(57)【要約】【課題】ダブルクラッド型平面光導波路を小型化すると共に、高効率な増幅を行うことができ、かつ、ダブルクラッド型平面光導波路からの寄生発振と増幅された自然放出光を防止・抑制する光増幅器及び光発振器を得る。【解決手段】信号光反射手段１２及び１３によって信号光１１０を少なくとも１回以上反射させてマルチパス伝搬させることで、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａを小型化し、かつ、光増幅器を高効率化する。また、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの第２の端面２１１が第１の端面２１０に平行でなくし、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの第３の端面２１２及び第４の端面２１３が第１の境界面２００に垂直でなくすようにすることで、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａ内で発生する寄生発振と増幅された自然放出光（ＡＳＥ）を防止あるいは抑制する。【選択図】図１
2009277943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダブルクラッド型平面光導波路と、
前記ダブルクラッド型平面光導波路へ励起光を入力する励起光入力手段と、
前記ダブルクラッド型平面光導波路へ信号光を入力する信号光入力手段と
を備え、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
下部第２クラッド層、下部第１クラッド層、コア層、および上部第１クラッド層が順に積層され、
前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層の屈折率が、前記コア層の屈折率よりも小さく、
前記下部第２クラッド層の屈折率が、前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層の屈折率よりも小さく、
前記下部第１クラッド層および前記コア層の第１の境界面が、平面であり、
前記コア層および前記上部第１クラッド層の第２の境界面が、前記第１の境界面に平行な平面であり、
前記第１の境界面に垂直な第１の端面、前記第１の境界面に垂直であり、かつ前記第１の端面の反対側にある第２の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の左側にある第３の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の右側にある第４の端面を持つ、光導波路積層部と、
前記第１の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第１の信号光反射手段と、
前記第２の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第２の信号光反射手段と
を有し、
前記励起光入力手段は、
前記ダブルクラッド型平面光導波路を励起するための前記励起光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第１の任意の端面に向けて出射し、前記第１の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記励起光を入力させ、
前記信号光入力手段は、
前記ダブルクラッド型平面光導波路によって増幅されるための前記信号光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第２の任意の端面に向けて出射し、前記第２の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記信号光を入力させる
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
ダブルクラッド型平面光導波路と、
前記ダブルクラッド型平面光導波路へ励起光を入力する励起光入力手段と、
前記ダブルクラッド型平面光導波路へ信号光を入力する信号光入力手段と
を備え、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
下部第２クラッド層、コア層、および上部第１クラッド層が順に積層され、
前記上部第１クラッド層の屈折率が、前記コア層の屈折率よりも小さく、
前記下部第２クラッド層の屈折率が、前記上部第１クラッド層の屈折率よりも小さく、
前記下部第２クラッド層および前記コア層の第１の境界面が、平面であり、
前記コア層および前記上部第１クラッド層の第２の境界面が、前記第１の境界面に平行な平面であり、
前記第１の境界面に垂直な第１の端面、前記第１の境界面に垂直であり、かつ前記第１の端面の反対側にある第２の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の左側にある第３の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の右側にある第４の端面を持つ、光導波路積層部と、
前記第１の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第１の信号光反射手段と、
前記第２の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第２の信号光反射手段と
を有し、
前記励起光入力手段は、
前記ダブルクラッド型平面光導波路を励起するための前記励起光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第１の任意の端面に向けて出射し、前記第１の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記励起光を入力させ、
前記信号光入力手段は、
前記ダブルクラッド型平面光導波路によって増幅されるための前記信号光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第２の任意の端面に向けて出射し、前記第２の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記信号光を入力させる
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項３】
ダブルクラッド型平面光導波路と、
前記ダブルクラッド型平面光導波路へ励起光を入力する励起光入力手段と、
前記ダブルクラッド型平面光導波路へ信号光を入力する信号光入力手段と
を備え、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
下部第２クラッド層、下部第１クラッド層、およびコア層が順に積層され、
前記下部第１クラッド層の屈折率が、前記コア層の屈折率よりも小さく、
前記下部第２クラッド層の屈折率が、前記下部第１クラッド層の屈折率よりも小さく、
前記下部第１クラッド層および前記コア層の第１の境界面が、平面であり、
前記コア層の上面が、前記第１の境界面に平行な平面であり、
前記第１の境界面に垂直な第１の端面、前記第１の境界面に垂直であり、かつ前記第１の端面の反対側にある第２の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の左側にある第３の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の右側にある第４の端面を持つ、光導波路積層部と、
前記第１の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第１の信号光反射手段と、
前記第２の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第２の信号光反射手段と
を有し、
前記励起光入力手段は、
前記ダブルクラッド型平面光導波路を励起するための前記励起光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第１の任意の端面に向けて出射し、前記第１の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記励起光を入力させ、
前記信号光入力手段は、
前記ダブルクラッド型平面光導波路によって増幅されるための前記信号光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第２の任意の端面に向けて出射し、前記第２の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記信号光を入力させる
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の光増幅器において、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
前記第１の任意の端面の反対側にある端面に前記励起光を反射させる励起光反射手段をさらに有する
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項５】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の光増幅器において、
前記ダブルクラッド型平面光導波路へ第２の励起光を入力する第２の励起光入力手段をさらに備え、
前記第２の励起光入力手段は、
前記ダブルクラッド型平面光導波路を励起するための前記第２の励起光を前記第１の任意の端面の反対側にある端面に向けて出射し、前記第１の任意の端面の反対側にある端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記励起光を入力させる
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項に記載の光増幅器において、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
