(57)【要約】複数の信号光を異なる方向から平面導波路型レーザ増幅器に入射し、複数の信号光が異なる経路をたどることによって、信号光が通過せず増幅に寄与しない領域を低減する。複数の信号光は平面導波路内で異なる経路を辿り、第１の信号光が利用できない部分の平面導波路の利得を第２の信号光が利用する。この構成により、平面導波路型レーザ増幅器内で信号光の増幅に寄与しない領域を低減することができ、複数の信号光を効率的に増幅することができる。
2015029285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された光を増幅して出力する平面導波路型レーザ増幅器と、
前記平面導波路型レーザ増幅器に複数の光を同時に入力する入力部と、
を備えたことを特徴とするレーザ増幅装置。
【請求項２】
前記入力部は前記複数の光を前記平面導波路型レーザ増幅器の異なる角度または異なる側面から入力することを特徴とする請求項１に記載のレーザ増幅装置。
【請求項３】
前記入力部は単一の信号光用レーザから出力された光をスプリッタで分割することで前記複数の光を生成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ増幅装置。
【請求項４】
前記入力部はスプリッタで分割された前記複数の光の一方が挿入される半波長板を設けたことを特徴とする請求項３に記載のレーザ増幅装置。
【請求項５】
前記複数の光は異なる波長を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ増幅装置。
【請求項６】
前記平面導波路型レーザ増幅器は平板状レーザ媒質と前記平板状レーザ媒質の上下面に形成されたクラッドとを含み、前記複数の光は前記上下面に形成されたクラッドで全反射され前記平板状レーザ媒質内に閉じ込められることを特徴とする請求項１に記載のレーザ増幅装置。
【請求項７】
前記複数の光は前記平面状レーザ媒質内で異なる経路をたどることを特徴とする請求項６に記載のレーザ増幅装置。
【請求項８】
前記平板状レーザ媒質は光によって励起され、
前記平面導波路型レーザ増幅器内の平面導波路は前記光が入力される側面に反射膜及び反射防止膜を備えた
ことを特徴とする請求項７に記載のレーザ増幅装置。
【請求項９】
前記複数の光は互いに直交する偏光方向を有する異なる波長の光であり、
前記平面導波路型レーザ増幅器に含まれるレーザ媒質は前記入力された光の偏光方向により異なる波長に最大の利得を有することを特徴とする請求項１、２、６乃至８のいずれか１項に記載のレーザ増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ光の増幅を行うレーザ増幅装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
平面導波路型レーザ増幅器は、レーザ媒質の上下両面をレーザ媒質より屈折率の小さいクラッド層で挟み込んだ導波路素子で構成される。レーザ光は導波路素子内において、コア層とクラッド層の全反射により導波路モードで伝搬される。平面導波路素子内には励起光により反転分布が形成され、レーザ光はその平面導波路素子内を通過することで増幅される。【０００３】
平面導波路型レーザ増幅器にレーザ光を入力するにあたって、平面導波路素子の一部に形成された反射防止膜からレーザ光を入力する。また、レーザ光を平面導波路素子の対向する側面に形成された全反射膜で多重反射させることで光路長を長くして増幅利得を向上する。増幅されたレーザ光は、平面導波路素子の一部に形成された反射防止膜から出力される。以下の特許文献では、この平面導波路型レーザ増幅器の構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＵＳ２００３／００６３８８４  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の平面導波路型レーザ増幅器では、平面導波路素子に信号光が入力されると、信号光は平面導波路内の励起光が通過する部分で増幅される。しかし、平面導波路内には信号光が通過しない領域にも励起光により反転分布が形成されるが、その領域は信号光の増幅に寄与しない。従って、励起光を入力しても信号光の増幅に寄与しない領域を少なくし、一定の励起光のもとでレーザ光の出力を向上することが求められる。すなわち、入力励起光に対する出力増幅光の抜出し効率の改善を行うことが課題であった。【０００６】
