ光反射ミラー１０４を透過し、コリメートレンズ１０３−ｂで集光され希土類添加ファイバ１０５に入射される。入射した励起光が希土類添加ファイバ１０５中で吸収され誘導放出が起こり、これにより発生する光は、励起光透過／レーザ光反射ミラー１０４と、希土類添加ファイバ１０５の励起光入射側と反対側に設置されるレーザ光部分透過ミラー１０６との間で反射を繰り返し増幅され、その一部がレーザ光部分透過ミラー１０６からレーザ光として放出される。希土類添加ファイバ１０５よりレーザ光部分透過ミラー１０６側に放出する光は、コリメートレンズ１０３−ｃでコリメートされレーザ光部分透過ミラー１０６に入射する。このように、ファイバから空間に出力された励起光をミラーに通過させ、増幅媒質である希土類添加ファイバへ再入射させる場合、構成する部品の数が多く光学系が複雑になってしまう。構成部品を減らすために、ミラー１０４を用いる代わりに、希土類添加ファイバ１０５の端面１０５−ａに直接波長選択膜を形成しても良いが、出力ファイバ１０２および希土類添加ファイバ１０５の間にレンズを介してしまうことは避けられない。
【０００５】
図２では、ＦＢＧを用いて、励起光を透過し、レーザ光を反射させることにより、光導波路中でレーザ共振器を構成する方法を示している。半導体光源部２０１からの励起光は、半導体光源部２０１に接続されている出力ファイバ部２０２を伝搬し、融着接続（融着接続点２０３−ａ）されているＦＢＧ２０４−ａに導入される。ＦＢＧ２０４−ａを透過した励起光は、融着接続（融着接続点２０３−ｂ）されている希土類添加ファイバ２０５に導入される。導入された励起光が希土類添加ファイバ２０５中で吸収され誘導放出が起こり、これにより発生する光は、ＦＢＧ２０４−ａと、希土類添加ファイバ１０５の励起光入射側と反対側に融着接続（融着接続点２０３−ｃ）されているＦＢＧ２０４−ｂとの間で反射を繰り返し増幅され、その一部がＦＢＧ２０４−ｂを透過してレーザ光として放出される。
【０００６】
ＦＢＧを用いる場合、上記図１の例と異なり、増幅の過程で、励起光または増幅光がファイバから空間に放出されないが、下記に記載する４つの問題点がある。
【０００７】
第１点は、一般に単一周期の屈折率変化を有するＦＢＧの反射波長幅は狭く、１ｎｍ以下であることから、ＦＢＧに広帯域な反射特性を付与する場合には、屈折率変化領域の周期をチャ−プさせたチャ−プドＦＢＧ、または異なる反射波長をもつ複数本のＦＢＧを繋げて、用いる必要がある。
【０００８】
第２点は、ＦＢＧは、ファイバの渦中にゲルマニウムなどの添加物が添加されているため、ＦＢＧ中を伝搬させる所望の光の波長が短いほど、添加物による吸収損失の影響が大きくなる。現在、ＵＶ〜可視光領域専用のファイバとして、ファイバのコア部に純粋石英を用いた純粋石英コアファイバが市販されているが、このコア中には添加物が存在しない為、純粋石英コアファイバを用いてグレーティングを作製することは不可能である。したがって、ＦＢＧを特にＵＶ光に対して使用することは困難である。
【０００９】
第３点は、マルチモードファイバを用いてＦＢＧを作製する場合、モード毎にファイバ中の伝搬定数が異なるため、全ての伝搬モードに対して一様な反射率をもつＦＢＧを構成することは困難である。
【００１０】
第４点は、増幅媒質である希土類添加ファイバのコア径を変える場合に、コア径度に希土類添加ファイバに接続するＦＢＧを作製する必要があるため、手間がかかる。
【００１１】
図３では、ファイバカプラを用いてレーザ共振器を構成する方法を示している。半導体光源部３０１からの励起光は、半導体光源部３０１に接続されている出力ファイバ部３０２を伝搬し、出力ファイバ部３０２に融着接続（融着接続点３０７−Ａ）されているファイバ型ＷＤＭカプラ３０３の励起光の入出力ポートａに導入され、入出力ポートｃから出力される。入出力ポートｃから出力された励起光は、ファイバ型ＷＤＭカプラ３０３の入出力ポートｃに融着接続（融着接続点３０７−Ｂ）されている希土類添加ファイバ３０４に導入される。導入された励起光が希土類添加ファイバ３０４中で吸収され誘導放出が起こり、これにより発生する光は、ファイバ型ＷＤＭカプラ３０３の入出力ポートｃ、ｂを介して入出力ポートｂの端面に設置されているレーザ光反射ミラー３０５と、希土類添加ファイバ３０４の励起光入射側と反対側に設置されているレーザ光部分透過ミラー３０６との間で反射を繰り返し増幅され、その一部がレーザ光部分透過ミラー３０６を透過してレーザ光として放出される。
