JP2008147699A - Fiber laser and fiber amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、希土類元素イオンが添加されたコアを有するファイバーを、レーザーダイオード(半導体レーザー)によって励起してレーザービームを発生させるファイバーレーザーに関するものである。 The present invention relates to a fiber laser that generates a laser beam by exciting a fiber having a core added with rare earth element ions by a laser diode (semiconductor laser).
また本発明は、希土類元素イオンが添加されたコアを有するファイバーをレーザーダイオードで励起して蛍光を生じさせ、ファイバーに入射した光をこの蛍光によって増幅するファイバーアンプに関するものである。 The present invention also relates to a fiber amplifier that excites a fiber having a core added with rare earth element ions with a laser diode to generate fluorescence, and amplifies light incident on the fiber by the fluorescence.
例えば電子情報通信学会技報,LQE95-30(1995)p.30や、Optics communications 86(1991)p.337に示されるように、Pr3+が添加された弗化物系のコアを有するファイバーをレーザーダイオードによって励起してレーザービームを発生させるファイバーレーザーが知られている。 For example, as shown in IEICE Technical Report, LQE95-30 (1995) p.30 and Optics communications 86 (1991) p.337, a fiber having a fluoride-based core doped with Pr 3+ is used as a laser. Fiber lasers that generate laser beams when excited by diodes are known.
また、同じく上記文献に示されるように、Pr3+が添加されたコアを有するファイバーをレーザーダイオードによって励起して蛍光を生じさせ、この蛍光の波長領域に含まれる光をファイバーに入射させて該蛍光のエネルギーによって増幅するファイバーアンプが知られている。 Similarly, as shown in the above document, a fiber having a core to which Pr 3+ is added is excited by a laser diode to generate fluorescence, and light included in the wavelength region of the fluorescence is incident on the fiber to cause the fluorescence. Fiber amplifiers that amplify by the energy of the are known.
特に後者の文献には、Arレーザー励起のPr3+ドープファイバーレーザーが記載されており、476.5nm励起による491nm、520nm、605nm、635nmの発振が確認されている。 In particular, the latter document describes an Ar laser-excited Pr 3+ doped fiber laser, and oscillations of 491 nm, 520 nm, 605 nm, and 635 nm by 476.5 nm excitation have been confirmed.
ところで、上記のファイバーレーザーやファイバーアンプは、青色や緑色領域のレーザービームを発生させたり、あるいは増幅することが可能であるから、それらによって、カラー感光材料にカラー画像を書き込むための光源を構成することも考えられる。 By the way, the above-mentioned fiber laser and fiber amplifier can generate or amplify a laser beam in the blue or green region, and thereby constitute a light source for writing a color image on a color photosensitive material. It is also possible.
しかし、上記Arレーザー励起のファイバーレーザーやファイバーアンプは、カラー画像書き込み等のために数W〜数10Wクラスのパワーで励起しようとすると、水冷手段が必要となることから、装置の大型化、低寿命、低効率の問題を招く。 However, the Ar laser-excited fiber laser and fiber amplifier require a water cooling means when they are excited with a power of several watts to several tens of watts for writing a color image or the like. Incurs lifetime and low efficiency problems.
上記の事情に鑑みて本出願人は、特願平10−6370号(特開平11−204862号参照)において、効率良く高出力の青色領域や緑色領域のレーザービームを発生可能で、小型に形成することができ、しかも出力やビーム品質の安定性が高いファイバーレーザーを提案した。このファイバーレーザーは、前述のPr3+が添加されたコアを持つファイバーを、GaN系レーザーダイオードによって励起する構成を有することを特徴とするものである。 In view of the above circumstances, the present applicant can efficiently generate a high-power blue region or a green region laser beam in Japanese Patent Application No. 10-6370 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-204862), and can be formed in a small size. A fiber laser with high output and beam quality stability was proposed. This fiber laser is characterized by having a configuration in which a fiber having a core to which the above Pr 3+ is added is excited by a GaN-based laser diode.
また本出願人は、同じく特願平10−6370号において、青色領域や緑色領域のレーザービームを効率良く増幅可能で、小型に形成することができ、しかも出力やビーム品質の安定性が高いファイバーアンプも提案した。このファイバーアンプは、Pr3+が添加されたコアを持つファイバーを、GaN系レーザーダイオードによって励起し、該励起により生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有するものである。 Also, in the same Japanese Patent Application No. 10-6370, the present applicant can efficiently amplify the laser beam in the blue region and the green region, can be formed in a small size, and has high output and stability of beam quality. I also proposed an amplifier. This fiber amplifier has a configuration in which a fiber having a core to which Pr 3+ is added is excited by a GaN-based laser diode, and incident light having a wavelength included in a wavelength region of fluorescence generated by the excitation is amplified.
さらに本出願人は、特願平11−206817号(特開2001−36168号参照)において、Er3+、Ho3+、Dy3+、Eu3+、Sm3+、Pm3+およびNd3+のうちの少なくとも1つとPr3+とが共ドープされたコアを持つファイバーを、GaN系レーザーダイオードによって励起するようにしたファイバーレーザーや、上記と同様のファイバーをGaN系レーザーダイオードによって励起し、この励起によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅するファイバーアンプを提案した。
本発明は、上記特開平11−204862号や特開2001−36168号に示されるファイバーレーザーのようにGaN系レーザーダイオードを励起源として、さらに別の多くの波長で発振し得るファイバーレーザーを提供することを目的とする。 The present invention provides a fiber laser that can oscillate at many other wavelengths using a GaN-based laser diode as an excitation source, such as the fiber lasers disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 11-204862 and 2001-36168. For the purpose.
さらに本発明は、上記特開平11−204862号や特開2001−36168号に示されるファイバーアンプのようにGaN系レーザーダイオードを励起源として、さらに別の多くの波長の光を増幅することができるファイバーアンプを提供することを目的とする。 Furthermore, the present invention can amplify light of many other wavelengths using a GaN-based laser diode as an excitation source, such as the fiber amplifiers disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 11-204862 and 2001-36168. An object is to provide a fiber amplifier.
