JPH0563258A - フアイバレーザ装置 - Google Patents
フアイバレーザ装置Info
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- JPH0563258A JPH0563258A JP22068491A JP22068491A JPH0563258A JP H0563258 A JPH0563258 A JP H0563258A JP 22068491 A JP22068491 A JP 22068491A JP 22068491 A JP22068491 A JP 22068491A JP H0563258 A JPH0563258 A JP H0563258A
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- optical
- loop
- optical fiber
- light
- coupler
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Abstract
(57)【要約】
【目的】安定な高繰り返し超短光パルスを得る。
【構成】開示されるファイバレーザ装置は、光路長を調
整するための光路長可変器を含む副ループを有し、か
つ、上記副ループを巡る光路長が、レーザ共振器長の任
意の整数分の１に設定されたものである。
整するための光路長可変器を含む副ループを有し、か
つ、上記副ループを巡る光路長が、レーザ共振器長の任
意の整数分の１に設定されたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高い繰り返しの超短
パルスを安定に発生させることができるファイバレーザ
装置に関する。
パルスを安定に発生させることができるファイバレーザ
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、レーザ装置、特に、希土類ドープ
光ファイバをレーザ媒質とする受動モード同期型のレー
ザ（以下、ファイバレーザ装置という）を用いて、超短
光パルス発生の試みが盛んになされている。
光ファイバをレーザ媒質とする受動モード同期型のレー
ザ（以下、ファイバレーザ装置という）を用いて、超短
光パルス発生の試みが盛んになされている。
【０００３】図３は、従来におけるファイバレーザ装置
の構成を示す図である。同図に示すように、このファイ
バレーザ装置は、第１の主ループＬＯ１、第２の主ルー
プＬＯ２、及びこれらの主ループＬＯ１，ＬＯ２を互い
に結合する３ｄＢ光カップラＣ１から概略構成されてい
る。
の構成を示す図である。同図に示すように、このファイ
バレーザ装置は、第１の主ループＬＯ１、第２の主ルー
プＬＯ２、及びこれらの主ループＬＯ１，ＬＯ２を互い
に結合する３ｄＢ光カップラＣ１から概略構成されてい
る。
【０００４】上記第１の主ループＬＯ１は、レーザ光を
放射する希土類元素がドープされた光ファイバ（以下、
希土類ドープ光ファイバという）Ｆ１、希土類ドープ光
ファイバＦ１内の希土類元素を励起させる光（以下、励
起光という）を放射する励起用光源Ｐ、上記励起光を合
波する光カップラＣ２、光ソリトンスイッチ用の光ファ
イバＦ２、レーザ光の変波面を制御する偏波コントロー
ラＰＣ１、及びこれらの各要素を結合するシングルモー
ド・光ファイバＭＦ１から成っている。また、上記第２
の主ループＬＯ２は、出力を取り出すための光カップラ
Ｃ３、順方向（図中矢印で示す方向）の光のみを通す非
相反デバイスである光アイソレータＩＳ、偏波コントロ
ーラＰＣ２、及びこれらの各要素を結合するシングルモ
ード・光ファイバＭＦ２から成っている。
放射する希土類元素がドープされた光ファイバ（以下、
希土類ドープ光ファイバという）Ｆ１、希土類ドープ光
ファイバＦ１内の希土類元素を励起させる光（以下、励
起光という）を放射する励起用光源Ｐ、上記励起光を合
波する光カップラＣ２、光ソリトンスイッチ用の光ファ
イバＦ２、レーザ光の変波面を制御する偏波コントロー
ラＰＣ１、及びこれらの各要素を結合するシングルモー
ド・光ファイバＭＦ１から成っている。また、上記第２
の主ループＬＯ２は、出力を取り出すための光カップラ
Ｃ３、順方向（図中矢印で示す方向）の光のみを通す非
相反デバイスである光アイソレータＩＳ、偏波コントロ
ーラＰＣ２、及びこれらの各要素を結合するシングルモ
ード・光ファイバＭＦ２から成っている。
【０００５】次に、上記第１の主ループＬＯ１につい
て、さらに詳述する。第１の主ループＬＯ１は、非線形
増幅ループミラーと呼ばれ、これは非線形光学ループミ
ラーを変形したものである。非線形光学ループミラー
