JP2002094155A - モード同期レーザ装置 - Google Patents
モード同期レーザ装置Info
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1106—Mode locking
- H01S3/1109—Active mode locking
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- H01S3/06791—Fibre ring lasers
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- H01S3/1121—Harmonically mode locking lasers, e.g. modulation frequency equals multiple integers or a fraction of the resonator roundtrip time
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い繰り返し周波数のパルスを発生すること
のできる高次モード同期レーザでありながら、広帯域特
性の電子部品やフィネスの高いファブリペロフィルター
を用いずに、長時間にわたって繰り返し周波数安定なパ
ルス発振を行なうことができるモード同期レーザ装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】 一定の周波数で変調を行うモード同期レ
ーザーやハーモニックモード同期レーザーにおいて、温
度変化に伴う共振器の光路長の変化があると、その光路
の波長分散特性から、レーザスペクトルの包絡線に変化
が生じる。この変化を、変調サイドバンドのスペクトル
強度差の電気信号として検出し、これを増幅した後、光
路長調整器に印可して光路長の変化に負帰還をかける。
この負帰還により、レーザー共振器の温度変化による光
路長の変化を補償して、モード同期レーザの出力光の特
性を安定化させるものである。
のできる高次モード同期レーザでありながら、広帯域特
性の電子部品やフィネスの高いファブリペロフィルター
を用いずに、長時間にわたって繰り返し周波数安定なパ
ルス発振を行なうことができるモード同期レーザ装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】 一定の周波数で変調を行うモード同期レ
ーザーやハーモニックモード同期レーザーにおいて、温
度変化に伴う共振器の光路長の変化があると、その光路
の波長分散特性から、レーザスペクトルの包絡線に変化
が生じる。この変化を、変調サイドバンドのスペクトル
強度差の電気信号として検出し、これを増幅した後、光
路長調整器に印可して光路長の変化に負帰還をかける。
この負帰還により、レーザー共振器の温度変化による光
路長の変化を補償して、モード同期レーザの出力光の特
性を安定化させるものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、通信システムの
大容量化等に必要とされる、繰り返し周波数の安定な超
高速光パルス列を発生するモード同期レーザ装置に関
し、特に、光路の波長分散特性を用いて帰還信号を発生
させ、この信号を用いて光路長の調整を行なうモード同
期レーザ装置に関している。
大容量化等に必要とされる、繰り返し周波数の安定な超
高速光パルス列を発生するモード同期レーザ装置に関
し、特に、光路の波長分散特性を用いて帰還信号を発生
させ、この信号を用いて光路長の調整を行なうモード同
期レーザ装置に関している。
【０００２】
【従来の技術】光通信分野においては、高い繰り返し周
波数を持ち、しかも繰り返し周波数が一定の光源で、外
部クロック信号と同期を取ることができるパルス発振器
が重要である。近ごろは、光ファイバーレーザにモード
同期技術を応用することによって、このような高繰り返
しパルス列を発生する研究が盛んに行われている。
波数を持ち、しかも繰り返し周波数が一定の光源で、外
部クロック信号と同期を取ることができるパルス発振器
が重要である。近ごろは、光ファイバーレーザにモード
同期技術を応用することによって、このような高繰り返
しパルス列を発生する研究が盛んに行われている。
【０００３】モード同期によるパルスを発生する方法
は、リングレーザ共振器中に光強度変調器或いは位相変
調器を設置し、その変調器を通過する光の強度或いは位
相を変調する方法が知られている。この際、最適にモー
ド同期を行うために必要な変調周波数ｆmは、次の数１
で表わすことができる。
は、リングレーザ共振器中に光強度変調器或いは位相変
調器を設置し、その変調器を通過する光の強度或いは位
相を変調する方法が知られている。この際、最適にモー
ド同期を行うために必要な変調周波数ｆmは、次の数１
で表わすことができる。
【０００４】
【数１】
【０００５】ここで、ｃは光の速度、ｎは光ファイバー
の屈折率、Ｌは共振器の光路長、ｆ r（＝ ｃ／ｎＬ）
はレーザの基本繰り返し周波数、Ｎは正の整数である。
ｆmとｆrが上記の関係にある状態では、レーザから周期
的な光パルスが発生し、そのパルスの繰り返し周波数は
変調周波数と同じｆmとなる。Ｎ＝１の場合は、共振器
内に１個のパルスが存在するのに対し、Ｎ＞１の場合
は、Ｎ個のパルスが等間隔で存在する。通常、ｆrは数
百ｋＨｚから数十ＭＨｚである。このため、光通信で必
要とされるＧＨｚ帯の繰り返し周波数をもつパルス列を
発生させるには、Ｎ＞＞１の状態で変調するモード同期
が行われる。このような、Ｎ＞１の場合のモード同期は
一般的にハーモニックモード同期と呼ばれている。
の屈折率、Ｌは共振器の光路長、ｆ r（＝ ｃ／ｎＬ）
はレーザの基本繰り返し周波数、Ｎは正の整数である。
ｆmとｆrが上記の関係にある状態では、レーザから周期
的な光パルスが発生し、そのパルスの繰り返し周波数は
変調周波数と同じｆmとなる。Ｎ＝１の場合は、共振器
内に１個のパルスが存在するのに対し、Ｎ＞１の場合
は、Ｎ個のパルスが等間隔で存在する。通常、ｆrは数
百ｋＨｚから数十ＭＨｚである。このため、光通信で必
要とされるＧＨｚ帯の繰り返し周波数をもつパルス列を
発生させるには、Ｎ＞＞１の状態で変調するモード同期
が行われる。このような、Ｎ＞１の場合のモード同期は
一般的にハーモニックモード同期と呼ばれている。
【０００６】モード同期パルスの繰り返し周波数を上げ
るためには、上記の説明から、変調周波数を上げれば良
いことが分かる。しかしながら、変調周波数には変調器
や変調信号を発生する高周波（ＲＦ）発振器などの帯域
によって与えられる上限がある。ちなみに、最近では、
４０ＧＨｚの周波数帯域を持つ光変調器が市販されてお
り、これを用いたモード同期を行うことによる、４０Ｇ
Ｈｚのモード同期パルス列の発生について報告されてい
る。
るためには、上記の説明から、変調周波数を上げれば良
いことが分かる。しかしながら、変調周波数には変調器
や変調信号を発生する高周波（ＲＦ）発振器などの帯域
によって与えられる上限がある。ちなみに、最近では、
４０ＧＨｚの周波数帯域を持つ光変調器が市販されてお
り、これを用いたモード同期を行うことによる、４０Ｇ
Ｈｚのモード同期パルス列の発生について報告されてい
る。
【０００７】また、光パルスの繰り返し周波数をさらに
上げるために、変調器やRF発振器等の帯域を超えた高次
モード同期法が、文献１（K.S. Abedin, N. Onodera an
d M.Hyodo, "Repetition-Rate multiplication inactiv
ely Mode-locked fiber lasers by higher-order FM mo
de-locking usinga High-Finesse Fabry-Perot filte
r", Applied Physics Letters, vol. 73, No.10, p.131
1-1313, 1998.）や文献２（K.S. Abedin, N. Onodera a
nd M. Hyodo,"Overcoming the repetition-rate-multip
lication imposed by free-spectral-rangeof the Fabr
y-Perot filterused in higher-order FM mode-locked
lasers",Electronics Letters, vol. 34, No. 23, p. 2
264-2265、1998.）あるいは文献３（K.S. Abedin et a
l. ,”Generation of a 64-GHz, 3.3-ps transform-lim
itedpulse train from a fiber laser employing highe
r-order frequency-modulatedmode locking”,Optics L
etters, Vol. 24, No. 22, p. 1564-1566 (1999).）な
どに提案されている。この方法によって、モード同期レ
ーザから変調周波数の整数倍の繰り返し周波数でパルス
を発生することができ、上記の変調器による帯域の限界
を超える高次モード同期レーザパルス発振器の実現が可
能となった。
上げるために、変調器やRF発振器等の帯域を超えた高次
モード同期法が、文献１（K.S. Abedin, N. Onodera an
d M.Hyodo, "Repetition-Rate multiplication inactiv
ely Mode-locked fiber lasers by higher-order FM mo
de-locking usinga High-Finesse Fabry-Perot filte
r", Applied Physics Letters, vol. 73, No.10, p.131
1-1313, 1998.）や文献２（K.S. Abedin, N. Onodera a
nd M. Hyodo,"Overcoming the repetition-rate-multip
lication imposed by free-spectral-rangeof the Fabr
y-Perot filterused in higher-order FM mode-locked
lasers",Electronics Letters, vol. 34, No. 23, p. 2
264-2265、1998.）あるいは文献３（K.S. Abedin et a
l. ,”Generation of a 64-GHz, 3.3-ps transform-lim
itedpulse train from a fiber laser employing highe
r-order frequency-modulatedmode locking”,Optics L
etters, Vol. 24, No. 22, p. 1564-1566 (1999).）な
どに提案されている。この方法によって、モード同期レ
ーザから変調周波数の整数倍の繰り返し周波数でパルス
を発生することができ、上記の変調器による帯域の限界
を超える高次モード同期レーザパルス発振器の実現が可
能となった。
【０００８】このような高次モード同期レーザパルス発
振器の一例を図１に示す。図１に示した装置は主に、希
土類元素を添加した光ファイバーアンプ（以下、希土類
添加光ファイバーアンプと呼ぶ）101、光フィルター10
2、偏波調整器103、光分岐器104、光変調器105、光アイ
ソレータ106、ファブリーペロフィルター107、電気（R
F）発振器108、増幅器109、及び温度調整器110で構成さ
れている。
振器の一例を図１に示す。図１に示した装置は主に、希
土類元素を添加した光ファイバーアンプ（以下、希土類
添加光ファイバーアンプと呼ぶ）101、光フィルター10
2、偏波調整器103、光分岐器104、光変調器105、光アイ
ソレータ106、ファブリーペロフィルター107、電気（R
F）発振器108、増幅器109、及び温度調整器110で構成さ
れている。
【０００９】希土類添加光ファイバーアンプ１01は、主
に希土類元素を添加した光ファイバー、それを励起する
励起光源、光結合器、光アイソレータから構成されてい
る。このアンプは光フィルター、偏波調整器、光変調
器、光アイソレータ、ファブリペロフィルターを介して
ループ状に接続され、レーザ共振器100を構成してい
る。
に希土類元素を添加した光ファイバー、それを励起する
励起光源、光結合器、光アイソレータから構成されてい
る。このアンプは光フィルター、偏波調整器、光変調
器、光アイソレータ、ファブリペロフィルターを介して
ループ状に接続され、レーザ共振器100を構成してい
る。
【００１０】以上の高次モード同期レーザの特徴は、通
常のモード同期レーザに比較して、共振器中にファブリ
ペロフィルターを設置し、光スペクトルの発辰モードら
がそのフィルターの周期的透過スペクトルの特定のもの
と重なるように、変調周波数やファブリペロフィルター
の特性、あるいは、特に自由スペクトル幅(ＦＳＲ：Fre
e Spectral Range)、を設定することである。より具体
的には、高次（Ｋ次）モード同期を行う条件は、以下の
式で表わすことができる。
常のモード同期レーザに比較して、共振器中にファブリ
ペロフィルターを設置し、光スペクトルの発辰モードら
がそのフィルターの周期的透過スペクトルの特定のもの
と重なるように、変調周波数やファブリペロフィルター
の特性、あるいは、特に自由スペクトル幅(ＦＳＲ：Fre
e Spectral Range)、を設定することである。より具体
的には、高次（Ｋ次）モード同期を行う条件は、以下の
式で表わすことができる。
【００１１】
【数２】
【００１２】ここで、ＱとＫとは互いに素の関係にある
正の整数であり、１以外の共通の素因数を持たないもの
とする。例えば、Ｑ＝１、Ｋ＝４；または、Ｑ＝２、Ｋ
＝５である。数式２では、ｆmは変調周波数、ｆoはパル
スの繰り返し周波数を示す。
正の整数であり、１以外の共通の素因数を持たないもの
とする。例えば、Ｑ＝１、Ｋ＝４；または、Ｑ＝２、Ｋ
＝５である。数式２では、ｆmは変調周波数、ｆoはパル
スの繰り返し周波数を示す。
【００１３】高次モード同期を行うためにも数１のよう
に変調周波数は共振器の基本繰り返し周波数ｆrの整数
倍に選ぶ必要性がある。その上、ファブリペロフィルタ
ーのＦＳＲと変調周波数の関係が、数２のようであれ
ば、変調周波数ｆmのＫ倍の繰り返し周波数（ｆo＝Ｋ・
ｆm＝Ｑ・ＦＳＲ）でモード同期パルス列が発生する。
に変調周波数は共振器の基本繰り返し周波数ｆrの整数
倍に選ぶ必要性がある。その上、ファブリペロフィルタ
ーのＦＳＲと変調周波数の関係が、数２のようであれ
ば、変調周波数ｆmのＫ倍の繰り返し周波数（ｆo＝Ｋ・
ｆm＝Ｑ・ＦＳＲ）でモード同期パルス列が発生する。
【００１４】変調周波数と数２のような関係を持つＦＳ
Ｒのファブリペロフィルターを利用することから、通常
のモード同期の場合では変調の１次の変調サイドバンド
によってモード同期がかかるのに対し、高次モード同期
レーザでは、Ｋ次の変調サイドバンドがモード同期に関
わることとなる。その結果、パルスの繰り返し周波数を
変調周波数のＫ倍高くすることが可能となった。上記の
文献３に、１６ＧＨｚで位相変調を行い、６４ＧＨｚの
ＦＳＲを持つファブリペロフィルターを利用する（Ｑ＝
１、Ｋ＝４）ことにより、６４ＧＨｚの繰り返し周波数
を持つパルス列を発生する技術について報告されてい
る。その他の例としては、５．７９ＧＨｚの周波数で変
調を行い、３．４８ＧＨｚのＦＳＲを持つファブリーペ
ロフィルターを利用し、１７．４ＧＨｚ繰り返し周波数
のパルス列を発生させた例が上記の文献２に報告されて
いる。この場合はＱ＝５、Ｋ＝３である。
Ｒのファブリペロフィルターを利用することから、通常
のモード同期の場合では変調の１次の変調サイドバンド
によってモード同期がかかるのに対し、高次モード同期
レーザでは、Ｋ次の変調サイドバンドがモード同期に関
わることとなる。その結果、パルスの繰り返し周波数を
変調周波数のＫ倍高くすることが可能となった。上記の
文献３に、１６ＧＨｚで位相変調を行い、６４ＧＨｚの
ＦＳＲを持つファブリペロフィルターを利用する（Ｑ＝
１、Ｋ＝４）ことにより、６４ＧＨｚの繰り返し周波数
を持つパルス列を発生する技術について報告されてい
る。その他の例としては、５．７９ＧＨｚの周波数で変
調を行い、３．４８ＧＨｚのＦＳＲを持つファブリーペ
ロフィルターを利用し、１７．４ＧＨｚ繰り返し周波数
のパルス列を発生させた例が上記の文献２に報告されて
いる。この場合はＱ＝５、Ｋ＝３である。
【００１５】上記のように、高次モード同期を行うこと
により、通常のモード同期では不可能だった高い繰り返
し周波数を持つパルス列の発生が可能となった。例え
ば、上記した市販で最も帯域の広い特性を持つ４０ＧＨ
ｚの位相変調器と１６０ＧＨｚのＦＳＲをもったファブ
リペロフィルターを用いて４次のモード同期を行えば、
１６０ＧＨｚの繰り返し周波数でパルス列の発生が期待
できる。
により、通常のモード同期では不可能だった高い繰り返
し周波数を持つパルス列の発生が可能となった。例え
ば、上記した市販で最も帯域の広い特性を持つ４０ＧＨ
ｚの位相変調器と１６０ＧＨｚのＦＳＲをもったファブ
リペロフィルターを用いて４次のモード同期を行えば、
１６０ＧＨｚの繰り返し周波数でパルス列の発生が期待
できる。
【００１６】しかしながら、前記の従来の高次モード同
期レーザパルス発振器では、長時間に亘ってパルスを発
