JPH03505947A - ガラスレーザ - Google Patents

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】 ガラスレーザ 本発明はガラスレーザに関する。ガラスレーザは１９６１年（シュニフツア・イ ー（ＳｎｉＬｚｅｒ　［ｉ、）によるフィジックス・レビュー、１９６１年７月 ４４４ページの「バリウム・クラウン・ガラス中のＮｄ”の光メーザ作用」）に 発明され、現在広く使用されている。しかし、現在までの全てのガラスレーザは 光スペクトルの赤外線領域で動作してきた。

本発明のガラスレーザは、ガラス利得（ｇａｉｎ）媒質がサマリウムＳｔａ”イ オンを含有することに特徴を有する。

本発明のレーザは、赤色可視光を発生する能力を有するガラスレーザであるが、 このレーザは黄色、オレンジ色および赤外線を放出することも可能である。ガラ スレーザは、高利得及び長い螢光寿命を有し、種々の形状に容易にすることがで きるので有利である。

サマリウムイオンＳＩｍ”は、本発明のレーザの活性イオンである。

サマリウムのドープされたガラスは、ガラスがらレーザ放出を生じさせることに これまで用いられたことはない。サマリウムのドープされた水晶から可視レーザ 光作用の観測例（カザコフ（Ｋａｚａｋｏｖ）Ｂ、Ｎ、オルロフ（Ｏｒｌｏｖ） 　Ｍ、Ｓ　、ベトロフ（Ｐｅｔｒｏｖ）　Ｍ、Ｌストロフ（Ｓｔｏｌｏｖ）Ａル 、トカチャク（Ｔｋａｃｈｕｋ）　Ａ、Ｍによるオプト・スペクトロスフ（ソ連 ）　１９７９年４７号６７６〜６７７ページの「可視光ｋｊＡ　９Ｍ域における Ｓｓ”イオンの誘導放出」）が１例のみ報告されているだけである。さらに、５ １１３゛イオンにおける４Ｇ、７□からｈＨ９／□への遷移にょるレーザ放出は 、これまでどんな材料でも観測されなかった。

好ましくは、導波路がレーザ作用のしきい値を低くする高強度領域に光学領域を 制限する。最近の研究（メアーズ（Ｍｅａｒｓ）Ｒ，Ｊ　、リーキー（Ｒｅｅｋ ｉｅ）　Ｌ、　、プール（Ｐｏｏｌｅ）　Ｓ、Ｂ　、ペイン（Ｐａｙｎｅ）　Ｄ 、Ｎによるエレクトン・レター１９８６年２１号７３８〜７４０ページの「ネオ ジムのドープされた二酸化珪素による単一モード・ファイバー・レーザ」）によ れば、１ｍＷ以下のしきい値を有する単一モードガラス・ファイバー・レーザが つくられている。従って、本発明のガラスレーザはサマリウムのドープされた単 一モードの二酸化珪素ファイバーからつくることが好ましい。

本発明の実施態様を、添付の下記の図面を参照して例示的に詳細に説明する。

第１　（８１図は、エネルギー準位図である。

第１（ｂ）図は、サマリウムのドープされたシリカ（二酸化珪素）の吸収スペク トルである。

第２図は、Ｓｅａ”４オンをドープしたシリカガラスの螢光スペクトルを示す。

第３図は、動作するガラスレーザの基礎を構成するファブリペロ−共振器の概略 図である。

第４図は、第３図の共振器を基礎にしたガラスレーザのレーザ特性を示す。

第５図は、第３図のレーザからのＱスイッチ・パルスのオシロスコープの軌跡を 示す。

上述のように、本発明は、希土類元素をドープしたガラスから可視レーザ放出を 発生させる装置に関する。二酸化珪素の光ファイバの予備形成孔に溶液ドーププ ロセスを使用することによってサマリウム１イオンを２５０モルｐｐ−でドープ する（ストーン（Ｓｔｏｎｅ）　、バラス（Ｂｕｒｒｕｓ）によるアプライド・ フィジックス・レター２３号３８８〜３８９ページの「端部ポンピングするファ イバ形状のＮｄのドープされたＳｉＯ□レーザ」）、この予備形成孔は、周知の 技術を使用して、０゜１８の開口数及び６２０ｎ−の単一モード遮断波長を有す る光ファイバに引き伸ばされる。