は、図４に示すように、分岐比の異なる光カップラＣの
一端側の２つのポートＤ、Ｅをシングルモード・光ファ
イバＭＦ３で接続し、光ファイバループＬＯ３を形成し
た装置である。かかる構成の非線形光学ループミラーに
おいて、入力ポートＡから光カップラＣに入射した光
は、ポートＤを通りループＬＯ３を時計方向に回る光
と、ポートＥを通りループＬＯ３を反時計方向に回る光
とに分けられる。
て、さらに詳述する。第１の主ループＬＯ１は、非線形
増幅ループミラーと呼ばれ、これは非線形光学ループミ
ラーを変形したものである。非線形光学ループミラー
は、図４に示すように、分岐比の異なる光カップラＣの
一端側の２つのポートＤ、Ｅをシングルモード・光ファ
イバＭＦ３で接続し、光ファイバループＬＯ３を形成し
た装置である。かかる構成の非線形光学ループミラーに
おいて、入力ポートＡから光カップラＣに入射した光
は、ポートＤを通りループＬＯ３を時計方向に回る光
と、ポートＥを通りループＬＯ３を反時計方向に回る光
とに分けられる。
【０００６】このとき、光カップラＣの入力ポートＡに
入射する光の強度が弱い場合は、光ファイバＭＦ３内を
時計方向／反時計方向に回るいずれの光に対しても、３
次の非線形光学効果である自己位相変調効果が作用しな
いため、ループＬＯ３を時計方向に回る光とループＬＯ
３を反時計方向に回る光との間に位相差が生じない。か
かる線形現象領域においては、ポートＢに現われる光の
強度は入射強度に比例した値となり、その比例定数は光
カップラＣの分岐比によって決定される。すなわち、光
カップラＣの分岐比をα：1−α、光カップラのポート
Ａに入射する光の強度をIOとすると、ポートＢに現われ
る光の強度Iは次の式で表される。 I＝(4α2−4α＋1)・IO (1) 上式より明らかなように、例えば光カップラＣとして３
ｄＢ光カップラ（α＝０.５）を用いた場合には、強度I
＝０となる（ポートＢには光が現れない）。
入射する光の強度が弱い場合は、光ファイバＭＦ３内を
時計方向／反時計方向に回るいずれの光に対しても、３
次の非線形光学効果である自己位相変調効果が作用しな
いため、ループＬＯ３を時計方向に回る光とループＬＯ
３を反時計方向に回る光との間に位相差が生じない。か
かる線形現象領域においては、ポートＢに現われる光の
強度は入射強度に比例した値となり、その比例定数は光
カップラＣの分岐比によって決定される。すなわち、光
カップラＣの分岐比をα：1−α、光カップラのポート
Ａに入射する光の強度をIOとすると、ポートＢに現われ
る光の強度Iは次の式で表される。 I＝(4α2−4α＋1)・IO (1) 上式より明らかなように、例えば光カップラＣとして３
ｄＢ光カップラ（α＝０.５）を用いた場合には、強度I
＝０となる（ポートＢには光が現れない）。
【０００７】一方、光カップラＣに入射する光の強度が
ループＬＯ３内の光ファイバＭＦ３中に自己位相変調効
果を発生させるほど強い場合には、ループＬＯ３を時計
方向に回る光とループＬＯ３を反時計方向に回る光との
間に位相差が生じる。この結果、ポートＢに現われる光
の強度は自己位相変調効果が起こらない場合に比べて大
きくなり、入射強度に対して非線形に増大する。この場
合、ポートＢに現れる光の強度Ｉは次の式で表される。 I＝IO(2α2−2α＋1)＋2IOα(α−1)COS{2πｎ2Ｌ(1-2α)IO／λ} (2) ここで、ｎ2は非線形屈折率、Ｌはファイバループの長
さ、λは入射光の波長である。
ループＬＯ３内の光ファイバＭＦ３中に自己位相変調効
果を発生させるほど強い場合には、ループＬＯ３を時計
方向に回る光とループＬＯ３を反時計方向に回る光との
間に位相差が生じる。この結果、ポートＢに現われる光
の強度は自己位相変調効果が起こらない場合に比べて大
きくなり、入射強度に対して非線形に増大する。この場
合、ポートＢに現れる光の強度Ｉは次の式で表される。 I＝IO(2α2−2α＋1)＋2IOα(α−1)COS{2πｎ2Ｌ(1-2α)IO／λ} (2) ここで、ｎ2は非線形屈折率、Ｌはファイバループの長
さ、λは入射光の波長である。
【０００８】このような非線形光学ループミラーが超短
パルスの発生に適しているのは、弱い入力に対してはポ
ートＡからの入射光がポートＢにはほとんど現れず、入
射強度が強くなると入射光はポートＢに現れるためであ
る。このため、非線形光学ループミラーをレーザの共振
器内に組み込むと、超高速の可飽和吸収体と同じ動作を
する。
パルスの発生に適しているのは、弱い入力に対してはポ
ートＡからの入射光がポートＢにはほとんど現れず、入
射強度が強くなると入射光はポートＢに現れるためであ
る。このため、非線形光学ループミラーをレーザの共振