生するとき、構成部材の温度変化による伸縮や光学特性
の変化によって共振器の光路長が変化する、あるいは振
動環境での使用においては、構成部品の振動により光路
長が変化するため、基本繰り返し周波数ｆrに変化が生
じ、モード同期の条件、数１、が長時間においては、満
たされないという問題があった。即ち、従来の高次モー
ド同期レーザパルス発信器では、特に、光ファイバー温
度の上昇等により共振器における光路長が変化し、外部
変調周波数と基本繰り返し周波数の高調周波数の間でず
れが発生し、モード同期が旨くかからなくなってくる。
その結果、レーザ共振器におけるパルスの幅、及びスペ
クトル特性が時間とともに変化する問題があった。
期レーザパルス発振器では、長時間に亘ってパルスを発
生するとき、構成部材の温度変化による伸縮や光学特性
の変化によって共振器の光路長が変化する、あるいは振
動環境での使用においては、構成部品の振動により光路
長が変化するため、基本繰り返し周波数ｆrに変化が生
じ、モード同期の条件、数１、が長時間においては、満
たされないという問題があった。即ち、従来の高次モー
ド同期レーザパルス発信器では、特に、光ファイバー温
度の上昇等により共振器における光路長が変化し、外部
変調周波数と基本繰り返し周波数の高調周波数の間でず
れが発生し、モード同期が旨くかからなくなってくる。
その結果、レーザ共振器におけるパルスの幅、及びスペ
クトル特性が時間とともに変化する問題があった。
【００１７】次に、レーザの共振器内の温度がΔtだけ
変化した場合、外部変調周波数と基本繰り返し周波数の
高調波周波数の間でどれだけずれが生じるのを説明す
る。温度変化がΔｔのときの、光ファイバーの長さの変
化分を、ΔＬ、とすると、Δｔ、ΔＬは共に微小なの
で、次の比例関係にあるとみることができる。
変化した場合、外部変調周波数と基本繰り返し周波数の
高調波周波数の間でどれだけずれが生じるのを説明す
る。温度変化がΔｔのときの、光ファイバーの長さの変
化分を、ΔＬ、とすると、Δｔ、ΔＬは共に微小なの
で、次の比例関係にあるとみることができる。
【００１８】
【数３】
【００１９】ここで、Ｌは温度変化前のレーザ共振器の
光路長、αは光ファイバー線膨張率である。
光路長、αは光ファイバー線膨張率である。
【００２０】温度変化前の変調周波数をｆm（＝Ｎ・ｆ
ｒ）とすると、温度の変動により生じた最適モード同期
の変調周波数と実際の変調周波数のずれΔｆは、次のよ
うになる。
ｒ）とすると、温度の変動により生じた最適モード同期
の変調周波数と実際の変調周波数のずれΔｆは、次のよ
うになる。
【００２１】
【数４】
【００２２】例えば、共振器内の温度が、０．１℃変化
した場合、Ｌ＝５０ｍ、ｆm＝４０ＧＨｚ、α＝１０-5
とすると、数３、数４より、ΔＬ＝５０μｍ、Δｆ＝４
０ｋＨｚとなる。
した場合、Ｌ＝５０ｍ、ｆm＝４０ＧＨｚ、α＝１０-5
とすると、数３、数４より、ΔＬ＝５０μｍ、Δｆ＝４
０ｋＨｚとなる。
【００２３】このように、共振器の温度上昇により光路
長の変化が起こり、レーザの基本繰り返し周波数が変化
する。このようなことを防止するために、通常のモード
同期レーザ（この場合は、パルスの繰り返し周波数f0＝
変調周波数fm）の安定化方法として、１）パルス位相同
期法や、２）ファブリペローフィルターを用いて安定化
を行う方法が、知られている。これらを以下に説明す
る。
長の変化が起こり、レーザの基本繰り返し周波数が変化
する。このようなことを防止するために、通常のモード
同期レーザ（この場合は、パルスの繰り返し周波数f0＝
変調周波数fm）の安定化方法として、１）パルス位相同
期法や、２）ファブリペローフィルターを用いて安定化
を行う方法が、知られている。これらを以下に説明す
る。
【００２４】１） パルス位相同期法（PULSE PHASE LO
CKING) SHAN 氏らは文献４（ Shan et al.,"Stabilizing Er f
iber solitonlaser with pulse phase locking", X. El
ectronics Letters, vol. 28, No. 2,p. 182-184, 199
2.）においてモード同期レーザの安定化方法について報
告している。
CKING) SHAN 氏らは文献４（ Shan et al.,"Stabilizing Er f
iber solitonlaser with pulse phase locking", X. El
ectronics Letters, vol. 28, No. 2,p. 182-184, 199
2.）においてモード同期レーザの安定化方法について報
告している。
【００２５】図２はこの安定化法に基づくレーザ装置を
示す。図２の装置では、エルビウムドープ光ファイバー
２０１、変調器２０５、偏光調整器２０３、光分岐器２
０４、および光アイソレータ２０６が、光ファイバーを
用いてリング状に接続され、共振器が構成されている。
また、共振器中に光ソリトン効果発生するため、階段状
の屈折率を持った光ファイバー（Step Index Fiber）２
０２が設置されている。また、エルビウムドープ光ファ
イバーは電歪素子（ＰＺＴ）２１４に巻かれており、こ
の電歪素子（ＰＺＴ）２１４は、安定化を行うための帰
還回路の一部を構成している。
示す。図２の装置では、エルビウムドープ光ファイバー
２０１、変調器２０５、偏光調整器２０３、光分岐器２
０４、および光アイソレータ２０６が、光ファイバーを
用いてリング状に接続され、共振器が構成されている。
また、共振器中に光ソリトン効果発生するため、階段状
の屈折率を持った光ファイバー（Step Index Fiber）２
０２が設置されている。また、エルビウムドープ光ファ
イバーは電歪素子（ＰＺＴ）２１４に巻かれており、こ
の電歪素子（ＰＺＴ）２１４は、安定化を行うための帰
還回路の一部を構成している。
【００２６】この帰還回路では、出力のレーザパルス光
の一部を光検出器２１５に入力し、これによって得られ
る電気パルス信号を増幅器２１１を用いて増幅し、狭い
バンドパスフィルター２１２を通す。これによって、変
調周波数と同じ周波数をもった正弦関数の電気信号成分
を取り出す。さらに、この正弦関数の信号と、変調器を
駆動する電気信号との位相差を、ミクサー２１３を用い
て検出し、この位相差信号を帰還回路の誤差信号として
用いる。高電圧増幅器によりこの信号を増幅して、ピエ
ゾ電気効果を示すＰＺＴに印加し、それを変形させる。
つまり、ＰＺＴに加える電圧の調整によってＰＺＴに巻
かれているエルビウムドープ光ファイバーの軸方向への
長さの調整を行って、温度変化による共振器の光路長の
変化を打ち消すような補正を行う。このようにレーザ共
振器の光路長を常に一定に保つことから安定な動作が可
能となっている。
の一部を光検出器２１５に入力し、これによって得られ
る電気パルス信号を増幅器２１１を用いて増幅し、狭い
バンドパスフィルター２１２を通す。これによって、変
調周波数と同じ周波数をもった正弦関数の電気信号成分
を取り出す。さらに、この正弦関数の信号と、変調器を
駆動する電気信号との位相差を、ミクサー２１３を用い
て検出し、この位相差信号を帰還回路の誤差信号として
用いる。高電圧増幅器によりこの信号を増幅して、ピエ
ゾ電気効果を示すＰＺＴに印加し、それを変形させる。
つまり、ＰＺＴに加える電圧の調整によってＰＺＴに巻
かれているエルビウムドープ光ファイバーの軸方向への
長さの調整を行って、温度変化による共振器の光路長の
変化を打ち消すような補正を行う。このようにレーザ共
振器の光路長を常に一定に保つことから安定な動作が可
能となっている。
【００２７】上記の方法は、モード同期レーザの安定化
のため非常に効果的であるが、この方法を適用するため
には、上記の説明から分かるように、帰還回路に含まれ
ている光検出器２１５、増幅器２１１、バンドパスフィ
ルター２１２、およびミクサー２１３、がパルスの繰り
返し周波数の帯域で動作できなければならない。特に、
パルスの繰り返し周波数が１００ＧＨｚ以上の領域で
は、光検出が困難となり、しかも増幅器、バンドパスフ
ィルター、ミクサーが高価なものとなり、製造コストの
上昇を招いている。
のため非常に効果的であるが、この方法を適用するため
には、上記の説明から分かるように、帰還回路に含まれ
ている光検出器２１５、増幅器２１１、バンドパスフィ
ルター２１２、およびミクサー２１３、がパルスの繰り
返し周波数の帯域で動作できなければならない。特に、
パルスの繰り返し周波数が１００ＧＨｚ以上の領域で
は、光検出が困難となり、しかも増幅器、バンドパスフ
ィルター、ミクサーが高価なものとなり、製造コストの
上昇を招いている。
【００２８】さらに、高次モード同期を行う場合には、
レーザから発生するパルスの繰り返し周波数と発振器か
らの信号の周波数は同じでないため（Ｋ対１）、誤差信
号の発生のためさらなる工夫が必要となり、上記のまま
では、高次モード同期レーザには適用できないのが明ら
である。
レーザから発生するパルスの繰り返し周波数と発振器か
らの信号の周波数は同じでないため（Ｋ対１）、誤差信
号の発生のためさらなる工夫が必要となり、上記のまま
では、高次モード同期レーザには適用できないのが明ら
である。
【００２９】2）ファブリペローフィルターを用いて安
定化を行う方法 通常のハーモーニックモード同期レーザ（この場合は、
パルスの繰り返し周波数ｆ0＝変調周波数ｆm）の安定化
を行うため前記のような高帯域検出器や、増幅器、バン
ドパスフィルターなどのＲＦ素子を必要としない安定化
方法は、ジョージ トレイド ハーヴェイによって文献
５（特許第2724278号公報）あるいは文献６（米国特許
第US5274659号公報）に記載されている。
定化を行う方法 通常のハーモーニックモード同期レーザ（この場合は、
パルスの繰り返し周波数ｆ0＝変調周波数ｆm）の安定化
を行うため前記のような高帯域検出器や、増幅器、バン
ドパスフィルターなどのＲＦ素子を必要としない安定化
方法は、ジョージ トレイド ハーヴェイによって文献
５（特許第2724278号公報）あるいは文献６（米国特許
第US5274659号公報）に記載されている。
【００３０】図３はこのようなレーザ装置の構成を示
す。このレーザはエルビウム増幅器１５、光カプラー１
３、２７、ポンプレーザ１４、アイソレータ２８、変調
器１８、偏光コントローラ１７、電子オシレータ１９、
ファブリーペロ共振器２４、長さ調整装置３２、および
これらをループ状に繋ぐ単一モード光ファイバー１２か
ら構成されている。
す。このレーザはエルビウム増幅器１５、光カプラー１
３、２７、ポンプレーザ１４、アイソレータ２８、変調
器１８、偏光コントローラ１７、電子オシレータ１９、
ファブリーペロ共振器２４、長さ調整装置３２、および
これらをループ状に繋ぐ単一モード光ファイバー１２か
ら構成されている。
【００３１】長さ調整装置３２では、レーザ光路からビ
ーム３３とビーム３４が引き出されている。次に、この
ビーム３３と３４とは、単一の楔状状エタロン３７に導
かれ、その用いる場所の違いで構成される第１及び第２
のファイルターを通過する様に配置される。また、リン
グレーザ共振器を構成するビーム３５はエタロンのビー
ム３３とビーム３４とが通過するそれぞれの部分の中間
を通るように構成されている。差動増幅器４２は、検出
器３９、４０で検出した光の強度差を検出し、光路長調
整器４３でリングレーザ光路の長さを調整して、レーザ
温度の変化による光路長の変動を補償する。
ーム３３とビーム３４が引き出されている。次に、この
ビーム３３と３４とは、単一の楔状状エタロン３７に導
かれ、その用いる場所の違いで構成される第１及び第２
のファイルターを通過する様に配置される。また、リン
グレーザ共振器を構成するビーム３５はエタロンのビー
ム３３とビーム３４とが通過するそれぞれの部分の中間
を通るように構成されている。差動増幅器４２は、検出
器３９、４０で検出した光の強度差を検出し、光路長調
整器４３でリングレーザ光路の長さを調整して、レーザ
温度の変化による光路長の変動を補償する。
【００３２】この発明では、レーザの閉ループリングの
光路長の微小な変化の補償に使用できる誤差信号を発生
させるために、ファブリペロー共振器２４の特性を、変
調周波数によって決まる周波数から僅かに離調または偏
移させる。図４(a)は、ファブリペロー共振器のＦＳＲ
がパルス繰り返し周波数に正確に等しく同調した周波数
からｄｆだけ、離調していることを示す。安定化を行う
ために必要な、この離調量ｄｆは基本繰り返し周波数ｆ
rより小さい、すなわちｄｆ＜ｆrであり、これはこの方
法の特徴の一つとなっている。このようにファブリペロ
ー共振器をわずかに離調させると、リングの長さの微小
な変化を、出力光の波長または周波数の変化を通して、
次に説明するように、電気信号として検出することがで
きる。
光路長の微小な変化の補償に使用できる誤差信号を発生
させるために、ファブリペロー共振器２４の特性を、変
調周波数によって決まる周波数から僅かに離調または偏
移させる。図４(a)は、ファブリペロー共振器のＦＳＲ
がパルス繰り返し周波数に正確に等しく同調した周波数
からｄｆだけ、離調していることを示す。安定化を行う
ために必要な、この離調量ｄｆは基本繰り返し周波数ｆ
rより小さい、すなわちｄｆ＜ｆrであり、これはこの方
法の特徴の一つとなっている。このようにファブリペロ
ー共振器をわずかに離調させると、リングの長さの微小
な変化を、出力光の波長または周波数の変化を通して、
次に説明するように、電気信号として検出することがで
きる。
【００３３】図4(b) に示したように微小な光路長の変
化が、ファブリペローモードＲ4内のレーザの閉ループ
リングの光路長によって決まるリングモードＭ2を僅か
に右に移動させると、その周波数における伝送強度は激
減するが、他方で、ファブリペローモードＲ3に対応す
るリングモードＭ2を最大出力領域に移動させることに
なる。この結果、微小な光路長の変化はモードＲ3によ
り較正される周波数のスペクトル強度を著しく増大さ
せ、そして、モードＲ5により較正される周波数のスペ
クトル強度を低下させる。また、Ｍ2を反対方向に移動
させるリング長の変化は、ファブリペロー共振モードＲ
５により較正される周波数のスペクトル強度を著しく増
大させる。従って、共振器Ｒ4内でＭ2 が右へ移動する
と、モードＲ3内の光強度が増大し、逆に、Ｒ4 内でＭ2
が左へ移動すると、Ｒ5内の光強度は他のファブリペロ
ーモードＲに関して増大する。これにより、光路長の微
小な変化は、出力周波数の変化を引き起こし、スペクト
ル強度分布にを変えてしまう。この強度分布は、次の様
にして検出することができる。
化が、ファブリペローモードＲ4内のレーザの閉ループ
リングの光路長によって決まるリングモードＭ2を僅か
に右に移動させると、その周波数における伝送強度は激
減するが、他方で、ファブリペローモードＲ3に対応す
るリングモードＭ2を最大出力領域に移動させることに
なる。この結果、微小な光路長の変化はモードＲ3によ
り較正される周波数のスペクトル強度を著しく増大さ
せ、そして、モードＲ5により較正される周波数のスペ
クトル強度を低下させる。また、Ｍ2を反対方向に移動
させるリング長の変化は、ファブリペロー共振モードＲ
５により較正される周波数のスペクトル強度を著しく増
大させる。従って、共振器Ｒ4内でＭ2 が右へ移動する
と、モードＲ3内の光強度が増大し、逆に、Ｒ4 内でＭ2
が左へ移動すると、Ｒ5内の光強度は他のファブリペロ
ーモードＲに関して増大する。これにより、光路長の微
小な変化は、出力周波数の変化を引き起こし、スペクト
ル強度分布にを変えてしまう。この強度分布は、次の様
にして検出することができる。
【００３４】図３に、リングレーザ共振器を伝搬する光
の周波数変化を検出して、このような周波数変動に応じ
て光リングの光路長の調整を自動的に行うための装置３
２が示されている。この装置３２においては、その光路
から２本の光ビーム３３および３４を引き出すために、
ビームスプリッターが使用されている。ここで、ビーム
部分３５はリングの光路の一部を構成している。ビーム
部分３３、３４および３５は全て楔状エタロン３７を含
めて、光路を形成している。このエタロン３７は図示さ
れているように、テーパ付の石英体である。ここでは、
ビーム３３はエタロンの比較的薄い部分を通して伝送さ
れ、ビーム３４は比較的厚い部分を通して伝送される。
の周波数変化を検出して、このような周波数変動に応じ
て光リングの光路長の調整を自動的に行うための装置３
２が示されている。この装置３２においては、その光路
から２本の光ビーム３３および３４を引き出すために、
ビームスプリッターが使用されている。ここで、ビーム
部分３５はリングの光路の一部を構成している。ビーム
部分３３、３４および３５は全て楔状エタロン３７を含
めて、光路を形成している。このエタロン３７は図示さ
れているように、テーパ付の石英体である。ここでは、
ビーム３３はエタロンの比較的薄い部分を通して伝送さ
れ、ビーム３４は比較的厚い部分を通して伝送される。
【００３５】次に、図５を参照して、この装置３２の効
果を説明する。図５は、楔状エタロンの位置による特性
の違いを示す図である。このエタロンは３本のビームの
各々について光フィルターを構成している。この特性を
図５に示す様に、曲線５５はビーム３５の光パスバンド
を示し、曲線５４は光ビーム３４のパスバンドを示し、
曲線５３はビーム３３のパスバンドを示す。周波数ｆc
上におけるパスバンド５４および５３の交差Ｃは、パス
バンド５４および５３が周波数ｆcに対して対称的であ
