JPH09162468A - Laser oscillator - Google Patents

Laser oscillator

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JPH09162468A
JPH09162468A JP34493895A JP34493895A JPH09162468A JP H09162468 A JPH09162468 A JP H09162468A JP 34493895 A JP34493895 A JP 34493895A JP 34493895 A JP34493895 A JP 34493895A JP H09162468 A JPH09162468 A JP H09162468A
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JP
Japan
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laser
optical
light
fiber
residual
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Application number
JP34493895A
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Japanese (ja)
Inventor
Masateru Tadakuma
昌輝 忠隈
Masaru Fukushima
大 福島
Sei Nimura
聖 仁村
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To output high-power single longitudinal mode laser applicable to optical communication by including a second optical transmission line containing a laser amplifying medium that is stimulated by residual stimulating light and is thus capable of optically amplifying laser light. SOLUTION: An optical resonator 3 consumes only part of stimulating light emitted from a stimulating light source 4 because of its short Er-doped fiber 1. When the rest of the stimulating light is input as residual stimulating light together with laser to a light amplifier 12 in the next position, one 13 of two wavelength-division multiplexing directional couplers separates the laser and the residual light. The laser beam is directed into a Er-doped fiber 5 and the residual stimulating light is directed into an optical fiber 5. The other wavelength-division multiplexing directional coupler 14 launches the residual stimulating light, launched into the optical fiber 15, into the Er-doped fiber 5 inversely with the laser. As a result, in the light amplifier 12 the laser input is propagated to the Er-doped fiber 5 excited by the residual stimulating light, and is thereby optically amplified. This makes it possible to output tens of mW of laser light in the single mode.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光通信システムの光
源として使用可能な出力のレーザ光を発振できるレーザ
発振器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser oscillator capable of oscillating a laser beam having an output which can be used as a light source of an optical communication system.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、10Gbit/sec以上の光伝
送技術において波長多重通信方式が数多く研究されてい
る。このための波長多重通信用光源として光ファイバレ
ーザが注目されており、特に1.55μm帯用の光源と
して、エルビウム(Er)ドープファイバをレーザ媒体
として用いる光ファイバレーザが盛んに研究されてい
る。波長多重通信では波長の異なる数本から数十本の信
号光(現状では4本又は8本が多い)を約2nmの波長
間隔で使用しているため、夫々の信号光は波長幅が狭い
ことが求められ、このための波長幅の狭い光を発振でき
る光源が必要とされている。現在のところ波長多重通信
の実験では主に半導体のDFBレーザ(分布帰還型レー
ザ)が使われている。一方において、光ファイバレーザ
は増幅媒体の利得が高いため共振器内部で大きなフィネ
スを得ることができ、発振スペクトル線幅を数KHzと
狭線幅化可能であるため、波長多重通信への利用が期待
されている。さらにErドープファイバを用いた光ファ
イバレーザによる発振では1.53〜1.56μmにお
いて連続的な利得特性を持っていることから、一つの共
振器内で複数の波長を発振させる試みも行なわれてお
り、波長多重通信用の光源として大きな可能性が秘めら
れている。
2. Description of the Related Art In recent years, many wavelength division multiplexing communication systems have been studied in the optical transmission technology of 10 Gbit / sec or more. Optical fiber lasers have attracted attention as a light source for wavelength multiplexing communication for this purpose, and in particular, as a light source for the 1.55 μm band, an optical fiber laser using an erbium (Er) -doped fiber as a laser medium has been actively studied. In wavelength division multiplexing, several to several tens of signal lights with different wavelengths (currently many are 4 or 8) are used at wavelength intervals of about 2 nm, so each signal light has a narrow wavelength width. Therefore, there is a need for a light source capable of oscillating light with a narrow wavelength width. At present, semiconductor DFB lasers (distributed feedback lasers) are mainly used in wavelength division multiplexing experiments. On the other hand, since the optical fiber laser has a high gain of the amplification medium, a large finesse can be obtained inside the resonator, and the oscillation spectrum line width can be narrowed to several KHz, so that it can be used for wavelength division multiplexing communication. Is expected. Furthermore, since oscillation with an optical fiber laser using an Er-doped fiber has a continuous gain characteristic at 1.53 to 1.56 μm, attempts have been made to oscillate a plurality of wavelengths in one resonator. Therefore, it has a great potential as a light source for wavelength division multiplexing communication.