本発明の実施の形態は上記に鑑みてなされたものであって、入力励起光に対する出力増幅光の抜出し効率の改善を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明におけるレーザ増幅装置は、入力された光を増幅して出力する平面導波路型レーザ増幅器と、前記平面導波路型レーザ増幅器に複数の光を同時に入力する入力部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るレーザ増幅装置では、入力励起光に対する出力増幅光の抜出し効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１による平面導波路型レーザ増幅装置の構成。
【図２】この発明の実施の形態２による平面導波路型レーザ増幅装置の構成。
【図３】この発明の実施の形態３による平面導波路型レーザ増幅装置の構成。
【図４】信号光用レーザからの信号光を分割する方法。
【図５】信号光用レーザからの信号光を分割する別の方法。
【図６】信号光用レーザからの信号光を分割する別の方法。
【図７】この発明の実施の形態４による平面導波路型レーザ増幅装置の構成。
【図８】この発明の実施の形態５による平面導波路型レーザ増幅装置の構成。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
【００１１】
図１はこの発明の実施の形態１による平面導波路型レーザ増幅装置の構成を示す。図１（ａ）は平面導波路型レーザ増幅装置を横から見た側面図、図１（ｂ）は上から見た正面図を表す。図１において、１はコア層、２はクラッド層、３は励起光、４は平面導波路、５は励起用半導体レーザ、６は全反射膜、７ａ、７ｂは反射防止膜、８は第１の信号光用レーザ、９は第２の信号光用レーザ、１０は第１の信号光、１１は第２の信号光、１２はレーザ増幅器、１３は入力部を表す。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１２】
図１（ａ）において平面導波路４内のコア層１の材質は固体であり、一般的なレーザ媒質を使用できる。レーザ媒質としては、励起用半導体レーザ５から出射された励起光３を吸収する材質を使用する。励起用半導体レーザ５は励起光３を出力し、平面導波路４内に入射する励起光源である。コア層１の媒質としては、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＡＧ、Ｈｏ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｙｂ：ＹＬＦ、Ｅｒ：ＹＬＦ、Ｔｍ：ＹＬＦ、Ｈｏ：ＹＬＦ、Ｎｄ：Ｇｌａｓｓ、Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅなどが用いられる。
【００１３】
平面導波路４では、コア層１の上下面にはクラッド層２が形成され、クラッド層２はコア層１内に励起光３を閉じ込める役割を果たす。クラッド層２のクラッド材はコア層１の屈折率ｎ１よりも低い屈折率ｎ２（ｎ１＞ｎ２）の媒質で構成されている。クラッド層２の媒質としては、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２などを用いることができる。
【００１４】
