JP2002353539A - Fiber-optic laser device and fiber-optic laser system - Google Patents

Fiber-optic laser device and fiber-optic laser system

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JP2002353539A
JP2002353539A JP2001162078A JP2001162078A JP2002353539A JP 2002353539 A JP2002353539 A JP 2002353539A JP 2001162078 A JP2001162078 A JP 2001162078A JP 2001162078 A JP2001162078 A JP 2001162078A JP 2002353539 A JP2002353539 A JP 2002353539A
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JP
Japan
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wavelength
fiber
laser light
laser
optical fiber
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JP2001162078A
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Japanese (ja)
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Yasuharu Koyada
康晴 小矢田
Yoshihito Hirano
嘉仁 平野
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of excitation wavelength arrangement not being optimized for Raman amplification, in the desired wide band since a conventional spectral distribution is not fully controlled. SOLUTION: There are provided a laser light source 100 for generating a laser beam of a wavelength λ1, a chirp fiber grating 121 of first reflectivity with respect to a wavelength λ2, a nonlinear optical fiber 110 containing an active medium for activating nonlinear effect, and a chirp fiber grating 122, which is, together with an optical resonator regulated for the nonlinear optical fiber, positioned to face the chirp fiber grating 121 so as to sandwich the nonlinear optical fiber, and has a second reflectivity with respect to the wavelength λ2 to reflect the laser beam of wavelength λ2 while output a part of it. A desired laser beam expanded to a range of wide wavelength band is provided from the laser beam of arbitrary first wavelength.

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】この発明は、非線形効果(誘
導ラマン散乱、誘導ブリルアン散乱など)を利用したフ
ァイバレーザ装置に関し、特に光通信システムにおける
ラマン増幅の広帯域化および利得平坦化を実現すること
が可能なファイバレーザ装置及びファイバレーザシステ
ムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fiber laser device utilizing non-linear effects (stimulated Raman scattering, stimulated Brillouin scattering, etc.), and more particularly to realizing broadband Raman amplification and gain flattening in an optical communication system. A possible fiber laser device and a fiber laser system.

【0002】[0002]

【従来の技術】非線形効果を利用したファイバレーザ装
置として、ラマンファイバレーザおよび増幅器と称され
るものがある。
2. Description of the Related Art There are Raman fiber lasers and amplifiers as fiber laser devices utilizing the nonlinear effect.

【0003】ラマンファイバレーザおよび増幅器は、石
英系の光ファイバに高パワーの励起光を入力すること
で、光と光学フォノン(格子振動)との相互作用による
誘導ラマン散乱が励起光よりも長波長側に利得を持た
せ、その非線形効果においてレーザ光を発振および増幅
させるものである。
In a Raman fiber laser and an amplifier, when high-power excitation light is input to a silica-based optical fiber, stimulated Raman scattering due to the interaction between light and optical phonons (lattice vibration) has a longer wavelength than the excitation light. The gain is provided on the side, and the laser light is oscillated and amplified by the nonlinear effect.

【0004】ここで、誘導ラマン散乱における波長差を
ラマンシフト量と呼び、溶融石英を用いた場合には、ラ
マンシフト量の13.2THzで最大の広帯域な利得を
持つ。誘導放出効果を利用したファイバレーザおよび増
幅器の場合とは異なり、励起光の波長を選択することに
より、ラマンシフト量だけシフトした所望の波長のレー
ザ光を発振および増幅できるという特徴がある。
Here, a wavelength difference in stimulated Raman scattering is called a Raman shift amount, and when fused silica is used, a maximum wideband gain is obtained at a Raman shift amount of 13.2 THz. Unlike fiber lasers and amplifiers that use the stimulated emission effect, there is a feature that by selecting the wavelength of the pump light, laser light having a desired wavelength shifted by the Raman shift amount can be oscillated and amplified.

【0005】例えば、石英系ファイバの場合には、波長
1.06μm、1.55μmの励起光により、それぞれ
波長1.12μm、1.66μmのレーザ光が得られ
る。また、石英系ファイバの中心をなすコアにGeが多
くドープされることにより誘導ラマン散乱における利得
は大きくなり、PもしくはBが多くドープされることに
よりラマンシフト量が変化すると共に利得は大きくな
る。
For example, in the case of a silica-based fiber, laser beams having wavelengths of 1.12 μm and 1.66 μm are obtained by excitation light having wavelengths of 1.06 μm and 1.55 μm, respectively. Further, when the core which forms the center of the silica-based fiber is doped with Ge, the gain in stimulated Raman scattering increases, and when P or B is doped heavily, the amount of Raman shift changes and the gain increases.

【0006】また、励起光が高パワーであればn(ここ
で、nは2以上の整数)回の誘導ラマン散乱をカスケー
ドに発生させることが可能であり、n回のラマンシフト
量だけシフトした所望の波長のレーザ光を得られるもの
がある。
If the pumping light has a high power, it is possible to generate n (here, n is an integer of 2 or more) stimulated Raman scattering in a cascade, and to shift by n Raman shifts. Some lasers can obtain laser light of a desired wavelength.

【0007】例えば、米国特許第5,323,404号
で示されているように、カスケードラマンファイバレー
ザでは、石英系ファイバのラマンシフト量に対応した複
数nの共振器がn対のファイバグレーティングを用いて
構成されている。
For example, as shown in US Pat. No. 5,323,404, in a cascade Raman fiber laser, a plurality of n resonators corresponding to the amount of Raman shift of a silica-based fiber form n pairs of fiber gratings. It is configured using.

【0008】ここで、図11に示すように、石英系ファ
イバにおいて波長1117nm、1175nm、124
0nm、及び1315nmのレーザ光を反射する4対の
ファイバグレーティングにより各共振器が規定されてい
る。光ファイバに入力された波長1064nmの励起光
により、ラマンシフト量に対応した波長1117nmの
レーザ光がファイバグレーティング1021、1022
の間で発振され、次に波長1117nmのレーザ光によ
り、ラマンシフト量に対応した波長1175nmのレー
ザ光がファイバグレーティング1031、1032の間
で発振され、順に波長1240nm及び1315nmの
レーザ光がファイバグレーティング1041、1042
及び1051、1052の間で発振される。ファイバグ
レーティング1052は、その他のファイバグレーティ
ングが高反射率であるのに比べ低反射率であり、波長1
315nmのレーザ光を外部に出力する。
Here, as shown in FIG. 11, wavelengths of 1117 nm, 1175 nm,
Each resonator is defined by four pairs of fiber gratings that reflect laser beams of 0 nm and 1315 nm. With the excitation light having a wavelength of 1064 nm input to the optical fiber, laser light having a wavelength of 1117 nm corresponding to the amount of Raman shift is converted into fiber gratings 1021 and 1022.
Then, a laser beam having a wavelength of 1117 nm causes a laser beam having a wavelength of 1175 nm corresponding to the amount of Raman shift to be oscillated between the fiber gratings 1031 and 1032, and a laser beam having a wavelength of 1240 nm and 1315 nm is sequentially converted into a fiber grating 1041. , 1042
And between 1051 and 1052. The fiber grating 1052 has a low reflectance compared to other fiber gratings having a high reflectance,
A 315 nm laser beam is output to the outside.

【0009】現在、光通信システムにおいては、WDM
(Wavelength Division Mult
iplexing)や、さらに波長を多重化したDWD
M(Dense WDM)による大容量化が進められて
おり、ラマン増幅を利用した広帯域増幅技術が期待され
ている。
At present, in optical communication systems, WDM
(Wavelength Division Multi
multiplexing) and DWD with wavelength multiplexing
M (Dense WDM) is being used to increase the capacity, and broadband amplification technology using Raman amplification is expected.

【0010】例えば、『H. Kidrof, et,
al., IEEE Photonics Tech
nol. Lett., vol 11, No.5,
pp. 530, 1999.』で示されているよう
に、ラマン増幅は励起波長を変更すれば増幅波長を容易
に変更できるので、ラマンファイバ増幅器を異なる波長
の励起光で同時に励起すると、励起波長の違いに応じて
波長シフトして重ねた利得分布となり、容易に数十〜1
00nm程度の広帯域化を図れることが実証されてい
る。
For example, "H. Kidrof, et,
al. , IEEE Photonics Tech
nol. Lett. , Vol 11, no. 5,
pp. 530, 1999. Raman amplification can be easily changed by changing the pump wavelength, so if the Raman fiber amplifier is simultaneously pumped with pump light of different wavelengths, the wavelength shifts according to the difference in pump wavelength. Gain distributions, and several tens to one
It has been demonstrated that a wide band of about 00 nm can be achieved.

【0011】しかし、励起光源の帯域が非常に広くなる
と、励起光間の誘導ラマン散乱効果によって短い波長の
励起光成分のエネルギーが長い波長の励起光成分に奪わ
れてしまい、ラマンファイバ増幅器で所望する広帯域で
平坦な利得分布が得られなくなる。このため、ラマンフ
ァイバ増幅器を広帯域化するような広帯域励起光源を用
いる場合には、励起光のスペクトルパワー密度を短い波
長成分が高くなる非対称な励起波長配置にしておく必要
がある。
However, when the band of the pump light source becomes very wide, the energy of the short-wavelength pump light component is lost to the long-wavelength pump light component due to the stimulated Raman scattering effect between the pump lights. A flat gain distribution cannot be obtained in a wide band. For this reason, when using a broadband pump light source that broadens the Raman fiber amplifier, it is necessary to set the spectral power density of the pump light to an asymmetric pump wavelength arrangement in which short wavelength components increase.

【0012】また、光ファイバ中でラマン増幅を行うた
めには、高い励起パワーが不可欠である。誘導ラマン散
乱の場合と同様に、石英系の光ファイバに高パワーの励
起光を入力することで、光と音響フォノンとの相互作用
による誘導ブリルアン散乱が励起光よりブリルアンシフ
ト量の10GHz程度の低い周波数で狭帯域の利得を持
たせ、その非線形効果においてレーザ光が発振(増幅)
される。ここで、誘導ブリルアン散乱の場合には後方散
乱であるため、励起光に対して反対方向にのみ利得を持
つ。誘導ブリルアン散乱は、誘導ラマン散乱より低い励
起パワーで起こり、光通信システムにおいては害となる
ことがある。これは、狭いスペクトル幅である高パワー
の励起光を広帯域にすることにより解決できる。励起光
のスペクトル幅が誘導ブリルアン散乱における利得のス
ペクトル幅より広くなることにより誘導ブリルアン散乱
は抑制され、高パワーの励起光が使用可能となる。
In order to perform Raman amplification in an optical fiber, high pump power is indispensable. As in the case of stimulated Raman scattering, by inputting high-power excitation light to a silica-based optical fiber, stimulated Brillouin scattering due to the interaction between light and acoustic phonons is lower than the excitation light by about 10 GHz in the Brillouin shift amount. The laser beam oscillates (amplifies) due to its nonlinear effect by giving a narrow band gain at the frequency.
Is done. Here, in the case of stimulated Brillouin scattering, since it is back scattering, it has a gain only in the opposite direction to the excitation light. Stimulated Brillouin scattering occurs at lower pump powers than stimulated Raman scattering and can be harmful in optical communication systems. This can be solved by broadening the bandwidth of high-power excitation light having a narrow spectral width. When the spectrum width of the excitation light is wider than the spectrum width of the gain in stimulated Brillouin scattering, stimulated Brillouin scattering is suppressed, and high-power excitation light can be used.

