JP3465048B2 - 光増幅方法、光増幅装置、及び光増幅用光共振器 - Google Patents
光増幅方法、光増幅装置、及び光増幅用光共振器Info
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- JP3465048B2 JP3465048B2 JP2000373679A JP2000373679A JP3465048B2 JP 3465048 B2 JP3465048 B2 JP 3465048B2 JP 2000373679 A JP2000373679 A JP 2000373679A JP 2000373679 A JP2000373679 A JP 2000373679A JP 3465048 B2 JP3465048 B2 JP 3465048B2
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- optical resonator
- resonator
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、光増幅方法に関
し、詳しくは、各種レーザ装置及び各種光学機器などに
好適に用いることのできる、光増幅方法に関する。
し、詳しくは、各種レーザ装置及び各種光学機器などに
好適に用いることのできる、光増幅方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】単一モード連続発振レーザを用いること
によって、スペクトル線幅の極めて狭い単色連続光が得
られるが、その強度は比較的小さいため、使用する目的
に応じて前記単色連続光を増幅する必要が生じる。増幅
に際しては、光増幅器が用いられる。
によって、スペクトル線幅の極めて狭い単色連続光が得
られるが、その強度は比較的小さいため、使用する目的
に応じて前記単色連続光を増幅する必要が生じる。増幅
に際しては、光増幅器が用いられる。
【０００３】従来の光増幅器は、その内部に増幅媒質が
挿入された構造を呈している。そして、この増幅媒質に
外部からエネルギーを加えることによって励起し、この
励起状態の増幅媒質に対して前記単色連続光を導入する
ことによって増幅する。
挿入された構造を呈している。そして、この増幅媒質に
外部からエネルギーを加えることによって励起し、この
励起状態の増幅媒質に対して前記単色連続光を導入する
ことによって増幅する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記増
幅媒質は増幅可能な固有の波長帯域を有しているため、
前記単色光の波長に依存して前記増幅媒質を代える必要
が生じる。このため、前記単色光の波長によっては、適
当な増幅媒質を準備することができない場合があった。
幅媒質は増幅可能な固有の波長帯域を有しているため、
前記単色光の波長に依存して前記増幅媒質を代える必要
が生じる。このため、前記単色光の波長によっては、適
当な増幅媒質を準備することができない場合があった。
【０００５】また、上記のように増幅媒質を用いた光増
幅器においては、増幅光と同時に自発放射による不要な
光が発生する場合があり、これを分離するために別の機
器が必要となる場合がある。したがって、光増幅器全体
の構造が極めて複雑になるという問題もあった。
幅器においては、増幅光と同時に自発放射による不要な
光が発生する場合があり、これを分離するために別の機
器が必要となる場合がある。したがって、光増幅器全体
の構造が極めて複雑になるという問題もあった。
【０００６】本発明は、上記問題を生じることのない、
新規な光増幅方法を提供することを目的とする。
新規な光増幅方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明は、光共振器内にレーザ光源より単一波長の連続
光を導入する工程と、前記連続光を、前記光共振器内の
両端側に設けられた２つの反射鏡間で反射させ、増幅さ
れた連続光を得る工程と、前記増幅された連続光を、前
記光共振器内に設けられた音響光学素子に高周波電気信
号をパルス的に加えることにより、前記光共振器外部へ
パルス光として取り出す工程と、前記音響光学素子の回
折効率を変化させることにより、前記パルス光のパルス
幅を変化させる工程と、を含むことを特徴とする、光増
幅方法に関する。
本発明は、光共振器内にレーザ光源より単一波長の連続
光を導入する工程と、前記連続光を、前記光共振器内の
両端側に設けられた２つの反射鏡間で反射させ、増幅さ
れた連続光を得る工程と、前記増幅された連続光を、前
記光共振器内に設けられた音響光学素子に高周波電気信
号をパルス的に加えることにより、前記光共振器外部へ
パルス光として取り出す工程と、前記音響光学素子の回
折効率を変化させることにより、前記パルス光のパルス
幅を変化させる工程と、を含むことを特徴とする、光増
幅方法に関する。
【０００８】
【０００９】
【００１０】本発明者らは、上述したような問題を生じ
ることのない、新規な光増幅方法を見出すべく鋭意検討