図１（ｂ）において、レーザ増幅装置はレーザ増幅器１２と入力部１３により構成される。入力部１３は第１の信号光用レーザ８と第２の信号光用レーザ９を含み、それぞれ同じ波長の第１の信号光１０と第２の信号光１１を出力する。また、第１の信号光用レーザ８と第２の信号光用レーザ９には、半導体レーザやファイバレーザを用いることができる。このように、入力部１３はレーザ増幅器１２に複数の光を同時に入力し、入力された複数の光は平面導波路４で増幅される。
【００１５】
レーザ増幅器１２は平面導波路４と励起用半導体レーザ５を含み、平面導波路４の２つの側面に全反射膜６と反射防止膜７ａ、７ｂを有する。全反射膜６は第１の信号光１０及び第２の信号光１１を反射する媒質であり、励起光３が入射される平面導波路４の２つの側面に形成される。反射防止膜７ａ、７ｂは第１の信号光１０及び第２の信号光１１を透過する媒質であり、全反射膜６が形成されている側面の一部に施されている。
【００１６】
次に動作について説明する。レーザ増幅器１２において、励起用半導体レーザ５から出射された励起光３は、平面導波路４の側面より入射される。平面導波路４内に入射された励起光３は、コア層１の上下面であるクラッド層２との界面で全反射される。コア層１とクラッド層２の界面で全反射された励起光３は、コア層１の内部に閉じ込められて導波される。コア層１の内部に閉じ込められて導波する励起光３は、コア層１で吸収されて、反転分布を形成しレーザ利得を発生させる。
【００１７】
入力部１３では、第１の信号光用レーザ８から第１の信号光１０が出力され、反射防止膜７aより平面導波路４に入力される。第１の信号光１０は、平面導波路４内でコア層１とクラッド層２との界面で全反射される。コア層１とクラッド層２との界面で全反射された第１の信号光１０は、コア層１の内部に閉じ込められて導波される。第１の信号光１０は、平面導波路４の側面に形成されている全反射膜６の間で反射を繰り返しながらジグザグに進行し、励起用半導体レーザ５によって平面導波路４内に誘起されるレーザ利得により増幅される。第１の信号光１０は平面導波路４の側面に形成されている反射防止膜７ｂを透過して平面導波路４の外部に出力される。
【００１８】
第２の信号光用レーザ９から出力される第２の信号光１１も、反射防止膜７aより平面導波路４に入力される。第１の信号光１０と同様に、第２の信号光１１はコア層１の内部に閉じ込められて導波され、反射防止膜７ｂを透過して平面導波路４の外部に出力される。
【００１９】
実施の形態１では、入力部１３で生成される複数の光である第１の信号光１０と第２の信号光１１はレーザ増幅器１２内の平面導波路４に同じ側面から入力されるが、平面導波路４に入力される角度が異なる。したがって、第２の信号光１１は平面導波路４内で第１の信号光１０と異なる経路を辿り、第１の信号光１０が利用できない部分の平面導波路４の利得を利用することができる。
【００２０】
このように、本発明の実施の形態１では、入力された光を増幅して出力するレーザ増幅器１２と、レーザ増幅器１２に複数の光を同時に入力する入力部を備える。このような構成を用いると、複数の光である第１の信号光１０と第２の信号光１１がそれぞれ異なる経路をたどることによって、コア層１で反転分布を形成する励起光３に入射され、レーザ光の増幅率を上げることが可能となる。その結果、一定強度の励起光３に対して従来の平面導波路型レーザ増幅器よりも高い抜き出し効率を得ることができ、入力励起光に対する出力増幅光の抜出し効率を改善することができる。また、信号光の出力が同じとなるように設定すると、単独の信号光で出力を抜き出す従来技術よりも、信号光あたりの出力を低くでき、ブリルアン散乱、ラマン散乱等の非線形効果を抑制することができる。
【００２１】
実施の形態２．
【００２２】
実施の形態１では、入力部１３はレーザ増幅器１２の同じ側面から第１の信号光１０と第２の信号光１１を入力したのに対して、実施の形態２はレーザ増幅器１２の異なる側面から第１の信号光１０と第２の信号光１１をレーザ増幅器１２に入力する構成を示す。
【００２３】
図２はこの発明の実施の形態２による平面導波路型レーザ増幅装置の構成を示している。図２（ａ）は平面導波路型レーザ増幅器を横から見た側面図、図２（ｂ）は上から見た正面図を表す。図２において、７ｃ、７ｄは反射防止膜、１４、１５は入力部を表す。