当該ダブルクラッド型平面光導波路に積層された一番上の層の上部に上部第２クラッド層がさらに積層され、
前記上部第２クラッド層の屈折率が、前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層のうち屈折率が小さい層の屈折率よりも小さい
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載の光増幅器において、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
前記第２の端面が前記第１の端面に平行でない
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項に記載の光増幅器において、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
前記第３の端面が前記第１の境界面に垂直でない
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載の光増幅器において、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
前記第４の端面が前記第１の境界面に垂直でない
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項に記載の光増幅器において、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
前記第１の端面のうち、前記第１の信号光反射手段を有さない領域に前記信号光を反射させないための第１の信号光無反射手段と、
前記第２の端面のうち、前記第２の信号光反射手段を有さない領域に前記信号光を反射させないための第２の信号光無反射手段と
をさらに有する
ことを特徴とする光増幅器。
【請求項１１】
ダブルクラッド型平面光導波路と、
前記ダブルクラッド型平面光導波路へ励起光を入力する励起光入力手段と
を備え、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
下部第２クラッド層、下部第１クラッド層、コア層、上部第１クラッド層が順に積層され、
前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層の屈折率が、前記コア層の屈折率よりも小さく、
前記下部第２クラッド層の屈折率が、前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層の屈折率よりも小さく、
前記下部第１クラッド層および前記コア層の第１の境界面が、平面であり、
前記コア層および前記上部第１クラッド層の第２の境界面が、前記第１の境界面に平行な平面であり、
前記第１の境界面に垂直な第１の端面、前記第１の境界面に垂直であり、かつ前記第１の端面の反対側にある第２の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の左側にある第３の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の右側にある第４の端面を持つ、光導波路積層部と、
前記第１の端面の一部領域または全領域に信号光を反射するための第１の信号光反射手段と、
前記第２の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第２の信号光反射手段と
を有し、
前記励起光入力手段は、
前記ダブルクラッド型平面光導波路を励起するための前記励起光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第１の任意の端面に向けて出射し、前記第１の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記励起光を入力させる
ことを特徴とする光発振器。
【請求項１２】
ダブルクラッド型平面光導波路と、
前記ダブルクラッド型平面光導波路へ励起光を入力する励起光入力手段と
を備え、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
下部第２クラッド層、コア層、および上部第１クラッド層が順に積層され、
前記上部第１クラッド層の屈折率が、前記コア層の屈折率よりも小さく、
前記下部第２クラッド層の屈折率が、前記上部第１クラッド層の屈折率よりも小さく、
前記下部第２クラッド層および前記コア層の第１の境界面が、平面であり、
前記コア層および前記上部第１クラッド層の第２の境界面が、前記第１の境界面に平行な平面であり、
前記第１の境界面に垂直な第１の端面、前記第１の境界面に垂直であり、かつ前記第１の端面の反対側にある第２の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の左側にある第３の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の右側にある第４の端面を持つ、光導波路積層部と、
前記第１の端面の一部領域または全領域に信号光を反射するための第１の信号光反射手段と、
前記第２の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第２の信号光反射手段と
を有し、
前記励起光入力手段は、
前記ダブルクラッド型平面光導波路を励起するための前記励起光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第１の任意の端面に向けて出射し、前記第１の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記励起光を入力させる
ことを特徴とする光発振器。
【請求項１３】
ダブルクラッド型平面光導波路と、
前記ダブルクラッド型平面光導波路へ励起光を入力する励起光入力手段と
を備え、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
下部第２クラッド層、下部第１クラッド層、およびコア層が順に積層され、
前記下部第１クラッド層の屈折率が、前記コア層の屈折率よりも小さく、
前記下部第２クラッド層の屈折率が、前記下部第１クラッド層の屈折率よりも小さく、
前記下部第１クラッド層および前記コア層の第１の境界面が、平面であり、
前記コア層の上面が、前記第１の境界面に平行な平面であり、
前記第１の境界面に垂直な第１の端面、前記第１の境界面に垂直であり、かつ前記第１の端面の反対側にある第２の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の左側にある第３の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の右側にある第４の端面を持つ、光導波路積層部と、
前記第１の端面の一部領域または全領域に信号光を反射するための第１の信号光反射手段と、
前記第２の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第２の信号光反射手段と
を有し、
前記励起光入力手段は、
前記ダブルクラッド型平面光導波路を励起するための前記励起光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第１の任意の端面に向けて出射し、前記第１の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記励起光を入力させる
ことを特徴とする光発振器。
【請求項１４】
請求項１１から１３までのいずれか１項に記載の光発振器において、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
前記第１の任意の端面の反対側にある端面に前記励起光を反射させる励起光反射手段をさらに有する
ことを特徴とする光発振器。
【請求項１５】
請求項１１から１３までのいずれか１項に記載の光発振器において、
前記ダブルクラッド型平面光導波路へ第２の励起光を入力する第２の励起光入力手段をさらに備え、
前記第２の励起光入力手段は、
前記ダブルクラッド型平面光導波路を励起するための前記第２の励起光を前記第１の任意の端面の反対側にある端面に向けて出射し、前記第１の任意の端面の反対側にある端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記励起光を入力させる
ことを特徴とする光発振器。
【請求項１６】
請求項１１から１５までのいずれか１項に記載の光発振器において、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
前記ダブルクラッド型平面光導波路に積層された一番上の層の上部に上部第２クラッド層がさらに積層され、
前記上部第２クラッド層の屈折率が、前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層のうち屈折率が小さい層の屈折率よりも小さい
ことを特徴とする光発振器。
【請求項１７】
請求項１１から１６までのいずれか１項に記載の光発振器において、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
前記第２の端面が前記第１の端面に平行でない
ことを特徴とする光発振器。
【請求項１８】
請求項１１から１７までのいずれか１項に記載の光発振器において、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
前記第３の端面が前記第１の境界面に垂直でない
ことを特徴とする光発振器。
【請求項１９】
請求項１１から１８までのいずれか１項に記載の光発振器において、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
前記第４の端面が前記第１の境界面に垂直でない
ことを特徴とする光発振器。
【請求項２０】
請求項１１から１９までのいずれか１項に記載の光発振器において、