【００１２】
ファイバ型ＷＤＭカプラ３０３が使用する波長帯で横シングルモードとなるファイバを用いて構成されている場合、励起光は入出力ポートａ−ｃ間を損失無く透過し、レーザ光は入出力ポートｂ−ｃ間を損失無く透過することが可能となる。
【００１３】
しかし、ファイバ型ＷＤＭカプラ３０３が使用する波長帯でマルチモードとなるファイバを用いて構成されている場合、カプラ内でファイバの伝搬定数はモード毎に異なるため、全てのモード成分を一様に所望のポートへ結合させることが不可能となり、入射した光がファイバ型ＷＤＭカプラ３０３を通過する際に、特定のモード成分以外は他ポートに結合され損失が発生する。例えば、横マルチモードの励起光は入出力ポートをａからｃに結合するだけでなく、一部は入出力ポートをａからｄにも結合する。また、横マルチモードのレーザ光は入出力ポートをｃからｂに結合するだけでなく、一部は入出力ポートをｃからａにも結合する。
【００１４】
したがって上記図３の例では、横マルチモードの励起光を共振器中に導入したい場合や、レーザ発振波長において、横マルチモードで発振が可能な共振器を構成したい場合などには、ファイバ型ＷＤＭカプラは不向きであり、損失のためにレーザの特性を著しく劣化させてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００１−９１７７１号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】光通信技術の最新資料集Ｖ、８０ページ、平成１３年、オプトロニクス社
【非特許文献２】光ファイバとファイバ型デバイス、川上他著、２２２ページ、１９９６年、培風館
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
以上のように、光導波路を伝搬している光のうち、特定波長の光のみを反射、透過、または分離させる場合、特定波長の光損失を抑制するため、光導波路を伝搬する光を空間に放出せず光導波路中で特定波長の光のみを反射、透過、または分離させる方法が提案されている。例えば、フィルタを光導波路端面に接着剤を用いて接続する方法、増幅媒体をＦＢＧまたはファイバ型ＷＤＭカプラに接続する方法がある。従来の方法では、接着剤を使用するため長期安定性に問題や、または、ＵＶ〜可視光領域またはマルチモード光での使用が困難である為、使用できる光の波長やモードに制限が生じる問題がある。
【００１８】
本発明では、光導波路中を伝搬する光の、波長またはモードの影響を抑制できる接続構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、接着剤を使用せず、膜がコーティングされた光導波路の端面と他の光導波路の端面とを融着接続できることを見出し、本発明に到ったものである。
【００２０】
すなわち、２つの光導波路の接続において、光導波路Ａの片端面に光機能性膜がコーティングされ、かつ、該光機能性膜がコーティングされている光導波路Ａの片端面と、光導波路Ｂの片端面とを対向させて融着接続されていることを特徴とする融着接続構造を提供するものである。
【００２１】
さらには、該光導波路Ａと該光導波路Ｂが、ガラス転移温度が異なるガラス母材により構成されており、かつ、光導波路Ｂを構成するガラス母材のガラス転移温度よりも光導波路Ａを構成するガラス母材のガラス転移温度が高いことを特徴とする前記記載の融着接続構造、または、該光導波路Ａと該光導波路Ｂの光導波路が共に、ステップインデックス型光導波路またはグレーデットインデックス型光導波路のいずれか一方であることを特徴とする上記記載の融着接続構造を提供するものである。
