JP2006324673A - アップコンバージョン光ファイバレーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力効率の向上したアップコンバージョン光ファイバレーザ装置を提供する。
【解決手段】装置５０は、励起光源５３と、その出力光から第１波長光を含んだ複数の波長光が得られるようにコアが希土類物質でドープされた第１光ファイバ５５と、第１光ファイバの一端に形成した第１ミラー５６ａと、他端に形成した第２ミラー５６ｂを備え、これらミラーの間の第１光ファイバで共振する第１波長光を選択して第２ミラーを通じ出力する第１共振器５７と、第１光ファイバの他端に連結され、第１共振器から入射される第１波長光の出力を増幅させる第２光ファイバを含み、第１波長光以外の波長光は第１波長光に比べ光ファイバ長さ当りの利得が高い第２波長光を含み、これらミラーは第２波長光より第１波長光に対して高い反射率を有し、第１光ファイバの長さを第２波長光に比べ第１波長光が優先的に発振するように設定する。
【選択図】 図５

Description

本発明は光ファイバレーザ装置に関し、より詳細には安定的かつ高効率で特定波長のレーザ光を得るためのアップコンバージョン（ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）光ファイバレーザ装置に関する。

最近、様々なディスプレイ及び光記録装置分野において、緑色または青色の短波長を発光するレーザの需要が増えつつある。しかし、このような短波長光レーザは赤外線または赤色光のような長波長光レーザに比べ製造工程が難しく単価が非常に高いという問題がある。

従って、比較的安価な長波長光レーザを利用して短波長光を発光するレーザ装置の製造技術が活発に研究されている。これに関連する従来の技術として、例えば特許文献１（ティー．サンドロック他著、「室温における高出力連続波アップコンバージョンファイバレーザ」、オプティクス・レターズ第２２巻第１１号、１９９７年６月１日［Ｔ．Ｓａｎｄｒｏｃｋ ｅｔ ａｌ．，“Ｈｉｇｈ−ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ” Ｏｐｔｉｃｓ ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．１１，Ｊｕｎ．,１,１９９７］）に記載されたアップコンバージョン光ファイバレーザ装置（ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ ｄｅｖｉｃｅ）がある。

前記特許文献には、図１−ａおよび図１−ｂに図示された通り、８３０ｎｍの出力光を有する励起光源１３と、コア５にＰｒ³⁺及びＹｂ³⁺の希土類イオンがドープされた光ファイバ１５を有するアップコンバージョン光ファイバレーザ装置１０が開示されている。

図１−ｂに図示された光ファイバレーザ装置１０において、前記励起光源はチタンサファイアレーザ素子１１とレンズまたはコリメータのような集光素子１２を含む。レーザ素子１１の出力光は集光素子１２を通じ前記光ファイバ１５のコア５またはクラッド層に入射される。

光ファイバ１５は、図１−ａに図示された通り、第１及び第２クラッド層４ａ、４ｂに取り囲まれたコア５がＰｒ³⁺及びＹｂ³⁺でドープされた構造を有する。光ファイバ１５では、図２に図示された通り、励起光源１３から約８３０ｎｍの光が入射されると、Ｙｂ³⁺の基底レベル２Ｆ_7/2の電子が励起されエネルギーレベル２Ｆ_5/2に遷移する。ここで、基底レベル２Ｆ_7/2に緩和される際に、そのエネルギーはＹｂ³⁺近くのＰｒ³⁺に伝達され、その基底レベル ³Ｈ₄ にある電子を ¹Ｇ₄ に励起する。また、８３０ｎｍの励起光がＰｒ³⁺に直接吸収されその電子をエネルギーレベル ³Ｐ₀ に励起する。前記レベルで緩和される際に、 ³Ｐ₀ から ³Ｆ₂ の遷移により６３５ｎｍの赤色光を得、 ³Ｐ₀ から ³Ｈ₅ の遷移により５２０〜５３０ｎｍの緑色光を得ることが可能である。

