JP2018032824A - Optical pulse signal generating device, laser processing device and bio imaging device - Google Patents

Optical pulse signal generating device, laser processing device and bio imaging device Download PDF

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Hiroyuki Yokoyama
弘之 横山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve an optical pulse with a time width equal to or more than sub-nanosecond.SOLUTION: An optical pulse signal generating device 1 includes: a laser source 11; a semiconductor laser optical amplifier 12 which receives laser beam from the laser source 11 as an input signal and receives, as a control signal, an electric pulse signal with a time width equal to or more than sub-nanosecond at the timing that laser beam is input to generate an optical pulse signal with a time width equal to or more than sub-nanosecond.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本明細書に記載する技術は、光パルス信号生成装置、レーザ加工装置及びバイオイメーイング装置に関する。   The technology described in this specification relates to an optical pulse signal generation device, a laser processing device, and a bio-imaging device.

近年、バイオイメージングやレーザ加工の応用には、フェムト秒やピコ秒の時間領域だけでなく、サブナノ秒以上の時間領域での柔軟な光パルス制御が求められている。このような光パルスは増幅され、高ピークパワー化された後に利用されることが想定される。従って、増幅過程で光パルスがノイズに埋もれないためには、できるだけ大きなパルスのエネルギーの光パルスが最初に発生されることが望ましい。   In recent years, applications of bioimaging and laser processing have demanded flexible optical pulse control not only in the femtosecond and picosecond time regions, but also in the sub-nanosecond and higher time regions. It is assumed that such an optical pulse is used after being amplified and having a high peak power. Therefore, in order to prevent the optical pulse from being buried in the noise in the amplification process, it is desirable that the optical pulse having the largest possible pulse energy is generated first.

従来、パルス生成については、以下のような技術が公開されている。例えば、利得スイッチング動作によって発生させたレーザパルスをフィルタにて除去することで、ピコ秒オーダーの超短パルスを生成する方法がある(例えば、下記の特許文献1参照)。また、光ゲートのよって半導体レーザからのパルス光を一定間隔で間引くことで、超短パルスであり高出力な光パルスを生成する方法がある(例えば、下記の特許文献2参照)。   Conventionally, the following techniques are disclosed for pulse generation. For example, there is a method of generating an ultrashort pulse on the order of picoseconds by removing a laser pulse generated by a gain switching operation with a filter (see, for example, Patent Document 1 below). In addition, there is a method of generating an ultrashort pulse and a high output optical pulse by thinning out pulsed light from a semiconductor laser at a constant interval by an optical gate (see, for example, Patent Document 2 below).

特開2013−157551号公報JP2013-157551A 特開2008−242306号公報JP 2008-242306 A

しかしながら、例えば上記の半導体レーザの利得スイッチング動作を用いることも考えられるが、このような利得スイッチング動作を用いた半導体レーザではサブナノ秒以上の時間幅の光パルスを得ることは原理的に容易でない。また、例えばQスイッチング法を用いてサブナノ秒以上の時間幅の光パルスを得ることも考えられるが、このような方法でも、サブナノ秒以上の時間幅の制御等が容易でない。   However, for example, it may be possible to use the gain switching operation of the semiconductor laser described above. However, in principle, it is not easy to obtain an optical pulse having a time width of sub-nanoseconds or more with a semiconductor laser using such a gain switching operation. Further, for example, it is conceivable to obtain a light pulse having a time width of at least sub-nanoseconds using the Q switching method. However, even with such a method, it is not easy to control the time width of at least sub-nanoseconds.

このような従来技術の課題を解決するために、本明細書に記載する技術は、1つの側面では、サブナノ秒以上の時間幅の光パルスを得ることを目的とする。   In order to solve the problems of the conventional technology, in one aspect, the technology described in this specification aims to obtain a light pulse having a time width of sub-nanoseconds or more.

また、1つの側面において、本光パルス信号生成装置は、レーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光を入力信号として受けるとともに、該レーザ光が入力されているタイミングでサブナノ秒以上の時間幅の電気パルス信号を制御信号として受けることにより、サブナノ秒以上の時間幅の光パルス信号を生成する半導体レーザ光増幅器とをそなえて構成される。   In one aspect, the optical pulse signal generation device receives a laser light source and laser light from the laser light source as an input signal, and has a time width of at least sub-nanoseconds at the timing when the laser light is input. A semiconductor laser optical amplifier that generates an optical pulse signal having a time width of at least sub-nanosecond by receiving an electric pulse signal as a control signal is configured.

