JP3369888B2 - Optical fiber laser - Google Patents

Optical fiber laser

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JP3369888B2
JP3369888B2 JP00984697A JP984697A JP3369888B2 JP 3369888 B2 JP3369888 B2 JP 3369888B2 JP 00984697 A JP00984697 A JP 00984697A JP 984697 A JP984697 A JP 984697A JP 3369888 B2 JP3369888 B2 JP 3369888B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、主に光通信用光源
として利用される希土類ドープファイバを使用した光フ
ァイバレーザに関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年の光ファイバ通信の発達は目ざまし
くその通信量が増大している。そこで一本の光伝送路に
多量の光情報をのせる高密度化の要求がある。例えば、
波長1.55μm帯での波長多重通信方式において多数の波
長の信号光を狭い波長間隔で伝送させる試みが行われて
いる。このため発振波長が数nm程度しか違わない波長
幅の狭い光源が必要になる。このような条件を満たす光
源としてErをドープした光ファイバをレーザ媒体とした
光ファイバレーザが盛んに研究されている。光ファイバ
レーザは増幅媒体の利得が高いため共振器内部で大きな
フィネスを得ることができ、そのため発振スペクトル線
幅を数KHz程度にまで狭線幅化が可能である。 【0003】波長多重通信用として構成される光ファイ
バレーザは、その発振特性として単一縦モード(単一周
波数)発振であることが波長および出力強度安定性から
必要とされている。単一縦モード発振を実現するために
は共振器内にモード選択素子を挿入する必要がある。モ
ード選択素子としては特にファイバグレーティングが注
目されている。ファイバグレーティングは光ファイバの
コアに屈折率変化を与えることにより、任意の波長の光
を反射する波長選択素子である。ファイバグレーティン
グを用いた共振器構成の例として、反射型(ファブリー
ペロー型)共振器の反射端にファイバグレーティングを
用いたものが挙げられる。図9に反射型共振器の構成例
を示す。図9において、31は励起光源、32は光アイ
ソレータ、33はファイバグレーティング、34は希土
類金属元素を添加した光ファイバ、35はファイバグレ
ーティング、36は光アイソレータである。 【0004】また一般的にレーザの発振モードの選択方
法として、2つ以上の共振条件を備えた複合共振器構成
にすることが行われている。このような構成でフォクス
−スミス(Fox-Smith )共振器を用いた光ファイバレー
ザの構成例(Peter Urquhartetal.,Opt..Soc..Am..A Vo
l.5,No.8,p 1339,1988 )として図10のような共振器
がある。図10において、31は励起光源、32は光ア
イソレータ、34は希土類金属元素を添加した光ファイ
バ、37はレンズ、38は入出力端子、39は光結合
器、40は入出力端子、41はブラッググレーティング
ミラー、42は反射端である。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】1.55μm帯のレーザ発
振を目的とし、レーザ媒体にErを添加した光ファイバを
用いた場合その増幅帯域は1.53μm〜1.56μm付近に広
がっており、波長選択素子を導入しない共振器では多数
の縦モードが同時に発振する。そのため単一モード発振
を実現する工夫が必要になる。反射型共振器長に対し、
発振する縦モードの間隔Δfは式(1)のようになる。 【0006】 【数1】Δf=c/2nL・・・ (1) L;反射型共振器長、Δf;縦モードの間隔、c;光速
度、n;屈折率 この多数の縦モードの中から一つのモードを選び出すた
めには式(1)で示される縦モード間隔Δfと同等の波
長幅を持つモード選択素子が必要になる。ファイバグレ
ーティングの選択波長幅は狭いもので半値全幅0.1 nm
程度である。従って逆に0.1 nm程度の波長幅で一つの
縦モードを選択できるように共振器長を短くしなければ
ならない。 【0007】反射型共振器において、縦モード間隔が0.
1 nmとなる共振器長は約0.85cmである。このような
短共振器長の構成例が次の文献に開示されている。(S.