本発明による一つのファイバーレーザーは、Ho3+が添加されたコアを持つファイバーをGaN系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける 5S2 → 5I7 、あるいは 5S2 → 5I8 の遷移によってレーザービームを発生させる構成を有するものである。このファイバーレーザーは、より具体的には、 5S2 → 5I7 の遷移によって波長が740〜760nmのレーザービームを発生させたり、あるいは 5S2 → 5I8 の遷移によって波長が540〜560nmのレーザービームを発生させる構成をとることができる。 In one fiber laser according to the present invention, a fiber having a core doped with Ho 3+ is excited by a GaN-based laser diode, and a transition of 5 S 2 → 5 I 7 or 5 S 2 → 5 I 8 in the fiber is performed. It has a configuration for generating a laser beam. More specifically, this fiber laser generates a laser beam having a wavelength of 740 to 760 nm by a transition of 5 S 2 → 5 I 7 , or a wavelength of 540 to 560 nm by a transition of 5 S 2 → 5 I 8. It is possible to adopt a configuration for generating a laser beam.
なお、上記Ho3+が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は420nmとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてHo3+のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。 The excitation wavelength of the fiber having the core to which the Ho 3+ is added is 420 nm. And as this fiber, what added only Ho3 + to the core as a rare earth element ion can be used conveniently.
また、本発明による別のファイバーレーザーは、Sm3+が添加されたコアを持つファイバーをGaN系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける 4G5/2 → 6H5/2 、 4G5/2 → 6H7/2 、あるいは 4F3/2 → 6H11/2 の遷移によってレーザービームを発生させる構成を有するものである。このファイバーレーザーは、より具体的には、 4G5/2 → 6H5/2 の遷移によって波長が556〜576nmのレーザービームを発生させたり、あるいは 4G5/2 → 6H7/2 の遷移によって波長が605〜625nmのレーザービームを発生させたり、さらには 4F3/2 → 6H11/2 の遷移によって波長が640〜660nmのレーザービームを発生させる構成をとることができる。 In another fiber laser according to the present invention, a fiber having a core doped with Sm 3+ is excited by a GaN-based laser diode, and 4 G 5/2 → 6 H 5/2 , 4 G 5/2 in the fiber is excited. → 6 H 7/2, or those having a structure for generating a laser beam by a transition 4 F 3/2 → 6 H 11/2. This fiber laser, more particularly, 4 G 5/2 → 6 or to wavelength generates a laser beam of 556~576nm by a transition H 5/2 or 4 G 5/2 → 6 H 7/2, A laser beam having a wavelength of 605 to 625 nm can be generated by the transition of the above, and a laser beam having a wavelength of 640 to 660 nm can be generated by the transition of 4 F 3/2 → 6 H 11/2 .
なお、上記Sm3+が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は404nmとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてSm3+のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。 The excitation wavelength of the fiber having the core to which Sm 3+ is added is 404 nm. And as this fiber, what added only Sm3 + to the core as a rare earth element ion can be used conveniently.
また、本発明によるさらに別のファイバーレーザーは、Eu3+が添加されたコアを持つファイバーをGaN系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける 5D0 → 7F2 の遷移によってレーザービームを発生させる構成を有するものである。このファイバーレーザーは、より具体的には、 5D0 → 7F2 の遷移によって波長が579〜599nmのレーザービームを発生させる構成をとることができる。 Further, another fiber laser according to the present invention has a configuration in which a fiber having a core doped with Eu 3+ is excited by a GaN-based laser diode and a laser beam is generated by a transition of 5 D 0 → 7 F 2 in the fiber. It is what has. More specifically, this fiber laser is 5 D 0 → 7 F 2 The laser beam having a wavelength of 579 to 599 nm can be generated by this transition.
なお、上記Eu3+が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は394nmとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてEu3+のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。 The excitation wavelength of the fiber having the core to which Eu 3+ is added is 394 nm. And as this fiber, what added only Eu3 + to the core as a rare earth element ion can be used conveniently.
また、本発明によるさらに別のファイバーレーザーは、Dy3+が添加されたコアを持つファイバーをGaN系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける 4F9/2 → 6H13/2 あるいは 4F9/2 → 6H11/2 の遷移によってレーザービームを発生させる構成を有するものである。このファイバーレーザーは、より具体的には、 4F9/2 → 6H13/2 の遷移によって波長が562〜582nmのレーザービームを発生させたり、あるいは 4F9/2 → 6H11/2 の遷移によって波長が654〜674nmのレーザービームを発生させる構成をとることができる。 Further, according to another fiber laser of the present invention, a fiber having a core doped with Dy 3+ is excited by a GaN-based laser diode, and 4 F 9/2 → 6 H 13/2 or 4 F 9 / in the fiber is excited. the transition 2 → 6 H 11/2 and has a structure for generating a laser beam. More specifically, this fiber laser generates a laser beam having a wavelength of 562 to 582 nm by a transition of 4 F 9/2 → 6 H 13/2 , or 4 F 9/2 → 6 H 11/2. The laser beam having a wavelength of 654 to 674 nm can be generated by the transition.
なお、上記Dy3+が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は390nmとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてDy3+のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。 The excitation wavelength of the fiber having the core to which Dy 3+ is added is 390 nm. And as this fiber, what added only Dy3 + to the core as a rare earth element ion can be used conveniently.
また、本発明によるさらに別のファイバーレーザーは、Er3+が添加されたコアを持つファイバーをGaN系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける 4S3/2 → 4I15/2 あるいは 2H9/2 → 4I13/2 の遷移によってレーザービームを発生させる構成を有するものである。このファイバーレーザーは、より具体的には、 4S3/2 → 4I15/2 の遷移によって波長が530〜550nmのレーザービームを発生させたり、 2H9/2 → 4I13/2 の遷移によって波長が544〜564nmのレーザービームを発生させる構成をとることができる。 Further, according to another fiber laser of the present invention, a fiber having a core doped with Er 3+ is excited by a GaN-based laser diode, and 4 S 3/2 → 4 I 15/2 or 2 H 9 / in the fiber is excited. The laser beam is generated by the transition of 2 → 4 I 13/2 . More specifically, this fiber laser generates a laser beam having a wavelength of 530 to 550 nm by a transition of 4 S 3/2 → 4 I 15/2 , or 2 H 9/2 → 4 I 13/2 . A structure in which a laser beam having a wavelength of 544 to 564 nm is generated by the transition can be employed.