【0003】次に光ファイバレーザの従来技術を説明す
る。一般的な光ファイバレーザは、レーザ媒体としての
Erドープファイバの両端に半透過の反射体等を設けて
光共振器を構成し、この光共振器のErドープファイバ
内のErを励起光により励起してレーザ発振のための反
転分布状態を起こし、この光共振器内でレーザ光を発
振、増幅させるようにしてある。現在このような光ファ
イバレーザには、光共振器の構成の違いにより図8に示
すリング型、図9に示すファブリー・ペロー型の2種類
があり、単一モード発振を目的としたファイバレーザと
してはこの両方式のものが研究されている。
Next, a conventional technique of an optical fiber laser will be described. In a general optical fiber laser, a semitransparent reflector is provided at both ends of an Er-doped fiber as a laser medium to form an optical resonator, and Er in the Er-doped fiber of the optical resonator is excited by pumping light. Then, the population inversion for laser oscillation is caused, and the laser light is oscillated and amplified in this optical resonator. At present, there are two types of optical fiber lasers such as a ring type shown in FIG. 8 and a Fabry-Perot type shown in FIG. 9 depending on the difference in optical resonator configuration. Both types are being studied.

【0004】図8のリング型光ファイバレーザは、励起
光源Aから出力される励起光を光ファイバBとエルビウ
ムドープファイバCとで構成されたリング型の光共振器
Dに入射してレーザ発振を起こさせ、これにより発振さ
れたレーザ光を光カプラEで取り出して出力するもので
ある。この光共振器Dには、共振器D内の不要な光を除
去するバンドパスフィルタFと、逆方向の光を除去する
光アイソレータGが挿入されている。
The ring-type optical fiber laser shown in FIG. 8 oscillates by oscillating pumping light output from a pumping light source A into a ring-type optical resonator D composed of an optical fiber B and an erbium-doped fiber C. The laser beam oscillated by this is taken out and output by the optical coupler E. A bandpass filter F for removing unnecessary light in the resonator D and an optical isolator G for removing light in the opposite direction are inserted in the optical resonator D.

【0005】図9のファブリー・ペロー型光ファイバレ
ーザは、励起光源Aから出力される励起光をエルビウム
ドープファイバCとファイバグレーティングHで構成さ
れたファブリー・ペロー型の光共振器Iに入射してレー
ザ発振を起こさせ、同共振器Iにおいて発振されたレー
ザ光を光カプラEで取り出して出力するものである。こ
のファイバレーザには、光アイソレータGと偏波コント
ローラJも取り付けられている。
In the Fabry-Perot type optical fiber laser of FIG. 9, the pumping light output from the pumping light source A is incident on a Fabry-Perot type optical resonator I composed of an erbium-doped fiber C and a fiber grating H. Laser oscillation is caused to occur, and the laser light oscillated in the resonator I is extracted by the optical coupler E and output. An optical isolator G and a polarization controller J are also attached to this fiber laser.

【0006】光ファイバレーザでは、レーザ媒体の利得
帯域の中で共振器長の周期に対応する縦モードが多数発
振する。この隣り合う共振周波数との周波数差は自由ス
ペクトル間隔(Free Spectral Range )といい、図9の
ファブリー・ペロー型光ファイバレーザでは式(1)で
表される。 FSR=c/2nL ・・・(1) c:光速度 n:ファイバコアの屈折率 L:共振器長
In the optical fiber laser, a large number of longitudinal modes corresponding to the period of the cavity length oscillate in the gain band of the laser medium. The frequency difference between the adjacent resonance frequencies is called a free spectral range, and is expressed by the equation (1) in the Fabry-Perot type optical fiber laser of FIG. FSR = c / 2nL (1) c: speed of light n: refractive index of fiber core L: resonator length

