JPH04127591A - 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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JPH04127591A JP2414514A JP41451490A JPH04127591A JP H04127591 A JPH04127591 A JP H04127591A JP 2414514 A JP2414514 A JP 2414514A JP 41451490 A JP41451490 A JP 41451490A JP H04127591 A JPH04127591 A JP H04127591A
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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】
[0001]
【産業上の利用分野】
本発明は一般にポンプ光ファイバレーザに係り、特に、
格子形状の反射エレメントを利用した上記の型の光ファ
イバレーザ装置に関する。 [0002]
【従来の技術】
ポンプ光ファイバレーザは、全体的にまたは部分的に、
レーザ共振空胴を構成する光ファイバ部のそれぞれの端
面に、反射コーティングを施したものや、そのレーザ空
胴を不要にするために外部ミラーを使用するもの等、様
々な構造が知られている。これらの解決手段は、レーザ
の製造及び利用の分野ではある程度の成功を納めており
、受容されてはいるが、それらは未だある不具合を有し
ている。 [0003]
【発明が解決しようとする課題】
例えば、これまで使用されてきた反射エレメントの物理
的特性及び温度に関連したその外形の変化のために、が
がる既知のレーザにより発せられる光が所望の波長を有
するようにすること、及び、この型のレーザが発生する
光の波長帯域が中心波長を中心にして所望の狭い範囲内
にあるようにすることを、すべての動作条件の下で保証
することは、不可能とは言わないまでも、非常に困難で
ある。 [0004] 従って、本発明の一般的な目的は、従来技術の欠点を取
り除くことにある。 [0005] 特に、本発明の目的は、この種の既知の構成の欠点を有
しないポンプ光ファイバレーザ装置を提供することにあ
る。 [0006] 本発明の他の目的は、その性能を改良した、すなわち、
波長の安定性及び狭帯域の放出範囲を得ることを考慮し
たポンプ光ファイバレーザ装置を提供することにある。 [0007] さらに、本発明の他の目的は、高い変換率を達成するこ
との出来るポンプ光ファイバレーザ装置を提供すること
にある。 [0008] 本発明の付随する目的は、上記の型の光ファイバレーザ
を、構造が比較的簡単で、製造が安価にでき、使用し易
く、そして、動作においても信頼性のあるものに設計す
ることにある。 [0009]
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの特徴は、長手方向に離された端部間の長
手方向の軸に沿って光をガイドすることが可能な固体導
波管を含んだ光ファイバ部分を備えた光ファイバレーザ
にある。導波管部は、少なくともその一部は、光の刺激
に応答して光を放射する材料から成っている。その構成
は、さらに、刺激光を内部で長手方向に伝搬させるため
導波管部に放射する手段と、導波管部内の光を最初に伝
搬してくる方向から異なる方向へ向け直すための手段と
を有している。本発明によれば、その様な向け直し手段
として、導波管内に完全に埋め込まれたブラッグ格子を
含んでおり、そして、ある周期性での周期的な屈折率の
摂動によって構成される多数の長手方向に連続的な格子
エレメントから成り、これが周期性に応じた所定の波長
の光を、累積的に、その伝搬方向をある方向から他の方
向へと変化させ、他の方向へ伝搬する時に構造的に干渉
させる。 [0010]
【実施例及び作用】
図面を参照しながら詳細に説明する。同一の参照番号は
、適切な場合には参照文字や数字が付加され得るが、全
体を通じて、対応する部分を特定するために使用されて
いる。図1から明らかな様に、参照番号10はポンプ光
ファイバレーザ装置10を全体として特定している。そ
の装置10は、その主コンポーネントとして、光ファイ
バ部分11と既知の構造のレーザポンプ12を含んでい
る。このレーザポンプは、ダイオードレーザから構成さ
れるのが有利である。レーザポンプ12は波長λ1の光
を発生し、この光は周知の方法で、長手方向への伝搬の
ための光ファイバ部分11に放射される。この分野の当
業者にとって周知のように光ファイバ部分11はファイ
バコアとコア周囲のクラッドを含み、その場合、レーザ
ポンプ12からの光はコア内に放射され、その内部に案
