JP2004087541A - 高出力光源装置 - Google Patents

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Takashi Hyodo
兵頭 隆史
Takamasa Yamashita
山下 高雅
Mamoru Hashimoto
橋本 守
▲吉▼田 実
Minoru Yoshida
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Abstract

【課題】非線形現象を抑制してピークパワーを高めた出力光を得ることができる高出力光源装置を提供する。
【解決手段】電気パルス信号を発生するパルス発生器2と、電気パルス信号を光パルスに変換するレーザダイオード3と、第1,第2のエルビウムドープファイバ増幅器5,7を備える高出力パルス光源において、1.55μmであったレーザダイオード3の発振波長を、1.53μmとし、第1,第2のエルビウムドープファイバ増幅器5,7のエルビウムドープファイバの長さを短くし、これによって、非線形現象を抑制するようにしている。
【選択図】    図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高出力のパルス光などを発生する高出力光源装置に関し、更に詳しくは、例えば、光学部品のスクリーニング、金属の微細熱加工やレーザ測距などに好適な高出力光源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図2は、高出力パルス光を発生する従来の高出力パルス光源の概略構成図である。
【0003】
このパルス光源は、パルス発生器2で発生した矩形の電気パルス信号が、発振波長1.55μmのレーザダイオード3’によって矩形の光パルスに変換され、偏波コントローラ4を介して第1のエルビウムドープファイバ増幅器(EDFA)5’に入力されて増幅され、増幅パルス光として出力される。第1のエルビウムドープファイバ増幅器5’からの増幅パルス光は、バンドパスフィルタ6でASE(雑音)が除去されて第2のエルビウムドープファイバ増幅器7’に入力されて増幅され、数kw程度の比較的高いピークパワーを有するパルス光が出力される。なお、8はコネクタである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような高出力パルス光源では、第1のエルビウムドープファイバ増幅器からの増幅パルス光のピークパワーが高くなると、第2のエルビウムドープファイバ増幅器のエルビウムドープファイバ(EDF)のコアのパワー密度が高くなってラマン散乱等の非線形現象を生じ、エネルギーが分散されてピークパワーが上がらないという難点がある。
【0005】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、非線形現象を抑制してピークパワーを高めた出力光を得ることができる高出力光源装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。
【0007】
すなわち、本発明の高出力光源装置は、電気信号を発生する信号発生器と、前記電気信号に基づいて、レーザ光を生成する半導体レーザと、前記半導体レーザからのレーザ光を増幅する希土類元素ドープファイバ増幅器とを備え、前記半導体レーザの発振波長が、前記希土類元素ドープファイバの複数の利得帯域の一つに利得帯域に対応する波長である高出力光源装置において、前記半導体レーザの発振波長を、前記一つの利得帯域とは別の利得帯域に対応する波長としている。
【0008】
本発明によると、半導体レーザの発振波長を、希土類元素ドープファイバ増幅器の複数の利得帯域の或る利得帯域に対応する波長から別の利得帯域に対応する波長に変更するので、希土類元素ドープファイバ増幅器の単位長さ当たりの利得が大きい発振波長とすることにより、希土類元素ドープファイバ増幅器の希土類元素ドープファイバの長さを短くすることができ、これによって、非線形現象を抑制して出力光のピークパワーを高めることができる。
【0009】
本発明の高出力光源装置は、電気信号を発生する信号発生器と、前記電気信号に基づいて、レーザ光を生成する半導体レーザと、前記半導体レーザからのレーザ光を増幅するエルビウムドープファイバ増幅器とを備え、前記半導体レーザの発振波長が、1.55μmである高出力光源装置において、前記半導体レーザの発振波長を、1.53μmにしたものである。
【0010】
本発明によると、1.55μmであった半導体レーザの発振波長を、エルビウムドープファイバ増幅器の利得ピークである1.53μmにしたので、エルビウムドープファイバの長さを、従来よりも短くすることができ、これによって、非線形現象を抑制して出力光のピークパワーを高めることができる。
【0011】
本発明の一実施態様においては、前記電気信号がパルス状であり、前記半導体レーザは、パルス光を生成するものである。
【0012】
本発明によると、非線形現象を抑制してピークパワーを高めた高出力のパルス光を出力することができる。
【0013】
本発明の好ましい実施態様においては、前記エルビウムドープファイバ増幅器が、二つのエルビウムドープファイバ増幅器からなり、両エルビウムドープファイバ増幅器の間に、バンドパスフィルタを設けている。
【0014】
本発明によると、第1のエルビウムドープファイバ増幅器で増幅された増幅パルスが、第2のエルビウムドープファイバ増幅器で増幅される際の非線形現象が抑制されてピークパワーを高めた出力光を得ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0016】
(実施の形態1)
図1は、本発明の一つの実施の形態に係る高出力光源装置の全体構成を示す図である。
【0017】
この実施の形態の高出力光源装置1は、パルス発生器2で発生した矩形の電気パルス信号が、レーザダイオード3によって矩形の光パルスに変換され、偏波コントローラ4を介して第1のエルビウムドープファイバ増幅器(EDFA)5に入力されて増幅されて増幅パルス光として出力される。第1のエルビウムドープファイバ増幅器5からの増幅パルス光は、バンドパスフィルタ6でASE(雑音)が除去されて第2のエルビウムドープファイバ増幅器7に入力されて増幅され、数kw程度の比較的高いピークパワーを有するパルス光が、コネクタ8を介して出力される。
【0018】
この実施の形態では、非線形現象を抑制してピークパワーを高めるために、従来1.55μmであったレーザダイオード3の発振波長を、エルビウムドープファイバの利得ピークのある1.53μmとしている。
【0019】
エルビウムドープファイバは、1.54μmから1.56μmにかけて比較的平坦な利得スペクトルを有しており、これに対応して、従来では、レーザダイオード3の発振波長は、1.55μmとされていたのであるが、この実施の形態では、エルビウムドープファイバの1.53μmの利得ピークに対応してレーザダイオード3の発振波長を、1.53μmとしている。
【0020】
エルビウムドープファイバ増幅器のエルビウムドープファイバ(EDF)は、1.55μmに比べて、1.53μmの方が、単位長さ当たりの増幅利得が大きいので、レーザダイオード3の発振波長を、1.53μmにすることにより、エルビウムドープファイバ増幅器5,7のエルビウムドープファイバ(EDF)の長さを短くすることができる。
【0021】
以下に、この実施の形態と上述の従来例との比較結果を示す。
【0022】
図3は、レーザダイオードの発振波長を1.53μmとした実施の形態および発振波長が1.55μmである従来例におけるEDF長に対する利得の変化をそれぞれ示している。
【0023】
この図3に示されるように、発振波長が1.53μmの実施の形態は、発振波長が1.55μmの従来例に比べて、短いファイバ長で高い利得が得られることが分かる。したがって、発振波長が1.53μmの実施の形態では、ファイバ長を従来例に比べて短くすることによる非線形現象の抑制が可能となる。また、得られる利得の最大値も、発振波長が1.53μmの実施の形態の方が、大きくなっており、発振波長が1.55μmの従来例に比べて、高出力化を図ることができる。
【0024】
このようにエルビウムドープファイバ増幅器5,7のエルビウムドープファイバ(EDF)の長さを、従来例に比べて短くできるので、ラマン散乱等の非線形現象を抑制することができ、これによって、出力パルス光のピークパワーを高めることが可能となる。
【0025】
以上のように出力パルス光のピークパワーを高めることができるので、例えば、光学部品のスクリーニングの際に、ダメージの発生を加速できることになり、スクリーニングに要する時間を短くすることができる。
【0026】
(その他の実施の形態)
上述の実施の形態では、パルス光源に適用したけれども、本発明は、パルス光源に限らず、連続光を出力するCW光源に適用してもよい。
【0027】
上述のの実施の形態では、エルビウムドープファイバ増幅器は、2段の構成であったけれども、本発明は、2段に限るものではなく、1段あるいは3段以上の構成であってもよい。
【0028】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、従来、1.55μmであった半導体レーザの発振波長を、1.53μmにしたので、単位長さ当たりの利得が大きくなってエルビウムドープファイバ増幅器のエルビウムドープファイバの長さを短くすることができ、これによって、ラマン散乱等の非線形現象を抑制して出力光のピークパワーを高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの実施の形態に係る高出力光源装置の構成図である。
【図2】従来例の構成図である。
【図3】実施の形態と従来例のEDF長に対する利得の変化を示す図である。
【符号の説明】
1      高出力光源装置
2      パルス発生器
3      レーザダイオード
5,5’   第1のエルビウムドープファイバ増幅器
7,7’   第2のエルビウムドープファイバ増幅器

