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一方向性光増幅器 コモンズ

国内特許コード P990001902
整理番号 KUTLO-U022
掲載日 2000年6月1日
出願番号 特願平09-071147
公開番号 特開平10-270808
登録番号 特許第3072363号
出願日 平成9年3月25日(1997.3.25)
公開日 平成10年10月9日(1998.10.9)
登録日 平成12年6月2日(2000.6.2)
発明者
  • 山田 実
出願人
  • 国立大学法人金沢大学
発明の名称 一方向性光増幅器 コモンズ
発明の概要 この発明は、戻り光に影響されない光増幅のための一方向性光増幅器を提供する。この光増幅器は、光入力端から入力される光を光出力端に導く高屈折率の誘電体光導波路と直線状の電子ビーム走行部から構成されている。そして、誘電体光導波路は、電子ビーム走行方向に光の電界成分を生じさせ、伝搬する光の一部を電子ビーム走行部にしみ出させるとともに、伝搬する光を電子ビーム走行部に複数個所で交差させる形状および高屈折率により光の波数を大きくするように構成されている。この電子ビーム走行部にしみ出した光は、電子ビーム走行部で電子ビームと交差することにより電子ビームからエネルギーを受け光増幅をする。この増幅器は、光を一方向にのみ増幅する素子であり、双方向への可逆増幅を行う従来の「レーザ」とは本質的に異なる機能を持っている。例えば、光ファイバ通信用の光源に適用したり、各種光計測器に適用した場合、光アイソレータを用いなくても、反射戻り光の障害が生じなくなる。また、光ディスクにおける光ピックアップに適用した場合、反射戻り光の影響はなくなり、高品位の光信号を維持することができる。また、増幅条件を適宜変更することにより、光変調器や光スイッチの構成になる等、幾多の光機能素子への応用が可能である。
従来技術、競合技術の概要 レーザの増幅される光の方向は可逆であり、出射した光がレンズや光ファイバあるいは光ディスク等の表面で反射されて戻り、レーザ内に再入射すると、この戻り光も増幅してしまう。この対策として光を一方向に通過させるアイソレータをレーザの出射側に設けることにより戻り光の再入射を防止する手法がある。しかし、この方法では、光ディスク技術のように小型でかつ安価なことを要求される用途には利用することができない。また、光の発生部、増幅部あるいは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、この方式では、次段部から前段部へ光が戻るため、複合的な機能を有する光回路としての合成ができない。
産業上の利用分野 電子工学、情報工学、光エレクトロニクス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一方向性光増幅器
特許請求の範囲 【請求項1】 光入力端から入力される光を光出力端に導く高屈折率の誘電体光導波路および電子ビーム走行方向に延在する直線状の電子ビーム走行部から成り、フェルミレベルより十分高いエネルギー準位を利用して光を一方向に増幅する増幅部と、前記電子ビーム走行部に電子ビームを放射する電子放射部と、前記電子ビーム走行部から出射する電子ビームを吸収する電子吸収部とを具える一方向性光増幅器であって、前記電子ビーム走行部は、前記増幅部における電子の有効質量が小さくなるように構成されており、前記誘電体光導波路は、電子ビーム走行方向に光の電界成分を生じさせ、伝搬する光の一部を前記電子ビーム走行部にしみ出させるとともに、伝搬する光を前記電子ビーム走行部に複数個所で交差させる形状および前記高屈折率に依存して前記増幅部における光の波数を大きくするように構成されていることを特徴とする一方向性光増幅器。

【請求項2】 前記増幅部は、前記電子ビーム走行部の周囲に前記誘電体光導波路を螺旋状に巻き付けるように配置して成ることを特徴とする請求項1記載の一方向性光増幅器。

【請求項3】 前記増幅部は、前記誘電体光導波路および前記電子ビーム走行部を複数の部位で互に直交するように配置して成ることを特徴とする請求項1記載の一方向性光増幅器。

【請求項4】 前記増幅部は、前記誘電体光導波路および前記電子ビーム走行部を複数の部位で互に同一設定角度で交差するように配置して成ることを特徴とする請求項1記載の一方向性光増幅器。

【請求項5】 前記増幅部は、前記誘電体光導波路の中央部を前記電子ビーム走行部が貫通するように、前記誘電体光導波路を前記電子ビーム走行部に対し平行配置して成ることを特徴とする請求項1記載の一方向性光増幅器。

【請求項6】 前記電子ビーム走行部は、近赤外領域から可視光領域に用いる場合にはZnSe, ZnTe, ZnO, ZnS, CdSe, CdTe, CdS およびこれらの混晶等のII-VI 族半導体もしくはCaF2, SrF2,BaF2等の絶縁材料より成り、赤外領域に用いる場合にはInP, InSb, InAs, GaP, GaSb, GaAsおよびこれらの混晶等のIII-V 族半導体より成ることを特徴とする請求項1~5の何れか1項記載の一方向性光増幅器。

【請求項7】 前記誘電体光導波路は、近赤外領域から可視光領域に用いる場合にはZnSe,ZnTe, ZnO, ZnS, CdSe, CdTe, CdS およびこれらの混晶等のII-VI 族半導体もしくはGaN, GaP, AlAsおよびこれらの混晶等のIII-V 族半導体より成り、赤外領域に用いる場合にはInP, InSb, InAs, GaP, GaSb, GaAsおよびこれらの混晶等のIII-V 族半導体またはSi, Ge等のIV族半導体より成ることを特徴とする請求項1~6の何れか1項記載の一方向性光増幅器。

【請求項8】 前記請求項1~7の何れか1項記載の一方向性光増幅器を複数個縦続接続して多段構造としたことを特徴とする一方向性光増幅器。
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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