このようにして得られた６３５ｎｍ及び５２０〜５３０ｎｍの光は、図１−ｂに図示された通りに共振器１７を構成する第１及び第２ミラー１６ａ、１６ｂの間で共振して上記各波長のレーザ光に発振することが可能である。一般的に、赤色光（６３５ｎｍ）は緑色光（例、５２０ｎｍ）に比べ利得（ｇａｉｎ）が高いため、レーザ発振しきい値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）は赤色が緑色より低い。

上述の光ファイバレーザ装置においても、６３５ｎｍの赤色光は５２０ｎｍの緑色光に比べ先に発振するため、６３５ｎｍの赤色光を発振することが知られている。

ティー．サンドロック他著 「室温における高出力連続波アップコンバージョンファイバレーザ」 オプティクス・レターズ第２２巻第１１号、１９９７年６月１日（Ｔ．Ｓａｎｄｒｏｃｋ ｅｔ ａｌ．，"Ｈｉｇｈ−ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｗａｖｅ ｕｐｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ" Ｏｐｔｉｃｓ ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．１１，Ｊｕｎ．,１,１９９７）

従って、多数の発光変異のうち所望の低い波長を選択して出力するためには、ファブリ−ペロー（Ｆａｂｒｙ−ｐｅｒｏｔ）を構成するミラーの反射率特性を調節すべきである。即ち、前記の光ファイバレーザ装置において赤色光を抑制し緑色光を発振するためには、第１及び第２ミラーは６３５ｎｍの波長光に対する低い反射率（好ましくは、ほぼ０％）と５２０〜５３０ｎｍの波長光に対する高い反射率（好ましくは、ほぼ１００％）を有するミラーを採用する必要がある。

しかし、通常、ミラーを利用した場合は、波長に対する選択性を高い水準に確保しにくいため、ミラーの反射率のみを調節して所望の低い波長のレーザ発振のみを選択することが難しく、さらに高い出力を保障することが難しい。特に、６３５ｎｍの赤色光と５２０〜５３０ｎｍの緑色光の場合のように、二つの波長光の間の波長差が大きくない場合にはミラーの反射率調節のみでは所望の低い波長光の発振を得ることはさらに難しくなる。

本発明は上述の従来技術の問題を解決するためのものであり、その目的はミラーの反射率と光ファイバの長さを調整することで利得が大きい波長の発振を抑圧して利得が小さい所望の波長を発振させ、追加的な光ファイバを利用して出力効率を向上させる光ファイバレーザ装置を提供することにある。

上述の技術的課題を実現するため、本発明は、所定の波長光を出力する励起光源；前記励起光源の出力端に連結された一端を有し、前記励起光源の出力光から第１波長光を含んだ複数の波長光が得られるようコアが希土類物質でドープされた第１光ファイバと、前記第１光ファイバの一端に形成された第１ミラーと、前記第１光ファイバの他端に形成された第２ミラーからなり、前記第１及び第２ミラーの間の前記第１光ファイバで共振する前記複数の波長光のうち第１波長光を選択して前記第２ミラーを通じて出力する第１共振器；及び前記第１光ファイバの他端に連結された一段を有し、前記第１共振器から入射される第１波長光の出力を増幅させるための第２光ファイバを含み、前記第１波長光を除いた残りの波長光は前記第１波長光に比べ前記光ファイバ長さ当りの利得が高い第２波長光を含み、前記第１及び第２ミラーは前記第２波長光より前記第１波長光に対して高い反射率を有し、前記第１光ファイバは前記第２波長光に比べ前記第１波長光が優先的に発振するよう設定された長さを有する光ファイバレーザ装置を提供する。

このような長さはミラーの各波長に対する反射率割合と、励起光による光ファイバ励起程度、各波長における共振器損失などにより決定される。

前記第１ミラーはほぼ完全反射が保障されるよう前記第１波長光に対して９９％以上の反射率を有し、前記第２ミラーは前記第１波長光の安定的な発振が保障されるよう前記第１波長光に対して８０％以上でありつつ前記第１ミラーの反射率よりは小さい反射率を有することが好ましい。