Claims (4)

  1. 電気信号を発生する信号発生器と、前記電気信号に基づいて、レーザ光を生成する半導体レーザと、前記半導体レーザからのレーザ光を増幅する希土類元素ドープファイバ増幅器とを備え、前記半導体レーザの発振波長が、前記希土類元素ドープファイバの複数の利得帯域の一つに利得帯域に対応する波長である高出力光源装置において、
    前記半導体レーザの発振波長を、前記一つの利得帯域とは別の利得帯域に対応する波長としたことを特徴とする高出力光源装置。
  2. 電気信号を発生する信号発生器と、前記電気信号に基づいて、レーザ光を生成する半導体レーザと、前記半導体レーザからのレーザ光を増幅するエルビウムドープファイバ増幅器とを備え、前記半導体レーザの発振波長が、1.55μmである高出力光源装置において、
    前記半導体レーザの発振波長を、1.53μmにしたことを特徴とする高出力光源装置。
  3. 前記電気信号がパルス状であり、前記半導体レーザは、パルス光を生成するものである請求項1または2記載の高出力光源装置。
  4. 前記エルビウムドープファイバ増幅器が、二つのエルビウムドープファイバ増幅器からなり、両エルビウムドープファイバ増幅器の間に、バンドパスフィルタを設けた請求項1〜3のいずれかに記載の高出力光源装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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