JPH05102582A - 光フアイバレーザ装置 - Google Patents
光フアイバレーザ装置Info
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- JPH05102582A JPH05102582A JP3264136A JP26413691A JPH05102582A JP H05102582 A JPH05102582 A JP H05102582A JP 3264136 A JP3264136 A JP 3264136A JP 26413691 A JP26413691 A JP 26413691A JP H05102582 A JPH05102582 A JP H05102582A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 本願の光ファイバレーザ装置４１は、第１の
光ファイバループ２と、第２の光ファイバループ４３
と、光結合手段４とから構成され、第１のループ２は、
励起用光源１１と、光合波手段１２と、希土類ドープ光
ファイバ１３と、光ソリトンスイッチ用光ファイバ１４
と、第１の偏波制御手段１５とを備え、第２のループ４
３は、光方向制御手段１６と、第２の偏波制御手段１７
と、光分岐手段１８と、光変調手段４２とを備えてなる
ことを特徴とする。光変調手段４２の変調周波数は共振
器長の整数倍に設定される。 【効果】 超短光パルスの繰り返し動作を制御すること
ができ、該超短光パルスの繰り返し周波数を安定させる
ことができる。また、光変調手段の変調周波数を共振器
長の整数倍に設定すれば、該超短光パルスの繰り返し周
波数をレーザの共振器の長さで決まる繰り返しの整数倍
にまで高めることができる。
光ファイバループ２と、第２の光ファイバループ４３
と、光結合手段４とから構成され、第１のループ２は、
励起用光源１１と、光合波手段１２と、希土類ドープ光
ファイバ１３と、光ソリトンスイッチ用光ファイバ１４
と、第１の偏波制御手段１５とを備え、第２のループ４
３は、光方向制御手段１６と、第２の偏波制御手段１７
と、光分岐手段１８と、光変調手段４２とを備えてなる
ことを特徴とする。光変調手段４２の変調周波数は共振
器長の整数倍に設定される。 【効果】 超短光パルスの繰り返し動作を制御すること
ができ、該超短光パルスの繰り返し周波数を安定させる
ことができる。また、光変調手段の変調周波数を共振器
長の整数倍に設定すれば、該超短光パルスの繰り返し周
波数をレーザの共振器の長さで決まる繰り返しの整数倍
にまで高めることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フェムト秒光パルス等
の様な超短光パルスの発生に用いて好適な光ファイバレ
ーザ装置に関するものである。
の様な超短光パルスの発生に用いて好適な光ファイバレ
ーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、光ファイバレーザを用いたフェム
ト秒光パルス等の超短光パルスの発生が盛んに研究され
ている。なかでも、光ファイバの非線形光学効果の一つ
である自己位相変調効果（ＳＰＭ）を利用したループミ
ラーによる受動モード同期希土類ドープ光ファイバレー
ザは、超短光パルスを容易に発生させることができると
いう優れた特徴があるために、積極的に研究がなされて
いる。
ト秒光パルス等の超短光パルスの発生が盛んに研究され
ている。なかでも、光ファイバの非線形光学効果の一つ
である自己位相変調効果（ＳＰＭ）を利用したループミ
ラーによる受動モード同期希土類ドープ光ファイバレー