V.Chernikov,and J.R.Talor,Opt.Lett.18,No.23,p2023
(1993) ) しかし共振器長の短縮化に伴いレーザ媒体であるErドー
プ光ファイバの長さも短くなり、出力強度が低下した
り、あるいはレーザ発振に必要となる増幅度が得られな
いことも起こる。そのためErを高濃度に添加した光ファ
イバを用いることも検討されているが、Erイオンは高濃
度化によりクラスタを形成し、イオンーイオン間相互作
用により励起光の吸収効率が低下してしまう問題があ
る。また励起光の吸収効率の低下を防ぎEr高濃度添加を
実現するにはYbを共添加するなど新たな工夫が必要にな
る。単一モード発振を実現するもう一つの方法として図
10で挙げた複合共振器を構成する方式があるが、使用
する部品数が多く構成が複雑になるという難点がある。 【0008】本発明は上記の課題を解決し、波長多重通
信用光源として必要とされる発振波長幅と出力強度を備
えた光ファイバレーザを提供することを目的とするもの
である。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために以下のような手段を有している。 【0010】本発明の光ファイバレーザは、4つの端子
を持つ光結合器を備え、この光結合器の4つの端子のう
ち2つの端子同志をそれぞれ光ファイバで結んで2つの
ループを形成し、一方のループ内にファイバグレーティ
ングを設けて8の字型共振器を形成し、他方のループ内
に励起光源と波長多重型方向性結合器と希土類金属イオ
ンを添加した光ファイバを備えた光増幅部を設け、かつ
他方のループ内に、ループ内を通過する光を一方向に制
限する光部品とループ内を通過する所定の光を8の字型
共振器外に出力する光部品とループ内を通過する光の不
要な波長成分を除去する光フィルタを備えていることを
特徴する。 【0011】本発明の光ファイバレーザによれば、4つ
の端子を持つ光結合器を用いて8の字型共振器を形成
し、8の字型共振器の一方のループ内に、光増幅部とル
ープ内を通過する光を一方向に制限する光部品とループ
内を通過する所定の光を8の字型共振器外に出力する光
部品とループ内を通過する光の不要な波長成分を除去す
る光フィルタを設け、もう一方のループ内にファイバグ
レーティングを設けているので次のように作用する。共
振器内を周回する光はその進行方向を一方向に制限する
光部品、例えば方向性結合器または光サーキュレータに
よって限定することによりレーザ発振条件を満たす縦モ
ードを選択し、さらにレーザ増幅媒体での空間的ホール
バーニングを抑制することができる。 【0012】また、波長選択素子である不要な波長成分
を除去する光フィルタとファイバグレーティングを備え
ているので、光増幅された発振光はその発振波長の選択
性が向上し波長安定性に優れたものとなる。さらに、光
増幅された発振光は4つの端子を持つ光結合器によって
2つの光路に分かれることにより複合共振器を構成し、
ファイバグレーティングにより波長選択を行い単一モー
ド化を行っているので、安定的なモード選択が達成され
る。すなわち、本発明の光ファイバレーザによれば、モ
ード選択のために光増幅部の希土類金属イオンを添加し
た光ファイバを短縮化する必要がないので、充分な増幅
利得を得ることができ、光通信用として必要とされる光
強度を容易に達成できる。 【0013】 【発明の実施の形態】以下に本発明の光ファイバレーザ
を図1ないし図7を参照してより詳細に説明する。図1
に示す光ファイバレーザ10は、励起光源11、波長多
重結合器12、希土類金属元素を添加した光ファイバ1
3、光サーキュレータ14、波長選択フィルタ15、光
結合器16およびファイバグレーティング17を備えた
リング型光ファイバ共振器である。図1において18は
各光部品を結ぶ光ファイバである。励起光源11からの
励起光によって励起された光ファイバ13から発生した
レーザ光は図2に示すように光サーキュレータ14の作
用により一方向に限定され波長選択フィルタ15で所定
の波長のみ波長選択されて光結合器16に入力される。
光結合器16は4つの端子16A、16B、16C、1
6Dを有したもので、波長選択フィルタ15からのレー
ザ光は光結合器16の端子16Dに入力される。端子1
6Dに入力されたレーザ光は光結合器16で分配されて
端子16A、端子16Bから出力される。 【0014】端子16A、端子16Bから出力されたレ
ーザ光はそれぞれ図3に示すようにファイバグレーティ
ング17の端子17A、端子17Bに入力される。端子
17A、端子17Bに入力されたそれぞれのレーザ光は
ファイバグレーティング17内を進行する際に選択され
た所定の波長のみが反射されて元の端子17A、端子1
7Bから出力されて光結合器16の元の端子16A、端
子16Bに入力される。端子16A、端子16Bに入力
されたファイバグレーティング17で所定の波長に選択
された反射レーザ光は光結合器16内で結合された後に
光結合器16で分配されて端子16C、端子16Dから
出力される。ここで、端子16Dから出力された反射レ
ーザ光は波長選択フィルタ15を経て光サーキュレータ
14の出力端14Aから外部に出力される。 【0015】一方端子16Cから出力された反射レーザ
光は図4に示すように光ファイバ13、光サーキュレー
タ14、波長選択フィルタ15を経て再度光結合器16
の端子16Dに入力される。以下図2の説明と同様の経
路を辿ることになる。ところで、励起光源11からの励
起光によって励起された光ファイバ13から発生した光
の内、光サーキュレータ14を経由しないで直接、光結
合器16の端子16Cに入力する光がある。この光は希
土類金属元素を添加した光ファイバ13の自然放出光と
光ファイバ13で吸収されなかった励起光源11からの
残留励起光である。この自然放出光と残留励起光は光結
合器16の端子16Cに入力して光結合器16で分配さ
れて端子16A、端子16Bから出力される。 【0016】端子16A、端子16Bから出力された自
然放出光と残留励起光はそれぞれ図5に示すようにファ
イバグレーティング17の端子17A、端子17Bに入
力され、ファイバグレーティング17内を反射されるこ
となく通過して光結合器16の別の端子16B、端子1
6Aに入力される。光結合器16に入力したファイバグ
レーティング17を通過した光は光結合器16で結合、
分配されて端子16C、端子16Dから出力される。こ
こで、端子16Dから出力された光は波長選択フィルタ
15によて吸収されるので光サーキュレータ14の出力
端14Aから外部に出力されることはない。一方端子1
6Cから出力された光は図4に示すように光ファイバ1
3、光サーキュレータ14、波長選択フィルタ15を経
て再度光結合器16の端子16Dに入力される。以下図
2の説明と同様の経路を辿ることになる。 【0017】以上説明したように、リング型光ファイバ
共振器からなる光ファイバレーザ10においては、この
共振器内を周回しレーザ発振条件を満たす波長は波長選
択フィルタ15とファイバグレーティング17で波長選
択される領域のみである。また、光結合器16とファイ
バグレーティング17の間で構成される2つの光路18
A、18Bにより複合共振器が形成されており、モード
選択が行われる。光結合器16とファイバグレーティン
グ17の間の複合共振器の共振条件は端子16Aと端子
17Aの間の光ファイバ長L1 と端子16Bと端子17
Bの間の光ファイバ長L2 の差で定まる。 【0018】単一モード発振の可能な条件として、波長
選択素子であるファイバグレーティング17の反射波長
半値幅が、複合共振器の縦モードの自由スペクトル領域
