JP2014053500A - レーザ装置および光増幅方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成であり、かつ電力消費を抑制して所望の光出力を得ることができるレーザ装置および光増幅方法を提供すること。
【解決手段】シード光を出力するシード光源と、励起光を出力する励起光源と、レーザ媒質が添加されており、前記励起光が入力されるとともに前記シード光が入力され、前記シード光を光増幅して出力する増幅光ファイバと、前記シード光源および前記励起光源の出力のオン／オフを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記励起光の出力をオン状態にし、所定時間経過後にオフ状態にするように前記励起光源を制御し、かつ、前記励起光の出力をオン状態にしてから所定の遅延時間だけ遅延して前記シード光の出力をオン状態にし、所定時間経過後にオフ状態にするように前記シード光源を制御するレーザ装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ装置および光増幅方法に関するものである。

シード光源とＹＤＦＡ(Ytterbium-Doped Optical Fiber Amplifier：イッテルビウム添加光ファイバ増幅器)で構成されるＭＯＰＡ（Master Oscillator and Power Amplifier）方式のパルスレーザ装置は、特許文献１〜４でも示されているとおり、主に微細加工（マーキング、ステルスダイシング、太陽電池の加工等）用のレーザ光源として近年普及しつつある。

ＭＯＰＡ方式のパルスレーザ装置において、光出力のオーバーシュート（光サージ）が発生し、所望の光出力が得られない場合があるという問題がある。特許文献４では、互いの波長が異なる２つの光源を備え、加工に使用する光を出力する方の光源がオフ状態の場合に他方の光源の光出力をオン状態にすることによって、上記光サージの発生を抑制している。

特開２０１０−２４５４４２号公報 特開２０１０−２３２６５０号公報 特開２０１０−２３４４４４号公報 特開２０１０−２５８２７２号公報

しかしながら、特許文献４に開示される技術では、２つの光源およびこれを合波するための光学部品が必要になるため、構成が複雑になるという問題がある。また、他方の光源からの光出力は加工に寄与しないため、加工に寄与しない余分な電力が消費されるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成であり、かつ電力消費を抑制して所望の光出力を得ることができるレーザ装置および光増幅方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るレーザ装置は、シード光を出力するシード光源と、励起光を出力する励起光源と、レーザ媒質が添加されており、前記励起光が入力されるとともに前記シード光が入力され、前記シード光を光増幅して出力する増幅光ファイバと、前記シード光源および前記励起光源の出力のオン／オフを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記励起光の出力をオン状態にし、所定時間経過後にオフ状態にするように前記励起光源を制御し、かつ、前記励起光の出力をオン状態にしてから所定の遅延時間だけ遅延して前記シード光の出力をオン状態にし、所定時間経過後にオフ状態にするように前記シード光源を制御することを特徴とする。

本発明に係るレーザ装置は、上記発明において、前記遅延時間は、前記増幅光ファイバに添加されたレーザ媒質の反転分布状態が、前記シード光を光増幅しているときの定常状態に近い状態になっているときに、前記増幅光ファイバに前記シード光が入力するように設定されることを特徴とする。

本発明に係るレーザ装置は、上記発明において、前記シード光は副光パルスからなる光パルス列を含むことを特徴とする。

本発明に係るレーザ装置は、上記発明において、前記励起光のオン状態の時間幅は前記シード光のオン状態の時間幅よりも少なくとも前記遅延時間だけ長く設定されることを特徴とする。

本発明に係るレーザ装置は、上記発明において、前記遅延時間は、前記増幅光ファイバからの出力光の強度、出力光のパルス繰り返し周期、出力光のパルス時間幅、または前記増幅光ファイバの温度に応じて設定されることを特徴とする。

本発明に係るレーザ装置は、上記発明において、前記増幅光ファイバからの出力光をモニタするための光検出器をさらに備えることを特徴とする。

本発明に係るレーザ装置は、上記発明において、前記制御部は、入力されたゲート信号に基づいて前記シード光源および前記励起光源の出力のオン／オフを制御することを特徴とする。