ザは、超短光パルスを容易に発生させることができると
いう優れた特徴があるために、積極的に研究がなされて
いる。
【０００３】図３は受動モード同期希土類ドープ光ファ
イバレーザ１を示す構成図である。
イバレーザ１を示す構成図である。
【０００４】この受動モード同期希土類ドープ光ファイ
バレーザ１は、第１の光ファイバループ２と、第２の光
ファイバループ３と、該第１の光ファイバループ２と第
２の光ファイバループ３とを結合する３ｄＢカプラ（光
結合手段）４とから構成されている。
バレーザ１は、第１の光ファイバループ２と、第２の光
ファイバループ３と、該第１の光ファイバループ２と第
２の光ファイバループ３とを結合する３ｄＢカプラ（光
結合手段）４とから構成されている。
【０００５】第１の光ファイバループ２は、励起用光源
１１と、該励起用光源１１から出力された光を合波する
カプラ（光合波手段）１２と、希土類ドープ光ファイバ
１３と、光ソリトンスイッチ用光ファイバ１４と、偏波
コントローラ（第１の偏波制御手段）１５とから構成さ
れており、第２の光ファイバループ３は、光の進行方向
を制御する光アイソレータ（光方向制御手段）１６と、
偏波コントローラ（第２の偏波制御手段）１７と、光を
取り出すカプラ（光分岐手段）１８とから構成されてい
る。
１１と、該励起用光源１１から出力された光を合波する
カプラ（光合波手段）１２と、希土類ドープ光ファイバ
１３と、光ソリトンスイッチ用光ファイバ１４と、偏波
コントローラ（第１の偏波制御手段）１５とから構成さ
れており、第２の光ファイバループ３は、光の進行方向
を制御する光アイソレータ（光方向制御手段）１６と、
偏波コントローラ（第２の偏波制御手段）１７と、光を
取り出すカプラ（光分岐手段）１８とから構成されてい
る。
【０００６】３ｄＢカプラ４は、複数の入出射ポート５
〜８を備え、これらの入出射ポート５〜８の分岐比が
１：１のもので、上記以外に、導波路型スターカプラ、
ポート数が３以上の方向性結合器である光ミキサ等も好
適に用いられる。励起用光源１１は希土類ドープ光ファ
イバ１３を励起するもので、例えば、半導体レーザが好
適に用いられる。
〜８を備え、これらの入出射ポート５〜８の分岐比が
１：１のもので、上記以外に、導波路型スターカプラ、
ポート数が３以上の方向性結合器である光ミキサ等も好
適に用いられる。励起用光源１１は希土類ドープ光ファ
イバ１３を励起するもので、例えば、半導体レーザが好
適に用いられる。
【０００７】カプラ１２，１８は光ファイバスターカプ
ラであるが、これらのカプラ１２，１８は光を合波また
は分岐することができるものであればよく、これら以外
に、導波路型スターカプラ、方向性結合器等も好適に用
いられる。
ラであるが、これらのカプラ１２，１８は光を合波また
は分岐することができるものであればよく、これら以外
に、導波路型スターカプラ、方向性結合器等も好適に用
いられる。
【０００８】光ソリトンスイッチ用光ファイバ１４は光
ソリトンを定常的に発生することのできるもので、例え
ば、零分散シフト光ファイバが好適に用いられる。偏波
コントローラ１５，１７は第１の光ファイバループ２を
まわる光と、第２の光ファイバループ３を回る光の偏波
を合わせるためのものである。
ソリトンを定常的に発生することのできるもので、例え
ば、零分散シフト光ファイバが好適に用いられる。偏波
コントローラ１５，１７は第１の光ファイバループ２を
まわる光と、第２の光ファイバループ３を回る光の偏波
を合わせるためのものである。
【０００９】第１の光ファイバループ２は、別名非線形
増幅ループミラーと呼ばれており、次に述べる非線形光
学ループミラーを変形したものである。
