JP2000164957A

JP2000164957A - 固体レーザ装置

Info

Publication number: JP2000164957A
Application number: JP33428998A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Suga; 博文菅; Hirobumi Miyajima; 博文宮島; Takeshi Kanzaki; 武司神崎; Kenichi Ueda; 憲一植田
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】出力光の取扱いが容易な固体レーザ装置を提
供すること。【解決手段】コアに希土類イオンが添加され複数巻回
した光ファイバ３と、その光ファイバ３に励起光を入射
するＬＤアレイ４と、巻回された光ファイバ３を取り囲
んで配設され光ファイバ３に入射された励起光を光ファ
イバ３に沿って反射させる光反射膜２２と、光ファイバ
３とＬＤアレイ４との間に配置されＬＤアレイ４側から
光ファイバ３側への励起光の伝搬のみを許容する光アイ
ソレータ５とを備えて構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を出力す
る固体レーザ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ光を発する装置として、特
表平３−５０１４３１号公報に記載されるように、複数
のコアを束ねてなる光ファイバ束をループ状とし、その
光ファイバ束に励起光を入射してレーザ光を出力させる
レーザ発振器が知られている。

【０００３】また、レーザ光を発する装置として、特開
平５−２４３６５０号公報に記載されるように、レーザ
結晶をレーザ媒質とし、そのレーザ結晶に励起光を入射
してレーザ光を発生させるものであって、励起光源とレ
ーザ結晶との間に光アイソレータを介在させた固体レー
ザ装置が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たレーザ発振装置にあっては、以下のような問題点があ
る。

【０００５】すなわち、特表平３−５０１４３１号公報
に記載されるレーザ発振器にあっては、光ファイバ束か
らレーザ光が出力され、そのレーザ光の光束径は大きい
ものとなる。このため、レーザ光を用いる際に、レーザ
光の集束光学系が必ず必要となる。また、特開平５−２
４３６５０号公報に記載される固体レーザ装置にあって
も、出力ミラーからレーザ光が出力され、そのレーザ光
の光束径は大きいものとなる。このため、レーザ光を用
いる際にレーザ光の集束光学系が必要となり、そのレー
ザ光の取扱いが必ずしも容易でない。

【０００６】そこで本発明は、以上のような問題点を解
決するためになされたものであって、出力光の取扱いが
容易な固体レーザ装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
固体レーザ装置は、コアに希土類イオンが添加され複数
巻回した光ファイバを有するレーザ媒質と、レーザ媒質
に入射される励起光を発光する半導体レーザアレイと、
レーザ媒質を取り囲んで配設されレーザ媒質内に入射さ
れた励起光を反射させて光ファイバに沿って伝搬させる
励起光反射手段と、レーザ媒質と半導体レーザアレイと
の間に配置され半導体レーザアレイ側からレーザ媒質側
への励起光の伝搬のみを許容する光アイソレータとを備
えて構成されている。

【０００８】この発明によれば、レーザ媒質となる光フ
ァイバを通じてレーザ光が出力されるため、レーザ光の
光束径は小さいものとなる。従って、レーザ光を用いる
際に、レーザ光を集光するための集束光学系が不要であ
り、その取扱いが容易となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
の実施形態について説明する。尚、各図において同一要
素には同一符号を付して説明を省略する。また、図面の
寸法比率は説明のものと必ずしも一致していない。

【００１０】図１に本実施形態に係る固体レーザ装置を
示す。図１に示すように、固体レーザ装置１はレーザ光
を出力する装置であって、レーザ光を発生させる環体２
が設けられている。環体２には、レーザ媒質となる光フ
ァイバ３が内蔵されている。光ファイバ３は、環体２に
沿って配置され複数巻回して設置されている。環体２内
に配置される光ファイバ３は、連続したものが複数巻回
されていれば、一本でもよいし、複数本であってもよ
い。

【００１１】この光ファイバ３の一方の端部は環体２の
外部に引き出されており、レーザ光の出力端３１として
機能する。また、光ファイバ３の出力端３１及びその他
端には、反射コーティング処理が施されている。

【００１２】光ファイバ３は、クラッドの中に屈折率の
高いコアを備えて構成されており、そのコアにはエルビ
ウム（Ｅｒ）などの希土類元素がイオンとして添加され
ている。環体２内における光ファイバ３以外の領域に
は、そのクラッドより屈折率の低い透光性の部材が設け
られている。

【００１３】環体２の外周面には、入射窓２１が形成さ
れている。入射窓２１は、環体２内に励起光を入射させ
るためのものである。

【００１４】環体２の外周の周辺には、半導体レーザア
レイ（以下、単に「ＬＤアレイ」という。）４が設けら
れている。ＬＤアレイ４は、環体２内の光ファイバ３へ
励起光を供給するためのものであり、同時に駆動制御可
能な複数の半導体レーザにより構成されている。

【００１５】ＬＤアレイ４は、励起光の出射部を環体２
の入射窓２１に向けて配置されている。また、ＬＤアレ
イ４は、入射窓２１に対して斜めに励起光が入射できる
位置に配置するのが望ましい。また、ＬＤアレイ４は、
図１に示すように、例えば、６つ設置され、ほぼ等間隔
で設けられた入射窓２１に対してそれぞれ励起光が入射
できるようになっている。なお、ＬＤアレイ４の設置数
は、１つ以上であれば、５つ以下又は７つ以上であって
もよい。