とほぼ同じであることであるとすると、ファイバグレー
ティング17の反射波長半値幅が0.1 nmであるとき、
光ファイバ長L1 と光ファイバ長L2 の差は約0.85cm
であればよいことになる。図6は、レーザ活性媒体とし
て使用する希土類金属としてエルビウムをドープした光
ファイバ13を用いて、光結合器16とファイバグレー
ティング17の間で構成される2つの光路18A、18
Bの光ファイバ長L1 と光ファイバ長L2の差を約0.85
cmとした1.55μmの光レーザを発振する光ファイバレ
ーザ10のレーザ発振の出力図を示すものである。 【0019】なお、ここで2.0 μmの光レーザを発振す
る光ファイバレーザ10の場合は希土類金属としてホロ
ニウムをドープした光ファイバ13を用い、また1.06μ
mの光レーザを発振する光ファイバレーザ10の場合は
希土類金属としてイツテリビウムをドープした光ファイ
バ13を用いることにより達成できる。なおまた、励起
光源11の励起光と希土類金属元素を添加した光ファイ
バ13のレーザ光との関係において、上記実施の形態で
は図7(イ)に示すように励起光とレーザ光の進行方向
が異なる逆方向励起となっているが、図7(ロ)に示す
ように励起光とレーザ光の進行方向が同じ順方向励起と
してもよい。または図7(ハ)に示すように励起光源1
1を2つ用いて励起光とレーザ光の進行方向が異なる逆
方向励起と、励起光とレーザ光の進行方向が同じ順方向
励起の両方行う双方向励起としてもよい。さらにまた、
レーザ光の外部への出力は上記実施の形態では、光サー
キュレータを使用したが、図8(イ)、(ロ)に示すよ
うに光アイソレータ19と分岐カプラ20を組み合わせ
てレーザ光を外部へ出力するようにしてもよい。 【0020】 【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項1の
光ファイバレーザによれば、4つの端子を持つ光結合器
を用いて8の字型共振器を形成し、8の字型共振器の一
方のループ内に、光増幅部とループ内を通過する光を一
方向に制限するとともにループ内を通過する所定の光を
8の字型共振器外に出力する光部品とループ内を通過す
る光の不要な波長成分を除去する光フィルタを備え、も
う一方のループ内にファイバグレーティングを設けてい
るので次のように効果を有する。共振器内を周回する光
はその進行方向を一方向に制限する光部品、例えば方向
性結合器または光サーキュレータによって限定すること
によりレーザ発振条件を満たす縦モードを選択し、さら
にレーザ増幅媒体での空間的ホールバーニングを抑制す
ることができる。 【0021】また、波長選択素子である不要な波長成分
を除去する光フィルタとファイバグレーティングを備え
ているので、光増幅された発振光はその発振波長の選択
性が向上し波長安定性に優れたものとなる。さらに、光
増幅された発振光は4つの端子を持つ光結合器によって
2つの光路に分かれることにより複合共振器を構成し、
ファイバグレーティングにより波長選択を行い単一モー
ド化を行っているので、安定的なモード選択が達成され
る。すなわち、本発明の光ファイバレーザによれば、モ
ード選択のために光増幅部の希土類金属イオンを添加し
た光ファイバを短縮化する必要がないので、充分な増幅
利得を得ることができ、光通信用として必要とされる光
強度を容易に達成できる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber laser using a rare earth doped fiber mainly used as a light source for optical communication. 2. Description of the Related Art In recent years, the development of optical fiber communication has been remarkable, and the amount of communication has been remarkably increased. Therefore, there is a demand for a high density in which a large amount of optical information is loaded on one optical transmission line. For example,
Attempts have been made to transmit signal light of many wavelengths at narrow wavelength intervals in a wavelength division multiplexing communication system in the wavelength band of 1.55 μm. For this reason, a light source with a narrow wavelength width that causes the oscillation wavelength to differ only by about several nm is required. As a light source satisfying such conditions, an optical fiber laser using an optical fiber doped with Er as a laser medium has been actively studied. The optical fiber laser can obtain a large finesse inside the resonator due to the high gain of the amplifying medium, so that the line width of the oscillation spectrum can be reduced to about several KHz. An optical fiber laser configured for wavelength division multiplex communication is required to have a single longitudinal mode (single frequency) oscillation from the viewpoint of wavelength and output intensity stability. In order to realize single longitudinal mode oscillation, it is necessary to insert a mode selection element in the resonator. Fiber gratings have attracted particular attention as mode selection elements. A fiber grating is a wavelength selection element that reflects light of an arbitrary wavelength by giving a refractive index change to the core of an optical fiber. As an example of a resonator configuration using a fiber grating, there is a reflection type (Fabry-Perot type) resonator