JP3331726B2 - 光ファイバレ−ザ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルスレ−ザ方式の距
離測定や、一般の計測に利用できる光ファイバレ−ザ光
源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバレ−ザは、活性媒質を含む光
ファイバに、ポンピング光を軸方向に入射して光を増幅
するものである。誘導放出を起こさせ位相を揃えるため
には共振器が必要である。このために、光ファイバの外
部に２枚のミラ−を設ける。原理はガスレ−ザや固体レ
−ザと同じようなものである。ポンピングによる活性媒
質の準位間の逆転分布を利用している。

【０００３】ガスレ−ザや固体レ−ザのように励起光が
外部から軸に直角方向に照射されるのではなく、光ファ
イバの一端から内部光として軸方向に与えられる。これ
が大きな相違である。シングルモ−ドファイバに活性イ
オンを分布させて、一方から励起光（ポンピング光）を
入れると、これはシングルモ−ドファイバのコアの全体
に広がるが、コアが極めて細いので、イオンとの衝突確
率が格段に高い。ために効率の高い励起を行なうことが
できる。ここではＥｒ³⁺イオンをド−プした光ファイバ
レ−ザを対象にする。 Ｅｒレ−ザやレ−ザの原理につ
いては例えば次のような文献がある。

【０００４】P.Myslinski,J.Chrostowski,J.A.Koning
stein and J.R.Simpson,"High PowerQ-Swiched Erbium
Doped Fiber Laser"IEEE J.Quantum Electron.,vol.28
(1),371-377(1992) F.Seuin and T.Oleskevich,"Diode-pumped Q-swtiche
d fiber laser"Opt.Engineering,vol.32(9),2036-2041
(1993) A.Chandonnet and G.Larose,"High Power Q-switched
erbium fiber laser using an all-fiber intensity m
odulator" Opt.Engineering,vol.32(9),2031-2035(199
3) 多田、神谷共訳”光エレクトロニクスの基礎”、丸
善、ｐ１１７〜１２０、１９７４年版 西原、春名、楢原共著、”光集積回路”、オ−ム社、
昭和６０年度版

【０００５】はエルビウムイオンをド−プしたシング
ルモ−ドファイバの一端を軸に対して９０度に切断しこ
れを反射面としている。この面にアルゴンレ−ザの５１
４ｎｍの励起光を入射する。励起光はレンズで絞って入
射させる。他方のファイバ端は反射面ではなく、ここか
ら光を外部に取出し音響光学変調器を通して反射ミラ−
に導いている。入力側端面と外部のミラ−が共振器を構
成する。実質的にふたつの反射ミラ−を光ファイバの両
端に設定しているので通常の固体レ−ザや気体レ−ザと
同じように反射光がミラ−間を往復している間に増幅さ
れるのである。

【０００６】励起光がファイバ端に入る前の自由光路に
ダイクロイックミラ−を設けてファイバレ−ザ光を外部
に取り出している。シングルモ−ドファイバのコア径は
２．２μｍ、開口数は０．１６である。光ファイバ中の
エルビウム濃度は１６００ｐｐｍである。ファイバの長
さは３８ｃｍ〜６０ｃｍである。連続（ＣＷ）発振でき
る。しかしＱスイッチにより強いパルス光を発生するこ
ともできる。スイッチ動作の方が重要である。ピ−ク出
力が２３０Ｗ、パルス幅が８ｎｓ、波長１．５３μｍの
光パルスが得られたそうである（Ｆｉｇ．３）。

【０００７】もエルビウムド−プ光ファイバレ−ザで
ある。オ−ルファイバ型である。励起光は半導体レ−ザ
の光を用いている。励起光の入射側にファイバカップラ
を設けている。分岐の一方には誘電体ミラ−を設けてい
る。これは共振器の一方を構成する。他方の分岐から半
導体レ−ザの光をファイバに導入する。ファイバの反対
側はレンズに結合され、レンズを通った光が音響光学変
調器を通り、１００％反射ミラ−に至る。このミラ−と
誘電体ミラ−がファブリペロ共振器を構成する（Ｆｉ
ｇ．６）。

【０００８】発振波長は１．５６μｍの近傍である。フ
ァイバの開口数は０．２２である。ファイバ長は５０ｃ
ｍ〜９０ｃｍである。連続（ＣＷ）動作も可能である。
音響光学変調器によりＱスイッチ動作をさせることもで
きる。一次回折光がファイバと１００％反射ミラ−を接
続している。Ｑスイッチにより、２０ｎｓ幅の、２９０
Ｗピ−クパワ−のレ−ザ光が得られたとある（Ｆｉｇ．
７）。 もエルビウムド−プ光ファイバレ−ザであ
る。これはファイバの途中に変調器を設けている。ファ
イバの両端を反射面としている。これで共振器となる。
反射率はいずれも３．５％である。一方のファイバ端面
よりＴｉド−プサファイヤレ−ザの９８０ｎｍ（０．９
８μｍ）の励起光がファイバに導入される。１．５５μ
ｍの連続光或はパルス光が発生する。Ｑスイッチにより
幅が１５ｎｓで、ピ−ク高さ４００Ｗ、繰り返しが１０
０Ｈｚの大パルスが得られたという。

【０００９】は一般にレ−ザの共振器の出力取出し側
のミラ−の透過率について考察し、最適の透過率を求め
ている。他方のミラ−は反射率１００％である。取り出
し側のミラ−の最適透過率は（ｇ₀ Ｌｉ）^1/2 −Ｌｉで
あるとしている。ｇ₀ は１回光路通過当たりの利得で、
Ｌｉは１回光路通過時のファイバによる損失である。利
得や損失が変化すれば、最適透過率が変化する。

【００１０】は光変調器の解説である。ＳＡＷ（表面
弾性波素子：surface acoustic wave ）である。圧電体
基板の上に薄膜光導波路を形成する。薄膜の上の一辺に
平行な入力グレ−テイングを形成する。反対側の辺にも
出力グレ−テイングを形成する。中間に互いに対向する
ように２つの櫛形電極を設ける。グレ−テイングと櫛形
電極は互いに直角をなす。櫛形電極間に表面弾性波を伝
搬させる。入力光が表面弾性波に斜めに当たると、一部
はそのまま透過する（０次透過光）。残りは表面弾性波
により回折される（一次回折光）。回折波と透過波（非
回折光）が出力される。回折波のパワ−は表面弾性波の
強度に依存する。従って出力光の内、透過光と、回折光
の割合を表面弾性波の電源パワ−を変えることにより任
意に変化させることができるのである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバレ−
ザにおいては、光を増幅されるために必ず共振器を構成
していた。このために光ファイバの両端に反射ミラ−を
設けていた。一方は１００％反射ミラ−で、もう一方は
幾らかの光を外部に取り出すために部分ミラ−になって
いる。これは従来のガスレ−ザや固体レ−ザ、半導体レ
−ザと同じ思想に立つものである。部分透過ミラ−の透
過率と反射率の比には出力を最適にするための最適比が
ある。通常のレ−ザはこの最適比を持つように部分反射
ミラ−を製作しこれを装置に取り付ける。