ることを意味する。また、ビーム３３および３４の強度
は検出器３９および４０により検出されので、パスバン
ド５５および５４の周波数依存性により、光周波数の変
化は検出器３９および４０により検出される。これらの
検出信号は、差動増幅器４２に入力され、差動増幅器４
２の出力は光路長の調整装置４３に入力される。長さ調
整装置４３は、以上の様に、温度変化等による光路長の
変化を検出した信号をもとにリングレーザの光路長を等
価的に一定になるように調整する。
果を説明する。図５は、楔状エタロンの位置による特性
の違いを示す図である。このエタロンは３本のビームの
各々について光フィルターを構成している。この特性を
図５に示す様に、曲線５５はビーム３５の光パスバンド
を示し、曲線５４は光ビーム３４のパスバンドを示し、
曲線５３はビーム３３のパスバンドを示す。周波数ｆc
上におけるパスバンド５４および５３の交差Ｃは、パス
バンド５４および５３が周波数ｆcに対して対称的であ
ることを意味する。また、ビーム３３および３４の強度
は検出器３９および４０により検出されので、パスバン
ド５５および５４の周波数依存性により、光周波数の変
化は検出器３９および４０により検出される。これらの
検出信号は、差動増幅器４２に入力され、差動増幅器４
２の出力は光路長の調整装置４３に入力される。長さ調
整装置４３は、以上の様に、温度変化等による光路長の
変化を検出した信号をもとにリングレーザの光路長を等
価的に一定になるように調整する。
【００３６】上記の説明から明らかなように、図３のフ
ァブリペロー共振器２４のわずかな離調は、光路長の変
化を補償する際に用いる差動増幅器４２からの差動電圧
を、発生するのに極めて有効である。すなわち、図４
（ａ）および図４（ｂ）に示されるように、微小な光路
長の変化は共振器モードＲ３およびＲ５での光強度の大
きな変化を引き起こし、次いで、この光強度の大きな変
化は、電気信号に変換され、差動増幅器により増幅され
ることにより、光路長調整器を駆動することになる。こ
こで、特筆すべきは、図４（ａ）および図４（ｂ）に示
される離調がなければ、リング共振器の光路長の変化に
対応した、光路長調整を行うための差動電圧を発生させ
ることは期待できないことである。
ァブリペロー共振器２４のわずかな離調は、光路長の変
化を補償する際に用いる差動増幅器４２からの差動電圧
を、発生するのに極めて有効である。すなわち、図４
（ａ）および図４（ｂ）に示されるように、微小な光路
長の変化は共振器モードＲ３およびＲ５での光強度の大
きな変化を引き起こし、次いで、この光強度の大きな変
化は、電気信号に変換され、差動増幅器により増幅され
ることにより、光路長調整器を駆動することになる。こ
こで、特筆すべきは、図４（ａ）および図４（ｂ）に示
される離調がなければ、リング共振器の光路長の変化に
対応した、光路長調整を行うための差動電圧を発生させ
ることは期待できないことである。
【００３７】この方法の欠点として、ファブリペロフィ
ルターのバンド幅BWはレーザの基本繰り返し周波数ｆr
に比べ非常に大きくなった場合、つまりBW＞＞ｆrの場
合に旨く働かないという問題がある。この理由を以下に
説明する。
ルターのバンド幅BWはレーザの基本繰り返し周波数ｆr
に比べ非常に大きくなった場合、つまりBW＞＞ｆrの場
合に旨く働かないという問題がある。この理由を以下に
説明する。
【００３８】BW＞＞ｆrの場合のファブリーペロモードR
ｎと発振器モード及び共振器縦モードとの関係が例えば
図１５に示すものであったとする。図１５は、バンド幅
BW＝１０×ｆr、また、ＦＳＲ＝ｆm−ｄｆとする例を示
している。実線で示したモードM２は発振しているモー
ドを示し、点線のモードはM２が発振したため、発振が
抑えられているM２付近での縦モードの位置を示す。上
記の文献５に示された従来のファブリペロによる安定化
方法によると、誤差信号を発生するための離調の量ｄｆ
はｆrより小さい値（ｄｆ＜ｆr）として選ぶ必要があ
る。しかし、図１５に示す場合は、この様な場合に、モ
ードM２が温度変化のため右或いは左に移動しても、こ
の変移量はバンド幅BWに比べ小さく、図４に示すような
検出ができる程度の強度の変度として得ることは困難で
ある。
ｎと発振器モード及び共振器縦モードとの関係が例えば
図１５に示すものであったとする。図１５は、バンド幅
BW＝１０×ｆr、また、ＦＳＲ＝ｆm−ｄｆとする例を示
している。実線で示したモードM２は発振しているモー
ドを示し、点線のモードはM２が発振したため、発振が
抑えられているM２付近での縦モードの位置を示す。上
記の文献５に示された従来のファブリペロによる安定化
方法によると、誤差信号を発生するための離調の量ｄｆ
はｆrより小さい値（ｄｆ＜ｆr）として選ぶ必要があ
る。しかし、図１５に示す場合は、この様な場合に、モ
ードM２が温度変化のため右或いは左に移動しても、こ
の変移量はバンド幅BWに比べ小さく、図４に示すような
検出ができる程度の強度の変度として得ることは困難で
ある。
【００３９】文献５の実施例では、共振器のモード間隔
ｆr＝７ＭＨｚに対し、ファブリぺロフィルタのモード
Ｒの幅は１６ＭＨｚで、ＦＳＲは約２．５ＧＨｚで、離
調量dfは１００KHz程度であった。従ってフィルターの
バンド幅BWと基本繰り返し周波数ｆrの関係は、BW／ｆr
＝２.３であり、極めて小さい値であるのがわかる。ま
た、ＦＳＲは変調周波数と同じ程度であるため、フィル
ターのフィネス（FINESSE）（＝ＦＳＲ／BW）はｆm/BW
に近い値となる。変調周波数を上げれば（例えばｆm＝
４０GHzにした場合）、上記のレーザ構造で必要なフィ
ネスの値は２５００となる。このような高いフィネスを
持つファブリぺロフィルターの製作や使用は実用上困難
である。
ｆr＝７ＭＨｚに対し、ファブリぺロフィルタのモード
Ｒの幅は１６ＭＨｚで、ＦＳＲは約２．５ＧＨｚで、離
調量dfは１００KHz程度であった。従ってフィルターの
バンド幅BWと基本繰り返し周波数ｆrの関係は、BW／ｆr
＝２.３であり、極めて小さい値であるのがわかる。ま
た、ＦＳＲは変調周波数と同じ程度であるため、フィル
ターのフィネス（FINESSE）（＝ＦＳＲ／BW）はｆm/BW
に近い値となる。変調周波数を上げれば（例えばｆm＝
４０GHzにした場合）、上記のレーザ構造で必要なフィ
ネスの値は２５００となる。このような高いフィネスを
持つファブリぺロフィルターの製作や使用は実用上困難
である。
【００４０】さらに、安定に動作を行うためには、ｆm
はＦＳＲ−ｆr＜ｆm＜ＦＳＲ＋ｆrの範囲に設定するこ
とが必要とされるが、変調周波数あるいはパルスの繰り
返し周波数を２×ｆr以上変えることができないという
問題があった。
はＦＳＲ−ｆr＜ｆm＜ＦＳＲ＋ｆrの範囲に設定するこ
とが必要とされるが、変調周波数あるいはパルスの繰り
返し周波数を２×ｆr以上変えることができないという
問題があった。
【００４１】
【発明が解決しようとする課題】従来の安定化されたモ
ード同期レーザでは、次の様な問題があった。
ード同期レーザでは、次の様な問題があった。
【００４２】上記の、１）パルス位相同期法、において
は、帰還回路に含まれている光検出器215、増幅器211、
バンドパスフィルター212、およびミクサー21３、がパ
ルスの繰り返し周波数の帯域で動作できなければならな
い。しかし、パルスの繰り返し周波数が１００GHz以上
になる場合、光検出が困難となり、しかも増幅器、バン
ドパスフィルター、ミクサーが高価なものとなり、製造
コストが上昇してしまう。
は、帰還回路に含まれている光検出器215、増幅器211、
バンドパスフィルター212、およびミクサー21３、がパ
ルスの繰り返し周波数の帯域で動作できなければならな
い。しかし、パルスの繰り返し周波数が１００GHz以上
になる場合、光検出が困難となり、しかも増幅器、バン
ドパスフィルター、ミクサーが高価なものとなり、製造
コストが上昇してしまう。
【００４３】さらに、この方法で高次モード同期を行う
場合には、レーザから発生するパルスの繰り返し周波数
と発振器からの信号の周波数は同じでないため（Ｋ対
１）、誤差信号の発生のためさらなる工夫が必要とな
り、このままでは、高次モード同期レーザには適用でき
ない。
場合には、レーザから発生するパルスの繰り返し周波数
と発振器からの信号の周波数は同じでないため（Ｋ対
１）、誤差信号の発生のためさらなる工夫が必要とな
り、このままでは、高次モード同期レーザには適用でき
ない。
【００４４】また上記の、２）ファブリペローフィルタ
ーを用いて安定化を行う方法、では、ファブリペロフィ
ルターのバンド幅BWはレーザの基本繰り返し周波数ｆr
に比べ非常に大きいBW（＞＞ｆr）の場合に旨く働かな
いという問題がある。数十ＧＨｚまたは１００ＧＨｚ以
上の繰り返し周波数で安定にパルスを発生するために
は、ファブリペロフィルターのBWはｆr程度に選ぶ必要
があるため、非常に大きいフィネスのものを必要とさ
れ、製作及び使用上問題があり、コストも高くなってい
る。
ーを用いて安定化を行う方法、では、ファブリペロフィ
ルターのバンド幅BWはレーザの基本繰り返し周波数ｆr
に比べ非常に大きいBW（＞＞ｆr）の場合に旨く働かな
いという問題がある。数十ＧＨｚまたは１００ＧＨｚ以
上の繰り返し周波数で安定にパルスを発生するために
は、ファブリペロフィルターのBWはｆr程度に選ぶ必要
があるため、非常に大きいフィネスのものを必要とさ
れ、製作及び使用上問題があり、コストも高くなってい
る。
【００４５】さらに、この方法の欠点として、周波数の
隣接した複数のモードで発振するレーザには適用しづら
い、という問題がある。これは、基準となる信号が、隣
接した複数のモード間に位置してしまう場合には、帰還
信号が得られない、あるいは、得づらいためである。
隣接した複数のモードで発振するレーザには適用しづら
い、という問題がある。これは、基準となる信号が、隣
接した複数のモード間に位置してしまう場合には、帰還
信号が得られない、あるいは、得づらいためである。
【００４６】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
高い繰り返し周波数のパルスを発生することのできる高
次モード同期レーザでありながら、広帯域特性の部品を
用いなくても、長時間にわたって周波数安定なパルス発
振を行なうことができるモード同期レーザ装置を提供す
ることを目的とする。
高い繰り返し周波数のパルスを発生することのできる高
次モード同期レーザでありながら、広帯域特性の部品を
用いなくても、長時間にわたって周波数安定なパルス発
振を行なうことができるモード同期レーザ装置を提供す
ることを目的とする。
【００４７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、モード同期レーザ発振器
と、該モード同期レーザ発振器の光路長の変化を光路の
波長分散特性を利用して検出する検出手段と、該レーザ
発振器の光路長を調整する光路長調整部と、該検出手段
で検出された信号により該光路長調整部を制御する帰還
回路と、を備えることを特徴としている。
に、請求項１に記載の発明は、モード同期レーザ発振器
と、該モード同期レーザ発振器の光路長の変化を光路の
波長分散特性を利用して検出する検出手段と、該レーザ
発振器の光路長を調整する光路長調整部と、該検出手段
で検出された信号により該光路長調整部を制御する帰還
回路と、を備えることを特徴としている。
【００４８】また、請求項２に記載の発明は、モード同
期レーザ発振器と、光変調器と、光変調器を周波数一定
の変調信号で動かす信号発生器と、光フィルターと、光
アイソレータと、該モード同期レーザ発振器の光路長の
変化を光路の波長分散特性を利用して検出する検出手段
と、該検出手段により得られる出力信号を増幅する増幅
部と、該レーザ発振器の光路長を調整する光路長調整部
と、該増幅器により増幅された信号により該光路長調整
部を制御する帰還回路と、を備えることを特徴としてい
る。
期レーザ発振器と、光変調器と、光変調器を周波数一定
の変調信号で動かす信号発生器と、光フィルターと、光
アイソレータと、該モード同期レーザ発振器の光路長の
変化を光路の波長分散特性を利用して検出する検出手段
と、該検出手段により得られる出力信号を増幅する増幅
部と、該レーザ発振器の光路長を調整する光路長調整部
と、該増幅器により増幅された信号により該光路長調整
部を制御する帰還回路と、を備えることを特徴としてい
る。
【００４９】また、請求項３に記載の発明は、モード同
期レーザ発振器と、変調信号により該レーザ発振器の光
を変調する光変調器と、変調された光に含まれる該変調
信号の高調波に相当する側帯波を選択するフィルター手
段と、光アイソレータと、該モード同期レーザ発振器の
光路長の変化を光路の波長分散特性を利用して検出する
検出手段と、該検出手段により得られる出力信号を増幅
する増幅部と、該レーザ発振器の光路長を調整する光路
長調整部と、該増幅器により増幅された信号により、該
光路長調整部を制御する帰還回路と、を備えることを特
徴としている。
期レーザ発振器と、変調信号により該レーザ発振器の光
を変調する光変調器と、変調された光に含まれる該変調
信号の高調波に相当する側帯波を選択するフィルター手
段と、光アイソレータと、該モード同期レーザ発振器の
光路長の変化を光路の波長分散特性を利用して検出する
検出手段と、該検出手段により得られる出力信号を増幅
する増幅部と、該レーザ発振器の光路長を調整する光路
長調整部と、該増幅器により増幅された信号により、該
光路長調整部を制御する帰還回路と、を備えることを特
徴としている。
【００５０】また、請求項４に記載の発明は、請求項３
に記載のモード同期レーザ装置に加えて、高次モード同
期レーザで光路の波長分散特性を用いて光路長制御に用
いる帰還信号を生成するために、上記の光変調器の変調
周波数と上記のフィルター手段の自由スペクトル幅と
は、それぞれに互いに素である正の整数ＫとＱと、を乗
じると互いに等しい関係になるようなフィルター手段
で、比Ｋ/Ｑは、ファブリーペロフィルターのフィネス
以下の値となる正の整数ＫとＱとが存在する組み合わせ
と、レーザ出力光から該レーザ出力光の発振スペクトル
の中心周波数から長波長側と短半波長側とに概ね等しい
周波数分離れている２つのスペクトル周波数成分を取り
出す構成と、取り出された上記２つの周波数成分それぞ
れの平均強度を２つの光検出器を用いて検出する構成
と、その検出された２つ信号の強度差信号を導く手段
と、該強度差信号に従って、光路長調整器を制御する構
成と、を備え、変調周波数のＫ倍の繰り返し周波数でパ
ルス列を発生することを特徴としている。
に記載のモード同期レーザ装置に加えて、高次モード同
期レーザで光路の波長分散特性を用いて光路長制御に用
いる帰還信号を生成するために、上記の光変調器の変調
周波数と上記のフィルター手段の自由スペクトル幅と
は、それぞれに互いに素である正の整数ＫとＱと、を乗
じると互いに等しい関係になるようなフィルター手段
で、比Ｋ/Ｑは、ファブリーペロフィルターのフィネス
以下の値となる正の整数ＫとＱとが存在する組み合わせ
と、レーザ出力光から該レーザ出力光の発振スペクトル
の中心周波数から長波長側と短半波長側とに概ね等しい
周波数分離れている２つのスペクトル周波数成分を取り
出す構成と、取り出された上記２つの周波数成分それぞ
れの平均強度を２つの光検出器を用いて検出する構成
と、その検出された２つ信号の強度差信号を導く手段
と、該強度差信号に従って、光路長調整器を制御する構
成と、を備え、変調周波数のＫ倍の繰り返し周波数でパ
ルス列を発生することを特徴としている。
【００５１】また、請求項５に記載の発明は、パルスの
繰り返し周波数は変調周波数と同等である通常のモード
同期レーザにおいて、光路の波長分散特性を用いて光路
長制御に用いる帰還信号を生成するために、モード同期
レーザ発振器と、変調信号により該レーザ発振器の光を
変調する光変調器と、該モード同期レーザ発振器の光路
長の変化を光路の波長分散特性を利用して検出する検出
手段と、光アイソレタと、該検出手段により得られる出
力信号を増幅する増幅部と、該レーザ発振器の光路長を
調整する光路長調整部と、該増幅器により増幅された信
号により該光路長調整部を制御する帰還回路と、を備え
ることを特徴としている。
繰り返し周波数は変調周波数と同等である通常のモード
同期レーザにおいて、光路の波長分散特性を用いて光路
長制御に用いる帰還信号を生成するために、モード同期
レーザ発振器と、変調信号により該レーザ発振器の光を
変調する光変調器と、該モード同期レーザ発振器の光路
長の変化を光路の波長分散特性を利用して検出する検出
手段と、光アイソレタと、該検出手段により得られる出
力信号を増幅する増幅部と、該レーザ発振器の光路長を
調整する光路長調整部と、該増幅器により増幅された信
号により該光路長調整部を制御する帰還回路と、を備え
ることを特徴としている。
【００５２】また、請求項６に記載の発明は、パルスの
繰り返し周波数は変調周波数と同等である通常のモード
同期レーザにおいて光路の波長分散特性を用いて光路長
制御に用いる帰還信号を生成するために、請求項５に記
載の発明に加えて、レーザ出力光から該レーザ出力光の
発振スペクトルの中心周波数から長波長側と短半波長側
とに概ね等しい周波数分離れている２つのスペクトル周
波数成分を取り出す構成と、取り出された上記２つの周
波数成分それぞれの平均強度を２つの光検出器を用いて
検出する構成と、その検出された２つ信号の強度差信号
を導く手段と、該強度差信号に従って、光路長調整器を
制御する構成と、を備え、変調周波数と同じ繰り替えし