本発明の具体的な実施形態において、前記第１光ファイバのコアはＰｒ³⁺及びＹｂ³⁺がドープされたものを使用することが可能である。この場合、前記励起光源の半導体レーザ素子は出力波長が８００〜１０００ｎｍの赤外線レーザであり得る。ドープされたコアに得られる複数の波長光は前記第１波長光と共に前記第１波長光より高い第２波長光を含み、前記第１波長光は５２０〜５３０ｎｍの波長を有する緑色光で、前記第２波長光は６３５ｎｍの波長を有する赤色光であり得る。

本発明に従う第１共振器から得られた第１波長光は安定的で、且つ低いしきい値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）で発振するが、出力が低いという制限性がある。これを克服するため、本発明は第１波長光出力を高めるための第２光ファイバを追加する方案を提案する。このような方案は２つの実施形態で具現化することが可能である。

本発明の一実施形態では、前記第２光ファイバは通常の光ファイバ型増幅器であることが可能である。これと異なって、本発明の他の実施形態では、前記第２光ファイバと追加的なミラーを含んだインジェクションロッキング型第２共振器を追加することが可能である。前記第２共振器は前記第１共振器と共有される前記第２ミラーと前記第２光ファイバの他端に形成された第３ミラーからなることが可能である。このような構造では、前記第２ミラーから注入される前記第１波長光の波長と一致する波長のみを増幅するインジェクションロッキングレーザ（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｌｏｃｋｉｎｇ ｌａｓｅｒ）原理が適用される。前記第３ミラーは相対的に低い反射率を有するミラーが使用される。前記第３ミラーの反射率は好ましく４〜３０％、より好ましくは約１０％程度の反射率を有する。

本発明によると、光ファイバの長さを調節して制限されたミラーの波長選択性を克服することにより、さらに効果的に長波長の発振を抑圧し短波長を発振させると同時に、追加的な光ファイバを利用して出力効率を向上させることにより、高い変換効率を有する光ファイバレーザ装置を提供することが可能である。

以下に、本発明にかかる光ファイバレーザ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

図３は本発明の一実施形態に従う光ファイバレーザ装置３０を示す。図３を参照すると、光ファイバレーザ装置３０は励起光源３３と第１光ファイバ３５を有する第１共振器３７及び光増幅器用第２光ファイバ３８を含む。

励起光源３３は半導体レーザ素子３１とそれから出力された光を第１光ファイバ３５のコアまたはクラッドに集束させることが可能なレンズまたはコリメータのような集光素子３２からなる。

第１光ファイバ３５は前記レーザ出力光から所望の第１波長光をアップコンバージョン現象により発生させることが可能であるように選ばれた適切な希土類イオンでドープされたコアを有する。前記希土類イオンによりレーザ素子３１の出力光は第１波長光を含んだ複数の波長光（例えば、第２波長光を含む）を発振させることが可能である。

第１共振器３７は第１光ファイバ３５の一端に備えられた第１ミラー３６ａと第１光ファイバ３５の他端に備えられた第２ミラー３６ｂを含む。第１共振器３７で、所望の第１波長光を低いしきい値で発振させ前記第２ミラーを通じて出力することが可能であるように、第１及び第２ミラー３６ａ、３６ｂは前記第１波長光に対して高反射性（ＨＲ）ミラーで構成され、第２ミラー３６ｂは第１ミラー３６ａより低い反射率を有する。好ましくは、第１ミラー３６ａはほぼ完全反射性を有することが要求され、好ましくは第１波長光に対して９９％以上の反射率を有する。第２ミラー３６ｂは前記第１波長光に対して８０％以上の反射率（より好ましくは９０％以上）を有するものが好ましい。