本発明に係るレーザ装置は、上記発明において、前記制御部は、前記遅延時間の期間においては、前記励起光の強度を所定の強度とし、前記遅延時間の経過後は前記励起光の強度を前記遅延時間における強度よりも低くする制御を行うことを特徴とする。

本発明に係る光増幅方法は、レーザ媒質が添加された増幅光ファイバに、励起光を入力するとともにシード光を入力して、前記シード光を光増幅する光増幅方法であって、前記励起光の入力をオン状態にし、所定時間経過後にオフ状態にし、かつ、前記励起光の入力をオン状態にしてから所定の遅延時間だけ遅延して前記シード光の入力をオン状態にし、所定時間経過後にオフ状態にすることを特徴とする。

本発明に係る光増幅方法は、上記発明において、前記遅延時間は、前記増幅光ファイバに添加されたレーザ媒質の反転分布状態が、前記シード光を光増幅しているときの定常状態に近い状態になっているときに、前記増幅光ファイバに前記シード光が入力するように設定されることを特徴とする。

本発明に係る光増幅方法は、上記発明において、前記シード光は副光パルスからなる光パルス列を含むことを特徴とする。

本発明に係る光増幅方法は、上記発明において、前記励起光のオン状態の時間幅は前記シード光のオン状態の時間幅よりも少なくとも前記遅延時間だけ長く設定されることを特徴とする。

本発明に係る光増幅方法は、上記発明において、前記遅延時間は、前記増幅光ファイバからの出力光の強度、出力光のパルス繰り返し周期、出力光のパルス時間幅、または当該増幅光ファイバの温度に応じて設定されることを特徴とする。

本発明に係る光増幅方法は、上記発明において、前記遅延時間の期間においては、前記励起光の強度を所定の強度とし、前記遅延時間の経過後は前記励起光の強度を前記遅延時間における強度よりも低くすることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成であり、かつ余分な電力消費を抑制して所望の光出力を得ることができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係るレーザ装置の模式図である。 図２は、図１に示すレーザ装置におけるゲート信号、シード光、励起光、出力光の時間波形を示す図である。 図３は、実施の形態２に係るレーザ装置の模式図である。 図４は、レーザ装置におけるゲート信号、シード光、励起光、出力光の時間波形の別の例を示す図である。 図５は、レーザ装置におけるゲート信号、シード光、励起光、出力光の時間波形の従来例１を示す図である。 図６は、レーザ装置におけるゲート信号、シード光、励起光、出力光の時間波形の従来例２を示す図である。

以下に、図面を参照して本発明に係るレーザ装置および光増幅方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るレーザ装置の模式図である。

レーザ装置１００は、シード光源１と、光アイソレータ２と、励起光源である励起ＬＤ（Laser Diode）３と、光合波器４と、増幅光ファイバであるＹＤＦ５と、光アイソレータ６と、バンドパス光フィルタ７と、励起ＬＤ８ａ、８ｂと、光合波器９と、ＹＤＦ１０と、光コネクタ１１と、シード光源ドライバ１２と、励起ＬＤドライバ１３、１４と、制御部１５と、を備えている。制御部１５にはＰＣ（Personal Computer）１６が接続されている。

シード光源１は、たとえば半導体ＬＤであり、副光パルス（たとえば、図２に示す副光パルスＳＰ）からなる光パルス列で構成されるシード光を出力する。シード光の波長は増幅光ファイバが光増幅することができる波長であり、本実施の形態のＹＤＦ５、１０の場合はたとえば約１０８０ｎｍである。光アイソレータ２は、シード光源１に接続し、シード光を通過させるともに、紙面右側から進行してきた光がシード光源１に入射することを防ぐ機能を有する。

励起ＬＤ３は、増幅光ファイバを光励起することができる波長のレーザ光を励起光として出力する。本実施の形態のＹＤＦ５の場合は、励起光の波長はたとえば約９１５ｎｍである。光合波器４は、光アイソレータ２と励起ＬＤ３とに接続しており、シード光と励起光とを合波して出力する機能を有する。