増幅ループミラーと呼ばれており、次に述べる非線形光
学ループミラーを変形したものである。
【００１０】ここで、非線形光学ループミラーについて
説明する。図４は非線形光学ループミラー２１を示す構
成図である。この非線形光学ループミラー２１は、ルー
プ状に曲げられた光ファイバ２２の端部２２ａ，２２ｂ
を、カプラ（光結合手段）２３の分岐比の異なる２つの
ポート２４，２５それぞれに接合したものである。
説明する。図４は非線形光学ループミラー２１を示す構
成図である。この非線形光学ループミラー２１は、ルー
プ状に曲げられた光ファイバ２２の端部２２ａ，２２ｂ
を、カプラ（光結合手段）２３の分岐比の異なる２つの
ポート２４，２５それぞれに接合したものである。
【００１１】この非線形光学ループミラー２１では、入
力ポート２６からカプラ２３に入射した光Ｌ0は、ポー
ト２４から出射されループを時計方向に回る光Ｌ1と、
ポート２５から出射されループを反時計方向に回る光Ｌ
2に分離される。
力ポート２６からカプラ２３に入射した光Ｌ0は、ポー
ト２４から出射されループを時計方向に回る光Ｌ1と、
ポート２５から出射されループを反時計方向に回る光Ｌ
2に分離される。
【００１２】カプラ２３に入射する光Ｌ0の強度が弱い
場合には、３次の非線形光学効果の１つである自己位相
変調効果（ＳＰＭ）が光ファイバ２２中において起らな
いので、ループを時計方向に回る光Ｌ1とループを反時
計方向に回る光Ｌ2との間に位相差は生じない。したが
って、非線形光学ループミラー２１は線形領域で作用す
ることとなるので、ポート２７に現われる光の強度は入
射強度に比例した値となり、その比例定数はカプラ２３
の分岐比によって決定されることとなる。
場合には、３次の非線形光学効果の１つである自己位相
変調効果（ＳＰＭ）が光ファイバ２２中において起らな
いので、ループを時計方向に回る光Ｌ1とループを反時
計方向に回る光Ｌ2との間に位相差は生じない。したが
って、非線形光学ループミラー２１は線形領域で作用す
ることとなるので、ポート２７に現われる光の強度は入
射強度に比例した値となり、その比例定数はカプラ２３
の分岐比によって決定されることとなる。
【００１３】すなわち、カプラ２３の分岐比をα：１−
αとし、カプラ２３に入射する光の強度をＩ0とする
と、 ポート２７に現われる光の強度Ｉは次の式で表さ
れる。 Ｉ＝（４α2−４α＋１）Ｉ0 …（１） したがって、カプラ２３として、例えば、分岐比が１：
１の３ｄＢカプラを用いた場合ではαは０．５となるか
ら（１）式よりＩ＝０となる。
αとし、カプラ２３に入射する光の強度をＩ0とする
と、 ポート２７に現われる光の強度Ｉは次の式で表さ
れる。 Ｉ＝（４α2−４α＋１）Ｉ0 …（１） したがって、カプラ２３として、例えば、分岐比が１：
１の３ｄＢカプラを用いた場合ではαは０．５となるか
ら（１）式よりＩ＝０となる。
【００１４】一方、カプラ２３に入射する光Ｌ0の強度
が光ファイバ２２中に自己位相変調効果（ＳＭＰ）を発
生させるほど強い場合には、ループを時計方向に回る光
Ｌ1とループを反時計方向に回る光Ｌ2との間に位相差が
生じる。その結果、ポート２７に現われる光Ｌ3の強度
は自己位相変調効果（ＳＭＰ）が起らない場合に比べて
大きくなり、入射強度に対して非線形的に増大すること
となる。
が光ファイバ２２中に自己位相変調効果（ＳＭＰ）を発
生させるほど強い場合には、ループを時計方向に回る光
Ｌ1とループを反時計方向に回る光Ｌ2との間に位相差が
生じる。その結果、ポート２７に現われる光Ｌ3の強度
は自己位相変調効果（ＳＭＰ）が起らない場合に比べて
大きくなり、入射強度に対して非線形的に増大すること