器内に組み込むと、超高速の可飽和吸収体と同じ動作を
する。
【０００９】図５は、非線形増幅ループミラーの構成を
示す図であり、この非線形増幅ループミラーが非線形光
学ループミラーと異なるところは、同図に示すように希
土類ドープ光ファイバ等のレーザ増幅媒質ＧがループＬ
Ｏ３の端（ポートＣ寄り、あるいはポートＤ寄り）に位
置していること、及び光カップラＣが正確に１：１の分
岐比を有している点である。
示す図であり、この非線形増幅ループミラーが非線形光
学ループミラーと異なるところは、同図に示すように希
土類ドープ光ファイバ等のレーザ増幅媒質ＧがループＬ
Ｏ３の端（ポートＣ寄り、あるいはポートＤ寄り）に位
置していること、及び光カップラＣが正確に１：１の分
岐比を有している点である。
【００１０】光カップラＣに入射する光の強度が弱い場
合は、上述したように、増幅媒質Ｇが置かれていてもル
ープＬＯ３内の光ファイバＭＦ３中で自己位相変調効果
が起こらないため、ループを時計方向に回る光と反時計
方向に回る光との間に位相差は生じない。従って、入射
光の強度が弱い場合は非線形増幅ループミラーは線形領
域で作用し、ループを回った大部分の光がポートＡに戻
され、ポートＢにはほとんど光が現れない。
合は、上述したように、増幅媒質Ｇが置かれていてもル
ープＬＯ３内の光ファイバＭＦ３中で自己位相変調効果
が起こらないため、ループを時計方向に回る光と反時計
方向に回る光との間に位相差は生じない。従って、入射
光の強度が弱い場合は非線形増幅ループミラーは線形領
域で作用し、ループを回った大部分の光がポートＡに戻
され、ポートＢにはほとんど光が現れない。
【００１１】一方、光カップラＣに入射する光の強度が
強い場合は、光はさらに増幅媒質Ｇによって増幅される
ため、光ファイバＭＦ３中で自己位相変調効果が起こ
る。このとき、増幅媒質ＧがループＬＯ３の端（ポート
Ｃ寄り、あるいはポートＤ寄り）に位置しているた
め、、ループＬＯ３を時計方向に回る光と反時計方向に
回る光との間にに位相差が生じ、ポートＡから入射した
光はポートＢにスイッチされる（ポートＢに光が現れ
る）。この場合における２つの光の位相差は次式で与え
られる。 δφC−δφOC＝πI0ｎ2Ｌ(ｇ−1)／λ (3) ここで、δφCはループを時計方向に回る光の位相変化
量、δφOCはループを反時計方向に回る光の位相変化
量、IOは光カップラＣに入射する光の強度、ｎ2は非線
形屈折率、Ｌはファイバの長さ、ｇは利得、λは入射光
の波長である。この式から分かるように利得ｇが大きい
ほど、またファイバの長さＬが長いほど位相差は大きく
なり、それがπになると最大のスイッチングが起こる。
非線形増幅ループミラーは、上述した非線形光学ループ
ミラーに比べて光カップラに入射する光の強度が比較的
弱い場合でも光パルスをスイッチできることが特徴であ
る。
強い場合は、光はさらに増幅媒質Ｇによって増幅される
ため、光ファイバＭＦ３中で自己位相変調効果が起こ
る。このとき、増幅媒質ＧがループＬＯ３の端（ポート
Ｃ寄り、あるいはポートＤ寄り）に位置しているた
め、、ループＬＯ３を時計方向に回る光と反時計方向に
回る光との間にに位相差が生じ、ポートＡから入射した
光はポートＢにスイッチされる（ポートＢに光が現れ
る）。この場合における２つの光の位相差は次式で与え
られる。 δφC−δφOC＝πI0ｎ2Ｌ(ｇ−1)／λ (3) ここで、δφCはループを時計方向に回る光の位相変化
量、δφOCはループを反時計方向に回る光の位相変化
量、IOは光カップラＣに入射する光の強度、ｎ2は非線
形屈折率、Ｌはファイバの長さ、ｇは利得、λは入射光
の波長である。この式から分かるように利得ｇが大きい
ほど、またファイバの長さＬが長いほど位相差は大きく
なり、それがπになると最大のスイッチングが起こる。
非線形増幅ループミラーは、上述した非線形光学ループ
ミラーに比べて光カップラに入射する光の強度が比較的
弱い場合でも光パルスをスイッチできることが特徴であ
る。
【００１２】図３に示した上記従来のファイバレーザ装
置は、非線形増幅ループミラーである第１の主ループＬ
Ｏ１に、光アイソレータＩＳを挿入した第２の主ループ
ＬＯ２を接続したものである。かくして、第１の主ルー
プＬＯ１の非線形増幅ループミラー効果によるモード同
期をかけ、短パルスを発生するようにしている。
置は、非線形増幅ループミラーである第１の主ループＬ
Ｏ１に、光アイソレータＩＳを挿入した第２の主ループ
ＬＯ２を接続したものである。かくして、第１の主ルー
プＬＯ１の非線形増幅ループミラー効果によるモード同