このような構成をとることで、従来技術の課題を解決し、本願発明においては、1つの側面として、サブナノ秒以上の時間幅の光パルスを得ることができる。   By adopting such a configuration, the problems of the prior art are solved, and in the present invention, as one aspect, an optical pulse having a time width of sub-nanoseconds or more can be obtained.

第1実施形態の光パルス信号生成装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the optical pulse signal generation apparatus of 1st Embodiment. 図1に示した光パルス信号生成装置によって得られる信号波形の概略を例示するグラフである。2 is a graph illustrating an outline of a signal waveform obtained by the optical pulse signal generation device illustrated in FIG. 1. 第1実施形態の変形例の光パルス信号生成装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the optical pulse signal generation apparatus of the modification of 1st Embodiment. 第2実施形態の光パルス信号生成装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the optical pulse signal generation apparatus of 2nd Embodiment. 図4に示した光パルス信号生成装置における信号生成動作を説明するグラフである。It is a graph explaining the signal generation operation | movement in the optical pulse signal generation apparatus shown in FIG.

以下、図面を参照して実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、実施形態で明示しない種々の変形例や技術の適用を排除する意図はない。すなわち、本実施形態を、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude application of various modifications and techniques not explicitly described in the embodiment. That is, the present embodiment can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present embodiment.

また、各図は、図中に示す構成要素のみを備えるという趣旨ではなく、他の構成要素を含むことができる。以下、図中において、同一の符号を付した部分は特に断らない限り、同一若しくは同様の部分を示す。   Each drawing is not intended to include only the components shown in the drawings, and may include other components. Hereinafter, in the drawings, the same reference numerals denote the same or similar parts unless otherwise specified.

〔A〕第1実施形態
〔A−1〕システム構成例
図1は、第1実施形態の光パルス信号生成装置の構成例を示すブロック図である。
[A] First Embodiment [A-1] System Configuration Example FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical pulse signal generation device according to a first embodiment.

光パルス信号生成装置(「信号生成装置」と称されてもよい。)1は、CWLD11、SOA12、パルス発生器13及びYDFA14を備える。「CWLD」は、Continued Wave Laser Diode(連続波発振動作レーザダイオード)の略称である。「SOA」は、Semiconductor Optical Amplifier(半導体光増幅器)の略称である。「YDFA」は、Ytterbium Doped Fiber Amplifierの略称である。   An optical pulse signal generation device (may be referred to as a “signal generation device”) 1 includes a CWLD 11, an SOA 12, a pulse generator 13, and a YDFA 14. “CWLD” is an abbreviation for “Continued Wave Laser Diode”. “SOA” is an abbreviation for Semiconductor Optical Amplifier. “YDFA” is an abbreviation for Ytterbium Doped Fiber Amplifier.

図1に示される信号生成装置1は、例えば、高精細レーザ加工機のようなレーザ加工装置やバイオメディカル分野での応用が可能なバイオイメージング装置に備えられてよい。   The signal generation device 1 shown in FIG. 1 may be provided in, for example, a laser processing device such as a high-definition laser processing machine or a bioimaging device that can be applied in the biomedical field.

CWLD11は、レーザ光源の一例であり、レーザ光を出力する。CWLD11は、連続光(CW)を出力する単一発振モード半導体レーザ(LD)で、例えば、1.06μm帯の単一発振モードの連続光を出力してよい。また、CWLD11は、例えば、DFB−LD(Distributed FeedBack-Laser Diode)であってよい。   The CWLD 11 is an example of a laser light source and outputs laser light. The CWLD 11 is a single oscillation mode semiconductor laser (LD) that outputs continuous light (CW), and may output single oscillation mode continuous light in a 1.06 μm band, for example. The CWLD 11 may be, for example, a DFB-LD (Distributed FeedBack-Laser Diode).

なお、CWLD11が出力するレーザ光は、単一発振モードに限定されず、マルチモードであってもよい。   Note that the laser beam output from the CWLD 11 is not limited to the single oscillation mode, and may be a multimode.

