この新しいレーザーは、ゲインチップ上に光学部品と電気部品を統合する道を開き、計算速度とデータ伝送速度を大幅に向上させる可能性のある画期的な技術です。光通信、分光法、周波数計測など、スペクトル線幅が狭い波長可変レーザーによって、あらゆる分野が可能になりました。
ゲインチップは、外部共振器型レーザーダイオードにおいて光利得媒体として使用される半導体光デバイスです。波長選択フィルタを備えた波長可変光源（TLS）として使用されます。半導体レーザー光源は、その技術特性上、サイズ、重量、出力、そしてコストと生産規模といった面で優れた利点を備えているため、理想的な候補となります。
このブログでは、ゲインチップの重要な側面をすべて網羅しました。それでは始めましょう！
ゲインチップとは何ですか?
ゲインチップは、波長可変ダイオードレーザーや高安定外部共振器ダイオードレーザーの開発において重要な部品です。回折格子などの周波数選択フィルターを備えた波長可変光源として機能し、発振波長を変化させます。
ゲインチップはレーザーダイオードチップに似ていますが、片面または両面に厚い反射防止コーティングが施されている点が異なります。これにより、自己レーザー発振が大幅に低減または除去されます。回折格子は、入射ビームに沿って所望の波長の光を反射し、回転させることにより波長を走査することができます。出力レーザービームは通常、ゼロ次回折ビームです。
ゲインチップの種類
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片側光学アクセス
片側光アクセスゲインチップは、出力電力が外部キャビティから分離されているシステムに最適なコンポーネントです。to-canパッケージに含まれています。
タイプA:
典型的なゲインチップは、ファセットまで伸びる直線状のストライプを特徴とし、強力な反射HRコーティングと広範囲にわたる反射防止ARコーティングが施されています。この設計は、外部共振器型ダイオードレーザーの中で最も費用対効果が高く、高NA非球面レンズを搭載することで、外部共振器と背面の両方への優れた結合を実現します。さらに、このタイプのゲインチップは、他のタイプと比較して、ゲインスペクトルリップルの除去が比較的低くなっています。
タイプB:
タイプBのゲインチップは、通常面のHRと傾斜面の厚いARコーティングを備えた曲線状のストライプが特徴です。反射率が極めて低いため、自己発振を抑制し、出力ビームの歪みの原因となるゲインリップルを最小限に抑えることができます。しかし、この設計はコリメーションを困難にし、バックカップリング効率に悪影響を及ぼします。
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両面光アクセス
両側の光アクセス ゲイン チップは、光増幅方式、またはゲイン チップからの直接電力出力結合を可能にする技術で利用できます。
タイプC:
このタイプのゲインチップは、湾曲したストライプと深いARコーティングを特徴としており、通常面では数パーセントの反射率があります。この設計は、システム設定と必要な出力パワーに基づいて、高い出力パワーと適切な出力ビームを提供します。波長選択フィードバックは角度付き側に、出力パワーは通常側に配置する必要があります。
タイプD:
タイプDゲインチップは、両面に深いAR（反射率）を持つ傾斜ストライプを備えており、高信頼性要件を満たす複雑な光学システムに広く使用されています。ISOは、厳格な設計、製造、試験に基づいて製造され、そのすべてが試験結果によって裏付けられていることを認証しています。
ゲインチップの用途
ゲインチップは、外部共振器（EC）型波長可変レーザー構成においてレーザーとして利用され、その活性領域設計、共振器長、そして基本的な性能特性により、様々な波長で広範囲に波長可変なレーザーを提供します。通信分野では、回折格子を用いて発振波長を変化させることができる波長可変光源（TLS）として広く利用されています。
ゲイン チップの最も魅力的なアプリケーションをいくつか簡単に見てみましょう。
A. 外部空洞型TLSとして
外部共振器型レーザーダイオードでは、利得媒体は半導体部品の外側にある共振ミラーです。発振周波数を調整するために、回折格子を使用することができます。
B. シリコンフォトニクスの可変光源として
100Gbpsに達する通信ネットワークでは、超高速デジタル信号処理を用いたコヒーレント光ファイバ通信が用いられています。このため、光導波路、光変調器、波長フィルタを内蔵したシリコンチップを用いるシリコンフォトニクス技術が注目されています。シリコンフォトニクスにおける利得媒体は、反射型SOA（RSOA）利得チップです。
さらに、ゲイン チップを選択する際には、次の基準に注意してください。
- ゲインとパワー
- チューニング範囲
- 製造可能性
- 反射率とデザイン
これらすべての要素は、最適なゲインチップを選ぶ際に非常に重要です。必ず一つ一つに注意してください。
機能とパフォーマンス
ゲインチップは、広い波長範囲にわたって高い光利得を提供するように設計されています。外部共振器型レーザーシステムでは、ゲインチップはレーザーの主要なゲイン源として機能します。ゲインチップはチップまたはサブマウントの形態で提供され、標準の背面ファセットには高反射率（HR）コーティング、傾斜した前面ファセットには低反射率の反射防止（AR）コーティングが施されており、性能を最適化し、不要な反射を最小限に抑えます。
ゲイン チップの主な機能をいくつか見てみましょう。
- ファイバー用の優れたビーム発散
- HR/ARファセットは光学コーティングされている
- 高出力と広い帯域幅
- 量子井戸の活性層構造
- シリコンフォトニクスアプリケーションでカスタマイズ可能
このブログでご紹介したように、ゲインチップはレーザーにとって重要な部品です。ゲインチップ、その構成部品、そしてその機能と用途について、知っておくべきことをすべて網羅しました。ゲインチップの高度な技術的詳細については、製品ページをご覧ください。
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