【００２４】
実施の形態２では、入力部１４内にある第１の信号光１０はレーザ増幅器１２の１つの側面にある反射防止膜７aよりレーザ増幅器１２内の平面導波路４に入力される。一方、入力部１５にある第２の信号光１１は、レーザ増幅器１２の他の側面にある反射防止膜７ｃよりレーザ増幅器１２の平面導波路４に入力される。平面導波路４内で反射防止膜７aより入力された第１の信号光１０は、コア層１とクラッド層２との界面で全反射される。コア層１とクラッド層２との界面で全反射された第１の信号光１０は、コア層１の内部に閉じ込められて導波される。第１の信号光１０は、導波方向と垂直な方向では、平面導波路４の側面に形成されている全反射膜６の間で反射を繰り返しながらジグザグに進行し、平面導波路４内に励起用半導体レーザ５によって誘起されるレーザ利得により増幅される。第１の信号光１０は平面導波路４の側面に形成されている反射防止膜７ｂを透過して平面導波路４の外部に出力される。
【００２５】
同様に、反射防止膜７ａと反対のレーザ増幅器１２の側面に設けられた反射防止膜７ｃより入力された第２の信号光１１は、平面導波路４内でコア層１の内部に閉じ込められて導波される。第２の信号光１１は、平面導波路４の側面に形成されている全反射膜６の間で反射を繰り返しながらジグザグに進行し、励起用半導体レーザ５によって平面導波路４内に誘起されるレーザ利得により増幅される。このとき、第２の信号光１１は、平面導波路４の中で第１の信号光１０とは別の経路を辿る。第２の信号光１１は平面導波路４の側面に形成されている反射防止膜７ｄを透過して平面導波路４の外部に出力される。このように、入力部１４、１５は複数の光をレーザ増幅器１２の異なる側面に入力することを特徴とする。
【００２６】
第２の信号光１１は平面導波路４内で第１の信号光１０と異なる経路を辿り、第１の信号光１０が利用できない部分の平面導波路４の利得を利用することができる。その結果、この発明の実施の形態２で示す構成を用いると、従来の平面導波路型レーザ増幅器よりも高い抜き出し効率を得ることができる。実施の形態１では第１の信号光１０と第２の信号光１１の入出力は同じ位置であったが、実施の形態２では第１の信号光１０と第２の信号光１１の入出力位置が異なる。具体的には、入力部１４、１５はそれぞれレーザ増幅器１２の異なる側面から第１の信号光１０と第２の信号光１１をレーザ増幅器１２に入力する。その結果、反射防止膜７ａにおけるレーザパワー密度が実施の形態１の場合よりも低くなり、レーザ出力による反射防止膜７ｂの劣化の可能性を低くすることができる。
【００２７】
実施の形態３．
【００２８】
実施の形態１、２では、第１の信号光１０と第２の信号光１１は個別の信号光用レーザから出射されたのに対し、実施の形態３では第１の信号光１０と第２の信号光１１が同じ信号光用レーザから出射される構成を示す。
【００２９】
図３はこの発明の実施の形態３による平面導波路型レーザ増幅装置の構成を示している。図３（ａ）は平面導波路型レーザ増幅器を横から見た側面図、図３（ｂ）は上から見た正面図を表す。図３において、１６、１７は全反射鏡、１８はビームスプリッタ、２０は信号光用レーザを示す。
【００３０】
実施の形態３では実施の形態１と実施の形態２で個別の信号光用レーザから出力されていた信号光を単一の信号光用レーザ２０によって出力することを特徴としている。入力部１３において単一の信号光用レーザ２０から出力された信号光はビームスプリッタ１８で、第１の信号光１０と第２の信号光１１に分割される。第１の信号光１０は、全反射鏡１６により角度調整され、反射防止膜７aより平面導波路４に入力される。同様に、第２の信号光１１も全反射鏡１７により角度調整され、反射防止膜７aより平面導波路４に入力される。このように、単一の信号光用レーザ２０から出力された光をビームスプリッタ１８などのスプリッタで分割することで複数の光を生成し、複数の光を異なる位置からレーザ増幅器１２内の平面導波路４に入力する。
【００３１】