ＹＤＦ５は、レーザ媒質としてＹｂイオンが添加されたコアを有している。ＹＤＦ５に励起光が入力されると、Ｙｂイオンは光励起されて反転分布を形成する。Ｙｂイオンが反転分布を形成した状態でシード光が入力されると、ＹＤＦ５は当該シード光を光増幅して出力する。ＹＤＦ５は、たとえばシングルモード光ファイバで構成されていても良いし、ダブルクラッド型光ファイバで構成されていても良い。光アイソレータ６は、ＹＤＦ５に接続し、増幅されたシード光を通過させるとともに、紙面右側から進行してきた光がＹＤＦ５に入射することを防ぐ機能を有する。

バンドパス光フィルタ７は、シード光の波長を透過帯域として含むバンドパス光フィルタである。バンドパス光フィルタ７は、増幅されたシード光を通過させるとともに、ＹＤＦ５で発生したＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光の強度を大幅に減衰させる機能を有する。

励起ＬＤ８ａ、８ｂも、励起ＬＤ３と同様に増幅光ファイバを光励起することができる波長のレーザ光を励起光として出力する。本実施の形態のＹＤＦ１０の場合は、励起光の波長はたとえば約９１５ｎｍである。光合波器９は、バンドパス光フィルタ７と励起ＬＤ８ａ、８ｂとに接続しており、増幅されたシード光と励起光とを合波して出力する機能を有する。

ＹＤＦ１０は、レーザ媒質としてＹｂイオンが添加されたコアを有している。ＹＤＦ１０に励起光が入力されると、Ｙｂイオンは光励起されて反転分布を形成する。Ｙｂイオンが反転分布を形成した状態でシード光が入力されると、ＹＤＦ１０は当該シード光をさらに光増幅して出力する。ＹＤＦ１０は、たとえばシングルモード光ファイバで構成されていても良いし、ダブルクラッド型光ファイバで構成されていても良い。

光コネクタ１１は、ＹＤＦ１０が光増幅したシード光を出力光として出力する。出力光は、たとえば微細加工用のレーザ光として使用される。

シード光源ドライバ１２はシード光源１を駆動するためのドライバである。励起ＬＤドライバ１３、１４は、それぞれ励起ＬＤ３、励起ＬＤ８ａ、８ｂを駆動するためのドライバである。

制御部１５は、シード光源ドライバ１２、励起ＬＤドライバ１３、１４に接続しており、シード光源ドライバ１２、励起ＬＤドライバ１３、１４を介して、シード光源１および励起ＬＤ３、８ａ、８ｂのシード光または励起光の出力のオン／オフを制御する。また、制御部１５は、制御部１５の設定を変更するためのＰＣ１６に接続されており、かつゲート信号が入力される。

つぎに、レーザ装置１００の動作の一例について説明する。まず、制御部１５は、所定の繰り返し周期および時間幅でオン状態とオフ状態とを繰り返す矩形パルス状のゲート信号が入力されると、これに同期して、シード光源ドライバ１２を介してシード光源１の出力をオン状態にし、所定時間を経過後にオフ状態にする制御を繰り返す。これとともに、制御部１５は、ゲート信号に同期して、励起ＬＤドライバ１３、１４を介して励起ＬＤ３、励起ＬＤ８ａ、８ｂの出力をオン状態にし、所定時間を経過後にオフ状態にする制御を繰り返す。ＹＤＦ５、１０ではＹｂイオンが励起光によって光励起されて反転分布を形成しており、入力されたシード光を光増幅する。これによって、レーザ装置１００は、所定の繰り返し周期および時間幅を有する矩形パルス列状の出力光を光コネクタ１１から出力する。

ここで、本実施の形態１におけるゲート信号のオン／オフの繰り返し周期および時間幅、およびシード光源１、励起ＬＤ３、および励起ＬＤ８ａ、８ｂのオン／オフの制御のタイミングについて、従来の場合と比較して説明する。

