(57)【要約】【課題】ダブルクラッド型平面光導波路のコア層における励起密度の分布を均一化できる光増幅器、光発振器を得る。【解決手段】ダブルクラッド型平面光導波路１０ａと、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、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を設けた光増幅器であって、平面光導波路１０ａは、下部第１クラッド層１２ａと上部第１クラッド層１４ａの積層方向の厚さの和が、Ｘ軸の正方向へ向かうにしたがって徐々に小さくなり、下部第１クラッド層１２ａと上部第１クラッド層１４ａの屈折率が、コア層１３の屈折率よりも小さく、下部第２クラッド層１１ａの屈折率が、下部第１クラッド層１２ａの屈折率よりも小さく、かつ、上部第２クラッド層１５ａの屈折率が、上部第１クラッド層１４ａの屈折率よりも小さい。【選択図】図１
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【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た光増幅器であって、
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、及び上部第２クラッド層が順に積層され、
前記下部第１クラッド層及び前記コア層の第１の境界面が、平面であり、
前記コア層及び前記上部第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の端面に平行な第２の端面、前記第１の境界面と前記第１の端面とに垂直な第３の端面、及び前記第３の端面に平行な第４の端面を有し、
前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層の積層方向の厚さの和が、前記第１の端面に垂直な方向に対して前記第１の端面から前記第２の端面へ向かうにしたがって徐々に小さくなり、
前記下部第１クラッド層の積層方向の厚さと前記上部第１クラッド層の積層方向の厚さが、前記第３の端面に垂直な方向に対して一定であり、
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クラッド層の屈折率よりも小さく、かつ、前記上部第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、
前記励起光入力手段は、前記コア層を励起するための前記励起光を前記第１の端面に向けて出射し、前記第１の端面から前記下部第１クラッド層、前記コア層及び前記上部第１クラッド層へ前記励起光を入力させ、
前記信号光入力手段は、前記コア層によって増幅されるための前記信号光を前記第１、第２、第３又は第４の端面のうちいずれか１つの端面に向けて出射し、前記いずれか１つの端面から前記コア層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】
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、前記第２の端面に前記励起光を反射させる励起光反射手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載の光増幅器。
【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第１及び第２の励起光をそれぞれ入力する第１及び第２の励起光入力手段と、
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た光増幅器であって、
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、及び上部第２クラッド層が順に積層され、
前記下部第１クラッド層及び前記コア層の第１の境界面が、平面であり、
前記コア層及び前記上部第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の端面に平行な第２の端面、前記第１の境界面と前記第１の端面とに垂直な第３の端面、及び前記第３の端面に平行な第４の端面を有し、
前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層の積層方向の厚さの和が、前記第１の端面に垂直な方向に対して前記第１の端面と前記第２の端面の中間点で最小となり、前記第１の端面から前記中間点へ向かうにしたがって徐々に小さくなり、かつ前記第２の端面から前記中間点へ向かうにしたがって徐々に小さくなり、
前記下部第１クラッド層の積層方向の厚さと前記上部第１クラッド層の積層方向の厚さが、前記第３の端面に垂直な方向に対して一定であり、
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クラッド層の屈折率よりも小さく、かつ、前記上部第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、
前記第１の励起光入力手段は、前記コア層を励起するための前記第１の励起光を前記第１の端面に向けて出射し、前記第１の端面から前記下部第１クラッド層、前記コア層及び前記上部第１クラッド層へ前記第１の励起光を入力させ、
前記第２の励起光入力手段は、前記コア層を励起するための前記第２の励起光を前記第２の端面に向けて出射し、前記第２の端面から前記下部第１クラッド層、前記コア層及び前記上部第１クラッド層へ前記第２の励起光を入力させ、
前記信号光入力手段は、前記コア層によって増幅されるための前記信号光を前記第１、第２、第３又は第４の端面のうちいずれか１つの端面に向けて出射し、前記いずれか１つの端面から前記コア層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】
前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層は、前記コア層を中心として上下対称の形状を持つ
ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の光増幅器。
【請求項５】
前記下部第１クラッド層は、積層方向の厚さが前記第１の端面に垂直な方向に対して一定である
ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の光増幅器。
【請求項６】
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た光発振器であって、
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、及び上部第２クラッド層が順に積層され、
前記下部第１クラッド層及び前記コア層の第１の境界面が、平面であり、
前記コア層及び前記上部第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の端面に平行な第２の端面、前記第１の境界面と前記第１の端面とに垂直な第３の端面、及び前記第３の端面に平行な第４の端面を有し、