なお、上記Er3+が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は406nmあるいは380nmとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてEr3+のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。 The excitation wavelength of the fiber having the core added with Er 3+ is set to 406 nm or 380 nm. And as this fiber, what added only Er3 + to the core as a rare earth element ion can be used conveniently.
また、本発明によるさらに別のファイバーレーザーは、Tb3+が添加されたコアを持つファイバーをGaN系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける 5D4 → 7F5 の遷移によってレーザービームを発生させる構成を有するものである。このファイバーレーザーは、より具体的には、 5D4 → 7F5 の遷移によって波長が530〜550nmのレーザービームを発生させる構成をとることができる。 Further, another fiber laser according to the present invention has a configuration in which a fiber having a core doped with Tb 3+ is excited by a GaN-based laser diode and a laser beam is generated by a transition of 5 D 4 → 7 F 5 in the fiber. It is what has. More specifically, this fiber laser can take a configuration in which a laser beam having a wavelength of 530 to 550 nm is generated by a transition of 5 D 4 → 7 F 5 .
なお、上記Tb3+が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は380nmとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてTb3+のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。 The excitation wavelength of the fiber having the core to which Tb 3+ is added is 380 nm. And as this fiber, what added only Tb3 + to the core as a rare earth element ion can be used conveniently.
一方、上記構成の各ファイバーレーザーにおいて、励起光源としてのGaN系レーザーダイオードは、より具体的には、例えばInGaN、InGaNAsあるいはGaNAsからなる活性層を有するものを使用することができる。 On the other hand, in each fiber laser having the above-described configuration, a GaN-based laser diode as an excitation light source can be used more specifically, for example, having an active layer made of InGaN, InGaNAs, or GaNAs.
一方、本発明による一つのファイバーアンプは、Ho3+が添加されたコアを持つファイバーをGaN系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける 5S2 → 5I7 、あるいは 5S2 → 5I8 の遷移によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有するものである。このファイバーアンプは、より具体的には、 5S2 → 5I7 の遷移によって740〜760nmの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅したり、 5S2 → 5I8 の遷移によって540〜560nmの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成をとることができる。 On the other hand, in one fiber amplifier according to the present invention, a fiber having a core doped with Ho 3+ is excited by a GaN-based laser diode, and 5 S 2 → 5 I 7 or 5 S 2 → 5 I 8 in the fiber is excited. It has a configuration for amplifying incident light having a wavelength included in a wavelength region of fluorescence generated by transition. More specifically, this fiber amplifier generates fluorescence in a wavelength region of 740 to 760 nm by a transition of 5 S 2 → 5 I 7 to amplify incident light having a wavelength included in this region, or 5 S It is possible to adopt a configuration in which fluorescence in the wavelength region of 540 to 560 nm is generated by the transition of 2 → 5 I 8 and incident light having a wavelength included in this region is amplified.
なお、上記Ho3+が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は420nmとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてHo3+のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。 The excitation wavelength of the fiber having the core to which the Ho 3+ is added is 420 nm. And as this fiber, what added only Ho3 + to the core as a rare earth element ion can be used conveniently.
また、本発明による別のファイバーアンプは、Sm3+が添加されたコアを持つファイバーをGaN系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける 4G5/2 → 6H5/2 、 4G5/2 → 6H7/2 、あるいは 4F3/2 → 6H11/2 の遷移によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有するものである。このファイバーアンプは、より具体的には、 4G5/2 → 6H5/2 の遷移によって556〜576nmの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅したり、 4G5/2 → 6H7/2 の遷移によって605〜625nmの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅したり、あるいは 4F3/2 → 6H11/2 の遷移によって640〜660nmの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成をとることができる。 In another fiber amplifier according to the present invention, a fiber having a core added with Sm 3+ is excited by a GaN-based laser diode, and 4 G 5/2 → 6 H 5/2 , 4 G 5/2 in the fiber is excited. It has a configuration that amplifies incident light having a wavelength included in a wavelength region of fluorescence generated by a transition of 6 H 7/2 or 4 F 3/2 → 6 H 11/2 . More specifically, this fiber amplifier generates fluorescence in a wavelength region of 556 to 576 nm by a transition of 4 G 5/2 → 6 H 5/2 , and amplifies incident light having a wavelength included in this region. Or 4 G 5/2 → 6 H 7/2 to generate fluorescence in the wavelength region of 605 to 625 nm and amplify the incident light having a wavelength included in this region, or 4 F 3/2 → It is possible to adopt a configuration in which fluorescence in the wavelength region of 640 to 660 nm is generated by the transition of 6 H 11/2 and incident light having a wavelength included in this region is amplified.
なお、上記Sm3+が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は404nmとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてSm3+のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。 The excitation wavelength of the fiber having the core to which Sm 3+ is added is 404 nm. And as this fiber, what added only Sm3 + to the core as a rare earth element ion can be used conveniently.
また、本発明によるさらに別のファイバーアンプは、Eu3+が添加されたコアを持つファイバーをGaN系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける 5D0 → 7F2 の遷移によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有するものである。このファイバーアンプは、より具体的には、 5D0 → 7F2 の遷移によって579〜599nmの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成をとることができる。 In addition, another fiber amplifier according to the present invention excites a fiber having a core doped with Eu 3+ by a GaN-based laser diode, and in a wavelength region of fluorescence generated by a transition of 5 D 0 → 7 F 2 in the fiber. It has a configuration for amplifying incident light having an included wavelength. This fiber amplifier is more specifically 5 D 0 → 7 F 2 It is possible to adopt a configuration in which fluorescence in the wavelength region of 579 to 599 nm is generated by the transition of and the incident light having the wavelength included in this region is amplified.
なお、上記Eu3+が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は394nmとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてEu3+のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。 The excitation wavelength of the fiber having the core to which Eu 3+ is added is 394 nm. And as this fiber, what added only Eu3 + to the core as a rare earth element ion can be used conveniently.