となる。
【００１５】この場合、ポート２７にスイッチされる光
Ｌ3の強度Ｉは次の式で表される。 Ｉ＝Ｉ0（２α2−２α＋１） ＋２Ｉ0・α（α−１）COS｛２πｎ2・Ｌ（１−２α）Ｉ0／λ｝…（２） ただし、ｎ2は非線形屈折率、Ｌは光ファイバ２２の長
さ、λは入射光Ｌ0の波長である。
Ｌ3の強度Ｉは次の式で表される。 Ｉ＝Ｉ0（２α2−２α＋１） ＋２Ｉ0・α（α−１）COS｛２πｎ2・Ｌ（１−２α）Ｉ0／λ｝…（２） ただし、ｎ2は非線形屈折率、Ｌは光ファイバ２２の長
さ、λは入射光Ｌ0の波長である。
【００１６】非線形光学ループミラー２１が超短光パル
ス発生に適している理由は、線形領域において光Ｌ0の
光強度が弱い場合にはポート２６から入射される光Ｌ0
がポート２７にほとんどスイッチされず、入射強度が強
くなるとスイッチされるためである。したがって、非線
形光学ループミラー２１をレーザの共振器に組み込め
ば、超高速の可飽和吸収体として動作することが可能で
ある。
ス発生に適している理由は、線形領域において光Ｌ0の
光強度が弱い場合にはポート２６から入射される光Ｌ0
がポート２７にほとんどスイッチされず、入射強度が強
くなるとスイッチされるためである。したがって、非線
形光学ループミラー２１をレーザの共振器に組み込め
ば、超高速の可飽和吸収体として動作することが可能で
ある。
【００１７】次に、上記の非線形光学ループミラー２１
を変形した非線形増幅ループミラーについて図５を基に
説明する。この非線形増幅ループミラー３１が非線形光
学ループミラー２１と異なる点は、希土類ドープ光ファ
イバ等からなる増幅媒質３２が光ファイバ２２の一端近
傍に位置している点と、カプラ２３として分岐比が正確
に１：１となる３ｄＢカプラ３３を用いた点である。
を変形した非線形増幅ループミラーについて図５を基に
説明する。この非線形増幅ループミラー３１が非線形光
学ループミラー２１と異なる点は、希土類ドープ光ファ
イバ等からなる増幅媒質３２が光ファイバ２２の一端近
傍に位置している点と、カプラ２３として分岐比が正確
に１：１となる３ｄＢカプラ３３を用いた点である。
【００１８】３ｄＢカプラ３３に入射する光Ｌ0の強度
が弱い場合には、増幅媒質３２が接合されていてもルー
プ内の光ファイバ２２中で自己位相変調効果（ＳＭＰ）
が起らないので、ループを時計方向に回る光Ｌ1と反時
計方向に回る光Ｌ2との間に位相差は生じない。したが
って、入射する光Ｌ0の強度が弱い場合には、非線形増
幅ループミラー３１は線形領域で作用することとなり、
ループを回った大部分の光はポート２６に戻されてしま
いポート２７にはほとんどスイッチされない。
が弱い場合には、増幅媒質３２が接合されていてもルー
プ内の光ファイバ２２中で自己位相変調効果（ＳＭＰ）
が起らないので、ループを時計方向に回る光Ｌ1と反時
計方向に回る光Ｌ2との間に位相差は生じない。したが
って、入射する光Ｌ0の強度が弱い場合には、非線形増
幅ループミラー３１は線形領域で作用することとなり、
ループを回った大部分の光はポート２６に戻されてしま
いポート２７にはほとんどスイッチされない。
【００１９】一方、３ｄＢカプラ３３に入射する光Ｌ0
の強度が強い場合には、増幅媒質３２がループの一端近
傍に位置しているために、ループを時計方向に回る光Ｌ
1は反時計方向に回る光Ｌ2よりも増幅媒質３２により増
幅されることとなり光強度が強くなる。したがって、光
ファイバ２２中において自己位相変調効果（ＳＭＰ）が
起り、ループを時計方向に回る光Ｌ1と反時計方向に回
る光Ｌ2との間に位相差が生じることとなり、ポート２
６から入射した光Ｌ0はポート２７にスイッチされる。