Ｓ１ｍ”−（オンをドープした二酸化珪素の光学的特性は、第１（ａ）図のエネ ルギー準位図と第１　（ｂ）図の吸収スペクトルによって示される。

約２５０ｐｐｍのＳｍ”イオンをドープしたファイバは、計画されたボンピング 波長（４８８ｎｍ）で大きい吸収（１０００ｄＢ／ｋｍ）を有し、これは”　Ｈ Ｓ／Ｚの基底準位から４Ｉ、７□の準位への遷移に対応する。レーザを準安定な ’　Ｇ　Ｓ／を準位以上の準位にポンピングすることに他の波長を用いることも できる。中心が５６４ｒ＋ｍにある吸収帯はわずか２．２　ｎｍの線幅しかなく 、この線幅は二酸化珪素中の他のどの３価の希土類元素の線幅よりも狭いことに 留意すると興味深い。

原子は、螢光寿命が１．６８＋ｍｓである準安定準位に低下する。この準安定準 位と’　Ｈ９／！の準位との間で６５ｉｎｓの光の誘導放出が生じる。

これは４準位レーザ遷移である。レーザ作用はこの準安定準位から他の６Ｈの準 位へと起こるかもしれないが、上述の主な遷移よりも効率が悪い。このファイバ ではこのレーザ波長での損失（５０ｄＢ／に！１１）が少ない。サマリウムのド ープされた二酸化珪素は、高い分岐比と放射性遷移の狭い線幅（３，３ｎ＋＋＋ ）とが結合した長い準安定寿命を有するため特に魅力的な媒質である（第２図を 参照）ｅこれらの特性は非晶質ガラスのホスト（ｈｏｓ　ｔ）材よりも水晶中に おいて希土類イオンの特性をより普通に示す。

動作するガラスレーザは第３図に示すようなブアブリ・ペロー共振器を基礎にで きる。誘電体ミラー１及び２は６５１ｎａ＋のレーザ波長でそれぞれ９９％及び ６０％の反射率を有する０両方のミラーは、ポンピンク波長４８８ｎ１１で１０ ％以下の反射率を有する。サマリウムのドープされたファイバ３は襞間されてミ ラーに接合される。ミラー１及び２はレーザ波長で光学的帰還を備え、ファイバ は利得媒質を備える。

光ボンピングは、顕微鏡の対物レンズ５を用いてアルゴンイオンレーザ４からの ４８８ｎｍでＩＷまでの光学パワーに接合することによって達成される。赤色レ ーザ光６は、しきい値が２０ｍＷのボンピングパワーに達すると、出力ミラー２ から放出される。

第３図のファイバーレーザのレーザ特性は、第４図に示されている。ファイバ損 失はこのデバイスの勾配効率を１２％に減少させる。

このしきい値は、出力ミラー２０反射率を９３％に増やすことによって、２．３ ｍＷに減少する。

このレーザのパルスＱスイッチ動作は、レーザ空洞内にレンズと回転チョッパと を挿入することによって達成される（第３図）。この空洞の損失は、このチョッ パの回転輪又は他の種類の変調器により変調される。この方法ではピークパワー ８Ｗ及び幅１４４ｎｓのパルスが達成されている（第５図）。空洞往復周回速度 に対応する周波数でこの空洞損失を変調することも可能である。これは短いモー ドのロックパルスを生じる。

ファイバ頷夫　　（ｄＢ／ｍ）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．ガラス利得媒質がサマリウムＳｍ３＋イオンを含有することを特徴とするガ ラスレーザ。
2. ２．前記ガラス利得媒質が８０モル％以上の二酸化珪素を含有する請求項１記載 のレーザ。
3. ３．前記利得媒質がコア部、被覆部又はその両方にサマリウムＳｍ３＋イオンを 含有する光ファイバ導波路である請求項１または２記載のレーザ。
4. ４．前記光ファイバ導波路が６５１ｎｍの波長で単一モードの設計である請求項 ３のレーザ。
5. ５．前記光学利得媒質が溶液ドープ方法によって製造された上記請求項のいずれ かのレーザ。
6. ６．可視放射線を放出する上記請求項のいずれかのレーザ。