前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層の積層方向の厚さの和が、前記第１の端面に垂直な方向に対して前記第１の端面から前記第２の端面へ向かうにしたがって徐々に小さくなり、
前記下部第１クラッド層の積層方向の厚さと前記上部第１クラッド層の積層方向の厚さが、前記第３の端面に垂直な方向に対して一定であり、
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、かつ、前記上部第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、
前記励起光入力手段は、前記コア層を励起するための前記励起光を前記第１の端面に向けて出射し、前記第１の端面から前記下部第１クラッド層、前記コア層及び前記上部第１クラッド層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７】
前記ダブルクラッド型平面光導波路は、前記第２の端面に前記励起光を反射させる励起光反射手段を有する
ことを特徴とする請求項６記載の光発振器。
【請求項８】
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第１及び第２の励起光をそれぞれ入力する第１及び第２の励起光入力手段とを備えた光発振器であって、
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、及び上部第２クラッド層が順に積層され、
前記下部第１クラッド層及び前記コア層の第１の境界面が、平面であり、
前記コア層及び前記上部第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の端面に平行な第２の端面、前記第１の境界面と前記第１の端面とに垂直な第３の端面、及び前記第３の端面に平行な第４の端面を有し、
前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層の積層方向の厚さの和が、前記第１の端面に垂直な方向に対して前記第１の端面と前記第２の端面の中間点で最小となり、前記第１の端面から前記中間点へ向かうにしたがって徐々に小さくなり、かつ前記第２の端面から前記中間点へ向かうにしたがって徐々に小さくなり、
前記下部第１クラッド層の積層方向の厚さと前記上部第１クラッド層の積層方向の厚さが、前記第３の端面に垂直な方向に対して一定であり、
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、かつ、前記上部第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、
前記第１の励起光入力手段は、前記コア層を励起するための前記第１の励起光を前記第１の端面に向けて出射し、前記第１の端面から前記下部第１クラッド層、前記コア層及び前記上部第１クラッド層へ前記第１の励起光を入力させ、
前記第２の励起光入力手段は、前記コア層を励起するための前記第２の励起光を前記第２の端面に向けて出射し、前記第２の端面から前記下部第１クラッド層、前記コア層及び前記上部第１クラッド層へ前記第２の励起光を入力させる
ことを特徴とする光発振器。
【請求項９】
前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層は、前記コア層を中心として上下対称の形状を持つ
ことを特徴とする請求項６、７又は８記載の光発振器。
【請求項１０】
前記下部第１クラッド層は、積層方向の厚さが前記第１の端面に垂直な方向に対して一定である
ことを特徴とする請求項６、７又は８記載の光発振器。
【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、平面光導波路を用いる光増幅器や光発振器において、ダブルクラッド型平面光導波路を使用したものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０１３８０２１号明細書
【特許文献２】米国特許第６７８５３０４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような従来のダブルクラッド型平面光導波路に励起光を入力させると、ダブルクラッド型平面光導波路のコア層と第１クラッド層の厚さが一定であるため、励起光の進行方向に対してダブルクラッド型平面光導波路による励起光の吸収係数が一定となり、励起光の光路長にしたがって、励起光の透過パワーが指数関数的に小さくなる。そのため、励起光の光路長が長くなるにしたがって、励起光の吸収量が小さくなる。その結果、平面光導波路のコア層において励起光の進行方向に対して励起密度の分布に不均一性が生じ、局所的に大きい励起パワーが必要とされるため、光増幅器において所要の利得を得るために必要な励起パワーが増えるという問題点があった。
【０００５】
また、平面光導波路のコア層における励起密度の分布に不均一性が生じることで、平面光導波路のコア層の各位置で発生する熱分布にも不均一性が生じ、平面光導波路に歪みや割れが生じるという問題点があった。
【０００６】
さらに、光増幅器において信号光を励起光に平行でない方向から入力した場合、信号光のビーム断面方向に不均一な励起密度の分布が生じるため、信号光の増幅率がビーム段面内の各位置で異なり、その結果、信号出力光のビーム品質が劣化する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、その目的は、ダブルクラッド型平面光導波路のコア層における励起密度の分布を均一化することができる光増幅器及び光発振器を得るものである。
【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設けた光増幅器であって、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、及び上部第２クラッド層が順に積層され、前記下部第１クラッド層及び前記コア層の第１の境界面が、平面であり、前記コア層及び前記上部第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の端面に平行な第２の端面、前記第１の境界面と前記第１の端面とに垂直な第３の端面、及び前記第３の端面に平行な第４の端面を有し、前記下部第１クラッド層と前記上部第１クラッド層の積層方向の厚さの和が、前記第１の端面に垂直な方向に対して前記第１の端面から前記第２の端面へ向かうにしたがって徐々に小さくなり、前記下部第１クラッド層の積層方向の厚さと前記上部第１クラッド層の積層方向の厚さが、前記第３の端面に垂直な方向に対して一定であり、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クラッド層の屈折率よりも小さく、かつ、前記上部第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、前記励起光入力手段は、前記コア層を励起するための前記励起光を前記第１の端面に向けて出射し、前記第１の端面から前記下部第１クラッド層、前記コア層及び前記上部第１クラッド層へ前記励起光を入力させ、前記信号光入力手段は、前記コア層によって増幅されるための前記信号光を前記第１、第２、第３又は第４の端面のうちいずれか１つの端面に向けて出射し、前記いずれか１つの端面から前記コア層へ前記信号光を入力させるものである。