【００２２】
また本発明は、該光機能性膜が、所定の波長の光を透過または反射する波長選択膜、該光導波路Ａから該光導波路Ｂに伝搬する光、または該光導波路Ｂから該光導波路Ａに伝搬する光に対して無反射膜、該光導波路Ａを伝搬する光または該光導波路Ｂを伝搬する光の分散を補償する分散補償膜、該光導波路Ａを伝搬する光または該光導波路Ｂを伝搬する光に対して、複屈折の性質を有する膜または異なる偏波成分に分離する偏波分離膜、蛍光膜、誘電体多層膜、または金属膜であることを特徴とする、融着接続構造を提供するものである。または、上記の融着接続構造を有することを特徴とする光導波路素子を提供するものである。
【００２３】
さらに本発明は、上記の融着接続構造または光導波路素子が、少なくとも１つ以上、光路中に配置されていることを特徴とする光源装置、または、該光機能性膜が所定の波長の光を反射する波長選択膜である上記の光導波路素子と、ファイバブラッググレーティングにより構成されるレーザ共振器を含むことを特徴とするレーザ装置、を提供するものである。
【００２４】
また本発明は、２つの光導波路の接続方法であって、片端面に光機能性膜がコーティングされている光導波路Ａのコーティングされている片端面と、光導波路Ｂの片端面とを対向させて融着接続することを特徴とする、接続方法を提供するものである。
【００２５】
ここで、光機能性膜とは、該光機能性膜に入射する光に対し、その透過率、反射率、光の透過スペクトル、反射スペクトル、または偏光等に変化を与える膜であり、外部刺激として、光、電場、磁場、熱等が加えられてもよい。また、膜を構成する材料は、特に限定されず、有機材料、無機材料でもよく、また、結晶、アモルファスの状態であってもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、接着剤を用いることなく、光導波路Ａと膜、および光導波路Ｂを固定することができるため、長期にわたって安定な接続構造が維持できる。また、光導波路を伝搬する光がＵＶ〜可視光である場合や横マルチモードである場合にも、モードに依存しない光透過特性または反射特性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ファイバレーザ装置の構成の一例を示すものである。
【図２】ＦＢＧを用いたレーザ共振器の構成の一例を示すものである。
【図３】ファイバカプラを用いたレーザ共振器の構成の一例を示すものである。
【図４】本発明の融着接続構造を構成する前の形態の断面を示すものである。
【図５】本発明の融着接続構造の一例の断面を示すものである。
【図６】実施例における接続前の構成の断面の概略を示すものである。
【図７】実施例１と２の融着接続構造の断面の概略を示すものである。
【図８】融着接続構造物の測定系を示すものである。
【図９】実施例１の透過率のスペクトルを示すものである。
【図１０】実施例３のファイバレーザの断面の概略を示すものである。
【図１１】実施例３のレーザ発振スペクトルを示すものである。
【図１２】実施例４のファイバレーザの断面の概略を示すものである。
【図１３】実施例４のレーザ発振スペクトルを示すものである。
【図１４】比較例１のファイバレーザの断面の概略を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明における実施形態の例を、図４、図５を用いて示す。図４は本発明の融着接続構造を構成する前の形態を示しており、ファイバ４０１およびファイバ４０３はガラス組成の異なるファイバであり、ファイバ４０３のガラス転移温度はファイバ４０１のガラス転移温度よりも低い。ガラス転移温度が高い方のファイバ４０１の端面には、所望の波長λ１の光を透過して所望の波長λ２の光を反射する光機能性膜４０２が予め施されている。さらに、ファイバ４０１とファイバ４０３の接続面を、ファイバ４０３のみが軟化する温度に過熱して融着接続した融着接続構造を図５に示す。図５に示す融着接続構造は、ファイバ４０１とファイバ４０３、および光機能性膜４０２による光導波路素子を構成している。