パルス発生器13は、所定周期(例えば、10kHz〜10MHz周期)で、サブナノ秒以上の時間幅の電気パルス信号を制御信号として出力する。パルス発生器13は、単発で電気パルス信号を出力してもよいし、バーストモード等を含む準周期的に電気パルス信号を出力してもよい。なお、パルス発生器13は、高速電気パルス発生器と称されてもよい。   The pulse generator 13 outputs an electrical pulse signal having a time width of at least sub-nanoseconds as a control signal at a predetermined period (for example, a period of 10 kHz to 10 MHz). The pulse generator 13 may output the electric pulse signal in a single shot, or may output the electric pulse signal in a quasi-periodic manner including a burst mode or the like. The pulse generator 13 may be referred to as a high speed electric pulse generator.

SOA12は、サブナノ秒以上の時間幅の光パルスを生成する半導体レーザ光増幅器として構成されている。すなわち、SOA12は、CWLD11からのレーザ光を入力信号として受けるとともに、レーザ光が入力されているタイミングでパルス発生器13からの制御信号を受けることにより、光パルスを生成する(別言すれば、「発現させる」)。この場合、パルス発生器13からの電気パルス信号は、SOA12のアノード又はカソードに印加される。SOA12の出力波長は、CWLD11の出力波長と同じであり、例えば1.06μmである。   The SOA 12 is configured as a semiconductor laser optical amplifier that generates optical pulses having a time width of at least sub-nanoseconds. That is, the SOA 12 receives the laser light from the CWLD 11 as an input signal, and generates a light pulse by receiving a control signal from the pulse generator 13 at the timing when the laser light is input (in other words, “Express”)). In this case, the electrical pulse signal from the pulse generator 13 is applied to the anode or cathode of the SOA 12. The output wavelength of the SOA 12 is the same as the output wavelength of the CWLD 11 and is, for example, 1.06 μm.

別言すれば、SOA12は、CWLD11からのレーザ光を入力された状態で、サブナノ秒以上の時間幅の電気パルスを適正な電圧値で印加される。これにより、SOA12からはサブナノ秒以上の時間幅の光パルスが出力される。この際のSOA12内のキャリア励起の時間変化と内部のレーザ光による誘導放出作用とにより、出力光パルスのピーク値やパルス幅、パルスエネルギーが決定される。   In other words, the SOA 12 is applied with an electric pulse having a time width of at least sub-nanoseconds at an appropriate voltage value in a state where the laser beam from the CWLD 11 is input. As a result, the SOA 12 outputs an optical pulse having a time width of at least sub-nanoseconds. At this time, the peak value, pulse width, and pulse energy of the output light pulse are determined by the time change of carrier excitation in the SOA 12 and the stimulated emission action by the internal laser light.

これにより、簡素な構成で、サブナノ秒以上の時間幅の光パルスを容易に得ることができる。また、SOA12がパルス励起のための機能だけでなく光増幅のための機能を有しているため、光パルス信号の増幅を効率的に行なうことができる。   Thereby, it is possible to easily obtain an optical pulse having a time width of sub-nanoseconds or more with a simple configuration. Further, since the SOA 12 has not only a function for pulse excitation but also a function for optical amplification, the optical pulse signal can be efficiently amplified.

YDFA14は、光ファイバ増幅器の一例であり、イッテルビウム添加ファイバを利得媒質に用いた光アンプである。YDFA14は、SOA12から入力された光パルスを入力され、入力された光パルスを増幅して出力する。   The YDFA 14 is an example of an optical fiber amplifier, and is an optical amplifier that uses an ytterbium-doped fiber as a gain medium. The YDFA 14 receives the optical pulse input from the SOA 12 and amplifies and outputs the input optical pulse.

なお、この信号生成装置1は、CWLD11の特性に応じて、YDFA14以外の光ファイバ増幅器を備えてもよい。例えば、CWLD11の出力波長が1.06μm帯でない場合には、信号生成装置1は、YDFA14以外の光ファイバ増幅器を備えてもよい。   The signal generation device 1 may include an optical fiber amplifier other than the YDFA 14 according to the characteristics of the CWLD 11. For example, when the output wavelength of the CWLD 11 is not in the 1.06 μm band, the signal generation device 1 may include an optical fiber amplifier other than the YDFA 14.

図2は、図1に示した光パルス信号生成装置1によって得られる信号波形の概略を例示するグラフである。図2において、横軸は時間[ピコ秒(ps)]を示し、縦軸は任意単位の強度[a.u.]を示す。   FIG. 2 is a graph illustrating an outline of a signal waveform obtained by the optical pulse signal generation device 1 shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis indicates time [picoseconds (ps)], and the vertical axis indicates intensity [a. u. ] Is shown.

