JP2000332320A - 誘導放出光発生装置及び発光媒体 - Google Patents
誘導放出光発生装置及び発光媒体Info
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- JP2000332320A JP2000332320A JP14245199A JP14245199A JP2000332320A JP 2000332320 A JP2000332320 A JP 2000332320A JP 14245199 A JP14245199 A JP 14245199A JP 14245199 A JP14245199 A JP 14245199A JP 2000332320 A JP2000332320 A JP 2000332320A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高出力の誘導放出光を高効率に得る。
【解決手段】 ダブルクラッドファイバ１０は、コア１
２の外側に２つのクラッド１４，１６を具備する。コア
１２に、目的の誘導放出光を発生する第１元素と、エネ
ルギートランスファーにより第１元素を励起する第２元
素を添加する。励起光源１８は、第２元素を励起する励
起光を発生する。励起光源１８の出力光は、ピッグテイ
ル・ファイバ２０及び集光レンズ２２を介してダブルク
ラッドファイバ１０の内側クラッド１４内に入射する。
第１元素及び第２元素の組合せとして、例えば、Ｈｏと
Ｔｍ、ＹｂとＮｄ、ＨｏとＹｂ、ＴｍとＹｂ、ＥｒとＹ
ｂ、ＨｏとＥｒ、及びＴｍとＥｒなどである。
２の外側に２つのクラッド１４，１６を具備する。コア
１２に、目的の誘導放出光を発生する第１元素と、エネ
ルギートランスファーにより第１元素を励起する第２元
素を添加する。励起光源１８は、第２元素を励起する励
起光を発生する。励起光源１８の出力光は、ピッグテイ
ル・ファイバ２０及び集光レンズ２２を介してダブルク
ラッドファイバ１０の内側クラッド１４内に入射する。
第１元素及び第２元素の組合せとして、例えば、Ｈｏと
Ｔｍ、ＹｂとＮｄ、ＨｏとＹｂ、ＴｍとＹｂ、ＥｒとＹ
ｂ、ＨｏとＥｒ、及びＴｍとＥｒなどである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導放出光を発生
する装置及び発光媒体に関する。
する装置及び発光媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】誘導放出光を発生する装置として、励起
されて誘導放出光を発生する元素（例えば、希土類元
素）をコアにダブルクラッドファイバのコアに添加し、
当該元素に対する励起光を、そのダブルクラッドファイ
バの内側クラッドに入射する構成が知られている。この
構成では、断面積の広いクラッドに励起光を入射できる
ので、ビーム径の広い励起光源を使用でき、従って、高
出力の誘導放出光が得られるという利点がある。
されて誘導放出光を発生する元素（例えば、希土類元
素）をコアにダブルクラッドファイバのコアに添加し、
当該元素に対する励起光を、そのダブルクラッドファイ
バの内側クラッドに入射する構成が知られている。この
構成では、断面積の広いクラッドに励起光を入射できる
ので、ビーム径の広い励起光源を使用でき、従って、高
出力の誘導放出光が得られるという利点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来例は、励
起光を効率よくコアに導くのが難しく、励起光率が悪い
という問題がある。励起効率を改善する方法として、ク
ラッドの断面形状を円形以外にすること、例えば、四角
形又は星形等が提案されている。ところが、特殊な断面
形状のクラッドを有するファイバを製造するのは極めて
困難であり、高価なものになってしまう。
起光を効率よくコアに導くのが難しく、励起光率が悪い
という問題がある。励起効率を改善する方法として、ク
ラッドの断面形状を円形以外にすること、例えば、四角
形又は星形等が提案されている。ところが、特殊な断面
形状のクラッドを有するファイバを製造するのは極めて
困難であり、高価なものになってしまう。
【０００４】他の方法として、コア内の発光元素を極め
て高濃度にし、吸収を増大させる方法がある。この方法
では、ファイバ長当たりの吸収は増えるが、発光元素の
１原子当たりの吸収は同じであるので、励起効率を高め
たことにはならない。単に、発光元素濃度の低いファイ