【0013】つまり、光通信システムにおけるラマン増
幅の励起光源としては、広帯域のレーザ光が有効であ
る。例えば、『信学技報LQE2000−61』で示さ
れているように、ラマンファイバレーザにシングルモー
ドファイバを繋げることにより、約100nmで出力パ
ワー2W程度の超広帯域なCW(Continuous
Wave)光が得られている。しかし、スペクトル分布
が十分に制御されていないため、所望する広帯域のラマ
ン増幅を行う励起波長配置として最適化されていない。
また、ラマン増幅において利得平坦となるような励起波
長配置にしておく必要がある。
That is, a broadband laser light is effective as a pump light source for Raman amplification in an optical communication system. For example, as shown in "IEICE Technical Report LQE2000-61", by connecting a single mode fiber to a Raman fiber laser, an ultra-wide band CW (Continuous) having an output power of about 100 nm and an output power of about 2 W is connected.
Wave) light is obtained. However, since the spectral distribution is not sufficiently controlled, it is not optimized as a pump wavelength arrangement for performing a desired broadband Raman amplification.
Further, it is necessary to arrange the pumping wavelength so that the gain becomes flat in the Raman amplification.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】広帯域なレ−ザ光を得
るためには、非線形効果を利用する方法がある。誘導ブ
リルアン散乱は、ブリルアンレーザおよび増幅器として
有用である。誘導ブリルアン散乱をカスケードに発生さ
せることにより、10GHz程度の間隔で多波長発振が
実現されている。また、光ファイバ中で4光波混合、自
己位相変調、交差位相変調などの他の非線形効果の影響
によりスペクトル幅は拡げられる。例えば、『P.
L. Baldeck and R. R. Alfa
no, J.Lightwave Technol.
vol. LT−5, No. 12, pp. 17
12, 1987.』で示されているように、ピコ秒パ
ルスの励起光がマルチモードファイバを伝搬すると、励
起光のピーク強度が大きくなった場合に、カスケードの
誘導ラマン散乱と4光波混合、自己位相変調、交差位相
変調が組み合わさった結果、励起光のスペクトルは広帯
域に拡がることが観測されている。また、CWで高パワ
ーの励起光がファブリー・ペロー共振器に導入される
と、カスケードの誘導ブリルアン散乱とともに、同時同
一方向に伝搬するレーザ光の間の4光波混合により、励
起光より長波長側と短波長側にシフト(ストークスシフ
トと反ストークスシフト)した多波長のレーザ光が発生
する場合もある。
In order to obtain a wide band laser light, there is a method utilizing a nonlinear effect. Stimulated Brillouin scattering is useful as Brillouin lasers and amplifiers. By generating stimulated Brillouin scattering in a cascade, multi-wavelength oscillation is realized at intervals of about 10 GHz. In addition, the spectrum width is expanded in the optical fiber due to other nonlinear effects such as four-wave mixing, self-phase modulation, and cross-phase modulation. For example, “P.
L. Baldeck and R.A. R. Alfa
no. Lightwave Technology.
vol. LT-5, no. 12, pp. 17
12, 1987. As the picosecond pulse pump light propagates through the multimode fiber, the cascaded stimulated Raman scattering, four-wave mixing, self-phase modulation, and crossing occur when the peak intensity of the pump light increases. It has been observed that as a result of the combination of phase modulation, the spectrum of the excitation light spreads over a wide band. In addition, when high-power pumping light is introduced into the Fabry-Perot cavity by the CW, cascaded stimulated Brillouin scattering and simultaneous four-wave mixing between laser beams propagating in the same direction simultaneously cause a longer wavelength side than the pumping light. In some cases, multi-wavelength laser light shifted to the shorter wavelength side (Stokes shift and anti-Stokes shift) is generated.

【0015】ただし、光通信システムにおけるラマン増
幅の広帯域化および利得平坦化を実現するためには、光
ファイバ中の非線形効果により高パワーの励起光のスペ
クトルを広帯域にするとともに、そのスペクトル分布を
制御することが重要である。
However, in order to realize broadband Raman amplification and flatten gain in an optical communication system, the spectrum of a high-power pump light is broadened by a nonlinear effect in an optical fiber and the spectrum distribution is controlled. It is important to.

【0016】そこで、本発明に係るファイバレーザ装置
は、所望する広帯域のラマン増幅に最適な励起波長配置
にまで非線形効果により能動的にスペクトルを拡げて出
力させるような共振器構成を特徴とする。
Therefore, the fiber laser device according to the present invention is characterized by a resonator configuration in which a spectrum is actively expanded and output by a nonlinear effect up to a pump wavelength arrangement optimal for a desired broadband Raman amplification.

【0017】共振器構成としては、任意の広い波長域に
のみレーザ光を反射する一対のミラーやファイバグレー
ティングの反射手段を用いたファブリー・ペロー共振器
とし、カスケードの誘導ブリルアン散乱および他の非線
形効果によりレーザ光を任意の広い波長域に閉じ込めて
発振させている。さらに、ラマン増幅の平坦な利得分布
を得るためには、一方の反射手段における反射率のスペ
クトル分布を任意に設定し、一対の反射手段の間で発振
するレーザ光のスペクトルパワー密度を調整している。
このようにして、レーザ光は、非線形効果により広い波
長域の範囲内に拡がり、反射手段における反射率のスペ
クトル分布を変化させることにより容易に出力するレー
ザ光のスペクトル分布を最適化することが可能である。
The resonator is constituted by a Fabry-Perot resonator using a pair of mirrors or a fiber grating reflecting means for reflecting laser light only in an arbitrary wide wavelength range, and cascaded stimulated Brillouin scattering and other nonlinear effects. The laser light is oscillated while being confined in an arbitrary wide wavelength range. Furthermore, in order to obtain a flat gain distribution of Raman amplification, the reflectance spectral distribution in one of the reflecting means is arbitrarily set, and the spectral power density of the laser light oscillating between the pair of reflecting means is adjusted. I have.
In this way, the laser light spreads within a wide wavelength range due to the non-linear effect, and the spectral distribution of the laser light to be easily output can be optimized by changing the spectral distribution of the reflectance in the reflection means. It is.

【0018】反射手段としては、広い波長域のレーザ光
を反射する、チャープ・ファイバグレーティングが適し
ている。チャープ・ファイバグレーティングは、光ファ
イバに屈折率変化を与えて回折格子を形成し、屈折率変
化の周波数間隔が徐々に変化しているため、ファイバグ
レーティングにおいて線形な波長変化を有している。ま
た、反射率のスペクトル分布を任意に設定するために
は、屈折率変化の大きさが変化し、波長に対して反射率
が変化している。
As the reflection means, a chirped fiber grating that reflects laser light in a wide wavelength range is suitable. The chirped fiber grating has a linear wavelength change in the fiber grating because the refractive index is given to the optical fiber to form a diffraction grating, and the frequency interval of the change in the refractive index is gradually changed. Further, in order to arbitrarily set the spectral distribution of the reflectance, the magnitude of the change in the refractive index changes, and the reflectance changes with the wavelength.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
るファイバレーザ装置は、任意の第1の波長のレーザ光
を入力して異なる第2の波長のレーザ光を増幅するファ
イバレーザ装置において、前記第1の波長を持つレーザ
光を発生するレーザ光源と、前記第2の波長に対して第
1の反射率を持つ第1の反射手段と、非線形効果を活性
化させる活性媒質を含む非線形用光ファイバと、前記非
線形用光ファイバに光共振器を規定し、前記非線形用光
ファイバを挟むように前記第1の反射手段の対向する位
置に配置され、前記第2の波長に対して第2の反射率を
持ち、前記第2の波長を持つレーザ光を反射するととも
に、前記第2の波長を持つレーザ光の一部を出力する第
2の反射手段とを備え、一対の前記第1及び第2の反射
手段は、前記第2の波長を含む広い波長域のレーザ光を
反射し、前記光共振器は、前記第1の波長を持つレーザ
光で前記第2の波長を持つレーザ光を増幅するととも
に、非線形効果により前記第2の波長を持つレーザ光が
広い波長域の範囲内に拡がって発振するものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fiber laser device for inputting a laser beam having an arbitrary first wavelength and amplifying a laser beam having a different second wavelength. A laser light source for generating a laser beam having the first wavelength, a first reflection means having a first reflectance for the second wavelength, and an active medium for activating a non-linear effect. Optical fiber, and an optical resonator is defined in the nonlinear optical fiber, is disposed at a position facing the first reflection means so as to sandwich the nonlinear optical fiber, and a second A second reflection means having a reflectance of 2 and reflecting the laser light having the second wavelength and outputting a part of the laser light having the second wavelength. And the second reflecting means, The optical resonator reflects laser light in a wide wavelength range including a wavelength, and the optical resonator amplifies the laser light having the second wavelength with the laser light having the first wavelength, and the second cavity is amplified by a nonlinear effect. Laser light having a wavelength spreads over a wide wavelength range and oscillates.

【0020】この発明の請求項2に係るファイバレーザ
装置は、前記非線形用光ファイバに光共振器を規定し、
前記非線形用光ファイバを挟むように前記第1の反射手
段の対向する位置に配置され、前記第2の波長に対して
第3の反射率を持ち、前記第2の波長を中心に狭い波長
域のレーザ光を反射する第3の反射手段をさらに備えた
ものである。
In a fiber laser device according to a second aspect of the present invention, an optical resonator is defined in the nonlinear optical fiber,
A wavelength band is disposed at a position facing the first reflection means so as to sandwich the nonlinear optical fiber, has a third reflectance with respect to the second wavelength, and has a narrow wavelength range centered on the second wavelength. And a third reflecting means for reflecting the laser light.

【0021】この発明の請求項3に係るファイバレーザ
装置は、前記非線形用光ファイバに光共振器を規定し、
前記非線形用光ファイバを挟むように両側に配置され、
それぞれ前記第2の波長に対して第3、第4の反射率を
持ち、前記第2の波長を中心に狭い波長域のレーザ光を
反射する第3及び第4の反射手段をさらに備えたもので
ある。
In a fiber laser device according to a third aspect of the present invention, an optical resonator is defined in the nonlinear optical fiber,
It is arranged on both sides to sandwich the nonlinear optical fiber,
Third and fourth reflection means respectively having third and fourth reflectances with respect to the second wavelength and reflecting laser light in a narrow wavelength range around the second wavelength. It is.

【0022】この発明の請求項4に係るファイバレーザ
装置は、前記非線形用光ファイバが、前記第1の波長を
持つレーザ光により誘導放出効果を活性化させる希土類
元素を含み、前記誘導放出効果に基づき前記第1の波長
を持つレーザ光により前記光共振器内部で前記第2の波
長を持つレーザ光を増幅するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the fiber laser device, the nonlinear optical fiber includes a rare earth element that activates a stimulated emission effect by the laser light having the first wavelength. The laser light having the second wavelength is amplified inside the optical resonator by the laser light having the first wavelength.

【0023】この発明の請求項5に係るファイバレーザ
装置は、前記非線形用光ファイバに光共振器を規定し、
前記非線形用光ファイバを挟むように両側に配置され、
前記第1の波長以上で前記第2の波長以下のレーザ光を
反射する複数対の反射手段をさらに備え、縦続する非線
形効果により前記第1の波長を持つレーザ光が前記光共
振器内部で前記第2の波長を持つレーザ光を増幅するも
のである。
In a fiber laser device according to a fifth aspect of the present invention, an optical resonator is defined in the nonlinear optical fiber,
It is arranged on both sides to sandwich the nonlinear optical fiber,
The optical device further includes a plurality of pairs of reflecting means for reflecting the laser light having the first wavelength or more and the second wavelength or less, and the laser light having the first wavelength is scattered inside the optical resonator by a cascaded nonlinear effect. This is for amplifying the laser light having the second wavelength.