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、
前記第１の端面のうち、前記第１の信号光反射手段を有さない領域に前記信号光を反射させないための第１の信号光無反射手段と、
前記第２の端面のうち、前記第２の信号光反射手段を有さない領域に前記信号光を反射させないための第２の信号光無反射手段と
をさらに有する
ことを特徴とする光発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ダブルクラッド型平面光導波路を用いた光増幅器及び光発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダブルクラッド型平面光導波路を使用した光増幅器が知られている（例えば、特許文献１参照）。この公知の光増幅器では、増幅される信号光がダブルクラッド型平面光導波路のコア層を伝搬するため、コア層の厚さを小さくすることにより、信号光がダブルクラッド型導波路に入力される際に許容可能な開口数（ＮＡ：numerical aperture）を小さくすることができ、その結果、シングルモードあるいは低次のマルチモードでの光増幅が可能である。一方、励起光は、ダブルクラッド型平面光導波路のコア層及び第１クラッド層を伝搬するため、第１クラッド層の厚さを大きくすることにより、励起光がダブルクラッド型導波路に入力される際に許容可能な開口数（ＮＡ）を大きくすることができ、その結果、マルチモードの励起光を出力する励起光源からの励起光の効率の良い結合が得られる。
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５２８９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、信号光の伝搬経路がシングルパスである従来のダブルクラッド型平面光導波路を使用した光増幅器では、ある一定の増幅率を得るためのダブルクラッド型平面光導波路の長さが長くなってしまい、ダブルクラッド型平面光導波路の製造が技術的に難しくなりコスト的に高価になるという問題点があった。
【０００５】
また、信号光の伝搬経路がマルチパスである従来のダブルクラッド型平面光導波路を使用した光増幅器では、ダブルクラッド型平面光導波路の端面において信号光が全反射されない場合、端面における信号光の反射時に、信号光が屈折成分と反射成分に分かれ、屈折成分がダブルクラッド型導波路の外側に抜け出てしまうため、端面での反射時に信号光の損失が生じ、増幅器の効率が低くなるという問題点があった。
【０００６】
さらに、信号光の伝搬経路がマルチパスである従来のダブルクラッド型平面光導波路を使用した光増幅器では、ダブルクラッド型平面光導波路の端面において信号光が全反射される場合、ダブルクラッド型平面光導波路の内部で発生する自然放出光の一部も同様に全反射条件を満たすため、自然放出光による寄生発振と増幅された自然放出光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Emission）が生じてしまうという問題点があった。
【０００７】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、ダブルクラッド型平面光導波路を小型化すると共に、高効率な増幅を行うことができ、かつ、ダブルクラッド型平面光導波路の内部で発生する寄生発振と増幅された自然放出光（ＡＳＥ）を防止あるいは抑制することができる光増幅器及び光発振器を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る光増幅器は、ダブルクラッド型平面光導波路と、前記ダブルクラッド型平面光導波路へ励起光を入力する励起光入力手段と、前記ダブルクラッド型平面光導波路へ信号光を入力する信号光入力手段とを備え、前記ダブルクラッド型平面光導波路は、下部第２クラッド層、下部第１クラッド層、コア層、および上部第１クラッド層４が順に積層され、前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層の屈折率が、前記コア層の屈折率よりも小さく、前記下部第２クラッド層の屈折率が、前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層の屈折率よりも小さく、前記下部第１クラッド層および前記コア層の第１の境界面が、平面であり、前記コア層および前記上部第１クラッド層の第２の境界面が、前記第１の境界面に平行な平面であり、前記第１の境界面に垂直な第１の端面、前記第１の境界面に垂直であり、かつ前記第１の端面の反対側にある第２の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の左側にある第３の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の右側にある第４の端面を持つ、光導波路積層部と、前記第１の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第１の信号光反射手段と、前記第２の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第２の信号光反射手段とを有し、前記励起光入力手段は、前記ダブルクラッド型平面光導波路を励起するための前記励起光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第１の任意の端面に向けて出射し、前記第１の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記励起光を入力させ、前記信号光入力手段は、前記ダブルクラッド型平面光導波路によって増幅されるための前記信号光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第２の任意の端面に向けて出射し、前記第２の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記信号光を入力させることを特徴とする。
【０００９】
また、他の発明に係る光増幅器は、ダブルクラッド型平面光導波路と、前記ダブルクラッド型平面光導波路へ励起光を入力する励起光入力手段と、前記ダブルクラッド型平面光導波路へ信号光を入力する信号光入力手段とを備え、前記ダブルクラッド型平面光導波路は、下部第２クラッド層、コア層、および上部第１クラッド層順に積層され、前記上部第１クラッド層の屈折率が、前記コア層の屈折率よりも小さく、前記下部第２クラッド層の屈折率が、前記上部第１クラッド層の屈折率よりも小さく、前記下部第２クラッド層および前記コア層の第１の境界面が、平面であり、前記コア層および前記上部第１クラッド層の第２の境界面が、前記第１の境界面に平行な平面であり、前記第１の境界面に垂直な第１の端面、前記第１の境界面に垂直であり、かつ前記第１の端面の反対側にある第２の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の左側にある第３の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の右側にある第４の端面を持つ、光導波路積層部と、前記第１の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第１の信号光反射手段と、前記第２の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第２の信号光反射手段とを有し、前記励起光入力手段は、前記ダブルクラッド型平面光導波路を励起するための前記励起光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第１の任意の端面に向けて出射し、前記第１の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記励起光を入力させ、前記信号光入力手段は、前記ダブルクラッド型平面光導波路によって増幅されるための前記信号光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第２の任意の端面に向けて出射し、前記第２の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記信号光を入力させることを特徴とする。
【００１０】
また、さらに他の発明に係る光増幅器は、ダブルクラッド型平面光導波路と、前記ダブルクラッド型平面光導波路へ励起光を入力する励起光入力手段と、前記ダブルクラッド型平面光導波路へ信号光を入力する信号光入力手段とを備え、前記ダブルクラッド型平面光導波路は、下部第２クラッド層、下部第１クラッド層、およびコア層が順に積層され、前記下部第１クラッド層の屈折率が、前記コア層の屈折率よりも小さく、前記下部第２クラッド層の屈折率が、前記下部第１クラッド層の屈折率よりも小さく、前記下部第１クラッド層および前記コア層の第１の境界面が、平面であり、前記コア層の上面が、前記第１の境界面に平行な平面であり、前記第１の境界面に垂直な第１の端面、前記第１の境界面に垂直であり、かつ前記第１の端面の反対側にある第２の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の左側にある第３の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の右側にある第４の端面を持つ、光導波路積層部と、前記第１の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第１の信号光反射手段と、前記第２の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第２の信号光反射手段とを有し、前記励起光入力手段は、前記ダブルクラッド型平面光導波路を励起するための前記励起光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第１の任意の端面に向けて出射し、前記第１の