バと比ベファイバ長を短くできるにすぎない。発光元素
の濃度を高くすることにより、発光元素同士の相互作用
により発光効率が低下する、いわゆる濃度消光が生じる
という弊害もある。
て高濃度にし、吸収を増大させる方法がある。この方法
では、ファイバ長当たりの吸収は増えるが、発光元素の
１原子当たりの吸収は同じであるので、励起効率を高め
たことにはならない。単に、発光元素濃度の低いファイ
バと比ベファイバ長を短くできるにすぎない。発光元素
の濃度を高くすることにより、発光元素同士の相互作用
により発光効率が低下する、いわゆる濃度消光が生じる
という弊害もある。
【０００５】本発明は、従来よりも高い励起効率の誘導
放出光発生装置を提示することを目的とする。
放出光発生装置を提示することを目的とする。
【０００６】本発明はまた、円形のクラッドのダブルク
ラッドファイバを使用して、高い励起効率を達成できる
誘導放出光発生装置を提示することを目的とする。
ラッドファイバを使用して、高い励起効率を達成できる
誘導放出光発生装置を提示することを目的とする。
【０００７】本発明はまた、製造が容易で安価な誘導放
出光発生装置及びそのための発光媒体を提示することを
目的とする。
出光発生装置及びそのための発光媒体を提示することを
目的とする。
【０００８】本発明はまた、低い発光元素濃度でも励起
効率の高い誘導放出光発生装置及びそのための発光媒体
を提示することを目的とする。
効率の高い誘導放出光発生装置及びそのための発光媒体
を提示することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る誘導放出光
発生装置は、コア、内側クラッド及び外側クラッドを具
備し、当該コアには誘導放出光を発生する第１元素及び
当該第１元素をエネルギートランスファにより励起する
第２元素を添加したダブルクラッドファイバと、当該第
２元素を励起する励起光を発生する励起光源と、当該励
起光源の出力光を当該ダブルクラッドファイバの内側ク
ラッドに入射する光結合手段とからなることを特徴とす
る。
発生装置は、コア、内側クラッド及び外側クラッドを具
備し、当該コアには誘導放出光を発生する第１元素及び
当該第１元素をエネルギートランスファにより励起する
第２元素を添加したダブルクラッドファイバと、当該第
２元素を励起する励起光を発生する励起光源と、当該励
起光源の出力光を当該ダブルクラッドファイバの内側ク
ラッドに入射する光結合手段とからなることを特徴とす
る。
【００１０】誘導保守つ光を発生する第１元素とは別
に、励起光により励起されてエネルギートランスファに
より第１元素を励起する第２元素をコアに添加し、励起
光をダブルクラッドファイバの内側クラッドに入射する
ようにしたことで、第１元素及び第２元素の濃度を独立
に決定することが可能となり、製造が容易になる。ま
た、励起効率も向上する。
に、励起光により励起されてエネルギートランスファに
より第１元素を励起する第２元素をコアに添加し、励起
光をダブルクラッドファイバの内側クラッドに入射する
ようにしたことで、第１元素及び第２元素の濃度を独立
に決定することが可能となり、製造が容易になる。ま
た、励起効率も向上する。
【００１１】第１元素と第２元素の組合せは例えば、Ｈ
ｏとＴｍ、ＹｂとＮｄ、ＨｏとＹｂ、ＴｍとＹｂ、Ｅｒ
とＹｂ、ＨｏとＥｒ、及びＴｍとＥｒの何れかである。
ｏとＴｍ、ＹｂとＮｄ、ＨｏとＹｂ、ＴｍとＹｂ、Ｅｒ
とＹｂ、ＨｏとＥｒ、及びＴｍとＥｒの何れかである。
【００１２】第１元素の濃度を１，０００〜２，０００
ｐｐｍ、第２元素の濃度を２，０００〜５０，０００ｐ
ｐｍとすることで、高出力の誘導放出光が高い励起効率
で得られる。
ｐｐｍ、第２元素の濃度を２，０００〜５０，０００ｐ
ｐｍとすることで、高出力の誘導放出光が高い励起効率
で得られる。
【００１３】ダブルクラッドファイバの両側に所定波長
を反射する反射器を配置することで、レーザ発振させや
すくなる。
を反射する反射器を配置することで、レーザ発振させや
すくなる。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１５】図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロ
ック図を示す。１０は、コア１２の外側に２つのクラッ
ド１４，１６を具備するダブルクラッドファイバであ
り、そのコア１２に、目的の誘導放出光を発生する第１
元素と、エネルギートランスファーにより第１元素を励