【0024】この発明の請求項6に係るファイバレーザ
装置は、一対の前記第1及び第2の反射手段のうち、少
なくとも一方の反射手段は、屈折率変化の大きさが変化
し、波長に対して反射率が変化しているものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fiber laser device, at least one of the pair of the first and second reflecting means has a change in the refractive index change, and the change in the refractive index with respect to the wavelength. The reflectance changes.

【0025】この発明の請求項7に係るファイバレーザ
装置は、前記一方の反射手段が、前記第2の波長以上で
短波長であるほど反射率が徐々に増大しているものであ
る。
In a fiber laser device according to a seventh aspect of the present invention, the reflectance of the one reflecting means gradually increases as the wavelength is longer than the second wavelength and shorter.

【0026】この発明の請求項8に係るファイバレーザ
システムは、広帯域レーザ光を出力する請求項1から請
求項7までのいずれかに記載のファイバレーザ装置と、
波長の多重化された信号光を伝送する光伝送手段と、前
記ファイバレーザ装置から出力する広帯域レーザ光を、
前記光伝送手段に導入するレーザ結合手段とを備えたも
のである。
[0026] A fiber laser system according to claim 8 of the present invention is a fiber laser device according to any one of claims 1 to 7, which outputs broadband laser light;
Optical transmission means for transmitting the wavelength multiplexed signal light, and a broadband laser light output from the fiber laser device,
Laser coupling means for introducing the light into the light transmission means.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】実施の形態1.この発明の実施の
形態1に係るファイバレーザ装置について図面を参照し
ながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係
るファイバレーザ装置の構成を示す図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Embodiment 1 A fiber laser device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fiber laser device according to Embodiment 1 of the present invention.

【0028】図1において、100は波長λ1(=10
64nm)のNd:YAGレーザ(レーザ光源)、11
0は石英系ファイバ(非線形用光ファイバ)、111は
波長λ1のレーザ光を反射させるファイバグレーティン
グ、121、122は波長λ2(=1116nm)を含
む広い波長域Δλl(=20nm)のレーザ光を反射さ
せる一対のチャープ・ファイバグレーティング(反射手
段)である。
In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a wavelength λ1 (= 10
64 nm) Nd: YAG laser (laser light source), 11
0 is a silica fiber (non-linear optical fiber), 111 is a fiber grating that reflects laser light of wavelength λ1, and 121 and 122 are laser lights of a wide wavelength range Δλ1 (= 20 nm) including wavelength λ2 (= 1116 nm). A pair of chirped fiber gratings (reflecting means).

【0029】ここで、ファイバグレーティング111、
121、122は、石英系ファイバに形成されている。
ファイバグレーティング111は、波長λ1のレーザ光
に対し99%以上の反射率である。
Here, the fiber grating 111,
Reference numerals 121 and 122 are formed in a quartz-based fiber.
The fiber grating 111 has a reflectance of 99% or more with respect to the laser beam having the wavelength λ1.

【0030】また、チャープ・ファイバグレーティング
121、122における反射率のスペクトル分布は、そ
れぞれ図2(a)、(b)のような広帯域となってい
る。なお、ファイバグレーティング111の配置は、チ
ャープ・ファイバグレーティング122と入れ替わる場
合もあり得る。
The spectral distribution of the reflectance in the chirped fiber gratings 121 and 122 has a wide band as shown in FIGS. 2A and 2B, respectively. Note that the arrangement of the fiber grating 111 may be replaced with the chirped fiber grating 122 in some cases.

【0031】つぎに、この実施の形態1に係るファイバ
レーザ装置の動作について図面を参照しながら説明す
る。
Next, the operation of the fiber laser device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.

【0032】図1に示すように、CWで高パワーの波長
λ1のレーザ光が、Nd:YAGレーザ100から石英
系ファイバ110に入力される。ここで、Nd:YAG
レーザ100は、レーザ入力手段として光学系を有して
いるため、波長λ1のレーザ光が石英系ファイバ110
のコアに導入されている。
As shown in FIG. 1, a laser beam having a wavelength of λ 1 having a high power and a CW is input from a Nd: YAG laser 100 to a quartz-based fiber 110. Here, Nd: YAG
Since the laser 100 has an optical system as a laser input means, the laser light having the wavelength λ1
Has been introduced to the core.

【0033】石英系ファイバ110に入力された波長λ
1のレーザ光は、石英系ファイバ110のコアを伝搬す
る。また、ファイバグレーティング111により石英系
ファイバ110を折り返し伝搬し、石英系ファイバ11
0の誘導ラマン散乱をより活性化させる。このとき、一
対のチャープ・ファイバグレーティング121、122
が規定する光共振器の内部には石英系ファイバ110が
あるため、波長λ1のレーザ光は誘導ラマン散乱の励起
光として石英系ファイバ110を伝搬する際に波長λ2
付近に利得を持たせる。その結果、誘導ラマン散乱によ
り、一対のチャープ・ファイバグレーティング121、
122の間で波長λ2のレーザ光が発振される。
The wavelength λ input to the silica-based fiber 110
One laser beam propagates through the core of the silica-based fiber 110. In addition, the silica-based fiber 110 is propagated by the fiber grating 111 in a folded manner, and
0 stimulated Raman scattering is more activated. At this time, a pair of chirped fiber gratings 121 and 122
Since the silica-based fiber 110 is provided inside the optical resonator defined by the formula (1), the laser light having the wavelength λ1 is transmitted through the silica-based fiber 110 as excitation light for stimulated Raman scattering.
Give gain near. As a result, due to stimulated Raman scattering, a pair of chirped fiber gratings 121,
The laser light having the wavelength λ2 is oscillated between the pulses 122.

【0034】さらに、一対のチャープ・ファイバグレー
ティング121、122は、広い波長域Δλlのレーザ
光を反射するため、波長λ2のレーザ光は誘導ブリルア
ン散乱の励起光として石英系ファイバ110を伝搬する
際に、波長λ2より10GHz程度の低い周波数で狭帯
域の利得を持たせる。その結果、誘導ブリルアン散乱に
より、一対のチャープ・ファイバグレーティング12
1、122の間で波長λ2以上に10GHz程度の間隔
で多波長のレーザ光が次々と発振され、波長λ2のレー
ザ光は広い波長域Δλlの範囲内に拡がる。
Further, since the pair of chirped fiber gratings 121 and 122 reflect the laser light of a wide wavelength range Δλ1, the laser light of the wavelength λ2 is transmitted as the excitation light of stimulated Brillouin scattering through the quartz-based fiber 110. , A narrow band gain is provided at a frequency lower than the wavelength λ2 by about 10 GHz. As a result, stimulated Brillouin scattering causes a pair of chirped fiber gratings 12
Multi-wavelength laser light is oscillated one after another at intervals of about 10 GHz over wavelength λ2 between 1 and 122, and the laser light of wavelength λ2 spreads within a wide wavelength range Δλl.

【0035】また、カスケードの誘導ブリルアン散乱と
ともに他の非線形効果が組み合わさった結果、例えば同
時同一方向に伝搬するレーザ光の間の4光波混合によ
り、広い波長域Δλlの範囲内に多波長のレーザ光が発
生する場合もある。これらの非線形効果により、一対の
チャープ・ファイバグレーティング121、122の間
で広い波長域Δλlの範囲内に拡がってレーザ光が発振
される。
Further, as a result of the combination of stimulated Brillouin scattering of the cascade and other nonlinear effects, for example, due to four-wave mixing between laser beams simultaneously propagating in the same direction, a multi-wavelength laser within a wide wavelength range Δλl is obtained. Light may be generated. Due to these non-linear effects, laser light is oscillated between a pair of chirped fiber gratings 121 and 122 in a wide wavelength range Δλl.

【0036】チャープ・ファイバグレーティング122
は、図2(a)に示すように、レーザ出力手段として低
反射率を有しているため、チャープ・ファイバグレーテ
ィング122を介して光共振器内部のレーザ光の一部が
石英系ファイバ110から出力される。出力するレーザ
光のスペクトル分布は、図3のような広帯域となってい
る。
Chirped fiber grating 122
As shown in FIG. 2A, since the laser output means has a low reflectance, a part of the laser light inside the optical resonator is transmitted from the quartz-based fiber 110 through the chirped fiber grating 122. Is output. The spectrum distribution of the output laser light has a wide band as shown in FIG.

【0037】以上のように、この実施の形態1に係るフ
ァイバレーザ装置では、波長λ1のレーザ光から所望の
広い波長域の範囲内に拡がったレーザ光が得られてい
る。
As described above, in the fiber laser device according to the first embodiment, the laser light having the wavelength λ1 and extending into a desired wide wavelength range is obtained.

【0038】実施の形態2.この発明の実施の形態2に
係るファイバレーザ装置について図面を参照しながら説
明する。図4は、この発明の実施の形態2に係るファイ
バレーザ装置の構成を示す図である。
Embodiment 2 Embodiment 2 A fiber laser device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a fiber laser device according to Embodiment 2 of the present invention.

【0039】図4において、200は波長λ1(=13
15nm)のラマンファイバレーザ(レーザ光源)、2
10は石英系ファイバ(非線形用光ファイバ)、211
は波長λ1のレーザ光を反射させるファイバグレーティ
ング、221、222は波長λ2(=1395nm)を
含む広い波長域Δλl(=30nm)のレーザ光を反射
させる一対のチャープ・ファイバグレーティング(反射
手段)、231は波長λ2を中心に狭い波長域Δλsの
レーザ光を反射させるファイバグレーティング(反射手
段)である。
In FIG. 4, reference numeral 200 denotes a wavelength λ1 (= 13
15 nm) Raman fiber laser (laser light source), 2
10 is a silica fiber (non-linear optical fiber), 211
Is a pair of chirped fiber gratings (reflecting means) that reflect laser light of a wide wavelength range Δλ1 (= 30 nm) including a wavelength λ2 (= 1395 nm), and 231 and 222 are fiber gratings 221 and 222. Is a fiber grating (reflecting means) that reflects laser light in a narrow wavelength range Δλs around the wavelength λ2.

【0040】ここで、ファイバグレーティング211と
221、222と231は、石英系ファイバ210に形
成されている。ファイバグレーティング211は、波長
λ1のレーザ光に対し99%以上の反射率である。上記
実施の形態1の場合と同様に、チャープ・ファイバグレ
ーティング221、222における反射率のスペクトル
分布は、それぞれ図2(a)、(b)のような広帯域と
なっている。また、ファイバグレーティング231おけ
る反射率のスペクトル分布は、図5(a)あるいは
(b)のような狭帯域となっている。なお、ファイバグ
レーティング211の配置は、チャープ・ファイバグレ
ーティング222と入れ替わる場合、あるいは一対のチ
ャープ・ファイバグレーティング221、222の間に
置き換わる場合もあり得る。
Here, the fiber gratings 211 and 221 and 222 and 231 are formed on the quartz fiber 210. The fiber grating 211 has a reflectance of 99% or more with respect to the laser beam having the wavelength λ1. As in the case of the first embodiment, the spectral distribution of the reflectance in the chirped fiber gratings 221 and 222 has a wide band as shown in FIGS. 2A and 2B, respectively. Further, the spectral distribution of the reflectance in the fiber grating 231 has a narrow band as shown in FIG. The arrangement of the fiber grating 211 may be replaced with the chirped fiber grating 222 or between the pair of chirped fiber gratings 221 and 222.