期をかけ、短パルスを発生するようにしている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ファイバレーザ装置においては、短光パルスを容易に実
現できるものではあったが、光パルスの繰り返しを制御
する装置がなかったため、図６に示すように、光パルス
がランダムに繰り返され、安定に繰り返す光パルスを得
ることができないという欠点があった。
ファイバレーザ装置においては、短光パルスを容易に実
現できるものではあったが、光パルスの繰り返しを制御
する装置がなかったため、図６に示すように、光パルス
がランダムに繰り返され、安定に繰り返す光パルスを得
ることができないという欠点があった。
【００１４】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、超短光パルスの周期的な高繰り返しを安定に実現
することができるファイバレーザ装置を提供することを
目的としている。
ので、超短光パルスの周期的な高繰り返しを安定に実現
することができるファイバレーザ装置を提供することを
目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、レーザ媒質である希土類ドープ光ファ
イバ、前記希土類ドープ光ファイバを励起するための励
起用光源、前記励起用光源から出力される励起光を合波
するための合波用光カップラ、光ソリントンを発生させ
るためのソリトン発生用光ファイバ、及び光の偏波面を
揃えるための第１の偏波コントローラを含む第１の光フ
ァイバループと、レーザ光を出力するための出力用光カ
ップラ、光の進行方向を一方向に限定するための光アイ
ソレータ、及び光の偏波面を揃えるための第２の偏波コ
ントローラを含む第２の光ファイバループと、前記第１
の光ファイバループと前記第２の光ファイバループとを
光学的に結合する３ｄＢ光カップラとを有するファイバ
レーザ装置において、光路長を調整するための光路長可
変器を含む第３の光ファイバループと、前記第１の光フ
ァイバループまたは前記第２の光ファイバループ内に挿
入され、前記第３の光ファイバループと前記第１または
第２の光ファイバループとに光を分岐するための分岐用
光カップラとが付加されてなり、かつ、前記第３の光フ
ァイバループと前記分岐用光カップラとを巡る光路長
が、前記第１の光ファイバループ、前記第２の光ファイ
バループ、及び前記３ｄＢ光カップラからなるレーザ共
振器長の任意の整数分の１に設定されたものであること
を特徴としている。
に、この発明は、レーザ媒質である希土類ドープ光ファ
イバ、前記希土類ドープ光ファイバを励起するための励
起用光源、前記励起用光源から出力される励起光を合波
するための合波用光カップラ、光ソリントンを発生させ
るためのソリトン発生用光ファイバ、及び光の偏波面を
揃えるための第１の偏波コントローラを含む第１の光フ
ァイバループと、レーザ光を出力するための出力用光カ
ップラ、光の進行方向を一方向に限定するための光アイ
ソレータ、及び光の偏波面を揃えるための第２の偏波コ
ントローラを含む第２の光ファイバループと、前記第１
の光ファイバループと前記第２の光ファイバループとを
光学的に結合する３ｄＢ光カップラとを有するファイバ
レーザ装置において、光路長を調整するための光路長可
変器を含む第３の光ファイバループと、前記第１の光フ
ァイバループまたは前記第２の光ファイバループ内に挿
入され、前記第３の光ファイバループと前記第１または
第２の光ファイバループとに光を分岐するための分岐用
光カップラとが付加されてなり、かつ、前記第３の光フ
ァイバループと前記分岐用光カップラとを巡る光路長
が、前記第１の光ファイバループ、前記第２の光ファイ
バループ、及び前記３ｄＢ光カップラからなるレーザ共
振器長の任意の整数分の１に設定されたものであること
を特徴としている。
【００１６】
【作用】上記構成によれば、超短光パルスの繰り返し
を、レーザの共振器の長さで決まる繰り返し（図６参
照）の整数倍にまで高めることができ、安定な高繰り返
し超短光パルスを得ることができる。
を、レーザの共振器の長さで決まる繰り返し（図６参
照）の整数倍にまで高めることができ、安定な高繰り返
し超短光パルスを得ることができる。
【００１７】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。図１は、この発明の一実施例であるファ
イバレーザ装置の構成を示す図である。この図におい
て、図３に示す各部と同一構成部分については、同一符
号を付して、これらの説明を省略する。この例のファイ
バレーザ装置が、上記従来のファイバレーザ装置と大き
く異なるところは、上記従来の構成に加えて、分岐カッ