起する第２元素を添加してある。１８は、第２元素を励
起する励起光を発生する励起光源、２０は励起光源１８
に一体化され、励起光源１８を出力光を取り出すための
ピッグテイル・ファイバ、２２はピッグテイルファイバ
２０から出力される励起光をダブルクラッドファイバ１
０の内側クラッド１４内に集光する集光レンズである。
ック図を示す。１０は、コア１２の外側に２つのクラッ
ド１４，１６を具備するダブルクラッドファイバであ
り、そのコア１２に、目的の誘導放出光を発生する第１
元素と、エネルギートランスファーにより第１元素を励
起する第２元素を添加してある。１８は、第２元素を励
起する励起光を発生する励起光源、２０は励起光源１８
に一体化され、励起光源１８を出力光を取り出すための
ピッグテイル・ファイバ、２２はピッグテイルファイバ
２０から出力される励起光をダブルクラッドファイバ１
０の内側クラッド１４内に集光する集光レンズである。
【００１６】上述の第１元素及び第２元素の組合せとし
ては、例えば、ＨｏとＴｍ、ＹｂとＮｄ、ＨｏとＹｂ、
ＴｍとＹｂ、ＥｒとＹｂ、ＨｏとＥｒ、及び、ＴｍとＥ
ｒなどがある。エネルギートランスファの起こる準位と
その組合せとしては、 Ｔｍの３Ｈ４からＨｏの５Ｉ７ Ｎｄの４Ｆ３／２からＹｂの２Ｆ５／２ Ｙｂの２Ｆ５／２からＨｏの５Ｉ６ Ｙｂの２Ｆ５／２からＴｍの３Ｈ５ Ｙｂの２Ｆ５／２からＥｒの４Ｈ１／２ Ｅｒの４Ｉ１３／２からＨｏの５Ｉ７ Ｅｒの４Ｉ１３／２からＴｍの３Ｈ４ 等である。
ては、例えば、ＨｏとＴｍ、ＹｂとＮｄ、ＨｏとＹｂ、
ＴｍとＹｂ、ＥｒとＹｂ、ＨｏとＥｒ、及び、ＴｍとＥ
ｒなどがある。エネルギートランスファの起こる準位と
その組合せとしては、 Ｔｍの３Ｈ４からＨｏの５Ｉ７ Ｎｄの４Ｆ３／２からＹｂの２Ｆ５／２ Ｙｂの２Ｆ５／２からＨｏの５Ｉ６ Ｙｂの２Ｆ５／２からＴｍの３Ｈ５ Ｙｂの２Ｆ５／２からＥｒの４Ｈ１／２ Ｅｒの４Ｉ１３／２からＨｏの５Ｉ７ Ｅｒの４Ｉ１３／２からＴｍの３Ｈ４ 等である。
【００１７】誘導放出光を発生する第１元素の濃度は任
意に選択でき、例えば、濃度消光等の弊害のない１，０
００〜２，０００ｐｐｍ程度にする。一方、第１元素を
エネルギートランスファにより励起する第２元素の濃度
は、ファイバ１０の製造上で問題のない範囲でできるだ
け高濃度にし、例えば、２，０００〜５０，０００ｐｐ
ｍとする。エネルギートランスファによる励起では、エ
ネルギーを供与する原子数が多い程、効率の良いエネル
ギートランスファが起こる。従って、このような濃度設
定にすることで、エネルギートランスファにより第１元
素を高い効率で励起できる。
意に選択でき、例えば、濃度消光等の弊害のない１，０
００〜２，０００ｐｐｍ程度にする。一方、第１元素を
エネルギートランスファにより励起する第２元素の濃度
は、ファイバ１０の製造上で問題のない範囲でできるだ
け高濃度にし、例えば、２，０００〜５０，０００ｐｐ
ｍとする。エネルギートランスファによる励起では、エ
ネルギーを供与する原子数が多い程、効率の良いエネル
ギートランスファが起こる。従って、このような濃度設
定にすることで、エネルギートランスファにより第１元
素を高い効率で励起できる。
【００１８】本実施例では、集光レンズ２２により励起
光源１８の出力光をダブルクラッドファイバ１０の内側
クラッド１４に集光する。コア１２でなく、内側クラッ
ド１４に集光すればよいので、効率的に、励起光がダブ
ルクラッドファイバ１０に入射する。内側クラッド１４
に入射した励起光は、伝搬に従いコア１２内に移行す
る。
光源１８の出力光をダブルクラッドファイバ１０の内側
クラッド１４に集光する。コア１２でなく、内側クラッ
ド１４に集光すればよいので、効率的に、励起光がダブ
ルクラッドファイバ１０に入射する。内側クラッド１４
に入射した励起光は、伝搬に従いコア１２内に移行す
る。
【００１９】コア１２内には、励起光を吸収する第２元
素を高濃度で添加してあるので、励起光は、内側クラッ
ド１４への入射にも関わらず、効率よくコア１２の第２
元素に吸収され得る。励起光により励起された第２元素
は、エネルギートランスファによりコア１２内の第１元
素を励起する。励起された第１元素は、反転分布を形成
し、誘導放出光を発生する。発生された誘導放出光は、
ダブルクラッドファイバ１０の端面でそのコア１２から
外部に出力される。
素を高濃度で添加してあるので、励起光は、内側クラッ
ド１４への入射にも関わらず、効率よくコア１２の第２
