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電子管型一方向性光増幅器 コモンズ

国内特許コード P000000828
整理番号 KUTLO-U020
掲載日 2001年11月26日
出願番号 特願平09-293819
公開番号 特開平11-135861
登録番号 特許第2981543号
出願日 平成9年10月27日(1997.10.27)
公開日 平成11年5月21日(1999.5.21)
登録日 平成11年9月24日(1999.9.24)
発明者
  • 山田 実
出願人
  • 国立大学法人金沢大学
発明の名称 電子管型一方向性光増幅器 コモンズ
発明の概要 電子管型一方向性光増幅器の具体化に関する発明である。
本発明は、真空中の電子を用いた増幅によりこれまで不可能と思われていた光の一方向性増幅を実現することを目的とするものである。
この目的のため、本発明の電子管型一方向性光増幅器は、電子ビームを放射する電子放射部と、電子放射部から放射される電子ビームを利用して光を一方向に増幅する増幅部とを真空中に配置した構成になっている。増幅部は、電子ビーム走行部が形成されるように所定距離だけ離して配置した2枚の波状形状鏡で形成され、この増幅部の電子ビーム走行方向に、増幅すべき光を入力する光入力部と、光入力部から出射する光とを電子ビームから受けたエネルギーを利用して一方向に増幅する光増幅部と、この光増幅部から出射する光を外部に出力する光出力部とを順次配置する。2枚の波状形状鏡の間の空間に、光の波数を大きくするよう光導波路を形成するようにしている。
この特徴は、真空中の電子を使用している点にある。
この電子管型一方向性光増幅器の出現は、光周波数領域における電子管やトランジスタの発明に相当するものであり、現状の光通信技術、光計測技術、光記録技術等の信号処理を中心とした光エレクトロニクス分野の継続的な発展の他に、電気工学、電子工学、情報工学の分野の飛躍的な発展に寄与することが期待できる。
従来技術、競合技術の概要 光増幅を行う従来技術としては、各種レーザ、進行波管等があり、これらを用いて光の一方向性増幅を実現しようとする種々の試みがなされてきた。
現在実用化されているレーザでは、戻り光によりレーザの発振特性や増幅特性が不安定に劣化することによる過剰な雑音の発生の問題がある。
アイソレータをレーザの出射側に設けることやレーザ光発生部、光増幅部、変調部等を光集積回路として一体化し、光による高速の情報処理を行う方式も提案されているが、具体化するには問題がある。
また、自由電子レーザは、一方向性増幅特性を生かすような設計ではないため、信号増幅を目的とするエレクトロニクス分野には適していない。
一方向性の電子管としては進行波管があるが、その使用周波数の上限値は伝送路の金属加工技術により決定されるため、進行波管は数十GHz以上の周波数(波長;数cm以下)では使用できない。したがって、波長が1μm以下である光に適用できる進行波管を作製することは、現在の金属加工技術では不可能である。
これらの問題を解決するため、固体中の電子ビームを用いた一方向性光増幅器が提案され、その理論的可能性が示されているが、実際に遅延導波路の作製をnm以下の精度で行う必要があり、今後の作製技術の進展を待たなければ実現できない。
産業上の利用分野 電子工学、量子電子工学、光エレクトロニクス、レーザ工学等の多くの分野に適用可能な、光を一方向のみに増幅する電子管型一方向性光増幅器
光通信技術、光計測技術、光記録技術等の信号処理を中心とした光エレクトロニクス分野の発展に寄与する。
電気工学、電子工学、情報工学の分野の発展に寄与する
材料加工や核融合等の高エネルギー光の用途に利用できる
特許請求の範囲 【請求項1】電子ビームを放射する電子放射部と、該電子放射部から放射される電子ビームを利用して光を一方向に増幅する増幅部とを真空中に配置して成る電子管型一方向性光増幅器であって、前記増幅部は、電子ビーム走行部が形成されるように所定距離離間させて配置した2枚の波状形状鏡より成り、該増幅部の電子ビーム走行方向には、増幅すべき光を入力される光入力部と、該光入力部から出射する光を前記電子ビームから受けたエネルギーを利用して一方向に増幅する光増幅部と、該光増幅部から出射する光を外部に出力する光出力部とが順次形成され、前記2枚の波状形状鏡の間の空間には、光の波数を大きくするような波状形状光導波路が形成されるようにしたことを特徴とする電子管型一方向性光増幅器。

【請求項2】前記2枚の波状形状鏡は、前記光入力部では入射側に向かうに連れて鏡間距離が増大し、前記光増幅部では鏡間距離が一定に維持され、前記光出力部では出射側に向かうに連れて鏡間距離が増大するようにしたことを特徴とする請求項1記載の電子管型一方向性光増幅器。

【請求項3】前記2枚の波状形状鏡は、全範囲において鏡間距離が一定に維持されるとともに、前記光入力部では入射側に向かうに連れて波状形状の周期が増大し、前記光出力部では出射側に向かうに連れて波状形状の周期が増大するようにしたことを特徴とする請求項1記載の電子管型一方向性光増幅器。

【請求項4】前記2枚の波状形状鏡は、銀等の金属または誘電体多層膜より成ることを特徴とする請求項1~3の何れか1項記載の電子管型一方向性光増幅器。
産業区分
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中


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