図2には、600ps幅の電気パルスがSOA12に印加された際に得られる光パルスの時間波形の一例が示されている。図2に示される例では、約2mWのレーザ光がSOA12に入射されており、電気パルスの入力がない状態では透過光平均パワーは0.1μWとなる。一方、1MHzの繰り返し周期でパルス発生器13から電気パルスを入力した際の光出力平均パワーは約6μWであり、得られたパルスエネルギーは約6pJと見積もられる。   FIG. 2 shows an example of a time waveform of an optical pulse obtained when an electric pulse having a width of 600 ps is applied to the SOA 12. In the example shown in FIG. 2, approximately 2 mW of laser light is incident on the SOA 12, and the average transmitted light power is 0.1 μW in the absence of an electric pulse. On the other hand, the average optical output power when an electric pulse is input from the pulse generator 13 at a repetition period of 1 MHz is about 6 μW, and the obtained pulse energy is estimated to be about 6 pJ.

従って、光パルスのピークパワーは約12mWであり、入力光パワーに対して8dB増幅される。そして、SOA12から出力される光パルスの時間幅は、約440psとなる(図2の符号A1及びA2参照)。   Therefore, the peak power of the optical pulse is about 12 mW and is amplified by 8 dB with respect to the input optical power. The time width of the optical pulse output from the SOA 12 is about 440 ps (see reference signs A1 and A2 in FIG. 2).

なお、SOA12から出力される光パルスは、図2で示されたもの以外、パルス発生器13からの電気信号の時間幅に応じて適宜サブナノ秒以上の時間幅を有するものとすることができる。   The optical pulse output from the SOA 12 may have a time width of at least sub-nanoseconds depending on the time width of the electric signal from the pulse generator 13 other than that shown in FIG.

なお、上記の実施例におけるパルス発生器13からの電気信号は好ましくはサブナノ秒〜数ナノ秒幅の電気信号が用いられ、SOA12から出力される光パルス信号はこれに応じて好ましくはサブナノ秒〜数ナノ秒幅の光パルス信号となる。   The electrical signal from the pulse generator 13 in the above embodiment is preferably an electrical signal having a sub-nanosecond to several nanosecond width, and the optical pulse signal output from the SOA 12 is preferably sub-nanosecond to It becomes an optical pulse signal with a width of several nanoseconds.

〔A−2〕変形例
図3は、第1実施形態の変形例の光パルス信号生成装置の構成例を示すブロック図である。
[A-2] Modification FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical pulse signal generation device according to a modification of the first embodiment.

図1に示した第1実施形態の光パルス信号生成装置1は1つのSOA12を備えていたが、変形例の光パルス信号生成装置(「信号生成装置」と称されてもよい。)1aは3つのSOA12を備える。   The optical pulse signal generation device 1 according to the first embodiment illustrated in FIG. 1 includes one SOA 12, but an optical pulse signal generation device (which may be referred to as a “signal generation device”) 1a according to a modified example. Three SOAs 12 are provided.

図3に示される信号生成装置1は、例えば、高精細レーザ加工機のようなレーザ加工装置やバイオメディカル分野での応用が可能なバイオイメージング装置に備えられてよい。   The signal generation device 1 shown in FIG. 3 may be provided in, for example, a laser processing device such as a high-definition laser processing machine or a bioimaging device that can be applied in the biomedical field.

図1に示される例において、3つのSOA12のそれぞれは、入力されたレーザ光を増幅する。3つのSOA12のうち最後段のSOA12には図1に示すものと同様のパルス発生器13が接続され、第1実施形態において上述したように、SOA12は、サブナノ秒以上の時間幅の光パルスを生成する。   In the example shown in FIG. 1, each of the three SOAs 12 amplifies input laser light. A pulse generator 13 similar to that shown in FIG. 1 is connected to the SOA 12 at the last stage among the three SOAs 12, and as described above in the first embodiment, the SOA 12 transmits optical pulses having a time width of at least sub-nanoseconds. Generate.