プラＣ４、光路長可変器Ｋ、及びこれらを接続する光フ
ァイバＳＦからなる副ループＬＯ４が設けられている点
である。上記分岐カップラＣ４は、光アイソレータＩＳ
と偏波コントローラＰＣ２との間に介挿され、これによ
り、第２の主ループＬＯ２及び副ループＬＯ４が結合さ
れている。
いて説明する。図１は、この発明の一実施例であるファ
イバレーザ装置の構成を示す図である。この図におい
て、図３に示す各部と同一構成部分については、同一符
号を付して、これらの説明を省略する。この例のファイ
バレーザ装置が、上記従来のファイバレーザ装置と大き
く異なるところは、上記従来の構成に加えて、分岐カッ
プラＣ４、光路長可変器Ｋ、及びこれらを接続する光フ
ァイバＳＦからなる副ループＬＯ４が設けられている点
である。上記分岐カップラＣ４は、光アイソレータＩＳ
と偏波コントローラＰＣ２との間に介挿され、これによ
り、第２の主ループＬＯ２及び副ループＬＯ４が結合さ
れている。
【００１８】ここで、重要なことは、上記副ループＬＯ
４の長さが、第１の主ループＬＯ１及び第２の主ループ
ＬＯ２によって構成されるレーザの共振器の長さの任意
の整数（ｎ）分の１に設定されていることである。従っ
て、副ループＬＯ４の長さの微調整が重要であり、これ
はループ内に挿入した光路長可変器Ｋによって行なわれ
る。なお、希土類ドープ光ファイバＦ１は、第１の主ル
ープＬＯ１の端の方に配置されている。
４の長さが、第１の主ループＬＯ１及び第２の主ループ
ＬＯ２によって構成されるレーザの共振器の長さの任意
の整数（ｎ）分の１に設定されていることである。従っ
て、副ループＬＯ４の長さの微調整が重要であり、これ
はループ内に挿入した光路長可変器Ｋによって行なわれ
る。なお、希土類ドープ光ファイバＦ１は、第１の主ル
ープＬＯ１の端の方に配置されている。
【００１９】上記構成において、パルス発振は次のよう
にして起こる。まず、励起用光源Ｐから射出される光
は、合波光カップラＣ２を介して希土類ドープ光ファイ
バＦ１に入射して希土類元素を励起する。偏波コントロ
ーラＰＣ１、ＰＣ２は非線形増幅ループミラーである第
１の主ループＬＯ１を回る光と光アイソレータＩＳを挿
入した第２の主ループＬＯ２ を回る光の偏波を合わせ
るために挿入している。
にして起こる。まず、励起用光源Ｐから射出される光
は、合波光カップラＣ２を介して希土類ドープ光ファイ
バＦ１に入射して希土類元素を励起する。偏波コントロ
ーラＰＣ１、ＰＣ２は非線形増幅ループミラーである第
１の主ループＬＯ１を回る光と光アイソレータＩＳを挿
入した第２の主ループＬＯ２ を回る光の偏波を合わせ
るために挿入している。
【００２０】入力ポートＡから第１の主ループＬＯ１に
入射する光の強度が弱い場合は、上述した理由により、
光はポートＢに現れず、ポートＡに戻ってくる。この光
は第２の主ループＬＯ２内を光アイソレータＩＳの逆方
向に進むため、光アイソレータＩＳによって取り除かれ
る。
入射する光の強度が弱い場合は、上述した理由により、
光はポートＢに現れず、ポートＡに戻ってくる。この光
は第２の主ループＬＯ２内を光アイソレータＩＳの逆方
向に進むため、光アイソレータＩＳによって取り除かれ
る。
【００２１】一方、第１の主ループＬＯ１に入射する光
の強度が強い場合は、第１の主ループＬＯ１を回った光
はポートＢに現れ、第２の主ループＬＯ２内を光アイソ
レータＩＳの順方向に進む。この光は、再び第１の主ル
ープＬＯ１に入射し、再びポートＢに現れる。このスイ
ッチング（光がＢに現れること）により、モード同期が
かかり、光短パルスが発生する。このようにして発生し
た光短パルスは、光カップラＣ３から出力される。
の強度が強い場合は、第１の主ループＬＯ１を回った光
はポートＢに現れ、第２の主ループＬＯ２内を光アイソ
レータＩＳの順方向に進む。この光は、再び第１の主ル
ープＬＯ１に入射し、再びポートＢに現れる。このスイ
ッチング（光がＢに現れること）により、モード同期が
かかり、光短パルスが発生する。このようにして発生し
た光短パルスは、光カップラＣ３から出力される。
【００２２】第２の主ループＬＯ２内を時計回りに回る
光パルスは、分岐光カップラＣ４を通るときに２光に分
れる。分かれた光のうち、一方の光は、そのまま第２の
主ループＬＯ２の方に進み、他方の光は、副ループＬＯ
４に入射する。副ループＬＯ４に入射した光は該ループ
を１周した後、再び第２の主ループＬＯ２に入る。
光パルスは、分岐光カップラＣ４を通るときに２光に分
れる。分かれた光のうち、一方の光は、そのまま第２の
主ループＬＯ２の方に進み、他方の光は、副ループＬＯ
４に入射する。副ループＬＯ４に入射した光は該ループ
を１周した後、再び第２の主ループＬＯ２に入る。
