JP7043073B2 - パルス光源及びパルス光を発生させる方法 - Google Patents
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Description
希土類ドープファイバ増幅器を有する共振器と、
前記希土類ドープファイバ増幅器にポンプ光を供給するポンプ光源と、
を備え、
前記ポンプ光は、前記共振器の基本共振周波数の95%以上105%以下の変調周波数を有する変調信号によって変調されており、
前記変調信号の繰り返し周期に対する、前記希土類ドープファイバ増幅器に含まれる希土類イオンの上準位の寿命の比が1×104以下である、パルス光源が提供される。
パルス光を発生させる方法であって、
共振器内の希土類ドープファイバ増幅器に、前記共振器の基本共振周波数の95%以上105%以下の変調周波数を有する変調信号であって、前記変調信号の繰り返し周期に対する、前記希土類ドープファイバ増幅器に含まれる希土類イオンの上準位の寿命の比が1×104以下である変調信号で変調されたポンプ光を、ポンプ光源から供給することと、
前記ポンプ光源から前記希土類ドープファイバ増幅器に前記ポンプ光を供給した後、前記共振器から光を出力することと、
を含む方法が提供される。
図1は、第1の実施形態に係るパルス光源10を示す図である。パルス光源10は、ポンプ光源100、共振器200及び出力部300を備えている。共振器200は、希土類ドープファイバ増幅器(REDFA)220を有している。ポンプ光源100は、REDFA220にポンプ光を供給している。ポンプ光は、共振器200の基本共振周波数f1の整数倍とほぼ等しい変調周波数fmodを有する変調信号によって変調されている。具体的には、変調周波数fmodは、共振器200の基本共振周波数f1の整数倍の95%以上105%以下、好ましくは99%以上101%以下、より好ましくは100±0.1%の周波数である。パルス光源10の出力部300からは、変調周波数fmodと等しい繰り返し周波数でパルス光が出力される。このように、パルス光源10では、変調周波数fmodと等しい繰り返し周波数の能動モード同期が実現されている。以下、詳細に説明する。
fq=qc/(nL1) (1)
ただし、cは光速、nは共振器200の光ファイバの屈折率、L1は共振器200の長さである。特にq=1のとき、共振周波数fqは、基本共振周波数f1となる。
図6は、第2の実施形態に係るパルス光源10を示す図であり、第1の実施形態の図1に対応する。本実施形態に係るパルス光源10は、以下の点を除いて、第1の実施形態に係るパルス光源10と同様である。
fq=qc/(2nL2) (2)
ただし、cは光速、nは共振器200の光ファイバの屈折率、L2は共振器200の長さである。特にq=1のとき、共振周波数fqは、基本共振周波数f1となる。
図9は、第3の実施形態に係るパルス光源10を示す図であり、第1の実施形態の図1に対応する。本実施形態に係るパルス光源10は、以下の点を除いて、第1の実施形態に係るパルス光源10と同様である。
図10は、第4の実施形態に係るパルス光源10を示す図であり、第1の実施形態の図1に対応する。本実施形態に係るパルス光源10は、以下の点を除いて、第1の実施形態に係るパルス光源10と同様である。
図11は、第5の実施形態に係るパルス光源10を示す図であり、第1の実施形態の図5に対応する。本実施形態に係るパルス光源10は、以下の点を除いて、第1の実施形態に係るパルス光源10と同様である。
図12は、第6の実施形態に係るパルス光源10を示す図であり、第2の実施形態の図6に対応する。本実施形態に係るパルス光源10は、以下の点を除いて、第2の実施形態に係るパルス光源10と同様である。