【００２９】
ガラス転移温度が高い方の光導波路を構成する母材としては、ガラス転移温度が１０００℃以上である、石英系ガラスが望ましいが、この限りではない。
【００３０】
また、ガラス転移温度が低い方の光導波路を構成する母材としては、ハロゲン化物ガラス、バナジウム系ガラス、ビスマス系ガラス、カルコゲナイトガラスが望ましいが、この限りではなく、プラスチック製の材料も用いることができる。
【００３１】
また、ファイバ４０１とファイバ４０３のガラス転移温度は同一でも良く、さらには同種の材料であっても良い。この場合にはファイバ４０１の端面に施されている光機能性膜４０２に加わる熱を可能な限り少なくする必要がある。そのため、融着接続を行う場合には、光機能性膜４０２が施されているファイバ４０１は加熱せず、ファイバ４０３のみをガラス転移温度以上に加熱し、その直後にファイバ４０１の光機能性膜４０２が施されている面とファイバ４０３を押し当てることにより、融着接続すればよい。押し当てた直後、ファイバ４０３の端面は急激に冷却されるため、光機能性膜４０２への熱の影響を抑制することができる。
【００３２】
ここで、光機能性膜４０２は、所望の波長の光の一部を透過し、残りを反射する光透過率制御膜、透過率または反射率に任意の波長依存性が付与された波長選択膜、フレネル反射を抑制する無反射コーティング膜、反射により生じた光の分散を制御する分散補償膜、光導波路中を導波されている光を吸収し蛍光を発する膜、誘電体多層膜、または金属膜などにより構成されていても良い。また、光機能性膜４０２は、上記の複数の機能を兼ね備えても良い。
【００３３】
ファイバ４０１とファイバ４０３は、それぞれ独立して、ステップインデックス型光導波路、グレーデットインデックス型光導波路、またはＧＲＩＮレンズであっても良く、偏波保持型の光導波路であっても良い。また、ファイバ４０１とファイバ４０３は、それぞれ独立して、マルチモードファイバまたはシングルモードファイバであってもよい。また、ファイバ４０１またはファイバ４０３の光導波路のコアは１つに限定されず、複数のコアを含むマルチコア光導波路であってもよい。
【００３４】
本発明の融着接続構造は、融着接続構造中に光機能性膜が空間を経由することなく直接形成されているので、ファイバカプラなどのように、反射／透過特性（または波長分離特性）が伝搬モードに依存しない。また、接続に接着剤を使用していないため、接着剤劣化の可能性が少なく、長期にわたって安定な接続構造が維持できる。
【００３５】
また、本発明の融着構造は、ＡＳＥ光源、レーザ装置、または波長可変光源などの光源装置に利用することもできる。ＡＳＥ光源に利用する場合には、例えば、本発明による融着構造を励起光源とこれにより励起される光増幅ファイバ（希土類添加ファイバなど）の中間にある光路中に配置し、希土類添加ファイバから発せられたＡＳＥ光の内、励起光源側に進行する光を反射させるために利用できる。レーザ装置に利用する場合には、例えば、本発明による融着構造を２つ用いてレーザ共振器を構成することにより利用できるし、本発明の融着構造と通常の反射構造（例えばＦＢＧ、ファイバループミラー等）とを用いてレーザ共振器を構成することにより利用できる。さらには、上述の共振器中にエタロンを配置して発振波長を制限したり、または分散補償素子（プリズム、グレーティング）などを配置したりして、波長可変光源を構成できる。またレーザ発振をより安定化させるために、レーザ共振器中に偏波コントローラ等をさらに配置してもよい。
【００３６】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【実施例１】
【００３７】