図４は単一の信号光用レーザ２０から出力した信号光を第１の信号光１０と第２の信号光１１に分割する方法を説明する図である。信号光用レーザ２０には無偏波レーザ２２を用いている。図において、２１は半波長板、２２は無偏波レーザを示す。無偏波レーザ２２では図４の紙面に垂直な偏光と平行な偏光が混在している。無偏波レーザ２２から出力された偏光が混在したレーザを偏光ビームスプリッタ１８に入力すると、紙面に垂直な偏光成分は偏光ビームスプリッタ１８で反射され、第１の信号光１０となる。一方、紙面に平行な偏光成分は偏光ビームスプリッタ１８で透過され、第２の信号光１１となる。このように偏光ビームスプリッタ１８によって、複数の光に分離することができる。また、第１の信号光１０か第２の信号光１１に半波長板２１を挿入すれば、第１の信号１０と第２の信号１１の偏光方向を同じ向きに揃えることができる。図４で説明する方法によれば、単一のレーザから第１の信号光１０と第２の信号光１１を得ることができ、第１の信号光１０と第２の信号光１１の波長やビーム品質を同じとすることができる。このように、入力部１３では偏光ビームスプリッタ１８などのスプリッタで分割された複数の光の一方を半波長板に挿入することで複数の光の偏光方向を揃える。
【００３２】
図５は単一の信号光用レーザ２０から出力した信号光を第１の信号光１０と第２の信号光１１に分割する別の方法を説明する図である。図において、２３は半波長板、２４は直線偏光レーザを示す。信号光用レーザ２０には直線偏光レーザ２４を用いる。直線偏光レーザ２４は図５の紙面に平行に偏光しているとする。紙面に平行に偏光したレーザの偏光を半波長板２３により、４５度回転させる。偏光が４５度回転したレーザを偏光ビームスプリッタ１８に入力すると、紙面に垂直な偏光成分は偏光ビームスプリッタ１８で反射されて第１の信号光１０となり、紙面に平行な偏光成分は偏光ビームスプリッタ１８で透過されて第２の信号光１１となる。その結果、第１の信号光１０と第２の信号光１１に分離することができる。また、第１の信号光１０か第２の信号光１１に半波長板２１を挿入すれば、第１の信号光１０と第２の信号光１１の偏光方向を同じ向きに揃えることができる。図５で説明する方法によれば、単一のレーザから第１の信号光１０と第２の信号光１１を得ることができ、第１の信号光１０と第２の信号光１１の波長やビーム品質等を同じとできる。また、偏光ビームスプリッタ１８の前に置かれた半波長板２３によりレーザの偏光の回転角を調整する。レーザの偏光の回転角を調整することにより、第１の信号光１０と第２の信号光１１のパワーの比率を任意に調整することができる。
【００３３】
図６は単一の信号光用レーザから出力した信号光を第１の信号光１０と第２の信号光１１に分割する別の方法を説明する図である。図において、２５は部分反射鏡を示す。信号光用レーザ２０は無偏波レーザ２２または直線偏光レーザ２４のいずれであっても構わない。信号光用レーザ２０からの出力は部分反射鏡２５の透過と反射により、第１の信号光１０と第２の信号光１１に分離することができる。図６で説明する方法によれば、単一のレーザから第１の信号光１０と第２の信号光１１を得ることができ、第１の信号光１０と第２の信号光１１の波長やビーム品質等を同じにすることができる。部分反射鏡２５の反射率を選ぶことにより、第１の信号光１０と第２の信号光１１のパワーの比率を任意に調整することができる。
【００３４】
このように、実施の形態３では、入力部１３は複数の光をレーザ増幅器１２の異なる角度から入力する。このような構成によって、従来の平面導波路型レーザ増幅器よりも高い抜き出し効率を得ることができる。また、単一の信号光用レーザ２０から出力した信号光を偏光ビームスプリッタ１８などのスプリッタで分割することで複数の光を生成する。このような構成によって、単一の信号光用レーザ２０で複数の光を生成することができ、複数の光を効率的に生成できる。さらに、入力部１３はスプリッタで分割された複数の光の一方を半波長板に挿入する。本構成によって、複数の光の偏光方向を揃えることができる。