【００１２】部分透過ミラ−を持つレ−ザには次の難点
あるいは課題がある。 課題 損失がなく、反射率、透過率を正確に与えるた
めに誘電体多層膜ミラ−が必要である。しかし誘電体多
層膜ミラ−は高価である。 課題 製造工程での条件のばらつき、環境温度のばら
つきにより活性媒質である光ファイバのゲイン、損失が
変動する。すると部分透過ミラ−の透過率／反射率の最
適値が、初めに設定した最適値からずれてくる。このた
めに出力が低下する。

【００１３】以上の難点は連続発振でも、パルス発振で
も同様に存在する。パルス発振の場合はさらに次の欠点
が加わる。パルス発振の場合、Ｑスイッチによりパルス
光を発生させる。Ｑスイッチを行なうために、前記の
〜にも説明されているように共振器の途中に光スイッ
チを挿入しなければならない。大部分の時間は光スイッ
チを遮断し共振器のＱ値を下げてポンピング光による不
要な発振を抑制する。この間に電子が基底状態から励起
状態へ持ち上げられて反転分布が増大する。光ファイバ
の全体に反転分布の形でエネルギ−が蓄積されてゆく。

【００１４】ある瞬間に光スイッチを透過状態にする。
共振器のＱ値が増加するので、一挙に誘導放出が始ま
り。レ−ザ発振が起こる。パルス光が発生する。すぐに
反転分布が消滅し光が消える。蓄積されていた反転分布
が大きいので瞬間的なパワ−の大きいパルス光が生成す
る。この原理も固体レ−ザやガスレ−ザのＱスイッチと
同じである。しかし光ファイバレ−ザの場合は特有の困
難がある。 課題 一般的にエルビウムド−プ、ネオジウムド−プ
光ファイバなど光ファイバレ−ザはゲインが非常に高
い。これは狭い断面積を持つファイバに励起光と活性イ
オンが局在するために、励起光とイオンの衝突の確率が
極めて高いことに起因する。光スイッチを遮断状態にし
ても、ゲインが大きいために、一方の反射ミラ−との間
で部分的な共振器が形成され。光ファイバの中に僅かな
帰還光が常時存在する。このために部分的な発振が常時
起こっている。エネルギ−が浪費される。すると光スイ
ッチ遮断時においてエネルギ−を効率良く蓄積できな
い。反転分布が十分に増加しない。するとＱスイッチに
よって大きいピ−ク値のパルス光を得ることができな
い。

【００１５】課題 光スイッチを共振器の中に入れて
いるが、透過（開）状態での光スイッチの損失が０でな
い。開状態の光スイッチによる損失がその他の共振器損
失に加わるので、これがＱスイッチの出力に大きく影響
する。やの場合音響光学素子を光スイッチに使い超
音波回折格子を形成する。開（透過）状態としての光の
交換はこれの一次回折光を用いる。透過（開）状態での
損失（０次透過光）が小さいことが必要である。そうす
るためには一次回折光が余程強い音響光学素子を使わな
くてはならない。これは高価な素子となる。また充分な
一次回折光を得る為には、音響光学素子の表面弾性波を
強く励振しなければならない。このために大きい投入電
力が必要とされる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバレ−
ザは、反射ミラ−を用いない。従来のレ−ザのように反
射鏡による往復光共振器構造を取らない。増幅作用を持
つ光ファイバの両端を、電気入力により分岐比の変えら
れる２入力２分岐双方向光スイッチの反対側の２つポ−
トに接続し、残りの２つのポ−トから出力光を取り出
す。光ファイバの途中に合波器を挿入してポンピング光
源からのポンピング光をファイバ中に導入する。光は往
復せず閉曲線を周回する。

【００１７】２入力２分岐双方向光スイッチというのは
２つの入力と２つの出力を持ち、入力のいずれかの光を
分配して出力に取り出せる光スイッチである。通常は一
方方向への光の伝達に用いる。しかし本発明ではこれを
双方向に使う。つまり出力の何れの光をも分配して入力
の各ポ−トに取り出せるようにしている。入力出力につ
いて双方向的である。入力のポ−トをポ−トＡ、Ｂとし
出力の分岐をポ−トＣ、ポ−トＤとする。ポ−トＢの光
が、ポ−トＣ、ポ−トＤに分配される。反対にポ−トＣ
の光が、ポ−トＡ、Ｂに分配される。双方向的であるか
ら、入力出力という用語は不適切である。そこで同方向
にあり光が連続して伝搬しないふたつのポ−トを、同極
ポ−トと呼ぶ。対向方向にあり光が連続て通過するポ−
トを異極ポ−ト（対向ポ−ト）とよぶ。ポ−トＢとポ−
トＣは異極ポ−ト（対向ポ−ト）である。ポ−トＣとポ
−トＤは同極ポ−トである。２入力２分岐双方向光スイ
ッチは２組の同極ポ−トを持つ光スイッチである。

【００１８】［Ａ発明］ 図１は本発明の第１の発明
（Ａ発明と呼ぶ）に係る光ファイバレ−ザの原理構成図
である。これは光増幅作用を持つ光ファイバ１、ポンピ
ング光源２、合波器３、２入力２分岐双方向光スイッチ
４、光スイッチ駆動回路５などを含む。光ファイバ１
は、活性イオンをド−プしてあるので光増幅作用を発揮
する。ポンピング光源２は、アルゴンレ−ザのようなガ
スレ−ザでも半導体レ−ザでもよい。合波器３は光ファ
イバの途中に設けられ、ポンピング光源２からの光を、
光ファイバのコアの中に導入するものである。