【0041】つぎに、この実施の形態2に係るファイバ
レーザ装置の動作について図面を参照しながら説明す
る。
Next, the operation of the fiber laser device according to the second embodiment will be described with reference to the drawings.

【0042】図4に示すように、CWで高パワーの波長
λ1のレーザ光がラマンファイバレーザ200から石英
系ファイバ210に入力される。ここで、ラマンファイ
バレーザ200は、レーザ入力手段として光ファイバを
有しているため、波長λ1のレーザ光が石英系ファイバ
210のコアに導入されている。
As shown in FIG. 4, a CW, high-power laser beam having a wavelength λ 1 is input from a Raman fiber laser 200 to a silica-based fiber 210. Here, since the Raman fiber laser 200 has an optical fiber as the laser input means, the laser light of the wavelength λ1 is introduced into the core of the silica-based fiber 210.

【0043】石英系ファイバ210に入力された波長λ
1のレーザ光は、石英系ファイバ210のコアを伝搬す
る。また、ファイバグレーティング211により石英系
ファイバ210を折り返し伝搬し、石英系ファイバ21
0の誘導ラマン散乱をより活性化させる。このとき、チ
ャープ・ファイバグレーティング221と、ファイバグ
レーティング231が規定する光共振器の内部には石英
系ファイバ210があるため、波長λ1のレーザ光は誘
導ラマン散乱の励起光として石英系ファイバ210を伝
搬する際に波長λ2付近に利得を持たせる。その結果、
誘導ラマン散乱により、チャープ・ファイバグレーティ
ング221とファイバグレーティング231の間で波長
λ2のレーザ光が発振される。
The wavelength λ input to the silica-based fiber 210
One laser beam propagates through the core of the silica-based fiber 210. The silica-based fiber 210 is propagated by the fiber grating 211 in a folded manner, and
0 stimulated Raman scattering is more activated. At this time, since the silica-based fiber 210 is inside the optical resonator defined by the chirped fiber grating 221 and the fiber grating 231, the laser light having the wavelength λ1 propagates through the silica-based fiber 210 as excitation light of stimulated Raman scattering. In this case, a gain is provided near the wavelength λ2. as a result,
Due to stimulated Raman scattering, laser light having a wavelength λ2 is oscillated between the chirped fiber grating 221 and the fiber grating 231.

【0044】さらに、一対のチャープ・ファイバグレー
ティング221、222は、広い波長域Δλlのレーザ
光を反射するため、波長λ2のレーザ光は誘導ブリルア
ン散乱の励起光として石英系ファイバ210を伝搬する
際に、波長λ2より10GHz程度の低い周波数で狭帯
域の利得を持たせる。
Further, since the pair of chirped fiber gratings 221 and 222 reflect the laser light in the wide wavelength range Δλ1, the laser light having the wavelength λ2 is transmitted as the excitation light for stimulated Brillouin scattering through the quartz-based fiber 210. , A narrow band gain is provided at a frequency lower than the wavelength λ2 by about 10 GHz.

【0045】ここで、ファイバグレーティング231に
より波長λ2を中心に狭い波長域Δλsのレーザ光を発
振し、石英系ファイバ210の誘導ブリルアン散乱をよ
り活性化させる。その結果、誘導ブリルアン散乱により
一対のチャープ・ファイバグレーティング221、22
2の間で波長λ2以上に10GHz程度の間隔で多波長
のレーザ光が次々と発振され、波長λ2のレーザ光は広
い波長域Δλlの範囲内に拡がる。
Here, laser light in a narrow wavelength range Δλs is oscillated around the wavelength λ2 by the fiber grating 231 to further stimulate stimulated Brillouin scattering of the silica fiber 210. As a result, a pair of chirped fiber gratings 221 and 22 are generated by stimulated Brillouin scattering.
The laser light of multiple wavelengths is oscillated one after another at intervals of about 10 GHz above the wavelength λ2 between the two, and the laser light of the wavelength λ2 spreads within a wide wavelength range Δλ1.

【0046】また、カスケードの誘導ブリルアン散乱と
ともに他の非線形効果が組み合わさった結果、例えば同
時同一方向に伝搬するレーザ光の間の4光波混合によ
り、広い波長域Δλlの範囲内に多波長のレーザ光が発
生する場合もある。これらの非線形効果により、一対の
チャープ・ファイバグレーティング221、222の間
で広い波長域Δλlの範囲内に拡がってレーザ光が発振
される。
Further, as a result of the combination of stimulated Brillouin scattering of the cascade and other nonlinear effects, for example, four-wave mixing between laser beams simultaneously propagating in the same direction causes a multi-wavelength laser within a wide wavelength range Δλ1. Light may be generated. Due to these nonlinear effects, laser light is oscillated between the pair of chirped fiber gratings 221 and 222 in a wide wavelength range Δλ1.

【0047】チャープ・ファイバグレーティング222
は、レーザ出力手段として低反射率を有しているため、
チャープ・ファイバグレーティング222を介して光共
振器内部のレーザ光の一部が石英系ファイバ210から
出力される。上記実施の形態1の場合と同様に、出力す
るレーザ光のスペクトル分布は、図3のような広帯域と
なっている。
Chirp fiber grating 222
Has a low reflectance as a laser output means,
Part of the laser light inside the optical resonator is output from the silica-based fiber 210 via the chirped fiber grating 222. As in the case of the first embodiment, the spectrum distribution of the output laser light has a wide band as shown in FIG.

【0048】以上のように、この実施の形態2に係るフ
ァイバレーザ装置では、波長λ1のレーザ光から所望の
広い波長域の範囲内に拡がったレーザ光が得られてい
る。
As described above, in the fiber laser device according to the second embodiment, the laser light having the wavelength λ1 and extending in a desired wide wavelength range is obtained.

【0049】実施の形態3.この発明の実施の形態3に
係るファイバレーザ装置について図面を参照しながら説
明する。図6は、この発明の実施の形態3に係るファイ
バレーザ装置の構成を示す図である。
Embodiment 3 Embodiment 3 A fiber laser device according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a fiber laser device according to Embodiment 3 of the present invention.

【0050】図6において、300は波長λ1(=13
85nm)のラマンファイバレーザ(レーザ光源)、3
10は石英系ファイバ(非線形用光ファイバ)、311
は波長λ1のレーザ光を反射させるファイバグレーティ
ング、321、322は波長λ2(=1480nm)を
含む広い波長域Δλl(=40nm)のレーザ光を反射
させる一対のチャープ・ファイバグレーティング(反射
手段)、331、332は波長λ2を中心に狭い波長域
Δλsのレーザ光を反射させる一対のファイバグレーテ
ィング(反射手段)である。
In FIG. 6, reference numeral 300 denotes a wavelength λ1 (= 13
85 nm) Raman fiber laser (laser light source), 3
Reference numeral 10 denotes a silica-based fiber (non-linear optical fiber), 311
Is a fiber grating that reflects laser light of wavelength λ1, 321 and 322 are a pair of chirped fiber gratings (reflecting means) 331 that reflect laser light of a wide wavelength range Δλ1 (= 40 nm) including wavelength λ2 (= 1480 nm). Reference numeral 332 denotes a pair of fiber gratings (reflecting means) for reflecting laser light in a narrow wavelength range Δλs around the wavelength λ2.

【0051】ここで、ファイバグレーティング311と
321、322と331、332は、石英系ファイバ3
10に形成されている。ファイバグレーティング311
は、波長λ1のレーザ光に対し99%以上の反射率であ
る。実施の形態1の場合と同様に、チャープ・ファイバ
グレーティング321、322における反射率のスペク
トル分布は、それぞれ図2(a)、(b)のような広帯
域となっている。また、ファイバグレーティング33
1、332おける反射率のスペクトル分布は、それぞれ
図5(a)あるいは(b)のような狭帯域となってお
り、ファイバグレーティング331が図5(a)又は
(b)であれば、ファイバグレーティング332が
(b)又は(a)である。なお、ファイバグレーティン
グ311の配置は、チャープ・ファイバグレーティング
322と入れ替わる場合、あるいはファイバグレーティ
ング332とチャープ・ファイバグレーティング322
の間に置き換わる場合もあり得る。
Here, the fiber gratings 311 and 321 and 322 and 331 and 332 are
10 is formed. Fiber grating 311
Has a reflectance of 99% or more with respect to the laser beam having the wavelength λ1. As in the first embodiment, the spectral distribution of the reflectance in the chirped fiber gratings 321 and 322 has a wide band as shown in FIGS. 2A and 2B, respectively. In addition, fiber grating 33
The spectral distribution of the reflectance at 1 and 332 has a narrow band as shown in FIG. 5A or 5B, respectively. If the fiber grating 331 is as shown in FIG. 332 is (b) or (a). The arrangement of the fiber grating 311 may be replaced with the chirped fiber grating 322, or the fiber grating 332 and the chirped fiber grating 322 may be replaced.
May be replaced between the two.

【0052】つぎに、この実施の形態3に係るファイバ
レーザ装置の動作について図面を参照しながら説明す
る。
Next, the operation of the fiber laser device according to the third embodiment will be described with reference to the drawings.

【0053】図6に示すように、CWで高パワーの波長
λ1のレーザ光がラマンファイバレーザ300から石英
系ファイバ310に入力される。ここで、ラマンファイ
バレーザ300は、レーザ入力手段として光ファイバを
有しているため、波長λ1のレーザ光が石英系ファイバ
310のコアに導入されている。
As shown in FIG. 6, a CW high-power laser beam having a wavelength λ 1 is input from a Raman fiber laser 300 to a silica-based fiber 310. Here, since the Raman fiber laser 300 has an optical fiber as the laser input means, the laser light of the wavelength λ1 is introduced into the core of the silica-based fiber 310.

【0054】石英系ファイバ310に入力された波長λ
1のレーザ光は、石英系ファイバ310のコアを伝搬す
る。また、ファイバグレーティング311により石英系
ファイバ310を折り返し伝搬し、石英系ファイバ31
0の誘導ラマン散乱をより活性化させる。このとき、フ
ァイバグレーティング332とファイバグレーティング
331が規定する光共振器の内部には石英系ファイバ3
10があるため、波長λ1のレーザ光は誘導ラマン散乱
の励起光として石英系ファイバ310を伝搬する際に波
長λ2付近に利得を持たせる。その結果、誘導ラマン散
乱によりチャープ・ファイバグレーティング321とフ
ァイバグレーティング331の間で波長λ2のレーザ光
が発振される。
The wavelength λ input to the silica-based fiber 310
One laser beam propagates through the core of the silica-based fiber 310. The quartz fiber 310 is folded back by the fiber grating 311, and the quartz fiber 31
0 stimulated Raman scattering is more activated. At this time, the silica-based fiber 3 is placed inside the optical resonator defined by the fiber grating 332 and the fiber grating 331.
Since there is 10, the laser light having the wavelength λ1 has gain near the wavelength λ2 when propagating through the silica-based fiber 310 as excitation light for stimulated Raman scattering. As a result, laser light having a wavelength λ2 is oscillated between the chirped fiber grating 321 and the fiber grating 331 by stimulated Raman scattering.