【発明の効果】
【０００９】
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のコア層における励起密度の分布を均一化することができる。これにより、局所的に大きい励起パワーが必要とされないため、最小の励起パワーで所要の利得を達成することができるという効果を奏する。また、コア層における励起密度の不均一性に起因する平面光導波路内の熱分布の不均一性から生じる平面光導波路の歪みや割れを軽減することができるという効果を奏する。さらに、信号光を励起光に平行でない方向から入力した場合でも、信号光のビーム断面方向の励起密度の分布が均一化されるため、信号光の増幅率がビーム段面内の各位置で同じになり、その結果、信号出力光のビーム品質を向上させるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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６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。
【００１１】
図１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、励起光入力手段２０と、信号光入力手段３０とが設けられている。矢印は、励起光１００と信号光１１０の進行方向を示している。
【００１２】
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。なお、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。
【００１３】
信号光入力手段３０として、半導体レーザを集光レンズで集光させる構成を用いることができる。なお、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。
【００１４】
また、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａは、下から、下部第２クラッド層１１ａと、下部第１クラッド層１２ａと、コア層１３と、上部第１クラッド層１４ａと、上部第２クラッド層１５ａとから構成されている。
【００１５】
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を用いたもので、このダブルクラッド型平面光導波路１０ａにおいて、励起光１００の進行方向に対して励起光１００の光路長が長くなるにしたがって下部第１クラッド層１２ａと上部第１クラッド層１４ａの厚さの和を徐々に小さくするようにしたので、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａのコア層１３における励起密度の分布を均一化することができるものである。
【００１６】
つぎに、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。
【００１７】
まず、図１において、励起光１００の進行方向をＸ軸の正の方向、信号光１１０の進行方向をＺ軸の正の方向、Ｘ軸とＺ軸に直交しコア層１３から上部第１クラッド層１４ａに向かう方向をＹ軸の正の方向とする。
【００１８】
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、Ｚ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。
【００１９】
図２は、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における信号光の伝搬の様子を示す図である。
【００２０】
図２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１３を伝搬できるように、下部第１クラッド層１２ａと上部第１クラッド層１４ａの屈折率は、コア層１３の屈折率よりも小さい値に設定されている。
【００２１】
なお、この実施の形態１では、下部第１クラッド層１２ａと上部第１クラッド層１４ａの屈折率が等しい場合を説明するが、信号光１１０がコア層１３を伝搬できるような構成であれば、下部第１クラッド層１２ａと上部第１クラッド層１４ａの屈折率は異なっても良い。
【００２２】
図３は、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における励起光の伝搬の様子を示す図である。
【００２３】
図３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１２ａ、コア層１３及び上部第１クラッド層１４ａを伝搬できるように、下部第２クラッド層１１ａの屈折率は下部第１クラッド層１２ａ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１５ａの屈折率は上部第１クラッド層１４ａの屈折率よりも小さい値に設定されている。
【００２４】
なお、この実施の形態１では、下部第２クラッド層１１ａと上部第２クラッド層１５ａ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１２ａ、コア層１３及び上部第１クラッド層１４ａを伝搬できるような構成であれば、下部第２クラッド層１１ａと上部第２クラッド層１５ａの屈折率は異なっても良い。
【００２５】
ダブルクラッド型平面光導波路１０ａのコア層１３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１３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１３を伝播する際に信号光１１０が増幅される。
【００２６】
ここで、図３に示したように、励起光１００は下部第１クラッド層１２ａ、コア層１３及び上部第１クラッド層１４ａを伝搬するが、励起光１００はコア層１３で吸収されて、下部第１クラッド層１２ａ及び上部第１クラッド層１４ａでは吸収されない。ダブルクラッド型平面光導波路１０ａのＸ座標がＸの位置における、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａによる励起光１００の吸収係数α（Ｘ）［１／ｍ］と、コア層１３による励起光１００の吸収係数α０［１／ｍ］との関係は、Ｘ座標がＸの位置におけるコア層１３の厚さＤｃｏｒｅ［μｍ］と、下部第１クラッド層１２ａ、コア層１３及び上部第１クラッド層１４ａの厚さの和Ｄｔｏｔａｌ（Ｘ）［μｍ］を用いて、次の式（１）で表される。
【００２７】