また、本発明によるさらに別のファイバーアンプは、Dy3+が添加されたコアを持つファイバーをGaN系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける 4F9/2 → 6H13/2 あるいは 4F9/2 → 6H11/2 の遷移によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有するものである。このファイバーアンプは、より具体的には、 4F9/2 → 6H13/2 の遷移によって562〜582nmの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅したり、あるいは 4F9/2 → 6H11/2 の遷移によって654〜674nmの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成をとることができる。 Furthermore, another fiber amplifier according to the present invention excites a fiber having a core doped with Dy 3+ by a GaN-based laser diode, and 4 F 9/2 → 6 H 13/2 or 4 F 9 / in the fiber. which is a circuit configuration to amplify the incident light having a wavelength included in the fluorescence wavelength region generated by a transition 2 → 6 H 11/2. More specifically, this fiber amplifier generates fluorescence in a wavelength region of 562 to 582 nm by a transition of 4 F 9/2 → 6 H 13/2 , and amplifies incident light having a wavelength included in this region. Alternatively, it is possible to generate fluorescence in a wavelength region of 654 to 674 nm by a transition of 4 F 9/2 → 6 H 11/2 and amplify incident light having a wavelength included in this region.
なお、上記Dy3+が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は390nmとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてDy3+のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。 The excitation wavelength of the fiber having the core to which Dy 3+ is added is 390 nm. And as this fiber, what added only Dy3 + to the core as a rare earth element ion can be used conveniently.
また、本発明によるさらに別のファイバーアンプは、Er3+が添加されたコアを持つファイバーをGaN系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける 4S3/2 → 4I15/2 あるいは 2H9/2 → 4I13/2 の遷移によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有するものである。このファイバーアンプは、より具体的には、 4S3/2 → 4I15/2 の遷移によって530〜550nmの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅したり、あるいは 2H9/2 → 4I13/2 の遷移によって544〜564nmの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成をとることができる。 Furthermore, another fiber amplifier according to the present invention excites a fiber having a core doped with Er 3+ by a GaN-based laser diode, and 4 S 3/2 → 4 I 15/2 or 2 H 9 / in the fiber. It has a configuration for amplifying incident light having a wavelength included in a wavelength region of fluorescence generated by a transition of 2 → 4 I 13/2 . More specifically, this fiber amplifier generates fluorescence in a wavelength region of 530 to 550 nm by a transition of 4 S 3/2 → 4 I 15/2 , and amplifies incident light having a wavelength included in this region. Alternatively, it is possible to generate fluorescence in a wavelength region of 544 to 564 nm by transition of 2 H 9/2 → 4 I 13/2 and amplify incident light having a wavelength included in this region.
なお、上記Er3+が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は406nmあるいは380nmとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてEr3+のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。 The excitation wavelength of the fiber having the core added with Er 3+ is set to 406 nm or 380 nm. And as this fiber, what added only Er3 + to the core as a rare earth element ion can be used conveniently.
また、本発明によるさらに別のファイバーアンプは、Tb3+が添加されたコアを持つファイバーをGaN系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける 5D4 → 7F5 の遷移によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有するものである。このファイバーアンプは、より具体的には、 5D4 → 7F5 の遷移によって530〜550nmの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成をとることができる。 Further, another fiber amplifier according to the present invention excites a fiber having a core doped with Tb 3+ by a GaN-based laser diode, and in a wavelength region of fluorescence generated by a transition of 5 D 4 → 7 F 5 in the fiber. It has a configuration for amplifying incident light having an included wavelength. The fiber amplifier, more specifically, 5 D 4 → 7 by generating fluorescence in the wavelength range of 530~550nm by a transition F 5, to take a configuration to amplify the incident light having a wavelength included in the region Can do.
なお、上記Tb3+が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は380nmとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてTb3+のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。 The excitation wavelength of the fiber having the core to which Tb 3+ is added is 380 nm. And as this fiber, what added only Tb3 + to the core as a rare earth element ion can be used conveniently.
一方、上記構成の各ファイバーアンプにおいても、励起光源としてのGaN系レーザーダイオードは、より具体的には、例えばInGaN、InGaNAsあるいはGaNAsからなる活性層を有するものを使用することができる。 On the other hand, in each fiber amplifier having the above-described configuration, more specifically, a GaN-based laser diode as an excitation light source may be one having an active layer made of, for example, InGaN, InGaNAs, or GaNAs.
Ho3+、Sm3+、Eu3+、Dy3+、Er3+およびTb3+は波長380〜420nmに吸収帯があり、GaN系レーザーダイオードによって励起され得る。波長380〜430nmはGaN系レーザーダイオードが比較的発振しやすい波長帯であり、そして特に波長400〜410nmは、現在提供されているGaN系レーザーダイオードの最大出力が得られる波長帯であるので、これらのHo3+、Sm3+、Eu3+、Dy3+、Er3+およびTb3+をGaN系レーザーダイオードによって励起すれば、励起光の吸収量を大きく確保可能で、それにより、高効率化および高出力化が達成される。 Ho 3+ , Sm 3+ , Eu 3+ , Dy 3+ , Er 3+ and Tb 3+ have an absorption band at a wavelength of 380 to 420 nm and can be excited by a GaN-based laser diode. The wavelength 380 to 430 nm is a wavelength band in which the GaN laser diode is relatively easy to oscillate, and the wavelength 400 to 410 nm is a wavelength band in which the maximum output of the currently provided GaN laser diode can be obtained. Excitation of Ho 3+ , Sm 3+ , Eu 3+ , Dy 3+ , Er 3+, and Tb 3+ with a GaN-based laser diode makes it possible to secure a large amount of absorption of excitation light, thereby improving efficiency and output. Achieved.
そして、先に例を挙げた通り、これらのHo3+、Sm3+、Eu3+、Dy3+、Er3+およびTb3+による蛍光の波長帯は広い範囲に亘るので、従来に無い波長で発振するファイバーレーザーを得ることが可能となる。 And as mentioned above, since the wavelength band of fluorescence by these Ho 3+ , Sm 3+ , Eu 3+ , Dy 3+ , Er 3+ and Tb 3+ is in a wide range, a fiber laser that oscillates at an unprecedented wavelength. Can be obtained.