【００１９】結合比を適当に設定し合波器の孤立端には
ポンピング光も発振光も殆ど出ないようにしてある。２
入力２分岐双方向光スイッチ４はふたつの同極ポ−トを
持ち、異極ポ−ト（対向ポ−ト）間では光を連続して通
すことができるようになっている。ポ−トＡ、ポ−トＢ
が一方にあり、ポ−トＣ、ポ−トＤが他方にある。光フ
ァイバの両端は、２入力２分岐双方向光スイッチの異極
ポ−トに接続する。残りの二つのポ−トからレ−ザ出力
を双方向に取り出す。図１では、光ファイバの端部を、
２入力２分岐双方向光スイッチのポ−トＣとポ−トＡに
接続している。ポ−トＤ、ポ−トＢからレ−ザ出力を取
り出している。異極ポ−トから与えられた光の、同極ポ
−ト間での分配比は、光スイッチ駆動回路５からの電気
入力によって制御できる。分配比を固定すると、一定の
出力の連続レ−ザ光を得ることができる。分配比を瞬間
的に変えるとパルス発振させることができる。

【００２０】光ファイバ、２入力２分岐双方向光スイッ
チとしては次のようなものを利用することができる。 （１）増幅作用を持つ光ファイバ：稀土類元素（Ｎｄ、
Ｅｒなど）を添加した石英ファイバ、有機色素（ロ−ダ
ミン６Ｇなど）を添加したプラスチックファイバなど （２）２入力２分岐双方向光スイッチ：音響光学素子
（Ａ／Ｏ素子）、バランスブリッジ型光変調器（文献
Ｐ３０３図１０．４）、内部全反射（ＴＩＲ）スイッチ
（文献Ｐ３１５図１０．８）、ブラッグ回折型スイッ
チ（文献Ｐ３１５図１０．１３）

【００２１】［Ｂ発明］ パルスレ−ザ…本発明の光フ
ァイバレ−ザは連続動作はもちろんできる。さらにＱス
イッチにより大出力パルス光を発生させることもでき
る。パルス発振の方が重要である。大部分の時間は、光
ファイバの両端が結合しない状態（非結合）にしエネル
ギ−を貯める。瞬間的にファイバの両端を結合し、光路
が閉曲線になるようにする。これによりＱスイッチ動作
を行なうことができる。図３は本発明（Ｂ発明と呼ぶ）
のＱスイッチファイバレ−ザの概略構成図である。図１
のものとほぼ同じであるが、パルス発生装置６が新たに
加わっている。光増幅作用を持つ光ファイバの両端は、
２入力２分岐双方向光スイッチ４のポ−トＡと、ポ−ト
Ｄに接続される。ポ−トＣ、ポ−トＢは光の出力ポ−ト
になる。ポンピング光源２の励起光は合波器３により光
ファイバに入る。

【００２２】光スイッチ駆動回路５は、ポ−ト間の結合
を変化させる。大部分の時間は、ポ−トＤがポ−トＢ
に、ポ−トＡがポ−トＣに接続される。光路が閉ル−プ
をなさないので発振しない。この間に励起光の作用によ
り反転分布が増大してゆく。ある瞬間だけ２入力２分岐
双方向光スイッチの、ポ−トＡとＣを結合させる。この
とき誘導放出が起こり強いレ−ザ発振が起こる。反転分
布が一挙に消滅する。すると発振が停止する。再びポ−
トＡとＣ、ポ−トＢとＤを結合させる。ポンピング光に
より反転分布が増えてゆきエネルギ−が蓄積される。

【００２３】［Ｃ発明］ 単一波長レ−ザ… エルビウ
ム添加ファイバの場合、増幅できる光の波長帯が図５に
示すように広い幅をもっている。図５において横軸は光
の波長、縦軸は増幅率である。増幅率が大きいのは１５
２４ｎｍ〜１５６５ｎｍの範囲である。この範囲での発
振が広く起こっても良いという場合もある。大きいパワ
−を必要とする時などである。しかし特定の波長の光を
欲しいという場合もある。増幅できる波長域が広いの
で、幾つもの縦モ−ドができるのでそのままでは単色に
はならない。単色光を得ようとする場合は光路の途中
に、特定波長の光のみを通過させるフィルタを挿入す
る。これは誘電体フィルタや、光ファイバフィルタなど
である。すると透過光以外の波長の光に対する発振閾値
が上昇する。透過光に対する発振閾値のみが下がる。た
めに単一波長の光だけの発振が可能である。単色光を発
振できるレ−ザは、光の干渉を用いた計測器など、単色
性の要求される光源として有用である。

【００２４】図６はそのような発明をしめす構成図であ
る。光ファイバ光路の適当な箇所にフィルタ７が挿入さ
れる。これは単一波長のみを透過するフィルタである。
フィルタは、ポンピング光の内、エルビウムイオンによ
って吸収されなかった波長の光を除去する効果もある。
一般に、発振光の単色性が高い程、ポンピング光から発
振光への変換効率が高い。ために単色にすることはレ−
ザ出力を増強する上にも効果的である。

【００２５】［Ｄ発明］ 波長可変レ−ザ…エルビウム
添加光ファイバレ−ザのように広い増幅帯域を持つレ−
ザの場合、音響光学素子を２入力２分岐双方向光スイッ
チとして用いて、透過光波長を選択するようにできる。
図７にこれを示す。音響光学素子の左右の端から光導波
路に光を入れる。中間にクシ形電極を設けてこれに交流
電圧を印加する。クシ形電極の距離によって決まる波長
の超音波が発生する。これが、光導波路を進行する光に
対して回折格子として機能する。

【００２６】回折は１次、２次…とあるがここでは１次
回折光だけを出力側で取込むことにする。１次回折であ
るのでブラッグの条件２ｄｓｉｎθ＝λが成り立つ。同
じ周期ｄの回折格子でも、波長λが異なると、回折光の
角度θが相違する。そこで入力側出力側の光ファイバの
方向と位置を適当に変えることにより波長を選ぶことが
できる。つまり２入力２分岐双方向光スイッチによって
単色を発生するレ−ザにすることができる。

【００２７】［Ｅ発明］ 一方向出力レ−ザ…これまで
に説明したものは２入力２分岐双方向光スイッチのふた
つのポ−トから２方向に出力光が出る。一方向にするに
は、図８に示すように、音響光学素子のポ−トの一つに
反射膜８を設ける。反射鏡によりこのポ−トに向かう光
を反射し、出力の方向を反対側に向けることができる。
この場合、音響光学素子（光スイッチ）を駆動する回路
はパルス動作をする必要がある。

【００２８】［Ｆ発明］ 発振出力制御レ−ザ…レ−ザ
発振器から取り出せる光量は、帰還光量に依存して変化
する。最大光量を得るために、帰還光量を最適値に設定
する。従来の光ファイバレ−ザは反射鏡を使って光を共
振器内に戻していたので、帰還量を任意に変化させるこ
とができなかった。本発明の場合は、光スイッチ（２入
力２分岐双方向光スイッチ）を使って光の帰還率を調整
できるので、常に最適の出力が得られるようにできる。
これによって安定したレ−ザ発振器を実現することがで
きる。