【００２３】ここで、副ループＬＯ４の長さを、主ルー
プ（共振器）の長さ、すなはち、第１の主ループＬＯ１
の長さと第２の主ループＬＯ２の長さの和の１／ｎ（ｎ
は任意の整数）に設定してあるので、主ループの長さを
Ｌとし、光パルスの速度をＶとすると、主ループＬＯ
１，ＬＯ２内においては、副ループＬＯ４を経由した光
パルスの方が、副ループＬＯ４を経由しない光パルスよ
りもＬ／（ｎＶ）時間だけ遅れることになる。このよう
にして２分割された光パルスが主ループＬＯ１，ＬＯ２
を一巡して再び分岐光カップラＣ４を通るときに、再び
２分割され、結局ｎ巡したときには、主ループＬＯ１，
ＬＯ２で決まる繰り返し周波数の光パルスと一致するこ
とになる。
プ（共振器）の長さ、すなはち、第１の主ループＬＯ１
の長さと第２の主ループＬＯ２の長さの和の１／ｎ（ｎ
は任意の整数）に設定してあるので、主ループの長さを
Ｌとし、光パルスの速度をＶとすると、主ループＬＯ
１，ＬＯ２内においては、副ループＬＯ４を経由した光
パルスの方が、副ループＬＯ４を経由しない光パルスよ
りもＬ／（ｎＶ）時間だけ遅れることになる。このよう
にして２分割された光パルスが主ループＬＯ１，ＬＯ２
を一巡して再び分岐光カップラＣ４を通るときに、再び
２分割され、結局ｎ巡したときには、主ループＬＯ１，
ＬＯ２で決まる繰り返し周波数の光パルスと一致するこ
とになる。
【００２４】上記構成のレーザ装置は、受動モード同期
型の希土類ドープ光ファイバレーザであるので、光ソリ
トンスイッチ用の光ファイバＦ２の群速度分散を適宜加
減することにより、光パルスの波形整形の度合いを変化
させることができ（光ソリトン効果）、このようにし
て、より短いパルスを発生させることができる。
型の希土類ドープ光ファイバレーザであるので、光ソリ
トンスイッチ用の光ファイバＦ２の群速度分散を適宜加
減することにより、光パルスの波形整形の度合いを変化
させることができ（光ソリトン効果）、このようにし
て、より短いパルスを発生させることができる。
【００２５】なお、光ソリトンとは光ファイバの波長分
散に起因するパルス幅の広がりと、自己位相変調効果に
よるパルス幅の圧縮とが釣り合うことにより発生する安
定なパルスをいい、光ファイバ中を波形を変えることな
く伝搬するという特質を有している。すなわち、光ファ
イバＦ２の群速度分散を負にすることによって光ソリト
ンを発生させ、光パルスが広がらない安定な超短パルス
を得ることができる。例えば、Ｎ＝１の標準ソリトンを
作るのに必要なピーク強度は、次式によって与えられ
る。 ＰN=1＝0.776・(λ3／π2ｃｎ2)・(｜Ｄ｜／τ2)・πｗ2 (4) ここで、Ｄは光ファイバの波長λにおける群速度分散、
ｃは光速、τはパルス幅、ｗは光ファイバのスポットサ
イズの大きさである。
散に起因するパルス幅の広がりと、自己位相変調効果に
よるパルス幅の圧縮とが釣り合うことにより発生する安
定なパルスをいい、光ファイバ中を波形を変えることな
く伝搬するという特質を有している。すなわち、光ファ
イバＦ２の群速度分散を負にすることによって光ソリト
ンを発生させ、光パルスが広がらない安定な超短パルス
を得ることができる。例えば、Ｎ＝１の標準ソリトンを
作るのに必要なピーク強度は、次式によって与えられ
る。 ＰN=1＝0.776・(λ3／π2ｃｎ2)・(｜Ｄ｜／τ2)・πｗ2 (4) ここで、Ｄは光ファイバの波長λにおける群速度分散、
ｃは光速、τはパルス幅、ｗは光ファイバのスポットサ
イズの大きさである。
【００２６】例えば、群速度分散Ｄ＝−２４ｐｓ／ｋｍ
／ｎｍ、パルス幅τ＝１.１ｐｓ、スポットサイズの大
きさｗ＝４μｍ、波長λ＝１.５６μｍとすると標準ソ
リトンを作るのに必要なピーク強度は約３０Ｗとなる。
この程度の強度は、このレーザ装置内で容易に得ること
ができるため、光ソリトンによるスイッチングを実現す
ることができる。
／ｎｍ、パルス幅τ＝１.１ｐｓ、スポットサイズの大
きさｗ＝４μｍ、波長λ＝１.５６μｍとすると標準ソ
リトンを作るのに必要なピーク強度は約３０Ｗとなる。
この程度の強度は、このレーザ装置内で容易に得ること
ができるため、光ソリトンによるスイッチングを実現す
ることができる。
【００２７】この例のファイバレーザ装置においては、
光ソリトンが共振器中を伝搬するため、発生するパルス
１本あたりのエネルギは一定になる。式(4)よりパルス
１本あたりのエネルギＰN=1τは、│Ｄ│／τに比例す
ることが分かる。励起強度が一定の場合は、光ソリトン
スイッチ用の光ファイバＦ２の群速度分散の絶対値｜Ｄ
｜を小さくすると、必然的にパルス幅τを小さくするこ
とによりエネルギを一定にするように働く。このため、