一方、GaN系レーザーダイオードは熱伝導係数が130 W/m℃と、ZnMgSSe系レーザーダイオードの4W/m℃等と比べて極めて大きい。またそれに加えて、転移の移動度もZnMgSSe系レーザーダイオードと比べて非常に小さいことから、COD(カタストロフィック・オプティカル・ダメージ)が非常に高く、高寿命、高出力が得やすいものである。このように高寿命、高出力が得やすいGaN系レーザーダイオードを励起光源として用いたことにより、本発明のファイバーレーザーは、高寿命で、高出力のレーザービームを発生可能となる。 On the other hand, the GaN-based laser diode has a thermal conductivity coefficient of 130 W / m ° C., which is extremely large compared to 4 W / m ° C. of the ZnMgSSe-based laser diode. In addition, since the transition mobility is very small as compared with the ZnMgSSe laser diode, the COD (catastrophic optical damage) is very high, and a long life and high output are easily obtained. By using the GaN-based laser diode that easily obtains a long life and high output as an excitation light source, the fiber laser of the present invention can generate a laser beam with a long life and a high output.
なお励起光源であるGaN系レーザーダイオードとしては、単一縦、横モード型のものを使用できることは勿論、その他ブロードエリア型、フェーズドアレー型、あるいはMOPA型の高出力タイプのものを1個または複数個使用することもできる。そのようにすることにより本発明のファイバーレーザーは、さらなる高出力、例えばW(ワット)クラスの高出力を得ることも可能である。 In addition, as a GaN-based laser diode that is an excitation light source, a single longitudinal or transverse mode type can be used, and one or a plurality of high output types such as a broad area type, a phased array type, or a MOPA type can be used. Can be used individually. By doing so, the fiber laser of the present invention can obtain further high output, for example, high output of W (watt) class.
以上説明した全ての効果は、本発明のファイバーアンプにおいても同様に得られるものであり、よって本発明のファイバーアンプによれば、広い範囲に亘る波長の光を強力に増幅可能となる。 All the effects described above can be obtained similarly in the fiber amplifier of the present invention. Therefore, according to the fiber amplifier of the present invention, it is possible to strongly amplify light having a wide range of wavelengths.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、ファイバーレーザーとして構成された第1〜6の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, first to sixth embodiments configured as fiber lasers will be described.
<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態によるファイバーレーザーを示すものである。このファイバーレーザーは、励起光としてのレーザービーム10を発するレーザーダイオード11と、発散光であるレーザービーム10を集光する集光レンズ12と、Ho3+がドープされたコアを持つファイバー13とからなる。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a fiber laser according to a first embodiment of the present invention. This fiber laser includes a
レーザーダイオード11としては、発振波長420nmのブロードエリア型のGaN系レーザーダイオードが用いられている。
As the
またファイバー13は図2に断面形状を示すように、断面正円形のコア20と、その外側に配された断面ほぼ矩形の第1クラッド21と、その外側に配された断面正円形の第2クラッド22とからなる。コア20はHo3+が例えば1at%ドープされたZr系弗化物ガラス、例えばZBLANP(ZrF4−BaF2−LaF3−AlF3−AlF3−NaF−PbF2)からなり、第1クラッド21は一例としてZBLAN(ZrF4−BaF2−LaF3−AlF3−NaF)からなり、第2クラッド22は一例としてポリマーからなる。
As shown in the cross-sectional shape of FIG. 2, the
なおコア20は上記ZBLANPに限らず、ZBLANや、In/Ga系弗化物ガラス、例えばIGPZCLすなわち(InF3−GaF3−LaF3)−(PbF2−ZnF2)−CdF等を用いて形成されてもよい。
Incidentally
集光レンズ12により集光された波長420nmのレーザービーム10は、上記ファイバー13の第1クラッド21に入力され、そこを導波モードで伝搬する。つまりこの第1クラッド21は、励起光であるレーザービーム10に対してはコアとして作用する。
The
レーザービーム10は、このように伝搬する間にコア20の部分も通過する。コア20においては、入射したレーザービーム10によってHo3+が励起され、 5S2 → 5I8 の遷移によって波長550nmの蛍光が生じる。この蛍光はコア20を導波モードで伝搬する。
The
ZBLANPからなるコア20においては、その他に、 5S2 → 5I7 の遷移による波長750nmの蛍光等が発生し得る。そこで、ファイバー13の入射端面13aには、波長550nmに対してHR(高反射)で、波長750nm等の他の蛍光並びに励起波長420nmに対してAR(無反射)となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13bには、波長550nmの光を1%だけ透過させるコートが施されている。
In addition, in the core 20 made of ZBLANP, fluorescence having a wavelength of 750 nm or the like due to the transition of 5 S 2 → 5 I 7 can be generated. Therefore, the
それにより、上記波長550nmの蛍光はファイバー13の両端面13a、13b間で共振して、レーザー発振を引き起こす。こうして波長550nmの緑色のレーザービーム15が発生し、このレーザービーム15はファイバー13の出射端面13bから前方に出射する。
Thereby, the fluorescence having the wavelength of 550 nm resonates between both end faces 13a and 13b of the
なお本例では、レーザービーム15はコア20においてシングルモードで、一方励起光であるレーザービーム10は第1クラッド21においてマルチモードで伝搬する構成とされている。それにより、高出力のブロードエリア型レーザーダイオード11を励起光源に適用して、レーザービーム10を高い結合効率でファイバー13に入力させることが可能となっている。
In this example, the
また、第1クラッド21の断面形状がほぼ矩形とされているため、レーザービーム10がクラッド断面内で不規則な反射経路を辿り、コア20に入射する確率が高められている。
Further, since the cross-sectional shape of the
それに加えて波長420nmは、GaN系レーザーダイオード11の大きな出力が得られる波長帯にあるので、コア20における波長420nmのレーザービーム10の吸収量が大きくなり、高効率化および高出力化が達成される。具体的に本実施の形態においては、ファイバー13の長さが1mのとき、出力300mWのレーザーダイオード11を用いて、出力150mWの緑色のレーザービーム15を得ることができた。
In addition, since the wavelength of 420 nm is in a wavelength band where a large output of the GaN-based
なお、Ho3+がドープされたコア20を持つファイバー13を用いる場合は、前述の 5S2 → 5I7 の遷移によって波長750nmの蛍光も発生し得るので、ファイバー13の両端面13a、13bに施すコートの設定次第で、波長750nmのレーザービームを発振させることも可能である。
When the
<第2の実施の形態>
この第2の実施の形態によるファイバーレーザーは、図1に示したファイバーレーザーと基本的に同様の構成を有するものであるので、以下この図1中の番号を流用して説明する(後述する第3〜6の実施の形態も同様)。
<Second Embodiment>
The fiber laser according to the second embodiment has basically the same configuration as that of the fiber laser shown in FIG. 1, and will be described below using the numbers in FIG. The same applies to the third to sixth embodiments).