【００２９】

【作用】

［Ａ発明］ 閉曲線ファイバレ−ザ…図１に示すよう
に、光増幅作用を有する光ファイバの両端が、２入力２
分岐双方向光スイッチ４のポ−トＡとポ−トＣに接続さ
れている。光スイッチ駆動回路５によって、ポ−トＡと
ポ−トＣ、Ｄの結合、ポ−トＣと、ポ−トＢ、ポ−トＡ
の結合の係数を変化させることができる。ポンピング光
源２から、励起光（ポンピング光）が合波器３を介して
光ファイバのコアに導入される。励起光は発振光より短
い波長を持つ。

【００３０】例えばエルビウムド−プレ−ザの場合、励
起光源は、１．４６〜１．４９μｍの波長の半導体レ−
ザ（ＩｎＧａＡｓＰ）を用いることができる。レ−ザ光
は、１．５３〜１．５５μｍの波長の光である。一般に
励起光は、レ−ザ発振光より短波長で電子の基底状態と
何れかの励起状態のエネルギ−の差にほぼ等しいもので
ある必要がある。あれば良い。活性媒質（Ｅｒ，Ｎｄな
ど）をド−プしたファイバに励起光（ポンピング光）が
導入されるので、励起光により電子が励起準位に持ち上
げられる。励起準位は２以上あって、励起準位間の遷移
が起こり下側の励起準位を電子が占めるようになる。基
底準位よりも励起準位の方に電子が多く存在するので反
転分布という。ポ−トＢ、ポ−トＤはレ−ザ光がでてく
るポ−トになる。もちろんポ−トＣ、ポ−トＤの関係は
逆にしても良い。

【００３１】図２はこのようなレ−ザの作用を説明する
図である。ポ−トＡから光スイッチに入る光を光線ａと
する。これの一方の成分が光線ａ₁ である。これはポ−
トＣからファイバに戻る。帰還光である。他方の成分が
光線ａ₂ である。これはレ−ザ光として外部に取り出さ
れる。ａ₁ 、ａ₂ の分岐比は光スイッチの電気入力によ
って決まる。ポ−トＣから入る光を光線ｃとする。一方
の成分が光線ｃ₁ とする。これはポ−トＡからファイバ
に戻る。帰還光である。他方の成分が光線ｃ₂ である。
これはレ−ザ光として外部に取り出す。光スイッチの分
岐比により、光線ｃ₁ 、ｃ₂の比率が決まる。

【００３２】光スイッチが遮断され、ポ−トＣとポ−ト
Ａが結合していないとき（ａ₁ ＝０，ｃ₁ ＝０）は、光
がファイバ中を巡回しないので、誘導放出が起こらず、
ポ−トＢ、ポ−トＤに光を殆ど出さない。ただし励起光
と自然放出光（ｃ₂ ）がポ−トＢからでる。この例では
励起光は時計廻りに回るので、ポ−トＢからでるが、ポ
−トＤからはでない。励起光（ポンピング光）により、
電子の反転分布が増大してゆく。反転分布の増大という
形でエネルギ−が光ファイバの中に蓄積される。細い光
ファイバコア（例えば３μｍ径）の中を通るので、衝突
断面積が広く光が電子を励起する確率が極めて高い。励
起光が極めて有効に利用される。これは光ファイバレ−
ザの大きな特徴である。反転分布から電子が少しずつ基
底状態に落ちるので弱い蛍光が出る。自然放出である。
蛍光は全方向に出るが、光ファイバの中であるから、コ
アに沿う方向にしか伝搬しない。つまり右回りと左回り
に伝搬する。これはレ−ザ発振波長と同じ波長である
が、パワ−が小さいので、ポ−トＢ、ポ−トＤ（光線ａ
２）に出る蛍光は等量で微弱である。出力ポ−トである
ＢとＤの光の比はかなり大きい。Ｂには励起光が出るか
らである。

【００３３】光スイッチに与える電圧により、２入力２
分岐双方向光スイッチの各ポ−トの結合を任意に変化さ
せることができる。ある程度の結合を与えると、励起光
もこれによって誘起された光も閉曲線を何回も循環でき
るようになる。１．５５μｍの光が循環すると、これと
の相互作用により、励起準位から電子が基底状態に同期
して落ちる。これが光の位相と合致して起こる起こるの
でレ−ザ発振する。光は両方向にでるので、右廻り光、
左廻り光として伝搬する。光の強度は１：１である。こ
れらのレ−ザ光がポ−トＢ、ポ−トＤから外部に放出さ
れる。

【００３４】連続発振させる場合は、２入力２分岐双方
向光スイッチの分岐比（あるいは結合比）を一定にして
おく。この場合は、一定強度の連続光がでる。連続光の
エネルギ−と、励起光のエネルギ−が一定比をなす。エ
ルビウム光ファイバレ−ザのばあいゲインが高いので、
微分効率は２０〜３０％にも達する。

【００３５】パルス発振させることもできる。Ｑスイッ
チ動作によってパルス光を出すようにする。始めポ−ト
Ｃ、ポ−トＡが結合しないようする。閉曲線ができな
い。励起光も、発振光も閉曲線を進行できない。この場
合は、光によって、電子が効率よく上の励起準位に持ち
上げられる。エネルギ−が光から電子準位のエネルギ−
に変換される。つまり反転分布がファイバ全体に成長し
てゆく。電子状態によりエネルギ−を蓄積してゆく。あ
る瞬間に２入力２分岐双方向光スイッチの電気入力を調
整し、ポ−トＣとポ−トＡの結合を高める。実質的に閉
曲線が形成される。光は、閉曲線の中を進行する。ため
に急激に相互作用して、電子が基底状態に落ちる。レ−
ザ発振が瞬間的に起こる。反転分布がなくなるので、発
振はすぐに停止する。こうしてパルス幅の狭い、パルス
波高の高いパルス光が得られる。光スイッチによってＱ
スイッチ動作をさせたものである。

【００３６】従来の光ファイバレ−ザと違う点は、光を
閉曲線の中を回すことによりレ−ザ発振させるというこ
とである。反射鏡によって反射して、往復運動させ、共
振させるのではない。往復ではなく周回運動である。こ
のようにしてもレ−ザ発振するかどうか疑問があるかも
しれない。反射鏡がある場合は定在波がふたつの反射鏡
の間にできて、鏡面が振幅０（節になる）になるので、
位相が揃い縦モ−ドが安定する。本発明は、光の運動が
周回運動である。鏡面が存在しないので、節になる場所
が決まらない。