なお、図3に示される例においては信号生成装置1aが3つのSOA12を備えることとしているが、これに限定されるものではなく、信号生成装置1aが備えるSOA12の数は種々変更することができる。また、パルス発生器13からの電気信号は最後段のSOA12ではなく、最後段のSOA12より前段側のSOA12のいずれかに制御信号として入力されてもよく、更に、パルス発生器13からの電気信号は複数のSOA12にそれぞれ制御信号として印加することも可能である。   In the example shown in FIG. 3, the signal generation device 1a includes the three SOAs 12. However, the present invention is not limited to this, and the number of SOAs 12 included in the signal generation device 1a can be variously changed. . In addition, the electrical signal from the pulse generator 13 may be input as a control signal not to the last stage SOA 12 but to any one of the SOAs 12 before the last stage SOA 12, and further, from the pulse generator 13. Can be applied to each of the plurality of SOAs 12 as a control signal.

複数のSOA12が備えられることにより、レーザ光の増幅をより効率的に行なえ、所定パワー以上のサブナノ秒以上の時間幅(好ましくは、サブナノ秒〜数ナノ秒幅)の光パルスを生成することができる。   By providing a plurality of SOAs 12, the laser light can be amplified more efficiently, and an optical pulse having a time width of at least a sub-nanosecond greater than a predetermined power (preferably, a sub-nanosecond to several nanosecond width) can be generated. it can.

〔B〕第2実施形態
図4は、第2実施形態の光パルス信号生成装置の構成例を示すブロック図である。
[B] Second Embodiment FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of an optical pulse signal generation device according to a second embodiment.

第2実施形態の光パルス信号生成装置(「信号生成装置」と称されてもよい。)2は、図1を用いて示した第1実施形態のSOA12、パルス発生器13及びYDFA14に加えてパルス発生器21を備え、図1を用いて示した第1実施形態のCWLD11に代えてパルスLD22を備える。   The optical pulse signal generation device (also referred to as “signal generation device”) 2 of the second embodiment is in addition to the SOA 12, the pulse generator 13, and the YDFA 14 of the first embodiment shown using FIG. A pulse generator 21 is provided, and a pulse LD 22 is provided instead of the CWLD 11 of the first embodiment shown in FIG.

図4に示される信号生成装置1も、例えば、高精細レーザ加工機のようなレーザ加工装置やバイオメディカル分野での応用が可能なバイオイメージング装置に備えられてよい。   The signal generation device 1 shown in FIG. 4 may also be provided in, for example, a laser processing device such as a high-definition laser processing machine or a bioimaging device that can be applied in the biomedical field.

パルス発生器21は、パルスLD22と接続されており、所定周期(例えば、10kHz〜10MHz周期)で、サブナノ秒幅より長い時間幅の電気パルス信号を制御信号として出力して、この電気パルス信号をパルスLD22に印加する。パルス発生器13は、単発で電気パルス信号を出力してもよいし、バーストモード等を含む準周期的に電気パルス信号を出力してもよい。この場合も、この電気パルス信号は、パルスLD22のアノード又はカソードに印加される。なお、パルス発生器13は、高速電気パルス発生器と称されてもよい。   The pulse generator 21 is connected to the pulse LD 22 and outputs an electric pulse signal having a predetermined period (for example, a period of 10 kHz to 10 MHz) and a time width longer than the sub-nanosecond width as a control signal. Applied to the pulse LD22. The pulse generator 13 may output the electric pulse signal in a single shot, or may output the electric pulse signal in a quasi-periodic manner including a burst mode or the like. Again, this electrical pulse signal is applied to the anode or cathode of the pulse LD22. The pulse generator 13 may be referred to as a high speed electric pulse generator.

パルスLD22は、レーザ光源の一例であり、レーザ光を出力する。パルスLD22は、パルス光を出力する単一発振モード半導体レーザ(LD)で、例えば、1.06μm帯の単一発振モードのパルス光を出力してよい。また、パルスLD22は、例えば、DFB−LDであってよい。   The pulse LD 22 is an example of a laser light source and outputs laser light. The pulse LD 22 is a single oscillation mode semiconductor laser (LD) that outputs pulsed light, and may output, for example, 1.06 μm band single oscillation mode pulsed light. The pulse LD22 may be a DFB-LD, for example.

なお、パルスLD22が出力するレーザ光は、単一発振モードに限定されず、マルチモードであってもよい。   The laser beam output from the pulse LD 22 is not limited to the single oscillation mode, and may be a multimode.

図5は、図4に示した信号生成装置2における信号生成動作を説明するグラフである。図5において、横軸は時間を示し、縦軸は任意単位の強度[a.u.]を示す。   FIG. 5 is a graph for explaining a signal generation operation in the signal generation device 2 shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents intensity in arbitrary units [a. u. ] Is shown.