図13は、第7の実施形態に係るレーザ加工装置を示す図である。レーザ加工装置は、パルス光源10、ミラー12、レンズ14及びノズル16を備えている。レーザ加工装置は、対象物Wを加工するために用いられる。対象物Wは、例えば、鉄板、ガラス板又はプラスチック板である。本実施形態に係るパルス光源10は、第1の実施形態~第6の実施形態のいずれかに係るパルス光源10である。パルス光源10からはパルス光が出力される。パルス光は、ミラー12で反射し、レンズ14に入射する。パルス光は、レンズ14によって集光され、その後、ノズル16を通過して対象物Wに照射される。
図14は、第8の実施形態に係る光センサを示す図である。本図に示す例において、光センサは、Laser Imaging Detection And Ranging(LIDAR)であり、パルス光源10及び検出器20を備えている。本実施形態に係るパルス光源10は、第1の実施形態~第6の実施形態のいずれかに係るパルス光源10である。検出器20は、具体的にはCCD(Charge-Coupled Device)イメージセンサである。本図に示す例では、パルス光源10から対象物Wに向かってパルス光が出力される。検出器20は、対象物Wから反射したパルス光を検出する。光センサは、パルス光源10からパルス光が出力されてから検出器20でパルス光が検出されるまでの時間に基づいて、パルス光源10から対象物Wまでの距離を算出することができる。
図15は、第9の実施形態に係る医療機器を示す図である。医療機器は、図13に示したレーザ加工装置と同様にして、パルス光源10、ミラー12、レンズ14及びノズル16を備えている。本実施形態に係るパルス光源10は、第1の実施形態~第6の実施形態のいずれかに係るパルス光源10である。対象物Wは、生体組織であり、具体的には例えば皮膚である。本図に示す例において、パルス光源10からのパルス光は、図13に示した例と同様にして、対象物Wに照射される。
図16は、第10の実施形態に係るガスセンサを示す図である。本図に示す例において、ガスセンサは、ガスGを分析するために用いられている。ガスセンサは、パルス光源10及び検出器20を備えている。本実施形態に係るパルス光源10は、第1の実施形態~第6の実施形態のいずれかに係るパルス光源10である。パルス光源10からのパルス光は、ガスGを通過し、その後、検出器20に到達する。検出器20は、パルス光源10からのパルス光を検出する。検出器20の検出結果に基づいて、ガスGに含まれるガスの種類を分析する。具体的には、ガスG中においてパルス光の一部の波長の光が吸収される。この波長に基づいて、ガスGに含まれるガスの種類を分析する。
図1に示したパルス光源10を作製した。ポンプ光源100は、図2に示すようにした。ポンプレーザ110は、波長1.57μmレーザとした。電気信号発生器130は、変調周波数fmod:6.69850MHzを有する正弦波によってシードレーザを変調した。電気信号発生器130による変調度は、30%とした。光増幅器120は、EDFAとした。光合波器210は、WDMカップラとした。REDFA220は、ツリウムドープファイバ増幅器(TDFA)(OFS、TmDF200)とした。光分波器240は、50:50光カプラとした。
実施例2に係るパルス光源10は、変調周波数fmodが13.3970MHz(すなわち、実施例1の変調周波数fmod:6.69850MHzの2倍)である点を除いて、実施例1に係るパルス光源10と同様である。
実施例3に係るパルス光源10は、以下の点を除いて、実施例1に係るパルス光源10と同様である。
以下、参考形態の例を付記する。
1. 希土類ドープファイバ増幅器を有する共振器と、
前記希土類ドープファイバ増幅器にポンプ光を供給するポンプ光源と、
を備え、
前記ポンプ光は、前記共振器の基本共振周波数の整数倍の95%以上105%以下の変調周波数を有する変調信号によって変調されているパルス光源。
2. 1.に記載のパルス光源において、
前記共振器は、リング共振器であるパルス光源。
3. 1.に記載のパルス光源において、
前記共振器は、リニア共振器であるパルス光源。
4. 1.に記載のパルス光源において、
前記共振器は、8の字型共振器であるパルス光源。
5. 1.に記載のパルス光源において、
前記共振器は、シグマ型共振器であるパルス光源。