【0007】例えばレーザ媒体にErドープファイバを
用い、これにAl等を添加して作る光共振器では、15
50nm帯での利得スペクトルがなだらかに広がったも
のとなり、利得帯域は30nm以上となる。この帯域内
には前式(1)で求められる間隔で多数の縦モードが存
在しえるため、この光共振器で単一モード発振を行なう
ためには、同光共振器内に存在する多数の縦モードの中
から任意の一つの発振モードを選択しなければならず、
そのためには共振器内にモード選択素子を挿入しなけれ
ばならない。従来このようなモード選択素子として、フ
ァブリー・ペローエタロン(J.L.Zyskind, J.W.Sulhof
f, J.Stone, D.J.Digiovanni, L.W.Stulz, H.M.Presby,
A.Piccirilli and P.E.Pramayon, Electron.Lett., 2
7, No.21,1950(1991)) や、Mach-Zehnde 干渉計(E.W.D
ianov, T.R.Martirosian, O.G.Okhotnikov, and V.M.Pa
ramonov, OFC/IOOC '93 Technical Digest WG6 p103)
等があり、またファブリー・ペロー型共振器においては
モード選択素子としてファイバグレーティングを用いる
例もある( 例えば、S.V.Chernikov, and J.R.Taylor,Op
t.Lett. 18, No.23,2023 (1993)) 。ファイバグレーテ
ィングとは光ファイバ上に形成したブラッグ反射回折格
子であり、特定波長のみを選択的に反射できるようにし
た狭帯域反射フィルタである。
For example, in an optical resonator made of an Er-doped fiber used as a laser medium and added with Al or the like, 15
The gain spectrum in the 50 nm band spreads gently, and the gain band becomes 30 nm or more. Since a large number of longitudinal modes can exist within this band at the intervals obtained by the above equation (1), in order to perform single mode oscillation in this optical resonator, a large number of longitudinal modes existing in the optical resonator are required. You must select any one oscillation mode from the longitudinal modes,
For that purpose, a mode selection element must be inserted in the resonator. The Fabry-Perot etalon (JLZyskind, JWSulhof
f, J. Stone, DJ Digiovanni, LWStulz, HMPresby,
A.Piccirilli and PEPramayon, Electron.Lett., 2
7, No. 21, 1950 (1991)) and Mach-Zehnde interferometer (EWD
ianov, TRMartirosian, OGOkhotnikov, and VMPa
ramonov, OFC / IOOC '93 Technical Digest WG6 p103)
In addition, there is an example of using a fiber grating as a mode selection element in a Fabry-Perot resonator (for example, SVChernikov, and JR Taylor, Op.
t. Lett. 18, No. 23, 2023 (1993)). The fiber grating is a Bragg reflection diffraction grating formed on an optical fiber, and is a narrow band reflection filter capable of selectively reflecting only a specific wavelength.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ファブリー・ペロー型
の光ファイバレーザは波長多重通信に使用する場合に次
のような問題があった。波長多重通信では、発振線幅の
狭窄化、周波数の安定化、高出力化(光通信に必要な十
数mW程度の出力が得られること)を必要とする。ファ
ブリー・ペロー型共振器では共振器長を短くして縦モー
ド間隔を広げることにより、一つのモードを選ぶことが
でき、特にモード撰択素子としてファイバグレーティン
グを使用すると波長幅0.1nm程度(半値幅)のレー
ザを出力することができる。式(1)からわかるように
一つの縦モードを選び出すためには自由スペクトル間隔
と同等な幅のモード選択素子が必要となる。逆にモード
選択素子の限界波長幅が0.1nmであるとき単一モー
ドを発振できるレーザの共振器長は1.55μm帯で約
1.6cmとなる。しかしErドープファイバをレーザ
媒体として使用する場合、数cmのファイバ長では光通
信用光源として必要な十数mWの出力を得ることができ
ない。これを回避して出力を増大するためにはErイオ
ンの高濃度添加、Ybの共添加によるエネルギー吸収効
率の向上、強度の強い励起光源の使用(波長980nm
Ti:サファイアレーザ)などの対策があるが、安価
で実用的なレーザ発振器を提供するうえでは問題とな
る。
The Fabry-Perot type optical fiber laser has the following problems when used for wavelength division multiplexing. In wavelength division multiplexing, it is necessary to narrow the oscillation line width, stabilize the frequency, and increase the output (to obtain an output of about ten and several mW necessary for optical communication). In the Fabry-Perot resonator, one mode can be selected by shortening the resonator length and widening the longitudinal mode spacing. Especially, when a fiber grating is used as a mode selection element, the wavelength width is about 0.1 nm (half It is possible to output a laser having a price range). As can be seen from the equation (1), in order to select one longitudinal mode, a mode selection element having a width equal to the free spectrum interval is required. On the contrary, when the limit wavelength width of the mode selection element is 0.1 nm, the cavity length of the laser capable of oscillating a single mode is about 1.6 cm in the 1.55 μm band. However, when an Er-doped fiber is used as a laser medium, a fiber length of several cm cannot obtain an output of tens of mW required as a light source for optical communication. In order to avoid this and increase the output, a high concentration of Er ions is added, the energy absorption efficiency is improved by co-adding Yb, and a strong excitation light source is used (wavelength 980 nm
Although there is a countermeasure such as Ti: sapphire laser), it becomes a problem in providing an inexpensive and practical laser oscillator.