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記励起光を入力させ、前記信号光入力手段は、前記ダブルクラッド型平面光導波路によって増幅されるための前記信号光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第２の任意の端面に向けて出射し、前記第２の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記信号光を入力させることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明に係る光発振器は、ダブルクラッド型平面光導波路と、前記ダブルクラッド型平面光導波路へ励起光を入力する励起光入力手段とを備え、前記ダブルクラッド型平面光導波路は、下部第２クラッド層、下部第１クラッド層、コア層、上部第１クラッド層が順に積層され、前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層の屈折率が、前記コア層の屈折率よりも小さく、前記下部第２クラッド層の屈折率が、前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層の屈折率よりも小さく、前記下部第１クラッド層および前記コア層の第１の境界面が、平面であり、前記コア層および前記上部第１クラッド層の第２の境界面が、前記第１の境界面に平行な平面であり、前記第１の境界面に垂直な第１の端面、前記第１の境界面に垂直であり、かつ前記第１の端面の反対側にある第２の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の左側にある第３の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の右側にある第４の端面を持つ、光導波路積層部と、前記第１の端面の一部領域または全領域に信号光を反射するための第１の信号光反射手段と、前記第２の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第２の信号光反射手段とを有し、前記励起光入力手段は、前記ダブルクラッド型平面光導波路を励起するための前記励起光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第１の任意の端面に向けて出射し、前記第１の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記励起光を入力させることを特徴とする。
【００１２】
また、他の発明に係る光発振器は、ダブルクラッド型平面光導波路と、前記ダブルクラッド型平面光導波路へ励起光を入力する励起光入力手段とを備え、前記ダブルクラッド型平面光導波路は、下部第２クラッド層、コア層、および上部第１クラッド層が順に積層され、前記上部第１クラッド層の屈折率が、前記コア層の屈折率よりも小さく、前記下部第２クラッド層の屈折率が、前記上部第１クラッド層の屈折率よりも小さく、前記下部第２クラッド層および前記コア層の第１の境界面が、平面であり、前記コア層および前記上部第１クラッド層の第２の境界面が、前記第１の境界面に平行な平面であり、前記第１の境界面に垂直な第１の端面、前記第１の境界面に垂直であり、かつ前記第１の端面の反対側にある第２の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の左側にある第３の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の右側にある第４の端面を持つ、光導波路積層部と、前記第１の端面の一部領域または全領域に信号光を反射するための第１の信号光反射手段と、前記第２の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第２の信号光反射手段とを有し、前記励起光入力手段は、前記ダブルクラッド型平面光導波路を励起するための前記励起光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第１の任意の端面に向けて出射し、前記第１の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記励起光を入力させることを特徴とする。
【００１３】
さらに、さらに他の発明に係る光発振器は、ダブルクラッド型平面光導波路と、前記ダブルクラッド型平面光導波路へ励起光を入力する励起光入力手段とを備え、前記ダブルクラッド型平面光導波路は、下部第２クラッド層、下部第１クラッド層、およびコア層が順に積層され、前記下部第１クラッド層の屈折率が、前記コア層の屈折率よりも小さく、前記下部第２クラッド層の屈折率が、前記下部第１クラッド層の屈折率よりも小さく、前記下部第１クラッド層および前記コア層の第１の境界面が、平面であり、前記コア層の上面が、前記第１の境界面に平行な平面であり、前記第１の境界面に垂直な第１の端面、前記第１の境界面に垂直であり、かつ前記第１の端面の反対側にある第２の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の左側にある第３の端面、前記第１の境界面に平行でなく、かつ前記第１の端面の右側にある第４の端面を持つ、光導波路積層部と、前記第１の端面の一部領域または全領域に信号光を反射するための第１の信号光反射手段と、前記第２の端面の一部領域または全領域に前記信号光を反射するための第２の信号光反射手段とを有し、前記励起光入力手段は、前記ダブルクラッド型平面光導波路を励起するための前記励起光を前記第１ないし第４の端面のうちいずれか１つの第１の任意の端面に向けて出射し、前記第１の任意の端面から前記ダブルクラッド型平面光導波路へ前記励起光を入力させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、ダブルクラッド型平面光導波路を小型化すると共に、高効率な増幅を行うことができ、かつ、ダブルクラッド型平面光導波路の内部で発生する寄生発振と増幅された自然放出光（ＡＳＥ）を防止あるいは抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る光増幅器について図１から図１３までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る光増幅器の構成を示す斜視図であり、図２は、この発明の実施の形態１に係る光増幅器の構成を示す上面図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１６】
図１及び図２において、この発明の実施の形態１に係る光増幅器は、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａと、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａへ励起光１００を入力する励起光入力手段２０と、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａへ信号光１１０を入力する信号光入力手段３０とを備えている。なお、矢印は、励起光１００と信号光１１０の進行方向を示している。
【００１７】
ここで、励起光入力手段２０として、半導体レーザを用いることができる。この励起光入力手段２０としては、励起光１００をダブルクラッド型平面光導波路１０ａに入力させる機能を持つものであれば、どのような構成を用いても良い。
【００１８】
また、信号光入力手段３０として、半導体レーザの出力光を集光レンズで集光させる構成を用いることができる。この信号光入力手段３０としては、信号光１１０をダブルクラッド型平面光導波路１０ａに入力させる機能を持つものであれば、どのような構成を用いても良い。
【００１９】
また、図１及び図２において、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａは、光導波路積層部１１と、信号光反射手段（第１の信号光反射手段）１２と、信号光反射手段（第２の信号光反射手段）１３と、信号光無反射手段（第１の信号光無反射手段）１４と、信号光無反射手段（第２の信号光無反射手段）１５とから構成されている。
【００２０】
ここで、信号光反射手段１２、１３として、信号光の波長帯の光を全反射させる全反射コーティング（ＨＲコーティング：High reflection coating）を用いることができる。なお、信号光反射手段１２、１３としては、信号光１１０を全反射させる機能を持つものであれば、どのような構成を用いても良い。
【００２１】
また、信号光無反射手段１４、１５として、信号光の波長帯の光を反射させない無反射コーティング（ＡＲコーティング：anti-reflection coating）を用いることができる。なお、信号光無反射手段１４、１５としては、信号光１１０を反射させない機能を持つものであれば、どのような構成を用いても良い。
【００２２】
また、図１において、光導波路積層部１１は、下から、下部第２クラッド層１と、下部第１クラッド層２と、コア層３と、上部第１クラッド層４と、上部第２クラッド層５とが順次積層されて構成されている。
【００２３】
図３は、この発明の実施の形態１に係る光増幅器の光導波路積層部１１の構成を示す側面図である。図３に示すように、光導波路積層部１１は、下部第１クラッド層２とコア層３との間の第１の境界面２００と、コア層３と上部第１クラッド層４との間の第２の境界面２０１とを有する。
【００２４】
なお、この実施の形態１では、第１の境界面２００と第２の境界面２０１が平面であって平行である場合を説明するが、第１の境界面２００と第２の境界面２０１は必ずしも平行でなくても良い。
【００２５】
図４は、この発明の実施の形態１に係る光増幅器の光導波路積層部１１の構成を示す上面図である。図４に示すように、光導波路積層部１１は、第１の境界面２００に垂直な第１の端面２１０と、第１の境界面２００に垂直であり、かつ第１の端面２１０の反対側にある第２の端面２１１と、第１の境界面２００に平行でなく、かつ第１の端面２１０の左側にある第３の端面２１２と、第１の境界面２００に平行でなく、かつ第１の端面２１０の右側にある第４の端面２１３とを有する。