【００３５】
実施の形態４．
【００３６】
実施の形態１〜３では、第１の信号光１０と第２の信号光１１は同じ波長を有していたのに対して、実施の形態４では複数の光である第１の信号光１０と第２の信号光１１が異なる波長を有する構成を示す。
【００３７】
図７はこの発明の実施の形態４による平面導波路型レーザ増幅装置の構成を示している。図７（ａ）は平面導波路型レーザ増幅装置を横から見た側面図、図７（ｂ）は上から見た正面図を表す。
【００３８】
第２の信号光用レーザ９から出力される第２の信号光１１は、第１の信号光用レーザ８から出力される第１の信号光１０と異なる波長を持っている。第１の信号光用レーザ８から出力される第１の信号光１０と第２の信号光用レーザ９から出力される第２の信号光１１は、反射防止膜７aより平面導波路４に入力される。
【００３９】
実施の形態４では、実施の形態１と同様に、第１の信号光１０と第２の信号光１１はコア層１の内部に閉じ込められて導波される。ただし、第２の信号光用レーザ９から出力される第２の信号光１１は、第１の信号光用レーザ８から出力される第１の信号光１０と異なる波長を持っている。したがって、一つの平面導波路型レーザ増幅器から複数の波長を出力できる。また、レーザ利得が不均一な広がりを持っていれば、波長が異なる複数の信号光は異なる増幅率を有する。この場合、特定の周波数のスペクトルに穴が生じるスペクトルホールバーニングによる利得低下が軽減され、抜出し効率を向上できる。
【００４０】
また、単一の信号光用レーザ２０から出力した信号光を偏光ビームスプリッタ１８などのスプリッタで分割することで複数の光を生成する。このような構成によって、単一の信号光用レーザ２０で複数の光を生成することができ、複数の光を効率的に生成できる。さらに、入力部１３はスプリッタで分割された複数の光の一方を半波長板に挿入する。本構成によって、複数の光の偏光方向を揃えることができる。
【００４１】
ここまでは、コア層１の上下面にクラッド層２を設け、励起光と信号光をコア層１とクラッド層２の界面で全反射してコア層１の内部に閉じ込めるようにしたシングルクラッド構造で説明した。この他の形態として、クラッド層２の上下面にさらにクラッド層２よりも屈折率の低い第２のクラッド層を設けることも可能である。この場合、励起光３はクラッド層２と第２のクラッド層の界面で全反射してコア層１とクラッド層２の内部に閉じ込められる。また、信号光はコア層１とクラッド層２の界面で全反射してコア層１に閉じ込められる。このようなダブルクラッド構造の導波路でも、上述の実施の形態１〜４に記載の方法を実施することができる。
【００４２】
このように、実施の形態４では、入力部１３は波長の異なる複数の光をレーザ増幅器１２に入力する。このような構成によって、従来の平面導波路型レーザ増幅器よりも高い抜き出し効率を得ることができる。
【００４３】
本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは省略が可能である。例えば、信号光用レーザは３つ以上でもよい。また、レーザ増幅器１２は平面導波路型レーザ増幅器であっても構わない。
【００４４】
実施の形態５．
【００４５】
実施の形態１〜４では、異なる偏光を持つ複数の信号光が異なる波長を有する具体的な構成を記載しなかったが、実施の形態５では、この場合の効果的な構成について述べる。特に、偏光方向により異なる波長に最大の利得を有するレーザ媒質を用いることによって、波長が異なる複数の信号光をそれぞれの利得が最大となる偏光方向の向きで平面導波路型レーザ増幅器に入力し、それぞれの信号光で最大の増幅利得を得る形態を説明する。
【００４６】
図８はこの発明の実施の形態５による平面導波路型レーザ増幅装置の構成を示している。図８（ａ）は平面導波路型レーザ増幅装置を横から見た側面図、図８（ｂ）は上から見た正面図を表す。
【００４７】