の強度が強い場合には、増幅媒質３２がループの一端近
傍に位置しているために、ループを時計方向に回る光Ｌ
1は反時計方向に回る光Ｌ2よりも増幅媒質３２により増
幅されることとなり光強度が強くなる。したがって、光
ファイバ２２中において自己位相変調効果（ＳＭＰ）が
起り、ループを時計方向に回る光Ｌ1と反時計方向に回
る光Ｌ2との間に位相差が生じることとなり、ポート２
６から入射した光Ｌ0はポート２７にスイッチされる。
【００２０】これらの２つの光Ｌ1，Ｌ2の位相差δφは
次の式で与えられる。 δφ＝δφC−δφCC＝πＩ0・ｎ2・Ｌ（ｇ−ｌ）／λ …（３） ただし、δφCはループを時計方向に回る光Ｌ1の位相変
化量、δφCCはループを反時計方向に回る光Ｌ2の位相
変化量、Ｉ0は３ｄＢカプラ３３に入射する光Ｌ0の強
度、ｎ2は非線形屈折率、Ｌは光ファイバ２２の長さ、
ｇは利得、λは入射光Ｌ0の波長である。
次の式で与えられる。 δφ＝δφC−δφCC＝πＩ0・ｎ2・Ｌ（ｇ−ｌ）／λ …（３） ただし、δφCはループを時計方向に回る光Ｌ1の位相変
化量、δφCCはループを反時計方向に回る光Ｌ2の位相
変化量、Ｉ0は３ｄＢカプラ３３に入射する光Ｌ0の強
度、ｎ2は非線形屈折率、Ｌは光ファイバ２２の長さ、
ｇは利得、λは入射光Ｌ0の波長である。
【００２１】（３）式からわかるように、利得ｇが大き
いほど、また光ファイバ２２の長さＬが長いほど位相差
δφは大きくなり、この位相差δφがπになると最大の
スイッチングが起る。
いほど、また光ファイバ２２の長さＬが長いほど位相差
δφは大きくなり、この位相差δφがπになると最大の
スイッチングが起る。
【００２２】この非線形増幅ループミラー３１は、上述
した非線形光学ループミラー２１に比べて３ｄＢカプラ
３３に入射する光Ｌ0の強度が比較的弱い場合でも光パ
ルスをスイッチできる点に特徴がある。
した非線形光学ループミラー２１に比べて３ｄＢカプラ
３３に入射する光Ｌ0の強度が比較的弱い場合でも光パ
ルスをスイッチできる点に特徴がある。
【００２３】以上説明した様に、受動モード同期希土類
ドープ光ファイバレーザ１は、非線形増幅ループミラー
３１に、光アイソレータ１６を挿入した別の光ファイバ
ループ（第２の光ファイバループ３）を接続したもので
ある。したがって、非線形増幅ループミラー３１と全く
同様の作用・効果によりモード同期がかかり、超短光パ
ルスを発生することができる。
ドープ光ファイバレーザ１は、非線形増幅ループミラー
３１に、光アイソレータ１６を挿入した別の光ファイバ
ループ（第２の光ファイバループ３）を接続したもので
ある。したがって、非線形増幅ループミラー３１と全く
同様の作用・効果によりモード同期がかかり、超短光パ
ルスを発生することができる。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
受動モード同期希土類ドープ光ファイバレーザ１では、
光パルスの繰り返しを制御する装置がないために、例え
ば図６に示す様に光パルスの繰り返し同期がランダムと
なり、この繰り返し動作を制御することができず、した
がって、安定かつ高繰り返し周波数の光パルスを発生さ
せることができないという欠点があった。
受動モード同期希土類ドープ光ファイバレーザ１では、
光パルスの繰り返しを制御する装置がないために、例え
ば図６に示す様に光パルスの繰り返し同期がランダムと
なり、この繰り返し動作を制御することができず、した
がって、安定かつ高繰り返し周波数の光パルスを発生さ
せることができないという欠点があった。
【００２５】現状では、簡便な超短光パルスを発生する
ことのできる光ファイバレーザは容易に実現できるので