｜Ｄ｜を小さくしてフェムト秒パルスが発生できること
になる。
光ソリトンが共振器中を伝搬するため、発生するパルス
１本あたりのエネルギは一定になる。式(4)よりパルス
１本あたりのエネルギＰN=1τは、│Ｄ│／τに比例す
ることが分かる。励起強度が一定の場合は、光ソリトン
スイッチ用の光ファイバＦ２の群速度分散の絶対値｜Ｄ
｜を小さくすると、必然的にパルス幅τを小さくするこ
とによりエネルギを一定にするように働く。このため、
｜Ｄ｜を小さくしてフェムト秒パルスが発生できること
になる。
【００２８】このとき、副ループＬＯ４がない場合は、
フェムト秒パルスはランダムに発生するが、副ループＬ
Ｏ４を挿入すると、図２に示すように、フェムト秒パル
スの繰り返しを一定にすることができる。ここで、この
繰り返しはレーザの共振器の長さで決まる繰り返しの整
数倍（レーザの共振器の長さに対する副ループＬＯ４の
長さの比（整数ｎ））に対応している。
フェムト秒パルスはランダムに発生するが、副ループＬ
Ｏ４を挿入すると、図２に示すように、フェムト秒パル
スの繰り返しを一定にすることができる。ここで、この
繰り返しはレーザの共振器の長さで決まる繰り返しの整
数倍（レーザの共振器の長さに対する副ループＬＯ４の
長さの比（整数ｎ））に対応している。
【００２９】上記構成によれば、超短光パルスの周期的
な高繰り返しを安定に実現することができる。
な高繰り返しを安定に実現することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のファイ
バレーザ装置は、上記第３の光ファイバループと上記分
岐用光カップラとを巡る光路長を、上記第１の光ファイ
バループ、上記第２の光ファイバループ、及び上記３ｄ
Ｂ光カップラからなるレーザ共振器長の任意の整数分の
１に設定したものなので、超短光パルスの繰り返しを、
レーザの共振器の長さで決まる繰り返し（図６参照）の
整数倍にまで高めることができ、安定な高繰り返し超短
光パルスを得ることができる。
バレーザ装置は、上記第３の光ファイバループと上記分
岐用光カップラとを巡る光路長を、上記第１の光ファイ
バループ、上記第２の光ファイバループ、及び上記３ｄ
Ｂ光カップラからなるレーザ共振器長の任意の整数分の
１に設定したものなので、超短光パルスの繰り返しを、
レーザの共振器の長さで決まる繰り返し（図６参照）の
整数倍にまで高めることができ、安定な高繰り返し超短
光パルスを得ることができる。
【図１】この発明の一実施例であるファイバレーザ装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図２】同実施例における出力光パルスの繰り返しの一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図３】従来のファイバレーザ装置の構成を示す図であ
る。
る。
【図４】従来の非線形光学ループミラーの構成を示す図
である。
である。
【図５】従来の非線形増幅ループミラーの構成を示す図
である。
である。
【図６】従来のファイバレーザ装置における出力光パル
スの繰り返しの一例を示す図である。
スの繰り返しの一例を示す図である。
Ｆ１ 希土類ドープ光ファイバ Ｐ 励起用光源 Ｃ２ 合波用光カップラ Ｆ２ ソリトン発生用光ファイバ ＰＣ１ 偏波コントローラ（第１の偏波コントローラ） ＬＯ１ 第１の主ループ（第１の光ファイバループ） Ｃ３ 出力用光カップラ ＩＳ 光アイソレータ ＰＣ２ 偏波コントローラ（第２の偏波コントローラ） ＬＯ２ 第２の主ループ（第２の光ファイバループ） Ｃ１ ３ｄＢ光カップラ Ｋ 光路長可変器 ＬＯ４ 副ループ（第３の光ファイバループ） Ｃ４ 分岐カップラ（分岐用光カップラ）
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ媒質である希土類ドープ光ファイ
バ、前記希土類ドープ光ファイバを励起するための励起
用光源、前記励起用光源から出力される励起光を合波す
るための合波用光カップラ、光ソリントンを発生させる
ためのソリトン発生用光ファイバ、及び光の偏波面を揃
えるための第１の偏波コントローラを含む第１の光ファ
イバループと、レーザ光を出力するための出力用光カッ
プラ、光の進行方向を一方向に限定するための光アイソ
レータ、及び光の偏波面を揃えるための第２の偏波コン
トローラを含む第２の光ファイバループと、前記第１の
光ファイバループと前記第２の光ファイバループとを光
学的に結合する３ｄＢ光カップラとを有するファイバレ
ーザ装置において、 光路長を調整するための光路長可変器を含む第３の光フ
