JP2829569B2 - 光増幅装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光増幅装置に係り、特
に多重パス増幅を行う光増幅装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多重パス増幅を行う光増幅装置と
しては、図７に示すような４パスの光増幅装置１０１が
ある。この光増幅装置１０１は、光増幅器１０２、旋光
子１０３、ファラデー回転子１０４，１０５、偏光子１
０６，１０７、反射ミラー１０８，１０９から構成され
ている。

【０００３】光増幅器１０２は、双方向に増幅特性を有
するレーザ光増幅器であり、旋光子１０３は、透過する
レーザ光の偏光を反時計回りに４５度だけ回転させ、フ
ァラデー回転子１０４，１０５は、透過するレーザ光に
磁界を作用させ、進行方向に対して時計回りまたは反時
計回りのいずれかに４５度だけ回転させるものである。
また、偏光子１０６，１０７は、水平偏光のレーザ光
は透過し、垂直偏光のレーザ光は反射するものであり、
反射ミラー１０８，１０９は、すべての偏光のレーザ光
を反射するものである。

【０００４】上記構成の光増幅装置の動作例を、レーザ
光の増幅と偏光の移り変わりを示す図８を参照して説明
する。まず、水平偏光のレーザ光が入射されると、偏光
子１０６を透過して旋光子１０３により反時計回りに４
５度回転され、ファラデー回転子１０４によって時計回
りに４５度回転されることで再び水平偏光に戻される。
次いで、水平偏光となったレーザ光が偏光子１０７を透
過して光増幅器１０２によって増幅され（１パス）、フ
ァラデー回転子１０５によって反時計回りに４５度回転
されるとともに、反射ミラー１０８によって反射され
る。

【０００５】反射ミラー１０８によって反射されたレー
ザ光は、今までの進行方向から見ると時計回りに４５度
回転した偏光となっており、今度はファラデー回転子１
０５によって時計回りに４５度回転されて垂直偏光とな
る。すなわち、レーザ光はファラデー回転子１０５と反
射ミラー１０８とを往復することにより偏光が９０度回
転する。この垂直偏光のレーザ光は光増幅器１０２によ
って増幅され（２パス）、偏光子１０７，反射ミラー１
０９，偏光子１０７をそれぞれ反射して光増幅器１０２
によって増幅される（３パス）。そして、再度、レーザ
光はファラデー回転子１０５と反射ミラー１０８とを往
復することにより偏光が９０度回転して水平偏光とな
り、光増幅器１０２によって増幅されて（４パス）、偏
光子１０７を透過する。

【０００６】次いで、レーザ光は、ファラデー回転子１
０５で反時計回りに４５度、さらに、旋光子１０３によ
り反時計回りに４５度回転されて垂直偏光となり、偏光
子１０６により反射されて出射される。ここで、出射側
からレーザ光が入射した場合を考えると、水平偏光のレ
ーザ光は、旋光子１０３を透過して光増幅器１０２には
入射しない。また、垂直偏光のレーザ光は偏光子１０６
及びファラデー回転子１０４を透過しても偏光が変わら
ないため、偏光子１０７で反射されて光増幅器１０２に
は入射しない。これによって、この光増幅装置１０１
は、偏光子１０６及びファラデー回転子１０４の組み合
わせにより、一方向のみの入射光を増幅する光増幅装置
となっている。すなわち、水平偏光で入射したレーザ光
は、偏光の向きを旋光子１０３及びファラデー回転子１
０４，１０５により変化させ、光増幅器１０２によって
４回増幅した後、垂直偏光となって出射される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光増幅装置１０１にあっては、双方向に対し
て増幅特性を有する光増幅器１０２を備え、かつ、反射
ミラー１０８，１０９が光経路を介して対向位置に設け
られているため、反射ミラー１０８，１０９があたかも
共振器ミラーのように振る舞うことにより、寄生発振を
招くおそれがあるという問題点があった。

【０００８】そこで本発明の課題は、上記問題点に鑑
み、多重パス増幅を行う光増幅装置において、寄生発振
を抑制することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の光増幅装置は、
図１に示すように、レーザ光を増幅する光増幅器２と、
レーザ光の偏光を回転させる旋光子３，４及びファラ
デー回転子５と、レーザ光の偏光状態によって当該レー
ザ光を透過または反射する偏光子６〜８と、レーザ光を
反射する反射ミラー９〜１１と、を備え、前記偏光子
７，８及び前記反射ミラー９，１０によってループ状の
レーザ光経路を形成し、当該レーザ光経路内に前記光増
幅器２を配設するとともに、該レーザ光経路内における
各反射ミラー９，１０の反射面がレーザ光経路に対して
所定の角度を有して配置されることを特徴としている。