あるが、繰り返し周波数の決まった高速光パルス列の発
生は極めて困難である。
ことのできる光ファイバレーザは容易に実現できるので
あるが、繰り返し周波数の決まった高速光パルス列の発
生は極めて困難である。
【００２６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、超短光パルスの光強度及び繰り返し動作を制
御することのできる光ファイバレーザ装置を提供するこ
とにある。
であって、超短光パルスの光強度及び繰り返し動作を制
御することのできる光ファイバレーザ装置を提供するこ
とにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な光ファイバレーザ装置を採用し
た。
に、本発明は次の様な光ファイバレーザ装置を採用し
た。
【００２８】すなわち、請求項１記載の光ファイバレー
ザ装置は、第１の光ファイバループと、第２の光ファイ
バループと、前記第１の光ファイバループと第２の光フ
ァイバループとを結合する光結合手段とから構成され、
前記第１の光ファイバループは、励起用光源と、該励起
用光源から出力された光を合波する光合波手段と、希土
類ドープ光ファイバと、光ソリトンスイッチ用光ファイ
バと、第１の偏波制御手段とを備え、前記第２の光ファ
イバループは、光の進行方向を制御する光方向制御手段
と、第２の偏波制御手段と、光を取り出す光分岐手段と
を備えてなる光ファイバレーザ装置において、前記第２
の光ファイバループに、光変調手段を挿入してなること
を特徴とする。
ザ装置は、第１の光ファイバループと、第２の光ファイ
バループと、前記第１の光ファイバループと第２の光フ
ァイバループとを結合する光結合手段とから構成され、
前記第１の光ファイバループは、励起用光源と、該励起
用光源から出力された光を合波する光合波手段と、希土
類ドープ光ファイバと、光ソリトンスイッチ用光ファイ
バと、第１の偏波制御手段とを備え、前記第２の光ファ
イバループは、光の進行方向を制御する光方向制御手段
と、第２の偏波制御手段と、光を取り出す光分岐手段と
を備えてなる光ファイバレーザ装置において、前記第２
の光ファイバループに、光変調手段を挿入してなること
を特徴とする。
【００２９】また、請求項２記載の光ファイバレーザ装
置は、請求項１記載の光ファイバレーザ装置において、
前記光変調手段の変調周波数を、前記光ファイバレーザ
装置の共振器長の整数倍に設定してなることを特徴とす
る。
置は、請求項１記載の光ファイバレーザ装置において、
前記光変調手段の変調周波数を、前記光ファイバレーザ
装置の共振器長の整数倍に設定してなることを特徴とす
る。
【００３０】
【作用】請求項１記載の光ファイバレーザ装置では、前
記第２の光ファイバループに光変調手段を挿入すること
により、発生する超短光パルスの繰り返し動作を制御
し、この超短光パルスの繰り返し周波数を安定させる。
記第２の光ファイバループに光変調手段を挿入すること
により、発生する超短光パルスの繰り返し動作を制御
し、この超短光パルスの繰り返し周波数を安定させる。
【００３１】また、請求項２記載の光ファイバレーザ装
置では、前記光変調手段の変調周波数を、前記光ファイ
バレーザ装置の共振器長の整数倍に設定することによ
り、発生する超短光パルスの繰り返し動作を制御し、該
超短光パルスの繰り返し周波数をレーザの共振器の長さ
で決まる繰り返しの整数倍にまで高め、安定させる。
置では、前記光変調手段の変調周波数を、前記光ファイ
バレーザ装置の共振器長の整数倍に設定することによ
り、発生する超短光パルスの繰り返し動作を制御し、該