一方、本発明において、所望の第１波長光は他の第２波長光より利得が小さい場合に使用される。例えば、ドープされた希土類元素がＰｒ³⁺の場合に、そのエネルギーレベルで、緑色波長（５２０〜５３０ｎｍ）光は赤色波長（６３５ｎｍ）光に比べ光ファイバ単位長さ当りの利得が小さい。従って、本発明では、緑色波長光のような利得が小さい第１波長光を選択的に発振するためには、前記第１及び第２ミラー３６ａ、３６ｂは第１波長光に対して比較的高い選択性を有する。このような第１及び第２ミラー３６ａ、３６ｂはジクロニックミラー（ｄｉｃｈｒｏｎｉｃ ｍｉｒｒｏｒ）で構成されることが可能である。また、前記第１及び第２ミラー３６ａ、３６ｂの波長選択性に基づいて第２波長光より第１波長光が優先的に発振するように第１光ファイバ３５の長さＬ１を適切に減少させることが要求される。本発明で採用される第１波長光の選択性を保障するために第１光ファイバ長さを調節する原理は、図４−ａ及び図４−ｂで詳細に説明することとする。

第１光ファイバ３５の長さＬ１を減少させ、利得が高い他の波長光は抑制して前記第１波長光を優先発振させる場合には、その出力が減少され、高い変換効率を期待し難い。従って、本発明では第１波長光の出力を増加させるための第２光ファイバ３８を前記第１光ファイバ３５の他端に連結させる。

本実施形態のように、第２光ファイバ３８は通常の光ファイバ光増幅器であることが可能である。第２光ファイバ３８は第２ミラー３６ｂから入射された第１波長光を増幅させる役割をする。増幅もまたアップコンバージョンによる利得によって発生し、第２光ファイバ３８も励起光源３３によって共通で励起されるようにすることが可能である。

このように、本実施形態によると、相対的に第１波長光に対して高い反射率を有する第１及び第２ミラー３６ａ、３６ｂで構成された共振器３７において第１光ファイバ３５の長さを短縮することにより相対的に単位長さ当りの利得が小さい第１波長光を優先的に発振させ、その波長光の出力を光ファイバ増幅器３８を通じて増幅させることにより、優秀な変換効率を有する光ファイバレーザ装置３０を提供することが可能である。

図４−ａ及び図４−ｂは本発明の光ファイバレーザ装置の第１共振器で採用される原理を説明するためのグラフである。本グラフは、図３に示すものと類似の構造において、コアがＰｒ³⁺／Ｙｂ³⁺がドープされた光ファイバと８３０ｎｍ波長の励起光源を使用する際に、６３５ｎｍ及び５２０〜５３０ｎｍ波長光が各々発振されることが可能な形態を参考して説明することが可能である。

前記第１ミラー及び第２ミラーが各々５２０〜５３０ｎｍで９９．９％、９０．０％の反射率を有し、アップコンバージョン光ファイバ（即ち、第１光ファイバ）は長さ全体に対して同一に励起されると仮定し、６３５ｎｍ及び５２０〜５３０ｎｍ波長光の単位長さ当りの利得を各々Ｋｒ、Ｋｇとするとき、第１光ファイバの長さＬ１における各波長光の利得Ｇｒ、Ｇｇは下記の通りである。
Ｇｒ＝ＫｒＬ１
Ｇｇ＝ＫｇＬ１

また、Ｐｒ³⁺でＫｒ＞Ｋｇであるため、両波長光に対する利得は図４−ａのようなグラフで図示することが可能である。即ち、６３５ｎｍ波長光に対する利得（Ｇｒ）は５２０〜５３０ｎｍ波長光に対する利得（Ｇｇ）より大きく、その利得差（ΔＧ＝Ｇｒ−Ｇｇ）は第１光ファイバ長さが大きくなる程増加することが分かる。