を行った。その結果、内部において音響光学素子と、そ
の内部両端において反射鏡とを具える光共振器を用いて
増幅を行うことにより、上記問題を有しない光増幅方法
を提供できることを見出した。
ることのない、新規な光増幅方法を見出すべく鋭意検討
を行った。その結果、内部において音響光学素子と、そ
の内部両端において反射鏡とを具える光共振器を用いて
増幅を行うことにより、上記問題を有しない光増幅方法
を提供できることを見出した。
【００１１】すなわち、所定のレーザ光源からの連続光
を前記光共振器内に導入し、前記光共振器内に設けられ
た前記反射鏡によって共振させ、増幅された連続光を得
る。次いで、この増幅光を前記音響光学素子に入射さ
せ、前記音響光学素子対して所定の高周波電気信号を印
加することにより、前記増幅された連続光をパルス化す
る。さらに、このパルス光を前記音響光学素子の音響光
学効果によって斜め方向に回折させる。そして、この回
折光を前記光共振器に設けられた窓や光ファイバなどを
用いて外部に取り出すことにより、前記増幅された連続
光をパルス光として得るものである。
を前記光共振器内に導入し、前記光共振器内に設けられ
た前記反射鏡によって共振させ、増幅された連続光を得
る。次いで、この増幅光を前記音響光学素子に入射さ
せ、前記音響光学素子対して所定の高周波電気信号を印
加することにより、前記増幅された連続光をパルス化す
る。さらに、このパルス光を前記音響光学素子の音響光
学効果によって斜め方向に回折させる。そして、この回
折光を前記光共振器に設けられた窓や光ファイバなどを
用いて外部に取り出すことにより、前記増幅された連続
光をパルス光として得るものである。
【００１２】前記連続光は、光共振器内を往復すること
によって共振され、増幅されるものであるので、前記音
響光学素子の回折効率が１００％である場合は、光共振
器内を１往復する時間に相当する時間幅を有するパルス
状となる。パルス幅は、光共振器の長さをＬ、光の速度
をｃとしたとき、２Ｌ／ｃ（秒）で表される。但し、本
発明においては、前記音響光学素子の回折効率を変化さ
せることにより、前記連続光の前記共振器内を往復する
回数を変化させ、時間幅を変化させて、前記パルス光の
パルス幅を変化させるものである。
によって共振され、増幅されるものであるので、前記音
響光学素子の回折効率が１００％である場合は、光共振
器内を１往復する時間に相当する時間幅を有するパルス
状となる。パルス幅は、光共振器の長さをＬ、光の速度
をｃとしたとき、２Ｌ／ｃ（秒）で表される。但し、本
発明においては、前記音響光学素子の回折効率を変化さ
せることにより、前記連続光の前記共振器内を往復する
回数を変化させ、時間幅を変化させて、前記パルス光の
パルス幅を変化させるものである。
【００１３】また、上述した音響光学素子の代わりに、
電気光学素子と偏光ビームスプリッタとを用いることが
できる。この場合においては、前記電気光学素子に対し
て所定の直流電気信号がパルス的に印加され、電気光学
素子において増幅光の偏光状態を変化させるともに、パ
ルス化する。そして、偏光状態の変化したパルス光を偏
光ビームスプリッタによって斜め方向に回折し、外部に
取り出す。この場合は、前記電気光学素子に加える直流
電気信号を変化させることにより、前記パルス光のパル
ス幅を変化させる。
電気光学素子と偏光ビームスプリッタとを用いることが
できる。この場合においては、前記電気光学素子に対し
て所定の直流電気信号がパルス的に印加され、電気光学
素子において増幅光の偏光状態を変化させるともに、パ
ルス化する。そして、偏光状態の変化したパルス光を偏
光ビームスプリッタによって斜め方向に回折し、外部に
取り出す。この場合は、前記電気光学素子に加える直流
電気信号を変化させることにより、前記パルス光のパル
ス幅を変化させる。
【００１４】また、前記光共振器内の両端に設けられた
反射鏡の一方の側において、電歪素子を設け、外部より
所定の電圧が印加されるようにすると、その電歪効果に
よって前記電歪素子が膨張あるいは収縮するため、電歪
素子が設けられた側の反射鏡の位置が変化する。
反射鏡の一方の側において、電歪素子を設け、外部より
所定の電圧が印加されるようにすると、その電歪効果に
よって前記電歪素子が膨張あるいは収縮するため、電歪
素子が設けられた側の反射鏡の位置が変化する。
【００１５】レーザ光の波長は時間的にわずかに変動
し、共振器長も温度変化や振動のために常に変動する。
したがって、電歪素子により反射鏡の位置を自動的に制
御できるようにすることができ、その結果共振状態を常
に保持することができ、本発明の効果を常に享受するこ
とができる。
し、共振器長も温度変化や振動のために常に変動する。
したがって、電歪素子により反射鏡の位置を自動的に制
御できるようにすることができ、その結果共振状態を常
に保持することができ、本発明の効果を常に享受するこ
とができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の光増幅方
法に用いる光増幅装置の一例を示す構成図である。図１
に示す光増幅器は、レーザ光源１０と光共振器２０とを