図５は、レーザ装置におけるゲート信号、シード光、励起光、出力光の時間波形の従来例１を示す図である。シード光、励起光、出力光の縦軸はいずれも光強度（任意単位）を示している。図５の場合は、ゲート信号のオン／オフにかかわらず励起光の出力をオンの状態にする制御を行っている。一方、シード光についてはゲート信号のオン／オフに対応してオン／オフを繰り返す制御を行っている。この場合、ゲート信号がオフ状態からオン状態に切り替わったときにシード光が増幅光ファイバに入力されると、レーザ媒質であるＹｂイオンの反転分布の状態は、シード光を光増幅しているときの定常状態と異なり、レーザ上準位に存在する電子の密度が定常状態の場合よりも高くなっている。そのため、出力光においては、領域Ａ１に示すように、光パルス列のうち先頭の副光パルスの強度が極端に大きくなってしまい、光パルス列を構成する各副光パルスの強度が一定に揃わないうえに、好ましくない光のオーバーシュートが発生する。また、出力光が無い場合にも励起光をオン状態にしているため、余分な電力を消費する。

一方、図６は、レーザ装置におけるゲート信号、シード光、励起光、出力光の時間波形の従来例２を示す図である。図６の場合は、シード光および励起光の両方について、ゲート信号のオン／オフに対応してオン／オフを繰り返す制御を行っている。この場合、シード光が無い場合には励起光はほとんどオフ状態にしているため、余分な電力の消費はない。しかしながら、ゲート信号がオフ状態からオン状態に切り替わるタイミングで励起光とシード光とが略同時にオン状態となるため、シード光が増幅光ファイバに入力されたときに、Ｙｂイオンの反転分布の状態が、シード光を光増幅しているときの定常状態と異なり、レーザ上準位に存在する電子の密度が定常状態の場合よりも低くなっている。そのため、出力光においては、領域Ａ２に示すように光パルス列のうち先頭の副光パルスの強度が十分に光増幅されておらず、光パルス列を構成する各副光パルスの強度が一定に揃わないうえに、光出力が所望の強度よりも小さくなる。

これに対して、図２は、図１に示すレーザ装置１００におけるゲート信号、シード光、励起光、出力光の時間波形を示す図である。図２に示すように、本実施の形態１に係るレーザ装置１００では、制御部１５は、ゲート信号がオフ状態からオン状態に切り替わるのに合わせて、励起光の出力をオン状態にし、ゲート信号がオフ状態に切り替わるのに対応して、所定時間（励起光の矩形パルスの時間幅）経過後に励起光の出力をオフ状態にするように励起ＬＤ３、８ａ、８ｂを制御する。また、制御部１５は、励起光の出力をオン状態にしてから遅延時間Δｔ１だけ遅延してシード光の出力をオン状態にし、ゲート信号がオフ状態に切り替わるのに対応して、所定時間（シード光の矩形パルスの時間幅）経過後にシード光の出力をオフ状態にするようにシード光源１を制御している。

これによって、Ｙｂイオンの反転分布の状態が、シード光を光増幅しているときの定常状態に近い状態となっているときに、シード光をＹＤＦ５、１０に入力させることができる。その結果、出力光においては、図５、６のような光パルス列のうち先頭の副光パルスの光増幅の過不足が抑制され、図２に示すように光パルス列を構成する各副光パルスの強度がより揃った状態となる。また、シード光が無い場合には励起光はほとんどオフ状態にしているため、余分な電力の消費はない。また、追加の光源や光学部品が不要であるので、簡易な構成であり、かつ余分な電力消費が抑制される。

遅延時間Δｔ１の設定については、ＹＤＦ５、１０中のＹｂイオンが光励起され、反転分布の状態が、シード光を光増幅しているときの定常状態に一致する状態になったときに、シード光がＹＤＦ５、１０に入力されるように設定することが好ましい。ただし、これに限らず、反転分布の状態が、シード光を光増幅しているときの定常状態に近い状態になったときに、シード光がＹＤＦ５、１０に入力されるように設定することができる。したがって、遅延時間Δｔ１の設定については、光パルス列のうち先頭の副光パルスの光増幅の過不足、または光パルス列内での各副光パルスの強度の偏差が、たとえば１０％以内に収まるような反転分布の状態（遅延時間も同じ）となるように設定すればよい。