【0009】本発明の目的は、ファブリー・ペロー型の
光ファイバレーザにおいて、光通信に使用できるような
高出力(十数mW位)の単一縦モードレーザを出力する
レーザ発振器を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a laser oscillator for outputting a high-power (tens of mW or so) single longitudinal mode laser which can be used for optical communication in a Fabry-Perot type optical fiber laser. is there.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項1記
載のレーザ発振器は図1〜3に示すように、レーザ媒質
を含む第1の光伝送路1の伝送方向両端にグレーティン
グ2が構成されてなる光共振器3と、この光共振器3の
一端からそのレーザ媒質を励起する励起光を入力する励
起光源4と、光共振器3の他端から出力されるレーザ光
及び残留励起光が入力され、その残留励起光により励起
されてレーザ光を光増幅可能なレーザ増幅媒質を含む第
2の光伝送路5を備えてなるものである。
In the laser oscillator according to the first aspect of the present invention, as shown in FIGS. 1 to 3, a grating 2 is formed at both ends in the transmission direction of a first optical transmission line 1 containing a laser medium. Optical resonator 3 formed as described above, pumping light source 4 for inputting pumping light for pumping the laser medium from one end of this optical resonator 3, and laser light and residual pumping light output from the other end of optical resonator 3 Is input and is excited by the residual excitation light, and the second optical transmission line 5 including a laser amplification medium capable of optically amplifying the laser light is provided.

【0011】本発明のうち請求項2記載のレーザ発振器
は図4に示すように、レーザ媒質を含む第1の光伝送路
1の伝送方向両端及び内側にグレーティング2が構成さ
れてなる光共振器3と、この光共振器3の一端からその
レーザ媒質を励起する励起光を入力する励起光源4と、
光共振器3の他端から出力されるレーザ光及び残留励起
光が入力され、その残留励起光により励起されてレーザ
光を光増幅可能なレーザ増幅媒質を含む第2の光伝送路
5を備えてなるものである。
As shown in FIG. 4, a laser oscillator according to a second aspect of the present invention is an optical resonator in which a grating 2 is formed at both ends and inside of a first optical transmission line 1 including a laser medium in the transmission direction. 3 and a pumping light source 4 for inputting pumping light for pumping the laser medium from one end of the optical resonator 3,
A second optical transmission line 5 including a laser amplification medium into which the laser light and the residual pumping light output from the other end of the optical resonator 3 are input and which is excited by the residual pumping light and is capable of optically amplifying the laser light is provided. It will be.

【0012】本発明のうち請求項3記載のレーザ発振器
は、第1の光伝送路1が、希土類金属イオン等のレーザ
媒質が添加された希土類ドープファイバである。
In the laser oscillator according to claim 3 of the present invention, the first optical transmission line 1 is a rare earth-doped fiber doped with a laser medium such as rare earth metal ions.

【0013】本発明のうち請求項4記載のレーザ発振器
は、第1の光伝送路1が、希土類金属イオン等のレーザ
媒質が添加されたバルク型導波路である。
In the laser oscillator according to claim 4 of the present invention, the first optical transmission line 1 is a bulk type waveguide to which a laser medium such as rare earth metal ions is added.

【0014】本発明のうち請求項5記載のレーザ発振器
は、第2の光伝送路5が、希土類金属イオン等のレーザ
増幅媒質を添加した希土類ドープファイバである。
In the laser oscillator according to claim 5 of the present invention, the second optical transmission line 5 is a rare earth-doped fiber doped with a laser amplification medium such as rare earth metal ions.

【0015】本発明のうち請求項6記載のレーザ発振器
は、第2の光伝送路5が、希土類金属イオン等のレーザ
増幅媒質を添加したバルク型導波路である。
In the laser oscillator according to claim 6 of the present invention, the second optical transmission line 5 is a bulk type waveguide to which a laser amplification medium such as rare earth metal ions is added.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態1】図1は本発明のレーザ発振器の
第1の実施形態例である。図1において4は励起光源、
10、11は光アイソレータ、1はレーザ媒質(レーザ
活性媒質)としてのエルビウムイオン(以下Erイオン
と記す)を添加したErドープファイバ(第1の光伝送
路)、2a、2bはErドープファイバ1の両端に形成
したファイバグレーティング(ブラッグ反射回折格
子)、12はレーザ増幅媒質としてのErイオンを添加
したErドープファイバ(第2の光伝送路)5を含む光
増幅器である。
First Embodiment FIG. 1 shows a first embodiment of a laser oscillator according to the present invention. In FIG. 1, 4 is an excitation light source,
Numerals 10 and 11 are optical isolators, 1 is an Er-doped fiber (first optical transmission line) doped with erbium ions (hereinafter referred to as Er ions) as a laser medium (laser active medium), 2a and 2b are Er-doped fibers 1 Reference numeral 12 denotes a fiber grating (Bragg reflection diffraction grating) formed at both ends of the optical amplifier, and 12 denotes an optical amplifier including an Er-doped fiber (second optical transmission line) 5 doped with Er ions as a laser amplification medium.