【００３７】しかし、周回運動であっても、Ｍ回目とＭ
＋１回目の循環の光の間で位相がことなると互いに打ち
消しあうのでこの波長の光は消える。Ｍ回目とＭ＋１回
目の循環の光の位相が揃うものだけが残る。これが他の
波長の光のエネルギ−を奪って成長する。結局縦モ−ド
は、周回光路の長さＬによって決まる。光の波長をλと
し、Ｎを整数として、Ｌ＝λＮとなるλを選択する。λ
は、図５のように、増幅率が高い領域に含まれる。縦モ
−ドは、増幅率が大きくしかもＬ＝λＮという条件を満
足する値として決まる。モ−ドの幅は、周回光路の逆数
になる。

【００３８】図５のように活性媒質が、広い範囲で高い
増幅率をもち、周回光路が長い場合、複数の縦モ−ドが
存在する。単一縦モ−ドにならない。しかしそれは差し
支えない。多モ−ドで発振しても良い場合が多いからで
ある。単一モ−ドが必要であれば、公知の縦モ−ド単一
化の技術を利用できる。これについては後に述べる。本
発明は光ファイバを用いて周回光路を形成しレ−ザ発振
させるところに特徴がある。光ファイバレ−ザは例外な
く対向反射鏡を使い光を往復させている。本発明はそう
でなく閉曲線のなかを巡回させている。光路が周回する
という点ではリングレ−ザがある。これはガスレ−ザな
どにおいて、反射鏡を幾つも設置して、光が閉曲線を伝
搬するようにしたものである。光路が正多角形とは限ら
ない。

【００３９】これは反射鏡を多用するので、軸合わせが
難しいし、パワ−も小さい。大きい面積を占有するなど
の難点がある。リングレ−ザジャイロなど角速度測定な
どの用途があるだけである。本発明はこれらのリングレ
−ザとも違う。反射鏡を使わない。軸合わせの問題もな
い。ポンピング光が軸に直角に与えられない、嵩張らな
い、ゲインが大きい、パワ−が大きいという点で違う。

【００４０】本発明の難点は、レ−ザ光が、ポ−トＢと
ポ−トＤというふうに両方向に出ることであろう。両方
向にでると、パワ−が半減するからである。しかしこの
問題は後に説明するように容易に克服できる。

【００４１】［Ｂ発明］ パルスレ−ザ…図３、図４
（ａ）、（ｂ）はＱスイッチによるパルス発振をさせる
装置を示す。この例では光ファイバの両端をポ−トＤ
と、ポ−トＡにつないでいる。ポ−トの接続は任意であ
る。図４（１）はポンピングの状態を示す。電気入力が
なく、ポ−トＤとポ−トＡが非結合である。ために光路
が閉曲線を形成しない。励起光は反転分布を作るだけで
ある。エネルギ−が反転分布の形で蓄積される。僅かな
自然放出光がポ−トＣとポ−トＢから出てゆく。励起光
の残りも、ポ−トＢから出る。帰還光（周回する光）が
ないので、誘導放出が起こらない。

【００４２】図４（２）は光スイッチに電気入力を与え
て、ポ−トＣとポ−トＡとを部分的に結合させた状態を
示す。閉曲線光路が形成できる。光が光路を周回できる
ので、誘導放出が起こる。位相の揃ったレ−ザ光が発振
する。Ｑスイッチによるレ−ザ発振において本発明の顕
著な特徴がある。従来の光ファイバレ−ザは、先に課題
、として述べたような問題がある。光ファイバレ−
ザはゲインが高いので、２枚の反射鏡の内１枚が反射条
件から外れるようにしても１枚の反射鏡の反射で、光が
ファイバに戻るので、一部に誘導放出が起こる。エネル
ギ−が蓄積されにくい。穴の開いた容器に水を貯めるよ
うな非効率性がある。

【００４３】本発明は、光が光路中を周回しない条件で
ポンピング光するので、誘導放出が起こらず、反転分布
が安定である。十分にエネルギ−を蓄積できるので、大
きいパルス波高を実現できる。本発明は課題を解決す
る。次に、音響光学素子の問題について述べる。例え
ば、２枚の反射鏡Ｍ₁ 、Ｍ₂を用いる従来の光ファイバ
レ−ザにおいて、Ｍ１ミラ−の反射率を１００％、Ｍ２
ミラ−の反射率を４％として、この時に最大出力が得ら
れると仮定する。Ｍ２ミラ−の透過率が９６％であり、
帰還光量が４％、出力光が９６％であるという仮定であ
る。ゲインが高いので、ガスレ−ザや固体レ−ザのよう
に高い反射率のミラ−Ｍ２を使わな。これは光ファイバ
レ−ザの特徴の一つである。

【００４４】Ｑスイッチのために、従来例の〜は光
路の途中に、音響光学素子を用いて一次回折光が光路を
形成するようになっている。きわめて回折効率の良い音
響光学素子を用いたとしても０次透過光がかなりあるの
で、一次回折光が１００％にはならない。電圧を印加し
て一次回折光を取り出しても、最大で８０％である。つ
まり光スイッチは０％と８０％の２値を取ることにな
る。２０％は損失になる。一般に長波長の光ほど回折効
率が低下し、同じ回折光量を得るための電圧も増大す
る。レ−ザ発振光である１．５５μｍの光に対しては回
折効率が悪いので、駆動電圧も大きくなる。これは出力
を取り出すための部分反射鏡と、Ｑスイッチのための音
響光学素子が別になっているからである。０次透過光が
純粋に損失となる。また光スイッチの負担も大きい。

【００４５】本発明はこの点で極めて有利である。Ｑス
イッチ動作と、出力動作が同じ２入力２分岐双方向光ス
イッチによってなされるので、損失光というものが発生
しない。２入力２分岐双方向光スイッチにおいてポ−ト
Ｄとポ−トＡとの結合をＷとすると、これが周回光の強
さを決める。（１−Ｗ）は損失とならず、これが出力光
そのものである。いずれの光も有効に利用されるのであ
る。励起光を極めて有効に利用することができる。した
がって同じ励起エネルギ−を与えれば、より強い出力光
を発生させることができる。