【００２６】
図１から図４において、励起光１００の進行方向をＸ軸の正の方向とする。また、第１の境界面２００に垂直な軸をＺ軸とし、下部第１クラッド層２からコア層３へ向かう方向をＺ軸の正の方向とする。また、Ｘ軸とＺ軸に直交する軸をＹ軸とし、信号光１１０がダブルクラッド型平面光導波路１０ａに入力される前の進行方向をＹ軸へ射影した時の方向をＹ軸の正の方向とする。
【００２７】
この実施の形態１に係る光増幅器は、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａを用いたもので、信号光１１０を信号光反射手段１２及び１３によって少なくとも１回以上反射させて信号光をマルチパス伝搬させるようにしたので、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａを小型化することができ、かつ、増幅器を高効率化できるものである。更に、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの第２の端面２１１が第１の端面２１０に平行でなくし、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの第３の端面２１２及び第４の端面２１３が第１の境界面２００に垂直でなくすようにしたので、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの内部で発生する寄生発振と増幅された自然放出光（ＡＳＥ）を防止あるいは抑制することができるものである。
【００２８】
次に、この実施の形態１に係る光増幅器の動作について図面を参照しながら説明する。励起光入力手段２０によって生成された励起光１００は、Ｘ軸の正の方向に進行し、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａに入力される。また、信号光入力手段３０によって生成された信号光１１０は、Ｘ軸とＹ軸が作る平面（以下、ＸＹ平面という）内にある方向でそのＸ成分もＹ成分も正である方向に進行し、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａに入力される。
【００２９】
図５は、この実施の形態１に係る光増幅器のダブルクラッド型平面光導波路１０ａにおける信号光１１０の伝搬をＸＹ平面へ射影した様子を示す図である。図５に示すように、信号光１１０は、信号光無反射手段１４によって反射されずにダブルクラッド型平面光導波路１０ａに入力され、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの内部で信号光反射手段１２、１３によって反射され、信号光無反射手段１５によって反射されずにダブルクラッド型平面光導波路１０ａから出力される。
【００３０】
図６は、この実施の形態１に係る光増幅器のダブルクラッド型平面光導波路１０ａにおける信号光１１０の伝搬をＸ軸とＺ軸が作る平面（以下、ＸＺ平面という）へ射影した様子を示す図である。図６に示すように、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａにおいて、信号光１１０がコア層３を伝搬できるように、下部第１クラッド層２と上部第１クラッド層４の屈折率は、コア層３の屈折率よりも小さい値に設定されている。
【００３１】
なお、この実施の形態１では、下部第１クラッド層２と上部第１クラッド層４の屈折率が等しい場合を説明するが、信号光１１０がコア層３を伝搬できるような構成であれば、下部第１クラッド層２と上部第１クラッド層４の屈折率は異なっても良い。
【００３２】
図７は、この実施の形態１に係る光増幅器のダブルクラッド型平面光導波路１０ａにおける励起光１００の伝搬をＸＺ平面へ射影した様子を示す図である。図７に示すように、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａにおいて、励起光１００が下部第１クラッド層２、コア層３及び上部第１クラッド層４を伝搬できるように、下部第２クラッド層１の屈折率は下部第１クラッド層２の屈折率と上部第１クラッド層４の屈折率よりも小さい値に設定されており、また、上部第２クラッド層５の屈折率は下部第１クラッド層２の屈折率と上部第１クラッド層４の屈折率よりも小さい値に設定されている。
【００３３】
なお、この実施の形態１では、下部第２クラッド層１と上部第２クラッド層５の屈折率が等しい場合を説明するが、励起光１００が下部第１クラッド層２、コア層３及び上部第１クラッド層４を伝搬できるような構成であれば、下部第２クラッド層１と上部第２クラッド層５の屈折率は異なっても良い。
【００３４】
ダブルクラッド型平面光導波路１０ａのコア層３の材質は、励起光１００を吸収して、信号光１１０を増幅させるためのレーザ媒質である。これにより、励起光１００がコア層３を伝播する際に励起光１００が吸収されて、信号光１１０がコア層３を伝播する際に信号光１１０が増幅される。
【００３５】
上述のように、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａを使用した光増幅器では、増幅される信号光１１０がダブルクラッド型平面光導波路１０ａのコア層３を伝搬するため、コア層３の厚さを小さくすることにより、信号光１１０がダブルクラッド型導波路１０ａに入力される際に許容可能な開口数（ＮＡ）を小さくすることができ、その結果、シングルモード、あるいは低次のマルチモードでの光増幅が可能である。一方、励起光１００はダブルクラッド型平面光導波路１０ａの下部第１クラッド層２、コア層３及び上部第１クラッド層４を伝搬するため、下部第１クラッド層２及び上部第１クラッド層４の厚さを大きくすることにより、励起光１００がダブルクラッド型導波路１０ａに入力される際に許容可能な開口数（ＮＡ）を大きくすることができ、その結果、マルチモードの励起光を出力する励起光源からの励起光の効率の良い結合が得られる。
【００３６】
このとき、ダブルクラッド型平面光導波路を使用した光増幅器において、信号光１１０を一定の増幅率を得るためには、信号光１１０がダブルクラッド型平面光導波路を通過する光路長がある一定の長さである必要がある。
【００３７】
例えば、ダブルクラッド型平面光導波路における信号光１１０に対する小信号利得係数がｇ０［１／ｍ］、信号光１１０がダブルクラッド型平面光導波路を通過する光路長がＬ［ｍ］である場合に、信号光１１０の光パワーがダブルクラッド型平面光導波路１０ａに蓄えられている光パワーよりも十分に小さい場合、信号光１１０の入力時の光パワーＰｉｎ［Ｗ］と増幅された光パワーＰｏｕｔ［Ｗ］の関係は、以下の式（１）で表される。
【００３８】
Ｐｏｕｔ＝Ｐｉｎ・ｅｘｐ（ｇ０・Ｌ）                        （１）
【００３９】
このとき、信号光１１０がダブルクラッド型平面光導波路を通過する光路長をＬとする必要があるため、従来の技術により、信号光の伝搬経路がシングルパスである場合では、ダブルクラッド型平面光導波路の長さをＬとする必要がある。
【００４０】
図８は、ダブルクラッド型平面光導波路における信号光１１０の伝搬経路がマルチパスの場合のダブルクラッド型平面光導波路の必要サイズを示す図である。図８において、θは、ダブルクラッド型平面光導波路の内部において信号光１１０の進行方向とＹ軸がなす角である。
【００４１】
図８に示すように、信号光１１０が第１の端面２１０及び第２の端面２１１によって反射される回数が７回で、信号光１１０の進行方向とＹ軸のなす角がθの場合、ダブルクラッド型平面光導波路の必要サイズは、Ｘ軸方向ではＬ・ｓｉｎθ、Ｙ軸方向ではＬ・ｃｏｓθ／８である。信号光１１０が第１の端面２１０及び第２の端面２１１によって反射される回数が等しい場合、θが小さくなるほど、Ｘ軸方向の必要サイズは小さくなり、Ｙ軸方向の必要サイズは大きくなる。一方、信号光１１０が第１の端面２１０及び第２の端面２１１によって反射される回数がｎ回の場合、Ｘ軸方向の必要サイズはＬ・ｓｉｎθであり、ｎに依存しないが、Ｙ軸方向の必要サイズはＬ・ｃｏｓθ／（ｎ＋１）であるため、ｎを大きくすることにより、Ｙ軸方向の必要サイズを小さくすることができる。したがって、ダブルクラッド型平面光導波路の小型化のためには、θが小さく、ｎが大きい方が望ましい。
【００４２】
また、入力される信号光がＸ軸方向に有限のビーム幅を持つ場合、θが小さい方が、ダブルクラッド型平面光導波路の第１の端面２１０または第２の端面２１１によって信号光が反射される前後の信号光のビーム間の空間的な重なりが大きくなり、ダブルクラッド型平面光導波路に蓄えられた光エネルギーを効率良く抜き出すことができるため、光増幅器の高効率化のためには、θが小さい方が望ましい。
【００４３】
ここで、例として、ダブルクラッド型平面光導波路のコア層３の屈折率をｎ１＝１．５２とすると、信号光１１０が第１の端面２１０または第２の端面２１１で反射される際に、θ＜４１．１°の場合では信号光１１０が屈折成分と反射成分に分かれ、θ＞４１．１°の場合では信号光は全反射される。
【００４４】
前述のように、ダブルクラッド型平面光導波路の小型化と光増幅器の高効率化のためにはθを小さくすることが望まれるがあるが、従来の技術により、信号光の伝搬経路をマルチパスにする場合、θ＜４１．８°の場合では信号光１１０の一部が屈折成分としてダブルクラッド型平面光導波路の外側に抜け出してしまうため、第１の端面２１０と第２の端面２１１での反射時に信号光の損失が大きく、光増幅器の高効率化ができないという問題がある。
【００４５】
一方、この実施の形態１に係る光増幅器では、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａにおいて、信号光反射手段１２及び１３によって信号光１１０を全反射させるようにしたので、θ＜４１．１°の場合でも第１の端面２１０と第２の端面２１１での反射時に信号光の損失をなくすことができる。
【００４６】