また、図２に示すように、励起光のオン状態の時間幅は、シード光のオン状態の時間幅よりも、少なくとも遅延時間Δｔ１だけ長くすることが好ましい。その理由は、励起光のオン状態の時間幅とシード光のオン状態の時間幅とが等しいと、遅延時間Δｔ１を設けた影響で、シード光に含まれる光パルス列うち時間的に後側の副光パルスがＹＤＦ５、１０に入力されたときに励起光がオフ状態となってしまい、光増幅が行われなくなることがあるためである。

つぎに、励起ＬＤ３、８ａ、８ｂ、シード光源１のオン状態における具体的な制御方法について説明する。

まず、励起ＬＤ３、８ａ、８ｂの制御は、たとえば以下の１）または２）のように行うことができる。すなわち、１）制御部１５は、予め設定した電流値に基づいて電流を供給する。２）制御部１５は、予め設定したレーザ装置に関するパラメータ値（出力光強度、パルス繰り返し周期、またはパルス時間幅）に応じて、制御部１５の記憶部に格納されたテーブル値を参照したり、制御部１５の演算部が演算したりして設定した電流値に基づいて電流を供給する。

一方、制御部１５は、シード光源１に対しては、遅延時間Δｔ１の時間幅は、電流を供給しない、またはゼロの電流値を与える制御を行う。また、シード光源１のオン状態のときの制御は、たとえば以下のように行うことができる。すなわち、制御部１５は、予め設定した電流値、および、予め設定したレーザ装置に関するパラメータ値（出力光強度、パルス繰り返し周期、またはパルス時間幅）に基づいて電流を供給する。

なお、励起ＬＤ３、８ａ、８ｂ、シード光源１の制御における、予め設定した電流値またはパラメータ値としては、ＰＣ１６から与えた値を用いても良いし、制御部１５の記憶部に格納された値を用いても良い。

また、遅延時間Δｔ１については、予め設定した遅延時間の固定値を用いても良い。または、レーザ装置に関するパラメータ値（出力光強度、パルス繰り返し周期、またはパルス時間幅）に応じて、制御部１５の記憶部に格納されたテーブル値を参照したり、制御部１５の演算部が演算したりして設定した遅延時間を用いても良い。あるいは、励起ＬＤ３、８ａ、８ｂがオン状態のときに励起ＬＤ３、８ａ、８ｂに対して設定されている電流値に応じて、制御部１５の記憶部に格納されたテーブル値を参照したり、制御部１５の演算部が演算したりして設定した遅延時間を用いても良い。

シード光を光増幅しているときの定常状態におけるＹｂイオンの反転分布の状態は、レーザ装置１００の出力光強度、シード光のパルス繰り返し周期、シード光のパルス時間幅（オン状態の時間幅）、ＹＤＦ５、１０の温度等の条件に応じて変わるため、出力光強度が大きくなれば、その分より高い反転分布が必要となる。また、繰返し周期・パルス幅が変われば、平均パワーが異なることになり、その分定常状態での反転分布が異なる。したがって、遅延量をそれらに応じて変更できるようにすれば、上記各条件が変更されても光パルス列の各副光パルスの強度を揃えることが可能となる。

また、励起ＬＤ３、８ａ、８ｂがオフ状態からオン状態になったときにおける、ＹＤＦ５、１０中のＹｂイオンの反転分布の状態は、励起ＬＤ３、８ａ、８ｂのオフ状態の時間幅にも依存する。たとえば、オフ状態の時間幅がＹｂイオンの蛍光寿命に対して短ければ、励起ＬＤ３、８ａ、８ｂがオフ状態からオン状態に切り替わった後に定常状態になるまでの時間は短くなるので、遅延時間Δｔ１は短くすることができる。このように、励起ＬＤ３、８ａ、８ｂのオフ状態の時間幅に応じて遅延時間Δｔ１を設定することがより好ましい。なお、蛍光寿命はレーザ媒質によって異なるため、増幅光ファイバに含まれるレーザ媒質の蛍光寿命に応じて遅延時間Δｔ１を設定することが好ましい。さらには、励起ＬＤ３、８ａ、８ｂの出力がオン状態にされたときの励起光の強度の立ち上がりに、ドライバ１３、１４等に用いられている回路の影響などによる時定数が存在する場合は、設定する遅延時間Δｔ１はその時定数を差し引くなど、時定数を考慮した値にすることが好ましい。