具えている。光共振器２０内おいては、その両端部にお
いて反射鏡２１及び２２が設けられているととともに、
反射鏡２１の前方において音響光学素子２３が設けられ
ている。また、反射鏡２２の裏面には電歪素子２４が設
けられている。
に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の光増幅方
法に用いる光増幅装置の一例を示す構成図である。図１
に示す光増幅器は、レーザ光源１０と光共振器２０とを
具えている。光共振器２０内おいては、その両端部にお
いて反射鏡２１及び２２が設けられているととともに、
反射鏡２１の前方において音響光学素子２３が設けられ
ている。また、反射鏡２２の裏面には電歪素子２４が設
けられている。
【００１７】音響光学素子２３には音響光学素子制御器
が接続され、所定の高周波電気信号が印加されるように
なっている。また、電歪素子２４には電歪素子制御器が
接続され、所定の電圧が印加されるようになっている。
が接続され、所定の高周波電気信号が印加されるように
なっている。また、電歪素子２４には電歪素子制御器が
接続され、所定の電圧が印加されるようになっている。
【００１８】レーザ光源１０から出力された連続光は、
光共振器２０内に導入されて、反射鏡２１及び２２間で
共振、増幅される。反射鏡２１及び２２の反射率が、そ
れぞれＲ及び１であるとすると、光共振器における増幅
率は約１／（１−Ｒ）で表される。反射鏡２１の反射率
が９９％であるとすると、増幅率は１／（１−０．９
９）＝１００となる。したがって、この場合において
は、光共振器２０内において光強度が約１００倍 の大
きさに増幅される。
光共振器２０内に導入されて、反射鏡２１及び２２間で
共振、増幅される。反射鏡２１及び２２の反射率が、そ
れぞれＲ及び１であるとすると、光共振器における増幅
率は約１／（１−Ｒ）で表される。反射鏡２１の反射率
が９９％であるとすると、増幅率は１／（１−０．９
９）＝１００となる。したがって、この場合において
は、光共振器２０内において光強度が約１００倍 の大
きさに増幅される。
【００１９】また、反射鏡２１の反射率を任意に変化さ
せることにより、任意の増幅率を得ることができる。実
際的には、反射鏡２１を、反射率が９９．９９％の市販
の反射鏡から構成することにより、約１００００倍まで
増幅することができる。
せることにより、任意の増幅率を得ることができる。実
際的には、反射鏡２１を、反射率が９９．９９％の市販
の反射鏡から構成することにより、約１００００倍まで
増幅することができる。
【００２０】音響光学素子２３に対して音響光学素子制
御器３０から所定の高周波電気信号を印加することによ
り、増幅された連続光はパルス化され、音響光学素子２
３を透過する際に斜め方向に回折される。したがって、
回折方向に設けられた光学窓や光ファイバなどを通じ
て、前記増幅された連続光をパルス光として外部に取り
出すことができる。
御器３０から所定の高周波電気信号を印加することによ
り、増幅された連続光はパルス化され、音響光学素子２
３を透過する際に斜め方向に回折される。したがって、
回折方向に設けられた光学窓や光ファイバなどを通じ
て、前記増幅された連続光をパルス光として外部に取り
出すことができる。
【００２１】なお、反射鏡２２の裏面に設けられた電歪
素子２４に対して、電歪素子制御器４０から所定の電圧
を印加することにより、電歪素子２４において電歪効果
を生ぜしめ、反射鏡２２の位置を調節することができ
る。上述したように、レーザ光の波長は時間的にわずか
に変動し、共振器長も温度変化や振動のために常に変動
する。したがって、電歪素子２０を設け、反射鏡２２の
位置を調節できるように設定することによって、共振状
態を長時間に亘って保持することができ、長時間に亘る
安定的な増幅が可能となる。
素子２４に対して、電歪素子制御器４０から所定の電圧
を印加することにより、電歪素子２４において電歪効果
を生ぜしめ、反射鏡２２の位置を調節することができ
る。上述したように、レーザ光の波長は時間的にわずか
に変動し、共振器長も温度変化や振動のために常に変動
する。したがって、電歪素子２０を設け、反射鏡２２の
位置を調節できるように設定することによって、共振状
態を長時間に亘って保持することができ、長時間に亘る
安定的な増幅が可能となる。
【００２２】また、上述したように、増幅光は、音響光
学素子２３の回折効率が１００％の場合において、光共
振器２０内を往復する時間に相当するパルス幅のパルス
光に変換されるが、音響光学素子２３の回折効率を低下
させることによって、前記パルス幅を変化させることも
できる。例えば、回折効率を１００％から１０％に低下
させると、共振器内の光の減衰時間が共振器内を１０往
復する時間になるので、時間幅が約１０倍になり、約１
０倍のパルス幅の増幅光を得ることができる。
学素子２３の回折効率が１００％の場合において、光共
振器２０内を往復する時間に相当するパルス幅のパルス
光に変換されるが、音響光学素子２３の回折効率を低下
させることによって、前記パルス幅を変化させることも