従って、６３５ｎｍ波長光を抑圧し５２０〜５３０ｎｍ波長光を発振させるため、第１共振器の両ミラーは５２０〜５３０ｎｍ波長光に対する反射率（Ｒｇ）は高く、６３５ｎｍ波長光に対する反射率（Ｒｒ、好ましくは０％）は低いことが要求されるが、このようなミラーは実際に具現し難い。特に、本例のように両波長光の波長の差が非常に少ない場合には、ミラーの反射率選択性のみではほぼ不可能である。

ミラーのＲｒ／Ｒｇは０．１〜０．５の範囲内で具現することが可能である。このように、通常のＲｒ／Ｒｇは制限されるため、６３５ｎｍ波長光に対する発振しきい値と５２０〜５３０ｎｍ波長光に対する発振しきい値を各々Ｔｒ、Ｔｇとするとき、各波長光の発振しきい値（Ｔｒ、Ｔｇ）と第１光ファイバの長さの関係は図４−ｂのようなグラフで図示することが可能である。ここで、Ｌ₀ は 発振のための最小光ファイバ長さを意味する。Ｌ_c は緑色波長光の反射率と赤色波長光の反射率が等しくなる（Ｔｇ＝Ｔｒ）光ファイバの長さである。

即ち、前記第１光ファイバの長さがＬ_c より大きい場合には、ミラーの波長選択性があるとしても、両波長光の利得差が大きくなるため６３５ｎｍ波長光に対する発振しきい値（Ｔｒ）が低く、従って、６３５ｎｍ波長光が優先的に発振するが、前記第１光ファイバの長さがＬ_c より小さいときは、５２０〜５３０ｎｍ波長光に対する発振しきい値（Ｔｇ）が小さいため、５２０〜５３０ｎｍ波長光が優先的に発振することが可能である。

このような原理を利用して、適切なミラーの波長選択性を有する条件で光ファイバの長さを減少させることにより低い利得を有する第１波長光を優先的に発振させることが可能である。

図５は本発明の他の実施形態に従う光ファイバレーザ装置５０を示す。図５を参照すると、光ファイバレーザ装置５０は図３に図示された形態と同様に励起光源５３と、第１光ファイバ５５を有する第１共振器５７及び第２光ファイバ５８を有する第２共振器５９を含み、励起光源５３は半導体レーザ素子５１と、励起光源５３から出力された光を第１光ファイバ５５に集束させることが可能なレンズまたはコリメータのような集光素子５２を含む。

第１光ファイバ５５は、前記レーザ出力光から所望の第１波長光を発生させるようにＰｒ³⁺／Ｙｂ³⁺のような希土類イオンでドープされたコアを有する。例えば、半導体レーザ素子５１の出力光が８１０〜８５０ｎｍのと、Ｐｒ³⁺／Ｙｂ³⁺にドープされたコアでは６３５ｎｍ及び５２０〜５３０ｎｍ波長光を発振させることが可能である。

第１共振器５７は第１光ファイバ５５の一端に備えられた第１ミラー５６ａと、第１光ファイバ５５の他端に備えられた第２ミラー５６ｂを含む。好ましく、第１ミラー５６ａはほぼ完全反射性を有するよう、所望の波長光に対して９９％以上の反射率を有し、第２ミラー５６ｂは前記所望の波長光に対して８０％以上の反射率を有する。また、第１及び第２ミラー５６ａ、５６ｂは所望の波長光に対する高い選択性を有する。例えば、第１及び第２ミラー５６ａ、５６ｂは６３５ｎｍでより、高い５２０〜５３０ｎｍでの反射率を有する。

このような第１及び第２ミラー５６ａ、５６ｂを利用して、高い反射率を有する第１波長光を低いしきい値で発振させ第２ミラー５６ｂを通じて出力することが可能な第１共振器５７を構成することが可能である。

また、ミラーの波長選択性と共に第２波長光より低い利得を有する第１波長光が優先的に発振するように第１光ファイバ５５長さを適切な水準に減少させることが要求される。このような第１光ファイバ５５長さＬ１の減少により前記第１波長光を優先発振するが、その出力が減少される。このような減少された第１波長光の出力を増加させるための第２光ファイバ５８を第１光ファイバ５５の他端に連結させる。