元素に吸収され得る。励起光により励起された第２元素
は、エネルギートランスファによりコア１２内の第１元
素を励起する。励起された第１元素は、反転分布を形成
し、誘導放出光を発生する。発生された誘導放出光は、
ダブルクラッドファイバ１０の端面でそのコア１２から
外部に出力される。
【００２０】本実施例では、誘導放出光を発生する第１
元素を、励起光により直接、励起するのではなく、第２
元素を介して間接的に励起する。即ち、誘導放出光を発
生する元素と励起光を吸収する元素を別にした。これに
より、誘導放出光の発生と励起光の吸収の２つの機能を
分離できる。各元素の濃度を独立に最適値に設定するこ
とにより、何れの機能も満足するように構成できる。
元素を、励起光により直接、励起するのではなく、第２
元素を介して間接的に励起する。即ち、誘導放出光を発
生する元素と励起光を吸収する元素を別にした。これに
より、誘導放出光の発生と励起光の吸収の２つの機能を
分離できる。各元素の濃度を独立に最適値に設定するこ
とにより、何れの機能も満足するように構成できる。
【００２１】上記実施例では、第２元素のみが励起光源
１８から出力される励起光を吸収するとしたが、第１元
素が励起光源１８から出力される励起光を吸収しても良
い。すなわち、第１元素及び第２元素が共に、励起光源
１８の出力光を吸収できるものであっても、基本的に、
第２元素がエネルギートランスファにより第１元素を励
起する限り、本発明の技術的範囲に含まれる。なぜなら
ば、第２元素の添加量は第１元素に比べて多いので、ど
ちらにしても、励起光の大部分は第２元素によって吸収
され、また、励起光の一部を第１元素が吸収したとし
て、動作の本質に変わりはないからである。
１８から出力される励起光を吸収するとしたが、第１元
素が励起光源１８から出力される励起光を吸収しても良
い。すなわち、第１元素及び第２元素が共に、励起光源
１８の出力光を吸収できるものであっても、基本的に、
第２元素がエネルギートランスファにより第１元素を励
起する限り、本発明の技術的範囲に含まれる。なぜなら
ば、第２元素の添加量は第１元素に比べて多いので、ど
ちらにしても、励起光の大部分は第２元素によって吸収
され、また、励起光の一部を第１元素が吸収したとし
て、動作の本質に変わりはないからである。
【００２２】通常のファイバでなく、ダブルクラッドフ
ァイバを使用することにより、本実施例は以下の有用な
作用効果を奏する。すなわち、通常の単一クラッドのフ
ァイバのコアに上述の第１元素及び第２元素を添加した
場合、コアに励起光を入射することになり、励起できる
ファイバ長は、高濃度の第２元素の強い吸収のために極
めて短くなる。このような短尺ファイバでは、発光原子
数が少なく、また、発熱の問題が生じる。これでは、高
出力の誘導放出光を得るのが困難である。一方、本実施
例のように、ダブルクラッドファイバを使用した場合、
第２元素の濃度により、コアにおける励起光の吸収を第
１元素の濃度とは独立に調節できる。従って、本実施例
では、第１元素の原子数及びファイバ長の調節が可能で
あり、容易に高出力の誘導放出光を得ることができる。
ァイバを使用することにより、本実施例は以下の有用な
作用効果を奏する。すなわち、通常の単一クラッドのフ
ァイバのコアに上述の第１元素及び第２元素を添加した
場合、コアに励起光を入射することになり、励起できる
ファイバ長は、高濃度の第２元素の強い吸収のために極
めて短くなる。このような短尺ファイバでは、発光原子
数が少なく、また、発熱の問題が生じる。これでは、高
出力の誘導放出光を得るのが困難である。一方、本実施
例のように、ダブルクラッドファイバを使用した場合、
第２元素の濃度により、コアにおける励起光の吸収を第
１元素の濃度とは独立に調節できる。従って、本実施例
では、第１元素の原子数及びファイバ長の調節が可能で
あり、容易に高出力の誘導放出光を得ることができる。
【００２３】第１元素の誘導放出光によるレーザ発振の
可能性を実際に確認した。ダブルクラッドファイバ１０
をＺＢＬＡＮ系フッ化物ガラスで作成し、コア１２には
第１元素として１，０００ｐｐｍのＨｏを添加し、第２
元素として２０，０００ｐｐｍのＴｍを添加した。Ｈｏ
とＴｍの濃度は、以下のバルクガラスを使った実験によ
り決定した。すなわち、Ｈｏ濃度を１，０００ｐｐｍに
固定し、Ｔｍを１，０００ｐｐｍ、３，０００ｐｐｍ、
５，０００ｐｐｍ、１０，０００ｐｐｍ及び２０，００
０ｐｐｍにしたフッ化物のバルクガラスを作成し、Ｈｏ