ァイバループと、 前記第１の光ファイバループまたは前記第２の光ファイ
バループ内に挿入され、前記第３の光ファイバループと
前記第１または第２の光ファイバループとに光を分岐す
るための分岐用光カップラとが付加されてなり、 かつ、前記第３の光ファイバループと前記分岐用光カッ
プラとを巡る光路長が、前記第１の光ファイバループ、
前記第２の光ファイバループ、及び前記３ｄＢ光カップ
ラからなるレーザ共振器長の任意の整数分の１に設定さ
れたものであることを特徴とするファイバレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22068491A JP2563697B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | ファイバレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22068491A JP2563697B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | ファイバレーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0563258A true JPH0563258A (ja) | 1993-03-12 |
| JP2563697B2 JP2563697B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=16754858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22068491A Expired - Fee Related JP2563697B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | ファイバレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2563697B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005203809A (ja) * | 2001-03-16 | 2005-07-28 | Imra America Inc | モードロックファイバレーザ |
| JP2010062568A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Ofs Fitel Llc | 超短パルス発生用の８の字型ファイバレーザ |
| KR20220045379A (ko) * | 2020-10-05 | 2022-04-12 | 레이저닉스 주식회사 | 광섬유 루프를 이용한 펄스군 형성 장치 |
-
1991
- 1991-08-30 JP JP22068491A patent/JP2563697B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005203809A (ja) * | 2001-03-16 | 2005-07-28 | Imra America Inc | モードロックファイバレーザ |
| US7782910B2 (en) | 2001-03-16 | 2010-08-24 | Imra America, Inc. | Single-polarization high power fiber lasers and amplifiers |
| US8135048B2 (en) | 2001-03-16 | 2012-03-13 | Imra America, Inc | Single-polarization high power fiber lasers and amplifiers |
| JP2010062568A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Ofs Fitel Llc | 超短パルス発生用の８の字型ファイバレーザ |
| KR20220045379A (ko) * | 2020-10-05 | 2022-04-12 | 레이저닉스 주식회사 | 광섬유 루프를 이용한 펄스군 형성 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2563697B2 (ja) | 1996-12-11 |
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Legal Events
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