using a fiber grating at a reflection end. FIG. 9 shows a configuration example of a reflection type resonator. In FIG. 9, 31 is an excitation light source, 32 is an optical isolator, 33 is a fiber grating, 34 is an optical fiber doped with a rare earth metal element, 35 is a fiber grating, and 36 is an optical isolator. In general, as a method for selecting an oscillation mode of a laser, a composite resonator configuration having two or more resonance conditions has been used. An example of an optical fiber laser using a Fox-Smith resonator with such a configuration (Peter Urquhartetal., Opt. Soc .. Am .. A Vo
l.5, No. 8, p. 1339, 1988), there is a resonator as shown in FIG. In FIG. 10, 31 is an excitation light source, 32 is an optical isolator, 34 is an optical fiber doped with a rare earth metal element, 37 is a lens, 38 is an input / output terminal, 39 is an optical coupler, 40 is an input / output terminal, and 41 is a Bragg The grating mirror 42 is a reflection end. [0005] In the case of using an optical fiber doped with Er for a laser medium for the purpose of laser oscillation in the 1.55 μm band, the amplification band is spread to around 1.53 μm to 1.56 μm. In a resonator in which a wavelength selection element is not introduced, many longitudinal modes oscillate simultaneously. Therefore, a device for realizing single mode oscillation is required. For the reflection type resonator length,
The interval Δf between the oscillating longitudinal modes is as shown in Expression (1). Δf = c / 2nL (1) L: length of reflection type resonator, Δf: interval of longitudinal mode, c: light velocity, n: refractive index From among these many longitudinal modes In order to select one mode, a mode selection element having a wavelength width equivalent to the longitudinal mode interval Δf represented by Expression (1) is required. The selection wavelength width of the fiber grating is narrow, and the full width at half maximum is 0.1 nm
It is about. Therefore, the length of the resonator must be shortened so that one longitudinal mode can be selected with a wavelength width of about 0.1 nm. In the reflection type resonator, the longitudinal mode interval is set to be equal to 0.
The cavity length to be 1 nm is about 0.85 cm. A configuration example of such a short resonator length is disclosed in the following document. (S.
V. Chernikov, and JRTalor, Opt. Lett. 18, No. 23, p2023
(1993)) However, with the shortening of the cavity length, the length of the Er-doped optical fiber, which is the laser medium, also becomes shorter, and the output intensity may decrease, or the amplification required for laser oscillation may not be obtained. . For this reason, the use of optical fibers with a high concentration of Er has been considered, but the problem is that Er ions form clusters due to the high concentration, and the absorption efficiency of excitation light decreases due to ion-ion interactions. is there. In addition, in order to prevent a decrease in the absorption efficiency of the excitation light and to achieve high-concentration addition of Er, a new device such as co-addition of Yb is required. As another method of realizing the single mode oscillation, there is a method of configuring the composite resonator shown in FIG. 10, but there is a problem that the number of components used is large and the configuration becomes complicated. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an optical fiber laser having an oscillation wavelength width and an output intensity required as a light source for wavelength division multiplex communication. The present invention has the following means for solving the above-mentioned problems. An optical fiber laser according to the present invention includes an optical coupler having four terminals, two of the four terminals of the optical coupler being connected by optical fibers to form two loops, An optical amplifier having a figure 8 resonator formed by providing a fiber grating in one loop, and an excitation light source, a wavelength multiplexing directional coupler, and an optical fiber doped with rare earth metal ions in the other loop. And in the other loop, an optical component that restricts light passing through the loop in one direction, and an optical component that outputs predetermined light passing through the loop outside the figure-eight resonator, and the inside of the loop. It is characterized by having an optical filter for removing unnecessary wavelength components of light passing therethrough. According to the optical fiber laser of the present invention, an eight-shaped resonator is formed by using an optical coupler having four terminals, and an optical amplifier is provided in one loop of the eight-shaped resonator. And an optical component that restricts light passing through the loop in one direction, an optical component that outputs predetermined light passing through the loop outside the figure-eight resonator, and an unnecessary wavelength component of light that passes through the loop. Since the optical filter to be removed is provided and the fiber grating is provided in the other loop, the following operation is performed. The light circulating in the resonator selects a longitudinal mode that satisfies the laser oscillation condition by limiting the traveling direction to one direction, such as a directional coupler or an optical circulator, and further selects a longitudinal mode that satisfies the laser oscillation medium. Spatial hole burning can be suppressed. Also, since an optical filter and a fiber grating which remove unnecessary wavelength components, which are wavelength selecting elements, are provided, the optically amplified oscillation light has improved selectivity of the oscillation wavelength and excellent wavelength stability. It will be. Further, the optically amplified oscillation light is split into two optical paths by an optical coupler having four terminals to form a composite resonator,
Since a single mode is performed by selecting a wavelength using a fiber grating, stable mode selection is achieved. That is, according to the optical fiber laser of the present invention, it is not necessary to shorten the optical fiber to which the rare earth metal ions are added in the optical amplifier for mode selection. The required light intensity can be easily achieved. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an optical fiber laser according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. FIG.
An optical fiber laser 10 shown in FIG. 1 includes an excitation light source 11, a wavelength multiplexing coupler 12, and an optical fiber 1 doped with a rare earth metal element.