の５Ｉ７から５Ｉ８への遷移移による２μｍ帯の発光強
度を調べた。その結果、３，０００ｐｐｍ以下のＴｍ濃
度では発光が弱く、エネルギートランスファを効率よく
生じさせるには、５，０００ｐｐｍ以上のＴｍ濃度が必
要であった。この結果から、Ｔｍ濃度を、製造に問題が
無く且つ高濃度である２０，０００ｐｐｍとした。
可能性を実際に確認した。ダブルクラッドファイバ１０
をＺＢＬＡＮ系フッ化物ガラスで作成し、コア１２には
第１元素として１，０００ｐｐｍのＨｏを添加し、第２
元素として２０，０００ｐｐｍのＴｍを添加した。Ｈｏ
とＴｍの濃度は、以下のバルクガラスを使った実験によ
り決定した。すなわち、Ｈｏ濃度を１，０００ｐｐｍに
固定し、Ｔｍを１，０００ｐｐｍ、３，０００ｐｐｍ、
５，０００ｐｐｍ、１０，０００ｐｐｍ及び２０，００
０ｐｐｍにしたフッ化物のバルクガラスを作成し、Ｈｏ
の５Ｉ７から５Ｉ８への遷移移による２μｍ帯の発光強
度を調べた。その結果、３，０００ｐｐｍ以下のＴｍ濃
度では発光が弱く、エネルギートランスファを効率よく
生じさせるには、５，０００ｐｐｍ以上のＴｍ濃度が必
要であった。この結果から、Ｔｍ濃度を、製造に問題が
無く且つ高濃度である２０，０００ｐｐｍとした。
【００２４】コア１２の直径を６μｍ、内側クラッド１
４の直径を１００μｍ、ファイバ１０の外径（外側クラ
ッド１６の直径）を１２５μｍ、ファイバ１０の長さを
７ｍとした。励起光源１８は０．８μｍ帯レーザダイオ
ード（ＬＤ）であり、ピッグテイルファイバ２０とダブ
ルクラッドファイバ１０は、実際には、バッドジョイン
トで結合した。
４の直径を１００μｍ、ファイバ１０の外径（外側クラ
ッド１６の直径）を１２５μｍ、ファイバ１０の長さを
７ｍとした。励起光源１８は０．８μｍ帯レーザダイオ
ード（ＬＤ）であり、ピッグテイルファイバ２０とダブ
ルクラッドファイバ１０は、実際には、バッドジョイン
トで結合した。
【００２５】このような条件で、励起光源１８の発生す
る励起光をファイバ１０の内側クラッド１４に入射した
ところ、２．０５μｍ帯でレーザ発振した。そのスペク
トルを図２に示す。図２で、縦軸は光強度（任意目盛
り）、横軸は波長をそれぞれ示す。閾値は約２００ｍＷ
であり、１Ｗを励起光に対して２３０ｍＷの出力が得ら
れた。ここでは、共振器を特に用意せずに、ファイバ１
０の端面のフレネル反射による共振のみでも高効率のレ
ーザ発振が生じた。このことから、共振器を用意するこ
とで、極めて高効率なレーザ装置を実現できることが分
かる。
る励起光をファイバ１０の内側クラッド１４に入射した
ところ、２．０５μｍ帯でレーザ発振した。そのスペク
トルを図２に示す。図２で、縦軸は光強度（任意目盛
り）、横軸は波長をそれぞれ示す。閾値は約２００ｍＷ
であり、１Ｗを励起光に対して２３０ｍＷの出力が得ら
れた。ここでは、共振器を特に用意せずに、ファイバ１
０の端面のフレネル反射による共振のみでも高効率のレ
ーザ発振が生じた。このことから、共振器を用意するこ
とで、極めて高効率なレーザ装置を実現できることが分
かる。
【００２６】また、１．７乃至２．０μｍ帯ＡＳＥ光源
の可能性も調べた。この場合には、戻り光をなくすため
に、ダブルクラッドファイバ１０の両端面及びピッグテ
イルファイバ２０の端面を１２度に傾斜させて研磨し
た。励起光源１８は、０．８μｍ帯ＬＤである。コア１
２には第１元素として５００ｐｐｍのＨｏを添加し、第
２元素として２０，０００ｐｐｍのＴｍを添加した。Ａ
ＳＥ光源は広帯域である程、実用的価値が高い。そこ
で、広帯域のＡＳＥ光が得られるように、Ｈｏ濃度及び
Ｔｍ濃度を以下の実験により決定した。Ｔｍ濃度を２
０，０００ｐｐｍに固定し、Ｈｏ濃度を１００ｐｐｍ、
３００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ、７００ｐｐｍ、１，００
０ｐｐｍ、１，５００ｐｐｍ及び２，０００ｐｐｍと変
化させたフッ化物ガラスを作成し、Ｈｏの５Ｉ７から５
Ｉ８への遷移による２μｍ帯の発光と、Ｔｍの３Ｈ４か
ら３Ｈ６への遷移による１．８μｍ帯の発光を調べた。
の可能性も調べた。この場合には、戻り光をなくすため
に、ダブルクラッドファイバ１０の両端面及びピッグテ
イルファイバ２０の端面を１２度に傾斜させて研磨し
た。励起光源１８は、０．８μｍ帯ＬＤである。コア１
２には第１元素として５００ｐｐｍのＨｏを添加し、第
２元素として２０，０００ｐｐｍのＴｍを添加した。Ａ
ＳＥ光源は広帯域である程、実用的価値が高い。そこ