【００１０】この場合、前記偏光子７，８及び前記反射
ミラー９，１０によって形成されるループ状のレーザ光
経路は、該偏光子７，８及び該反射ミラー９，１０の反
射面をレーザ光経路に対してそれぞれ４５度の角度で配
置することによって形成されることが有効である。

【００１１】

【作用】本発明の光増幅装置にあっては、偏光子及び反
射ミラーによってループ状のレーザ光経路が形成され、
当該レーザ光経路内に光増幅器が配設されるとともに、
このレーザ光経路内における各反射ミラーの反射面がレ
ーザ光経路に対して所定の角度を有して配置されること
により、各反射ミラーが対向することがないため、多重
パス増幅を行う光増幅装置において、寄生発振が抑制さ
れる。このとき、偏光子及び反射ミラーによって形成さ
れるループ状のレーザ光経路が、これら偏光子及び反射
ミラーの反射面をレーザ光経路に対してそれぞれ４５度
の角度で配置されることにより、レーザ光に対してより
効率良くループ状のレーザ光経路が形成される。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る光増幅装
置１の概略構成を示すブロック図である。図１におい
て、光増幅装置１は、光増幅器２、旋光子３，４、ファ
ラデー回転子５、偏光子６〜８、反射ミラー９〜１１か
ら構成されている。

【００１３】光増幅器２は、双方向に増幅特性を有する
レーザ光増幅器であり、旋光子３は、透過するレーザ光
の偏光を反時計回りに４５度だけ回転させ、旋光子４
は、透過するレーザ光の偏光を反時計回りに９０度回転
させる。そして、ファラデー回転子５は、透過するレー
ザ光に磁界を作用させ、進行方向に対して時計回りまた
は反時計回りのいずれかに４５度だけ回転させるもので
ある。また、偏光子６〜８は、水平偏光のレーザ光は透
過し、垂直偏光のレーザ光は反射するものであり、反射
ミラー９〜１１は、すべての偏光のレーザ光を反射する
ものである。

【００１４】さらに、本実施例では、偏光子７，８及び
反射ミラー９，１０をレーザ光経路に対してそれぞれ４
５度の角度で配置することによってループ状のレーザ光
経路が形成されている。

【００１５】次に、本実施例の動作を、図２に基づいて
説明する。図２は、本実施例のレーザ光の増幅と偏光の
移り変わりを示す図である。この図によれば、水平偏光
のレーザ光が入射されると、入射光は、偏光子６を透過
して旋光子３により反時計回りに４５度回転され、ファ
ラデー回転子５によって時計回りに４５度回転されるこ
とで再び水平偏光に戻される。次いで、水平偏光となっ
たレーザ光が偏光子７を透過して光増幅器２によって増
幅され（１パス）、旋光子４によって反時計回りに９０
度回転されて垂直偏光となり、垂直偏光となったレーザ
光は、偏光子８により反射されるとともに、反射ミラー
９，１０及び偏光子７により反射され、再度光増幅器２
によって増幅される（２パス）。

【００１６】そして、旋光子４によってレーザ光が再び
水平偏光となり、偏光子８を透過し、反射ミラー１１に
反射されて再度偏光子８を透過するとともに、偏光子８
を透過したレーザ光は、旋光子４によって再度垂直偏光
となって光増幅器２により増幅される（３パス）。

【００１７】増幅されたレーザ光は、偏光子７、反射ミ
ラー１０，９、偏光子８によって反射されるとともに、
旋光子４によって水平偏光となって光増幅器２により増
幅され（４パス）、４回目の増幅が終了した水平偏光の
レーザ光は、偏光子７を透過し、ファラデー回転子５及
び旋光子３によって垂直偏光となり、偏光子６により反
射されて出射される。すなわち、ファラデー回転子５及
び旋光子３の組み合わせによって光アッテネータが構成
され、光増幅装置の一方向性が確立されている。

【００１８】次に、図７に示す従来例と比較して、本実
施例の光増幅装置１がどの程度寄生発振に対して有効で
あるかを説明する。

【００１９】寄生発振の元となる光を考えた場合、その
偏光は、水平偏光と、垂直偏光との２種類に大別され
る。また、その光の進行方向も２方向が考えられるの
で、以下では、説明の都合上、通常時にレーザ光が増幅
される方向を順方向とし、反対方向を逆方向とする。

【００２０】従来例において、図９，図１０に示すよう
に、光増幅器から発生する光は、信号方向及び偏光によ
らず、増幅４回、減衰２回で１サイクルとなっており、
寄生発振の式は、α² ・Ｇ⁴ ≧１（αは減衰、Ｇは増幅
係数）であった。