内される。 [0011] 光ファイバ部分11 (好ましくは、そのコア)には、
部分11の長手方向に互いに離れた二つの格子13と1
4が設けられ、また、それらは部分11のそれぞれの端
部に配置されている。格子13と14は多少なり反射的
である。しかしながら、それは波長λ2の光に対しての
みであり(実際には、この中心波長の周りの非常に狭い
帯域内で)、他の全ての波長の光に対しては実質的に透
過であり、少なくとも格子13に関する限りはポンプ波
長λ1を含んでいる。すなわち、格子13と14は反射
鏡として働き、波長λ2のレイジングが起こるレーザ空
胴を長手方向に制限する。 [0012] 格子13と14は、一般に、米国特許第4,807,8
05号明細書に開示された型のものであり、その方法に
よって作られることが好ましい。この米国特許の開示内
容は、特に光ファイバレーザ装置10での使用に適して
いるブラッグ格子型の付加的な説明にとって必要な範囲
まで参照される。上記の特許についてより詳細に説明す
ると、この型の格子は波長選択反射鏡として働く。特定
の周期性の埋め込み格子は、部分的にあるいは全体的に
、ファイバ部分11によって搬送された光信号の波長を
反射する。構造物における応力や温度を測定するために
開発されたこの型の格子は、上記の特許に開示された方
法によって光ファイバのコア内に組み込まれあるいは埋
め込まれる。ここで説明されるように、この種の完全に
周期的な格子は、コアをクラッドを通して二つの整合す
る紫外光線の干渉パターンに露出させることにより、光
ファイバのコア内に設けられすなわち刻印される。これ
ら紫外光線は、互いに180°補完するファイバ軸に関
して二つの角度で、光ファイバに対して方向付けられて
いる。この結果、ファイバコアの材料は、それへの干渉
紫外光線の作用によって完全に周期的な屈折率の変化が
そこに現れ、個々の格子エレメント(すなわち、同じ屈
折率の習性を示すコアの、周期的に繰り返す領域)がブ
ラッグ格子を構成するためにファイバ軸に垂直に方向付
けられる。この種の埋め込まれたブラッグ格子は、ファ
イバコア内に放射され、あるいはファイバコア内に案内
されて伝搬してきた中心波長λ2の周りの非常に狭い範
囲内の波長を持つ光だけを、それぞれの格子13と14
に向ける伝搬方向に反射する。この中心波長λ2は格子
エレメントの周期性に従属しており、元の伝搬方向に対
抗するファイバ軸に沿って戻り、一方、格子は上記の狭
い帯域の外の波長の光に対しては実質的に透明であり、
それ故、かかる他の光がこれを通って通過すること全妨
げない。事実、この型の格子は透過スペクトラムにおい
て狭いノツチ(狭谷部)を生じ、同じ理由で、反射スペ
クトラムにおいては同様の狭いピークを生じる。この反
射スペクトラムのピークが、発明によれば、レイジング
波長λ2を決定するために利用され、格子13と14の
それぞれの軸長が所望の反射率R1(λ2)及びR2(
λ2)を格子13と14で得る様な方法で、それぞれ、
選択されている。 [0013] 光ファイバ部分11が光ポンプレーザとして動作するよ
うに、少なくともコア自体が希土類でドープされる。他
方、上記の特許は、ゲルマニウムをドープした光ファイ
バコアを考慮してこの様な型の格子を作ることを教示し
ている。本発明によれば、光ファイバ部分(または、そ
のコア)の(希土類でドープされた)活性な材料に直接
格子を刻印することが、あるいは、かかる格子13と1
4を不活性な材料の光ファイバ片(または、そのコア)
に形成し、そして、これを、活性な材料から作られ、あ
るいはコアを有する光ファイバ片につなぎ、もって、光
ファイバ部分11は一体であり、それ故、インターフェ
ースやギャップが存在しても問題とはならない。このコ
メントは、以下に述べられる光ファイバ環め込み格子ポ
ンプレーザ装置の構造にも同様に適用可能である。 [0014] 図2に戻る。そこでは、この場合光ファイバレーザ装置
10a力飄その中心波長λ2が関する限りにおいて取り
替え可能な格子13aを含んでいる。レーザ空胴は、そ
れぞれの反射率が波長範囲においてR1及びR2の一般
の反射鏡15と16(例えば、それぞれのファイバ端面
上の反射コーティング等)によって制限されるようなっ
ている。中心波長λ1の光に対しては非常に透過である
。可変格子13aの取り替えは、例えばマンドレル(心
棒)の周りに可変格子を含むファイバ部分11の部分を
曲げ、そして、かかるマンドレルの径または外周寸法を
、例えばマンドレルがピエゾ電気材料で作られる場合に
はこれに電位差を与えることにより、これを変えること
によって達成される。すなわち、格子領域13aに長手
方向の張力や応力を与えることにより、格子13aの周
期性、すなわち、同じ屈折率変化習性(また、多分、格
子材料の全般的または平均的な屈折率)を示す長手方向
に隣接した格子エレメントが変化し、付随して中心波長