周波数でパルス列を発生することを特徴としている。
繰り返し周波数は変調周波数と同等である通常のモード
同期レーザにおいて光路の波長分散特性を用いて光路長
制御に用いる帰還信号を生成するために、請求項５に記
載の発明に加えて、レーザ出力光から該レーザ出力光の
発振スペクトルの中心周波数から長波長側と短半波長側
とに概ね等しい周波数分離れている２つのスペクトル周
波数成分を取り出す構成と、取り出された上記２つの周
波数成分それぞれの平均強度を２つの光検出器を用いて
検出する構成と、その検出された２つ信号の強度差信号
を導く手段と、該強度差信号に従って、光路長調整器を
制御する構成と、を備え、変調周波数と同じ繰り替えし
周波数でパルス列を発生することを特徴としている。
【００５３】また、請求項７に記載の発明は、分散特性
を最適にするために、上記した請求項１乃至６に記載の
発明の構成に加えて、分散特性を検出する光路中に、光
路の分散を調整する分散調整手段を備えることを特徴と
している。
を最適にするために、上記した請求項１乃至６に記載の
発明の構成に加えて、分散特性を検出する光路中に、光
路の分散を調整する分散調整手段を備えることを特徴と
している。
【００５４】また、請求項８に記載の発明は、安価な部
品で分散特性を最適にするために、上記した請求項７に
記載の発明の構成に加えて、分散調整手段は、予め決め
られた分散値と長さとを持つ光ファイバーであることを
特徴としている。
品で分散特性を最適にするために、上記した請求項７に
記載の発明の構成に加えて、分散調整手段は、予め決め
られた分散値と長さとを持つ光ファイバーであることを
特徴としている。
【００５５】また、請求項９に記載の発明は、小型の部
品で分散特性を最適にするために、上記した請求項７に
記載の発明の構成に加えて、分散調整手段は、分散調整
手段は、チャープドブラッググレーティングであること
を特徴としている。
品で分散特性を最適にするために、上記した請求項７に
記載の発明の構成に加えて、分散調整手段は、分散調整
手段は、チャープドブラッググレーティングであること
を特徴としている。
【００５６】また、請求項１０に記載の発明は、光路長
制御に用いる帰還回路の誤差信号を生成するため、請求
項１乃至９記載の発明に加えて、レーザの発振スペクト
ルの中心周波数から長波長側と短半波長側とに等しい周
波数分離れている２つのスペクトル周波数成分を取り出
す構成は、２つのバンドパスフィルターであることを特
徴としている。
制御に用いる帰還回路の誤差信号を生成するため、請求
項１乃至９記載の発明に加えて、レーザの発振スペクト
ルの中心周波数から長波長側と短半波長側とに等しい周
波数分離れている２つのスペクトル周波数成分を取り出
す構成は、２つのバンドパスフィルターであることを特
徴としている。
【００５７】請求項１１に記載の発明は、光路長を安定
化を行う上記のモード同期レーザの出力光の発振波長を
調節するため、請求項１０に記載の発明に加えて、上記
の２つのバンドパスフィルタは、それぞれフィルタ特性
を変える事が可能であり、かつ、そのそれぞれのフィル
タ特性を、モード同期レーザ装置の使用前あるいは使用
中に、予め決められたそれらのフィルタ特性間の関係を
保つように変える手段を備えたことを特徴としている。
化を行う上記のモード同期レーザの出力光の発振波長を
調節するため、請求項１０に記載の発明に加えて、上記
の２つのバンドパスフィルタは、それぞれフィルタ特性
を変える事が可能であり、かつ、そのそれぞれのフィル
タ特性を、モード同期レーザ装置の使用前あるいは使用
中に、予め決められたそれらのフィルタ特性間の関係を
保つように変える手段を備えたことを特徴としている。
【００５８】
【発明の実施の形態】先ず、本発明の動作原理を以下に
示す。以下では、文献３に示された超高速繰り返し周波
数の高次モード同期レーザを、長時間に亘って安定に動
作させる構成を基にした本発明の例を示す。
示す。以下では、文献３に示された超高速繰り返し周波
数の高次モード同期レーザを、長時間に亘って安定に動
作させる構成を基にした本発明の例を示す。
【００５９】まず、文献３のレーザ装置の動作原理を、
一定の周波数ｆmで変調を行い、その整数倍（Ｋ×ｆm）
と等しいＦＳＲを持つファブリペロフィルターを利用し
たＫ次モード同期を行う場合について、図6を参照して
以下に説明する。図６は、正の分散パラメータDを持つ
レーザ共振器におけるファブリペロー共振器のＦＳＲと
パルス繰り返し周波数と発振スペクトルの包絡線との位
置関係を示す模式図である。
一定の周波数ｆmで変調を行い、その整数倍（Ｋ×ｆm）
と等しいＦＳＲを持つファブリペロフィルターを利用し
たＫ次モード同期を行う場合について、図6を参照して
以下に説明する。図６は、正の分散パラメータDを持つ
レーザ共振器におけるファブリペロー共振器のＦＳＲと
パルス繰り返し周波数と発振スペクトルの包絡線との位
置関係を示す模式図である。
【００６０】温度変化による共振器の光路長Ｌの共振器
で、変化前の状態での、つまりΔＬ=0の場合の、発振ス
ペクトルを図 6(b) に示す。モード同期光パルスのスペ
クトル内に存在する発振モードをそれぞれ、M-3,M-2, M
-1, Mo, M+1, M+2, M+3、とするとき、これらは図６
（ａ）に示すファブリペロフィルターのそれぞれの透過
モードR-3, R-2, R-1, R0, R+1, R+2, R+3 のピーク周
波数値と一致しており、中心周波数＝ν0に対し概ね対
称的なスペクトルを構成している。即ち、それぞれのモ
ードM-1、M-2....の強度は、それぞれM+1とM+2....と概
ね等しいと考えられる。この様に、スペクトル中のそれ
ぞれのモードの周波数はＦＳＲの周期的透過特性によっ
て決まり、発振モード間隔はＦＳＲと等しい。このた
め、図に示しているように発振モードそれぞれは、ファ
ブリペロの透過モードと一致している。従って、ファブ
リペロフィルターの温度が一定であり、その特性が変化
しない場合、これの透過モードR-3..... R+3 の波長も
一定であると考えられる。本発明は、前記のファブリペ
ロフィルターを用いた文献５あるいは文献６の構成とは
違い、パルスの繰り返し周波数とＦＳＲの間で離調を必
要としないのが特徴である。
で、変化前の状態での、つまりΔＬ=0の場合の、発振ス
ペクトルを図 6(b) に示す。モード同期光パルスのスペ
クトル内に存在する発振モードをそれぞれ、M-3,M-2, M
-1, Mo, M+1, M+2, M+3、とするとき、これらは図６
（ａ）に示すファブリペロフィルターのそれぞれの透過
モードR-3, R-2, R-1, R0, R+1, R+2, R+3 のピーク周
波数値と一致しており、中心周波数＝ν0に対し概ね対
称的なスペクトルを構成している。即ち、それぞれのモ
ードM-1、M-2....の強度は、それぞれM+1とM+2....と概
ね等しいと考えられる。この様に、スペクトル中のそれ
ぞれのモードの周波数はＦＳＲの周期的透過特性によっ
て決まり、発振モード間隔はＦＳＲと等しい。このた
め、図に示しているように発振モードそれぞれは、ファ
ブリペロの透過モードと一致している。従って、ファブ
リペロフィルターの温度が一定であり、その特性が変化
しない場合、これの透過モードR-3..... R+3 の波長も
一定であると考えられる。本発明は、前記のファブリペ
ロフィルターを用いた文献５あるいは文献６の構成とは
違い、パルスの繰り返し周波数とＦＳＲの間で離調を必
要としないのが特徴である。
【００６１】発振波長付近でレーザ共振器の分散値Ｄが
無視できない場合は、スペクトル中の周波数成分はそれ
ぞれ異なる群速度で光ファイバーレーザ共振器を通過す
ることになる。この場合、スペクトル包絡線のピークに
相当する周波数での、共振器の光路中での群速度がｖg
であれば、平均基本繰り返し周波数はｖg/Ｌで与えら
れ、モード同期の条件を表わす数１は以下の数５のよう
に書き換えられる。
無視できない場合は、スペクトル中の周波数成分はそれ
ぞれ異なる群速度で光ファイバーレーザ共振器を通過す
ることになる。この場合、スペクトル包絡線のピークに
相当する周波数での、共振器の光路中での群速度がｖg
であれば、平均基本繰り返し周波数はｖg/Ｌで与えら
れ、モード同期の条件を表わす数１は以下の数５のよう
に書き換えられる。
【００６２】
【数５】
【００６３】ここで、β1＝１/ｖg＝δβ/δωであり、
βは伝搬定数、また、ωは光の角周波数を示す。ここ
で、β1は波長の関数である。変調周波数ｆmを一定とす
ると、共振器の光路長Ｌは、周辺の温度変化によって微
小にΔＬ分変化した場合、発振スペクトルの中心周波数
も微小にΔω分シフトする。これにより、温度変化後の
状態においても、数５を満たせるようにスペクトルの包
絡線が移動することとなる。次に、共振器の光路長がΔ
Ｌ分変化した場合、スペクトルの包絡がどのぐらいをシ
フトするかを説明する。
βは伝搬定数、また、ωは光の角周波数を示す。ここ
で、β1は波長の関数である。変調周波数ｆmを一定とす
ると、共振器の光路長Ｌは、周辺の温度変化によって微
小にΔＬ分変化した場合、発振スペクトルの中心周波数
も微小にΔω分シフトする。これにより、温度変化後の
状態においても、数５を満たせるようにスペクトルの包
絡線が移動することとなる。次に、共振器の光路長がΔ
Ｌ分変化した場合、スペクトルの包絡がどのぐらいをシ
フトするかを説明する。
【００６４】ｆmを定数とし、数３を光の波長λについ
て微分し、共振器の分散値Ｄ＝δβ1/δλを導入すれ
ば、
て微分し、共振器の分散値Ｄ＝δβ1/δλを導入すれ
ば、
【００６５】
【数６】 となる。ここで、ν（＝ω/２π）は光の周波数であ
る。
る。
【００６６】数６から共振器の光路長がわずかに、ΔＬ
ほど変化すれば、前記のスペクトルの包絡線の中心周波
数のシフト量は、次のようになる。
ほど変化すれば、前記のスペクトルの包絡線の中心周波
数のシフト量は、次のようになる。
【００６７】
【数７】
【００６８】Ｄが正の場合、共振器の光路長が大きくな
ったとき（ΔＬ＞０)、スペクトルの中心周波数も大き
くなる。同様に、共振器の光路長が小さくなった場合
（ΔＬ＜０)、スペクトルの中心周波数も小くなるのが
解る。
ったとき（ΔＬ＞０)、スペクトルの中心周波数も大き
くなる。同様に、共振器の光路長が小さくなった場合
（ΔＬ＜０)、スペクトルの中心周波数も小くなるのが
解る。
【００６９】共振器の光路長の変化ΔＬによって起こる
スペクトルの包絡線のシフトを図6に示す。このよう
に、共振器の光路長が変化すると、発振スペクトルの包
絡線が変化前の中心周波数ν0に対し右あるいは、左に
移動する。しかし、発振モードぞれぞれの位置が固定し
ているため、包絡線が移動しても、変化後のモードM-1
とモードM+1の強度が変化するのみで位置はフィルター
のバンド幅に比較し殆ど変わらない。図６から、Ｄ＞０
において、共振器の光路長が小さくなった場合、図６
（ｃ)に示した様に、M-1がM+1に比べ強くなることにな
る。また逆に、共振器の光路長が伸びた場合、図６(d）
に示す様に、M+1モードがM-1モードに比べ強くなるのが
分かる。従って、変化以前の中心周波数ν0から両側に
同じ周波数分だけ離れているモードの強度差から共振器
の光路長の変化量、または強度差の符号から共振器の光
路長が大きくなったかあるいは小さくなったかが分か
る。
スペクトルの包絡線のシフトを図6に示す。このよう
に、共振器の光路長が変化すると、発振スペクトルの包
絡線が変化前の中心周波数ν0に対し右あるいは、左に
移動する。しかし、発振モードぞれぞれの位置が固定し
ているため、包絡線が移動しても、変化後のモードM-1
とモードM+1の強度が変化するのみで位置はフィルター
のバンド幅に比較し殆ど変わらない。図６から、Ｄ＞０
において、共振器の光路長が小さくなった場合、図６
（ｃ)に示した様に、M-1がM+1に比べ強くなることにな
る。また逆に、共振器の光路長が伸びた場合、図６(d）
に示す様に、M+1モードがM-1モードに比べ強くなるのが
分かる。従って、変化以前の中心周波数ν0から両側に
同じ周波数分だけ離れているモードの強度差から共振器
の光路長の変化量、または強度差の符号から共振器の光
路長が大きくなったかあるいは小さくなったかが分か
る。
【００７０】分散値Ｄが負の場合には、光路長の変化と
各モードとの関係は図7の様になることが分かる。
各モードとの関係は図7の様になることが分かる。
【００７１】以上のことから、光路長の微小な変化は、
出力周波数スペクトルの包絡線の変化を検出することに
より検出可能であることが分かる。
出力周波数スペクトルの包絡線の変化を検出することに
より検出可能であることが分かる。
【００７２】ここで、特筆すべき点は、共振器内に用い
るファブリーペロフィルターのＦＳＲはパルスの繰り返
し周波数に必ずしも離調する必要のないことである。こ
のことから、発振スペクトルの中心から大きく離れてい
る発振モードも共振器内のファブリーペロフィルターの
パスバンドと一致することができ、その結果として、広
いスペクトルで発振させことが可能となり、広いスペク
トルの特性として短いパルスを発生させることが可能と
なる。
るファブリーペロフィルターのＦＳＲはパルスの繰り返
し周波数に必ずしも離調する必要のないことである。こ
のことから、発振スペクトルの中心から大きく離れてい
る発振モードも共振器内のファブリーペロフィルターの
パスバンドと一致することができ、その結果として、広
いスペクトルで発振させことが可能となり、広いスペク
トルの特性として短いパルスを発生させることが可能と
なる。
【００７３】次に、この現象を利用し高次モード同期レ
ーザ周波数を安定に動作させる方法を図８用いて説明す
る。図８に示す構成は、発振周波数の安定化を行うた
め、光ファイバーレーザの出力から光分岐器３１２およ
び３１３を用いて、第１の光成分３３０と第２の光成分
３４０を取り出し、それぞれ光バンドパスフィルター３
１４と光バンドパスフィルター３１５を通過させる。こ
こで、図９に示すように、光バンドパスフィルター３１
４のパスバンドが中心周波数ν0から−νｆ、第２フィ
ルターのパスバンドの中心周波数ν0から+νf程度だけ
離れているように設定する。ここで、νfの値はスペク
トル幅（半値全幅）の半分以下の値とする。光バンドパ
スフィルター３１４、３１５を通過する光それぞれの短
時間の平均強度を、光検出器３１６および３１７を用い
て検出し、それらの平均強度の差を用いてレーザの共振
器の光路長を自動的に調節する帰還回路を設けている。
ーザ周波数を安定に動作させる方法を図８用いて説明す
る。図８に示す構成は、発振周波数の安定化を行うた
め、光ファイバーレーザの出力から光分岐器３１２およ
び３１３を用いて、第１の光成分３３０と第２の光成分
３４０を取り出し、それぞれ光バンドパスフィルター３
１４と光バンドパスフィルター３１５を通過させる。こ
こで、図９に示すように、光バンドパスフィルター３１
４のパスバンドが中心周波数ν0から−νｆ、第２フィ
ルターのパスバンドの中心周波数ν0から+νf程度だけ
離れているように設定する。ここで、νfの値はスペク
トル幅（半値全幅）の半分以下の値とする。光バンドパ
スフィルター３１４、３１５を通過する光それぞれの短
時間の平均強度を、光検出器３１６および３１７を用い
て検出し、それらの平均強度の差を用いてレーザの共振
器の光路長を自動的に調節する帰還回路を設けている。
【００７４】ここで、フィルター１と２のパスバンドは
周波数依存性をもつので、光パルススペクトルの包絡線
の変化は、検出器３１６および３１７により検出された
光強度の変化として検出される。これらの検出器の出力
は差動増幅器３１８に入力される。また、差動増幅器３
１８の出力は、良く知られた積分型の非線型制御装置３
２７で信号変換を行い、増幅器３１９を用いて増幅され
た後、光路長調整器３２０に入力される。光路長調整装
置は、このような出力に従ってリングレーザ光路の長さ
を調整する。
周波数依存性をもつので、光パルススペクトルの包絡線
の変化は、検出器３１６および３１７により検出された
光強度の変化として検出される。これらの検出器の出力
は差動増幅器３１８に入力される。また、差動増幅器３
１８の出力は、良く知られた積分型の非線型制御装置３
２７で信号変換を行い、増幅器３１９を用いて増幅され
た後、光路長調整器３２０に入力される。光路長調整装
置は、このような出力に従ってリングレーザ光路の長さ
を調整する。
【００７５】また帰還回路の誤差信号の強度は、スペク
トルの包絡線が共振器の光路長の変化によりどれほど大
きく移動するかによって決まる。具体的には、数７か
ら、光路長の変化に対し、包絡線のシフトは分散値Ｄに
より決まることが分かる。従って、共振器の分散を最適
な値に調整することが望ましい。このように、分散値を
調整する方法としては、共振器中に適当な分散と長さを
持つ光ファイバーを設ける方法がある。例えば、分散値
がＤで,光路長がＬの共振器中にそれとは異なる分散Ｄ
ｃ、光路長Ｌｃの光ファイバーを挿入すると、新しい共
振器の実効分散値は、（Ｄ・Ｌ＋Ｄｃ・Ｌｃ）／（Ｌ＋
Ｌｃ）となる。従って、分散調節用光ファイバーの長さ
と分散を適当に選ぶことによって実効分散値Ｄの値は正
または負にすることができ、値も自由に変えられる。こ
の実効分散の符号と、また光路長調整器の伸び縮みと印
加電圧の符号との関係とを調べておき、光路長調整用回
路が負帰還型になるように誤差信号の符号を調整して光
路長調整器に電圧を印加する必要があることは明らかで
ある。
トルの包絡線が共振器の光路長の変化によりどれほど大