このファイバーレーザーは図1に示したファイバーレーザーと比べると、ファイバー13のコア20にドープされている希土類元素イオン、およびファイバー13の両端面13a、13bに施すコートが異なるものである。
This fiber laser is different from the fiber laser shown in FIG. 1 in that the rare earth element ions doped in the
すなわち本実施の形態において、ファイバー13のコア20にはSm3+が1at%ドープされている。またコア20における 4G5/2 → 6H5/2 の遷移を利用して波長566nmのレーザービームを発生させるために、ファイバー13の入射端面13aには、波長566nmに対してHR(高反射)で、他の 4G5/2 → 6H7/2 の遷移による波長615nmの蛍光および 4F3/2 → 6H11/2 の遷移による波長650nmの蛍光等、並びに励起波長404nmに対してAR(無反射)となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13bには、波長566nmの光を1%だけ透過させるコートが施されている。そしてここではレーザーダイオード11として、発振波長404nmのものが用いられている。
That is, in the present embodiment, the
この構成においては、ファイバー13の長さが1mのとき、出力200mWのGaN系レーザーダイオード11を用いて、出力110mWの波長566nmのレーザービーム15を得ることができた。
In this configuration, when the length of the
なお、Sm3+がドープされたコア20を持つファイバー13を用いる場合は、前述の 4G5/2 → 6H7/2 の遷移による波長615nmの蛍光や、 4F3/2 → 6H11/2 の遷移による波長650nmの蛍光も発生し得るので、ファイバー13の両端面13a、13bに施すコートの設定次第で、波長615nmのレーザービームや波長650nmのレーザービームを発振させることも可能である。
In addition, when using the
<第3の実施の形態>
この第3の実施の形態によるファイバーレーザーも、図1に示したファイバーレーザーと比べると、ファイバー13のコア20にドープされている希土類元素イオン、およびファイバー13の両端面13a、13bに施すコートが異なるものである。
<Third Embodiment>
Compared with the fiber laser shown in FIG. 1, the fiber laser according to the third embodiment also has a rare earth element ion doped in the
すなわち本実施の形態において、ファイバー13のコア20にはEu3+が1at%ドープされている。また、コア20における 5D0 → 7F2 の遷移によって波長589nmのレーザービームを発生させるために、ファイバー13の入射端面13aには、波長589nmに対してHR(高反射)で、他の遷移による蛍光、並びに励起波長394nmに対してAR(無反射)となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13bには、波長589nmの光を1%だけ透過させるコートが施されている。そしてここではレーザーダイオード11として、発振波長394nmのものが用いられている。
That is, in the present embodiment, the
この構成においては、ファイバー13の長さが1mのとき、出力100mWのGaN系レーザーダイオード11を用いて、出力40mWの波長589nmのレーザービーム15を得ることができた。
In this configuration, when the length of the
<第4の実施の形態>
この第4の実施の形態によるファイバーレーザーも、図1に示したファイバーレーザーと比べると、ファイバー13のコア20にドープされている希土類元素イオン、およびファイバー13の両端面13a、13bに施すコートが異なるものである。
<Fourth embodiment>
Compared with the fiber laser shown in FIG. 1, the fiber laser according to the fourth embodiment also has a rare earth element ion doped in the
すなわち本実施の形態において、ファイバー13のコア20にはDy3+が1at%ドープされている。また、コア20における 4F9/2 → 6H13/2 の遷移を利用して波長572nmのレーザービームを発生させるために、ファイバー13の入射端面13aには、波長572nmに対してHR(高反射)で、他の 4F9/2 → 6H11/2 の遷移による波長664nmの蛍光等、並びに励起波長390nmに対してAR(無反射)となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13bには、波長572nmの光を1%だけ透過させるコートが施されている。そしてここではレーザーダイオード11として、発振波長390nmのものが用いられている。
That is, in the present embodiment, the
この構成においては、ファイバー13の長さが1mのとき、出力100mWのGaN系レーザーダイオード11を用いて、出力50mWの波長572nmのレーザービーム15を得ることができた。
In this configuration, when the length of the
なお、Dy3+がドープされたコア20を持つファイバー13を用いる場合は、前述の 4F9/2 → 6H11/2 の遷移による波長664nmの蛍光も発生し得るので、ファイバー13の両端面13a、13bに施すコートの設定次第で、波長664nmのレーザービームを発振させることも可能である。
When the
<第5の実施の形態>
この第5の実施の形態によるファイバーレーザーも、図1に示したファイバーレーザーと比べると、ファイバー13のコア20にドープされている希土類元素イオン、およびファイバー13の両端面13a、13bに施すコートが異なるものである。
<Fifth embodiment>
Compared with the fiber laser shown in FIG. 1, the fiber laser according to the fifth embodiment also has a rare earth element ion doped in the
すなわち本実施の形態において、ファイバー13のコア20にはEr3+が1at%ドープされている。また、コア20における 2H9/2 → 4I13/2 の遷移を利用して波長554nmのレーザービームを発生させるために、ファイバー13の入射端面13aには、波長554nmに対してHR(高反射)で、他の 4S3/2 → 4I15/2 の遷移による波長540nmの蛍光等、並びに励起波長406nmに対してAR(無反射)となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13bには、波長554nmの光を1%だけ透過させるコートが施されている。そしてここではレーザーダイオード11として、発振波長406nmのものが用いられている。
That is, in the present embodiment, the
この構成においては、ファイバー13の長さが1mのとき、出力200mWのGaN系レーザーダイオード11を用いて、出力120mWの波長554nmのレーザービーム15を得ることができた。
In this configuration, when the length of the
なお、Er3+がドープされたコア20を持つファイバー13を用いる場合は、前述の 4S3/2 → 4I15/2 の遷移による波長540nmの蛍光も発生し得るので、ファイバー13の両端面13a、13bに施すコートの設定次第で、波長540nmのレーザービームを発振させることも可能である。
When the
また、このEr3+がドープされたコア20を持つファイバー13を用いる場合、その励起波長は上述の406nmの他に、380nmとすることもできる。
Further, when the
<第6の実施の形態>
この第6の実施の形態によるファイバーレーザーも、図1に示したファイバーレーザーと比べると、ファイバー13のコア20にドープされている希土類元素イオン、およびファイバー13の両端面13a、13bに施すコートが異なるものである。
<Sixth Embodiment>
Compared with the fiber laser shown in FIG. 1, the fiber laser according to the sixth embodiment also has a rare earth element ion doped in the
すなわち本実施の形態において、ファイバー13のコア20にはTb3+が1at%ドープされている。また、コア20における 5D4 → 7F5 の遷移によって波長540nmのレーザービームを発生させるために、ファイバー13の入射端面13aには、波長540nmに対してHR(高反射)で、他の遷移による蛍光、並びに励起波長380nmに対してAR(無反射)となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13bには、波長540nmの光を1%だけ透過させるコートが施されている。そしてここではレーザーダイオード11として、発振波長380nmのものが用いられている。
That is, in the present embodiment, the
この構成においては、ファイバー13の長さが1mのとき、出力100mWのGaN系レーザーダイオード11を用いて、出力30mWの波長540nmのレーザービーム15を得ることができた。
In this configuration, when the length of the
次に、ファイバーアンプとして構成された第7〜12の実施の形態について説明する。 Next, seventh to twelfth embodiments configured as fiber amplifiers will be described.