以上説明したように、本実施の形態１に係るレーザ装置１００は、簡易な構成であり、かつ電力消費を抑制して所望の光出力を得ることができるものである。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係るレーザ装置の模式図である。図３に示すレーザ装置２００は、実施の形態１に係るレーザ装置１００において、光分岐器２５、光検出器（ＰＤ）２６、およびモニタ回路２７を追加したものである。

光分岐器２５は、ＹＤＦ１０が光増幅したシード光（出力光）の一部を分岐する。光検出器２６は、光分岐器２５が分岐した光を検出し、検出した光強度に応じた値の電流信号を出力する。モニタ回路２７は、光検出器２６からの電流信号を受け付け、電流信号をもとに生成した電圧信号を制御部１５に出力する。

制御部１５は、モニタ回路２７からの電圧信号をもとに、包絡線検波等によって出力光のパルスの歪み（たとえば図５、６に示すようなオーバーシュートや光増幅の不足）の有無を判断し、この歪みを解消するように遅延時間Δｔ１を調整する。一例として、目標となる値（例えば閾値）と、包絡線検波でモニタした値を比較して遅延時間を調整する。目標となる値が大きい場合は遅延時間を短くし、モニタした値が大きい場合は遅延時間を長くする。

本実施の形態２に係るレーザ装置２００では、出力光の一部をモニタして、このモニタ結果をもとに遅延時間Δｔ１を調整するので、たとえばレーザ装置２００の動作条件やＹＤＦ５、１０の温度等が変化した場合等でも、光パルス列の各副光パルスの強度が一定に揃った出力光を出力することができる。

なお、励起ＬＤ３、８ａ、８ｂ、シード光源１のオン状態における制御方法や、遅延時間Δｔ１の好ましい設定方法については、実施の形態１に係るレーザ装置１００と同様の方法を適宜適用することができる。

また、実施の形態１、２に係るレーザ装置１００、２００において、以下のように励起ＬＤ３、８ａ、８ｂの設定を行っても良い。図４は、レーザ装置におけるゲート信号、シード光、励起光、出力光の時間波形の別の例を示す図である。

図４では、制御部１５は、ゲート信号がオフ状態からオン状態に切り替わるのに合わせて、励起光の出力をオン状態にし、ゲート信号がオフ状態に切り替わるのに対応して、所定時間（励起光の矩形パルスの時間幅）経過後に励起光の出力をオフ状態にするように励起ＬＤ３、８ａ、８ｂを制御し、励起光の出力をオン状態にしてから遅延時間Δｔ２だけ遅延してシード光の出力をオン状態にし、ゲート信号がオフ状態に切り替わるのに対応して、所定時間（シード光の矩形パルスの時間幅）経過後にシード光の出力をオフ状態にするようにシード光源１を制御している点は、図２の場合と同様である。ただし、図４の場合は、制御部１５は、遅延時間Δｔ２の期間においては、励起光の強度を所定の高い強度とし、遅延時間Δｔ２経過後は励起光の強度を遅延時間Δｔ２における強度よりも低くする制御を行う。これによって、ＹＤＦ５、１０に含まれるレーザ媒質であるＹｂイオンの反転分布の状態が、シード光を光増幅しているときの定常状態により早く到達するので、遅延時間Δｔ２を短くすることができる。

なお、励起ＬＤ３、８ａ、８ｂ、シード光源１のオン状態における好ましい制御方法や、遅延時間Δｔ２の好ましい設定方法については、実施の形態１に係るレーザ装置１００と同様の方法を適宜適用することができる。

なお、上記実施の形態では、ゲート信号がオン状態になったのと略同時に励起ＬＤ３、励起ＬＤ８ａ、８ｂの出力をオン状態にしているが、ゲート信号のオン状態になったときから所定の遅延時間の後に励起ＬＤ３、励起ＬＤ８ａ、８ｂの出力をオン状態にしてもよい。