λ2も変化することがわかる。 [0015] 代替としては、図1の格子13と14、あるいは、図2
の反射器15と16は同様に多様な性格を有している。 この場合、図3に示されているように、可変格子13b
と14b(あるいは、可変格子13aと可変格子反射器
15と16)を含む光ファイバ部分11bは、やけりピ
エゾ電気材料で作られ、電位差を与えることによって矢
印で示される様に半径方向に膨張するマンドレル17の
周りを包囲し、もって、その外周を、すなわち、最終的
にはそれぞれの格子素子間の間隙を変化させ、中心波長
λ2を付随的にシフトする。 [0016] 図4に示す構成10cは、格子14cが波長λ2の光を
、ファイバ部分11の外部に、部分11cの長手方向の
軸に対するある角度で(図示のように、実質的に直角)
向け直すことを除いて、図1に示したものと同様である
。この格子14Cは、例えば、同一人の所有になる同時
に出願中の米国特許出願に示されている。とにかく、格
子14cは、その端部のレーザ空胴に、制限のための反
射器を形成するだけでなく、波長λ2の光に対するタッ
プをも構成している。 [0017] 図5は、図1の構成10に含まれる原理の、多重波長埋
め込み格子レーザ装置10dへの応用を示している。こ
の場合、レーザ源14は光を分割された入力光ファイバ
部分11aに入射しており、この入力光ファイバ部分は
複数の個別レーザ光ファイバ部分11d1〜11dn(
ここで、nは選択された整数)に結合されこれらは、必
ずしも必要ではないが並列に離隔されて示されており、
そして、それらは、一方では格子13d〜13dによっ
て、他方では14d1〜dnによn ってそれぞれ制限されたレーザ空胴を含んでいる。ここ
で、格子13dl〜13dと14d1〜dnの中の共同
するもの(すなわち、部分11d1〜11九のそれぞれ
に配置されたもの)は、双方が同じ中心波長λ1〜λ。 を持つ光に対しては反射するが、波長λ1〜λ。はすべ
て異なっている。 [0018] 図6は、多重空胴埋め込み格子光ファイバレーザ装置1
0eを示しており、これは、この例では、5つの光ファ
イバ部分1101〜11 e s (すなわち、クラツ
ド光ファイバまたはクラッドされていない光ファイバコ
ア)を含んでおり、それらは共通のと筒18(例えば、
共通外側クラッド)内に包含されている。光ファイバ部
分11e1〜11e5のレーザ空胴は、それぞれの格子
13e1〜13e5及び14e1〜14e5によって制
限されている。そして、ポンピングレーザ源14は、光
を既知の方法で、全ての光ファイバ部分11e1〜11
e5内に射出する。 図示されている様に、全ての格子13e1〜13e5と
14e1〜14e5は、同じ中心波長λ2に対しては反
射し、それ故、かかる並列レーザ空胴がら発生される光
は構造的に結合し、構成10eには、図1の構成10の
それを複合した光出力を付与している。 [0019] 図7を参照する。ここに示された構成10fは、二つの
並列のファイバ部分11f とllf  を含んでいる
。ファイバ部分11f1は、図4の格子14cと類似し
ており、同じ様に作動する格子13f  と14f1を
含み、それらはポンピングレーザ源12によって発生さ
れる波長λ1の光を反射する。他方、ファイバ部分11
f は、格子14cに類似しており、同じ様に作動し、
かつ波長λ1の光を反射する格子13f  と14f 
に加え、波長λ2の光を反射する追加の格子13f と
14f  を含んでいる。すなわち、格子13f  と
14f1とが格子13f2と14f共働することにより
、光出力は波長λで部分11f  と11f2の間を2
′11 伝搬され、そこで、ファイバ部分11f は中心波長λ
2のレーザ光を発生する。 [00203 図8を参照する。この図は、上述の型の、しかしながら
、光を複数位置された光ファイバ部分11g内に射出し
て光出力を増大させる構成10gを示している。構成1
0gの構造の図示された例では、ポンピング光源はポン
ピングレーザアレイ14gから構成され、光ファイバ部
分は円筒形状の支持部17gの周りに巻かれて、図4の
格子14fに関連して上述された型の、複数の埋め込ま
れた格子14g〜14g(mは任意に選択された整数)
がポンピングレーザアレイ14gから発生されるレーザ
光に曝されるようになっている。 [0021] 本発明は、埋め込み格子レーザ装置の幾つかの特定の構
造において実施されたものとして図示され、説明されて
いるが、本発明はこの特定の例に限定されるものではな
い。 [0022]
【発明の効果】
本発明によれば、波長の安定性及び狭帯域の放出範囲を
持つポンプ光ファイバレーザ装置が得られる。さらに、
本発明の光ファイバレーザ装置は、構造が比較的簡単で
、動作上の信頼性が高いという効果を有する。。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明になる光学的にポンプされる光学ファイバレーザ