<第7の実施の形態>
図3は、本発明の第7の実施の形態によるファイバーアンプを示すものである。このファイバーアンプは、励起光としての波長420nmのレーザービーム10を発するレーザーダイオード11と、発散光であるレーザービーム10を平行光化するコリメーターレンズ50と、平行光となったレーザービーム10を集光する集光レンズ51と、Ho3+がドープされたコアを持つファイバー53とを有している。
<Seventh embodiment>
FIG. 3 shows a fiber amplifier according to a seventh embodiment of the present invention. This fiber amplifier collects a
またコリメーターレンズ50と集光レンズ51との間には、ビームスプリッタ52が配されている。そしてこのビームスプリッタ52の図中下方には、波長550nmのレーザービーム55を発するSHG(第2高調波発生)レーザー56が配設されている。このレーザービーム55はコリメーターレンズ57によって平行光化され、平行光となったレーザービーム55は上記ビームスプリッタ52に入射する。
A
ファイバー53は、基本的には図2に示されたファイバー13と同様の構成を有するが、その端面53aおよび53bには、以上述べた各波長に対してAR(無反射)となる特性のコートが施されている。
The
一方SHGレーザー56は、基本波光源としてのDBR(分布ブラッグ反射型)レーザーダイオードから発せられた波長1100nmのレーザービームを、周期ドメイン反転構造を有する非線形光学材料からなる光導波路に入射させて、1/2の波長つまり550nmのレーザービーム55を得るものである。
On the other hand, the
このレーザービーム55はビームスプリッタ52で反射して、レーザービーム10とともにファイバー53に入射する。ファイバー53においては、第1の実施の形態で説明した通り、レーザービーム10により励起されて波長550nmの蛍光が生じる。レーザービーム55は、それと同波長の上記蛍光からエネルギーを受けて増幅され、ファイバー53の出射端面53bから前方に出射する。
The
本実施の形態では、SHGレーザー56の出力が1mWのとき、ファイバー53から出力60mWのレーザービーム55を取り出すことができた。
In this embodiment, when the output of the
なお、SHGレーザー56の基本波光源である上記DBRレーザーダイオードに変調機能を付加させることにより、ファイバー53から増幅して取り出されるレーザービーム55を変調することも可能である。
It is also possible to modulate the
また、Ho3+がドープされたコアを持つファイバー53を用いる場合は、前述の 5S2 → 5I7 の遷移によって波長750nmの蛍光も発生し得るので、ファイバー53の両端面53a、53bに施すコートの設定次第で、波長750nmのレーザービームを増幅することも可能である。
In addition, when the
<第8の実施の形態>
この第8の実施の形態によるファイバーアンプは、図3に示したファイバーアンプと基本的に同様の構成を有するものであるので、以下この図3中の番号を流用して説明する(後述する第9〜12の実施の形態も同様)。
<Eighth Embodiment>
The fiber amplifier according to the eighth embodiment has basically the same configuration as that of the fiber amplifier shown in FIG. 3, and will be described below using the numbers in FIG. The same applies to the embodiments 9 to 12).