本実施形態では、第２光ファイバ５８に第２ミラー５６ｂと追加的な第２共振器５９を構成するために、第２光ファイバ５８の他端に第３ミラー５６ｃで形成する。このような第２共振器５９はインジェクションロッキングレーザ原理を利用して第２ミラー５６ｂから注入される前記第１波長光の波長と一致する波長光のみを増幅して第３ミラー５６ｃを通して出力することが可能である。第３ミラー５６ｃは充分な出力増加のため、好ましくは第１波長光に対して４〜３０％の反射率を有し、より好ましくは約１０％の反射率を有する。

また、第２光ファイバ５８は第１光ファイバ５５と異なり効率を高めるための発振条件を考慮して充分な長さＬ２を有するよう形成することが可能である。本実施形態では、第２光ファイバ５８も励起光源５３により共通で励起される構造を有するが、第２光ファイバ５８のための別途の励起光源を有することも可能である。

このように、本実施形態によると、相対的に第１波長光に対して高い反射率を有する第１及び第２ミラー５６ａ、５６ｂで構成された第１共振器５７において第１光ファイバ５５の長さＬ１を減少させることにより相対的に小さい利得を有する第１波長光を優先的に発振させ、その波長光の低い出力を第２共振器５９のインジェクションロッキングレーザ原理により増幅させ向上させることにより優秀な変換効率を有する光ファイバレーザ装置５０を提供することが可能である。

図３及び図５に図示された光ファイバレーザ装置は前記第１光ファイバ及び第２光ファイバを区分して図示して説明したが、第１及び第２光ファイバは一つの光ファイバの異なる部分であることが可能である。この場合、前記ミラーは光ファイバ格子ミラーであることが可能である。前記ミラーとしてはジクロニックミラーまたは光ファイバ格子ミラーの他にも本発明の反射率条件を満足すると様々な形態が採用されることが可能である。

また、本発明に採用される第１及び第２光ファイバは単一モード光ファイバ、マルチモード光ファイバ、二重クラッディング光ファイバ、偏光維持光ファイバで構成されたグループから選択されたものであることが可能である。

上述の実施形態では、第１及び第２光ファイバが共通で一つの励起光源により励起される構造を有するが、各々独立的な励起光源を使用するか、複数の励起光源で各光ファイバを励起させる公知の多様な構造に変形され実施されることが可能で、この範囲もまた本発明の範囲に属するということが可能である。

このように、本発明は上述の実施形態及び添付の図面により限定されず、添付の請求範囲により限定されるものである。請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で様々な形態の置換、変形及び変更が可能であることは当技術分野の通常の知識を有する者には自明である。

以上のように、本発明にかかる光ファイバレーザ装置は、ディスプレイ及び光記録装置分野において、緑色または青色の短波長を発光するレーザに有用であり、特に、高い変換効率の要求される光ファイバレーザ装置に適している。

Ｐｒ³⁺及びＹｂ³⁺がドープされたコアを有する二重クラッド光ファイバとこれを利用した従来の光ファイバレーザ装置を示す斜視図である。 Ｐｒ³⁺及びＹｂ³⁺がドープされたコアを有する二重クラッド光ファイバとこれを利用した従来の光ファイバレーザ装置を示す概略図である。 図１−ｂの光ファイバレーザ装置の基本原理を説明するためのＰｒ³⁺及びＹｂ³⁺のエネルギーレベルを示すエネルギーバンドダイアグラムである。 本発明の一実施形態に従う光ファイバレーザ装置を示す概略図である。 本発明の光ファイバレーザ装置の第１共振器で採用される原理を説明するためのグラフである。 発明の光ファイバレーザ装置の第１共振器で採用される原理を説明するためのグラフである。 本発明の他の実施形態に従う光ファイバレーザ装置を示す概略図である。