6. 1.~5.のいずれか一つに記載のパルス光源において、
前記希土類ドープファイバ増幅器に含まれる希土類イオンは、プラセオジムイオン、ネオジムイオン、ホルミウムイオン、エルビウムイオン、ツリウムイオン及びイッテルビウムイオンからなる群から選択される少なくとも1つであるパルス光源。
7. 6.に記載のパルス光源において、
前記希土類イオンは、ツリウムイオンであるパルス光源。
8. 1.~7.のいずれか一つに記載のパルス光源において、
前記変調信号は、前記変調周波数で振動する正弦波であるパルス光源。
9. 1.~7.のいずれか一つに記載のパルス光源において、
前記変調信号は、前記変調周波数で振動する基本波を含む矩形波であるパルス光源。
10. 9.に記載のパルス光源において、
前記矩形波のデューティ比は、0.50であるパルス光源。
11. 9.に記載のパルス光源において、
前記矩形波のデューティ比は、0.50とは異なるパルス光源。
12. パルス光を発生させる方法であって、以下を含む:
希土類ドープファイバ増幅器を有する共振器と、前記共振器の基本共振周波数の整数倍の95%以上105%以下の変調周波数を有する変調信号で変調されたポンプ光を供給可能なポンプ光源と、を準備すること;
前記ポンプ光源から前記希土類ドープファイバ増幅器に前記ポンプ光を供給すること;
前記ポンプ光源から前記希土類ドープファイバ増幅器に前記ポンプ光を供給した後、前記共振器から光を出力すること。
Claims (12)
- 希土類ドープファイバ増幅器を有する共振器と、
前記希土類ドープファイバ増幅器にポンプ光を供給するポンプ光源と、
を備え、
前記ポンプ光は、前記共振器の基本共振周波数の95%以上105%以下の変調周波数を有する変調信号によって変調されており、
前記変調信号の繰り返し周期に対する、前記希土類ドープファイバ増幅器に含まれる希土類イオンの上準位の寿命の比が1×104以下である、パルス光源。 - 請求項1に記載のパルス光源において、
前記共振器は、リング共振器であるパルス光源。 - 請求項1に記載のパルス光源において、
前記共振器は、リニア共振器であるパルス光源。 - 請求項1に記載のパルス光源において、
前記共振器は、8の字型共振器であるパルス光源。 - 請求項1に記載のパルス光源において、
前記共振器は、シグマ型共振器であるパルス光源。 - 請求項1~5のいずれか一項に記載のパルス光源において、
前記希土類ドープファイバ増幅器に含まれる希土類イオンは、プラセオジムイオン、ネオジムイオン、ホルミウムイオン、エルビウムイオン、ツリウムイオン及びイッテルビウムイオンからなる群から選択される少なくとも1つであるパルス光源。 - 請求項6に記載のパルス光源において、
前記希土類イオンは、ツリウムイオンであるパルス光源。 - 請求項1~7のいずれか一項に記載のパルス光源において、
前記変調信号は、前記変調周波数で振動する正弦波であるパルス光源。 - 請求項1~7のいずれか一項に記載のパルス光源において、
前記変調信号は、前記変調周波数で振動する基本波を含む矩形波であるパルス光源。 - 請求項9に記載のパルス光源において、
前記矩形波のデューティ比は、0.50であるパルス光源。 - 請求項9に記載のパルス光源において、
前記矩形波のデューティ比は、0.50とは異なるパルス光源。 - パルス光を発生させる方法であって、
共振器内の希土類ドープファイバ増幅器に、前記共振器の基本共振周波数の95%以上105%以下の変調周波数を有する変調信号であって、前記変調信号の繰り返し周期に対する、前記希土類ドープファイバ増幅器に含まれる希土類イオンの上準位の寿命の比が1×104以下である変調信号で変調されたポンプ光を、ポンプ光源から供給することと、
前記ポンプ光源から前記希土類ドープファイバ増幅器に前記ポンプ光を供給した後、前記共振器から光を出力することと、
を含む方法。
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