【0055】さらに、一対のチャープ・ファイバグレー
ティング321、322は、広い波長域Δλlのレーザ
光を反射するため、波長λ2のレーザ光は誘導ブリルア
ン散乱の励起光として石英系ファイバ310を伝搬する
際に、波長λ2より10GHz程度の低い周波数で狭帯
域の利得を持たせる。ここで、ファイバグレーティング
331、332により波長λ2を中心に狭い波長域Δλ
sのレーザ光を発振し、石英系ファイバ310の誘導ブ
リルアン散乱をより活性化させる。その結果、誘導ブリ
ルアン散乱により一対のチャープ・ファイバグレーティ
ング321、322の間で波長λ2以上に10GHz程
度の間隔で多波長のレーザ光が次々と発振され、波長λ
2のレーザ光は広い波長域Δλlの範囲内に拡がる。
Further, since the pair of chirped fiber gratings 321 and 322 reflect the laser light in the wide wavelength range Δλ1, the laser light having the wavelength λ2 is transmitted as the excitation light for stimulated Brillouin scattering through the quartz fiber 310. , A narrow band gain is provided at a frequency lower than the wavelength λ2 by about 10 GHz. Here, the fiber gratings 331 and 332 narrow the wavelength range Δλ around the wavelength λ2.
The laser beam of s is oscillated, and the stimulated Brillouin scattering of the quartz fiber 310 is further activated. As a result, laser light of multiple wavelengths is oscillated one after another at intervals of about 10 GHz between the pair of chirped fiber gratings 321 and 322 due to stimulated Brillouin scattering.
The second laser beam spreads within a wide wavelength range Δλl.

【0056】また、カスケードの誘導ブリルアン散乱と
ともに他の非線形効果が組み合わさった結果、例えば同
時同一方向に伝搬するレーザ光の間の4光波混合によ
り、広い波長域Δλlの範囲内に多波長のレーザ光が発
生する場合もある。これらの非線形効果により、一対の
チャープ・ファイバグレーティング321、322の間
で広い波長域Δλlの範囲内に拡がってレーザ光が発振
される。
Also, as a result of the combination of stimulated Brillouin scattering of the cascade with other nonlinear effects, for example, due to four-wave mixing between laser beams simultaneously propagating in the same direction, a multi-wavelength laser within a wide wavelength range Δλl is obtained. Light may be generated. Due to these nonlinear effects, laser light is oscillated between a pair of chirped fiber gratings 321 and 322 in a wide wavelength range Δλl.

【0057】チャープ・ファイバグレーティング322
は、レーザ出力手段として低反射率を有しているため、
チャープ・ファイバグレーティング322を介して光共
振器内部のレーザ光の一部が石英系ファイバから出力さ
れる。実施の形態1の場合と同様に、出力するレーザ光
のスペクトル分布は、図3のような広帯域となってい
る。
Chirp fiber grating 322
Has a low reflectance as a laser output means,
Part of the laser light inside the optical resonator is output from the silica-based fiber via the chirped fiber grating 322. As in the case of the first embodiment, the spectrum distribution of the output laser light has a wide band as shown in FIG.

【0058】以上のように、この実施の形態3に係るフ
ァイバレーザ装置では、波長λ1のレーザ光から所望の
広い波長域の範囲内に拡がったレーザ光が得られてい
る。
As described above, in the fiber laser device according to the third embodiment, the laser light having the wavelength λ1 and extending in the desired wide wavelength range is obtained.

【0059】実施の形態4.この発明の実施の形態4に
係るファイバレーザ装置について図面を参照しながら説
明する。
Embodiment 4 FIG. Embodiment 4 A fiber laser device according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0060】上記実施の形態1〜3の構成において、石
英系ファイバが波長λ1のレーザ光により誘導放出効果
を活性化させる希土類元素を含んでいる場合、非線形効
果に比べて誘導放出効果が大きくなり、非線形効果の代
わりに誘導放出効果が波長λ2の利得を持つことによ
り、同様な効果が得られる。例えば、図1と同様な構成
において、100は波長λ1(=1480nm)のラマ
ンファイバレーザ(レーザ光源)、110は石英系ファ
イバの中心をなすコアにErがドープされた希土類ドー
プファイバ(非線形用光ファイバ)、111は波長λ1
のレーザ光を反射させるファイバグレーティング、12
1、122は波長λ2(=1550nm)を含む広い波
長域Δλl(=10nm)のレーザ光を反射させる一対
のチャープ・ファイバグレーティング(反射手段)であ
る。
In the structures of the first to third embodiments, when the silica-based fiber contains a rare earth element that activates the stimulated emission effect by the laser beam having the wavelength λ1, the stimulated emission effect becomes larger than the nonlinear effect. Since the stimulated emission effect has a gain of the wavelength λ2 instead of the nonlinear effect, a similar effect can be obtained. For example, in a configuration similar to that of FIG. 1, 100 is a Raman fiber laser (laser light source) having a wavelength of λ1 (= 1480 nm), and 110 is a rare-earth-doped fiber (non-linear Fiber), 111 is wavelength λ1
Fiber grating that reflects the laser light of
Reference numerals 1 and 122 denote a pair of chirped fiber gratings (reflecting means) that reflect laser light in a wide wavelength range Δλ1 (= 10 nm) including the wavelength λ2 (= 1550 nm).

【0061】つぎに、この実施の形態4に係るファイバ
レーザ装置の動作について図面を参照しながら説明す
る。
Next, the operation of the fiber laser device according to the fourth embodiment will be described with reference to the drawings.

【0062】図1に示すように、CWで高パワーの波長
λ1のレーザ光がラマンファイバレーザ100から石英
系ファイバ110に入力される。ここで、波長λ1のレ
ーザ光が石英系ファイバ110のコアに導入されてい
る。
As shown in FIG. 1, a laser beam having a wavelength of λ 1 having a high power and a CW is input from a Raman fiber laser 100 to a silica-based fiber 110. Here, the laser light having the wavelength λ1 is introduced into the core of the silica-based fiber 110.

【0063】石英系ファイバ110に入力された波長λ
1のレーザ光は、石英系ファイバ110のコアを伝搬す
る。また、ファイバグレーティング111により石英系
ファイバ110を折り返し伝搬し、石英系ファイバ11
0の誘導放出効果をより活性化させる。このとき、波長
λ1のレーザ光は誘導放出の励起光として石英系ファイ
バ110を伝搬する際に波長λ2付近に利得を持たせ
る。その結果、誘導放出により一対のチャープ・ファイ
バグレーティング121、122の間で波長λ2のレー
ザ光が発振される。
The wavelength λ input to the silica-based fiber 110
One laser beam propagates through the core of the silica-based fiber 110. In addition, the silica-based fiber 110 is propagated by the fiber grating 111 in a folded manner, and
0 stimulates the stimulated release effect. At this time, the laser light having the wavelength λ1 has a gain near the wavelength λ2 when propagating through the quartz-based fiber 110 as excitation light for stimulated emission. As a result, laser light having a wavelength λ2 is oscillated between the pair of chirped fiber gratings 121 and 122 by stimulated emission.

【0064】さらに、波長λ2のレーザ光は誘導ブリル
アン散乱の励起光として石英系ファイバ110を伝搬す
る際に、波長λ2より10GHz程度の低い周波数で狭
帯域の利得を持たせる。その結果、誘導ブリルアン散乱
により一対のチャープ・ファイバグレーティング12
1、122の間で波長λ2以上に10GHz程度の間隔
で多波長のレーザ光が次々と発振され、波長λ2のレー
ザ光は広い波長域Δλlの範囲内に拡がる。
Further, when the laser beam having the wavelength λ2 propagates through the silica-based fiber 110 as excitation light for stimulated Brillouin scattering, it has a narrow band gain at a frequency lower than the wavelength λ2 by about 10 GHz. As a result, stimulated Brillouin scattering causes a pair of chirped fiber gratings 12
Multi-wavelength laser light is oscillated one after another at intervals of about 10 GHz over wavelength λ2 between 1 and 122, and the laser light of wavelength λ2 spreads within a wide wavelength range Δλl.

【0065】また、カスケードの誘導ブリルアン散乱と
ともに他の非線形効果が組み合わさった結果、広い波長
域Δλlの範囲内に多波長のレーザ光が発生する場合も
ある。これらの非線形効果により一対のチャープ・ファ
イバグレーティング121、122の間で広い波長域Δ
λlの範囲内に拡がってレーザ光が発振される。
Further, as a result of combining the cascaded stimulated Brillouin scattering with other nonlinear effects, multi-wavelength laser light may be generated within a wide wavelength range Δλ1 in some cases. Due to these non-linear effects, a wide wavelength range Δ between the pair of chirped fiber gratings 121 and 122.
Laser light is oscillated in the range of λ1.

【0066】チャープ・ファイバグレーティング122
を介して光共振器内部のレーザ光の一部が石英系ファイ
バ110から出力される。実施の形態1の場合と同様
に、出力するレーザ光のスペクトル分布は、図3のよう
な広帯域となっている。
Chirp fiber grating 122
A part of the laser light inside the optical resonator is output from the silica-based fiber 110 through the optical fiber. As in the case of the first embodiment, the spectrum distribution of the output laser light has a wide band as shown in FIG.

【0067】実施の形態5.この発明の実施の形態5に
係るファイバレーザ装置について図面を参照しながら説
明する。図7は、この発明の実施の形態5に係るファイ
バレーザ装置の構成を示す図である。
Embodiment 5 Embodiment 5 A fiber laser device according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a fiber laser device according to Embodiment 5 of the present invention.

【0068】上記実施の形態1〜3の構成において、波
長λ1以上で波長λ2以下のレーザ光を反射し、石英系
ファイバに光共振器を規定するように、離間して配置さ
れた複数対のチャープ・ファイバグレーティング(反射
手段)を有している場合、同様な効果が得られる。
In the configuration of the first to third embodiments, a plurality of pairs of laser light beams having a wavelength of λ1 or more and a wavelength of λ2 or less are reflected so as to define an optical resonator in a silica-based fiber. When a chirped fiber grating (reflection means) is provided, a similar effect can be obtained.

【0069】例えば、図7に示す構成において、400
は波長λ1(=1064nm)のYbドープファイバレ
ーザ(レーザ光源)、410は石英系ファイバ(非線形
用光ファイバ)、411は波長λ1のレーザ光を反射さ
せるファイバグレーティング、421、422は波長λ
2(=1480nm)を含む広い波長域Δλl(=50
nm)のレーザ光を反射させる一対のチャープ・ファイ
バグレーティング(反射手段)、431は波長λ2を中
心に狭い波長域Δλsのレーザ光を反射させるファイバ
グレーティング、441、442は波長λ3(=111
6nm)のレーザ光を反射させる一対のファイバグレー
ティング、451、452は波長λ4(=1175n
m)のレーザ光を反射させる一対のファイバグレーティ
ング、461、462は波長λ5(=1240nm)の
レーザ光を反射させる一対のファイバグレーティング、
471、472は波長λ6(=1315nm)のレーザ
光を反射させる一対のファイバグレーティング、48
1、482は波長λ7(=1395nm)のレーザ光を
反射させる一対のファイバグレーティングである。
For example, in the configuration shown in FIG.
Is a Yb-doped fiber laser (laser light source) having a wavelength of λ1 (= 1064 nm), 410 is a silica-based fiber (non-linear optical fiber), 411 is a fiber grating that reflects laser light having a wavelength of λ1, 421 and 422 are wavelengths of λ
2 (= 1480 nm) and a wide wavelength range Δλl (= 50
431) is a fiber grating that reflects laser light in a narrow wavelength range Δλs around a wavelength λ2, and 441 and 442 are wavelength gratings λ3 (= 111).
A pair of fiber gratings 451 and 452 that reflect laser light of 6 nm) have a wavelength λ4 (= 1175n).
m) a pair of fiber gratings for reflecting laser light, 461 and 462 are a pair of fiber gratings for reflecting laser light of wavelength λ5 (= 1240 nm),
Reference numerals 471 and 472 denote a pair of fiber gratings that reflect laser light having a wavelength λ6 (= 1315 nm).
Reference numerals 1 and 482 denote a pair of fiber gratings that reflect laser light having a wavelength of λ7 (= 1395 nm).

