JPH03504302A - レーザ - Google Patents
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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】
レーザ
この発明は、レーザに関する。
それぞれのレベルがイオンのグラウンド状態の上にあるレーザ媒体中のイオンの
上下のレーザレベル間のレーザ転移に動作が異存しているレーザが知られている
。上方レーザレベル(U L L)中のイオンの平均寿命が下方レーザレベル(
LLL)中のイオンの平均寿命よりも長いならば、グラウンド状態からイオンを
励起することによって恐らくはULLの上のレベルを介してULLをポビュレー
トするためのレーザ媒体のポピユレーションはレーザ作用が進行できるようにU
LLとLLLとの間のポピユレーション反転を維持するために使用されることが
できる。しかしながらもしも、ULLの、rオンの寿命がLLL中のイオンの寿
命よりも短いならば、レーザ転移はLLL中のイオンの増大がレーザ作用に必要
なポピユレーション反転を破壊するために自己終了することが知られている。そ
の結果そのような自己終了レーザは通常パルス形態でのみ動作し、LLLはポピ
ユレーションパルス間の無出力の時間を与える。
そのような転移の一例はエルビウムイオンの’I11.’2から1132への転
移であり、それは調査される主媒体の大部分において自己終了である。エルビウ
ムイオンの自己終了転移は2.7乃至3μmのレーザ出力を生成し、それはもし
も延長高ポンプ強度が必要とされる。ポンプ用ランプの寿命か短いことによって
長い動作が阻まれ、レーザ媒体を冷却することが必要である。
この発明の目的は、本来自己終了レーザ転移であるものの連続波レーザ作用を維
持するためにそのような高パワーのポンプを必要としないレーザを提供すること
である。
したがって、この発明は、レーザ空洞と、イオンのグラウンド状態よりそれぞれ
上にある上下のレーザレベルを育するレーザイオンを伴って空洞内に配置された
レーザ媒体と、レーザ作用中上下のレーザレベル間のポピユレーション反転を維
持するために下方レーザレベルからイオンを高めるためにJl;yIな波長およ
び強度の励起エネルギを供給するためのポンピング手段とを具備しているレーザ
を提供する。
この装置はまた自己終了でない4レベルレーザで普通のようにグラウンド状態か
らULLにイオンを励起するのに十分な強度の第2の波長でポンピングを行うポ
ンプ手段を必要とする可能性もある。連続波レーザを生成するためにポピユレー
ション反転を維持する手段を与えるための励起された状態吸収の使用は、自己終
了でないレーザ転移を行うためにイオン間相互作用を必要としないので高いドー
パント密度の使用を不必要にする。その代りに例えばレーザによって高い効率で
ポンピングされて低いドーパント密度が使用できる。これは特にレーザ媒体がド
ープされた光ファイバを含む場合であり、光フアイバ手段の導波特性として、高
いパワー密度が大きなト1」互作用長にわたって維持されることができる。これ
はまた光フアイバコアが高い表面対容積比を有するで熱効率が高い。好ましい装
置においてはイオンをLLLから上昇させるポンプ励起エネルギの波長および強
度は、グラウンド状態から少なくとも上方レーザレベルへイオンを上昇させるの
に適するように選択される。これは非常に簡単な装置を提C!(シ、それにおい
ては単一の波長の光源がイオンをULLにポンプし、飽和を阻止するためにLL
Lをデボピュレートするために使用されることができる。
添付図面を参照にして以下この発明の実施例およびその動作方法を説明するが、
これは単なる例示に過ぎないものである。
第1図は、この発明によるレーザの1実施例の概略図である。
第2図は、−膜化された4レベルレーザのエネルギレベル図である。
第3図は、ガラス中のEr3+のエネルギレベル図である。
第4図は、3波長の励起エネルギにおけるポンピングを示す第3図に示された図
である。
第5図は、単一波長におけるポンピングを示す第3図に示された図である。
第6図は、第2の単一波長におけポンピングを示す第3図に示された図である。
第1図は2.7μmにおいて高度に反射性の(95%、99%以上)銹電体ミラ
ー2,4によって定められたレーザ空洞を備えたレーザを示し、それらミラーは
レーザ媒体を構成する0、086モル%のEr3+でドープされtこフロロジル
コネート(ZBI八Nへ)ガラスの40μmのコア8を有する0、5 mの長さ
の単一モード光ファイバと接触している。アルゴン・rオンレーザIOは以下説
明するように光フアイバレーザ8をポンプするように配置されている。