できる。例えば、回折効率を１００％から１０％に低下
させると、共振器内の光の減衰時間が共振器内を１０往
復する時間になるので、時間幅が約１０倍になり、約１
０倍のパルス幅の増幅光を得ることができる。
【００２３】回折効率を低下させた場合においては、増
幅光の形状は指数関数的に減衰したパルス形状となる
が、音響光学素子２３に印加する高周波電気信号の強度
を時間的に変化させることによって、矩形パルスを含む
多様なパルス形状の増幅光を得ることができる。
幅光の形状は指数関数的に減衰したパルス形状となる
が、音響光学素子２３に印加する高周波電気信号の強度
を時間的に変化させることによって、矩形パルスを含む
多様なパルス形状の増幅光を得ることができる。
【００２４】なお、上述したように、音響光学素子２３
の代わりに電気光学素子と偏光ビームスプリッタとを用
いることもできる。
の代わりに電気光学素子と偏光ビームスプリッタとを用
いることもできる。
【００２５】本発明における音響光学素子及び電歪素子
は、汎用のものを用いることができる。また、レーザ光
源についても特に限定されず、目的に応じて任意のもの
を用いることができる。また、音響光学素子制御器及び
電歪素子制御器についても、高周波電源、直流電源、及
びコントローラなどの他、任意の機器を有し、任意の構
成を有することができる。
は、汎用のものを用いることができる。また、レーザ光
源についても特に限定されず、目的に応じて任意のもの
を用いることができる。また、音響光学素子制御器及び
電歪素子制御器についても、高周波電源、直流電源、及
びコントローラなどの他、任意の機器を有し、任意の構
成を有することができる。
【００２６】以上、具体例を挙げながら発明の実施の形
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能であ
る。
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能であ
る。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光増幅方
法、光増幅装置、及び光増幅用光共振器によれば、増幅
媒質が挿入された光増幅用光共振器を用いた従来の光増
幅方法及び光増幅器と異なり、自発放射による不必要な
光を生じることなく、広範囲な波長領域における増幅を
可能とすることができる。
法、光増幅装置、及び光増幅用光共振器によれば、増幅
媒質が挿入された光増幅用光共振器を用いた従来の光増
幅方法及び光増幅器と異なり、自発放射による不必要な
光を生じることなく、広範囲な波長領域における増幅を
可能とすることができる。
【図１】 本発明の光増幅器の一例を示す構成図であ
る。
る。
１０ レーザ光源
２０ 光共振器
２１、２２ 反射鏡
２３ 音響光学素子
２４ 電歪素子
３０ 音響光学素子制御器
４０ 電歪素子制御器
Claims (6)
- 【請求項１】 光共振器内にレーザ光源より単一波長の
連続光を導入する工程と、 前記連続光を、前記光共振器内の両端側に設けられた２
つの反射鏡間で反射させ、増幅された連続光を得る工程
と、 前記増幅された連続光を、前記光共振器内に設けられた
音響光学素子に高周波電気信号をパルス的に加えること
により、前記光共振器外部へパルス光として取り出す工
程と、 前記音響光学素子の回折効率を変化させることにより、
前記パルス光のパルス幅を変化させる工程と、を含むこ
とを特徴とする、光増幅方法。 - 【請求項２】 前記２つの反射鏡の一方の側に設けられ
た電歪素子に所定の電圧を加えることにより、前記光共
振器の共振器長を調節する工程を含むことを特徴とす
る、請求項１に記載の光増幅方法。 - 【請求項３】 前記音響光学素子に印加する前記高周波
電気信号の強度を時間的に変化させることにより、前記
パルス光のパルス形状を変化させることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の光増幅方法。 - 【請求項４】 光共振器内にレーザ光源より単一波長の
連続光を導入する工程と、 前記連続光を、前記光共振器内の両端側に設けられた２
つの反射鏡間で反射させ、増幅された連続光を得る工程
と、 前記増幅された連続光を、前記光共振器内に設けられた
電気光学素子に直流電気信号をパルス的に加えることに
より、前記増幅された連続光の偏光状態を変化させると
ともに、前記光共振器内に設けられた偏光ビームスプリ
ッタを介して前記光共振器外部へパルス光として取り出
す工程と、 前記電気光学素子に加える直流電気信号を変化させるこ
とにより、前記パルス光のパルス幅を変化させる工程
と、を含むことを特徴とする、光増幅方法。 - 【請求項５】 前記２つの反射鏡の一方の側に設けられ
た電歪素子に所定の電圧を加えることにより、前記光共
振器の共振器長を調節する工程を含むことを特徴とす
る、請求項４に記載の光増幅方法。 - 【請求項６】 前記電気光学素子に印加する前記高周波
電気信号の強度を時間的に変化させることにより、前記
パルス光のパルス形状を変化させることを特徴とする、