きく移動するかによって決まる。具体的には、数７か
ら、光路長の変化に対し、包絡線のシフトは分散値Ｄに
より決まることが分かる。従って、共振器の分散を最適
な値に調整することが望ましい。このように、分散値を
調整する方法としては、共振器中に適当な分散と長さを
持つ光ファイバーを設ける方法がある。例えば、分散値
がＤで,光路長がＬの共振器中にそれとは異なる分散Ｄ
ｃ、光路長Ｌｃの光ファイバーを挿入すると、新しい共
振器の実効分散値は、（Ｄ・Ｌ＋Ｄｃ・Ｌｃ）／（Ｌ＋
Ｌｃ）となる。従って、分散調節用光ファイバーの長さ
と分散を適当に選ぶことによって実効分散値Ｄの値は正
または負にすることができ、値も自由に変えられる。こ
の実効分散の符号と、また光路長調整器の伸び縮みと印
加電圧の符号との関係とを調べておき、光路長調整用回
路が負帰還型になるように誤差信号の符号を調整して光
路長調整器に電圧を印加する必要があることは明らかで
ある。
【００７６】分散値を調整する方法としては、上記の方
法に限る理由は無く、他の分散特性を持った光学部品を
挿入すれば良い。この目的に使えるものとしては、例え
ば、チャープドファイバーブラッググレーティング（CH
IRPED FIBER BRAGG GRATING）を用いる事ができる。
法に限る理由は無く、他の分散特性を持った光学部品を
挿入すれば良い。この目的に使えるものとしては、例え
ば、チャープドファイバーブラッググレーティング（CH
IRPED FIBER BRAGG GRATING）を用いる事ができる。
【００７７】上記の説明では、共振器中にファブリペロ
共振器を含むレーザ構造について説明したが、数５、数
６、数７が示すように、光路長の変化ΔＬ、スペクトル
包絡線のシフト量Δνと、共振器の光路の波長分散Ｄの
関係は、共振器中にフィルターがない場合にも同じく適
用できるのがわかる。従って、レーザの波長分散特性を
用いて光路長制御を行う上記の帰還回路は、共振器中に
ファブリペロフィルターを利用しない通常のモード同期
レーザの場合においても同様に適用できるのが明らかで
ある。
共振器を含むレーザ構造について説明したが、数５、数
６、数７が示すように、光路長の変化ΔＬ、スペクトル
包絡線のシフト量Δνと、共振器の光路の波長分散Ｄの
関係は、共振器中にフィルターがない場合にも同じく適
用できるのがわかる。従って、レーザの波長分散特性を
用いて光路長制御を行う上記の帰還回路は、共振器中に
ファブリペロフィルターを利用しない通常のモード同期
レーザの場合においても同様に適用できるのが明らかで
ある。
【００７８】
【実施例】上記の動作原理に基づく本発明の実施例を以
下に示す。なお、同様な機能をもった素子や装置には同
じ符号を用いるものとする。
下に示す。なお、同様な機能をもった素子や装置には同
じ符号を用いるものとする。
【００７９】［実施例１］図8のブロック図は、本発明
のレーザパルス発振の実施の一例を示すものである。図
８において、レーザ共振器は、希土類添加光ファイバー
３０１、光アイソレータ３０４、光分岐器３０７、光路
長調整器３２０、分散調整用光ファイバー３０８、光変
調器３０６、ファブリーペロフィルター３０５、光アイ
ソレータ３０４をリング状に繋いで構成されている。希
土類添加光ファイバーとしては、波長１．５５ミクロン
の波長領域で使用する場合には、エルビウムを添加した
単一モード光ファイバー（エルビウムドープト光ファイ
バー）を用いる。このエルビウムドープト光ファイバー
は励起光源３０２を用いて励起され、共振器内のレーザ
光に利得を与える。光アイソレータ３０４は、共振器内
で光を一方向へ伝搬させるとともに、反射の影響を最小
限にするため用いている。高繰り返し周波数でモード同
期をとるための変調器として位相変調器（例えばニオブ
酸リチウムの導波路をもつもの）を用いる。ファブリー
ペロフィルターは高次モード同期を行うために用いる。
ここで、Ｋ次のモード同期を行うため、ファブリーペロ
フィルターの自由スペクトル幅（ＦＳＲ）は、変調周波
数との関係において、ＦＳＲ・Ｑ＝ｆm・Ｋであり、Ｑ
とＫとは互いに素であるように、つまりその最大公約数
は１であるように選ばれている。但し、ＫとＱとの比、
Ｋ／Ｑは、ファブリーペロフィルターのフィネス以下の
値とする。また、ファブリーペロフィルターの透過特性
を一定に保つため、温度調整を行う。共振器の平均分散
を調整するため、特定の長さと分散値を持つ分散調整用
光ファイバー３０８を共振器内に設置する。出力を取り
出すため光分岐器３０７、３１２を用いる。
のレーザパルス発振の実施の一例を示すものである。図
８において、レーザ共振器は、希土類添加光ファイバー
３０１、光アイソレータ３０４、光分岐器３０７、光路
長調整器３２０、分散調整用光ファイバー３０８、光変
調器３０６、ファブリーペロフィルター３０５、光アイ
ソレータ３０４をリング状に繋いで構成されている。希
土類添加光ファイバーとしては、波長１．５５ミクロン
の波長領域で使用する場合には、エルビウムを添加した
単一モード光ファイバー（エルビウムドープト光ファイ
バー）を用いる。このエルビウムドープト光ファイバー
は励起光源３０２を用いて励起され、共振器内のレーザ
光に利得を与える。光アイソレータ３０４は、共振器内
で光を一方向へ伝搬させるとともに、反射の影響を最小
限にするため用いている。高繰り返し周波数でモード同
期をとるための変調器として位相変調器（例えばニオブ
酸リチウムの導波路をもつもの）を用いる。ファブリー
ペロフィルターは高次モード同期を行うために用いる。
ここで、Ｋ次のモード同期を行うため、ファブリーペロ
フィルターの自由スペクトル幅（ＦＳＲ）は、変調周波
数との関係において、ＦＳＲ・Ｑ＝ｆm・Ｋであり、Ｑ
とＫとは互いに素であるように、つまりその最大公約数
は１であるように選ばれている。但し、ＫとＱとの比、
Ｋ／Ｑは、ファブリーペロフィルターのフィネス以下の
値とする。また、ファブリーペロフィルターの透過特性
を一定に保つため、温度調整を行う。共振器の平均分散
を調整するため、特定の長さと分散値を持つ分散調整用
光ファイバー３０８を共振器内に設置する。出力を取り
出すため光分岐器３０７、３１２を用いる。
【００８０】周波数の安定化を行う帰還回路３２４は、
光分岐器３１３、光バンドパスフィルター３１４、３１
５、光検出器３１６、３１７、差動増幅器３１８、積分
型の非線型制御装置３２７、増幅器３１９、と光路長調
整器３２０から構成されている。安定化を行うため、光
ファイバーレーザの出力から光分岐器３１２および３１
３を用いて、第１の光成分３３０と第２の光成分３４０
とを取り出し、それぞれ光バンドパスフィルター３１４
と光バンドパスフィルター３１５とを通過させる。ここ
で、図９に示すように、光バンドパスフィルター３１４
のパスバンドが中心周波数ν0から−νｆ、光バンドパ
スフィルター３１５のパスバンドの中心周波数ν0から+
νfだけ離れているように設定する。ここで、νfの値は
スペクトル幅（半値全幅）の半分以下の値になるように
選択する。光バンドパスフィルター３１４あるいは光バ
ンドパスフィルター３１５を通過する光について、それ
ぞれの短時間平均強度を光検出器３１６、３１７を用い
て検出する。これらの平均強度の差を差動増幅器３１８
を用いて取り出し、得られた電気誤差信号を積分型の非
線形制御装置327を通して増幅後、光路長調整器３２０
に入力する。光路長調整器３２０はこのような出力の関
数としてリングレーザの光路長を調整する。
光分岐器３１３、光バンドパスフィルター３１４、３１
５、光検出器３１６、３１７、差動増幅器３１８、積分
型の非線型制御装置３２７、増幅器３１９、と光路長調
整器３２０から構成されている。安定化を行うため、光
ファイバーレーザの出力から光分岐器３１２および３１
３を用いて、第１の光成分３３０と第２の光成分３４０
とを取り出し、それぞれ光バンドパスフィルター３１４
と光バンドパスフィルター３１５とを通過させる。ここ
で、図９に示すように、光バンドパスフィルター３１４
のパスバンドが中心周波数ν0から−νｆ、光バンドパ
スフィルター３１５のパスバンドの中心周波数ν0から+
νfだけ離れているように設定する。ここで、νfの値は
スペクトル幅（半値全幅）の半分以下の値になるように
選択する。光バンドパスフィルター３１４あるいは光バ
ンドパスフィルター３１５を通過する光について、それ
ぞれの短時間平均強度を光検出器３１６、３１７を用い
て検出する。これらの平均強度の差を差動増幅器３１８
を用いて取り出し、得られた電気誤差信号を積分型の非
線形制御装置327を通して増幅後、光路長調整器３２０
に入力する。光路長調整器３２０はこのような出力の関
数としてリングレーザの光路長を調整する。
【００８１】光路長調整器として、円筒形の圧電素子に
シングルモード光ファイバーを巻いたものを用いる。そ
の他の光路長調整器としては、光ファイバー上に金属を
コートし、この光ファイバーの両端間で電流を流しその
発熱の温度変化による熱膨張で光路長を調整しても良
く、このような光ファイバーは既に良く知られている。
シングルモード光ファイバーを巻いたものを用いる。そ
の他の光路長調整器としては、光ファイバー上に金属を
コートし、この光ファイバーの両端間で電流を流しその
発熱の温度変化による熱膨張で光路長を調整しても良
く、このような光ファイバーは既に良く知られている。
【００８２】このようなレーザ発振装置を偏波保持型に
したい場合は、共振器中に含まれるすべての光学系素子
及びそれを結ぶ光ファイバーを、偏波保持型にすればよ
い。また、とくに偏波保持型にする必要がない場合に
は、共振器中に含まれるすべての光学系素子及びそれを
結ぶ光ファイバーを、偏波保持型にする必要は無いが、
出力強度や周波数について安定動作をさせるには、偏光
調整器を用いることが望ましい。
したい場合は、共振器中に含まれるすべての光学系素子
及びそれを結ぶ光ファイバーを、偏波保持型にすればよ
い。また、とくに偏波保持型にする必要がない場合に
は、共振器中に含まれるすべての光学系素子及びそれを
結ぶ光ファイバーを、偏波保持型にする必要は無いが、
出力強度や周波数について安定動作をさせるには、偏光
調整器を用いることが望ましい。
【００８３】［実施例２］上記したように、レーザを偏
波保持状態で動作させるためには、共振器中に使用する
素子や、それを接続する光ファイバーを偏波保持型にす
る必要がある。たとえば、実施例１において、共振器の
分散を調整するため用いる分散調整用光ファイバー３０
８も偏波保持に用いる必要がある。しかし、適当な分散
値を持つ偏波保持光ファイバーがない場合、その代わり
として、偏波保持型ではないものを利用する例を図１０
に示す。図１０の共振器は実施例１の場合に比較して、
偏波面分岐器３２２、及び、ファラディー回転子ミラー
３５１で構成される線形的な光学系を用いる点が異なっ
ている。ファラディー回転子ミラーによる偏波の９０度
の回転を補償するために、偏波保持光ファイバーの類似
の軸が直角に接続されているようなファイバー接続部３
２３をレーザ共振器の偏波保持リング光路部に用いてい
る。
波保持状態で動作させるためには、共振器中に使用する
素子や、それを接続する光ファイバーを偏波保持型にす
る必要がある。たとえば、実施例１において、共振器の
分散を調整するため用いる分散調整用光ファイバー３０
８も偏波保持に用いる必要がある。しかし、適当な分散
値を持つ偏波保持光ファイバーがない場合、その代わり
として、偏波保持型ではないものを利用する例を図１０
に示す。図１０の共振器は実施例１の場合に比較して、
偏波面分岐器３２２、及び、ファラディー回転子ミラー
３５１で構成される線形的な光学系を用いる点が異なっ
ている。ファラディー回転子ミラーによる偏波の９０度
の回転を補償するために、偏波保持光ファイバーの類似
の軸が直角に接続されているようなファイバー接続部３
２３をレーザ共振器の偏波保持リング光路部に用いてい
る。
【００８４】また、偏波面を保持しないような光学素子
や光ファイバーなどはファラディー回転子ミラーと偏波
分岐器の間に設置する。このような構成によって、上記
の線形的な光学系に含まれる偏波保持ではない素子や光
ファイバーなどの複屈折の影響を補償でき、出力では偏
波が保持されることになる。
や光ファイバーなどはファラディー回転子ミラーと偏波
分岐器の間に設置する。このような構成によって、上記
の線形的な光学系に含まれる偏波保持ではない素子や光
ファイバーなどの複屈折の影響を補償でき、出力では偏
波が保持されることになる。
【００８５】実施例２に記載した偏波保持型の構成につ
いて、より具体的に、１５３.８ＧＨｚの繰り返し周波
数のパルス列を発生する高次モード同期レーザの例を説
明する。利得媒質として、エルビウムが１４１０ｐｐｍ
濃度の偏波保持型単一モード光ファイバーを用いた。モ
ード同期のため４０ＧＨｚのＬｉＮｂＯ3の位相変調器
を用いて３８.５ＧＨｚから３８.３５ＧＨｚの間で変調
を行った。変調度は約３．０ラジアンであった。また４
次モード同期を行うために１５３.８ＧＨｚのＦＳＲを
持つ光ファイバー型のファブリーペロフィルターを用い
た。ファブリペロフィルターの温度の調整を行い、温度
の変動は±０．００５℃以下であった。エルビウムドー
プ光ファイバーを励起するため、波長１．４８ミクロン
で動作する出力２００ｍＷの半導体レーザを用いた。ま
た、共振器の実効分散値は、分散調整用光ファイバー３
０８を用いて調整した。光路長調整器では、６０ｍの分
散シフト単一モード光ファイバーを円筒型の圧電素子に
巻いて構成し、その圧電素子に１０００Ｖ電圧を加えた
ときの実行光路長の変化分は約６.５ｍｍ（往復）であ
った。図１２（ａ）に、共振器長が適用されて変調周波
数において最適である状態での出力のスペクトルの一例
を示す。実験で使用したファブリーペロフィルターのバ
ンド幅は７５０ＭＨｚ（Finesseは約２００）であっ
た。この７５０ＭＨｚのバンド幅は基本繰り返し周波数
約１ＭＨｚに対し７５０倍であった。また、帰還回路
中、光バンドパスフィルターとして約１.４nmの半値幅
を持つ波長可変なものを二つ利用した。これらのパスバ
ンドの中心の間隔は約２.４nmになるよう調節された。
いて、より具体的に、１５３.８ＧＨｚの繰り返し周波
数のパルス列を発生する高次モード同期レーザの例を説
明する。利得媒質として、エルビウムが１４１０ｐｐｍ
濃度の偏波保持型単一モード光ファイバーを用いた。モ
ード同期のため４０ＧＨｚのＬｉＮｂＯ3の位相変調器
を用いて３８.５ＧＨｚから３８.３５ＧＨｚの間で変調
を行った。変調度は約３．０ラジアンであった。また４
次モード同期を行うために１５３.８ＧＨｚのＦＳＲを
持つ光ファイバー型のファブリーペロフィルターを用い
た。ファブリペロフィルターの温度の調整を行い、温度
の変動は±０．００５℃以下であった。エルビウムドー
プ光ファイバーを励起するため、波長１．４８ミクロン
で動作する出力２００ｍＷの半導体レーザを用いた。ま
た、共振器の実効分散値は、分散調整用光ファイバー３
０８を用いて調整した。光路長調整器では、６０ｍの分
散シフト単一モード光ファイバーを円筒型の圧電素子に
巻いて構成し、その圧電素子に１０００Ｖ電圧を加えた
ときの実行光路長の変化分は約６.５ｍｍ（往復）であ
った。図１２（ａ）に、共振器長が適用されて変調周波
数において最適である状態での出力のスペクトルの一例
を示す。実験で使用したファブリーペロフィルターのバ
ンド幅は７５０ＭＨｚ（Finesseは約２００）であっ
た。この７５０ＭＨｚのバンド幅は基本繰り返し周波数
約１ＭＨｚに対し７５０倍であった。また、帰還回路
中、光バンドパスフィルターとして約１.４nmの半値幅
を持つ波長可変なものを二つ利用した。これらのパスバ
ンドの中心の間隔は約２.４nmになるよう調節された。
【００８６】この状態では、スペクトルの中心周波数に
対し、発振モードが対称的である。本発明の方法による
制御がかかっていない場合、最適状態から光路長がわず
かに大きくなったときのスペクトルの例を図１２（ｂ）
に、あるいは小さくなったときのスペクトルの例を図１
２（ｃ）に示す。明らかに、スペクトルの包絡線が移動
しているのがわかる。この例はD＞０の場合である。
対し、発振モードが対称的である。本発明の方法による
制御がかかっていない場合、最適状態から光路長がわず
かに大きくなったときのスペクトルの例を図１２（ｂ）
に、あるいは小さくなったときのスペクトルの例を図１
２（ｃ）に示す。明らかに、スペクトルの包絡線が移動
しているのがわかる。この例はD＞０の場合である。
【００８７】本発明の方法により制御された場合の、ス
ペクトルを図１３に示す。この際のパルス波形を図１４
に示す。このパルス波形はレーザ出力を３９メートルの
シングルモードファイバーを通し、チャープ補償を行っ
た場合の測定結果である。このように、光路長を自動的
に一定になるように制御することにより、長時間動作し
た場合でも、光パルスのスペクトルとパルス波形の変化
が起こらないことが確認された。
ペクトルを図１３に示す。この際のパルス波形を図１４
に示す。このパルス波形はレーザ出力を３９メートルの
シングルモードファイバーを通し、チャープ補償を行っ
た場合の測定結果である。このように、光路長を自動的
に一定になるように制御することにより、長時間動作し
た場合でも、光パルスのスペクトルとパルス波形の変化
が起こらないことが確認された。
【００８８】また、この実施例における構成では、光路
長の調整が可能であった分散の値は、‐０．７３２＜Ｄ
＜−０．０４６（ｐｓ／ｎｍ）、および、０．０４６＜
Ｄ＜０．７０６（ｐｓ／ｎｍ）、であった。これらの値
は、用いた光学系部品や電気回路の特性により変わる