3, a ring-type optical fiber resonator including an optical circulator 14, a wavelength selection filter 15, an optical coupler 16, and a fiber grating 17. In FIG. 1, reference numeral 18 denotes an optical fiber connecting each optical component. The laser light generated from the optical fiber 13 excited by the excitation light from the excitation light source 11 is limited to one direction by the action of the optical circulator 14 as shown in FIG. The signal is input to the optical coupler 16.
The optical coupler 16 has four terminals 16A, 16B, 16C, 1
6D, the laser light from the wavelength selection filter 15 is input to the terminal 16D of the optical coupler 16. Terminal 1
The laser light input to 6D is split by the optical coupler 16 and output from the terminals 16A and 16B. The laser beams output from the terminals 16A and 16B are input to the terminals 17A and 17B of the fiber grating 17 as shown in FIG. Each of the laser beams input to the terminals 17A and 17B reflects only a predetermined wavelength selected when traveling through the fiber grating 17, and the original terminals 17A and 1B are reflected.
7B, and is input to the original terminals 16A and 16B of the optical coupler 16. The reflected laser light selected to have a predetermined wavelength by the fiber grating 17 input to the terminals 16A and 16B is coupled in the optical coupler 16 and then distributed by the optical coupler 16 to be output from the terminals 16C and 16D. You. Here, the reflected laser light output from the terminal 16D is output to the outside from the output terminal 14A of the optical circulator 14 via the wavelength selection filter 15. On the other hand, the reflected laser light output from the terminal 16C passes through the optical fiber 13, the optical circulator 14, and the wavelength selection filter 15 as shown in FIG.
Is input to the terminal 16D. Hereinafter, the same route as described with reference to FIG. 2 will be followed. By the way, of the light generated from the optical fiber 13 excited by the excitation light from the excitation light source 11, there is light directly input to the terminal 16 </ b> C of the optical coupler 16 without passing through the optical circulator 14. This light is the spontaneous emission light of the optical fiber 13 to which the rare earth metal element is added, and the residual excitation light from the excitation light source 11 that is not absorbed by the optical fiber 13. The spontaneous emission light and the residual excitation light are input to the terminal 16C of the optical coupler 16, distributed by the optical coupler 16, and output from the terminals 16A and 16B. The spontaneous emission light and the residual excitation light output from the terminals 16A and 16B are input to the terminals 17A and 17B of the fiber grating 17 as shown in FIG. The other terminal 16B of the optical coupler 16 passes through the terminal 1
6A. The light input to the optical coupler 16 and passing through the fiber grating 17 is coupled by the optical coupler 16,
It is distributed and output from the terminals 16C and 16D. Here, since the light output from the terminal 16D is absorbed by the wavelength selection filter 15, it is not output to the outside from the output terminal 14A of the optical circulator 14. Terminal 1
The light output from 6C is the optical fiber 1 as shown in FIG.