α（Ｘ）＝α０・Ｄｃｏｒｅ／Ｄｔｏｔａｌ（Ｘ）                        式（１）
【００２８】
ここで、Ｘ座標がＸ〜Ｘ＋ΔＸの微小区間と、Ｘ座標がＸ＋ΔＸ〜Ｘ＋２・ΔＸの微小区間における、コア層１３による励起光１００の吸収量を考える。Ｘ座標がＸ〜Ｘ＋ΔＸの微小区間では、Ｄｔｏｔａｌ（Ｘ）が一定であるとする。
【００２９】
Ｘ座標がＸの位置における、Ｘ軸の正の方向に進行する励起光１００のパワーをＰｆ（Ｘ）［Ｗ］とする。このとき、Ｘ座標がＸ〜Ｘ＋ΔＸの微小区間における単位長さ当りのコア層１３による励起光１００の吸収量Ｐａｂｓ（Ｘ）［Ｗ／ｍ］は、以下の式（２）で表される。
【００３０】
Ｐａｂｓ（Ｘ）＝Ｐｆ（Ｘ）・｛１−ｅｘｐ（−α（Ｘ）・ΔＸ）｝／ΔＸ
式（２）
【００３１】
一方、Ｘ座標がＸ＋ΔＸ〜Ｘ＋２・ΔＸの微小区間における単位長さ当りのコア層１３による励起光１００の吸収量Ｐａｂｓ（Ｘ＋ΔＸ）［Ｗ／ｍ］は、以下の式（３）で表される。
【００３２】
Ｐａｂｓ（Ｘ＋ΔＸ）＝Ｐｆ（Ｘ）・ｅｘｐ（−α（Ｘ）・ΔＸ）・｛１−ｅｘｐ（−α（Ｘ＋ΔＸ）・ΔＸ）｝／ΔＸ
式（３）
【００３３】
ダブルクラッド型平面光導波路１０ａのコア層１３において励起密度の分布が均一化されるのは、Ｐａｂｓ（Ｘ）＝Ｐａｂｓ（Ｘ＋ΔＸ）となる場合である。このとき、Ｘ座標がＸ〜Ｘ＋ΔＸの微小区間における、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａによる励起光１００の吸収係数α（Ｘ）と、Ｘ座標Ｘ＋ΔＸ〜Ｘ＋２・ΔＸの微小区間における、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａによる励起光１００の吸収係数α（Ｘ＋ΔＸ）との関係は、以下の式（４）で表される。
【００３４】
α（Ｘ＋ΔＸ）＝−１／ΔＸ・ｌｎ｛２−ｅｘｐ（α（Ｘ）・ΔＸ）｝      式（４）
【００３５】
このとき、Ｘ座標がＸ〜Ｘ＋ΔＸにおけるＤｔｏｔａｌ（Ｘ）と、Ｘ座標がＸ＋ΔＸ〜Ｘ＋２・ΔＸにおけるＤｔｏｔａｌ（Ｘ＋ΔＸ）との関係は、以下の式（５）で表される。
【００３６】
Ｄｔｏｔａｌ（Ｘ＋ΔＸ）＝Ｄｔｏｔａｌ（Ｘ）・α（Ｘ）／α（Ｘ＋ΔＸ）式（５）
【００３７】
この実施の形態１では、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１２ａ、上部第１クラッド層１４ａの厚さの和を、式（５）を満たすようにすることで、コア層１３における励起密度の分布を均一化させることができる。すなわち、この実施の形態１では、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａにおいて、Ｘ座標が大きくなるにしたがって第１クラッド層１２ａ、１４ａの厚さを薄くすることによって、Ｘ座標が大きくなるにしたがって励起光１００の吸収係数α（Ｘ）を大きくすることができ、その結果、平面光導波路のコア層１３における励起密度の分布を均一化することができるのである。
【００３８】
ただし、このとき、Ｘ座標が大きくなるにしたがって第１クラッド層１２ａ、１４ａの厚さを薄くすることによって、励起光１００の閉じ込め条件が満足しなくならないように、第１クラッド層１２ａ、１４ａと第２クラッド層１１ａ、１５ａの屈折率差を設定しておく必要がある。例えば、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａのＸ軸方向の長さがＬであり、励起光１００がダブルクラッド型平面光導波路１０ａに入力される位置をＸ座標が０の位置とする場合を考える。励起光１００のビーム直径がダブルクラッド型平面光導波路１０ａのＸ座標が０の位置におけるＤｔｏｔａｌ（０）と等しい場合であり、励起光１００の開口数がＮＡｂｅａｍであり、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの第１クラッド層の屈折率ｎ１と第２クラッド層の屈折率ｎ２の屈折率差から導出される許容開口数がＮＡｗｇ＝√（ｎ１２−ｎ２２）である場合、許容開口数ＮＡｗｇは、以下の式（６）を満たす必要がある。
【００３９】
ＮＡｗｇ＞ＮＡｂｅａｍ・Ｄｔｏｔａｌ（０）／Ｄｔｏｔａｌ（Ｌ）        式（６）
【００４０】
例えば、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａのコア層１３の材質が、Ｙｂイオンを添加したガラスである場合を考える。ダブルクラッド型平面光導波路１０ａのコア層１３のＹ軸方向の厚さＤｃｏｒｅを２０μｍ、Ｘ座標が０の位置における下部第１クラッド層１２ａ、コア層１３及び上部第１クラッド層１４ａの厚さの和Ｄｔｏｔａｌ（０）が２２０μｍ、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、Ｚ軸方向の長さが３ｃｍである場合を考える。
【００４１】
また、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、励起光１００の波長が９４０ｎｍ、信号光１１０の波長が１０３０ｎｍであり、Ｙｂイオンの９４０ｎｍに対する吸収断面積が２．２６×１０−２５ｍ２、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａのコア層１３に含まれる波長がＹｂイオンのイオン密度が１．５×１０２７個／ｍ３である場合を考える。このとき、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａのコア層１３による励起光１００の吸収断面積は３３９／ｍである。
【００４２】
図４は、下部第１クラッド層１２ａ、コア層１３及び上部第１クラッド層１４ａの厚さの和Ｄｔｏｔａｌ（Ｘ）［μｍ］の計算結果を示す図である。また、図５は、単位長さ当りのコア層１３による励起光１００の吸収量Ｐａｂｓ（Ｘ）［Ｗ／ｍ］の計算結果を示す図である。
【００４３】
図４及び図５において、実線は本実施の形態１におけるダブルクラッド型平面光導波路１０ａの場合である。なお、破線は第１クラッド層の厚さが一定のダブルクラッド型平面光導波路の場合であり、比較のために参考として示す。図５に示すように、本実施の形態１におけるダブルクラッド型平面光導波路１０ａの場合では、励起光１００の進行方向に対してコア層１３による励起光１００の吸収量がＸ座標によらず３１［Ｗ／ｍ］という一定値になる。その結果、コア層１３における励起密度が５．１×１０７［Ｗ／ｍ３］という一定値になり、励起密度の分布が均一化される。
【００４４】
また、ここでは、励起光１００のビーム径が２２０μｍ、励起光１００の開口数が０．１である場合を考える。上述の計算結果から、Ｄｔｏｔａｌ（Ｘ）は、Ｘ座標が０の場合は２２０μｍ、Ｘ座標が２ｃｍの場合は８４μｍとなる。したがって、式（６）より、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの第１クラッド層の屈折率ｎ１と第２クラッド層の屈折率ｎ２の屈折率差から導出される許容開口数ＮＡｗｇは、ＮＡｗｇ＞０．２６である必要がある。
【００４５】