このファイバーアンプは図3に示したファイバーアンプと比べると、ファイバー53のコアにドープされている希土類元素イオン、およびファイバー53の両端面53a、53bに施すコートが異なるものである。
This fiber amplifier is different from the fiber amplifier shown in FIG. 3 in that the rare earth element ions doped in the core of the
すなわち本実施の形態において、ファイバー53のコアにはSm3+が1at%ドープされている。またここではファイバー53の両端面53a、53bに、コアにおける 4G5/2 → 6H5/2 の遷移で生じる蛍光の波長566nmおよび励起波長404nmに対してAR(無反射)となる特性のコートが施されている。そしてレーザーダイオード11としては、発振波長404nmのものが用いられている。
That is, in the present embodiment, the core of the
本実施の形態では、SHGレーザー56の出力が1.5mWのとき、ファイバー53から出力100mWのレーザービーム55を取り出すことができた。
In this embodiment, when the output of the
なお、Sm3+がドープされたコアを持つファイバー53を用いる場合は、前述の 4G5/2 → 6H7/2 の遷移による波長615nmの蛍光や、 4F3/2 → 6H11/2 の遷移による波長650nmの蛍光も発生し得るので、ファイバー53の両端面53a、53bに施すコートの設定次第で、波長615nmのレーザービームや波長650nmのレーザービームを増幅することも可能である。
In addition, when using the
<第9の実施の形態>
この第9の実施の形態によるファイバーアンプも、図3に示したファイバーアンプと比べると、ファイバー53のコアにドープされている希土類元素イオン、およびファイバー53の両端面53a、53bに施すコートが異なるものである。
<Ninth embodiment>
The fiber amplifier according to the ninth embodiment is also different from the fiber amplifier shown in FIG. 3 in the rare earth element ions doped in the core of the
すなわち本実施の形態において、ファイバー53のコアにはEu3+が1at%ドープされている。またここではファイバー53の両端面53a、53bに、コアにおける 5D0 → 7F2 の遷移で生じる蛍光の波長589nmおよび励起波長394nmに対してAR(無反射)となる特性のコートが施されている。そしてレーザーダイオード11としては、発振波長394nmのものが用いられている。
That is, in the present embodiment, the core of the
本実施の形態では、SHGレーザー56の出力が1mWのとき、ファイバー53から出力50mWのレーザービーム55を取り出すことができた。
In this embodiment, when the output of the
<第10の実施の形態>
この第10の実施の形態によるファイバーアンプも、図3に示したファイバーアンプと比べると、ファイバー53のコアにドープされている希土類元素イオン、およびファイバー53の両端面53a、53bに施すコートが異なるものである。
<Tenth Embodiment>
The fiber amplifier according to the tenth embodiment is different from the fiber amplifier shown in FIG. 3 in the rare earth element ions doped in the core of the
すなわち本実施の形態において、ファイバー53のコアにはDy3+が1at%ドープされている。またここではファイバー53の両端面53a、53bに、コアにおける 4F9/2 → 6H13/2 の遷移で生じる蛍光の波長572nmおよび励起波長390nmに対してAR(無反射)となる特性のコートが施されている。そしてレーザーダイオード11としては、発振波長390nmのものが用いられている。
That is, in the present embodiment, the core of the
本実施の形態では、SHGレーザー56の出力が1.5mWのとき、ファイバー53から出力80mWのレーザービーム55を取り出すことができた。
In this embodiment, when the output of the
なお、Dy3+がドープされたコアを持つファイバー53を用いる場合は、前述の 4F9/2 → 6H11/2 の遷移による波長664nmの蛍光も発生し得るので、ファイバー53の両端面53a、53bに施すコートの設定次第で、波長664nmのレーザービームを増幅することも可能である。
When the
<第11の実施の形態>
この第11の実施の形態によるファイバーアンプも、図3に示したファイバーアンプと比べると、ファイバー53のコアにドープされている希土類元素イオン、およびファイバー53の両端面53a、53bに施すコートが異なるものである。
<Eleventh embodiment>
The fiber amplifier according to the eleventh embodiment is also different from the fiber amplifier shown in FIG. 3 in the rare earth element ions doped in the core of the
すなわち本実施の形態において、ファイバー53のコアにはEr3+が1at%ドープされている。またここではファイバー53の両端面53a、53bに、コアにおける 2H9/2 → 4I13/2 の遷移の遷移で生じる蛍光の波長554nmおよび励起波長406nmに対してAR(無反射)となる特性のコートが施されている。そしてレーザーダイオード11としては、発振波長406nmのものが用いられている。
That is, in the present embodiment, the core of the
本実施の形態では、SHGレーザー56の出力が1mWのとき、ファイバー53から出力80mWのレーザービーム55を取り出すことができた。
In this embodiment, when the output of the
なお、Er3+がドープされたコアを持つファイバー53を用いる場合は、前述の 4S3/2 → 4I15/2 による波長540nmの蛍光も発生し得るので、ファイバー53の両端面53a、53bに施すコートの設定次第で、波長540nmのレーザービームを増幅することも可能である。
When the
また、このEr3+がドープされたコアを持つファイバー53を用いる場合、その励起波長は上述の406nmの他に、380nmとすることもできる。
In addition, when the
<第12の実施の形態>
この第12の実施の形態によるファイバーアンプも、図3に示したファイバーアンプと比べると、ファイバー53のコアにドープされている希土類元素イオン、およびファイバー53の両端面53a、53bに施すコートが異なるものである。
<Twelfth embodiment>
The fiber amplifier according to the twelfth embodiment is also different from the fiber amplifier shown in FIG. 3 in the rare earth element ions doped in the core of the
すなわち本実施の形態において、ファイバー53のコアにはTb3+が1at%ドープされている。またここではファイバー53の両端面53a、53bに、コアにおける 5D4 → 7F5 の遷移で生じる蛍光の波長540nmおよび励起波長380nmに対してAR(無反射)となる特性のコートが施されている。そしてレーザーダイオード11としては、発振波長380nmのものが用いられている。
That is, in the present embodiment, the core of the
本実施の形態では、SHGレーザー56の出力が1.5mWのとき、ファイバー53から出力70mWのレーザービーム55を取り出すことができた。
In this embodiment, when the output of the
なお、励起光源であるGaN系レーザーダイオードとしては、InGaN系材料から活性層を構成したもの、InGaNAs系材料から活性層を構成したもの、そしてGaNAs系材料から活性層を構成したものから適宜選択して用いることが可能である。特に、ファイバーコアの吸収帯が長波長側にずれている場合は、InGaN系レーザーダイオードと比べてより長波長化が実現しやすいInGaNAs系あるいはGaNAs系レーザーダイオードを用いるのが望ましく、それにより吸収効率を向上させることができる。 The GaN-based laser diode as an excitation light source is appropriately selected from those in which an active layer is formed from an InGaN-based material, those in which an active layer is formed from an InGaNAs-based material, and those in which an active layer is formed from a GaN-based material. Can be used. In particular, when the absorption band of the fiber core is shifted to the long wavelength side, it is desirable to use an InGaNAs-type or GaNAs-type laser diode that can easily achieve longer wavelength than an InGaN-based laser diode, thereby improving the absorption efficiency. Can be improved.
10 レーザービーム(励起光)
11 InGaN系レーザーダイオード
12 集光レンズ
13 ファイバー
13a、13b ファイバーの端面
15 レーザービーム
20 コア
21 第1クラッド
22 第2クラッド
50 コリメーターレンズ
51 集光レンズ
52 ビームスプリッタ
53 ファイバー
53a、53b ファイバーの端面
55 レーザービーム
56 SHGレーザー
57 コリメーターレンズ
10 Laser beam (excitation light)
11 InGaN laser diode
12 Condensing lens
13 Fiber
13a, 13b Fiber end face
15 Laser beam
20 cores
21 First cladding
22 Second cladding
50 Collimator lens
51 condenser lens
52 Beam splitter
53 fiber
53a, 53b Fiber end face
55 Laser beam
56 SHG laser
57 Collimator lens
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