実施の形態５では、第１の信号光用レーザ８から出力される第１の信号光１０と第２の信号光用レーザ９から出力される第２の信号光１１がそれぞれ異なる波長を有し、さらに偏光方向が互いに直交していることを特徴としている。また、コア層１は、レーザ光の偏光方向により異なる波長に最大の利得を有するレーザ媒質で形成されることを特徴としている。レーザ光の偏光方向により異なる波長に最大の利得を有するレーザ媒質としては、例えば、Ｎｄ：ＹＬＦなどが挙げられる。Ｎｄ：ＹＬＦでは、信号光はＰ偏光（結晶のｃ軸に垂直な方向）において波長１０４７ｎｍに高い利得を有し、Ｓ偏光（結晶のｃ軸に平行な方向）において波長１０５３ｎｍに高い利得を有する。
【００４８】
第１の信号光１０は１０５３ｎｍの波長を有し、コア層１に対してＰ偏光となるようにレーザ増幅器１２の１つの側面にある反射防止膜７aよりレーザ増幅器１２内の平面導波路４に入力される。一方、入力部１５にある第２の信号光１１は、１０４７ｎｍの波長を有し、コア層１に対してＳ偏光となるようにレーザ増幅器１２の他の側面にある反射防止膜７ｃよりレーザ増幅器１２の平面導波路４に入力される。なお、コア層１の結晶のｃ軸は導波路の厚さ方向に平行な方向であるものとする（コア層１の結晶のｃ軸はクラッド層２に対して垂直）。平面導波路４に入力された第１の信号光１０は、平面導波路４内でコア層１とクラッド層２との界面で全反射され、コア層１の内部に閉じ込められて導波される。第１の信号光１０は、平面導波路４の側面に形成されている全反射膜６の間で反射を繰り返しながらジグザグに進行し、励起用半導体レーザ５によって平面導波路４内に誘起されるレーザ利得により増幅される。第１の信号光１０は平面導波路４の側面に形成されている反射防止膜７ｂを透過して平面導波路４の外部に出力される。
【００４９】
同様に、反射防止膜７ａと反対のレーザ増幅器１２の側面に設けられた反射防止膜７ｃより入力された第２の信号光１１は、平面導波路４内でコア層１の内部に閉じ込められて導波される。第２の信号光１１は、平面導波路４の側面に形成されている全反射膜６の間で反射を繰り返しながらジグザグに進行し、励起用半導体レーザ５によって平面導波路４内に誘起されるレーザ利得により、波長１０４７ｎｍの信号光が増幅される。このとき、第２の信号光１１は、平面導波路４の中で第１の信号光１０とは別の経路を辿る。
【００５０】
実施の形態５では、実施の形態４と同様に、第２の信号光用レーザ９から出力される第２の信号光１１は、第１の信号光用レーザ８から出力される第１の信号光１０と異なる波長を持っている。信号光１０の波長１０５３ｎｍと信号光１１の波長１０４７ｎｍは、レーザ利得の同じ遷移帯を利用するため、信号光１０と信号光１１が平面導波路４で同じ経路を通過する場合、より大きな利得を持つ波長１０４７ｎｍの信号光１１は、利得の小さい波長１０５３ｎｍの信号光１０よりも出力が大きくなるが、実施の形態５では信号光１０と信号光１１は平面導波路４で異なる経路を辿り、第１の信号光１０は第２の信号光１１が利用しない部分の平面導波路４の利得を利用することができる。このような構成を用いることによって、一つの平面導波路型レーザ増幅器から、異なる波長の信号光を高い出力で得ることができる。
【００５１】
ここまでは、コア層１の上下面にクラッド層２を設け、励起光と信号光をコア層１とクラッド層２の界面で全反射してコア層１の内部に閉じ込めるようにしたシングルクラッド構造で説明した。この他の形態として、クラッド層２の上下面にさらにクラッド層２よりも屈折率の低い第２のクラッド層を設けることも可能である。この場合、励起光３はクラッド層２と第２のクラッド層の界面で全反射してコア層１とクラッド層２の内部に閉じ込められる。また、信号光はコア層１とクラッド層２の界面で全反射してコア層１に閉じ込められる。このようなダブルクラッド構造の導波路でも、実施の形態５に記載の方法を実施することができる。
【００５２】
本発明はその発明の範囲内において、実施の形態５と実施の形態１〜４の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは省略が可能である。例えば、信号光用レーザは３つ以上でもよい。また、レーザ増幅器１２はスラブ型のレーザ媒質を用いたレーザ増幅器であっても構わない。
