JPH01181584A - 光ファイバレーザ装置 - Google Patents

光ファイバレーザ装置

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JPH01181584A
JPH01181584A JP362188A JP362188A JPH01181584A JP H01181584 A JPH01181584 A JP H01181584A JP 362188 A JP362188 A JP 362188A JP 362188 A JP362188 A JP 362188A JP H01181584 A JPH01181584 A JP H01181584A
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JP
Japan
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optical fiber
optical
fiber laser
single mode
vibrator
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Pending
Application number
JP362188A
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English (en)
Inventor
Masaharu Horiguchi
堀口 正治
Makoto Shimizu
誠 清水
Yoshinori Hibino
善典 日比野
Fumiaki Hanawa
文明 塙
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/063Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067Fibre lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/1068Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using an acousto-optical device

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野) 本発明は、高出力で安定な光パルス列を効率良く出力す
るQスイッチ光ファイバレーザ装置に関するものである
〔従来の技術〕
近年、Nd(ネオジウム)、lr(エルビウム)、Pr
 (プラセオジミウム)、Yb(イツテリビウム)等の
希土類元素を添加した光ファイバ(以下、希土類元素添
加光ファイバと記す)をレーザ活性物質とした、単一モ
ード光ファイバレーザ或いは光増幅器が、光センサや光
通信の分野で多くの利用の可能性を有することが報告さ
れ、その応用が期待されている。
希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバレーザと
しては、Ndを添加した石英系光ファイバをレーザ活性
物質として用い、半導体レーザ或いは人rレーザ励起C
W (連続波)色素レーザを励起光源として、波長1.
088 Pm″t’cw発振、Qスイッチ発振、モード
ロック発振等を確認した例、また、Pr添加又はBr添
加した光ファイバをレーザ活性物質とし、人rレーザを
励起光源として、各々波長1.06 pm 、  1.
54μmのCW発振を確認した例が、アール、ジエー、
メアーズ等(J、Mears他、OFC’86.TUL
15等)によって報告されている。
第2図は、上述のよりなQスイッチ光ファイバレーザを
発振するための従来装置の構成を概略的に示す図である
即ち、この装置は、レーザ活性物質である所定長の希土
類添加光ファイバ(以下光ファイバと云う)10両端に
一対の反射膜2a、2b t−配置すると共に、この光
ファイバ1内に励起光を注入する手段を備えている。4
a+ 4b、 4cは光学系を構成するための集光レン
ズ(以下レンズと云う)、5は光変調器、6cLは光パ
ルス検出器である。
第2図に示す光ファイバレーザ装置の問題点は、反射膜
2a # 2bと光ファイバ1の接触部、レンズ4bお
よび光変調器5において相当の光損失を生じるため、゛
効率的にレーザ出力を取シ出せないという点であった。
また、このため励起光源3bt−Arイオンレーザなど
の大型のレーザを使用しなければならなかった。
これに対し、出願人は、特願昭62−14974号とし
て第3図に示すような高効率のCW発振光ファイバレー
ザ装置を出願している。即ち第3図において、1bはコ
ア部に希土類が添加された単一モード光ファイバコード
(以下光ファイバコー・ドと云う)、2a 、 2bは
光ファイバコード1bの端間に直接形成された誘電体か
らなる反射膜、7a、7bは光コネクタ、4mは集光レ
ンズで本例ではロッドレンズ、8はロッドレンズからな
る集光レンズ4aと光コネクタ7aと励起用光源3bの
レーザ光源を結合させるためのホルダである。
第3図の発明では光学的共振器ミラーを構成する反射膜
2a # 2bを光ファイバ1の端面上に直接形成する
ことによシ、共振器の損失を大幅に低減して発振効率の
大幅な向上を実現している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の第2図で示したこの種の光ファイバレーザ装置で
は、光ファイバレーザにおいてQスイッチ動作を行なわ
せようとすると、レーザ共振系内に、レンズ4aや光変
調器5を挿入する必要があシ、これらが大きな光損失、
すなわち共振器内損失となるため、高効率のQスイッチ
レーザ動作が得られないはかシでなく、光ファイバレー