図６は接続前の構成の概略を示す。本例では、直角にクリーブされた石英ファイバ６０１（ＮＡ０．２２、コア径４．０μｍ、クラッド径１２５μｍ、ガラス転移温度＞１０００℃）、石英ファイバ６０１の端面にコーティングされた誘電体多層膜６０２（波長４００〜４５５ｎｍ透過、波長４７０〜５５０ｎｍ反射）、フッ化物ファイバ６０３（組成：ＺＢＬＡＮ、ＮＡ０．２２、コア径４．０μｍ、クラッド径１２５μｍ、ガラス転移温度２８０℃）で構成されている。尚、石英ファイバ６０１とフッ化物ファイバ６０３は、いずれも波長範囲４００〜５５０ｎｍにおいてマルチモードファイバである。端面に誘電体多層膜６０２がコーティングされた石英ファイバ６０１を約３５０℃に加熱したのち、フッ化物ファイバ６０３に押し付けて融着接続し、融着接続構造物を得た。得られた融着接続構造物の融着接続形状の概略図を図７に示す。図７において、石英ファイバ６０１に変形は見られず、ガラス転移温度以上に加熱されたフッ化物ファイバ６０３のみに変形が見られた。
【００３８】
得られた融着接続構造物の波長透過率を測定する測定系を図８に示す。図８に示す測定系は、ハロゲンランプ８０１、集光レンズ８０２、光スペクトラムアナライザ８０３（ＡＮＤＯ製ＡＱ６３１５−Ａ）により構成されており、ハロゲンランプ８０１から放出される光は、集光レンズ８０２により得られた融着接続構造物の石英ファイバ６０１側の端面のコア部に集光されることにより導入され、反対側の端面から放出される光が光スペクトラムアナライザ８０３に導入される。
【００３９】
測定は、得られた融着接続構造物のフッ化物ファイバ６０３側の端面ｂより出射される光のスペクトルを測定し、つぎに得られた融着接続構造物の石英ファイバ６０１部をクリーブしてフッ化物ファイバ６０３側を取り除いて得られた端面ａより出射される光のスペクトルを測定した。測定された端面ａと端面ｂのスペクトル強度の比を計算することにより得られる、透過率のスペクトルを図９に示す。この結果、融着接続部の透過率が波長４００〜４５５ｎｍにおいて透過率＞９０％、波長４７０〜５５０ｎｍでは透過率＜１％を得ており、波長選択機能を有していることが分かる。
【実施例２】
【００４０】
用いる石英ファイバ６０１とフッ化物ファイバ６０３が共に、波長４００−５５０ｎｍにおいてシングルモードファイバである以外は実施例１と同様である。すなわち、図６に示すとおり、直角にクリーブされた石英ファイバ６０１（ＮＡ０．１３、コア径２．２μｍ、クラッド径１２５μｍ、ガラス転移温度＞１０００℃）、石英ファイバ６０１端面にコーティングされた誘電体多層膜６０２（波長４００〜４５５ｎｍ透過、波長４７０〜５５０ｎｍ反射）、フッ化物ファイバ６０３（組成：ＺＢＬＡＮ、ＮＡ０．１３、コア径２．２μｍ、クラッド径１２５μｍ、ガラス転移温度２８０℃）で構成されている。
【００４１】
実施例１と同様に、融着接続して融着接続構造物を得、得られた融着接続構造物ついて波長透過率を測定した。その結果、融着接続部の透過率は波長４００〜４５５ｎｍにおいて透過率＞９３％、波長４７０〜５５０ｎｍにおいては透過率＜１％であった。このように、シングルモードファイバ同士の接続においても、本発明が適用できることが実証できた。
【実施例３】
【００４２】
図１０は本発明をファイバレーザに応用した場合の例を示しており、図１０に示されるファイバレーザは、ＧａＮレーザダイオード１００１（波長４４８ｎｍ）、片端がレンズ加工された石英ファイバ１００２（ＮＡ０．２２、コア径４．０μｍ、クラッド径１２５μｍ）、石英ファイバ１００２のレンズ加工されてない端面にコーティングされた誘電体多層膜１００３（波長４００〜４５５ｎｍ透過、波長４７０〜５５０ｎｍ反射）、Ｐｒ３＋添加フッ化物ファイバ１００４（Ｐｒ３＋添加濃度：３０００ｐｐｍ、ＮＡ０．２２、コア径４．０μｍ、クラッド径１２５μｍ、ガラス転移温度２８０℃）、Ｐｒ３＋添加フッ化物ファイバ１００４の片面にコーティングされた誘電体多層膜１００５（波長５２１±１０ｎｍにおける透過率１５％）により構成される。尚、石英ファイバ１００２とＰｒ３＋添加フッ化物ファイバ１００４は共に、波長範囲４００〜５５０ｎｍにおいてマルチモードファイバである。
【００４３】