【0070】ここで、全てのファイバグレーティングは
石英系ファイバ410に形成されている。ファイバグレ
ーティング411と441、442と451、452と
461、462と471、472と481、482は、
各波長のレーザ光に対し99%以上の反射率である。実
施の形態1の場合と同様に、チャープ・ファイバグレー
ティング421、422における反射率のスペクトル分
布はそれぞれ図2(a)、(b)のような広帯域となっ
ている。また、実施の形態2の場合と同様に、ファイバ
グレーティング431おける反射率のスペクトル分布は
図5(a)あるいは(b)のような狭帯域となってい
る。なお、ファイバグレーティング411の配置は、チ
ャープ・ファイバグレーティング422と入れ替わる場
合、あるいはファイバグレーティング431とチャープ
・ファイバグレーティング422の間に置き換わる場合
もあり得る。
Here, all the fiber gratings are formed on the silica-based fiber 410. Fiber gratings 411 and 441, 442 and 451, 452 and 461, 462 and 471, 472 and 481, 482
It has a reflectance of 99% or more for the laser light of each wavelength. As in the case of the first embodiment, the spectral distribution of the reflectance in the chirped fiber gratings 421 and 422 has a wide band as shown in FIGS. As in the case of the second embodiment, the spectral distribution of the reflectance in the fiber grating 431 has a narrow band as shown in FIG. 5A or 5B. The arrangement of the fiber grating 411 may be replaced with the chirped fiber grating 422 or between the fiber grating 431 and the chirped fiber grating 422.

【0071】つぎに、この実施の形態5に係るファイバ
レーザ装置の動作について図面を参照しながら説明す
る。
Next, the operation of the fiber laser device according to the fifth embodiment will be described with reference to the drawings.

【0072】図7に示すように、CWで高パワーの波長
λ1のレーザ光がYbドープファイバレーザ400から
石英系ファイバ410に入力される。ここで、Ybドー
プファイバレーザ400は、レーザ入力手段として光フ
ァイバを有しているため、波長λ1のレーザ光が石英系
ファイバ410のコアに導入されている。
As shown in FIG. 7, a laser beam having a wavelength of λ1 having a high power and a CW is input from a Yb-doped fiber laser 400 to a silica-based fiber 410. Here, since the Yb-doped fiber laser 400 has an optical fiber as the laser input means, the laser light of the wavelength λ1 is introduced into the core of the silica-based fiber 410.

【0073】石英系ファイバ410に入力された波長λ
1のレーザ光は、石英系ファイバ410のコアを伝搬す
る。また、ファイバグレーティング411により石英系
ファイバ410を折り返し伝搬し、石英系ファイバ41
0の非線形効果をより活性化させる。このとき、波長λ
1のレーザ光は誘導ラマン散乱の励起光として石英系フ
ァイバ410を伝搬する際に波長λ3付近に利得を持た
せる。その結果、誘導ラマン散乱により、一対のファイ
バグレーティング441、442の間で波長λ3のレー
ザ光が発振される。
The wavelength λ input to the silica-based fiber 410
One laser beam propagates through the core of the silica-based fiber 410. The silica fiber 410 is folded back by the fiber grating 411, and the silica fiber 41
0 activates the nonlinear effect more. At this time, the wavelength λ
The laser beam 1 has a gain near the wavelength λ3 when propagating through the silica-based fiber 410 as excitation light of stimulated Raman scattering. As a result, laser light of wavelength λ3 is oscillated between the pair of fiber gratings 441 and 442 by stimulated Raman scattering.

【0074】また、一対のファイバグレーティング44
1、442の場合と同様に、一対のファイバグレーティ
ング451、452、一対のファイバグレーティング4
61、462、一対のファイバグレーティング461、
462、一対のファイバグレーティング471、47
2、一対のファイバグレーティング481、482が規
定する光共振器の内部には石英系ファイバ410がある
ため、カスケードの誘導ラマン散乱によりチャープ・フ
ァイバグレーティング421とファイバグレーティング
431の間で波長λ2のレーザ光が発振される。
The pair of fiber gratings 44
1, 442, a pair of fiber gratings 451, 452, and a pair of fiber gratings 4
61, 462, a pair of fiber gratings 461,
462, a pair of fiber gratings 471, 47
2. Since the silica-based fiber 410 is inside the optical resonator defined by the pair of fiber gratings 481 and 482, laser light having a wavelength λ2 between the chirped fiber grating 421 and the fiber grating 431 due to cascade stimulated Raman scattering. Is oscillated.

【0075】さらに、波長λ2のレーザ光は誘導ブリル
アン散乱の励起光として石英系ファイバ410を伝搬す
る際に、波長λ2より10GHz程度の低い周波数で狭
帯域の利得を持たせる。ここで、ファイバグレーティン
グ431により波長λ2を中心に狭い波長域Δλsのレ
ーザ光を発振し、石英系ファイバ410の誘導ブリルア
ン散乱をより活性化させる。その結果、非線形効果によ
り一対のチャープ・ファイバグレーティング421、4
22の間で波長λ2以上に10GHz程度の間隔で多波
長のレーザ光が次々と発振され、波長λ2のレーザ光は
広い波長域Δλlの範囲内に拡がる。
Further, when the laser light having the wavelength λ2 propagates through the silica-based fiber 410 as excitation light for stimulated Brillouin scattering, it has a narrow band gain at a frequency lower than the wavelength λ2 by about 10 GHz. Here, laser light in a narrow wavelength range Δλs is oscillated around the wavelength λ2 by the fiber grating 431, and the stimulated Brillouin scattering of the silica-based fiber 410 is further activated. As a result, the pair of chirped fiber gratings 421, 4
The laser light of multiple wavelengths is oscillated one after another at intervals of about 10 GHz above the wavelength λ2 between the laser beams 22, and the laser light of the wavelength λ2 spreads within a wide wavelength range Δλl.

【0076】また、カスケードの誘導ブリルアン散乱と
ともに他の非線形効果が組み合わさった結果、広い波長
域Δλlの範囲内に多波長のレーザ光が発生する場合も
ある。これらの非線形効果により一対のチャープ・ファ
イバグレーティングの間で広い波長域Δλlの範囲内に
拡がってレーザ光が発振される。
Further, as a result of the combination of stimulated Brillouin scattering of the cascade and other nonlinear effects, multi-wavelength laser light may be generated within a wide wavelength range Δλ1 in some cases. Due to these non-linear effects, laser light is oscillated between a pair of chirped fiber gratings in a wide wavelength range Δλl.

【0077】チャープ・ファイバグレーティング422
を介して光共振器内部のレーザ光の一部が石英系ファイ
バ410から出力される。実施の形態1の場合と同様
に、出力するレーザ光のスペクトル分布は、図3のよう
な広帯域となっている。
[0077] Chirped fiber grating 422
A part of the laser light inside the optical resonator is output from the silica-based fiber 410 through the optical fiber. As in the case of the first embodiment, the spectrum distribution of the output laser light has a wide band as shown in FIG.

【0078】実施の形態6.この発明の実施の形態6に
係るファイバレーザ装置について図面を参照しながら説
明する。
Embodiment 6 FIG. Embodiment 6 A fiber laser device according to Embodiment 6 of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0079】上記実施の形態1〜5の構成において、チ
ャープ・ファイバグレーティングは、波長に対して反射
率が変化している場合、同様な効果が得られる。例え
ば、図4に示す実施の形態2と同様な構成において、一
対のチャープ・ファイバグレーティング221、222
のうち、一方、例えば、チャープ・ファイバグレーティ
ング222における反射率のスペクトル分布は、図8の
ような広帯域となっている。
In the structures of the first to fifth embodiments, the chirped fiber grating can obtain the same effect when the reflectance changes with respect to the wavelength. For example, in a configuration similar to the second embodiment shown in FIG. 4, a pair of chirped fiber gratings 221 and 222 are provided.
On the other hand, for example, the spectral distribution of the reflectance in the chirped fiber grating 222 has a wide band as shown in FIG.

【0080】チャープ・ファイバグレーティング222
における反射率のスペクトル分布が、図2(b)に示す
ように広い波長域Δλlの範囲内で反射率が一定である
場合、カスケードの誘導ブリルアン散乱において短波長
側のレーザ光が励起光となっているため、図3に示すよ
うに、チャープ・ファイバグレーティング222を介し
て短波長であるほど高パワーで出力される。
Chirp fiber grating 222
When the reflectance distribution is constant within a wide wavelength range Δλ1 as shown in FIG. 2B, the laser light on the short wavelength side becomes the excitation light in the stimulated Brillouin scattering of the cascade. Therefore, as shown in FIG. 3, the shorter the wavelength, the higher the output power through the chirped fiber grating 222.

【0081】一方、チャープ・ファイバグレーティング
222における反射率のスペクトル分布が、図8に示す
ように、波長λ2以上で短波長であるほど反射率が徐々
に増大している場合、カスケードの誘導ブリルアン散乱
において短波長側のレーザ光が高パワーで発振するた
め、カスケードの誘導ブリルアン散乱が活性化されると
ともに、ファイバグレーティング222は短波長である
ほど高反射率を有しているため、図9に示すように、チ
ャープ・ファイバグレーティング222を介して広い波
長域Δλlの範囲内でレーザ光のパワーがほぼ一定で出
力される。このようにして、チャープ・ファイバグレー
ティング222における反射率のスペクトル分布を任意
に設定し、一対の反射手段の間で発振するレーザ光のス
ペクトルパワー密度を調整している。
On the other hand, when the reflectance distribution in the chirped fiber grating 222 gradually increases as the wavelength becomes shorter than the wavelength λ2 as shown in FIG. 8, the stimulated Brillouin scattering of the cascade occurs. In FIG. 9, since the laser light on the short wavelength side oscillates with high power, the stimulated Brillouin scattering of the cascade is activated, and the shorter the wavelength, the higher the reflectivity of the fiber grating 222. As described above, the power of the laser beam is output through the chirped fiber grating 222 at a substantially constant power within a wide wavelength range Δλl. In this way, the spectral distribution of the reflectance in the chirped fiber grating 222 is arbitrarily set, and the spectral power density of the laser light oscillating between the pair of reflecting means is adjusted.

【0082】実施の形態7.この発明の実施の形態7に
係るファイバレーザシステムについて図面を参照しなが
ら説明する。図10は、この発明の実施の形態7に係る
ファイバレーザシステムの構成を示す図である。
Embodiment 7 FIG. Embodiment 7 A fiber laser system according to Embodiment 7 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a fiber laser system according to Embodiment 7 of the present invention.

【0083】図10において、500は上記実施の形態
1〜6のいずれかの構成である広帯域励起光源(ファイ
バレーザ装置)、510は100nm程度で波長の多重
化された信号光を伝送する光ファイバ(光伝送手段)、
520は広帯域励起光源500から出力する50nm程
度で広帯域のレーザ光を光ファイバ510に導入するフ
ァイバカプラ(レーザ結合手段)である。
In FIG. 10, reference numeral 500 denotes a broadband pump light source (fiber laser device) having any one of the first to sixth embodiments, and reference numeral 510 denotes an optical fiber for transmitting a signal light having a wavelength multiplexed at about 100 nm. (Optical transmission means),
Reference numeral 520 denotes a fiber coupler (laser coupling means) for introducing a laser beam of about 50 nm and a broad band output from the broad band excitation light source 500 into the optical fiber 510.