で、広帯域のＡＳＥ光が得られるように、Ｈｏ濃度及び
Ｔｍ濃度を以下の実験により決定した。Ｔｍ濃度を２
０，０００ｐｐｍに固定し、Ｈｏ濃度を１００ｐｐｍ、
３００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ、７００ｐｐｍ、１，００
０ｐｐｍ、１，５００ｐｐｍ及び２，０００ｐｐｍと変
化させたフッ化物ガラスを作成し、Ｈｏの５Ｉ７から５
Ｉ８への遷移による２μｍ帯の発光と、Ｔｍの３Ｈ４か
ら３Ｈ６への遷移による１．８μｍ帯の発光を調べた。
【００２７】その結果、Ｈｏ濃度が３００乃至１０００
ｐｐｍのガラス、即ち、濃度比が２０＜Ｔｍ／Ｈｏ＜６
７の範囲で２つの発光ピークが重なり、１．７乃至２．
０５μｍの広帯域な発光スペクトルが得られることが判
明した。また、Ｔｍ濃度が３，０００ｐｐｍ以下の場
合、濃度比が上述の範囲内でも発光強度が弱く実用的で
はなかった。
ｐｐｍのガラス、即ち、濃度比が２０＜Ｔｍ／Ｈｏ＜６
７の範囲で２つの発光ピークが重なり、１．７乃至２．
０５μｍの広帯域な発光スペクトルが得られることが判
明した。また、Ｔｍ濃度が３，０００ｐｐｍ以下の場
合、濃度比が上述の範囲内でも発光強度が弱く実用的で
はなかった。
【００２８】以上の実験結果からＨｏ濃度を５００ｐｐ
ｍ、Ｔｍ濃度を２０，０００ｐｐｍとした。ファイバ１
０のコア１２の直径を１０μｍ、内側クラッド１４の直
径を１２０ミクロン、ファイバ１０の長さを８ｍとし
て、励起光を内側クラッド１４に入射したところ、１．
７乃至２．０５μｍの広帯域のＡＳＥ光が得られた。そ
のスペクトルを図３に示す。図３で、縦軸は光強度（任
意目盛り）、横軸は波長をそれぞれ示す。３００ｍＷ励
起の場合で、トータル出力は３０ｍＷであり、高効率で
あった。
ｍ、Ｔｍ濃度を２０，０００ｐｐｍとした。ファイバ１
０のコア１２の直径を１０μｍ、内側クラッド１４の直
径を１２０ミクロン、ファイバ１０の長さを８ｍとし
て、励起光を内側クラッド１４に入射したところ、１．
７乃至２．０５μｍの広帯域のＡＳＥ光が得られた。そ
のスペクトルを図３に示す。図３で、縦軸は光強度（任
意目盛り）、横軸は波長をそれぞれ示す。３００ｍＷ励
起の場合で、トータル出力は３０ｍＷであり、高効率で
あった。
【００２９】図４は、本実施例を使用する波長可変レー
ザの概略構成図を示す。このレーザでは、１．７μｍ乃
至２．０μｍの範囲でレーザ発振波長を選択できる。図
１と同じ構成要素には同じ符号を付してある。ファイバ
１０と集光レンズ２２との間に目的の波長帯１．７μ乃
至２．０μｍ帯を反射するミラー３０を配置する。勿
論、ミラー３０は励起光源１８の出力する励起光を無損
失又は低損失で透過する。いうまでもないが、ファイバ
１０の集光レンズ２２側の端面をミラー３０として機能
させても良い。
ザの概略構成図を示す。このレーザでは、１．７μｍ乃
至２．０μｍの範囲でレーザ発振波長を選択できる。図
１と同じ構成要素には同じ符号を付してある。ファイバ
１０と集光レンズ２２との間に目的の波長帯１．７μ乃
至２．０μｍ帯を反射するミラー３０を配置する。勿
論、ミラー３０は励起光源１８の出力する励起光を無損
失又は低損失で透過する。いうまでもないが、ファイバ
１０の集光レンズ２２側の端面をミラー３０として機能
させても良い。
【００３０】コリメータレンズ３２は、ファイバ１０の
第１元素が発生し、ファイバ１０から出力される誘導放
出光を平行光束にする。コリメータレンズ３２により平
行ビームされた光は、ホログラフィ回折格子３４に入射
し、ここでミラー３６に向けて反射される。ミラーで反
射された光は、再びホログラフィ回折格子３４に入射
し、特別の波長成分がコリメータレンズ３２を介して再
びファイバ１０に入射する。
第１元素が発生し、ファイバ１０から出力される誘導放
出光を平行光束にする。コリメータレンズ３２により平
行ビームされた光は、ホログラフィ回折格子３４に入射
し、ここでミラー３６に向けて反射される。ミラーで反
射された光は、再びホログラフィ回折格子３４に入射
し、特別の波長成分がコリメータレンズ３２を介して再
びファイバ１０に入射する。
【００３１】コリメータレンズ３２からのビーム光の、
ホログラフィ回折格子３４における反射角は、波長によ
り異なる。従って、ホログラフィ回折格子３４に対する
ミラー３６の位置及び角度を調節することで、ファイバ
１０に戻る波長成分を調節できる。ファイバ１０に戻っ
た成分は、ミラー３０により反射されて再びファイバ１