装置の概略側面展開図である。
【図2】 図1と同様の図である力板その構成の変形例を示してい
る。
【図3】 図2に示された型のレーザ装置における使用に適した、
光ファイバに長手方向の応力を与えるための構造を示す
透視図である。
【図4】 図1と同様の図で、その構成のさらに他の変形例を示し
ている。
【図5】 図1と同様の図で、その構成のさらに他の変形例を示し
ている。
【図6】 図1に示した概念を使用した多数の空胴の光学的にポン
プされる光ファイバ装置の概略透視図である。
【図7】 図1と同様の図で、2つの光ファイバに関連して図4の
概念を利用した装置を示している。
【図8】 図3と同様の図で、多数のブラッグ格子の光学的にポン
プされる光ファイバレーザ装置を示している。
【符号の説明】
10 光ファイバレーザ装置 11 光ファイバ部分 12 レーザポンプ 13 格子 14 格子
【書類名】
【図1】
【図2】
【図3】 図面
【図4】
【図5】 光ファイバレーザ装置
【図6】
【図7】 光ファイバレーザ装置
【図8】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】長手方向に隔てられた端部間を長手方向に
    ガイドすることが可能な、延長された固体導波管部であ
    り、上記導波管部の少なくとも一つの長手方向の領域は
    希土類ドープされ、刺激光による刺激に応答して刺激さ
    れた光を放射することが可能な材料から成る手段と、刺
    激光を、上記長手方向に伝搬させるため上記導波管部に
    入射し、上記希土類ドープされた材料を刺激して上記刺
    激された光を放出する手段と、上記導波管部において、
    最初に所定の方向に伝搬してくる光を異なる方向へ向け
    直すための手段であり、上記導波管部に完全に埋め込ま
    れたブラッグ格子を含み、そして、ある周期での周期的
    な屈折率の摂動によって形成される多数の長手方向に連
    続的な格子エレメントから構成され、上記長手方向領域
    の全体にわたって延び、そして、上記刺激光の中の上記
    周期に基づく所定の波長を有するものだけを累積的にそ
    の伝搬方向を一つの方向から他の方向へ変え、上記他の
    方向へ伝搬する時に構造的に干渉させる手段と、 を有することを特徴とする光ファイバレーザ装置。
  2. 【請求項2】請求項1の装置において、上記格子は上記
    導波管部の端部の一方に配置され、さらに、その格子エ
    レメントは上記長手方向軸に対して実質的に垂直に延び
    、上記導波管部の一方の端部のレーザ空胴を軸方向に制
    限する部分的に透明な反射器として働くことを特徴とす
    る光ファイバレーザ装置。
  3. 【請求項3】請求項2の装置において、さらに、上記導
    波管部端部の他方に配置され、上記部ブラッグ格子と実
    質的に同一の格子によって形成され、そして、上記他の
    端部において上記レーザ空胴を軸方向に制限する付加的
    な反射器を有することを特徴とする光ファイバレーザ装
    置。
  4. 【請求項4】請求項1の装置において、さらに、二つの
    反射器を有し、それぞれは、上記導波管部端部の異なる
    一方に配置されて軸方向にレーザ空胴を制限し、そこに
    おいて、上記格子は反射器の間に配置され、上記格子エ
    レメントの全ては上記長手方向の軸に対して同じ傾斜角
    度で延び、上記方向の第1が上記導波管部の軸方向に延
    び、上記方向の第2が上記格子の位置で、上記長手方向
    の軸に対して所定の角度で上記導波管部から延びている
    ことを特徴とする光ファイバレーザ装置。
  5. 【請求項5】請求項4の装置において、上記反射器の少
    なくとも一方は、上記ブラッグ格子と同様の付加的な格
    子によって構成され、しかし、その格子エレメントは上
    記長手方向軸に対して実質的に垂直に伸びており、上記
    格子エレメントはそれによって影響される光の伝搬方向
    を累積的に反転することを特徴とする光ファイバレーザ
    装置。
  6. 【請求項6】請求項4の装置において、さらに、上記光
    ファイバ部分と同様でこれに実質的に平行に伸びた付加
    的光ファイバ部分を有し、そこにおいて、上記付加的光
    ファイバ部分の上記格子は、上記光ファイバ部分の上記
    格子によって向け直された光を受け、かつ、同光を上記
    付加的光ファイバ部分の導波管部へ長手方向に伝搬する
    よう変向させることを特徴とする光ファイバレーザ装置
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