また、ここでは、下部第１クラッド層１２ａの厚さＤｌｃｌａｄ（Ｘ）［μｍ］と上部第１クラッド層１４ａの厚さＤｕｃｌａｄ（Ｘ）［μｍ］が等しい場合を考える。コア層１３を中心として上下対称の形状を持つ場合を考える。
【００４６】
図６は、下部第１クラッド層１２ａの厚さＤｌｃｌａｄ（Ｘ）と、上部第１クラッド層１４ａの厚さＤｕｃｌａｄ（Ｘ）［μｍ］の計算結果を示す図である。
【００４７】
以上のように、下部第１クラッド層１２ａと上部第１クラッド層１４ａがコア層１３を中心として上下対称の形状を持つ場合、下部第１クラッド層１２ａと上部第１クラッド層１４ａの熱膨張が均等に生じるため、下部第１クラッド層１２ａと上部第１クラッド層１４ａからのコア層１３への熱応力が釣り合い、熱応力による歪みや割れを軽減する効果を奏する。
【００４８】
なお、ここでは、下部第１クラッド層１２ａと上部第１クラッド層１４ａがコア層１３を中心として上下対称の形状を持つ場合を示したが、下部第１クラッド層１２ａと上部第１クラッド層１４ａはコア層１３を中心として上下対称の形状を持たなくても良い。
【００４９】
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、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａのコア層１３における励起密度の分布を均一化することができる。これにより、局所的に大きい励起パワーが必要とされないため、光増幅器において最小の励起パワーで所要の利得を達成することができるという効果を奏する。また、コア層１３における励起密度の不均一性に起因する平面光導波路内の熱分布の不均一性から生じる平面光導波路の歪みや割れを軽減する効果を奏する。さらに、光増幅器において信号光１１０を励起光１００に平行でない方向から入力した場合でも、信号光１１０のビーム断面方向の励起密度の分布が均一化されるため、信号光１１０の増幅率がビーム段面内の各位置で同じになり、その結果、信号出力光のビーム品質を向上させる効果を奏する。
【００５０】
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７から図１０までを参照しながら説明する。図７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斜視図である。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。
【００５１】
図７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とが設けられている。
【００５２】
また、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｂは、下部第２クラッド層１１ｂと、下部第１クラッド層１２ｂと、コア層１３と、上部第１クラッド層１４ｂと、上部第２クラッド層１５ｂと、励起光反射手段１６とから構成されている。
【００５３】
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において、励起光１００の進行方向に対して励起光１００の光路長が長くなるにしたがって下部第１クラッド層１２ｂと上部第１クラッド層１４ｂの厚さの和を徐々に小さくするようにしたので、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｂのコア層１３における励起密度の分布を均一化することができ、かつ、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１３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。
【００５４】
つぎに、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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１２ｂ、コア層１３及び上部第１クラッド層１４ｂ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。
【００５７】
Ｘ座標がＸの位置における、Ｘ軸の正の方向に進行する励起光１００のパワーをＰｆ（Ｘ）［Ｗ］、Ｘ軸の負の方向に進行する励起光１００のパワーをＰｂ（Ｘ）［Ｗ］とする。このとき、Ｘ座標がＸ〜Ｘ＋ΔＸの微小区間における単位長さ当りのコア層１３による励起光１００の吸収量Ｐａｂｓ（Ｘ）［Ｗ／ｍ］は、以下の式（７）で表される。
【００５８】
Ｐａｂｓ（Ｘ）＝Ｐｆ（Ｘ）・｛１−ｅｘｐ（−α（Ｘ）・ΔＸ）｝／ΔＸ＋Ｐｂ（Ｘ）・｛ｅｘｐ（α（Ｘ）・ΔＸ）−１｝／ΔＸ
式（７）
【００５９】
一方、Ｘ座標がＸ＋ΔＸ〜Ｘ＋２・ΔＸの微小区間における単位長さ当りのコア層１３による励起光１００の吸収量Ｐａｂｓ（Ｘ＋ΔＸ）［Ｗ／ｍ］は、以下の式（８）で表される。
【００６０】
Ｐａｂｓ（Ｘ＋ΔＸ）＝Ｐｆ（Ｘ）・ｅｘｐ（−α（Ｘ）・ΔＸ）・｛１−ｅｘｐ（−α（Ｘ＋ΔＸ）・ΔＸ）｝／ΔＸ＋Ｐｂ（Ｘ）・ｅｘｐ（α（Ｘ）・ΔＸ）・｛ｅｘｐ（α（Ｘ＋ΔＸ）・ΔＸ）−１｝／ΔＸ
式（８）
【００６１】
ダブルクラッド型平面光導波路１０ｂのコア層１３において励起密度の分布が均一化されるのは、Ｐａｂｓ（Ｘ）＝Ｐａｂｓ（Ｘ＋ΔＸ）となる場合である。この関係を満たすＤｔｏｔａｌ（Ｘ）を計算により求めることができる。
【００６２】
例えば、上記の実施の形態１で述べた場合と同様の計算条件の場合を考える。
【００６３】
図８は、下部第１クラッド層１２ｂ、コア層１３及び上部第１クラッド層１４ｂの厚さの和Ｄｔｏｔａｌ（Ｘ）［μｍ］の計算結果を示す図である。また、図９は、単位長さ当りのコア層１３による励起光１００の吸収量Ｐａｂｓ（Ｘ）［Ｗ／ｍ］の計算結果を示す図である。
【００６４】
図８及び図９において、実線は本実施の形態２におけるダブルクラッド型平面光導波路１０ｂの場合である。なお、破線は第１クラッド層の厚さが一定のダブルクラッド型平面光導波路の場合であり、比較のために参考として示す。図９に示すように、本実施の形態２におけるダブルクラッド型平面光導波路１０ｂの場合では、励起光１００の進行方向に対してコア層１３による励起光１００の吸収量がＸ座標によらず３８［Ｗ／ｍ］という一定値になる。その結果、コア層１３における励起密度が６．４×１０７［Ｗ／ｍ３］という一定値になり、励起密度の分布が均一化される。
【００６５】
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１３による励起光１００の吸収効率を大きくすることができる。上記で述べた計算条件において、単位長さ当りのコア層１３による励起光１００の吸収量Ｐａｂｓ（Ｘ）は、上記の実施の形態１において３１［Ｗ／ｍ］であったが、この実施の形態２において３８［Ｗ／ｍ］であり、上記の実施の形態１の場合よりも、コア層１３による励起光１００の吸収効率が大きい。
【００６６】