【0084】図10に示すように、波長の多重化された
信号光が光ファイバ510を伝搬する。また、広帯域の
レーザ光が広帯域励起光源500から出力され、ファイ
バカプラ520を介して光ファイバ510に信号光と逆
方向で結合されている。また、励起光のスペクトル幅が
誘導ブリルアン散乱における利得のスペクトル幅より広
くなることにより誘導ブリルアン散乱は抑制され、高パ
ワーの励起光が使用可能となる。なお、ファイバカプラ
520は、広帯域のレーザ光が十分に伝搬するように光
ファイバ510中に配置され、広帯域のレーザ光が信号
光と同一方向で結合される場合もあり得る。
As shown in FIG. 10, the multiplexed signal light propagates through the optical fiber 510. The broadband laser light is output from the broadband pump light source 500 and coupled to the optical fiber 510 via the fiber coupler 520 in a direction opposite to the signal light. Further, when the spectrum width of the excitation light is wider than the spectrum width of the gain in stimulated Brillouin scattering, stimulated Brillouin scattering is suppressed, and high-power excitation light can be used. Note that the fiber coupler 520 is disposed in the optical fiber 510 so that the broadband laser light can sufficiently propagate, and the broadband laser light may be coupled in the same direction as the signal light.

【0085】光ファイバ510に結合された広帯域のレ
ーザ光は、光ファイバ510のコアを伝搬する。このと
き、広帯域のレーザ光は誘導ラマン散乱の励起光として
光ファイバ510を伝搬する際に、波長の多重化された
信号光に応じた100nm以上で広帯域な利得を持たせ
る。その結果、誘導ラマン散乱により光ファイバ510
中で波長の多重化された信号光がラマン増幅される。
The broadband laser light coupled to the optical fiber 510 propagates through the core of the optical fiber 510. At this time, when the broadband laser light propagates through the optical fiber 510 as excitation light of stimulated Raman scattering, it has a wideband gain of 100 nm or more corresponding to the wavelength multiplexed signal light. As a result, the optical fiber 510 is stimulated by stimulated Raman scattering.
The signal light having the wavelength multiplexed therein is subjected to Raman amplification.

【0086】特に、広帯域励起光源500が実施の形態
6の場合、反射手段における反射率のスペクトル分布を
変化させることにより容易に出力するレーザ光のスペク
トル分布を最適化することが可能であるため、励起光の
スペクトルパワー密度を短い波長成分が高くなる非対称
な励起波長配置にすることによりラマン増幅の平坦な利
得分布が得られる。
In particular, when the broadband excitation light source 500 is the sixth embodiment, it is possible to easily optimize the spectral distribution of the output laser light by changing the spectral distribution of the reflectance in the reflection means. A flat gain distribution of Raman amplification can be obtained by setting the spectral power density of the pump light to an asymmetric pump wavelength arrangement in which short wavelength components increase.

【0087】[0087]

【発明の効果】この発明の請求項1に係るファイバレー
ザ装置は、以上説明したとおり、任意の第1の波長のレ
ーザ光を入力して異なる第2の波長のレーザ光を増幅す
るファイバレーザ装置において、前記第1の波長を持つ
レーザ光を発生するレーザ光源と、前記第2の波長に対
して第1の反射率を持つ第1の反射手段と、非線形効果
を活性化させる活性媒質を含む非線形用光ファイバと、
前記非線形用光ファイバに光共振器を規定し、前記非線
形用光ファイバを挟むように前記第1の反射手段の対向
する位置に配置され、前記第2の波長に対して第2の反
射率を持ち、前記第2の波長を持つレーザ光を反射する
とともに、前記第2の波長を持つレーザ光の一部を出力
する第2の反射手段とを備え、一対の前記第1及び第2
の反射手段は、前記第2の波長を含む広い波長域のレー
ザ光を反射し、前記光共振器は、前記第1の波長を持つ
レーザ光で前記第2の波長を持つレーザ光を増幅すると
ともに、非線形効果により前記第2の波長を持つレーザ
光が広い波長域の範囲内に拡がって発振するので、任意
の第1の波長のレーザ光から所望の広い波長域の範囲内
に拡がったレーザ光を得ることができるという効果を奏
する。
As described above, the fiber laser device according to claim 1 of the present invention amplifies a laser beam having an arbitrary first wavelength and amplifies a laser beam having a different second wavelength. , Includes a laser light source for generating a laser beam having the first wavelength, a first reflection unit having a first reflectance for the second wavelength, and an active medium for activating a nonlinear effect. An optical fiber for nonlinearity,
An optical resonator is defined in the nonlinear optical fiber, and is disposed at a position facing the first reflection means so as to sandwich the nonlinear optical fiber, and has a second reflectance with respect to the second wavelength. And a second reflecting means for reflecting the laser light having the second wavelength and outputting a part of the laser light having the second wavelength.
The reflection means reflects laser light in a wide wavelength range including the second wavelength, and the optical resonator amplifies the laser light having the second wavelength with the laser light having the first wavelength. At the same time, since the laser light having the second wavelength spreads and oscillates in a wide wavelength range due to the non-linear effect, the laser light has expanded from a laser light of any first wavelength to a desired wide wavelength range. This has the effect of obtaining light.

【0088】この発明の請求項2に係るファイバレーザ
装置は、以上説明したとおり、前記非線形用光ファイバ
に光共振器を規定し、前記非線形用光ファイバを挟むよ
うに前記第1の反射手段の対向する位置に配置され、前
記第2の波長に対して第3の反射率を持ち、前記第2の
波長を中心に狭い波長域のレーザ光を反射する第3の反
射手段をさらに備えたので、任意の第1の波長のレーザ
光から所望の広い波長域の範囲内に拡がったレーザ光を
得ることができるという効果を奏する。
As described above, in the fiber laser device according to the second aspect of the present invention, an optical resonator is defined in the nonlinear optical fiber, and the first reflecting means is provided so as to sandwich the nonlinear optical fiber. Since it further includes a third reflecting means which is disposed at an opposite position, has a third reflectance with respect to the second wavelength, and reflects laser light in a narrow wavelength range around the second wavelength. The laser beam having an arbitrary first wavelength can obtain a laser beam spread within a desired wide wavelength range.

【0089】この発明の請求項3に係るファイバレーザ
装置は、以上説明したとおり、前記非線形用光ファイバ
に光共振器を規定し、前記非線形用光ファイバを挟むよ
うに両側に配置され、それぞれ前記第2の波長に対して
第3、第4の反射率を持ち、前記第2の波長を中心に狭
い波長域のレーザ光を反射する第3及び第4の反射手段
をさらに備えたので、任意の第1の波長のレーザ光から
所望の広い波長域の範囲内に拡がったレーザ光を得るこ
とができるという効果を奏する。
As described above, the fiber laser device according to claim 3 of the present invention defines an optical resonator in the nonlinear optical fiber, and is disposed on both sides of the nonlinear optical fiber so as to sandwich the nonlinear optical fiber. Third and fourth reflecting means having third and fourth reflectances for the second wavelength and reflecting laser light in a narrow wavelength range around the second wavelength are further provided. There is an effect that a laser beam spread within a desired wide wavelength range can be obtained from the laser beam of the first wavelength.

【0090】この発明の請求項4に係るファイバレーザ
装置は、以上説明したとおり、前記非線形用光ファイバ
が、前記第1の波長を持つレーザ光により誘導放出効果
を活性化させる希土類元素を含み、前記誘導放出効果に
基づき前記第1の波長を持つレーザ光により前記光共振
器内部で前記第2の波長を持つレーザ光を増幅するの
で、任意の第1の波長のレーザ光から所望の広い波長域
の範囲内に拡がったレーザ光を得ることができるという
効果を奏する。
In the fiber laser device according to a fourth aspect of the present invention, as described above, the nonlinear optical fiber contains a rare earth element that activates the stimulated emission effect by the laser light having the first wavelength. Since the laser beam having the second wavelength is amplified inside the optical resonator by the laser beam having the first wavelength based on the stimulated emission effect, the laser beam having any first wavelength can be amplified to a desired wide wavelength. There is an effect that a laser beam spread within the range can be obtained.

【0091】この発明の請求項5に係るファイバレーザ
装置は、以上説明したとおり、前記非線形用光ファイバ
に光共振器を規定し、前記非線形用光ファイバを挟むよ
うに両側に配置され、前記第1の波長以上で前記第2の
波長以下のレーザ光を反射する複数対の反射手段をさら
に備え、縦続する非線形効果により前記第1の波長を持
つレーザ光が前記光共振器内部で前記第2の波長を持つ
レーザ光を増幅するので、任意の第1の波長のレーザ光
から所望の広い波長域の範囲内に拡がったレーザ光を得
ることができるという効果を奏する。
As described above, the fiber laser device according to claim 5 of the present invention defines an optical resonator in the nonlinear optical fiber, and is disposed on both sides of the nonlinear optical fiber so as to sandwich the nonlinear optical fiber. A plurality of pairs of reflecting means for reflecting laser light having a wavelength equal to or greater than one wavelength and equal to or less than the second wavelength, wherein the laser light having the first wavelength is illuminated inside the optical resonator by a cascaded nonlinear effect; Since the laser light having the wavelength of .lamda. Is amplified, it is possible to obtain a laser light having an arbitrary first wavelength within a desired wide wavelength range.

【0092】この発明の請求項6に係るファイバレーザ
装置は、以上説明したとおり、一対の前記第1及び第2
の反射手段のうち、少なくとも一方の反射手段は、屈折
率変化の大きさが変化し、波長に対して反射率が変化し
ているので、任意の第1の波長のレーザ光から所望の広
い波長域の範囲内に拡がったレーザ光を得ることができ
るという効果を奏する。
As described above, the fiber laser device according to claim 6 of the present invention comprises a pair of the first and second pairs.
Of the reflecting means, at least one of the reflecting means has a change in the refractive index change and a change in the reflectance with respect to the wavelength. There is an effect that a laser beam spread within the range can be obtained.

【0093】この発明の請求項7に係るファイバレーザ
装置は、以上説明したとおり、前記一方の反射手段が、
前記第2の波長以上で短波長であるほど反射率が徐々に
増大しているので、任意の第1の波長のレーザ光から所
望の広い波長域の範囲内に拡がったレーザ光を得ること
ができるという効果を奏する。
As described above, in the fiber laser device according to claim 7 of the present invention, the one reflecting means includes:
Since the reflectivity gradually increases as the wavelength is shorter than or equal to the second wavelength, it is possible to obtain laser light having an arbitrary first wavelength within a desired wide wavelength range. It has the effect of being able to.

【0094】この発明の請求項8に係るファイバレーザ
システムは、以上説明したとおり、広帯域レーザ光を出
力する請求項1から請求項7までのいずれかに記載のフ
ァイバレーザ装置と、波長の多重化された信号光を伝送
する光伝送手段と、前記ファイバレーザ装置から出力す
る広帯域レーザ光を、前記光伝送手段に導入するレーザ
結合手段とを備えたので、波長の多重化された信号光を
ラマン増幅できるという効果を奏する。
As described above, the fiber laser system according to the eighth aspect of the present invention includes a fiber laser device according to any one of the first to seventh aspects for outputting a broadband laser light, and a wavelength multiplexing apparatus. Optical transmission means for transmitting the converted signal light, and laser coupling means for introducing the broadband laser light output from the fiber laser device to the optical transmission means. It has the effect of being able to amplify.