が、Ｄ＝０の場合は、本発明の方法は適用できないこと
は数７から明らかである。この様に、分散を持つ光学系
で、本発明によるパルス周波数安定化が有効であり、他
方、Ｄがゼロに近い場合は、光路長の調整が困難になる
ことが、本発明の特徴の一つとなっている。
長の調整が可能であった分散の値は、‐０．７３２＜Ｄ
＜−０．０４６（ｐｓ／ｎｍ）、および、０．０４６＜
Ｄ＜０．７０６（ｐｓ／ｎｍ）、であった。これらの値
は、用いた光学系部品や電気回路の特性により変わる
が、Ｄ＝０の場合は、本発明の方法は適用できないこと
は数７から明らかである。この様に、分散を持つ光学系
で、本発明によるパルス周波数安定化が有効であり、他
方、Ｄがゼロに近い場合は、光路長の調整が困難になる
ことが、本発明の特徴の一つとなっている。
【００８９】さらに、この実施例における構造では、Ｄ
を上記の範囲内に設定した場合に、変調周波数が最適な
変調周波数（ＦＳＲ／４）から両方向へ（増やすか、ま
たは減らす）１００ＭＨｚ分変えた場合においても光路
長調整器に印加する信号の符号を変えることなく安定に
動作することを確認できた。ちなみに、帰還回路の符号
の調整は、共振器のＤの符号が変わる場合に限って必要
となる。
を上記の範囲内に設定した場合に、変調周波数が最適な
変調周波数（ＦＳＲ／４）から両方向へ（増やすか、ま
たは減らす）１００ＭＨｚ分変えた場合においても光路
長調整器に印加する信号の符号を変えることなく安定に
動作することを確認できた。ちなみに、帰還回路の符号
の調整は、共振器のＤの符号が変わる場合に限って必要
となる。
【００９０】変調周波数を変えた場合に、光路長調整器
３２０に印加される電圧も自動的にそれに応じて変化す
るため、常に最適なモード同期状態で動作ができた。図
１７は、変調周波数を変化させたときの、その印加電圧
の変化との関係を示す図である。これらの線形的な関係
から帰還回路がうまく動作しているのがわかる。
３２０に印加される電圧も自動的にそれに応じて変化す
るため、常に最適なモード同期状態で動作ができた。図
１７は、変調周波数を変化させたときの、その印加電圧
の変化との関係を示す図である。これらの線形的な関係
から帰還回路がうまく動作しているのがわかる。
【００９１】さらに、帰還回路中の光バンドパスフィル
ター３１４及３１５のパスバンドの間隔（この場合約
２.４nm）をほぼ一定に保ちながらこれらのパスバンド
を長波長または短波長側へ偏移する様に調節することに
よって、レーザの発振波長を１１nmに渡って変えること
ができきた。
ター３１４及３１５のパスバンドの間隔（この場合約
２.４nm）をほぼ一定に保ちながらこれらのパスバンド
を長波長または短波長側へ偏移する様に調節することに
よって、レーザの発振波長を１１nmに渡って変えること
ができきた。
【００９２】［実施例４］上記の繰り返し周波数を安定
化したモード同期レーザを実現するためには、共振器中
の実効分散値を最適な値に設定することが望ましい。こ
の実効分散値を最適に選ぶ構成としては、図11に示され
ているように、共振器中に光サーキレータ３２６とチャ
ープファイバーブラッググレーティング（CHIRPED FIB
ER BRAGGGRATING)３２５を用いる構成がある。使用す
る光サーキュレータ３２６とチャープファイバーブラッ
ググレーティング３２５が偏波保特型ではない場合、変
調器３０６と光サーキュレタ３２６の間、或いは光路長
調整器３２０と光サーサキュレータの間に偏波調整器を
用いればよい。
化したモード同期レーザを実現するためには、共振器中
の実効分散値を最適な値に設定することが望ましい。こ
の実効分散値を最適に選ぶ構成としては、図11に示され
ているように、共振器中に光サーキレータ３２６とチャ
ープファイバーブラッググレーティング（CHIRPED FIB
ER BRAGGGRATING)３２５を用いる構成がある。使用す
る光サーキュレータ３２６とチャープファイバーブラッ
ググレーティング３２５が偏波保特型ではない場合、変
調器３０６と光サーキュレタ３２６の間、或いは光路長
調整器３２０と光サーサキュレータの間に偏波調整器を
用いればよい。
【００９３】［実施例５］図１6のブロック図は、レー
ザ共振器中にファブリペロフィルターを利用しない通常
のモード同期レーザの波長分散特性を用いて光路長制御
を行う実施例を示す。図１５において、レーザ共振器
は、希土類添加光ファイバー301、励起光源３０２、光
アイソレータ３０４、光分岐器307、光路長調整器 32
0、分散調整用光ファイバー308、光変調器306、光アイ
ソレータ304をリング状に繋いで構成されている。モー
ド同期を行うため、変調器として良く知られたニオブ酸
リチウムの導波路をもつものを用いる。また、共振器の
平均分散を調整するため、特定の長さと分散値を持つ分
散調整用光ファイバー３０８、または図１１に示すよう
な光サーキレータ３２６とチャープファイバーブラッグ
グレーティング３２５を用いる構成を共振器内に設置す
る。また、出力を取り出すため光分岐器３０７、３１２
を用いる。
ザ共振器中にファブリペロフィルターを利用しない通常
のモード同期レーザの波長分散特性を用いて光路長制御
を行う実施例を示す。図１５において、レーザ共振器
は、希土類添加光ファイバー301、励起光源３０２、光
アイソレータ３０４、光分岐器307、光路長調整器 32
0、分散調整用光ファイバー308、光変調器306、光アイ
ソレータ304をリング状に繋いで構成されている。モー
ド同期を行うため、変調器として良く知られたニオブ酸
リチウムの導波路をもつものを用いる。また、共振器の
平均分散を調整するため、特定の長さと分散値を持つ分
散調整用光ファイバー３０８、または図１１に示すよう
な光サーキレータ３２６とチャープファイバーブラッグ
グレーティング３２５を用いる構成を共振器内に設置す
る。また、出力を取り出すため光分岐器３０７、３１２
を用いる。
【００９４】さらに、光路の安定化を行うため図１１に
示す同様な帰還回路３２４を用いる。光路長調整器とし
て、円筒形の圧電素子にシングルモード光ファイバーを
巻いているもの、あるいは上記の様に、光ファイバー上
に金属をコートし、この光ファイバーの両端間で電流を
流し温度変化により光路長を調整するものを用いること
もできる。
示す同様な帰還回路３２４を用いる。光路長調整器とし
て、円筒形の圧電素子にシングルモード光ファイバーを
巻いているもの、あるいは上記の様に、光ファイバー上
に金属をコートし、この光ファイバーの両端間で電流を
流し温度変化により光路長を調整するものを用いること
もできる。
【００９５】この、実施例５の場合も、レーザ発振装置
を偏波保持型にしたい場合は、共振器中に含まれるすべ
ての光学系素子及びそれを結ぶ光ファイバーを、偏波保
持型にすればよい。また、とくに偏波保持型にする必要
がない場合には、共振器中に含まれるすべての光学系素
子及びそれを結ぶ光ファイバーを、偏波保持型にする必
要は無いが、出力強度や周波数について安定動作をさせ
るには、偏波調整器を用いることが望ましい。
を偏波保持型にしたい場合は、共振器中に含まれるすべ
ての光学系素子及びそれを結ぶ光ファイバーを、偏波保
持型にすればよい。また、とくに偏波保持型にする必要
がない場合には、共振器中に含まれるすべての光学系素
子及びそれを結ぶ光ファイバーを、偏波保持型にする必
要は無いが、出力強度や周波数について安定動作をさせ
るには、偏波調整器を用いることが望ましい。
【００９６】また、偏波面を保持しないような光学素子
や光ファイバーなどをレーザ共振器中に設置するための
構成として、図１０に示すような、ファラディー回転子
ミラー３５１と偏波分岐器３２２を用いた線形的な光学
系を用いることにする。このような構成によって、上記
の線形的な光学系に含まれる偏波保持ではない素子や光
ファイバーなどの複屈折の影響を補償でき、出力では偏
波が保持されることなる。
や光ファイバーなどをレーザ共振器中に設置するための
構成として、図１０に示すような、ファラディー回転子
ミラー３５１と偏波分岐器３２２を用いた線形的な光学
系を用いることにする。このような構成によって、上記
の線形的な光学系に含まれる偏波保持ではない素子や光
ファイバーなどの複屈折の影響を補償でき、出力では偏
波が保持されることなる。
【００９７】
【発明の効果】本発明のモード同期レーザ装置では、共
振器の温度の変化があっても、安定な動作が可能とな
り、高繰り返しモード同期光ファイバーレーザから長時
間にわたって安定な波形とスペクトルを持つパルス列を
発生することができる。また、現在では困難な１００GH
z以上の繰り返し周波数で安定なモード同期レーザ装置
を実現することが可能となった。
振器の温度の変化があっても、安定な動作が可能とな
り、高繰り返しモード同期光ファイバーレーザから長時
間にわたって安定な波形とスペクトルを持つパルス列を
発生することができる。また、現在では困難な１００GH
z以上の繰り返し周波数で安定なモード同期レーザ装置
を実現することが可能となった。
【００９８】また、この発明は上記した構成からなるの
で、特に、以下に説明するような効果を奏することがで
きる。
で、特に、以下に説明するような効果を奏することがで
きる。
【００９９】請求項１に記載の発明では、光路の波長分
散特性を用いて光路長の帰還信号を生成することができ
る様になり、従来の装置に比べて、広い帯域特性を持つ
電気素子を必要とせず、またより帯域幅の広いファブリ
ペロフィルターなどを使えるようになったため、製造コ
ストを低減することができる様になった。
散特性を用いて光路長の帰還信号を生成することができ
る様になり、従来の装置に比べて、広い帯域特性を持つ
電気素子を必要とせず、またより帯域幅の広いファブリ
ペロフィルターなどを使えるようになったため、製造コ
ストを低減することができる様になった。
【０１００】また、請求項２に記載の発明では、高次モ
ード同期レーザにおいて、光路長の変化を光路の波長分
散特性を利用して検出し、光路長の帰還信号を生成する
ことができることが容易となり、また、従来の装置に比
べて、広い帯域特性を持つ電気素子を必要とせず、また
より帯域幅の広いファブリペロフィルターなどを使える
ようになったため、製造コストを低減することができる
様になった。
ード同期レーザにおいて、光路長の変化を光路の波長分
散特性を利用して検出し、光路長の帰還信号を生成する
ことができることが容易となり、また、従来の装置に比
べて、広い帯域特性を持つ電気素子を必要とせず、また
より帯域幅の広いファブリペロフィルターなどを使える
ようになったため、製造コストを低減することができる
様になった。
【０１０１】また、請求項３に記載の発明では、高次モ
ード同期レーザで光路の波長分散特性を用いて光路長の
帰還信号を生成することができる様になり、高次モード
同期レーザにより繰り返し周波数の高いパルス発振が容
易となり、この領域においても波長分散特性の検出が容
易に行なえるため、また、従来の装置に比べて、広い帯
域特性を持つ電気素子を必要とせず、またより帯域幅の
広いファブリペロフィルターなどを使えるようになった
ため、製造コストを低減することができる様になった。
ード同期レーザで光路の波長分散特性を用いて光路長の
帰還信号を生成することができる様になり、高次モード
同期レーザにより繰り返し周波数の高いパルス発振が容
易となり、この領域においても波長分散特性の検出が容
易に行なえるため、また、従来の装置に比べて、広い帯
域特性を持つ電気素子を必要とせず、またより帯域幅の
広いファブリペロフィルターなどを使えるようになった
ため、製造コストを低減することができる様になった。
【０１０２】また、請求項４に記載の発明では、高次モ
ード同期レーザで光路の波長分散特性を用いて光路長の
帰還信号を生成する具体的な構成が示されたので、繰り
返し周波数について安定な高次モード同期レーザを容易
に実現することができる様になった。
ード同期レーザで光路の波長分散特性を用いて光路長の
帰還信号を生成する具体的な構成が示されたので、繰り
返し周波数について安定な高次モード同期レーザを容易
に実現することができる様になった。
【０１０３】請求項５に記載の発明では、パルスの繰り
返し周波数は変調周波数と同等である通常のモード同期
レーザにおいて光路の波長分散特性を用いて光路長制御
に用いる帰還信号を生成することができるようになり、
また、従来の装置に比べて、広い帯域特性を持つ電気素
子を必要とせず、またファブリペロフィルターなどを必
要としないため、製造コストを低減することができる様
になった。
返し周波数は変調周波数と同等である通常のモード同期
レーザにおいて光路の波長分散特性を用いて光路長制御
に用いる帰還信号を生成することができるようになり、
また、従来の装置に比べて、広い帯域特性を持つ電気素
子を必要とせず、またファブリペロフィルターなどを必
要としないため、製造コストを低減することができる様
になった。
【０１０４】請求項６に記載の発明では、通常のモード
同期レーザで光路の波長分散特性を用いて光路長の帰還
信号を生成する具体的な構成が示されたので、繰り返し
周波数について安定な高次モード同期レーザを容易に実
現することができる様になった。
同期レーザで光路の波長分散特性を用いて光路長の帰還
信号を生成する具体的な構成が示されたので、繰り返し
周波数について安定な高次モード同期レーザを容易に実
現することができる様になった。
【０１０５】また、請求項７に記載の発明では、光路の
分散を調整する手段を用いることにより、制御し易い分
散係数をもちいて、その光路長を調整することができる
様になった。
分散を調整する手段を用いることにより、制御し易い分
散係数をもちいて、その光路長を調整することができる
様になった。
【０１０６】また、請求項８に記載の発明では、安価な
部品で光路の分散を調整することができる様になった。
部品で光路の分散を調整することができる様になった。
【０１０７】また、請求項９に記載の発明では、小型の
部品で光路の分散を調整することができる様になった。
部品で光路の分散を調整することができる様になった。
【０１０８】また、請求項１０に記載の発明では、光路
長制御に用いる帰還回路で誤差信号を生成するため市販
のバンドパスフィルターを用いることができ、安価な部
品で帰還回路を作ることができる様になった。
長制御に用いる帰還回路で誤差信号を生成するため市販
のバンドパスフィルターを用いることができ、安価な部
品で帰還回路を作ることができる様になった。
【０１０９】また、請求項１１に記載の発明では、光路
長の安定化を行うモード同期レーザの発振波長を調節す
ることが容易にできる様になった。
長の安定化を行うモード同期レーザの発振波長を調節す
ることが容易にできる様になった。
【０１１０】
【図１】従来の高次モード同期レーザパルス発振器を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】従来のパルス位相同期安定化法に基づくレーザ
装置を示すブロック図である。
装置を示すブロック図である。
【図３】従来のファブリペローフィルターを用いて安定
化を行う方法に基づくレーザ装置を示すブロック図であ
る。
化を行う方法に基づくレーザ装置を示すブロック図であ
る。
【図４】ファブリペロー共振器のＦＳＲとパルス繰り返
し周波数との位置関係を示す模式図であり、(a)はファ
ブリペロー共振器のＦＳＲがパルス繰り返し周波数に正
確に等しい周波数に対してｄｆだけ離調していることを
示す図で、(b)は微小な光路長の変化がファブリペロー
モード内のレーザの閉ループリングの光路長によって決
まるリングモードを僅かに右に移動させた孤とを示す図
である。
し周波数との位置関係を示す模式図であり、(a)はファ
ブリペロー共振器のＦＳＲがパルス繰り返し周波数に正
確に等しい周波数に対してｄｆだけ離調していることを
示す図で、(b)は微小な光路長の変化がファブリペロー
モード内のレーザの閉ループリングの光路長によって決
まるリングモードを僅かに右に移動させた孤とを示す図
である。
【図５】楔状エタロンの位置による特性のちがいを示す
図である。
図である。
【図６】正の分散パラメーターDを持つ共振器中におけ
るファブリペロー共振器のＦＳＲとパルス繰り返し周波
数と包絡線との位置関係を示す模式図であり、（ａ）は
フィルターの透過率を示し、（ｂ）は光路長の変化がな
い場合のスペクトルを示す図で、（ｃ）は光路長が減少
した場合のスペクトルを示す図で、（ｄ）は光路長が増
加した場合のスペクトルを示す図である。
るファブリペロー共振器のＦＳＲとパルス繰り返し周波
数と包絡線との位置関係を示す模式図であり、（ａ）は
フィルターの透過率を示し、（ｂ）は光路長の変化がな
い場合のスペクトルを示す図で、（ｃ）は光路長が減少
した場合のスペクトルを示す図で、（ｄ）は光路長が増
加した場合のスペクトルを示す図である。
【図７】負の分散パラメーターDにおけるファブリペロ
ー共振器のＦＳＲとパルス繰り返し周波数と包絡線との
位置関係を示す模式図であり、（ａ）はフィルターの透
過率を示し、（ｂ）は光路長の変化がない場合のスペク
トルを示す図で、（ｃ）は光路長が増加した場合のスペ
クトルを示す図で、（ｄ）は光路長が減少した場合のス
ペクトルを示す図である。
ー共振器のＦＳＲとパルス繰り返し周波数と包絡線との
位置関係を示す模式図であり、（ａ）はフィルターの透
過率を示し、（ｂ）は光路長の変化がない場合のスペク
トルを示す図で、（ｃ）は光路長が増加した場合のスペ
クトルを示す図で、（ｄ）は光路長が減少した場合のス
ペクトルを示す図である。