また、上記実施の形態では、シード光源１は副光パルスからなる光パルス列で構成されるシード光を出力するパルスレーザ光源であるが、シード光源としてＣＷ（Continuous Wave）光源を用いても良い。このとき、レーザ装置からの出力光は、パルス時間幅が、シード光源のオン状態の持続時間に対応する幅となっている矩形パルス列状となる。

なお、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ シード光源
２、６ 光アイソレータ
３、８ａ、８ｂ 励起ＬＤ
４、９ 光合波器
５、１０ ＹＤＦ
７ バンドパス光フィルタ
１１ 光コネクタ
１２ シード光源ドライバ
１３、１４ 励起ＬＤドライバ
１５ 制御部
２５ 光分岐器
２６ 光検出器
２７ モニタ回路
１００ レーザ装置
Ａ１、Ａ２ 領域

Claims (14)

1. シード光を出力するシード光源と、
   励起光を出力する励起光源と、
   レーザ媒質が添加されており、前記励起光が入力されるとともに前記シード光が入力され、前記シード光を光増幅して出力する増幅光ファイバと、
   前記シード光源および前記励起光源の出力のオン／オフを制御する制御部と、
   を備え、前記制御部は、前記励起光の出力をオン状態にし、所定時間経過後にオフ状態にするように前記励起光源を制御し、かつ、前記励起光の出力をオン状態にしてから所定の遅延時間だけ遅延して前記シード光の出力をオン状態にし、所定時間経過後にオフ状態にするように前記シード光源を制御することを特徴とするレーザ装置。
2. 前記遅延時間は、前記増幅光ファイバに添加されたレーザ媒質の反転分布状態が、前記シード光を光増幅しているときの定常状態に近い状態になっているときに、前記増幅光ファイバに前記シード光が入力するように設定されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
3. 前記シード光は副光パルスからなる光パルス列を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
4. 前記励起光のオン状態の時間幅は前記シード光のオン状態の時間幅よりも少なくとも前記遅延時間だけ長く設定されることを特徴とする請求項３に記載のレーザ装置。
5. 前記遅延時間は、前記増幅光ファイバからの出力光の強度、出力光のパルス繰り返し周期、出力光のパルス時間幅、または前記増幅光ファイバの温度に応じて設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のレーザ装置。
6. 前記増幅光ファイバからの出力光をモニタするための光検出器をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のレーザ装置。
7. 前記制御部は、入力されたゲート信号に基づいて前記シード光源および前記励起光源の出力のオン／オフを制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のレーザ装置。
8. 前記制御部は、前記遅延時間の期間においては、前記励起光の強度を所定の強度とし、前記遅延時間の経過後は前記励起光の強度を前記遅延時間における強度よりも低くする制御を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のレーザ装置。
9. レーザ媒質が添加された増幅光ファイバに、励起光を入力するとともにシード光を入力して、前記シード光を光増幅する光増幅方法であって、
   前記励起光の入力をオン状態にし、所定時間経過後にオフ状態にし、かつ、前記励起光の入力をオン状態にしてから所定の遅延時間だけ遅延して前記シード光の入力をオン状態にし、所定時間経過後にオフ状態にすることを特徴とする光増幅方法。
10. 前記遅延時間は、前記増幅光ファイバに添加されたレーザ媒質の反転分布状態が、前記シード光を光増幅しているときの定常状態に近い状態になっているときに、前記増幅光ファイバに前記シード光が入力するように設定されることを特徴とする請求項９に記載の光増幅方法。
11. 前記シード光は副光パルスからなる光パルス列を含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の光増幅方法。
12. 前記励起光のオン状態の時間幅は前記シード光のオン状態の時間幅よりも少なくとも前記遅延時間だけ長く設定されることを特徴とする請求項１１に記載の光増幅方法。
13. 前記遅延時間は、前記増幅光ファイバからの出力光の強度、出力光のパルス繰り返し周期、出力光のパルス時間幅、または当該増幅光ファイバの温度に応じて設定されることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一つに記載の光増幅方法。
14. 前記遅延時間の期間においては、前記励起光の強度を所定の強度とし、前記遅延時間の経過後は前記励起光の強度を前記遅延時間における強度よりも低くすることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一つに記載の光増幅方法。

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