【0017】両端にファイバグレーティング2a、2b
が形成された前記Erドープファイバ1は、これ自体が
ファブリー・ペロー型の光共振器3を構成している。こ
の光共振器3は、その長さ(Erドープファイバ1の長
さ)が単一縦モードレーザの発振を可能な長さであり、
例えば、1.55μm帯で波長幅0.1nmの単一縦モ
ードを発生させる場合、光共振器3の長さを約1.6c
mとするものである。この光共振器3は、励起光源4の
励起光が光アイソレータ10を介してファイバグレーテ
ィング2a端に入射され、励起光がErドープファイバ
1で吸収されると同Erドープファイバ1で光が放出さ
れ、放出された光のうち両端のファイバグレーティング
2a、2bで反射された波長成分だけがレーザ発振さ
れ、その波長成分のうちファイバグレーティング2b端
で反射されない一部の波長成分だけが光共振器3から出
力される。この光共振器3は、これを構成するErドー
プファイバ1が短いために、励起光源4から入射される
励起光の一部だけを消費し、残りの大半はレーザと一緒
に残留励起光として出力し、次の光増幅器12に入力す
る。なお、ファイバグレーティングは、半透明反射鏡等
よりも挿入損失が少なく、低しきい値、高出力のレーザ
を効率良く発生することができる。
Fiber gratings 2a and 2b are provided at both ends.
The Er-doped fiber 1 in which is formed constitutes the Fabry-Perot type optical resonator 3 itself. The optical resonator 3 has a length (length of the Er-doped fiber 1) that allows oscillation of a single longitudinal mode laser,
For example, when a single longitudinal mode with a wavelength width of 0.1 nm is generated in the 1.55 μm band, the length of the optical resonator 3 is about 1.6 c.
m. In the optical resonator 3, the pumping light of the pumping light source 4 is incident on the end of the fiber grating 2a via the optical isolator 10, and when the pumping light is absorbed by the Er-doped fiber 1, the Er-doped fiber 1 emits the light. Of the emitted light, only the wavelength components reflected by the fiber gratings 2a, 2b at both ends are lased, and only some of the wavelength components not reflected by the ends of the fiber grating 2b are emitted from the optical resonator 3. Is output. The optical resonator 3 consumes only a part of the pumping light incident from the pumping light source 4 because the Er-doped fiber 1 constituting the optical resonator 3 is short, and most of the rest is output as residual pumping light together with the laser. Then, it is input to the next optical amplifier 12. The fiber grating has a smaller insertion loss than a semi-transparent reflecting mirror, and can efficiently generate a laser with a low threshold and a high output.

【0018】光増幅器12は図2又は図3に示す構成の
ものである。図2の光増幅器12は、波長分割多重型方
向性結合器(WDMカプラ)13、14とErドープフ
ァイバ(第2の光伝送路)5とからなり、一方の波長分
割多重型方向性結合器13が、光共振器3から入力され
るレーザ及び残留励起光を分離してレーザをErドープ
ファイバ5に、残留励起光を光ファイバ15に夫々入射
し、他方の波長分割多重型方向性結合器14が光ファイ
バ15に入射された残留励起光をレーザと逆向きにEr
ドープファイバ5に入射する構成にしてある。この光増
幅器12では、光共振器3から入力されるレーザが同光
共振器3から入力される残留励起光で励起されたErド
ープファイバ5に伝播されることにより光増幅される。
The optical amplifier 12 has the structure shown in FIG. 2 or FIG. The optical amplifier 12 shown in FIG. 2 includes wavelength division multiplexing directional couplers (WDM couplers) 13 and 14 and Er-doped fiber (second optical transmission line) 5, and one wavelength division multiplexing directional coupler. Reference numeral 13 separates the laser and residual pumping light input from the optical resonator 3 so that the laser enters the Er-doped fiber 5 and the residual pumping light enters the optical fiber 15, respectively, and the other wavelength division multiplexing directional coupler. 14 reverses the residual pumping light incident on the optical fiber 15 to Er in the opposite direction to the laser.
It is configured to enter the doped fiber 5. In this optical amplifier 12, the laser input from the optical resonator 3 is propagated to the Er-doped fiber 5 that is excited by the residual pump light input from the optical resonator 3 to be optically amplified.