以上のように、この実施の形態１に係る光増幅器では、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａにおいて、信号光反射手段１２及び１３によって信号光１１０を少なくとも１回以上反射させてマルチパス伝搬させるようにしたので、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａを小型化し、かつ、光増幅器を高効率化することができる。
【００４７】
ただし、第１の端面２１０及び第２の端面２１１の一部領域または全領域に信号光１１０を反射するための信号光反射手段１２、１３を有することにより、増幅器の動作時に寄生発振が生じる可能性が高くなる。
【００４８】
図９は、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの第２の端面２１１が第１の端面２１０に平行であるとした場合の、ダブルクラッド型平面光導波路における寄生発振の１つ目の例の様子を示す図である。図９に示すように、増幅器内で発生した自然放出光３００が信号光反射手段１２、１３によって無限に周回し、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの内部で寄生発振が生じ得る。
【００４９】
図１０は、この実施の形態１に係る光増幅器の寄生発振の防止あるいは抑制の様子を示す図である。図１０に示すように、この実施の形態１に係る光増幅器では、第１の端面２１０と第２の端面２１１が平行でないために、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの内部で発生する自然放出光３００が寄生発振を起こす前に導波路の外側に出力され、その結果、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの内部で発生する寄生発振を防止あるいは抑制できる。また、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの内部で発生する自然放出光３００がダブルクラッド型平面光導波路１０ａを伝搬する光路長が短くなるため、増幅された自然放出光（ＡＳＥ）を防止あるいは抑制できる。
【００５０】
図１１は、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの第３の端面２１２及び第４の端面２１３が第１の境界面２００に垂直であるとした場合の、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａにおける寄生発振の２つ目の例の様子を示す図である。図１１に示すように、増幅器内で発生した自然放出光３００が第１の端面２１０、第２の端面２１１に対してθ＜４１．１°である場合、第１の端面、第２の端面では全反射条件を満たさないが信号光反射手段１２、１３によって全反射され、第３の端面２１２、第４の端面２１３では信号光の入射角９０−θが、９０−θ＞４１．１°の全反射条件を満たすため、寄生発振が生じ得る。
【００５１】
図１２は、この実施の形態１に係る光増幅器の寄生発振の防止あるいは抑制の様子を示す図である。図１２において、φは、ダブルクラッド型平面光導波路の内部において自然放出光３００の進行方向とＸ軸がなす角である。
【００５２】
図１２に示すように、この実施の形態１に係る光増幅器では、第３の端面２１２及び第４の端面２１３が第１の境界面２００に垂直でないために、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの内部で発生する自然放出光３００が寄生発振を起こす前に導波路の外側に出力され、その結果、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの内部で発生する寄生発振を防止あるいは抑制できる。また、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの内部で発生する自然放出光３００がダブルクラッド型平面光導波路１０ａを伝搬する光路長が短くなるため、増幅された自然放出光（ＡＳＥ）を防止あるいは抑制できる。
【００５３】
例として、コア層３の屈折率をｎ１＝１．５２、上部第１クラッド層と下部第１クラッド層の屈折率をｎ２＝１．５１、上部第２クラッド層と下部第２クラッド層の屈折率をｎ２＝１．４８とすると、自然放出光３００がコア層３に閉じ込められて伝搬できるのは、−５．６°＜φ＜５．６°の場合である。また、コア層から漏れ出した自然放出光３００が下部第１クラッド層２と、コア層３と、上部第１クラッド層４に閉じ込められるのは、−１３．２°＜φ＜１３．２°の場合である。
【００５４】
ここで、例えば、図１２に示すように、第３の端面２１２及び第４の端面２１３が第１の境界面２００に垂直である状態から１５°の傾きをつけることにより、自然放出光３００が第４の端面２１３で反射された結果、反射後の自然放出光３００の進行方向とＸ軸がなす角はφ＋３０°となる。例えば、自然放出光３００のうち、コア層３に閉じ込められた成分（−５．６°＜φ＜５．６°）は第４の端面２１３で反射された結果、２４．４°＜φ＜３５．６°となり、この角度は導波路の許容可能な開口数（ＮＡ）を超えているため、自然放出光３００は導波路の外側に出力される。また、自然放出光３００のうち、下部第１クラッド層２と、コア層３と、上部第１クラッド層４に閉じ込められた成分（−１３．２°＜φ＜１３．２°）は第４の端面２１３で反射された結果、１６．８°＜φ＜４３．２°となり、この角度は導波路の許容可能な開口数（ＮＡ）を超えているため、自然放出光３００は導波路の外側に出力される。
【００５５】
以上のように、この実施の形態１に係る光増幅器では、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの第２の端面２１１が第１の端面２１０に平行でなくし、かつ、第３の端面２１２及び第４の端面２１３が第１の境界面２００に垂直でなくすことによって、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの内部で発生する寄生発振と増幅された自然放出光（ＡＳＥ）を防止あるいは抑制することができる。
【００５６】
以上のように、この実施の形態１に係る、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａを用いた光増幅器では、信号光反射手段１２及び１３によって信号光１１０を少なくとも１回以上反射させてマルチパス伝搬させるようにしたので、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａを小型化することができ、かつ、光増幅器を高効率化することができる。これにより、ダブルクラッド型平面光導波路の製造を技術的に容易にし、コスト的に安価にできるという効果を奏する。更に、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの第２の端面２１１が第１の端面２１０に平行でなくし、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの第３の端面２１２及び第４の端面２１３が第１の境界面２００に垂直でなくすようにしたので、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａ内で発生する寄生発振と増幅された自然放出光（ＡＳＥ）を防止あるいは抑制することができる。これにより、増幅器の増幅性能の低下を防ぐことができるという効果を奏する。
【００５７】
なお、ここでは、信号光１１０が、第１の端面２１０からダブルクラッド型平面光導波路１０ａに入力されて、第１の端面２１０から出力される場合を示したが、図１３に示すように、信号光１１０が、第１の端面２１０からダブルクラッド型平面光導波路１０ａに入力されて、第２の端面２１１から出力される構成としても良い。
【００５８】
また、ここでは、信号光１１０を第１の端面２１０から入力させる場合を示したが、信号光を第３の端面２１２または第４の端面２１３から入力させても良い。
【００５９】
また、ここでは、励起光１００が、第３の端面２１２からダブルクラッド型平面光導波路１０ａに入力される場合を示したが、励起光１００を第１の端面２１０、または第２の端面２１１、または第４の端面２１３から入力させても良い。
【００６０】
また、ここでは、光導波路積層部１１が、下から、下部第２クラッド層１と、下部第１クラッド層２と、コア層３と、上部第１クラッド層４と、上部第２クラッド層５とから構成されている場合を示したが、光導波路積層部１１が下部第１クラッド層２を含まずに、下から、下部第２クラッド層１と、コア層３と、上部第１クラッド層４と、上部第２クラッド層５とから構成されても良い。光導波路積層部１１が下部第１クラッド層２を含まないことにより、平面光導波路の構成が簡単になり、平面光導波路の製造が技術的に容易になり、コスト的に安価になるという効果を奏する。
【００６１】
また、光導波路積層部１１が上部第１クラッド層４を含まずに、下から、下部第２クラッド層１と、下部第１クラッド層２と、コア層３と、上部第２クラッド層５とから構成されても良い。光導波路積層部１１が上部第１クラッド層４を含まないことにより、平面光導波路の構成が簡単になり、平面光導波路の製造が技術的に容易になり、コスト的に安価になるという効果を奏する。
【００６２】
また、光導波路積層部１１において上部第２クラッド５を使用するかわりに空気中にさらしても良い。上部第２クラッド５を使用するかわりに空気中にさらすことにより、平面光導波路の構成が簡単になり、平面光導波路の製造が技術的に容易になり、コスト的に安価になるという効果を奏する。
【００６３】
また、ここでは、信号光無反射手段１４、１５を使用する場合を示したが、信号光無反射手段１４を使用するかわりに空気中にさらしても良い。信号光無反射手段１４を使用するかわりに空気中にさらすことにより、平面光導波路の構成が簡単になり、平面光導波路の製造が技術的に容易になり、コスト的に安価になるという効果を奏する。ただし、空気中にさらすことにより信号光１１０がコア層３に入力される際に反射が生じて信号光１１０に損失が生じるため、信号光無反射手段１４、１５を使用することが望ましい。