また、ここでは、励起光１００のビーム径が２２０μｍ、励起光１００の開口数が０．１である場合を考える。上述の計算結果から、Ｄｔｏｔａｌ（Ｘ）は、Ｘ座標が０の場合は２２０μｍ、Ｘ座標が２ｃｍの場合は１７３μｍとなる。したがって、式（６）より、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａの第１クラッド層の屈折率ｎ１と第２クラッド層の屈折率ｎ２の屈折率差から導出される許容開口数ＮＡｗｇは、ＮＡｗｇ＞０．１３である必要がある。
【００６７】
上記で述べた計算条件において、ダブルクラッド型平面光導波路に必要とされる許容開口数ＮＡｗｇは、上記の実施の形態１において０．２６であったが、この実施の形態２において０．１３であり、上記の実施の形態１の場合よりも、ダブルクラッド型平面光導波路に必要とされる許容開口数が小さい。これにより、ある許容開口数でダブルクラッド型平面光導波路を製作した場合、この実施の形態２の方が、上記の実施の形態１に比べて、励起光１００の第２クラッド層への沁み出しを軽減できる効果を奏する。
【００６８】
また、ここでは、下部第１クラッド層１２ｂの厚さＤｌｃｌａｄ（Ｘ）［μｍ］と、上部第１クラッド層１４ｂの厚さＤｕｃｌａｄ（Ｘ）［μｍ］が等しい場合を考える。コア層１３を中心として上下対称の形状を持つ場合を考える。
【００６９】
図１０は、下部第１クラッド層１２ｂの厚さＤｌｃｌａｄ（Ｘ）と、上部第１クラッド層１４ｂの厚さＤｕｃｌａｄ（Ｘ）［μｍ］の計算結果を示す図である。
【００７０】
以上のように、下部第１クラッド層１２ｂと上部第１クラッド層１４ｂがコア層１３を中心として上下対称の形状を持つ場合、下部第１クラッド層１２ｂと上部第１クラッド層１４ｂの熱膨張が均等に生じるため、下部第１クラッド層１２ｂと上部第１クラッド層１４ｂからのコア層１３への熱応力が釣り合い、熱応力による歪みや割れを軽減する効果を奏する。
【００７１】
なお、ここでは、下部第１クラッド層１２ｂと上部第１クラッド層１４ｂがコア層１３を中心として上下対称の形状を持つ場合を示したが、下部第１クラッド層１２ｂと上部第１クラッド層１４ｂはコア層１３を中心として上下対称の形状を持たなくても良い。
【００７２】
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１３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。
【００７３】
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１１から図１４までを参照しながら説明する。図１１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斜視図である。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。
【００７４】
図１１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１０ｃ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とが設けられている。矢印は、励起光１００、１０１と信号光１１０の進行方向を示している。
【００７５】
また、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｃは、下部第２クラッド層１１ｃと、下部第１クラッド層１２ｃと、コア層１３と、上部第１クラッド層１４ｃと、上部第２クラッド層１５ｃとから構成されている。
【００７６】
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１０ｃにおいて、励起光１００、１０１の進行方向に対して励起光１００、１０１が通過する２つの端面の中間で下部第１クラッド層１２ｃと上部第１クラッド層１４ｃの厚さの和を最小とするようにしたので、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｃのコア層１３における励起密度の分布を均一化することができ、かつ、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｃ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１３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。
【００７７】
つぎに、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。
【００７８】
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。
【００７９】
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１０ｃ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１０ｃに入力される。信号光入力手段３０によって生成された信号光１１０は、Ｚ軸の正の方向に進行し、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｃに入力される。
【００８０】
Ｘ座標がＸの位置における、Ｘ軸の正の方向に進行する励起光１００のパワーをＰｆ（Ｘ）［Ｗ／ｍ］、Ｘ軸の負の方向に進行する励起光１０１のパワーをＰｂ（Ｘ）［Ｗ／ｍ］とする。このとき、Ｘ座標がＸ〜Ｘ＋ΔＸの微小区間における単位長さ当りのコア層１３による励起光の吸収量Ｐａｂｓ（Ｘ）［Ｗ／ｍ］は、上述の式（７）で表される。
【００８１】
また、Ｘ座標がＸ＋ΔＸ〜Ｘ＋２・ΔＸの微小区間における、単位長さ当りのコア層１３による励起光の吸収量Ｐａｂｓ（Ｘ＋ΔＸ）［Ｗ／ｍ］は、上述の式（８）で表される。
【００８２】
ダブルクラッド型平面光導波路１０ｃのコア層１３において励起密度の分布が均一化されるのは、Ｐａｂｓ（Ｘ）＝Ｐａｂｓ（Ｘ＋ΔＸ）となる場合である。この関係を満たすＤｔｏｔａｌ（Ｘ）を計算により求めることができる。
【００８３】
例えば、上記の実施の形態１で述べた場合と同様の計算条件の場合を考える。ただし、この実施の形態３では、励起光１００と励起光１０１のダブルクラッド型平面光導波路１０ｃへの入力パワーが両方とも１Ｗである場合を考える。
【００８４】
図１２は、下部第１クラッド層１２ｃ、コア層１３及び上部第１クラッド層１４ｃの厚さの和Ｄｔｏｔａｌ（Ｘ）［μｍ］の計算結果を示す図である。また、図１３は、単位長さ当りのコア層１３による励起光の吸収量Ｐａｂｓ（Ｘ）［Ｗ／ｍ］の計算結果を示す図である。
【００８５】
図１２及び図１３において、実線は本実施の形態３におけるダブルクラッド型平面光導波路１０ｃの場合である。なお、破線は第１クラッド層の厚さが一定のダブルクラッド型平面光導波路の場合であり、比較のために参考として示す。図１３に示すように、本実施の形態３におけるダブルクラッド型平面光導波路１０ｃの場合では、励起光１００、１０１の進行方向に対してコア層１３による励起光の吸収量がＸ座標によらず４７［Ｗ／ｍ］という一定値になる。その結果、コア層１３における励起密度が７．９×１０７［Ｗ／ｍ３］という一定値になり、励起密度の分布が均一化される。