【0019】図3の光増幅器12はErドープファイバ
5と波長選択フィルタ16とからなる。この光増幅器1
2では、光共振器3から入力されるレーザが残留励起光
で励起されたErドープファイバ5により光増幅され、
光増幅されたレーザだけが波長選択フィルタ16を通し
て出力される。
The optical amplifier 12 of FIG. 3 comprises an Er-doped fiber 5 and a wavelength selection filter 16. This optical amplifier 1
In 2, the laser input from the optical resonator 3 is optically amplified by the Er-doped fiber 5 excited by the residual excitation light,
Only the optically amplified laser is output through the wavelength selection filter 16.

【0020】図5は前記レーザ発振器で発振されるレー
ザの発振周波数スペクトルであり、光通信に必要な出力
レベルの単一縦モードレーザが出力される。
FIG. 5 shows an oscillation frequency spectrum of a laser oscillated by the laser oscillator, and a single longitudinal mode laser having an output level required for optical communication is output.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態2】図4は本発明のレーザ発振器の
第2の実施形態例であり、図1のファブリー・ペロー型
の光共振器3の構成を別なものに置き換えて波長多重発
振用光源として使用できるようにしたものである。
Embodiment 2 FIG. 4 shows a second embodiment of the laser oscillator according to the present invention, in which the Fabry-Perot optical resonator 3 shown in FIG. It can be used as a light source.

【0022】図4の光共振器3は、実施形態1と同様の
Erドープファイバ(第1の光伝送路)1に複数のファ
イバグレーティング2(2c、2d、2e、2f)を形
成するものである。これらファイバグレーティング2
c、2d、2e、2fは波長選択性を夫々異ならせてあ
り、グレーティング2cは、2d、2e、2fで反射さ
れる全ての波長成分を反射可能に設定してある。従っ
て、この光共振器3ではグレーティング2d、2e、2
fで選択される波長のレーザが出力される。そしてこの
光共振器3で発振される複数波長のレーザは図2又は図
3で示した構成の光増幅器12で光増幅されて出力され
る。
The optical resonator 3 of FIG. 4 has a plurality of fiber gratings 2 (2c, 2d, 2e, 2f) formed in the Er-doped fiber (first optical transmission line) 1 similar to that of the first embodiment. is there. These fiber gratings 2
c, 2d, 2e, and 2f have different wavelength selectivity, and the grating 2c is set to be able to reflect all wavelength components reflected by 2d, 2e, and 2f. Therefore, in this optical resonator 3, the gratings 2d, 2e, 2
The laser of the wavelength selected by f is output. The lasers of a plurality of wavelengths oscillated by the optical resonator 3 are optically amplified by the optical amplifier 12 having the configuration shown in FIG. 2 or 3 and output.

【0023】以上説明した各実施形態例において、第
1、第2の光伝送路1、5は光ファイバ(Erドープフ
ァイバ)を用いたが、例えばバルク型の光導波路を用い
ることもできる。特に第1の光伝送路1は比較的短尺に
作製されるため、バルク型のものを容易に作製すること
ができる。また第1の光伝送路1はレーザ媒質としてE
rイオンを添加したが、Er以外の希土類金属、または
それ以外のレーザ媒質を添加することも可能であり、ま
た直接にレーザ媒質をファイバ型、バルク型に作製して
これを用いることもできる。また第2の光伝送路5はE
rイオンを添加して光増幅作用を持たせたが、他の物質
を添加して光増幅作用を得ることも可能である。いずれ
にせよ、レーザの発振波長やその他の条件に応じて適切
な物質を用いることができる。
In each of the embodiments described above, the optical fibers (Er-doped fiber) are used as the first and second optical transmission lines 1 and 5, but a bulk type optical waveguide may be used, for example. In particular, since the first optical transmission line 1 is made relatively short, it is possible to easily make a bulk type. In addition, the first optical transmission line 1 uses E as a laser medium.
Although the r ion is added, it is possible to add a rare earth metal other than Er or a laser medium other than Er. Alternatively, the laser medium can be directly formed into a fiber type or a bulk type and used. In addition, the second optical transmission line 5 is E
Although the r ion was added to have the light amplifying effect, it is also possible to add another substance to obtain the light amplifying effect. In any case, an appropriate substance can be used according to the oscillation wavelength of the laser and other conditions.