【００６４】
また、ここでは、第３の端面２１２及び第４の端面２１３に信号光無反射手段を用いていないが、第３の端面２１２及び第４の端面２１３に信号光無反射手段を用いても良い。第３の端面２１２及び第４の端面２１３に信号光無反射手段を用いることにより、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａで生じた自然放出光３００をダブルクラッド型平面光導波路１０ａの外側に抜け出しやすくし、寄生発振と増幅された自然放出光（ＡＳＥ）の防止あるいは抑制を更にしやすくなるという効果を奏する。
【００６５】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る光増幅器について図１４から図１５までを参照しながら説明する。図１４は、この発明の実施の形態２に係る光増幅器の構成を示す上面図である。なお、図１と同一または相当部分については重複する説明を省略する。
【００６６】
図１４において、この発明の実施の形態２に係る光増幅器は、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｂと、励起光入力手段２０と、信号光入力手段３０とを備えている。なお、矢印は、励起光１００と信号光１１０の進行方向を示している。
【００６７】
また、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｂは、光導波路積層部１１と、信号光反射手段（第１の信号光反射手段）１２と、信号光反射手段（第２の信号光反射手段）１３と、信号光無反射手段（第１の信号光無反射手段）１４と、信号光無反射手段（第２の信号光無反射手段）１５と、励起光を反射させる励起光反射手段１６とから構成されている。
【００６８】
また、光導波路積層部１１は、下から、下部第２クラッド層１と、下部第１クラッド層２と、コア層３と、上部第１クラッド層４と、上部第２クラッド層５とから構成されている。
【００６９】
この実施の形態２に係る光増幅器は、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｂを用いたもので、信号光１１０を信号光反射手段１２及び１３によって少なくとも１回以上反射させて信号光をマルチパス伝搬させるようにしたので、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｂを小型化することができ、かつ、増幅器を高効率化できるものである。更に、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｂの第２の端面２１１が第１の端面２１０に平行でなくし、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｂの第３の端面２１２及び第４の端面２１３が第１の境界面２００に垂直でなくすようにしたので、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｂの内部で発生する寄生発振と増幅された自然放出光（ＡＳＥ）を防止あるいは抑制することができるものである。更に、励起光１００を励起光反射手段１６で反射させるようにしたので、コア層３による励起光１００の吸収効率を大きくすることができるものである。
【００７０】
次に、この実施の形態２に係る光増幅器の動作について図面を参照しながら説明する。この実施の形態２に係る光増幅器の基本的な動作は、上記の実施の形態１に係る光増幅器と同様なので、重複する説明を省略する。ここでは、励起光反射手段１６に関する動作について説明する。
【００７１】
励起光入力手段２０によって生成された励起光１００は、Ｘ軸の正の方向に進行し、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｂに入力される。ダブルクラッド型平面光導波路１０ｂに入力され、下部第１クラッド層２、コア層３及び上部第１クラッド層４を伝搬した励起光１００は、励起光反射手段１６によって反射される。
【００７２】
この実施の形態２では、励起光１００を励起光反射手段１６で反射させることによって、コア層３による励起光１００の吸収効率を大きくすることができる。
【００７３】
例えば、励起光１００のダブルクラッド型平面光導波路１０ａ及び１０ｂへの入力パワーが１Ｗであり、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａ及び１０ｂのＸ軸方向の長さが２ｃｍであり、励起光１００に対するダブルクラッド型平面光導波路１０ａ及び１０ｂの実効的な吸収係数が０．３／ｃｍである場合を考える。
【００７４】
上記で述べた計算条件において、上記の実施の形態１に係るダブルクラッド型平面光導波路１０ａを用いた光増幅器では、コア層３による励起光１００の全吸収量は、０．４５Ｗであるが、この発明の実施の形態２に係るダブルクラッド型平面光導波路１０ｂを用いた光増幅器では、コア層３による励起光１００の全吸収量は、０．７０Ｗである。したがって、この実施の形態２に係る、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｂを用いた光増幅器においては、上記の実施の形態１の場合よりも、コア層３による励起光１００の吸収効率を大きくすることができる。
【００７５】
図１５は、この実施の形態２に係る光増幅器における、Ｘ座標に対する励起光の吸収量Ｐａｂｓ［Ｗ／ｃｍ］の分布の計算結果を示す上面図である。図１５において、実線はこの発明の実施の形態２に係るダブルクラッド型平面光導波路１０ｂにより励起光１００が吸収される場合である。なお、破線は前述の実施の形態１の場合であり、比較のために参考として示す。図１５に示すように、この実施の形態２に係る、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｂを用いた光増幅器においては、上記の実施の形態１の場合よりも、コア層３における励起密度の分布を均一分布に近づけられる。
【００７６】
以上のように、この実施の形態２に係る、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｂを用いた光増幅器においては、上記の実施の形態１に係る、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａを用いた光増幅器よりも、コア層３による励起光１００の吸収効率を大きくすることができるという効果を奏する。また、この実施の形態２に係る、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｂを用いた光増幅器は、上記の実施の形態１に係る、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａを用いた光増幅器よりも、コア層３における励起密度の分布を均一分布に近づけられるという効果を奏する。
【００７７】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る光増幅器について図１６から図１７までを参照しながら説明する。図１６は、この発明の実施の形態３に係る光増幅器の構成を示す上面図である。なお、図１と同一または相当部分については重複する説明を省略する。
【００７８】
図１６において、この発明の実施の形態３に係る光増幅器は、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａと、励起光入力手段（第１の励起光入力手段）２０と、励起光入力手段（第２の励起光入力手段）２１と、信号光入力手段３０とを備えている。なお、矢印は、励起光１００、１０１と信号光１１０の進行方向を示している。
【００７９】
また、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａは、光導波路積層部１１と、信号光反射手段（第１の信号光反射手段）１２と、信号光反射手段（第２の信号光反射手段）１３と、信号光無反射手段（第１の信号光無反射手段）１４と、信号光無反射手段（第２の信号光無反射手段）１５とから構成されている。
【００８０】
また、光導波路積層部１１は、下から、下部第２クラッド層１と、下部第１クラッド層２と、コア層３と、上部第１クラッド層４と、上部第２クラッド層５とから構成されている。
【００８１】
この実施の形態３に係る光増幅器は、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａを用いたもので、信号光１１０を信号光反射手段１２及び１３によって少なくとも１回以上反射させて信号光をマルチパス伝搬させるようにしたので、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａを小型化することができ、かつ、増幅器を高効率化できるものである。更に、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの第２の端面２１１が第１の端面２１０に平行でなくし、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの第３の端面２１２及び第４の端面２１３が第１の境界面２００に垂直でなくすようにしたので、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの内部で発生する寄生発振と増幅された自然放出光（ＡＳＥ）を防止あるいは抑制することができるものである。更に、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの両側から励起光１００、１０１を入力させるようにしたので、コア層３における励起密度を大きくすることができるものである。
【００８２】
次に、この実施の形態３に係る光増幅器の動作について図面を参照しながら説明する。この実施の形態３に係る光増幅器の基本的な動作は、上記の実施の形態１に係る光増幅器と同様なので、重複する説明を省略する。ここでは、励起光入力手段２０、２１に関する動作について説明する。