【００２１】これに対し、本実施例の場合は、図３〜図
５に示すように順方向の進行方向では、Ａ，Ｂ，Ｃの３
通りのサイクルが考えられ、また、図６に示すように、
逆方向の進行方向では、増幅２回、減衰２回で増幅が２
回分減っており、寄生発振の式は、順方向Ａ及び逆方向
で、α² ・Ｇ² ≧１（αは減衰、Ｇは増幅係数）であ
り、１サイクルで増幅２回分が減っている。そして、図
４，図５に示す順方向Ｂ及び順方向Ｃでは、寄生発振の
サイクルが特殊であるため、Σ（αＧ）²ⁿＧ² ≧１（n=
1,・・・,∞）と考えた場合、前述の順方向Ａ及び逆方向と
ほぼ同じとみなすことができる。

【００２２】すなわち、順方向Ｂ及び順方向Ｃでは、最
終的には、逆方向のサイクルとなるため、例えば、順方
向Ｃにおける増幅４回、減衰２回は、１サイクル目だけ
であり、以降は、増幅２回、減衰２回の発振サイクルと
なるので、従来例と比較して、あらゆる状態において寄
生発振の抑制に優れており、さらに、ループ状のレーザ
光経路を利用して多重パスアンプにおいても寄生発振の
抑制効果を高めることができる。

【００２３】以上説明したように、本実施例では、偏光
子７，８及び反射ミラー９，１０によってループ状のレ
ーザ光経路を形成し、当該レーザ光経路内に光増幅器２
を配設するとともに、このレーザ光経路内における各反
射ミラー９，１０の反射面をレーザ光経路に対して所定
の角度を有して配置することにより、各反射ミラー９，
１０が対向することがないため、多重パス増幅を行う光
増幅装置において、寄生発振を抑制することができる。

【００４４】以上、本発明を好適な実施例に基づき具体
的に説明したが、本発明はレーザ光経路内における各反
射ミラーの反射面をレーザ光経路に対して所定の角度を
有して配置することを主眼とするので、上記実施例に限
定されるものではなく、種々の実施態様が可能であるこ
とはいうまでもない。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、偏光子及び反射ミラーによってループ状のレーザ
光経路を形成し、当該レーザ光経路内に光増幅器を配設
するとともに、このレーザ光経路内における各反射ミラ
ーの反射面をレーザ光経路に対して所定の角度を有して
配置し、各反射ミラーが対向しないようにしたので、多
重パス増幅を行う光増幅装置において、寄生発振が抑制
される効果がある。

【００４６】また、偏光子及び反射ミラーによって形成
されるループ状のレーザ光経路が、これら偏光子及び反
射ミラーの反射面をレーザ光経路に対してそれぞれ４５
度の角度になるように配置したので、上記効果に加え、
レーザ光に対してより効率良くループ状のレーザ光経路
が形成される効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光増幅装置の概略構成
を示すブロック図。

【図２】本実施例のレーザ光の増幅と偏光の移り変わり
を示す図。

【図３】本実施例のレーザ光の順方向Ａから偏光遷移を
示す図。

【図４】本実施例のレーザ光の順方向Ｂから偏光遷移を
示す図。

【図５】本実施例のレーザ光の順方向Ｃから偏光遷移を
示す図。

【図６】本実施例のレーザ光の逆方向から偏光遷移を示
す図。

【図７】従来のこの種の光増幅装置の概略構成を示すブ
ロック図。

【図８】従来例のレーザ光の増幅と偏光の移り変わりを
示す図。

【図９】従来例のレーザ光の順方向から偏光遷移を示す
図。

【図１０】従来例のレーザ光の逆方向から偏光遷移を示
す図。

【符号の説明】

１ 光増幅装置 ２ 光増幅器 ３，４ 旋光子 ５ ファラデー回転子 ６〜８ 偏光子 ９〜１１ 反射ミラー

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光を増幅する光増幅器と、前記レー
   ザ光を一定方向に一定角度毎に回転偏光させる旋光子
   と、前記レーザ光を任意の方向に任意の角度毎に回転偏
   光させるファラデー回転子と、前記レーザ光の偏光状態
   により透過あるいは反射する偏光子と、前記レーザ光を
   その偏光状態によらず反射する反射ミラーとを備え、 前記偏光子及び前記反射ミラーによってループ状のレー
   ザ光経路を形成し、当該レーザ光経路内に前記光増幅器
   および前記旋光子を配設するとともに、当該レーザ光経
   路内における各反射ミラーの反射面が各々対向しないよ
   うな所定の角度を有して配置され、前記ループ状のレー
   ザ光経路内に入ったレーザ光は前記旋光子により偏光状
   態を変えられ、前記ループ状のレーザ光経路を一巡した
   後前記旋光子にて偏光状態を元に戻した上で前記レーザ
   光経路から出ていくことを特徴とする光増幅装置。
2. 【請求項２】前記ループ状のレーザ光経路は、前記偏光
   子及び前記反射ミラーの反射面とレーザ光の入射角が４
   ５度となるように構成されることを特徴とする請求項１
   記載の光増幅装置。