【0024】[0024]

【実験結果】図1、4のレーザ発振器によるレーザ光の
出力レベルについて説明する。励起光源4から出力され
る励起光は光共振器3内のレーザ媒質(レーザ活性媒
質)に吸収される。光共振器3内で吸収される励起光の
量は同共振器3で使用するレーザ媒質(希土類金属イオ
ン添加ファイバ)における希土類金属の添加濃度、ファ
イバ長等の条件によって異なるが、前記実施形態例にお
ける実験例ではErドープファイバに波長1・48μm
の励起光を入射させた場合、Erドープファイバでの励
起光の吸収係数は数dB/mであった。本発明において
は光共振器3の長さ(Erドープファイバ)は数cmか
ら長くても数m程度である。ところで半導体レーザは最
大出力が70mW(18.45dBm)以上のものが光
増幅器で使用されており、このレーザを図1、4の励起
光源4に使用すると、光共振器3から出射される残留励
起光は30mW(14.77dBm)前後となる。この
とき光共振器3から出射されるレーザ光強度は0.01
mW(−20dBm)程度であり、光通信用として必要
な光強度(十数mW)に達していない(図6)。光増幅
器12の励起光強度に対する増幅率の関係を図9に示
す。ここで30mWの励起光、0.01mWのレーザ光
が入射した場合、レーザ光は約32dB増幅され、出力
12dBm(15.8mW)となり、従って、光通信用
として必要なレーザ強度を得ることができる。
[Experimental Results] The output level of laser light from the laser oscillators shown in FIGS. The pumping light output from the pumping light source 4 is absorbed by the laser medium (laser active medium) in the optical resonator 3. The amount of pumping light absorbed in the optical resonator 3 varies depending on conditions such as the concentration of rare earth metal added in the laser medium (rare earth metal ion-doped fiber) used in the resonator 3 and the fiber length. In the experimental example in, the Er-doped fiber has a wavelength of 1.48 μm.
When the excitation light of No. 2 was entered, the absorption coefficient of the excitation light in the Er-doped fiber was several dB / m. In the present invention, the length of the optical resonator 3 (Er-doped fiber) is several cm to several m at the longest. By the way, a semiconductor laser having a maximum output of 70 mW (18.45 dBm) or more is used in an optical amplifier. When this laser is used as the pumping light source 4 in FIGS. 1 and 4, residual pumping light emitted from the optical resonator 3 is used. The light is around 30 mW (14.77 dBm). At this time, the laser light intensity emitted from the optical resonator 3 is 0.01
It is about mW (−20 dBm) and does not reach the light intensity (tens of mW) required for optical communication (FIG. 6). FIG. 9 shows the relationship between the amplification factor and the pumping light intensity of the optical amplifier 12. When 30 mW of excitation light and 0.01 mW of laser light are incident on the laser light, the laser light is amplified by about 32 dB and the output is 12 dBm (15.8 mW). Therefore, the laser intensity required for optical communication can be obtained. .

【0025】[0025]

【発明の効果】本発明のレーザ発振器によれば次のよう
な効果がある。 1.波長幅の狭いレーザ光を出力できる 2.単一縦モードのレーザ光を出力できる。 3.光通信に利用できる数十mWのレーザ光を出力でき
る 4.モード選択素子(グレーティング)による光損失が
少なく、低しきい値、高出力のレーザを効率良く発生す
ることができる。 5.光共振器で消費されなかった残留励起光を再利用し
てレーザ光を高出力化するため、エネルギー変換効率が
高い。
The laser oscillator of the present invention has the following effects. 1. Laser light with a narrow wavelength width can be output. It can output laser light in a single longitudinal mode. 3. It can output tens of mW of laser light that can be used for optical communication. Light loss due to the mode selection element (grating) is small, and a low threshold and high output laser can be efficiently generated. 5. Since the residual pumping light not consumed by the optical resonator is reused to increase the output power of the laser light, the energy conversion efficiency is high.

【0026】特に請求項2記載のレーザ発振器では複数
のグレーティングにより、同時に多波長のレーザを発振
することができ、波長多重通信の光源として有用であ
る。
Particularly, in the laser oscillator according to the second aspect, it is possible to simultaneously oscillate lasers of multiple wavelengths by using a plurality of gratings, which is useful as a light source for wavelength division multiplexing communication.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のレーザ発振器の実施形態の第1例を示
す概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first example of an embodiment of a laser oscillator of the present invention.

【図2】図1のレーザ発振器における光増幅器の第1例
を示す概略図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a first example of an optical amplifier in the laser oscillator of FIG.

【図3】図1のレーザ発振器における光増幅器の第2例
を示す概略図。
3 is a schematic diagram showing a second example of an optical amplifier in the laser oscillator of FIG.

【図4】本発明のレーザ発振器の実施形態の第2例を示
す概略図。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a second example of the embodiment of the laser oscillator of the present invention.

