JPH04348092A - レーザ光源装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ヘテロダイン型光フ
ァイバセンサ等に利用して有効なレーザ光源装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、温度，圧力，歪，変位，ジャ
イロ，磁場，電場，膜厚，屈折率等の種々の物理量を高
精度かつ高安定に測定するに際し、光ヘテロダインの手
法が広く用いられている。これらの測定すべき物理量の
情報を含むレーザ光と基準となるレーザ光との周波数混
合を行うことによって発生する光ビート信号から、この
光信号の有する振幅，位相，周波数，偏光等の情報によ
って測定を行うものである。この光ヘテロダインの技術
と偏光保持ファイバを組み合わせた光ヘテロダイン型フ
ァイバセンサが、上記物理量の測定によく使用されるが
、この光ヘテロダイン型ファイバセンサの光源として、
直交直線偏光を持ち、かつ異なった周波数を有する２つ
のレーザ光を発生するレーザ光源装置が必要となる。

【０００３】図３は、従来のこのような装置として使用
される横ゼーマンレーザの構成を有するレーザ光源装置
の構成図である。１０は内部鏡Ｈｅ−Ｎｅレーザ、１１
はファン、１２はレーザ１０に管軸に垂直な方向の磁界
を加えるための永久磁石である。磁界の印加によってＮ
ｅ原子のレーザ遷移レベルのゼーマン分岐によって、発
振モードの周波数がスプリットし、同一光源から互いに
直角な直線偏光を有する周波数の異なった２つのレーザ
光ｆ１，ｆ２が得られる。なお、１３は４５゜偏光氏子
、１４は光検知器、１５は周波数・電圧変換器、１６は
増幅器である。また、図４は、ブラッグ周波数シフタを
利用したレーザ光源装置の構成図である。２０はレーザ
光源、２１，２２は偏光ビームスプリッタ、２３，２４
は周波数シフトを行うためのブラッグセル、２５，２６
は反射プリズムである。ブラッグセル２３，２４を通過
する光は、ブラッグセル２３，２４に加えられる超音波
の周波数ｆｓ１，ｆｓ２に等しいだけの周波数遷移を受
け、偏光ビームスプリッタ２２からは、互いに直角な直
線偏光を有する周波数の異なった２つのレーザ光ｆｓ１
，ｆｓ２が得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のレーザ光源装置においては、図３に示した装
置では、レーザ光源としてはガスレーザを使用せざるを
得ないので、装置全体が大きくなり、価格も高くなる。 また、図４に示した装置では、レーザ光源として半導体
レーザを使用することは可能ではあるが、光回路部品の
光軸合わせが容易ではなく、かつブラッグセルが高価で
あるので、装置全体としても大型で高価なものとなって
しまう。また、レーザ光源として半導体レーザを使用す
る場合、レーザで発生するＴＭ波は非常に低利得なので
、直交する偏光軸を有するレーザ光は得られても、その
一方の出力が弱いので実用的に使用することはできない
。このように、従来のレーザ光源装置では、小型で価格
も低く、しかも高出力のものを得るのは困難であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、所定角度の偏
光軸を有するレーザ光を発生し、このレーザ光を各放射
面から同一光軸上の反対方向にそれぞれ放射する光増幅
器と、光増幅器の一方の放射面から放射される第１のレ
ーザ光を−４５°偏光回転させる第１の光学素子と、光
増幅器の他方の放射面から放射される第２のレーザ光を
＋４５°偏光回転させる第２の光学素子とから第１のレ
ーザ光と第２のレーザ光が同一光軸上を互いに反対方向
に進むリングレーザ共振器を構成し、このリングレーザ
共振器の光軸経路中に、通過するレーザ光の偏光軸の角
度に応じて位相差を生じさせる偏光位相差素子を設けた
ものである。

【０００６】

【作用】リングレーザ共振器の１方向を進む第１のレー
ザ光と、リングレーザ共振器の反対方向を進むこの第１
のレーザ光に対して偏光軸が直角で所定の周波数差を有
する第２のレーザ光とを出力することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明に係るレーザ光源装置を詳細に
説明する。図１は、本発明の一実施例の構成図である。 １は光ダイオードを使用した光増幅器であり、左右の両
放射面から同一光軸上に互いに反対方向にレーザ光を放
射する。図１のａ，ｂ，ｃ，ｄの各点の偏光軸の方向を
図２の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）にそれぞれ示す
。光増幅器１で発生するレーザ光は、＋４５°の偏光軸
を有する。したがって、光増幅器１の右方の放射面から
放射されたレーザ光は、発振光と同じであるので図２（
ａ）に示すように＋４５°の偏光軸を有する。当然、光
増幅器１の左方の放射面から放射されるレーザ光も、図
２（ｄ）に示すように＋４５°の偏光軸を有する。