【００４６】［Ｃ発明］ 単一波長レ−ザ…図５に示す
ように、エウビウム添加光ファイバは広い範囲で、増幅
作用をもっている。これを用いてレ−ザ発振させると広
い波長領域に光がでる。もちろん縦モ−ドによる限定が
あるが、増幅範囲で幾つもの縦モ−ドが存在する。単一
の光にするには、図６に示すように光路の途中にフィル
タ７を挿入する。これは特定の波長の光のみを通すフィ
ルタである。光ファイバフィルタ、誘電体膜フィルタな
どである。フィルタを透過する光以外の波長の光に対し
ては発振閾値が上昇するので、これらの波長の光では発
振しない。フィルタを通る波長でのみ発振する。単色光
を出すレ−ザができる。

【００４７】光の干渉を用いた計測器などでは単色光で
あることが要求される。このような場合に図６のフィル
タ付きのレ−ザは有用である。フィルタを光路に挿入す
ることは、これによりポンピング光（励起光）を除去す
ることができるという効果がある。また一般にレ−ザの
場合、単色性が高いほどポンピング光から発振光への変
換効率が高くなる。だからフィルタによって、光エネル
ギ−の変換効率自体も向上する。

【００４８】［Ｄ発明］ 波長可変レ−ザ…図７に示す
構成により波長可変のレ−ザを構成できる。エルビウム
添加ファイバの場合は図５に示すように、広い波長範囲
で増幅作用がある。これを巧みに利用する。光スイッチ
に音響光学素子を使い、櫛形電極に高周波電圧を印加す
ると、表面に超音波による回折格子が形成される。１次
回折光の方向はブラッグの条件２ｄｓｉｎθ＝λにより
決まる。波長が短いほど回折角が小さい。ために回折方
向を指定することにより適当な波長を選択できる。図７
において、異なる方向に波長の異なる光が回折される。
そこでファイバ端のポ−トＣとポ−トＡの方向を変化さ
せながら、音響光学素子の側辺にそって移動させると一
つの波長を選択できる。図５のような増幅特性を持つ光
ファイバの場合、１５２３ｎｍ〜１５７０ｎｍの範囲の
任意の単一波長で発振する波長可変レ−ザとすることが
できる。

【００４９】［Ｅ発明］ 一方向出力レ−ザ…本発明の
レ−ザの欠点は２方向に光がでるということである。た
めにパワ−が半分に低下してしまう。図８のようにする
とこれを解決することができる。ポ−トＣから直進した
光が当たるポ−トＢの部分に反射鏡８を設ける。それで
右廻り光は、ポ−トＣから音響光学素子の光スイッチ
（Ａ／Ｏ）に入り、反射鏡８で反射されて右向きに出力
される。

【００５０】帰還光を発生させるには、ポ−トＣの一次
回折光とポ−トＡに、ポ−トＡの一時回折光をポ−トＣ
に戻す必要がある。しかし光スイッチの素子全体に超音
波回折格子を形成すると、反射された光が回折される。
そこで光スイッチ駆動回路５がΔｔの短い時間だけパル
スを発生し、局所的な回折格子を形成する。これが領域
にあり、領域に存在しないときは、ポ−トＣとポ−
トＡが一次回折により結合される。ポ−トＡからの光の
一部が回折されポ−トＣの帰還光になる。

【００５１】残りのポ−トＡの光は０次透過光であり光
スイッチを直進する。ポ−トＣからの光の一次回折光は
ポ−トＡにゆき帰還光となる。ポ−トＣからの光の０次
透過光は反射膜８で反射される。これは領域を通るが
ここには回折格子が存在しないので回折されない。光ス
イッチの表面を直進する。光スイッチを出た光は２本に
なるがこれは平行光である。平行であるからレンズによ
り一つのビ−ムにまとめることができる。半分ずつのパ
ワ−で出力されるが。これが統合されて１本のビ−ムと
なる。音響光学素子の一部に回折格子を瞬間的に形成す
る必要があるのは、Ｑスイッチ動作をさせるためであ
る。連続発振の場合は、もっと簡単である。櫛形電極の
配置を工夫して、領域のみに回折格子を形成するよう
にする。

【００５２】［Ｆ発明］ 発振出力制御レ−ザ…従来の
反射鏡で共振器を作る光ファイバレ−ザは外部条件によ
りゲインや損失が変化し最適発振条件からずれてもこれ
を調整できないという欠点があった（課題）。ミラ−
の反射率を変更するのは容易でないからである。ところ
が本発明は違う。光スイッチにより帰還光量を任意に変
えることができるので、発振出力の変化をモニタして帰
還光量を再調整し常に最適の条件で発振させるようにで
きる。

【００５３】図９にこのようにした改良を示す。これは
合波器により光ファイバを伝搬する光の一部を分岐させ
て、フィルタ９を通し、光量モニタ装置１０により光量
を測定するものである。ここでは合波器はポンピング光
を導入するためのものを利用しているが、光路中に別異
の合波器を設けても良い。このフィルタ９は、ポンピン
グ光を通さず、発振光のみを通すものである。連続発振
でもパルス発振でも同様に適用できる。ファイバ中の発
振光の強度を光量モニタ装置１０で観測し、これが変動
すると、光スイッチ４の分岐比を変える。分岐比設定信
号１１が光スイッチ駆動回路５に入り、光スイッチの分
岐比を変化させる。すると最適条件に設定される。つま
りこの装置は以下のサイクルを繰り返すことにより、常
に最高の出力を得るようにできる。

【００５４】光量モニタ装置でレ−ザ発振光レベルを
モニタする。 発振光レベルに依存して光分岐光信号を発生する。 レ−ザ発振光レベルが変化する。 というふうに調整を行なうことができる。この制御は，
最高出力を維持するためだけに有用なのではない。レ−
ザパワ−を任意の一定レベルに保持するためにも用いる
ことができる。

【００５５】

【実施例】図１０の構造の光ファイバレ−ザを形成し
た。光増幅作用のある光ファイバとして、Ｅｒを約３０
００ＰＰＭ添加した石英ファイバ２．５ｍを用いた。コ
ア径は３μｍである。これに通常のシングルモ−ドファ
イバ（コア径１０μｍ）をつないでいる。接続点は×に
よって示す。光路には合波器（ＷＤＭ）や、２入力２分
岐双方向光スイッチ（Ａ／Ｏ）、ファイバコリメ−タ、
ＦＣ−ＦＣコネクタなどが含まれる。励起光源は１．４
８μｍの波長の半導体レ−ザである。この光を合波器を
通じて光増幅作用のある光ファイバに導入する。光ファ
イバの中を光が伝搬する。