０に入射する。このようにして、ミラー３０，３６によ
り共振器が形成される。このような波長可変の共振器構
造自体は、周知である。
ホログラフィ回折格子３４における反射角は、波長によ
り異なる。従って、ホログラフィ回折格子３４に対する
ミラー３６の位置及び角度を調節することで、ファイバ
１０に戻る波長成分を調節できる。ファイバ１０に戻っ
た成分は、ミラー３０により反射されて再びファイバ１
０に入射する。このようにして、ミラー３０，３６によ
り共振器が形成される。このような波長可変の共振器構
造自体は、周知である。
【００３２】コア１２には、ＴｍとＨｏの濃度比を２０
＜Ｔｍ／Ｈｏ＜６７とし、Ｔｍ濃度を５，０００ｐｐｍ
以上という条件、ＴｍとＨｏを添加した。この条件で、
１．７μ乃至２．０５μｍの広い波長範囲にわたって強
い誘導放出光を得ることができた。すなわち、非常に広
帯域の波長可変レーザを実現できた。
＜Ｔｍ／Ｈｏ＜６７とし、Ｔｍ濃度を５，０００ｐｐｍ
以上という条件、ＴｍとＨｏを添加した。この条件で、
１．７μ乃至２．０５μｍの広い波長範囲にわたって強
い誘導放出光を得ることができた。すなわち、非常に広
帯域の波長可変レーザを実現できた。
【００３３】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、高効率及び高出力で、安価な誘導
放出光発生装置を実現できる。これにより、高効率、高
出力及び低コストなレーザ、増幅器及びＡＳＥ光源を実
現でき、通信及び各種の産業分野に多大な貢献をもたら
すことができる。
に、本発明によれば、高効率及び高出力で、安価な誘導
放出光発生装置を実現できる。これにより、高効率、高
出力及び低コストなレーザ、増幅器及びＡＳＥ光源を実
現でき、通信及び各種の産業分野に多大な貢献をもたら
すことができる。
【図１】 本発明の第１実施例の概略構成図である。
【図２】 本実施例による２．０５μｍ帯レーザのスペ
クトル図である。
クトル図である。
【図３】 本実施例による１．７乃至２．０５μｍ帯Ａ
ＳＥ光源のスペクトル例である。
ＳＥ光源のスペクトル例である。
【図４】 本発明の第２実施例の概略構成図である。
【符号の説明】 １０：ダブルクラッドファイバ １２：コア １４：内側クラッド １６：外側クラッド １８：励起光源 ２０：ピッグテイルファイバ ２２；集光レンズ ３０：ミラー ３２：コリメータレンズ ３４：ホログラフィ回折格子 ３６：ミラー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年５月２４日（１９９９．５．２
４）
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】上述の第１元素及び第２元素の組合せとし
ては、例えば、ＨｏとＴｍ、ＹｂとＮｄ、ＨｏとＹｂ、
ＴｍとＹｂ、ＥｒとＹｂ、ＨｏとＥｒ、及び、ＴｍとＥ
ｒなどがある。エネルギートランスファの起こる準位と
その組合せとしては、 Ｔｍの３Ｈ ４ からＨｏの５Ｉ７ Ｎｄの４Ｆ３／２からＹｂの２Ｆ５／２ Ｙｂの２Ｆ５／２からＨｏの５Ｉ６ Ｙｂの２Ｆ５／２からＴｍの３Ｈ５ Ｙｂの２Ｆ５／２からＥｒの４ Ｉ１１／２ Ｅｒの４Ｉ１３／２からＨｏの５Ｉ７ Ｅｒの４Ｉ１３／２からＴｍの３Ｈ４ 等である。
ては、例えば、ＨｏとＴｍ、ＹｂとＮｄ、ＨｏとＹｂ、
ＴｍとＹｂ、ＥｒとＹｂ、ＨｏとＥｒ、及び、ＴｍとＥ
ｒなどがある。エネルギートランスファの起こる準位と
その組合せとしては、 Ｔｍの３Ｈ ４ からＨｏの５Ｉ７ Ｎｄの４Ｆ３／２からＹｂの２Ｆ５／２ Ｙｂの２Ｆ５／２からＨｏの５Ｉ６ Ｙｂの２Ｆ５／２からＴｍの３Ｈ５ Ｙｂの２Ｆ５／２からＥｒの４ Ｉ１１／２ Ｅｒの４Ｉ１３／２からＨｏの５Ｉ７ Ｅｒの４Ｉ１３／２からＴｍの３Ｈ４ 等である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 行雄 埼玉県上福岡市大原二丁目１番15号株式会 社ケイディディ研究所内 (72)発明者 中井 哲哉 埼玉県上福岡市大原二丁目１番15号株式会 社ケイディディ研究所内 (72)発明者 谷 俊男 埼玉県上福岡市大原二丁目１番15号株式会 社ケイディディ研究所内 (72)発明者 大野 俊一 東京都大田区大森北２丁目７番12号フルウ チ化学株式会社内 (72)発明者 須藤 智美 東京都大田区大森北２丁目７番12号フルウ チ化学株式会社内 Ｆターム(参考） 5F072 AB07 AK06 AK10 JJ02 JJ08 JJ12 KK30 RR01 YY17