図5の符号B1は、パルスLD22によって出力される光パルス信号を示す。パルスLD22は、パルス発生器21からの第1電気パルス信号の入力を受けることにより、第1パルス成分(図5の符号B11参照)と第1パルス成分B11の後続成分(パルス後続成分:図5の符号B12参照)とからなる光パルス信号B1を出力する。ここで、第1電気パルス信号の時間幅は、第1パルス成分B11の時間幅TB11とパルス後続成分B12の時間幅TB12とを合わせた時間幅程度であり、この時間幅(TB11+TB12)に依存したものとなっている。   Reference numeral B1 in FIG. 5 indicates an optical pulse signal output by the pulse LD22. The pulse LD 22 receives the input of the first electric pulse signal from the pulse generator 21, thereby causing the first pulse component (see reference B 11 in FIG. 5) and the subsequent component of the first pulse component B 11 (pulse subsequent component: FIG. 5). The optical pulse signal B1 is output. Here, the time width of the first electric pulse signal is about the time width of the time width TB11 of the first pulse component B11 and the time width TB12 of the pulse subsequent component B12, and depends on this time width (TB11 + TB12). It has become a thing.

なお、パルスLD22が出力するレーザ光は、単一発振モードに限定されず、マルチモードであってもよい。   The laser beam output from the pulse LD 22 is not limited to the single oscillation mode, and may be a multimode.

パルス発生器13は、パルス発生器21と電気的に同期して、所定周期(例えば、10kHz〜10MHz周期)で、パルス後続成分B12が有する時間より短いサブナノ秒幅以上の第2電気パルス信号を制御信号としてSOA12に入力する。パルス発生器13は、単発で電気パルス信号を出力してもよいし、バーストモード等を含む準周期的に電気パルス信号を出力してもよい。   The pulse generator 13 is electrically synchronized with the pulse generator 21 and generates a second electric pulse signal having a sub-nanosecond width shorter than the time of the pulse subsequent component B12 in a predetermined cycle (for example, a cycle of 10 kHz to 10 MHz). A control signal is input to the SOA 12. The pulse generator 13 may output the electric pulse signal in a single shot, or may output the electric pulse signal in a quasi-periodic manner including a burst mode or the like.

図5の符号B2は、パルス発生器13によって出力される第2電気パルス信号を示す。パルス発生器13から出力される第2電気パルス信号は、符号B2で示されるように、パルスLD22からパルス後続成分B12が入力されるタイミング(図5の符号TB12参照)で生成される。   Reference sign B <b> 2 in FIG. 5 indicates a second electric pulse signal output by the pulse generator 13. The second electric pulse signal output from the pulse generator 13 is generated at the timing when the pulse subsequent component B12 is input from the pulse LD22 (see reference numeral TB12 in FIG. 5), as indicated by reference numeral B2.

SOA12は、パルスLD22からの光パルス信号B1を入力信号として受ける。また、SOA12は、パルス発生器21によって生成される第1電気パルス信号と同期して当該パルス信号におけるパルス後続成分(図5の符号B12参照)が入力されるタイミングで、パルス後続成分B12が有する時間より短いサブナノ秒幅以上の時間の第2電気パルス信号を制御信号として受ける。そして、SOA12は、パルス後続成分B12が有する時間より短いサブナノ秒幅以上の時間の光パルス信号を生成する。SOA12の出力波長は、パルスLD22の出力波長と同じであり、例えば1.06μmである。   The SOA 12 receives the optical pulse signal B1 from the pulse LD22 as an input signal. Further, the SOA 12 has the pulse subsequent component B12 at the timing when the pulse subsequent component (see reference numeral B12 in FIG. 5) in the pulse signal is input in synchronization with the first electric pulse signal generated by the pulse generator 21. A second electric pulse signal having a time shorter than the sub-nanosecond width is received as a control signal. Then, the SOA 12 generates an optical pulse signal having a time longer than the sub-nanosecond width shorter than the time that the pulse subsequent component B12 has. The output wavelength of the SOA 12 is the same as the output wavelength of the pulse LD 22 and is, for example, 1.06 μm.

SOA12によって生成される光パルス信号は、図2を用いて示した第1実施形態において生成される光パルス信号と同様の特性を有する。   The optical pulse signal generated by the SOA 12 has the same characteristics as the optical pulse signal generated in the first embodiment shown in FIG.