ザのしきい値が高くなるという欠点があった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は従来の問題点を解決し、Qスイッチ光ファイバ
レーザ共振器内の光損失を大幅に低減した高効率のQス
イッチ光ファイバレーザ装置を提供するもので、希土類
元素添加光ファイバを用いた光ファイバレーザを発振す
る光ファイバレーザ装置であって、希土類元素を添加し
た単一モード光ファイバからなるレーザ発振媒体と、レ
ーザ共振を発生させる共振ミラとを備えた共振器系と、
前記共振器系へ光を入射するための前記単一モード光フ
ァイバに添加した希土類元素を励起する光源とを備え、
前記共振系を構成する単一モード光7アイパは、前記単
一モード光ファイバの中心軸に対し垂直方向にそれぞれ
の端面を対向して二分割し、前記二分割した単一モード
光ファイバの対向する二端面は、相互に平行して間隙を
有して配置し、かつ、前記二分割した、端面の対向して
配置し九単一モード光ファイバ相互の光結合効率を周期
的に変化せしめる光7アイパ駆動装置を具備してなるこ
とを特徴としている。また本発明は、前記光ファイバ駆
動装置は前記二分割した単一モード光ファイバの双方に
装着した振動子からなることを特徴とする態様、前記光
ファイバ駆動装置は前記二分割した単一モード光ファイ
バのいずれか一方に装着した振動子からなることを特徴
とする態様、前記二分割した単一モニド光ファイバの対
向するそれぞれの端面は、前記光ファイバレーザの発振
波長に対し無反射の反射防止膜を具備してなることを特
徴とする態様、前記振動子はピエゾ振動子からなること
を特徴とする態様、前記振動子は音叉振動子からなるこ
とを特徴とする態様を含むものである。
〔作用〕
本発明は、共振系を構成する単一モード光ファイバを光
ファイバの中心軸に対して垂直方向にそれぞれの端面を
対向して二分割し、光ファイバの対向する二端面が相互
に平行して間隙を有し、かつ光ファイバ相互の光結合が
最大になるよう配置し、光ファイバ相互の光結合効率を
周期的に変化せしめる機能を有する光7アイパ駆動装置
とで構成していることから上記二端面の光学的結合部は
、極めて低い挿入損失の光変調器として動作させること
ができるので、共振器系内の光損失を小さく抑制できる
。この結果、励起光源の発振しきい値が小さく、かつ高
効率のQスイッチ光ファイバレーザの提供が可能となる
。以下図面にもとづき実施例について説明する。
〔実施例〕
第1図は本発明の第1の実施例の構成概要図であって、
3aは励起光源で、出力120 mW 、発振波& 0
.82μmのGaAs半導体レーザ、4aはロッドレン
ズからなる集光レンズ、2a a 2bは光ファイバ端
面に直接蒸着された誘電体からなる共振ミ2−を形成す
る反射膜、7 a * 7 bは光コネクタ、1.1′
は光ファイバでN(tを約200 ppm添加した単一
モード光ファイバ、6bは光パルス受光器、9は振動子
で、本英施例では積層形ピエゾ振動子、10は光変調器
を構成する光ファイバ駆動装置、11は電圧パルス発生
器、νは電圧パルス発生器11の電圧パルスに同期した
トリガー信号、13はオシロスコープである。
前記反射膜2bの共振きラーの反射率は、レーザ発振波
長1.088μmに対し約85%、励起光源3aの波長
0.82μmに対し約2%である。一方、入射端の反射
膜2aの共振ミラーの反射率は、レーザ発振波長1.0
88μmに対し約99.5%、励起光源3aの涙金0.
82μmに対し約1%である。
第4図は、二分割した光ファイバ駆動装置10の拡大図
であって、14a 、 14bは、レーザ発振波長1.
088μmでの反射率が約0.2チの誘電体の反射防止
膜、15a、15bは光コネクタ用中子を形成するジル
コニア製フェルール、16は上下微動台、17は左右微
動台、1Bは前後微動台、19は7エルール15aの止
めねじ、20はフェルール15bとピエゾ振動子9を結
合しているエポキシ系接着剤である。
これらを動作するには、励起光源3aの半導体し1−ザ
を点灯し、集光レンズ4aを用いて励起光をNd添加光
ファイバlに入射し、入射光量が最大となる様調整する
。結合した光出力は約60mWであった。ついで、各微
動台16 、17 、18を調整し、光ファイバlと1
′間の結合効率を最大にする。このときフェルール15
a、15b間のギャップdはできるだけ小さくする。こ
こに、元ファイバレーザはCWの発振状態となる。つい
で、微動台16を調整し、7エルール15aを約5μm
上方(又は下方へ)移動させる。このとき光ファイバレ
ーザは発振を一旦停止する。ついで、電圧パルス発生器
11を駆動し、波高値90V、パルス幅100μsec
、<D返し周波数500Hzの電圧パルスを発生させ、
 積層形ピエゾ振動子9に印加する。この電圧印加によ
シ、フェルール15bは上下に振動し、光学的結合が再
開し、光ファイバ1と1′間の結合効率は500Hzの
周期で変化し、第1図のレーザ装置はQスイッチレーザ
装置としての動作状態となる。ここで、光パルス受光器
6によシレーザの出射パルスを受光し、オシロスコープ
13でその波形を観測しながら、その光パルス波高値が
最大となる様に微動台16〜1Bを再調整する。このと
き得られた光パルスは、パルス幅150 n see 
、最大ピーク出力2.3Wを得た。また、Qスイッチ動
作のしきい値は、Nd添加光ファイバめ吸収量で5 m
Wであった。
第5図は、本発明の第2の実施例の光結合部の要部概要
図であって第40と同じ符号は同じ部分を示す。21は
共振周波数1kHzの音叉llt振動子、22は音叉振
動子21の支技台、23は音叉振動制御装置、20′は
音叉振動子21とフェルール15bを結合する接着剤で
ある。
これを動作するには、第1の実施例と同様の手順で7エ
ルール15aと15bの位置調整をしたのち、音叉振動