請求項４又は５に記載の光増幅方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000373679A JP3465048B2 (ja) | 2000-12-08 | 2000-12-08 | 光増幅方法、光増幅装置、及び光増幅用光共振器 |
| CA002364800A CA2364800A1 (en) | 2000-12-08 | 2001-12-07 | A method of optical amplification, an optical amplifier and an optical resonator for optical amplifier |
| US10/013,814 US20020109911A1 (en) | 2000-12-08 | 2001-12-07 | Method of optical amplification, an optical amplifier and an optical resonator for optical amplifier |
| EP01310268A EP1220380A3 (en) | 2000-12-08 | 2001-12-07 | Optical resonator for optical amplification |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000373679A JP3465048B2 (ja) | 2000-12-08 | 2000-12-08 | 光増幅方法、光増幅装置、及び光増幅用光共振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002176219A JP2002176219A (ja) | 2002-06-21 |
| JP3465048B2 true JP3465048B2 (ja) | 2003-11-10 |
Family
ID=18843003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000373679A Expired - Lifetime JP3465048B2 (ja) | 2000-12-08 | 2000-12-08 | 光増幅方法、光増幅装置、及び光増幅用光共振器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020109911A1 (ja) |
| EP (1) | EP1220380A3 (ja) |
| JP (1) | JP3465048B2 (ja) |
| CA (1) | CA2364800A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| US7916307B2 (en) | 2006-12-22 | 2011-03-29 | Lockheed Martin Corporation | Pre-amplifier for detection lasers within laser ultrasonic inspection systems |
| JP5024118B2 (ja) * | 2008-02-29 | 2012-09-12 | 住友電気工業株式会社 | レーザ発振方法、レーザ、レーザ加工方法、及びレーザ測定方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5283801A (en) * | 1992-05-26 | 1994-02-01 | Trw Inc. | External resonant ring cavity for generating high-peak-power laser pulses |
-
2000
- 2000-12-08 JP JP2000373679A patent/JP3465048B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-12-07 EP EP01310268A patent/EP1220380A3/en not_active Withdrawn
- 2001-12-07 CA CA002364800A patent/CA2364800A1/en not_active Abandoned
- 2001-12-07 US US10/013,814 patent/US20020109911A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1220380A2 (en) | 2002-07-03 |
| JP2002176219A (ja) | 2002-06-21 |
| US20020109911A1 (en) | 2002-08-15 |
| CA2364800A1 (en) | 2002-06-08 |
| EP1220380A3 (en) | 2005-01-12 |
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