第2実施形態においては、上述した第1実施形態と同様の効果を奏することができるほか、以下の効果を奏することができる。   In the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained, and the following effects can be obtained.

すなわち、パルスLD22でサブナノ秒幅程度以上の光パルスを生成させてそれをSOA12に入射させ、入射光パルスの時間的にフラットな部分(パルス後続成分B12)とタイミングを合わせてSOA12を電気的パルスで励起するので、ほとんどの時間ではSOA12にレーザ光が入射せず、これにより、SOA12が励起されていない時の漏れ光を抑制することができる。また、SOA12のON/OFFの光パワー比率を大幅に改善できる。   That is, an optical pulse having a sub-nanosecond width or more is generated by the pulse LD 22 and incident on the SOA 12, and the SOA 12 is electrically pulsed in time with the temporally flat portion (pulse subsequent component B 12) of the incident optical pulse. In most cases, the laser beam does not enter the SOA 12, thereby suppressing light leakage when the SOA 12 is not excited. Further, the ON / OFF optical power ratio of the SOA 12 can be greatly improved.

なお、上記の実施例におけるパルス発生器21からの電気信号は好ましくは数ナノ秒幅以上の電気信号が用いられ、パルスLD22からの光パルス信号はこれに応じて好ましくは数ナノ秒幅以上の光パルス信号となる。パルス発生器13からの電気信号は好ましくはサブナノ秒〜数ナノ秒幅の電気信号が用いられ、SOA12から出力される光パルス信号はこれに応じて好ましくはサブナノ秒〜数ナノ秒幅の光パルス信号となる。   In the above embodiment, the electrical signal from the pulse generator 21 is preferably an electrical signal having a width of several nanoseconds or more, and the optical pulse signal from the pulse LD 22 is preferably several nanoseconds or more in accordance with this. It becomes an optical pulse signal. The electrical signal from the pulse generator 13 is preferably an electrical signal having a sub-nanosecond to several nanosecond width, and the optical pulse signal output from the SOA 12 is preferably an optical pulse having a sub-nanosecond to several nanosecond width. Signal.

〔C〕その他
開示の技術は上述した各実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。各実施形態の各構成及び各処理は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
[C] Others The disclosed technology is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of each embodiment. Each configuration and each process of each embodiment can be selected as necessary, or may be appropriately combined.

例えば、図4に示した第2実施形態の信号生成装置2においても、図3に示した第1実施形態の変形例の信号生成装置1aと同様に、複数のSOA12が備えられてもよく、この場合、信号生成装置2が備えるSOA12の数は種々変更することができる。また、パルス発生器13からの電気信号(時間幅は、好ましくは、サブナノ秒〜数ナノ秒)は最後段のSOA12ではなく、最後段のSOA12より前段側のSOA12のいずれかに制御信号として入力されてもよく、更に、パルス発生器13からの電気信号(時間幅は、好ましくは、サブナノ秒〜数ナノ秒)は複数のSOA12に制御信号として印加することも可能である。   For example, the signal generation device 2 of the second embodiment shown in FIG. 4 may include a plurality of SOAs 12 as in the signal generation device 1a of the modification of the first embodiment shown in FIG. In this case, the number of SOAs 12 included in the signal generation device 2 can be variously changed. In addition, the electrical signal from the pulse generator 13 (time width is preferably sub-nanosecond to several nanoseconds) is input as a control signal not to the last stage SOA 12 but to any one of the SOAs 12 before the last stage SOA 12. In addition, the electric signal from the pulse generator 13 (the time width is preferably sub-nanosecond to several nanoseconds) can be applied to the plurality of SOAs 12 as a control signal.

この信号生成装置2も、例えば、高精細レーザ加工機のようなレーザ加工機やバイオメディカル分野での応用が可能なバイオイメージング装置に備えられてよい。   The signal generation device 2 may also be included in a laser processing machine such as a high-definition laser processing machine or a bioimaging apparatus that can be applied in the biomedical field.

1,1a,2 光パルス信号生成装置
11 CWLD
12 SOA
13,21 パルス発生器
14 YDFA
22 パルスLD
1, 1a, 2 Optical pulse signal generator 11 CWLD
12 SOA
13,21 Pulse generator 14 YDFA
22 pulse LD

本明細書に記載する技術は、光パルス信号生成装置、レーザ加工装置及びバイオイメー
ング装置に関する。
The technology described in this specification includes an optical pulse signal generation device, a laser processing device, and a bioimage.
On di packaging equipment.