子21を駆動する。これによυ、光ファイバlと1′相
互の光結合効率は1 k Hzで周期的に変化し、光フ
ァイバレーザはQスイッチ動作状態となった。ついで、
第1の実施例と同様に光出力パルス波形を観測しながら
微動台16〜18を調整し、出力波高値を最大にする。
得られたQスイッチパルスは、パルス幅250 n s
ee 、最大ピーク出力1.6Wを得た。また、Qスイ
ッチ動作のしきい値は、Nd添加光ファイバの吸収量で
5.5mWであった。
なお、本実施例で使用しているピエゾ振動子、音叉振動
子は応用の例を示したのであって、他の種類の振動子の
適用も可能である。また、他の希土類元素を添加した光
ファイバを使用できるのも当然のことである。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明によれば、高効率のQスイッ
チ光ファイバレーザの構成が可能であるため、半導体レ
ーザや可搬形の小形レーザによるレーザ励起が可能であ
る。
したがって、極めて小珍、高効率にして高出力のQスイ
ッチ光ファイバレーザを提供できることから、光ファイ
バの特性評価用光源として利用できるはかシでなく、各
種光計測に応用できるという優れた利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の元ファイバレーザ装置の第10冥施例
の構成概要図、 第2図は従来のこの種の装置の概要図、第3図は従来の
CW発振光ファイバレーザ装置の概要図、 第4図は本発明の光ファイバレーザ装置の第1の実施例
に使用されている光ファイバ駆動装置(光査調器)の要
部概要図、 第5図は本発明の光ファイバレーザ装置の第2の実施例
に使用されている元ファイバ駆動装置(光変調器)の要
部概要図である。 1.1′・・・希土類添加光ファイバ 2a、2b・・・誘電体反射膜 3a・・・励起光源(半導体レーザ) 3b・・・励起光源 4 a * 4 b * 4 c・・・集光レンズ5・
・・光変調器 6a・・・光パルス検出器 6b・・・光パルス受光器 7a、7b・・・光コネクタ 8・・・ホルダ 9・・・ピエゾ振動子 10・・・光ファイバ駆動装置(光変調器)11・・・
電圧パルス発生器 ■・・・トリガ信号 13・・・オシロスコープ ・14a、14b・・・反射防止膜 15a、15b・・・フェルール(光コネクタ中子)1
6〜18・・・微動台 19・・・止めねじ 20.20’・・・接着剤 21・・・音叉振動子 22・・・支持台 23・・・音叉振動制御装置 特許出願人 日本電信電話株式会社 代理人 弁理士 玉 蟲 久 五 部(外2名)9ピエ
ゾ撮勤子 本発明の大ファイバレープ!1f第1の実濶例8F!i
、概要図第1図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバレ
    ーザを発振する光ファイバレーザ装置であつて、 希土類元素を添加した単一モード光ファイバからなるレ
    ーザ発振媒体と、レーザ共振を発生させる共振ミラとを
    備えた共振器系と、 前記共振器系へ光を入射するための前記単一モード光フ
    ァイバに添加した希土類元素を励起する光源と を備え、 前記共振系を構成する単一モード光ファイバは、前記単
    一モード光ファイバの中心軸に対し垂直方向にそれぞれ
    の端面を対向して二分割し、 前記二分割した単一モード光ファイバの対向する二端面
    は、相互に平行して間隙を有して配置し、かつ、前記二
    分割した、端面の対向して配置した単一モード光ファイ
    バ相互の光結合効率を周期的に変化せしめる光ファイバ
    駆動装置を具備してなる ことを特徴とする光ファイバレーザ装置。
  2. (2)前記光ファイバ駆動装置は、前記二分割した単一
    モード光ファイバの双方に装着した振動子からなること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光ファイバレ
    ーザ装置。
  3. (3)前記光ファイバ駆動装置は、前記二分割した単一
    モード光ファイバのいずれか一方に装着した振動子から
    なることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光フ
    ァイバレーザ装置。
  4. (4)前記二分割した単一モード光ファイバの対向する
    それぞれの端面は、前記光ファイバレーザの発振波長に
    対し無反射の反射防止膜を具備してなることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の光ファイバレーザ装置。
  5. (5)前記振動子はピエゾ振動子からなることを特徴と
    する特許請求の範囲第2項または第3項記載の光ファイ
    バレーザ装置。
  6. (6)前記振動子は音叉振動子からなることを特徴とす
    る特許請求の範囲第2項または第3項記載の光ファイバ
    レーザ装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006005349A (ja) * 2004-06-14 2006-01-05 Jds Uniphase Corp パルス・レーザ装置および方法
JP2007096041A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Sumitomo Electric Ind Ltd レーザ光源
CN100395925C (zh) * 2006-04-07 2008-06-18 清华大学 利用对接损耗变化产生全光纤调q激光的调q装置

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