【図８】本発明の高次モード同期レーザの構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図９】バンドパスフィルターと包絡線との位置関係を
示す模式図であり、（ａ）はスペクトルと包絡線を示す
図で、（ｂ）はフィルターの透過特性を示す図である。
示す模式図であり、（ａ）はスペクトルと包絡線を示す
図で、（ｂ）はフィルターの透過特性を示す図である。
【図１０】レーザを偏波保持状態で動作させる場合に、
偏波保持ではないものを利用する例を示すブロック図で
ある。
偏波保持ではないものを利用する例を示すブロック図で
ある。
【図１１】共振器中の実効分散値を最適な値に設定する
ために、共振器中に光サーキレータとチャープ光ファイ
バーブラッググレーティング（CHIRPED FIBER BRAGG G
RATING)を用いる例を示すブロック図である。
ために、共振器中に光サーキレータとチャープ光ファイ
バーブラッググレーティング（CHIRPED FIBER BRAGG G
RATING)を用いる例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の高次モード同期レーザの出力特性を
示す図であり、（ａ）は本発明の方法による制御が共振
器に適用された状態での出力のスペクトルを示し、
（ｂ）は本発明の方法による制御がかかっていない場合
に最適状態から光路長が大きくなったときのスペクトル
の例を示し、（ｃ）は本発明の方法による制御がかかっ
ていない場合に最適状態から光路長がわずかに小さくな
ったときのスペクトルの例を示す図である。
示す図であり、（ａ）は本発明の方法による制御が共振
器に適用された状態での出力のスペクトルを示し、
（ｂ）は本発明の方法による制御がかかっていない場合
に最適状態から光路長が大きくなったときのスペクトル
の例を示し、（ｃ）は本発明の方法による制御がかかっ
ていない場合に最適状態から光路長がわずかに小さくな
ったときのスペクトルの例を示す図である。
【図１３】本発明の方法により制御された場合のスペク
トルを示す図である。
トルを示す図である。
【図１４】本発明の方法により制御されたレーザの出力
光を39メートルのシングルモードファイバーを通し、チ
ャープ補償を行う後の自己相関波形を示す図である。
光を39メートルのシングルモードファイバーを通し、チ
ャープ補償を行う後の自己相関波形を示す図である。
【図１５】バンド幅（ＢＷ）の広いファブリーペロモー
ドと、発振器モード及び、共振器縦モードとの関係を示
す図である。
ドと、発振器モード及び、共振器縦モードとの関係を示
す図である。
【図１６】レーザ共振器中にファブリペロフィルターを
利用しない通常のモード同期レーザの波長分散特性を用
いて光路長制御を行う実施例を示すブロック図である。
利用しない通常のモード同期レーザの波長分散特性を用
いて光路長制御を行う実施例を示すブロック図である。
【図１7】変調周波数を変化させたときの、その印加電
圧の変化との関係を示す図である。
圧の変化との関係を示す図である。
１２ 単一モード光ファイバー １３ 光カプラー １４ ポンプレーザ １５ エルビウム増幅器 １７ 偏光コントローラ １８ 変調器 １９ 電子オシレータ ２４ ファブリーペロ共振器 ２７ 光カプラー ２８ アイソレータ ３２ 長さ調整装置 ３３、３４、３５ ビーム ３７ 楔状エタロン ３９、４０ 検出器 ４２ 差動増幅器 ４３ 長さ調整器 ５３ ビーム３３のパスバンド ５４ ビーム３４のパスバンド ５５ ビーム３５のパスバンド １００、２００、３００、４００、５００、６００ レ
ーザ共振器 １０１ 希土類添加光ファイバーアンプ １０２ 光フィルター １０３ 偏波調整器 １０４ 光分岐器 １０５ 光変調器 １０６ 光アイソレータ １０７ ファブリーペロフィルター １０８ 電気発振器 １０９ 増幅器 １１０ 温度調整器 ２０１ エルビウムドープ光ファイバー ２０２ 光ファイバー（Step Index Fiber） ２０３ 偏光調整器 ２０４ 光分岐器 ２０５ 変調器 ２０６ 光アイソレータ ２０７ 光分岐器 ２０８ 発振器 ２０９ ディレライン ２１０ 高圧増幅器 ２１１ 増幅器 ２１２ バンドパスフィルター ２１３ ミクサー ２１４ 電歪素子（ＰＺＴ） ２１５ 光検出器 ３０１ 希土類添加光ファイバー ３０２ 励起光源 ３０３ 光結合器 ３０４ 光アイソレータ ３０５ ファブリーペロフィルター ３０６ 光変調器 ３０７ 光分岐器 ３０８ 分散調整用光ファイバー ３０９ 電気発振器 ３１０ 増幅器 ３１１ 温度調節器 ３１２ 光分岐器 ３１３ 光分岐器（１：１） ３１４、３１５ 光バンドパスフィルター ３１６、３１７ 光検出器 ３１８ 差動増幅器 ３１９ 増幅器 ３２０ 光路長調整器 ３２２ 偏波面分岐器 ３２３ 偏波軸を９０度回転した状態での接続（融着） ３２４ 帰還回路 ３２５ チャープフアィバーブラッググレイティング ３２６ 光サーキュレータ ３２７ 積分型の非線型制御装置 ３３０ 第１の光成分 ３４０ 第２の光成分 ３５０ 単一モード偏波保持光ファイバー ３５１ ファラディー回転子ミラー
ーザ共振器 １０１ 希土類添加光ファイバーアンプ １０２ 光フィルター １０３ 偏波調整器 １０４ 光分岐器 １０５ 光変調器 １０６ 光アイソレータ １０７ ファブリーペロフィルター １０８ 電気発振器 １０９ 増幅器 １１０ 温度調整器 ２０１ エルビウムドープ光ファイバー ２０２ 光ファイバー（Step Index Fiber） ２０３ 偏光調整器 ２０４ 光分岐器 ２０５ 変調器 ２０６ 光アイソレータ ２０７ 光分岐器 ２０８ 発振器 ２０９ ディレライン ２１０ 高圧増幅器 ２１１ 増幅器 ２１２ バンドパスフィルター ２１３ ミクサー ２１４ 電歪素子（ＰＺＴ） ２１５ 光検出器 ３０１ 希土類添加光ファイバー ３０２ 励起光源 ３０３ 光結合器 ３０４ 光アイソレータ ３０５ ファブリーペロフィルター ３０６ 光変調器 ３０７ 光分岐器 ３０８ 分散調整用光ファイバー ３０９ 電気発振器 ３１０ 増幅器 ３１１ 温度調節器 ３１２ 光分岐器 ３１３ 光分岐器（１：１） ３１４、３１５ 光バンドパスフィルター ３１６、３１７ 光検出器 ３１８ 差動増幅器 ３１９ 増幅器 ３２０ 光路長調整器 ３２２ 偏波面分岐器 ３２３ 偏波軸を９０度回転した状態での接続（融着） ３２４ 帰還回路 ３２５ チャープフアィバーブラッググレイティング ３２６ 光サーキュレータ ３２７ 積分型の非線型制御装置 ３３０ 第１の光成分 ３４０ 第２の光成分 ３５０ 単一モード偏波保持光ファイバー ３５１ ファラディー回転子ミラー
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/00 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｂ (72)発明者 カジ サルワル アベディン 兵庫県神戸市西区岩岡町岩岡588−２ 郵 政省通信総合研究所 関西先端研究センタ ー内 Ｆターム(参考） 2H048 GA01 GA13 GA15 GA62 2H049 AA50 AA59 AA62 AA66 5F072 AB09 AK06 HH02 HH05 JJ07 KK08 KK30 SS07 YY17 5K002 AA01 AA02 BA02 BA04 BA13 CA11 DA05 FA01
Claims (11)
- 【請求項１】 モード同期レーザ発振器と、該モード同
期レーザ発振器の光路長の変化を光路の波長分散特性を
利用して検出する検出手段と、該レーザ発振器の光路長
を調整する光路長調整部と、該検出手段で検出された信
号により該光路長調整部を制御する帰還回路と、を備え
ることを特徴とするモード同期レーザ装置。 - 【請求項２】 モード同期レーザ発振器と、光変調器
と、光変調器を周波数一定の変調信号で動かす信号発生
器と、光フィルターと、光アイソレータと、該モード同
期レーザ発振器の光路長の変化を光路の波長分散特性を
利用して検出する検出手段と、該検出手段により得られ
る出力信号を増幅する増幅部と、該レーザ発振器の光路
長を調整する光路長調整部と、該増幅器により増幅され
た信号により該光路長調整部を制御する帰還回路と、を
備えることを特徴とするモード同期レーザ装置。 - 【請求項３】 モード同期レーザ発振器と、変調信号に
より該レーザ発振器の光を変調する光変調器と、変調さ
れた光に含まれる該変調信号の高調波に相当する側帯波
を選択するフィルター手段と、光アイソレータと、該モ
ード同期レーザ発振器の光路長の変化を光路の波長分散
特性を利用して検出する検出手段と、該検出手段により
得られる出力信号を増幅する増幅部と、該レーザ発振器
の光路長を調整する光路長調整部と、該増幅器により増
幅された信号により、該光路長調整部を制御する帰還回
路と、を備えることを特徴とするモード同期レーザ装
置。 - 【請求項４】 請求項３に記載のモード同期レーザ装置
において、上記の光変調器の変調周波数と上記のフィル
ター手段の自由スペクトル幅とは、それぞれに互いに素
である正の整数ＫとＱと、を乗じると互いに等しい関係
になるようなフィルター手段で、比Ｋ/Ｑは、ファブリ
ーペロフィルターのフィネス以下の値となる正の整数Ｋ
とＱとが存在する組み合わせと、 レーザ出力光から該レーザ出力光の発振スペクトルの中
心周波数から長波長側と短半波長側とに概ね等しい周波
数分離れている２つのスペクトル周波数成分を取り出す
構成と、 取り出された上記２つの周波数成分それぞれの平均強度
を２つの光検出器を用いて検出する構成と、 その検出された２つ信号の強度差信号を導く手段と、該
強度差信号に従って、光路長調整器を制御する構成と、
を備え、変調周波数のＫ倍の繰り返し周波数でパルス列
を発生することを特徴とするモード同期レーザ装置。 - 【請求項５】 モード同期レーザ発振器と、変調信号に
より該レーザ発振器の光を変調する光変調器と、該モー
ド同期レーザ発振器の光路長の変化を光路の波長分散特
性を利用して検出する検出手段と、光アイソレタと、該
検出手段により得られる出力信号を増幅する増幅部と、
該レーザ発振器の光路長を調整する光路長調整部と、該
増幅器により増幅された信号により該光路長調整部を制
御する帰還回路と、を備えることを特徴とするモード同
期レーザ装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載のモード同期レーザ装置
において、 レーザ出力光から該レーザ出力光の発振スペクトルの中
心周波数から長波長側と短半波長側とに概ね等しい周波
数分離れている２つのスペクトル周波数成分を取り出す
構成と、取り出された上記２つの周波数成分それぞれの
平均強度を２つの光検出器を用いて検出する構成と、そ
の検出された２つ信号の強度差信号を導く手段と、該強
度差信号に従って、光路長調整器を制御する構成と、を
備え、変調周波数と同じ繰り替えし周波数でパルス列を
発生することを特徴とするモード同期レーザ装置。 - 【請求項７】 請求項１乃至６に記載のモード同期レー
ザ装置において、分散特性を検出する光路中に、光路の
分散を調整する分散調整手段を備えることを特徴とする
モード同期レーザ装置。 - 【請求項８】 請求項７に記載のモード同期レーザ装置
において、分散調整手段は、予め決められた分散値と長
さとを持つ光ファイバーであることを特徴とするモード
同期レーザ装置。 - 【請求項９】 請求項７に記載のモード同期レーザ装置
において、分散調整手段は、チャープドブラッググレー
ティングであることを特徴とするモード同期レーザ装
置。 - 【請求項１０】 請求項１乃至９記載のモード同期レー
ザにおいて、レーザの発振スペクトルの中心周波数から
長波長側と短半波長側とに等しい周波数分離れている２
つのスペクトル周波数成分を取り出す構成は、２つのバ
ンドパスフィルターであることを特徴とするモード同期
レーザ装置。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載のモード同期レーザ
装置において、上記の２つのバンドパスフィルタは、そ
れぞれフィルタ特性を変える事が可能であり、かつ、そ
のそれぞれのフィルタ特性を、モード同期レーザ装置の
使用前あるいは使用中に、予め決められたそれらのフィ
ルタ特性間の関係を保つように変える手段を備えたこと
を特徴とするモード同期レーザ装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000275718A JP3629515B2 (ja) | 2000-09-11 | 2000-09-11 | モード同期レーザ装置 |
| GB0105496A GB2369486B (en) | 2000-09-11 | 2001-03-06 | Mode-locked laser apparatus |
| US09/805,924 US6738408B2 (en) | 2000-09-11 | 2001-03-15 | Mode-locked laser apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000275718A JP3629515B2 (ja) | 2000-09-11 | 2000-09-11 | モード同期レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002094155A true JP2002094155A (ja) | 2002-03-29 |
| JP3629515B2 JP3629515B2 (ja) | 2005-03-16 |
Family
ID=18761299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000275718A Expired - Lifetime JP3629515B2 (ja) | 2000-09-11 | 2000-09-11 | モード同期レーザ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6738408B2 (ja) |
| JP (1) | JP3629515B2 (ja) |
| GB (1) | GB2369486B (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005217077A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Intelligent Cosmos Research Institute | レーザ装置 |
| JP2007234711A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Totoku Electric Co Ltd | 光源 |
| JP2008070349A (ja) * | 2006-08-15 | 2008-03-27 | Fujifilm Corp | 光断層画像化装置 |
| JP2008070350A (ja) * | 2006-08-15 | 2008-03-27 | Fujifilm Corp | 光断層画像化装置 |
| JP2009016454A (ja) * | 2007-07-02 | 2009-01-22 | Advantest Corp | モードロックレーザ装置 |
| KR100916465B1 (ko) | 2007-11-14 | 2009-09-08 | 한국원자력연구원 | 고에너지 레이저 시스템에서 고출력 획득을 위한 타이밍제어 방법 및 시스템 |
| JP2013187542A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-09-19 | Menlo Systems Gmbh | 非線形オプティカルループミラーを備えたレーザ |
| US9203209B2 (en) | 2012-05-05 | 2015-12-01 | Trustees Of Boston University | High-power fiber laser employing nonlinear wave mixing with higher-order modes |
| US9276372B2 (en) | 2013-09-06 | 2016-03-01 | Menlo Systems Gmbh | Laser with non-linear optical loop mirror |
Families Citing this family (48)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7190705B2 (en) | 2000-05-23 | 2007-03-13 | Imra America. Inc. | Pulsed laser sources |
| JP3671211B2 (ja) * | 2001-08-09 | 2005-07-13 | 独立行政法人情報通信研究機構 | 光パルス発生方法およびその装置 |
| US6860633B2 (en) * | 2001-11-30 | 2005-03-01 | Schott Technologies, Inc. | Thermal expansion measurements using Fabry-Perot etalons |
| AU2003219506B2 (en) | 2002-04-15 | 2009-02-05 | Qualcomm Incorporated | Method and system for obtaining positioning data |