Claims (7)
- 【請求項１】 コア、内側クラッド及び外側クラッドを
具備し、当該コアには誘導放出光を発生する第１元素及
び当該第１元素をエネルギートランスファにより励起す
る第２元素を添加したダブルクラッドファイバと、 当該第２元素を励起する励起光を発生する励起光源と、 当該励起光源の出力光を当該ダブルクラッドファイバの
内側クラッドに入射する光結合手段とからなることを特
徴とする誘導放出光発生装置。 - 【請求項２】 当該第１元素と当該第２元素の組合せ
が、ＨｏとＴｍ、ＹｂとＮｄ、ＨｏとＹｂ、ＴｍとＹ
ｂ、ＥｒとＹｂ、ＨｏとＥｒ、及びＴｍとＥｒの何れか
である請求項１に記載の誘導放出光発生装置。 - 【請求項３】 第１元素の濃度が１，０００〜２，００
０ｐｐｍであり、第２元素の濃度が２，０００〜５０，
０００ｐｐｍである請求項１に記載の誘導放出光発生装
置。 - 【請求項４】 更に、当該ダブルクラッドファイバの両
側に所定波長を反射する反射器を配置してある請求項１
に記載の誘導放出光発生装置。 - 【請求項５】 コア、内側クラッド及び外側クラッドを
具備し、当該コアには誘導放出光を発生する第１元素及
び当該第１元素をエネルギートランスファにより励起す
る第２元素を添加したことを特徴とする発光媒体。 - 【請求項６】 当該第１元素と当該第２元素の組合せ
が、ＨｏとＴｍ、ＹｂとＮｄ、ＨｏとＹｂ、ＴｍとＹ
ｂ、ＥｒとＹｂ、ＨｏとＥｒ、及びＴｍとＥｒの何れか
である請求項５に記載の発光媒体。 - 【請求項７】 第１元素の濃度が１，０００〜２，００
０ｐｐｍであり、第２元素の濃度が２，０００〜５０，
０００ｐｐｍである請求項５に記載の発光媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14245199A JP2000332320A (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | 誘導放出光発生装置及び発光媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14245199A JP2000332320A (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | 誘導放出光発生装置及び発光媒体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000332320A true JP2000332320A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15315627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14245199A Withdrawn JP2000332320A (ja) | 1999-05-21 | 1999-05-21 | 誘導放出光発生装置及び発光媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000332320A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100415804B1 (ko) * | 2001-12-19 | 2004-01-24 | 한국전자통신연구원 | 희토류 첨가 광섬유 및 이를 이용한 광증폭기 |
| JP2007134626A (ja) * | 2005-11-14 | 2007-05-31 | Fujikura Ltd | ダブルクラッドファイバ、光ファイバ増幅器及びファイバレーザ |
-
1999
- 1999-05-21 JP JP14245199A patent/JP2000332320A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100415804B1 (ko) * | 2001-12-19 | 2004-01-24 | 한국전자통신연구원 | 희토류 첨가 광섬유 및 이를 이용한 광증폭기 |
| JP2007134626A (ja) * | 2005-11-14 | 2007-05-31 | Fujikura Ltd | ダブルクラッドファイバ、光ファイバ増幅器及びファイバレーザ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060801 |