超短光パルスの繰り返し周波数をレーザの共振器の長さ
で決まる繰り返しの整数倍にまで高め、安定させる。
【００３２】
【実施例】以下、本発明の一実施例の光ファイバレーザ
装置について図１に基づき説明する。
装置について図１に基づき説明する。
【００３３】この光ファイバレーザ装置４１は、従来例
の受動モード同期希土類ドープ光ファイバレーザ１の第
２の光ファイバループ３の光アイソレータ１６と、偏波
コントローラ１７との間に高速光変調器（光変調手段）
４２を挿入して第２の光ファイバループ４３としたもの
であり、前記受動モード同期希土類ドープ光ファイバレ
ーザ１と同一の構成要素については同一符号を付し説明
を省略する。
の受動モード同期希土類ドープ光ファイバレーザ１の第
２の光ファイバループ３の光アイソレータ１６と、偏波
コントローラ１７との間に高速光変調器（光変調手段）
４２を挿入して第２の光ファイバループ４３としたもの
であり、前記受動モード同期希土類ドープ光ファイバレ
ーザ１と同一の構成要素については同一符号を付し説明
を省略する。
【００３４】高速光変調器４２は光パルスを高速で変調
するもので、この高速光変調器４２を駆動する周波数は
レーザの共振器長Ｌの整数倍に設定されている。
するもので、この高速光変調器４２を駆動する周波数は
レーザの共振器長Ｌの整数倍に設定されている。
【００３５】次に、この光ファイバレーザ装置４１の動
作について説明する。励起用光源１１から出力された光
はカプラ１２により合波され、希土類ドープ光ファイバ
１３を励起する。
作について説明する。励起用光源１１から出力された光
はカプラ１２により合波され、希土類ドープ光ファイバ
１３を励起する。
【００３６】第１の光ファイバループ２に入射する光の
強度が弱い場合は、光はポート８にスイッチされず、入
力ポート７と同じポート７に戻ってくる。この光は第２
の光ファイバループ４３の中を光アイソレータ１６の順
方向とは逆方向に進むために光アイソレータ１６により
取り除かれる。一方、第１の光ファイバループ２に入射
する光の強度が強い場合は、光はポート８にスイッチさ
れ、第２の光ファイバループ４３の中を光アイソレータ
１６の順方向と同一方向に進む。この光はポート７から
再び第１の光ファイバループ２に入射し、再びポート８
に現われる。このスイッチングによりモード同期がかか
り、超短光パルスが発生することになる。この超短光パ
ルスはカプラ１８により外部に取り出すことができる。
強度が弱い場合は、光はポート８にスイッチされず、入
力ポート７と同じポート７に戻ってくる。この光は第２
の光ファイバループ４３の中を光アイソレータ１６の順
方向とは逆方向に進むために光アイソレータ１６により
取り除かれる。一方、第１の光ファイバループ２に入射
する光の強度が強い場合は、光はポート８にスイッチさ
れ、第２の光ファイバループ４３の中を光アイソレータ
１６の順方向と同一方向に進む。この光はポート７から
再び第１の光ファイバループ２に入射し、再びポート８
に現われる。このスイッチングによりモード同期がかか
り、超短光パルスが発生することになる。この超短光パ
ルスはカプラ１８により外部に取り出すことができる。
【００３７】この光ファイバレーザ装置４１では、第１
の光ファイバループ２内の光ソリトンスイッチ用光ファ
イバ１４の群速度分散（Ｇroup Ｖelocity Ｄispersio
n：ＧＶＤ）を変化させることにより、光ソリトン効果
によって波形整形の度合いを変化させ、より短い超短光
パルスを発生させることができる。
の光ファイバループ２内の光ソリトンスイッチ用光ファ
イバ１４の群速度分散（Ｇroup Ｖelocity Ｄispersio