| US7361171B2 (en) | 2003-05-20 | 2008-04-22 | Raydiance, Inc. | Man-portable optical ablation system |
| US9022037B2 (en) | 2003-08-11 | 2015-05-05 | Raydiance, Inc. | Laser ablation method and apparatus having a feedback loop and control unit |
| US8173929B1 (en) | 2003-08-11 | 2012-05-08 | Raydiance, Inc. | Methods and systems for trimming circuits |
| US7492795B1 (en) * | 2004-01-06 | 2009-02-17 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Ultralow noise mode-locked laser and RF sinewave source |
| JP2005294806A (ja) * | 2004-03-10 | 2005-10-20 | Sun Tec Kk | 広帯域光源 |
| US7486705B2 (en) * | 2004-03-31 | 2009-02-03 | Imra America, Inc. | Femtosecond laser processing system with process parameters, controls and feedback |
| US7277526B2 (en) * | 2004-04-09 | 2007-10-02 | Lyncean Technologies, Inc. | Apparatus, system, and method for high flux, compact compton x-ray source |
| JP5243025B2 (ja) | 2004-05-17 | 2013-07-24 | エポス ディベロップメント リミテッド | 音響測位システムのための頑健な音響同期シグナリング |
| US20060056480A1 (en) * | 2004-09-15 | 2006-03-16 | Mielke Michael M | Actively stabilized systems for the generation of ultrashort optical pulses |
| EP1807146A4 (en) * | 2004-09-29 | 2013-07-03 | Tel Hashomer Medical Res Infrastructure & Services Ltd | COMPOSITION FOR IMPROVING THE EFFICACY OF DRUG DELIVERY |
| US7602825B1 (en) * | 2004-10-20 | 2009-10-13 | Calmar Optcom, Inc. | Tunable passively mode-locked lasers with phase-lock feedback for low timing jitters |
| US7260126B2 (en) * | 2004-12-06 | 2007-08-21 | The Hong Kong Polytechnic University | Optical pulses emitter |
| US7367944B2 (en) | 2004-12-13 | 2008-05-06 | Tel Hashomer Medical Research Infrastructure And Services Ltd. | Method and system for monitoring ablation of tissues |
| US7668213B2 (en) * | 2004-12-30 | 2010-02-23 | Imra America, Inc. | Method and apparatus for obtaining and maintaining mode-locking in fiber laser systems |
| EP2323017B1 (en) * | 2005-03-23 | 2016-06-29 | QUALCOMM Incorporated | Method and system for digital pen assembly |
| US8135050B1 (en) | 2005-07-19 | 2012-03-13 | Raydiance, Inc. | Automated polarization correction |
| US7733923B2 (en) * | 2005-12-08 | 2010-06-08 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Wide-bandwidth mode-locked laser |
| US9130344B2 (en) | 2006-01-23 | 2015-09-08 | Raydiance, Inc. | Automated laser tuning |
| US7444049B1 (en) | 2006-01-23 | 2008-10-28 | Raydiance, Inc. | Pulse stretcher and compressor including a multi-pass Bragg grating |
| US8232687B2 (en) | 2006-04-26 | 2012-07-31 | Raydiance, Inc. | Intelligent laser interlock system |
| US8189971B1 (en) | 2006-01-23 | 2012-05-29 | Raydiance, Inc. | Dispersion compensation in a chirped pulse amplification system |
| US7822347B1 (en) | 2006-03-28 | 2010-10-26 | Raydiance, Inc. | Active tuning of temporal dispersion in an ultrashort pulse laser system |
| JP4478800B2 (ja) | 2006-05-15 | 2010-06-09 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | クロック伝送装置 |
| US8803027B2 (en) * | 2006-06-05 | 2014-08-12 | Cymer, Llc | Device and method to create a low divergence, high power laser beam for material processing applications |
| GB0612419D0 (en) * | 2006-06-22 | 2006-08-02 | Univ Kent Canterbury | Optical frequency comb generator |
| CN103399675B (zh) * | 2007-03-14 | 2016-12-28 | 高通股份有限公司 | Mems传声器 |
| US9181555B2 (en) * | 2007-07-23 | 2015-11-10 | Ramot At Tel-Aviv University Ltd. | Photocatalytic hydrogen production and polypeptides capable of same |
| US7903326B2 (en) | 2007-11-30 | 2011-03-08 | Radiance, Inc. | Static phase mask for high-order spectral phase control in a hybrid chirped pulse amplifier system |
| US8125704B2 (en) | 2008-08-18 | 2012-02-28 | Raydiance, Inc. | Systems and methods for controlling a pulsed laser by combining laser signals |
| US8498538B2 (en) | 2008-11-14 | 2013-07-30 | Raydiance, Inc. | Compact monolithic dispersion compensator |
| FR2950489B1 (fr) * | 2009-09-23 | 2012-08-10 | Univ Paris 6 Pierre Et Marie Curie | Procede de stabilisation de la longueur d'une cavite optique |
| JP2012038866A (ja) * | 2010-08-05 | 2012-02-23 | High Energy Accelerator Research Organization | レーザー発振装置 |
| KR20140018183A (ko) | 2010-09-16 | 2014-02-12 | 레이디안스, 아이엔씨. | 적층 재료의 레이저 기반 처리 |
| US10239160B2 (en) | 2011-09-21 | 2019-03-26 | Coherent, Inc. | Systems and processes that singulate materials |
| US9041992B2 (en) * | 2013-01-18 | 2015-05-26 | The Boeing Company | Fiber stabilization of optical path differences (OPD) over a wide bandwidth frequency range for extended periods of time |
| RU2540936C1 (ru) * | 2013-07-16 | 2015-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" | Волоконный лазер для генерации световых импульсов |
| CN104570545B (zh) * | 2015-01-22 | 2017-07-14 | 上海交通大学 | 全光可调谐宽带线性调频信号的产生装置 |
| JP6508956B2 (ja) * | 2015-01-28 | 2019-05-08 | 富士通株式会社 | 変調光源 |
| CN105763261B (zh) * | 2016-02-24 | 2018-08-07 | 烽火通信科技股份有限公司 | 一种基于激光器加载调制的载波通讯方法及系统 |
| US9865982B1 (en) * | 2016-03-30 | 2018-01-09 | Rockwell Collins, Inc. | Environmentally robust and compact mode-locked laser |
| RU2634368C1 (ru) * | 2016-05-25 | 2017-10-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук | Способ стабилизации частоты излучения лазера и стабилизированный по частоте излучения лазер |
| CN107634445B (zh) * | 2017-10-31 | 2024-03-01 | 陕西师范大学 | 基于非线性偏振旋转技术与石墨炔的混合锁模脉冲激光器 |
| CN108507616B (zh) * | 2018-04-11 | 2019-08-06 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | 法布里珀罗腔的零膨胀温度点和细度快速测量装置及方法 |
| CN113224630B (zh) * | 2021-04-22 | 2022-09-30 | 合肥工业大学 | 一种延时光路锁定装置及锁定方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5212711A (en) * | 1992-02-18 | 1993-05-18 | At&T Bell Laboratories | Harmonically mode-locked laser |
| EP0686315B1 (en) * | 1993-02-25 | 1997-07-09 | BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company | Mode-locked fibre ring laser stabilisation |
| US6198568B1 (en) * | 1997-04-25 | 2001-03-06 | Imra America, Inc. | Use of Chirped Quasi-phase-matched materials in chirped pulse amplification systems |
| US6289740B1 (en) * | 1998-10-26 | 2001-09-18 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Integrated fiber optic strain sensing using low-coherence wavelength-encoded addressing |
| US5975697A (en) * | 1998-11-25 | 1999-11-02 | Oti Ophthalmic Technologies, Inc. | Optical mapping apparatus with adjustable depth resolution |
-
2000
- 2000-09-11 JP JP2000275718A patent/JP3629515B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-03-06 GB GB0105496A patent/GB2369486B/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-03-15 US US09/805,924 patent/US6738408B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005217077A (ja) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Intelligent Cosmos Research Institute | レーザ装置 |
| JP2007234711A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Totoku Electric Co Ltd | 光源 |
| JP2008070349A (ja) * | 2006-08-15 | 2008-03-27 | Fujifilm Corp | 光断層画像化装置 |
| JP2008070350A (ja) * | 2006-08-15 | 2008-03-27 | Fujifilm Corp | 光断層画像化装置 |
| JP2009016454A (ja) * | 2007-07-02 | 2009-01-22 | Advantest Corp | モードロックレーザ装置 |
| KR100916465B1 (ko) | 2007-11-14 | 2009-09-08 | 한국원자력연구원 | 고에너지 레이저 시스템에서 고출력 획득을 위한 타이밍제어 방법 및 시스템 |
| JP2013187542A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-09-19 | Menlo Systems Gmbh | 非線形オプティカルループミラーを備えたレーザ |
| US8873601B2 (en) | 2012-03-05 | 2014-10-28 | Menlo Systems Gmbh | Laser with non-linear optical loop mirror |
| US9203209B2 (en) | 2012-05-05 | 2015-12-01 | Trustees Of Boston University | High-power fiber laser employing nonlinear wave mixing with higher-order modes |
| US9276372B2 (en) | 2013-09-06 | 2016-03-01 | Menlo Systems Gmbh | Laser with non-linear optical loop mirror |
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