3. The signal is again input to the terminal 16D of the optical coupler 16 via the optical circulator 14 and the wavelength selection filter 15. Hereinafter, the same route as described with reference to FIG. 2 will be followed. As described above, in the optical fiber laser 10 composed of a ring type optical fiber resonator, the wavelength that circulates in the resonator and satisfies the laser oscillation condition is selected by the wavelength selection filter 15 and the fiber grating 17. Area. Further, two optical paths 18 formed between the optical coupler 16 and the fiber grating 17 are provided.
A and 18B form a composite resonator, and mode selection is performed. The resonance conditions of the composite resonator between the optical coupler 16 and the fiber grating 17 are the optical fiber length L1 between the terminals 16A and 17A, the terminals 16B and 17B.
B is determined by the difference in the optical fiber length L2. Assuming that the single mode oscillation is possible under the condition that the half width of the reflected wavelength of the fiber grating 17 as the wavelength selection element is substantially the same as the free spectrum region of the longitudinal mode of the composite resonator, When the reflection wavelength half width of the grating 17 is 0.1 nm,
The difference between optical fiber length L1 and optical fiber length L2 is about 0.85cm
It would be good if it was. FIG. 6 shows two optical paths 18A, 18 formed between an optical coupler 16 and a fiber grating 17 using an optical fiber 13 doped with erbium as a rare earth metal used as a laser active medium.
The difference between the optical fiber length L1 and the optical fiber length L2 of B is about 0.85
FIG. 3 shows an output diagram of laser oscillation of the optical fiber laser 10 which oscillates an optical laser of 1.55 μm in cm. Here, in the case of the optical fiber laser 10 which oscillates an optical laser of 2.0 μm, an optical fiber 13 doped with holonium as a rare earth metal is used.
In the case of the optical fiber laser 10 that oscillates an optical laser of m, this can be achieved by using an optical fiber 13 doped with ytterbium as a rare earth metal. In the above-described embodiment, as shown in FIG. 7A, the traveling directions of the excitation light and the laser light are different from those of the excitation light of the excitation light source 11 and the laser light of the optical fiber 13 doped with the rare-earth metal element. Although different backward pumping is performed, forward pumping may be performed in which the traveling directions of the pump light and the laser light are the same as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG.
The two pumps 1 may be used for bidirectional pumping in which both pumping light and laser light travel in different directions, and pumping light and laser light travel in the same direction. Furthermore,
In the above embodiment, an optical circulator is used to output the laser light to the outside. However, as shown in FIGS. 8A and 8B, the laser light is output to the outside by combining the optical isolator 19 and the branch coupler 20. You may make it. As described above, according to the optical fiber laser of the first aspect of the present invention, an eight-shaped resonator is formed by using an optical coupler having four terminals. An optical component that restricts light passing through the optical amplifying section and the loop in one direction and outputs predetermined light passing through the loop outside the figure-shaped resonator in one loop of the figure-shaped resonator. And an optical filter for removing unnecessary wavelength components of light passing through the loop, and a fiber grating provided in the other loop, the following effects are obtained. The light circulating in the resonator selects a longitudinal mode that satisfies the laser oscillation condition by limiting the traveling direction to one direction, such as a directional coupler or an optical circulator, and further selects a longitudinal mode that satisfies the laser oscillation medium. Spatial hole burning can be suppressed. Further, since an optical filter and a fiber grating for removing unnecessary wavelength components, which are wavelength selecting elements, are provided, the optically amplified oscillation light has improved selectivity of the oscillation wavelength and excellent wavelength stability. It will be. Further, the optically amplified oscillation light is split into two optical paths by an optical coupler having four terminals to form a composite resonator,