第2図を参照すると、−膜化された4レベルレーザのエネルギ図が示されている
。イオンは励起エネルギによりグラウンド状態からポンプレベルに励起される。
イオンは準安定性(メタステーブル)上方レーザレベルDLLに到達するまで放
射性または非放射性転移によって減衰する。もしもポピユレーション反転が低い
レーザレベルで設定されることができれば、レーザ転移はULLとLLLとの間
で設定されることができる。
第1図の実施例に示すようなガラスの生体(ホスト)中のEr”は2.7μrn
を放射するULL’ I、、 2とLLL41.。
、・2との間のレーザ転移を有する。それら両方のレベルはグラウンド状態’
I l 6.’2より上にある。ULLおよびLLLに対して測定された寿命時
間は7 、8msおよび10 、2msであり、すなわちこのレーザ転移は自己
終了型である。次に第4図を参照するとポンピングの概要が第3図のエネルギレ
ベル図に重畳して示されており、それにおいてアルゴン・rオンレーザIOは全
ラインモードで動作されている。レーザ動作に支配的である主波長は488nm
であり、それはイオンをグラウンド状態から’ F 7.’2レベルに励起し、
波長514n+nは2H,,2レベルに励起して第1の波長グループを形成し、
一方波長47(i、5no+は’ I +3,2L L Lから’C;、、2:
2に+52: ’G92の3レベルにイオンを励起し、後者はレーザ動作
期間中上下のレーザレベルULLとLLLとの間のポピユレーション反転を維持
する。
第5図および第6図は、ただ一つのポンプ波長が必要とされるポンピング方法を
示している。LLLからのイオンの励起およびグラウンド状態からULLより上
へのイオンの励起に対して適切な波長および強度を有する励起エネルギを選択す
ることによって、2.7μmの’l1l−2から’113.’2へのレーザ転移
はただ一つの波長においてのみポンピングによって連続的に維持されることがで
きる。Er”に対する例として、第1図のレーザ媒体は第5図および第6図にそ
れぞれ示されているように次の転移を同時に生じる波長である(それぞれ470
.5nmおよび785r+m)。
115/’2から’ F 7 / 2へ、および’Ill、2から’G7..2
:2K 1s、−12: ’ G 9./2へ、または’ l I 5.−
’2から4■7.・2へ、および’ I l 3.’2から2H,、、,2へこ
の後者の方法は半導体レーザポンプを使用して構成されるので特に魅力的である
。
それぞれ1O13および11.8dB/mの吸収を伴う488nmの4F72レ
ベルへ、または514nImの2H,、2レベルへのいずれかのIW以上による
ポンピングは、イオンとイオンの相互作用が低いレーザレベルを著しくデボピュ
レートするように充分に強くないことを示唆するレーザ作用を生成しない。しか
しながら吸収が4.26B/mである470.5nmのポンピングは2.702
u口1において連続波レーザ作用を生じる。しきい値発射パワーは吸収パワー
の73mVに対応する191mwである。
この発明はEr3+以外の自己終了レーザ転移にも適用可能であり、LLLから
のESAが利用できるメカニズムである光フアイバ以外のレーザ媒体の形態が使
用されることができることを二2識すべきである。
Claims (9)
- 1.レーザ空洞と、 通常の自己終了レーザ転移を形成するイオンのグラウンド状態よりそれぞれ上に ある上下のレーザレベルを有するレーザイオンを伴って前記空洞内に配置された レーザ媒体と、連続波レーザを生成するために十分な上下のレーザレベル開のポ ピュレーション反転を維持するために下方レーザレベルからイオンを高いレベル に移動させるために適切な波長および強度の励起エネルギを供給するためのポン ピング手段とを具備しているレーザ。
- 2.ポンピング手段は全ラインモードで動作するアルゴンイオンレーザを具備し ている請求項1記載のレーザ。
- 3.励起エネルギはグラウンド状態から上方レーザレベルにイオンを上昇させる ために適切な波長および強度を有している請求項1記載のレーザ。
- 4.レーザ媒体は導波体である請求項1乃至3のいずれか1項記載のレーザ。
- 5.導波体は光ファイバである請求項4記載のレーザ。
- 6.レーザ媒体はフロロジルコネートガラスをホスト材料とするエルビウムイオ ンである請求項5記載のレーザ。
- 7.励起エネルギは4I15/2から4F7/2への転移に対応している請求項 6記載のレーザ。
- 8.励起エネルギは4I15/2から4I7/2への転移に対応している請求項 6記載のレーザ。
- 9.ポンピング手段が半導体レーザである請求項8記載のレーザ。
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