【００８６】
この実施の形態３では、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｃ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１３における励起密度を大きくすることができる。上述した計算条件において、単位長さ当りのコア層１３による励起光の吸収量Ｐａｂｓ（Ｘ）は、上記の実施の形態１及び２においてそれぞれ３１［Ｗ／ｍ］、３８［Ｗ／ｍ］であったが、この実施の形態３において４７［Ｗ／ｍ］であり、上記の実施の形態１及び２の場合よりもコア層１３による励起光の吸収量が大きい。
【００８７】
また、ここでは、励起光１００、１０１のビーム径が２２０μｍ、励起光１００、１０１の開口数が０．１である場合を考える。上述の計算結果から、Ｄｔｏｔａｌ（Ｘ）は、Ｘ座標が０の場合は２２０μｍ、Ｘ座標が１ｃｍの場合は２０９μｍとなる。したがって、式（６）より、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｃの第１クラッド層の屈折率ｎ１と第２クラッド層の屈折率ｎ２の屈折率差から導出される許容開口数ＮＡｗｇは、ＮＡｗｇ＞０．１１である必要がある。
【００８８】
上述した計算条件において、ダブルクラッド型平面光導波路に必要とされる許容開口数ＮＡｗｇは、上記の実施の形態１及び２においてそれぞれ０．２６及び０．１３であったが、この実施の形態３において０．１１であり、上記の実施の形態１及び２の場合よりもダブルクラッド型平面光導波路に必要とされる許容開口数が小さい。これにより、ある許容開口数でダブルクラッド型平面光導波路を製作した場合、この実施の形態３の方が、上記の実施の形態１及び２に比べて、励起光１００、１０１の第２クラッド層への沁み出しを軽減できる効果を奏する。
【００８９】
また、ここでは、下部第１クラッド層１２ｃの厚さＤｌｃｌａｄ（Ｘ）［μｍ］と、上部第１クラッド層１４ｃの厚さＤｕｃｌａｄ（Ｘ）［μｍ］が等しい場合を考える。コア層１３を中心として上下対称の形状を持つ場合を考える。
【００９０】
図１４は、下部第１クラッド層１２ｃの厚さＤｌｃｌａｄ（Ｘ）と、上部第１クラッド層１４ｃの厚さＤｕｃｌａｄ（Ｘ）［μｍ］の計算結果を示す図である。
【００９１】
以上のように、下部第１クラッド層１２ｃと上部第１クラッド層１４ｃがコア層１３を中心として上下対称の形状を持つ場合、下部第１クラッド層１２ｃと上部第１クラッド層１４ｃの熱膨張が均等に生じるため、下部第１クラッド層１２ｃと上部第１クラッド層１４ｃからのコア層１３への熱応力が釣り合い、熱応力による歪みや割れを軽減する効果を奏する。
【００９２】
なお、ここでは、下部第１クラッド層１２ｃと上部第１クラッド層１４ｃがコア層１３を中心として上下対称の形状を持つ場合を示したが、下部第１クラッド層１２ｃと上部第１クラッド層１４ｃはコア層１３を中心として上下対称の形状を持たなくても良い。
【００９３】
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１３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。
【００９４】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る光増幅器について図１５から図１７までを参照しながら説明する。図１５は、この発明の実施の形態４に係る光増幅器の第１の構成を示す斜視図である。なお、図１５〜図１７において、図１、図７、図１１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。
【００９５】
図１５において、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｄは、下部第２クラッド層１１ｄと、下部第１クラッド層１２ｄと、コア層１３と、上部第１クラッド層１４ｄと、上部第２クラッド層１５ｄとから構成されている。
【００９６】
また、図１６は、この発明の実施の形態４に係る光増幅器の第２の構成を示す斜視図である。
【００９７】
図１６において、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｅは、下部第２クラッド層１１ｅと、下部第１クラッド層１２ｅと、コア層１３と、上部第１クラッド層１４ｅと、上部第２クラッド層１５ｅと、励起光反射手段１６とから構成されている。
【００９８】
さらに、図１７は、この発明の実施の形態４に係る光増幅器の第３の構成を示す斜視図である。
【００９９】
図１７において、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｆは、下部第２クラッド層１１ｆと、下部第１クラッド層１２ｆと、コア層１３と、上部第１クラッド層１４ｆと、上部第２クラッド層１５ｆとから構成されている。
【０１００】
この実施の形態４に係る光増幅器は、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｄ〜１０ｆにおいて、コア層１３と第１クラッド層の境界面内にある直交する２軸のうち少なくとも１軸について、励起光が進行するにしたがってコア層１３の上下両側にある第１クラッド層のうち、どちらか一方の第１クラッド層の厚さを薄くするようにして、もう一方の第１クラッド層の厚さを一定にするようにしたので、平面光導波路のコア層１３における励起密度の分布を均一化することができるものである。
【０１０１】
つぎに、この実施の形態４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。
【０１０２】
この実施の形態４に係る光増幅器の基本的な動作は、上記の実施の形態１〜３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、例として、図１と図１５を用いて比較を行なう。
【０１０３】
この実施の形態４では、ダブルクラッド型平面光導波路１０ｄの下部第１クラッド層１２ｄの厚さが一定であることを特徴としている。この実施の形態４では、下部第１クラッド層１２ｄと上部第１クラッド層１４ｄの厚さの和を、上記の実施の形態１における下部第１クラッド層１２ａと上部第１クラッド層１４ａの厚さの和と等しくなるようにする。このとき、この実施の形態４は、上記の実施の形態１と同様に、平面光導波路のコア層１３における励起密度の分布を均一化することができるという効果を奏する。
【０１０４】
さらに、平面光導波路の製作過程において、下部第２クラッド層１１ｄと下部第１クラッド層１２ｄを研磨する際や、下部第２クラッド層１１ｄと下部第１クラッド層１２ｄを接合する際に、下部第２クラッド層１１ｄと下部第１クラッド層１２ｄの境界面が傾斜していない平面であることは、平面光導波路の製作を技術的に容易にし、コスト的に安価にする。
【０１０５】