Claims (8)

レーザ光源と、
該レーザ光源からのレーザ光を入力信号として受けるとともに、該レーザ光が入力されているタイミングでサブナノ秒以上の時間幅の電気パルス信号を制御信号として受けることにより、サブナノ秒以上の時間幅の光パルス信号を生成する半導体レーザ光増幅器とをそなえて構成されたことを特徴とする、光パルス信号生成装置。
A laser light source;
By receiving laser light from the laser light source as an input signal and receiving an electric pulse signal having a time width of sub-nanoseconds or more as a control signal at the timing when the laser light is input, light having a time width of sub-nanoseconds or more An optical pulse signal generation device comprising a semiconductor laser optical amplifier for generating a pulse signal.
連続光を出力する単一発振モード半導体レーザからなるレーザ光源と、
該レーザ光源からの該連続光を入力信号として受けるとともに、サブナノ秒以上の時間幅の電気パルス信号を制御信号として受けることにより、サブナノ秒以上の時間幅の光パルス信号を生成する半導体レーザ光増幅器とをそなえて構成されたことを特徴とする、光パルス信号生成装置。
A laser light source composed of a single oscillation mode semiconductor laser that outputs continuous light;
A semiconductor laser optical amplifier that receives the continuous light from the laser light source as an input signal and generates an optical pulse signal having a time width of sub-nanoseconds or more by receiving an electric pulse signal having a time width of sub-nanoseconds or more as a control signal An optical pulse signal generation device characterized by comprising:
サブナノ秒より長い時間幅の第1電気パルス信号を制御信号として受けることにより、サブナノ秒より長い時間幅を有し第1パルス成分と該第1パルス成分の後続成分とからなる光パルス信号を出力するレーザ光源と、
該レーザ光源からの該光パルス信号を入力信号として受けるとともに、該第1電気パルス信号と同期して上記の第1パルス成分の後続成分が入力されるタイミングで、上記の第1パルス成分の後続成分が有する時間より短いサブナノ秒以上の時間幅の第2電気パルス信号を制御信号として受けることにより、上記の第1パルス成分の後続成分が有する時間より短いサブナノ秒以上の時間幅の光パルス信号を生成する半導体レーザ光増幅器とをそなえて構成されたことを特徴とする、光パルス信号生成装置。
By receiving the first electric pulse signal having a time width longer than sub-nanoseconds as a control signal, an optical pulse signal having a time width longer than sub-nanoseconds and including a first pulse component and a component subsequent to the first pulse component is output. A laser light source,
The optical pulse signal from the laser light source is received as an input signal, and the subsequent pulse of the first pulse component is synchronized with the first electric pulse signal at the timing when the subsequent component of the first pulse component is input. By receiving, as a control signal, a second electric pulse signal having a duration of sub-nanoseconds shorter than the time of the component, an optical pulse signal having a duration of sub-nanoseconds shorter than the time of the subsequent component of the first pulse component. An optical pulse signal generating device comprising a semiconductor laser optical amplifier for generating
該レーザ光源が単一発振モード半導体レーザからなるレーザ光源として構成されていることを特徴とする、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の光パルス信号生成装置。   4. The optical pulse signal generation device according to claim 1, wherein the laser light source is configured as a laser light source composed of a single oscillation mode semiconductor laser. 該レーザ光源と該半導体レーザ光増幅器との間に、他の半導体レーザ光増幅器が介装されたことを特徴とする、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の光パルス信号生成装置。   5. The optical pulse signal generation device according to claim 1, wherein another semiconductor laser optical amplifier is interposed between the laser light source and the semiconductor laser optical amplifier. 該半導体レーザ光増幅器の出力側に、光ファイバ増幅器が接続されたことを特徴とする、請求項1ないし請求項5いずれかに記載の光パルス信号生成装置。   6. The optical pulse signal generator according to claim 1, wherein an optical fiber amplifier is connected to an output side of the semiconductor laser optical amplifier. 請求項1ないし請求項6いずれかに記載の光パルス信号生成装置を有するレーザ加工装置。   A laser processing apparatus comprising the optical pulse signal generation apparatus according to claim 1. 請求項1ないし請求項6いずれかに記載の光パルス信号生成装置を有するバイオイメーイング装置。   A bioimaging device comprising the optical pulse signal generation device according to claim 1.
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