【００５６】ファイバコリメ−タにより、２入力２分岐
双方向光スイッチに所定の角度から光を入射させる。２
入力２分岐双方向光スイッチに適当な電圧を印加すると
一次回折光が生成し、これにより両方から２入力２分岐
双方向光スイッチに入る光路がつながる。回折しない光
がある。これは０次透過光である。０次透過光は、音響
光学素子の両側に出る。これらをプリズムにより同一の
方向に反射する。同一方向にでるので、レンズによって
一つのビ−ムにすることができる。

【００５７】始めに連続発振の特性を調べた。光スイッ
チの投入電力を変化させて、回折効率を変化させる。そ
して出力のパワ−を測定した。結果を図１１に示す。印
加電圧が０の時は、光が周回しないのでレ−ザ発振が起
こらない。印加電圧を増やすとレ−ザ出力が増大する。
一次回折が起こり帰還光の割合が増えるからである。印
加電圧が１０Ｖの時に、最大のレ−ザ出力８．２ｍＷが
得られた。この時の光スイッチの回折効率は１０％であ
った。つまり帰還光が１０％、出力光が９０％である。
これ以上に電圧を増やすと、レ−ザ出力が却って減少す
る。帰還光の割合が増えているが、帰還光（周回光）が
大きくても発振の強度が増えず、出力光の分岐比が減る
ことによって、出力光が減少するのである。このように
光スイッチの印加電圧を変化させるだけで最高の光出力
が得られる。外部条件の変動により最高出力点がずれて
も、印加電圧の調整によって、最高出力に戻すことがで
きる。

【００５８】従来の光ファイバレ−ザは、一方の反射鏡
からの１００％反射が常にあり、光の一部が戻るので音
響光学素子（光スイッチ）の遮断時にも弱いレ−ザ発振
が持続していた。エネルギ−蓄積が不十分で、Ｑスイッ
チにおいて十分なパワ−が得られなかった。光スイッチ
が閉状態の時に、発振が完全に抑制されているかどうか
ということは重要なことである。

【００５９】これを調べるために、出力ポ−トの光を光
スペクトルアナライザで分光した。図１２にその結果を
示す。横軸が波長である。１．４７μｍ〜１．５７μｍ
の範囲の出力を観測している。１目盛りは０．０１μｍ
である。縦軸は光出力であるが、これは対数目盛りであ
る。１．４７３μｍの近傍の小さいピ−クは励起光であ
る。１．４８μｍ〜１．５２μｍはこのスペアナのノイ
ズレベルであって光が殆ど出ていないといえる。１．５
３μｍ〜１．５６μｍに小さいピ−クがある。この結果
から光スイッチを閉じた状態では、レ−ザ発振はしてお
らず。自然放出光のみであることがわかる。従来例では
光スイッチ閉でも弱いレ−ザ発振が起こりエネルギ−の
蓄積が妨げられていたが、本発明では光スイッチが閉の
時は、まったく発振が起こっていないということが確認
された。

【００６０】つぎにＱスイッチ動作をさせた。パルス発
生器により、２入力２分岐双方向光スイッチ（音響光学
素子）をパルス動作させた。励起光の強度を１５ｍＷか
ら１００ｍＷの範囲で変化させた。この範囲の全体でパ
ルス発振が起こった。出力ピ−クパワ−と、パルス幅を
測定した。図１３はその結果を示す。励起光が２０ｍＷ
〜５０ｍＷで、出力ピ−クパワ−は励起光に比例して増
える。励起光が２０ｍＷでパルス光のピ−クパワ−は約
８０Ｗである。励起パワ−５０ｍＷで、レ−ザ出力は約
２３０Ｗである。

【００６１】ところが励起パワ−が５０ｍＷ〜１００ｍ
Ｗでは、出力／励起光比の傾きが小さくなる。励起光が
大きくなると５３０ｎｍ、６７０ｎｍ等の他の波長の光
が発振されるからであろうと考えられる。励起光６２ｍ
Ｗで出力２６０Ｗ、励起光７８ｍＷで２６５Ｗの出力で
ある。１００ｍＷの励起に対して出力光は３３０Ｗであ
った。極めて高いピ−クパワ−のパルスレ−ザ光が得ら
れる。

【００６２】一方パルス幅は励起光が１５ｍＷの時９２
ｎｓであった。励起光が小さいので反転分布が十分に形
成されず、光が光ファイバル−プを何回も周回しないと
全部の反転分布が消滅しないからであろう。励起光と出
力光が大きくなると、パルス幅が狭くなる。励起光が６
０ｍＷ以上になると、パルス幅は３０ｎｓになり安定す
る。これは光ファイバル−プを２まわりする程度の時間
である。Ｑスイッチにより、瞬間的に励起準位にある電
子が基底状態に落ちるということがわかる。十分に狭い
幅の高出力光パルスを得ることができる。

【００６３】

【発明の効果】活性媒質を分布させた光ファイバの両端
に反射鏡を置いた公知のレ−ザ発振器は次の難点があっ
た。反射率、透過率を正確に決めるために高価な誘電体
ミラ−を必要とする。光スイッチを遮断した時でも、一
方の反射鏡は１００％光を反射するのでこれにより誘導
放出が起こる。エネルギ−蓄積時にも、少しづつ発振が
起こりパワ−が散逸するのでエネルギ−の蓄積効率が低
い。

【００６４】本発明は、反射鏡を使わない。高価な誘電
体ミラ−を不要とする。本発明はファイバを閉曲線にし
て、２入力２分岐双方向光スイッチの両端のポ−トにフ
ァイバ端をつないでいる。光スイッチが遮断されている
ときは、光がファイバ中を周回しないので、誘導放出が
まったく起こらない。エネルギ−の蓄積効率が高い。Ｑ
スイッチ動作したときに大きいパルス光を得ることがで
きる。ゲインが高いファイバレ−ザに最適の構造であ
る。

【００６５】ミラ−で光を反射する場合は、帰還量を容
易に調整することができない。本発明は、反射ミラ−で
光を帰還するのではない。温度変化によりゲインが変動
し、最適の結合効率が得られる値からずれても、光スイ
ッチの電圧を調整し常に最適の条件にすることができ
る。レ−ザ発振光は右廻り、左廻りの両方に回るので、
ふたつの光が発生する。これが難点である。しかしこれ
はプリズムやミラ−を使って平行光にできるのでレンズ
により１本のビ−ムにまとめることができる。

【００６６】従来の光ファイバレ−ザは、音響光学素子
と往復光路を形成するために反射鏡が別になっていたの
で、０次透過光が無駄になっていた。高性能の音響光学
素子を使っても１次回折光の割合を８０％程度にまであ
げることは容易でない。すると２０％以上の光エネルギ
−が無駄に費やされる。また音響光学素子も回折効率の
高いものを使わなくてはならないので高価額になる。