Since a single mode is performed by selecting a wavelength using a fiber grating, stable mode selection is achieved. That is, according to the optical fiber laser of the present invention, it is not necessary to shorten the optical fiber to which the rare earth metal ions are added in the optical amplifier for mode selection. The required light intensity can be easily achieved.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の光ファイバレーザの一実施の形態を示
す構成図である。 【図2】図1の光ファイバレーザ内の光の進行方向を示
す説明図である。 【図3】図1の光ファイバレーザ内の光の進行方向を示
す説明図である。 【図4】図1の光ファイバレーザ内の光の進行方向を示
す説明図である。 【図5】図1の光ファイバレーザ内の光の進行方向を示
す説明図である。 【図6】本発明の光ファイバレーザのレーザ発振の出力
図である。 【図7】本発明の光ファイバレーザに用いられる光増幅
部の構成図である。 【図8】本発明の光ファイバレーザに用いられるレーザ
光を外部へ出力する光部品の構成図である。 【図9】従来の光ファイバレーザの一例を示す構成図で
ある。 【図10】従来の光ファイバレーザの他の一例を示す構
成図である。 【符号の説明】 10 光ファイバレーザ 11 励起光源 12 波長多重結合器 13 希土類金属元素を添加した光ファイバ 14 光サーキュレータ 15 波長選択フィルタ 16 光結合器 16A、16B、16C、16D 光結合器の端子 17 ファイバグレーティング 17A、17B ファイバグレーティングの端子 18 光ファイバ
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an optical fiber laser according to the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a traveling direction of light in the optical fiber laser of FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a traveling direction of light in the optical fiber laser of FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a traveling direction of light in the optical fiber laser of FIG. 5 is an explanatory diagram showing a traveling direction of light in the optical fiber laser of FIG. FIG. 6 is an output diagram of laser oscillation of the optical fiber laser of the present invention. FIG. 7 is a configuration diagram of an optical amplifier used in the optical fiber laser of the present invention. FIG. 8 is a configuration diagram of an optical component that outputs laser light used for the optical fiber laser of the present invention to the outside. FIG. 9 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional optical fiber laser. FIG. 10 is a configuration diagram showing another example of a conventional optical fiber laser. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical fiber laser 11 Excitation light source 12 Wavelength multiplexing coupler 13 Optical fiber 14 doped with rare earth metal element 14 Optical circulator 15 Wavelength selection filter 16 Optical couplers 16A, 16B, 16C, 16D Terminal 17 of optical coupler Fiber grating 17A, 17B Fiber grating terminal 18 Optical fiber

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 4つの端子を持つ光結合器を備え、この
光結合器の4つの端子のうち2つの端子同志をそれぞれ
光ファイバで結んで2つのループを形成し、一方のルー
プ内にファイバグレーティングを設けて8の字型共振器
を形成し、他方のループ内に励起光源と波長多重型方向
性結合器と希土類金属イオンを添加した光ファイバを備
えた光増幅部を設け、かつ他方のループ内に、ループ内
を通過する光を一方向に制限する光部品とループ内を通
過する所定の光を8の字型共振器外に出力する光部品と
ループ内を通過する光の不要な波長成分を除去する光フ
ィルタを備えていることを特徴する光ファイバレーザ。
(57) [Claim 1] An optical coupler having four terminals is provided, and two terminals of the four terminals of the optical coupler are connected by optical fibers to form two loops. A fiber grating was provided in one loop to form a figure-eight resonator, and the other loop was provided with an excitation light source, a wavelength multiplexing directional coupler, and an optical fiber doped with rare earth metal ions. An optical component for providing an optical amplifying unit, and in the other loop, an optical component for limiting light passing through the loop to one direction, and an optical component for outputting predetermined light passing through the loop to outside the figure-eight resonator; An optical fiber laser comprising an optical filter for removing unnecessary wavelength components of light passing through a loop.
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