【００１６】環体２の表面には、光反射膜２２が設けら
れている。光反射膜２２は、環体２内に入射された励起
光を入射窓２１以外の環体２の表面から出射させないよ
うにするためのものであり、環体２の入射窓２１以外の
表面に設けられ励起光反射手段として機能する。光反射
膜２２が設けられた環体２は、積分球のような状態とな
っている。光反射膜２２としては、例えば、励起光をほ
ぼ全反射させる金属製の膜体又は硫酸バリウム等の高拡
散反射材を塗設してなる膜体などが用いられる。

【００１７】環体２の入射窓２１とＬＤアレイ４との間
には、光アイソレータ５が配置されている。光アイソレ
ータ５は、ＬＤアレイ４から出射した励起光を入射窓２
１側へ透過させつつ、入射窓２１で反射する励起光がＬ
Ｄアレイ４側へ戻るのを防止するためのものである。

【００１８】図２に光アイソレータの一例を示す。

【００１９】図２に示すように、光アイソレータ５は、
例えば、導波板５１、レンズ系５２により構成される。
導波板５１は、ＬＤアレイ４から発せられる励起光を伝
搬させる導波路を有しており、ＬＤアレイ４の励起光の
出射部の近傍に配置されている。レンズ系５２は、導波
板５１内を伝搬して導波板５１から出射する励起光を集
束するものであり、導波板５１と入射窓２１の間の空間
に配設されている。

【００２０】この光アイソレータ５は、ＬＤアレイ４側
から入射窓２１側へ光路においては、集光光学系として
機能する。一方。入射窓２１側からＬＤアレイ４側への
光路においては、光の伝搬方向を制限する光アイソレー
タ（空間フィルタ）として機能する。すなわち、入射窓
２１から環体２内へ入射された励起光は環体２内で拡散
されるため、入射窓２１から同じ光路を通ってＬＤアレ
イ４へ戻る光はほとんどない。従って、入射窓２１から
ＬＤアレイ４側への励起光の戻りが防止される。

【００２１】なお、入射窓２１からＬＤアレイ４側への
励起光の戻りを防止する手段としては、前述の光アイソ
レータ５以外もの、例えば、偏光子を用いたものなどを
用いる場合もある。

【００２２】次に、固定レーザ装置１の動作について説
明する。

【００２３】図１に示すように、ＬＤアレイ４を作動さ
せ、ＬＤアレイ４から励起光を出射させる。このとき、
各ＬＤアレイ４を同時に作動させることが望ましい。Ｌ
Ｄアレイ４から出射した励起光は、光アイソレータ５に
入射され、光アイソレータ５を透過して入射窓２１に到
達する。

【００２４】そして、励起光は、入射窓２１から環体２
内へ入射される。このとき、励起光の一部が入射窓２１
で反射した場合でも、その励起光がＬＤアレイ４まで戻
りＬＤアレイ４に入射されることはない。すなわち、入
射窓２１で反射した励起光は、光アイソレータ５により
ＬＤアレイ４側への伝搬が阻止され、ＬＤアレイ４まで
ほとんど戻ることはない。このため、励起光の戻りによ
り、ＬＤアレイ４が劣化しその寿命特性が悪化すること
が防止される。

【００２５】そして、図３に示すように、各ＬＤアレイ
４から発せられた励起光は、各入射窓２１から環体２内
へそれぞれ入射し、環体２内を伝搬する。このとき、環
体２の表面に励起光を反射させる光反射膜２２が設けら
れているため、励起光は、光反射膜２２により反射され
ながら環体２内を同一方向に向けて伝搬する。そして、
環体２内を伝搬する励起光により環体２内の光ファイバ
３のコアが励起状態となり、誘導放出により光ファイバ
３にレーザ光が生ずる。

【００２６】このレーザ光は、光ファイバ３を通じて環
体２の外部へ引き出され、出力端３１から出力される。

【００２７】以上のように、本実施形態に係る固体レー
ザ装置１によれば、レーザ媒質である光ファイバ３を通
じてレーザ光が出力される。このため、レーザ光の光束
径は小さいものとなる。従って、レーザ光を用いる際
に、レーザ光を集光するための集束光学系が不要であ
り、その取扱いが容易なものとなる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような効果が得られる。

【００２９】レーザ媒質となる光ファイバを通じてレー
ザ光が出力されるため、レーザ光の光束径は小さいもの
となる。従って、レーザ光を用いる際に、レーザ光を集
光するための集束光学系が不要であり、その取扱いが容
易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る固体レーザ装置の説明図であ
る。

【図２】実施形態に係る固体レーザ装置の光アイソレー
タの説明図である。

【図３】実施形態に係る固体レーザ装置の動作説明図で
ある。

【符号の説明】

１…固体レーザ装置、２…環体、２１…入射窓、２２…
光反射膜（励起光反射手段）、３…光ファイバ、４…Ｌ
Ｄアレイ（半導体レーザアレイ）、５…光アイソレー
タ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮島博文静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内 (72)発明者神崎武司静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内 (72)発明者植田憲一東京都調布市小島町１−１−１ＲＡ310 Ｆターム(参考） 5F072 AB09 AK06 JJ12 KK30 PP07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コアに希土類イオンが添加され複数巻回
した光ファイバを有するレーザ媒質と、前記レーザ媒質に入射される励起光を発光する半導体レ
ーザアレイと、前記レーザ媒質を取り囲んで配設され、前記レーザ媒質
内に入射された前記励起光を反射させて前記光ファイバ
に沿って伝搬させる励起光反射手段と、前記レーザ媒質と前記半導体レーザアレイとの間に配置
され、前記半導体レーザアレイ側から前記レーザ媒質側
への前記励起光の伝搬のみを許容する光アイソレータ
と、を備えて構成される固体レーザ装置。