【０００８】２，３はファラデー効果を有する光学素子
で、永久磁石で磁界を加えることにより透過する光の偏
光軸を回転させる作用を行う。光学素子２は偏光軸を−
４５°回転させ、光学素子３は偏光軸を＋４５°回転さ
せる。

【０００９】光増幅器１の右方の放射面から放射された
レーザ光は、光学素子２を透過するときに偏光軸が−４
５°回転され、図２（ｂ）の実線で示すように０°にな
る。この光は反射板５で反射され、次いで反射板６で反
射され、さらに半透鏡４で反射されて光学素子３に入射
される。このｃ点の偏光軸はｂ点と変わらず、図２（ｃ
）に実線で示すように０°になる。そして、光学素子３
で偏光軸は＋４５°だけ回転され、ｄの点では図２（ｄ
）に実線で示すように＋４５°になる。この偏光軸の角
度は光増幅器１の増幅可能偏光角度と同じであり、その
まま光増幅器１に入って増輻される。

【００１０】一方、光増幅器１の左方の放射面から放射
されたレーザ光は、光学素子３を透過するときに偏光軸
が＋４５°回転され、図２（ｄ）の点線で示す＋４５°
から図２（ｃ）の点線で示すように＋９０゜になる。こ
の光は半透鏡４、反射板６，５で反射されて光学素子２
に入射する。そして、光学素子２で偏光軸は−４５°だ
け回転され、図２（ｂ）に点線で示す＋９０°から図２
（ａ）に点線で示すように＋４５°になる。この偏光軸
の角度は光増輻器１の増輻可能偏光角度と同じであり、
そのまま光増幅器１に入って増幅される。

【００１１】このように、右方向（時計方向）に１回り
する光も、左方向に１回りする光も、光増幅器１内で同
じ偏光軸となって増幅される。すなわち、これらはリン
グレーザ共振器を構成する。７はこのリングレーザ共振
器の光軸上に挿入された複屈折特性を有する方解石等か
らなる偏光位相差素子であり、ここを透過する光は偏光
軸の角度に応じて位相遷移を受ける。この偏光位相差素
子７のリターデーション（直交偏光軸の光の間の位相差
）をφ、偏光位相差素子７の長さをＬ、光速度をｃ、右
回りの光の周波数をｆ１，左回の光の周波数をｆ２とす
ると、両周波数の差Δｆは次式のようになる。

【００１２】Δｆ＝ｆ１−ｆ２＝（ｃ／Ｌ）・（φ／２
π） 偏光位相差素子７としては、種々のものを利用でき、電
圧を印加することによりφを可変することが可能である
。したがって、このφを変化させることによって、Δｆ
は０とｃ／Ｌの間を自由に変化させることができる。

【００１３】

【発明の効果】本発明によると、光増幅器として半導体
レーザを使用しても、光増幅器のなかでは偏光軸の角度
は１つになるので、弱いＴＭ波を使用することなく、十
分な強さの直交偏光軸の２レーザ光出力を得ることがで
きる。また、光増幅器も小型、安価にできるが、光増幅
器のほかもファラデー効果素子、複屈折素子等のように
比較的安価で小型の部品によって構成できるため、全体
としても高価にならず、かつ小型化が可能になり、ヘテ
ロダイン型ファイバセンサやレーザジャイロの光源とし
て極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図である。

【図２】図１の各部におけるレーザ光の偏光軸の角度を
示す説明図である。

【図３】従来の横ゼーマンレーザ型のレーザ光源装置の
構成図である。

【図４】従来のブラッグ周波数シフタ型のレーザ光源装
置の構成図である。

【符号の説明】

１　　　　　　光増幅器 ２、３　　光学素子 ４　　　　　　半透鏡 ５、６　　反射板 ７　　　　　　偏光位相差素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　所定角度の偏光軸を有するレーザ光を
   発生し、このレーザ光を各放射面から同一光軸上の反対
   方向にそれぞれ放射する光増輻器と、光増幅器の一方の
   放射面から放射される第１のレーザ光を−４５°偏光回
   転させる第１の光学素子と、光増幅器の他方の放射面か
   ら放射される第２のレーザ光を＋４５°偏光回転させる
   第２の光学素子とから第１のレーザ光と第２のレーザ光
   が同一光軸上を互いに反対方向に進むリングレーザ共振
   器を構成し、このリングレーザ共振器の光軸経路中に、
   通過するレーザ光の偏光軸の角度に応じて位相差を生じ
   させる偏光位相差素子を設け、第１のレーザ光とこの第
   １のレーザ光に対して偏光軸が直角で所定の周波数差を
   有する第２のレーザ光を出力するようにしたレーザ光源
   装置。