【符号の説明】
【００５３】
１：コア層、２：クラッド層、３：励起光、４：平面導波路、５：励起用半導体レーザ、６：全反射膜、７ａ、７ｂ：反射防止膜、８：第１の信号光用レーザ、９：第２の信号光用レーザ、１０：第１の信号光、１１：第２の信号光、１２：レーザ増幅器、１３：入力部、１６、１７：全反射鏡、１８：偏光ビームスプリッタ、２０：信号光用レーザ、２１：半波長板、２２：無偏波レーザ、２３：半波長板、２４：直線偏光レーザ、２５：部分反射鏡、２６：第１の信号光の偏光方向、２７：第２の信号光の偏光方向。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年2月23日(2016.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光が入射される平面導波路の側面、及び前記レーザ光が入射される前記平面導波路の側面と対向する前記平面導波路の側面に、前記レーザ光を反射する反射膜が設けられ、前記反射膜が設けられていない前記平面導波路の側面から励起光が入射され、前記反射膜で反射された前記レーザ光を増幅して出力する平面導波路型レーザ増幅器と、
前記平面導波路型レーザ増幅器に複数の前記レーザ光を同時に入力するレーザ部と、
を備えたことを特徴とするレーザ増幅装置。
【請求項２】
前記レーザ部は複数の前記レーザ光を前記平面導波路型レーザ増幅器の異なる角度または異なる側面から入力することを特徴とする請求項１に記載のレーザ増幅装置。
【請求項３】
前記レーザ部は単一の信号光用レーザから出力された前記レーザ光をスプリッタで分割することで複数の前記レーザ光を生成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ増幅装置。
【請求項４】
前記レーザ部はスプリッタで分割された複数の前記レーザ光の一方が挿入される半波長板を設けたことを特徴とする請求項３に記載のレーザ増幅装置。
【請求項５】
複数の前記レーザ光は異なる波長を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ増幅装置。
【請求項６】
前記平面導波路型レーザ増幅器は平板状レーザ媒質と前記平板状レーザ媒質の上下面に形成されたクラッドとを含み、複数の前記レーザ光は前記上下面に形成されたクラッドで全反射され前記平板状レーザ媒質内に閉じ込められることを特徴とする請求項１に記載のレーザ増幅装置。
【請求項７】
複数の前記レーザ光は前記平板状レーザ媒質内で異なる経路をたどることを特徴とする請求項６に記載のレーザ増幅装置。
【請求項８】
前記平板状レーザ媒質は前記励起光によって励起され、
前記平面導波路型レーザ増幅器内の平面導波路は前記レーザ光が入力される側面に反射防止膜を備えたことを特徴とする請求項７に記載のレーザ増幅装置。
【請求項９】
複数の前記レーザ光は互いに直交する偏光方向を有する異なる波長の光であり、前記平面導波路型レーザ増幅器に含まれるレーザ媒質は、前記入力された前記レーザ光の偏光方向により異なる波長に最大の利得を有することを特徴とする請求項１、２、６乃至８のいずれか１項に記載のレーザ増幅装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明におけるレーザ増幅装置は、レーザ光が入射される平面導波路の側面、及び前記レーザ光が入射される前記平面導波路の側面と対向する前記平面導波路の側面に、前記レーザ光を反射する反射膜が設けられ、前記反射膜が設けられていない前記平面導波路の側面から励起光が入射され、前記反射膜で反射された前記レーザ光を増幅して出力する平面導波路型レーザ増幅器と、前記平面導波路型レーザ増幅器に複数の前記レーザ光を同時に入力するレーザ部と、を備えたことを特徴とする。
【国際調査報告】
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