以上のように、この実施の形態４では、上記の実施の形態１のように、下部第１クラッド層１２ｄと上部第１クラッド層１４ｄの両方の厚さを薄くする必要がなく、上部第１クラッド層１４ｄのみ厚さを薄くすれば良いため、平面光導波路の製作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。
【０１０６】
なお、上述のように、実施の形態１〜４では、信号光１１０を励起光１００、１０１の進行方向と直交する方向から入力させる場合を説明したが、信号光１１０の入力方向は、これに限られるものではない。これは、例えば、上記の実施の形態１では、信号光１１０を励起光１００の進行方向と平行する方向から入力させるようにしても良い。
【０１０７】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５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５に係る光発振器の構成を示す斜視図である。
【０１０８】
図１８において、この発明の実施の形態５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とが設けられている。矢印は、励起光１００の進行方向を示している。
【０１０９】
また、ダブルクラッド型平面光導波路１０ａは、下から、下部第２クラッド層１１ａと、下部第１クラッド層１２ａと、コア層１３と、上部第１クラッド層１４ａと、上部第２クラッド層１５ａとから構成されている。
【０１１０】
上述のように、実施の形態１〜４では光増幅器の場合を説明したが、この実施の形態５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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
なお、上述のように、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。
【０１１３】
上記の実施の形態１〜５では、ダブルクラッド型平面光導波路が直方体の形状について説明したが、これに限られず、例えば、多角柱状や、円柱状、楕円柱状、あるいは不平行六面体などの複雑な形状も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【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に係る光増幅器のダブルクラッド型平面光導波路における信号光の伝搬の様子を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る光増幅器のダブルクラッド型平面光導波路における励起光の伝搬の様子を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る光増幅器のダブルクラッド型平面光導波路の下部第１クラッド層、コア層及び上部第１クラッド層の厚さの和のＸ軸方向の変化を示す図である。
【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の単位長さ当りのコア層による励起光の吸収量のＸ軸方向の変化を示す図である。
【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の下部第１クラッド層の厚さと上部第１クラッド層の厚さのＸ軸方向の変化を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る光増幅器の構成を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る光増幅器のダブルクラッド型平面光導波路の下部第１クラッド層、コア層及び上部第１クラッド層の厚さの和のＸ軸方向の変化を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る光増幅器のダブルクラッド型平面光導波路の単位長さ当りのコア層による励起光の吸収量のＸ軸方向の変化を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る光増幅器のダブルクラッド型平面光導波路の下部第１クラッド層の厚さと上部第１クラッド層の厚さのＸ軸方向の変化を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る光増幅器の構成を示す斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係る光増幅器のダブルクラッド型平面光導波路の下部第１クラッド層、コア層及び上部第１クラッド層の厚さの和のＸ軸方向の変化を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態３に係る光増幅器のダブルクラッド型平面光導波路の単位長さ当りのコア層による励起光の吸収量のＸ軸方向の変化を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態３に係る光増幅器のダブルクラッド型平面光導波路の下部第１クラッド層の厚さと上部第１クラッド層の厚さのＸ軸方向の変化を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態４に係る光増幅器の第１の構成を示す斜視図である。
【図１６】この発明の実施の形態４に係る光増幅器の第２の構成を示す斜視図である。
【図１７】この発明の実施の形態４に係る光増幅器の第３の構成を示す斜視図である。
【図１８】この発明の実施の形態５に係る光発振器の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１１５】
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、１０ｃ  ダブルクラッド型平面光導波路、１０ｄ  ダブルクラッド型平面光導波路、１０ｅ  ダブルクラッド型平面光導波路、１０ｆ  ダブルクラッド型平面光導波路、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ  下部第２クラッド層、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ  下部第１クラッド層、１３  コア層、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ  上部第１クラッド層、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ  上部第２クラッド層、１６  励起光反射手段、２０  励起光入力手段、２１  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。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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