ＧａＮレーザダイオード１００１の出射光は石英ファイバ１００２のレンズ加工された片端より、レンズ形状によりコアに結合されることにより導入される。石英ファイバ１００２とＰｒ３＋添加フッ化物ファイバ１００４は、実施例１と同様に融着接続されており、石英ファイバ１００２に導入されたＧａＮレーザダイオード１００１の出射光（励起光）は、誘電体多層膜１００３を損失無く透過し、Ｐｒ３＋添加フッ化物ファイバ１００４中のＰｒ３＋イオンを励起する。Ｐｒ３＋添加フッ化物ファイバ１００４で得られた発光は、誘電体多層膜１００３と１００５によって構成された共振器を往復することによりレーザ発振する。誘電体多層膜１００５により出力されたレーザ光の光スペクトルを光スペクトラムアナライザ（図中省略）により測定した。
【００４４】
励起光２５０ｍＷを石英ファイバ１００２中に導入したときに出力されたレーザ光の光スペクトルを図１１に示す。図１１に示すとおり、波長範囲５１９．６〜５２１．９ｎｍにおいて、広帯域なレーザ発振を確認することができた。以上のように、本発明による接続構造を用いることにより、空間を介することなくレーザ共振器を構成することができた。
【００４５】
本実施例では、レーザ媒質であるファイバの両端に直接反射膜がコーティングされた構造となっている。ＦＢＧなどを用いてレーザ共振器を構成する場合、損失を生じる融着点が共振器の内部に配置されるため、レーザ出力を低下させてしまう。これに対し、本実施例では、接続不整合部は共振器の外部に配置されるため、レーザ共振器の損失が少なく、結果として高出力なレーザの構成が得られている。
【００４６】
また、本実施例では、励起光を効率よくファイバに結合させるために、片端がレンズ加工された石英ファイバ１００２を用いており、最も簡単な構成のレーザが得られている。石英ファイバ１００２のレンズ加工部は球面であるため、共振器ミラーをレンズ加工部先端に形成することは困難である。ゆえに、本実施例が示すレーザにおける共振器ミラーの配置が最も理想的である。また、誘電体多層膜１００５をフッ化物ファイバ１００４の端面に直接成膜する代わりに、別の石英ファイバの端面に誘電体多層膜１００５を成膜した後、該成膜面をフッ化物ファイバ１００４の出射側端面に融着接続してもよい。
【実施例４】
【００４７】
図１２に本発明による融着構造と別の反射構造であるＦＢＧにより構成されたファイバレーザを示している。図１２に示されるファイバレーザは、ＧａＮレーザダイオード１２０１（波長４４８ｎｍ）、片端がレンズ加工された石英ファイバ１２０２（ＮＡ０．２２、コア径４．０μｍ、クラッド径１２５μｍ）、石英ファイバ１２０２のレンズ加工されてない端面にコーティングされた誘電体多層膜１２０３（波長４００〜４５５ｎｍ透過、波長４７０〜５５０ｎｍ反射）、Ｐｒ３＋添加フッ化物ファイバ１２０４（Ｐｒ３＋添加濃度：３０００ｐｐｍ、ＮＡ０．２２、コア径４．０μｍ、クラッド径１２５μｍ、ガラス転移温度２８０℃）、ＦＢＧ１２０５（ファイバパラメータは石英ファイバ１２０２と同じ、ＦＢＧ反射率は８５％、反射の中心波長は５１６．２ｎｍ、３ｄＢ帯域幅は０．２ｎｍ）により構成される。尚、石英ファイバ１２０２とＰｒ３＋添加フッ化物ファイバ１２０４、およびＦＢＧ１２０５は、波長範囲４００〜５５０ｎｍにおいてマルチモードファイバである。
【００４８】
ＧａＮレーザダイオード１２０１の出射光は石英ファイバ１２０２のレンズ加工された片端より、レンズ形状によりコアに結合されることにより導入される。石英ファイバ１２０２とＰｒ３＋添加フッ化物ファイバ１２０４は、実施例１と同様に融着接続されており、石英ファイバ１２０２に導入されたＧａＮレーザダイオード１２０１の出射光（励起光）は、誘電体多層膜１２０３を損失無く透過し、Ｐｒ３＋添加フッ化物ファイバ１２０４中のＰｒ３＋イオンを励起する。Ｐｒ３＋添加フッ化物ファイバ１２０４とＦＢＧ１２０５は融着接続されており、Ｐｒ３＋添加フッ化物ファイバ１２０４で得られた発光は、誘電体多層膜１２０３とＦＢＧ１２０５によって構成された共振器を往復することによりレーザ発振する。ＦＢＧ１２０５より出力されたレーザ光の光スペクトルを光スペクトラムアナライザ（図中省略）により測定した。