【００８３】
励起光入力手段２０によって生成された励起光１００は、Ｘ軸の正の方向に進行し、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａに入力される。一方、励起光入力手段２１によって生成された励起光１０１は、Ｘ軸の負の方向に進行し、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａに入力される。
【００８４】
この実施の形態３では、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａのＸ軸方向の正負の両側から励起光１００、１０１を入力させることによって、コア層３における励起密度を大きくすることができる。
【００８５】
例えば、上述のように、励起光１００のダブルクラッド型平面光導波路１０ａへの入力パワーが１Ｗであり、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａのＸ軸方向の長さが２ｃｍであり、励起光１００に対するダブルクラッド型平面光導波路１０ａ及び１０ｂの実効的な吸収係数が０．３／ｃｍである場合を考える。また、励起光１０１のダブルクラッド型平面光導波路１０ａへの入力パワーが１Ｗである場合を考える。
【００８６】
上記で述べた計算条件において、上記の実施の形態１及び２において、コア層３による励起光１００の全吸収量は、それぞれ、０．４５Ｗ、０．７０Ｗであったが、この発明の実施の形態３に係るダブルクラッド型平面光導波路１０ｂを用いた光増幅器では、コア層３による励起光１００、１０１の全吸収量は、０．９０Ｗである。したがって、この実施の形態３に係る、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａを用いた光増幅器においては、上記の実施の形態１及び２の場合よりも、コア層３による励起光の吸収量を大きくすることができる。
【００８７】
図１７は、この実施の形態３に係る光増幅器における、Ｘ座標に対する励起光の吸収量Ｐａｂｓ［Ｗ／ｃｍ］の分布の計算結果を示す上面図である。図１７において、実線はこの発明の実施の形態３に係るダブルクラッド型平面光導波路１０ａにより励起光１００、１０１が吸収される場合である。なお、破線は前述の実施の形態２の場合であり、比較のために参考として示す。図１７に示すように、この実施の形態３に係る、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａを用いた光増幅器においては、上記の実施の形態１及び２の場合よりも、コア層３における励起密度の分布を均一分布に近づけられる。
【００８８】
以上のように、この実施の形態３に係る光増幅器は、上記の実施の形態１及び２に係る光増幅器よりも、コア層３における励起密度を大きくすることができるという効果を奏する。また、この実施の形態３に係る光増幅器は、上記の実施の形態１及び２に係る光増幅器よりも、コア層３における励起密度の分布を均一分布に近づけられるという効果を奏する。
【００８９】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る光発振器について図１８を参照しながら説明する。図１８は、この発明の実施の形態４に係る光発振器の構成を示す上面図である。なお、図１と同一または相当部分については重複する説明を省略する。
【００９０】
図１８において、この発明の実施の形態４に係る光発振器は、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａと、励起光入力手段２０と、全反射鏡４０と、部分反射鏡４１とを備えている。なお、矢印は、励起光１００の進行方向を示している。
【００９１】
また、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａは、光導波路積層部１１と、信号光反射手段（第１の信号光反射手段）１２と、信号光反射手段（第２の信号光反射手段）１３と、信号光無反射手段（第１の信号光無反射手段）１４と、信号光無反射手段（第２の信号光無反射手段）１５とから構成されている。
【００９２】
また、光導波路積層部１１は、下から、下部第２クラッド層１と、下部第１クラッド層２と、コア層３と、上部第１クラッド層４と、上部第２クラッド層５とから構成されている。
【００９３】
上述のように、実施の形態１〜３では光増幅器の場合を説明したが、この実施の形態４では信号光を入力させずにレーザ光発振器として使用するものである。これは、例えば、図１８に示すように、信号光入力手段３０を使用せずに、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの両端に、全反射鏡４０と部分反射鏡４１を追加することで実現可能である。なお、実施の形態１〜３においても、信号光入力手段３０を使用せずに同様にしてレーザ光発振器として使用することができる。
【００９４】
上述した各実施の形態で示すように、ダブルクラッド型平面光導波路は、光増幅器やレーザ光発振器への適用に有用であるが、用途はこれに限られるものではない。
【００９５】
上述した実施の形態１〜４では、ダブルクラッド型平面光導波路が不平行六面体の形状について説明したが、これに限られず、例えば、側面の面数が３つの場合や５つ以上の場合の不平行多面体などの複雑な形状も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光増幅器の構成を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る光増幅器の構成を示す上面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る光増幅器の光導波路積層部１１の構成を示す側面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る光増幅器の光導波路積層部１１の構成を示す上面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る光増幅器のダブルクラッド型平面光導波路１０ａにおける信号光１１０の伝搬をＸＹ平面へ射影した様子を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る光増幅器のダブルクラッド型平面光導波路１０ａにおける信号光１１０の伝搬をＸ軸とＺ軸が作る平面（以下、ＸＺ平面という）へ射影した様子を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る光増幅器のダブルクラッド型平面光導波路１０ａにおける励起光１００の伝搬をＸＺ平面へ射影した様子を示す図である。
【図８】ダブルクラッド型平面光導波路における信号光１１０の伝搬経路がマルチパスの場合のダブルクラッド型平面光導波路の必要サイズを示す図である。
【図９】ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの第２の端面２１１が第１の端面２１０に平行であるとした場合の、ダブルクラッド型平面光導波路における寄生発振の１つ目の例の様子を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る光増幅器の寄生発振の防止あるいは抑制の様子を示す図である。
【図１１】ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの第３の端面２１２及び第４の端面２１３が第１の境界面２００に垂直であるとした場合の、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａにおける寄生発振の２つ目の例の様子を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る光増幅器の寄生発振の防止あるいは抑制の様子を示す図である。
【図１３】信号光１１０が、第１の端面２１０からダブルクラッド型平面光導波路１０ａに入力されて、第２の端面２１１から出力される構成を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態２に係る光増幅器の構成を示す上面図である。
【図１５】この実施の形態２に係る光増幅器における、励起光の吸収量の分布の計算結果を示す上面図である。
【図１６】この発明の実施の形態３に係る光増幅器の構成を示す上面図である。
【図１７】この発明の実施の形態３に係る光増幅器における、励起光の吸収量の分布の計算結果を示す上面図である。
【図１８】この発明の実施の形態４に係る光発振器の構成を示す上面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１  下部第２クラッド層、２  下部第１クラッド層、３  コア層、４  上部第１クラッド層、５  上部第２クラッド層、１０ａ  ダブルクラッド型平面光導波路、１０ｂ  ダブルクラッド型平面光導波路、１１  光導波路積層部、１２  信号光反射手段（第１の信号光反射手段）、１３  信号光反射手段（第２の信号光反射手段）、１４  信号光無反射手段（第１の信号光無反射手段）、１５  信号光無反射手段（第２の信号光無反射手段）、１６  励起光反射手段、２０  励起光入力手段（第１の励起光入力手段）、２１  励起光入力手段（第２の励起光入力手段）、３０  信号光入力手段、４０  全反射鏡、４１  部分反射鏡、１００  励起光、１０１  第２の励起光、１１０  信号光、２００  第１の境界面、２０１  第２の境界面、２１０  第１の端面、２１１  第２の端面、２１２  第３の端面、２１３  第４の端面、３００  自然放出光。
【図１】
2009277943.tif 000003
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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