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公開番号2025016426
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-04
出願番号2024100748
出願日2024-06-21
発明の名称外部キャビティ型可変レーザ
出願人スティヒティング・イメック・ネーデルラント,Stichting IMEC Nederland
代理人個人,個人,個人
主分類H01S 5/14 20060101AFI20250128BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】可変レーザに関し、特に外部キャビティ型レーザに関し、また、可変レーザの動作方法にも関し、広波長範囲にわたって高速かつ再現性のある波長調整を行うように設計されている可変レ-ザを提供する。
【解決手段】可変レーザ10は、キャビティ11と、キャビティの領域内に配置された利得媒体12であって、誘導放出により光を発生させ、その光をキャビティ内に放出するように構成された利得媒体と、キャビティ内の光の一部をレーザビームとして出力するように構成されたレーザ出力とを含む。キャビティは、互いに光学的に結合された第1の共振器13と第2の共振器14とを含み、第1の共振器の共振周波数は、調整可能である。第2の共振器の自由スペクトル帯域(FSR)は、キャビティのFSRの整数倍である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
可変レーザ（１０）であって、
キャビティ（１１）；
キャビティ（１１）の領域内に配置された利得媒体（１２）であって、誘導放出により光を発生させ、その光をキャビティ（１１）内に放出するように構成された利得媒体（１２）；および、
キャビティ（１１）内の光の一部をレーザビームとして出力するように構成されたレーザ出力（１５）、を含み、
キャビティ（１１）は、互いに光学的に結合された第１の共振器（１３）と第２の共振器（１４）とを含み、第１の共振器（１３）の共振周波数は調整可能であり、
第２の共振器（１４）の自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）は、キャビティ（１１）のＦＳＲの整数倍であるレーザ（１０）。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
キャビティ（１１）は線形共振器（２１）を含み、利得媒体（１２）は線形共振器（２１）の領域内に配置され、線形共振器（２１）は第１および第２の共振器（１３、１４）に光学的に結合されている請求項１に記載のレーザ（１０）。
【請求項３】
線形キャビティ（１１）は、光スプリッタ（２２）によって第１および第２の共振器（１３、１４）に光学的に結合されており、
光スプリッタ（２２）は、光が線形共振器（２１）から第１および第２の共振器（１３、１４）に結合し、光が第１および第２の共振器（１３、１４）から線形共振器（２１）に結合することを可能にするように構成されている請求項１または２に記載のレーザ（１０）。
【請求項４】
光スプリッタ（２２）はレーザ出力（１５）にさらに光学的に結合されている請求項３に記載のレーザ（１０）。
【請求項５】
線形共振器（２１）の共振周波数は調整可能である請求項３または４に記載のレーザ（１０）。
【請求項６】
第２の共振器（１４）の共振周波数は調整可能である請求項１～５のいずれか１項に記載のレーザ（１０）。
【請求項７】
１つまたはそれ以上の位相シフタ（３１、３２、３３）をさらに含み、
１つまたはそれ以上の位相シフタ（３１、３２、３３）の第１の位相シフタ（３２）は、第１の共振器（１３）の共振周波数を調整するように構成された請求項１～６のいずれか１項に記載のレーザ（１０）。
【請求項８】
位相シフタ（３１、３２、３３）の第２の位相シフタ（３３）は、第２の共振器（１４）の共振周波数を調整するように構成されており、および／または、
位相シフタ（３１、３２、３３）の第３の位相シフタ（３１）は、線形共振器（２１）の共振周波数を調整するように構成された請求項７および請求項５または６に記載のレーザ（１０）。
【請求項９】
第２の共振器（１４）の共振周波数および線形共振器（２１）の共振周波数の少なくとも１つは、調整可能ではない請求項１～８のいずれか１項に記載のレーザ（１０）。
【請求項１０】
第１の共振器（１３）は第１のリング共振器であり、および／または第２の共振器（１４）は第２のリング共振器である請求項１～９のいずれか１項に記載のレーザ（１０）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、可変レーザ、特に外部キャビティ型レーザに関する。本開示はまた、可変レーザの動作方法にも関する。本開示の可変レーザは、広波長範囲にわたって高速かつ再現性のある波長調整を行うように設計されている。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
集積フォトニクスにおいて、可変レーザを設計するには、例えばレーザダイオードのような適切な光源をフォトニック集積回路（ＰＩＣ）に集積することがますます重要になってきている。レーザの波長、波長可変性、スペクトル線幅、コヒーレンス長、相対強度ノイズなどのスペクトル特性の調整は、ＰＩＣに追加の外部キャビティを適切に設計および製造することで行うことができる。
【０００３】
このような外部キャビティの例としては、例えば、わずかに異なる円周を持つ２つ以上の結合リング共振器のセットなど、調整可能な共振器のセットが挙げられる。このような調整可能なリング共振器を備えた外部キャビティは、例えば、利得媒体を含む光源、例えばレーザダイオードの線形共振器またはキャビティに結合させることができる。
【０００４】
外部キャビティは、公知のバーニア効果を利用することを可能にする。この効果により、レーザのチューナビリティを効果的に高めつつ、線幅を減少させ、スペクトルの純度をさらに高めることができる。
【０００５】
しかしながら、このような統合型外部キャビティレーザを改善する必要性は依然としてあり、特に外部キャビティの新しい設計を見出す必要がある。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の解決策は、さらに以下の考察に基づく。
【０００７】
上述したタイプの外部キャビティレーザでは、波長調整は通常、例えばヒータなどの位相シフタによる様々な共振器の位相調整など、比較的遅いメカニズムを介して行われる。共振器の位相調整により、予め定められたレーザ波長を指定することができる。
【０００８】
例えば、外部キャビティの第１のリング共振器の位相を調整し、より低い波長を最初に指定してからより高い波長に移行することで、第２の（調整されていない、すなわち静止した）リング共振器の共振モードも指定することができる。しかしながら、各波長に対しては、レーザのキャビティ全体に波長が収まるようにし、電力損失を回避するために、線形共振器の位相も調整する必要がある。つまり、線形共振器用の位相シフタの速度が、レーザの全体的な調整速度のボトルネックとなる。その結果、前述の、第１のリング共振器の最低波長から最高波長への切り替え方式は、実際には対応できない。
【０００９】
この点を踏まえ、本開示は、外部キャビティを備えた改良型可変レーザを提供することを目的とする。特に、パワー損失を経験することなく高速で調整可能な可変レーザを提供することを目的とする。特に、第２の共振器を静止させたまま第１の共振器を調整する方式を実施する場合に、線形共振器の位相シフタを調整する必要があるという上述のボトルネックを回避することを目的とする。
【００１０】
これらの目的およびその他の目的は、独立請求項に記載される本開示の解決策によって達成される。有利な実施は従属請求項に記載される。
（【００１１】以降は省略されています）

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