【００４９】
励起光２５０ｍＷを石英ファイバ１２０２中に導入したときに出力されたレーザ光の光スペクトルを図１３に示す。図１３に示すとおり、中心波長５１６．２ｎｍにおいて、レーザ発振を確認することができた。以上のように、本発明による接続構造を用いることにより、空間を介することなくレーザ共振器を構成することができた。
【００５０】
［比較例１］
接着剤を用いて接続したときのファイバレーザを図１４に示す。図１４に示されるファイバレーザは、ＧａＮレーザダイオード１４０１（波長４４８ｎｍ）、片端がレンズ加工された石英ファイバ１４０２（ＮＡ０．２２、コア径４．０μｍ、クラッド径１２５μｍ）、Ｐｒ３＋添加フッ化物ファイバ１４０４（Ｐｒ３＋添加濃度：３０００ｐｐｍ、ＮＡ０．２２、コア径４．０μｍ、クラッド径１２５μｍ、ガラス転移温度２８０℃）、Ｐｒ３＋添加フッ化物ファイバ１４０４の片面に形成される誘電体多層膜１４０５（波長５２１±１０ｎｍにおける透過率１５％）、フェルール１４０６、誘電体多層膜１４０３（波長４００〜４５５ｎｍ透過、波長４７０〜５５０ｎｍ反射）により構成される。尚、石英ファイバ１４０２とＰｒ３＋添加フッ化物ファイバ１４０４は共に、波長範囲４００〜５５０ｎｍにおいてマルチモードファイバである。
【００５１】
石英ファイバ１４０２の端面のうち、レンズ加工されていない側の端面はフェルール１４０６内に固定されて直角に研磨され、その後、誘電体多層膜１４０３（波長４００〜４５５ｎｍ透過、波長４７０〜５５０ｎｍ反射）がコーティングされており、また、フッ化物ファイバ１４０４の片面には誘電体多層膜１４０５（波長５２１±１０ｎｍにおける透過率１５％）がコーティングされている。また、エポキシ系接着剤１４０７（Ｅｐｏｘｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製３５３ＮＤ）を用いて、石英ファイバ１４０２に施されている誘電体多層膜１４０３面と、誘電体多層膜１４０５が施されていない側のＰｒ３＋添加フッ化物ファイバ１４０４の端面とを、調芯して接着している。
【００５２】
ＧａＮレーザダイオード１４０１より励起光として５００ｍＷの出射光をファイバ１４０２へ導入したところ、エポキシ系接着剤１４０７の色が淡黄色から茶褐色への変色した後、接続部が破断した。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、ＡＳＥ光源、レーザ装置、または波長可変光源などの光源装置、光通信、レーザディスプレイ、検査装置など、光導波路を用いる分野において利用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１０１、２０１、３０１：半導体光源部
１０２、２０２、３０２：出力ファイバ部
１０３−ａ、１０３−ｂ、１０３−ｃ：コリメートレンズ
１０４：励起光透過／レーザ光反射ミラー
１０５、２０５、３０４：希土類添加ファイバ
１０６、３０６：レーザ光部分透過ミラー
２０４−ａ、２０４−ｂ、１２０５：ＦＢＧ
３０３：ファイバ型ＷＤＭカプラ
３０５：レーザ光反射ミラー
４０１、４０３：ファイバ
４０２：光機能性膜
６０１、１００２、１２０２、１４０２：石英ファイバ
６０２、１００３、１００５、１２０３、１４０３、１４０５：誘電体多層膜
６０３：フッ化物ファイバ
８０１：ハロゲンランプ
８０２：集光レンズ
８０３：光スペクトラムアナライザ
１００１、１２０１、１４０１：ＧａＮレーザダイオード
１００４、１２０４、１４０４：Ｐｒ３＋添加フッ化物ファイバ
１４０６：フェルール
１４０７：エポキシ系接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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