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

【図1】 この発明の実施の形態1に係るファイバレー
ザ装置の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fiber laser device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1に係るファイバレー
ザ装置のチャープ・ファイバグレーティングにおける反
射率のスペクトル分布を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a spectral distribution of reflectance in a chirped fiber grating of the fiber laser device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図3】 この発明の実施の形態1に係るファイバレー
ザ装置の出力レーザ光のスペクトル分布を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a spectrum distribution of output laser light of the fiber laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 この発明の実施の形態2に係るファイバレー
ザ装置の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a fiber laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 この発明の実施の形態2に係るファイバレー
ザ装置のファイバグレーティング231おける反射率の
スペクトル分布を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a spectral distribution of reflectance in a fiber grating 231 of the fiber laser device according to Embodiment 2 of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態3に係るファイバレー
ザ装置の構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a fiber laser device according to Embodiment 3 of the present invention.

【図7】 この発明の実施の形態5に係るファイバレー
ザ装置の構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a fiber laser device according to Embodiment 5 of the present invention.

【図8】 この発明の実施の形態6に係るファイバレー
ザ装置のチャープ・ファイバグレーティング222にお
ける反射率のスペクトル分布を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a spectral distribution of reflectance in a chirped fiber grating 222 of a fiber laser device according to Embodiment 6 of the present invention.

【図9】 この発明の実施の形態6に係るファイバレー
ザ装置の出力レーザ光のスペクトル分布を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a spectrum distribution of output laser light of a fiber laser device according to Embodiment 6 of the present invention.

【図10】 この発明の実施の形態7に係るファイバレ
ーザシステムの構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a fiber laser system according to Embodiment 7 of the present invention.

【図11】 従来のファイバレーザ装置の構成を示す図
である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a conventional fiber laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 波長λ1(=1064nm)のNd:YAGレ
ーザ(レーザ光源)、110 石英系ファイバ(非線形
用光ファイバ)、111 ファイバグレーティング、1
21、122 チャープ・ファイバグレーティング(反
射手段)、200 波長λ1(=1315nm)のラマ
ンファイバレーザ(レーザ光源)、210 石英系ファ
イバ(非線形用光ファイバ)、211 ファイバグレー
ティング、221、222 チャープ・ファイバグレー
ティング(反射手段)、231ファイバグレーティン
グ、300 波長λ1(=1385nm)のラマンファ
イバレーザ(レーザ光源)、310 石英系ファイバ
(非線形用光ファイバ)、311 ファイバグレーティ
ング、321、322 チャープ・ファイバグレーティ
ング(反射手段)、331、332 一対のファイバグ
レーティング、400波長λ1(=1064nm)のY
bドープファイバレーザ(レーザ光源)、410 石英
系ファイバ(非線形用光ファイバ)、411 ファイバ
グレーティング、421、422 チャープ・ファイバ
グレーティング(反射手段)、431ファイバグレーテ
ィング、441、442 ファイバグレーティング、4
51、452 ファイバグレーティング、461、46
2 ファイバグレーティング、471、472 ファイ
バグレーティング、481、482 ファイバグレーテ
ィング、500 広帯域励起光源(レーザ出力手段)、
510 光ファイバ(光伝送手段)、520 ファイバ
カプラ(レーザ結合手段)。
100 Nd: YAG laser (laser light source) with wavelength λ1 (= 1064 nm), 110 silica-based fiber (non-linear optical fiber), 111 fiber grating, 1
21, 122 Chirped fiber grating (reflection means), 200 wavelength λ1 (= 1315 nm) Raman fiber laser (laser light source), 210 silica-based fiber (non-linear optical fiber), 211 fiber grating, 221, 222 chirped fiber grating (Reflection means), 231 fiber grating, 300 wavelength λ1 (= 1385 nm) Raman fiber laser (laser light source), 310 silica-based fiber (non-linear optical fiber), 311 fiber grating, 321, 322 chirped fiber grating (reflection means) ), 331, 332 A pair of fiber gratings, Y of 400 wavelength λ1 (= 1064 nm)
b-doped fiber laser (laser light source), 410 quartz-based fiber (non-linear optical fiber), 411 fiber grating, 421, 422 chirped fiber grating (reflection means), 431 fiber grating, 441, 442 fiber grating, 4
51, 452 fiber grating, 461, 46
2 fiber grating, 471, 472 fiber grating, 481, 482 fiber grating, 500 broadband excitation light source (laser output means),
510 Optical fiber (optical transmission means), 520 Fiber coupler (laser coupling means).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2K002 AA02 AB12 BA01 CA15 DA10 HA23 HA24 5F072 AB07 AB09 AK06 KK07 QQ06 QQ07 YY17  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2K002 AA02 AB12 BA01 CA15 DA10 HA23 HA24 5F072 AB07 AB09 AK06 KK07 QQ06 QQ07 YY17

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 任意の第1の波長のレーザ光を入力して
異なる第2の波長のレーザ光を増幅するファイバレーザ
装置において、 前記第1の波長を持つレーザ光を発生するレーザ光源
と、 前記第2の波長に対して第1の反射率を持つ第1の反射
手段と、 非線形効果を活性化させる活性媒質を含む非線形用光フ
ァイバと、 前記非線形用光ファイバに光共振器を規定し、前記非線
形用光ファイバを挟むように前記第1の反射手段の対向
する位置に配置され、前記第2の波長に対して第2の反
射率を持ち、前記第2の波長を持つレーザ光を反射する
とともに、前記第2の波長を持つレーザ光の一部を出力
する第2の反射手段とを備え、 一対の前記第1及び第2の反射手段は、前記第2の波長
を含む広い波長域のレーザ光を反射し、 前記光共振器は、前記第1の波長を持つレーザ光で前記
第2の波長を持つレーザ光を増幅するとともに、非線形
効果により前記第2の波長を持つレーザ光が広い波長域
の範囲内に拡がって発振することを特徴とするファイバ
レーザ装置。
1. A fiber laser device for inputting a laser beam having an arbitrary first wavelength and amplifying a laser beam having a different second wavelength, comprising: a laser light source for generating the laser beam having the first wavelength; A first reflecting means having a first reflectance for the second wavelength; a nonlinear optical fiber including an active medium for activating a nonlinear effect; and an optical resonator defined in the nonlinear optical fiber. A laser beam having a second reflectance with respect to the second wavelength and having the second wavelength is disposed at a position facing the first reflecting means so as to sandwich the nonlinear optical fiber. A second reflecting means for reflecting and outputting a part of the laser light having the second wavelength, wherein the pair of the first and second reflecting means have a wide wavelength range including the second wavelength. Reflecting the laser light in the region, the optical resonator, The laser light having the second wavelength is amplified by the laser light having the first wavelength, and the laser light having the second wavelength spreads and oscillates in a wide wavelength range due to a non-linear effect. Characteristic fiber laser device.
【請求項2】 前記非線形用光ファイバに光共振器を規
定し、前記非線形用光ファイバを挟むように前記第1の
反射手段の対向する位置に配置され、前記第2の波長に
対して第3の反射率を持ち、前記第2の波長を中心に狭
い波長域のレーザ光を反射する第3の反射手段をさらに
備えたことを特徴とする請求項1記載のファイバレーザ
装置。
2. An optical resonator is defined in the nonlinear optical fiber, the optical resonator is arranged at a position facing the first reflecting means so as to sandwich the nonlinear optical fiber, and a second optical wavelength is defined with respect to the second wavelength. 2. The fiber laser device according to claim 1, further comprising third reflecting means having a reflectance of 3 and reflecting laser light in a narrow wavelength range around the second wavelength.
【請求項3】 前記非線形用光ファイバに光共振器を規
定し、前記非線形用光ファイバを挟むように両側に配置
され、それぞれ前記第2の波長に対して第3、第4の反
射率を持ち、前記第2の波長を中心に狭い波長域のレー
ザ光を反射する第3及び第4の反射手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1記載のファイバレーザ装置。
3. An optical resonator is defined in the non-linear optical fiber, and is disposed on both sides of the non-linear optical fiber so as to sandwich the non-linear optical fiber. 2. The fiber laser device according to claim 1, further comprising third and fourth reflection means for reflecting the laser light in a narrow wavelength range around the second wavelength.
【請求項4】 前記非線形用光ファイバは、前記第1の
波長を持つレーザ光により誘導放出効果を活性化させる
希土類元素を含み、前記誘導放出効果に基づき前記第1
の波長を持つレーザ光により前記光共振器内部で前記第
2の波長を持つレーザ光を増幅することを特徴とする請
求項1から請求項3までのいずれかに記載のファイバレ
ーザ装置。
4. The non-linear optical fiber includes a rare-earth element that activates a stimulated emission effect by the laser light having the first wavelength, and the first optical fiber based on the stimulated emission effect.
The fiber laser device according to any one of claims 1 to 3, wherein the laser light having the second wavelength is amplified inside the optical resonator by the laser light having the wavelength.
【請求項5】 前記非線形用光ファイバに光共振器を規
定し、前記非線形用光ファイバを挟むように両側に配置
され、前記第1の波長以上で前記第2の波長以下のレー
ザ光を反射する複数対の反射手段をさらに備え、 縦続する非線形効果により前記第1の波長を持つレーザ
光が前記光共振器内部で前記第2の波長を持つレーザ光
を増幅することを特徴とする請求項1から請求項3まで
のいずれかに記載のファイバレーザ装置。
5. An optical resonator is defined in the non-linear optical fiber, and is disposed on both sides of the non-linear optical fiber so as to sandwich the non-linear optical fiber, and reflects laser light having the first wavelength or more and the second wavelength or less. The laser light having the first wavelength amplifies the laser light having the second wavelength inside the optical resonator by a cascaded nonlinear effect. The fiber laser device according to any one of claims 1 to 3.
【請求項6】 一対の前記第1及び第2の反射手段のう
ち、少なくとも一方の反射手段は、屈折率変化の大きさ
が変化し、波長に対して反射率が変化していることを特
徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載の
ファイバレーザ装置。
6. A method according to claim 1, wherein at least one of the pair of first and second reflecting means has a change in the refractive index change and a change in the reflectance with respect to the wavelength. The fiber laser device according to any one of claims 1 to 5, wherein
【請求項7】 前記一方の反射手段は、前記第2の波長
以上で短波長であるほど反射率が徐々に増大しているこ
とを特徴とする請求項6記載のファイバレーザ装置。
7. The fiber laser device according to claim 6, wherein the reflectance of the one reflecting means gradually increases as the wavelength is longer than the second wavelength and shorter.
【請求項8】 広帯域レーザ光を出力する請求項1から
請求項7までのいずれかに記載のファイバレーザ装置
と、 波長の多重化された信号光を伝送する光伝送手段と、 前記ファイバレーザ装置から出力する広帯域レーザ光
を、前記光伝送手段に導入するレーザ結合手段とを備え
たことを特徴とするファイバレーザシステム。
8. A fiber laser device according to claim 1, which outputs a broadband laser light, an optical transmission means for transmitting wavelength-multiplexed signal light, and said fiber laser device. And a laser coupling means for introducing broadband laser light output from the optical transmission means to the optical transmission means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102324691A (en) * 2011-09-16 2012-01-18 长春理工大学 Acousto-optic filter-tunable Raman optical fiber laser

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