符号の説明

３０、５０ 光ファイバレーザ装置
３１、５１ レーザ素子
３２、５２ 集光素子
３３、３５ 励起光源
３５、５５ 第１光ファイバ
３６ａ、５６ａ 第１ミラー
３６ｂ、５６ｂ 第２ミラー
５６ｃ 第３ミラー
３７、５７ 第１共振器
３８、５８ 第２光ファイバ
５９ 第２共振器
Ｋｇ 緑色波長光の単位長さ当りの利得
Ｋｒ 赤色波長光の単位長さ当りの利得
Ｌ１、Ｌ２ 光ファイバの長さ
Ｇｇ 緑色波長光の利得
Ｇｒ 赤色波長光の利得
Ｒｇ 緑色波長光の反射率
Ｒｒ 赤色波長光の反射率
Ｌ₀ 発振のための最小光ファイバ長さ
Ｌ_C 緑色波長光の反射率と赤色波長光の反射率が等しくなる光ファイバの長さ

Claims (10)

1. 所定の波長光を出力する励起光源と、
   前記励起光源の出力端と連結された一端を有し、前記励起光源の出力光からアップコンバージョン現象により第１波長光を含んだ複数の波長光が得られるようにコアが希土類物質でドープされた第１光ファイバ、
   前記第１光ファイバの一端に形成された第１ミラーと、前記第１光ファイバの他端に形成された第２ミラーとからなり、前記第１及び第２ミラーの間の前記第１光ファイバで共振する前記複数の波長光のうち第１波長光を選択して前記第２ミラーを通じて出力する第１共振器、及び
   前記第１光ファイバの他端に連結された一端を有し、前記第１共振器から入射される第１波長光の出力を増幅させるための第２光ファイバを含み、
   前記第１波長光を除いた残りの波長光は前記第１波長光に比べ前記光ファイバ長さ当りの利得が高い第２波長光を含み、
   前記第１及び第２ミラーは前記第２波長光より前記第１波長光に対して高い反射率を有し、
   前記第１光ファイバは前記第２波長光に比べ前記第１波長光が優先的に発振するよう設定された長さを有する
   光ファイバレーザ装置。
2. 前記第１ミラーは前記第１波長光に対して９９％以上の反射率を有し、
   前記第２ミラーは前記第１波長光に対して８０％以上の反射率を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバレーザ装置。
3. 前記第１光ファイバのコアはＰｒ³⁺及びＹｂ³⁺がドープされたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバレーザ装置。
4. 前記励起光源は半導体レーザ素子と集光素子を含み、前記レーザ素子は出力波長が８００〜１０００ｎｍの赤外線レーザであることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバレーザ装置。
5. 前記第１波長光は５２０〜５３０ｎｍの波長を有し、前記第２波長光は６３５ｎｍの波長を有することを特徴とする請求項４に記載の光ファイバレーザ装置。
6. 前記第２光ファイバは光ファイバ型アップコンバージョン増幅器であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ファイバレーザ装置。
7. 前記第２ミラーと前記第２光ファイバの他端に形成された第３ミラーからなるインジェクションロッキング型第２共振器をさらに含み、前記第２共振器は前記第２ミラーから注入される前記第１波長光の波長と一致する波長のみをアップコンバージョン現象を利用して増幅し前記第３ミラーを通じ出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ファイバレーザ装置。
8. 前記第３ミラーは４〜３０％の反射率を有することを特徴とする請求項７に記載の光ファイバレーザ装置。
9. 前記第１光ファイバ及び前記第２光ファイバは一つの光ファイバの一部であり、
   前記第２ミラーは光ファイバ格子ミラーであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光ファイバレーザ装置。
10. 前記第１及び前記第２光ファイバは単一モード光ファイバ、マルチモード光ファイバ、二重クラッディング光ファイバ、偏光維持光ファイバからなる群から選択された光ファイバであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光ファイバレーザ装置。

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