【図5】図1のレーザ発振器による発振周波数スペクト
ルの一例を示す説明図。
5 is an explanatory diagram showing an example of an oscillation frequency spectrum by the laser oscillator of FIG.

【図6】図1、4のレーザ発振器の光共振器における励
起光強度に対する出力光強度の関係を説明する説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a relationship between output light intensity and excitation light intensity in the optical resonator of the laser oscillator of FIGS.

【図7】図1、4のレーザ発振器の光増幅器における励
起光強度に対するレーザ光の増幅率の関係を説明する説
明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating the relationship between the amplification factor of laser light and the pumping light intensity in the optical amplifier of the laser oscillator of FIGS.

【図8】リング型共振器を持つ光ファイバレーザの従来
例を示した概略図。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a conventional example of an optical fiber laser having a ring resonator.

【図9】ファブリー・ペロー型共振器を持つ光ファイバ
レーザの従来例を示した概略図。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a conventional example of an optical fiber laser having a Fabry-Perot resonator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の光伝送路 2 グレーティング 3 光共振器 4 励起光源 5 第2の光伝送路 1 First Optical Transmission Line 2 Grating 3 Optical Resonator 4 Excitation Light Source 5 Second Optical Transmission Line

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーザ媒質を含む第1の光伝送路(1)の
伝送方向両端にグレーティング(2)が構成されてなる
光共振器(3)と、この光共振器(3)の一端からその
レーザ媒質を励起する励起光を入力する励起光源(4)
と、光共振器(3)の他端から出力されるレーザ光及び
残留励起光が入力され、その残留励起光により励起され
てレーザ光を光増幅可能なレーザ増幅媒質を含む第2の
光伝送路(5)を備えてなることを特徴とするレーザ発
振器。
1. An optical resonator (3) comprising a grating (2) at both ends in the transmission direction of a first optical transmission line (1) containing a laser medium, and an optical resonator (3) from one end of the optical resonator (3). Excitation light source for inputting excitation light for exciting the laser medium (4)
And the laser light and the residual pumping light output from the other end of the optical resonator (3) are input, and the second optical transmission includes a laser amplification medium that is excited by the residual pumping light and is capable of optically amplifying the laser light. Laser oscillator, characterized in that it comprises a path (5).
【請求項2】レーザ媒質を含む第1の光伝送路(1)の
伝送方向両端及び内側にグレーティング(2)が構成さ
れてなる光共振器(3)と、この光共振器(3)の一端
からそのレーザ媒質を励起する励起光を入力する励起光
源(4)と、光共振器(3)の他端から出力されるレー
ザ光及び残留励起光が入力され、その残留励起光により
励起されてレーザ光を光増幅可能なレーザ増幅媒質を含
む第2の光伝送路(5)を備えてなることを特徴とする
レーザ発振器。
2. An optical resonator (3) comprising a grating (2) at both ends and inside of a first optical transmission line (1) including a laser medium in the transmission direction, and an optical resonator (3) of the optical resonator (3). A pumping light source (4) for inputting pumping light for pumping the laser medium from one end, and laser light and residual pumping light output from the other end of the optical resonator (3) are input and pumped by the residual pumping light. And a second optical transmission line (5) including a laser amplification medium capable of optically amplifying laser light.
【請求項3】前記第1の光伝送路(1)が、希土類金属
イオン等のレーザ媒質が添加された希土類ドープファイ
バであることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の
レーザ発振器。
3. The laser oscillator according to claim 1, wherein the first optical transmission line (1) is a rare-earth-doped fiber doped with a laser medium such as rare-earth metal ions.
【請求項4】前記第1の光伝送路(1)が、希土類金属
イオン等のレーザ媒質が添加されたバルク型導波路であ
ることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のレーザ
発振器。
4. The laser oscillator according to claim 1, wherein the first optical transmission line (1) is a bulk type waveguide to which a laser medium such as rare earth metal ions is added. .
【請求項5】前記第2の光伝送路(5)が、希土類金属
イオン等のレーザ増幅媒質を添加した希土類ドープファ
イバであることを特徴とする請求項1又は請求項2記載
のレーザ発振器。
5. The laser oscillator according to claim 1 or 2, wherein the second optical transmission line (5) is a rare earth-doped fiber doped with a laser amplification medium such as rare earth metal ions.
【請求項6】前記第2の光伝送路(5)が、希土類金属
イオン等のレーザ増幅媒質を添加したバルク型導波路で
あることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のレー
ザ発振器。
6. The laser oscillator according to claim 1, wherein the second optical transmission line (5) is a bulk type waveguide to which a laser amplification medium such as rare earth metal ions is added. .
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