【００６７】本発明は、光スイッチが、光路を閉曲線に
する機能と、出力光を取り出すの機能の両方の機能を果
たすようになっている。ために、０次透過光が無駄にな
らない。これがレ−ザ出力そのものだからである。また
音響光学素子の一次回折の効率が低くても良いのでより
安価な音響光学素子を使うことができる。印加電圧も低
くて良い。本発明は、光ファイバにＥｒイオンや、Ｎｄ
イオンをド−プしたものや、ロ−ダミン６Ｇなど有機色
素をド−プしたプラスチックファイバなどを光路とし
た、光ファイバレ−ザに応用できる。

【００６８】本発明の光ファイバレ−ザは、強いパルス
光を発生することができるので多くの用途に利用でき
る。例えば、レ−ザ測距の光源として用いることができ
る。これは、レ−ザ光を対象物に照射し光が対象で反射
されて戻ってくるまでの時間を計測するものである。こ
の場合、パルス光が強いということが必要である。本発
明はこの要求に合うように強力なパルスを発生すること
ができる。とくにＥｒレ−ザの場合は、１．５５μｍの
レ−ザ光を出すことができる。これは目の角膜を傷つけ
ないので安全性が高い。半導体レ−ザをパルス発振させ
たとしても、このような大きいパワ−のパルスは得られ
ない。同じ程度の強さのパルス光を発生する固体レ−ザ
は存在する。しかしこのような大出力固体レ−ザに比較
して安価な装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバレ−ザの原理構成図。

【図２】本発明の光ファイバレ−ザの動作を説明する
図。

【図３】本発明の光ファイバレ−ザをＱスイッチレ−ザ
にする場合の構成図。

【図４】本発明のＱスイッチレ−ザの動作を説明する図
であって、（ａ）がポンピング光中を示す。（ｂ）がＱ
スイッチ時の動作を示す。

【図５】エルビウム添加光ファイバの増幅特性例

【図６】本発明のフィルタ付きリング状光ファイバレ−
ザの構成図。

【図７】光スイッチとして音響光学素子を用いた場合の
レ−ザの光の配分を示す図。

【図８】本発明の光ファイバレ−ザにおいて、両方向に
出る２本の光線を同方向にする構成を示す図。

【図９】本発明のレ−ザの発振出力制御構成図。

【図１０】本発明の実施例に係る光ファイバレ−ザの構
成図。

【図１１】本発明のレ−ザにおいて、連続発振モ−ドに
おいて、光スイッチとしての音響光学素子に対する印加
電圧を変えて、レ−ザ出力の変化を測定した結果を示す
グラフ。

【図１２】光スイッチを遮断した時の、出力光の発振ス
ペクトル図。

【図１３】本発明のレ−ザにおいて、励起光強度と、パ
ルス光の出力ピ−クパワ−およびパルス幅との関係を示
すグラフ。

【符号の説明】

１ 光増幅作用を持つ光ファイバ ２ ポンピング光源 ３ 合波器 ４ ２入力２分岐双方向光スイッチ ５ 光スイッチ駆動回路 ６ パルス発生装置 ７ フィルタ ８ 反射膜 ９ フィルタ １０ 光量モニタ装置 １１ 光分岐比設置信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30 G02F 1/35

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ある波長範囲で光増幅作用を持つ光ファ
   イバと、吸収波長範囲に含まれるポンピング光を発生す
   るポンピング光源と、ポンピング光を光ファイバに入射
   させる合波器と、光を入力出力する二つのポ−トとこの
   ポ−トにつながる２つの分岐と分岐につながり前記ポ−
   トからの光を分配する二つのポ−トとを持ち電気入力に
   より光分岐率を変えられる２入力２分岐双方向光スイッ
   チと、前記光スイッチの光分岐比を変えるための光スイ
   ッチ駆動回路を含み、光ファイバの両端を前記２入力２
   分岐双方向光スイッチの対向する二つのポ−トに接続
   し、ポンピング光をファイバに導入して電子を励起し反
   転分布を形成し、光ファイバと２入力２分岐双方向光ス
   イッチにより閉曲線を構成することにより光の一部が光
   ファイバ中を周回して反転分布を利用し誘導放出を起こ
   させレ−ザ発振するようにし、２入力２分岐双方向光ス
   イッチの光ファイバが接続されていない２つのポ−トよ
   り両方向にレ−ザ出力光を取り出すようにしてあり、 ２入力２分岐双方向光スイッチが音響光学素子によって
   構成され、ファイバ端から出た光が音響光学素子を伝搬
   する超音波の格子により回折されることによりファイバ
   端のポ−トが相互に結合されるようにしてあり、光ファ
   イバによって増幅される波長領域のうち特定の波長の光
   が回折により一方のポ−トから他方のポ−トに伝搬して
   光ファイバへの帰還光になるようにし、２入力２分岐双
   方向光スイッチにおけるファイバ端につながるポ−トの
   角度を調整することにより波長選択性を持つようにし光
   増幅作用のある任意の波長の光を発振できるようにした
   ことを特徴とする光ファイバレ−ザ装置。
2. 【請求項２】 ２入力２分岐双方向光スイッチである音
   響光学素子の一つの出力端を塞ぐようにレ−ザ発振波長
   の光を反射する膜を付け音響光学素子を一定時間だけ回
   折光が生じるようにパルス動作させることにより２本の
   レ−ザ光を同一の方向に取り出せるようにした請求項１
   に記載の光ファイバレ−ザ装置。
3. 【請求項３】 ポンピング光源の合波されずに余ったポ
   ンピング光が出てくる合波器の出力端に、ポンピング光
   源波長を除去しレ−ザ発振波長を透過させるフィルタと
   透過光強度をモニタする装置を備え、透過光強度が最高
   になるように２入力２分岐双方向光スイッチの電気入力
   を設定することによりレ−ザ発振出力を制御することを
   特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光
   ファイバレ−ザ装置。
4. 【請求項４】 光ファイバ光路の途中に合波器を設け、
   合波器から出る光ファイバに、ポンピング光を除去しレ
   −ザ発振波長を透過させるフィルタと透過光強度をモニ
   タする装置を備え、透過光強度が予め定められた値にな
   るように、２入力２分岐双方向光スイッチの電気入力を
   設定することを特徴とする請求項１又は請求項２の何れ
   かに記載の光ファイバレ−ザ装置。