n：ＧＶＤ）を変化させることにより、光ソリトン効果
によって波形整形の度合いを変化させ、より短い超短光
パルスを発生させることができる。
【００３８】ここで、光ソリトンについて説明する。光
ソリトンとは、光ファイバの群速度分散（ＧＶＤ）によ
るパルス幅の広がりと、自己位相変調効果（ＳＰＭ）に
よるパルス幅の圧縮とがつりあうことにより発生する安
定な超短光パルスであり、光ファイバ中を波形をかえる
ことなく伝搬するという特徴を有する。前記光ファイバ
レーザ装置４１では、光ソリトンスイッチ用光ファイバ
１４の群速度分散（ＧＶＤ）を負にすることにより光ソ
リトンを発生させ、パルス幅が広がらない安定な超短光
パルスを得ることができる。
ソリトンとは、光ファイバの群速度分散（ＧＶＤ）によ
るパルス幅の広がりと、自己位相変調効果（ＳＰＭ）に
よるパルス幅の圧縮とがつりあうことにより発生する安
定な超短光パルスであり、光ファイバ中を波形をかえる
ことなく伝搬するという特徴を有する。前記光ファイバ
レーザ装置４１では、光ソリトンスイッチ用光ファイバ
１４の群速度分散（ＧＶＤ）を負にすることにより光ソ
リトンを発生させ、パルス幅が広がらない安定な超短光
パルスを得ることができる。
【００３９】例えば、Ｎ＝１の標準ソリトンを作るのに
必要なピーク強度Ｐ1は、
必要なピーク強度Ｐ1は、
【数１】 で与えられる。ここで、Ｄは光ファイバの波長λにおけ
る群速度分散（ＧＶＤ）、ｃは光速、τはパルス幅、ｗ
は光ファイバのスポットサイズの大きさである。例え
ば、群速度分散（ＧＶＤ）を−２４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、
パルス幅を１．１ｐｓ、スポットサイズの大きさを４μ
ｍ、波長を１．５６μｍとすると、Ｎ＝１の標準ソリト
ンをつくるのに必要なピーク強度は約３０Ｗとなる。こ
の程度のピーク強度は光ファイバレーザ装置４１内で容
易に発生させることができるため、光ソリトンによるス
イッチングが実現できる。
る群速度分散（ＧＶＤ）、ｃは光速、τはパルス幅、ｗ
は光ファイバのスポットサイズの大きさである。例え
ば、群速度分散（ＧＶＤ）を−２４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、
パルス幅を１．１ｐｓ、スポットサイズの大きさを４μ
ｍ、波長を１．５６μｍとすると、Ｎ＝１の標準ソリト
ンをつくるのに必要なピーク強度は約３０Ｗとなる。こ
の程度のピーク強度は光ファイバレーザ装置４１内で容
易に発生させることができるため、光ソリトンによるス
イッチングが実現できる。
【００４０】光ファイバレーザ装置４１においては、光
ソリトンが共振器中を伝搬するために、発生する光パル
ス１本あたりのエネルギーは一定の値となる。（４）式
より、光パルス１本あたりのエネルギーＰN=1・τは｜
Ｄ｜／τに比例することがわかる。励起強度が一定の場
合では、光ソリトンスイッチ用光ファイバ１４の群速度
分散（ＧＶＤ）の絶対値｜Ｄ｜を小さくすると、必然的
にパルス幅τが小さくなりエネルギーを一定の値にする
ように動く。したがって、群速度分散（ＧＶＤ）の絶対
値｜Ｄ｜を小さくすればフェムト秒光パルスを発生させ
ることができる。
ソリトンが共振器中を伝搬するために、発生する光パル
ス１本あたりのエネルギーは一定の値となる。（４）式
より、光パルス１本あたりのエネルギーＰN=1・τは｜
Ｄ｜／τに比例することがわかる。励起強度が一定の場
合では、光ソリトンスイッチ用光ファイバ１４の群速度
分散（ＧＶＤ）の絶対値｜Ｄ｜を小さくすると、必然的
にパルス幅τが小さくなりエネルギーを一定の値にする
ように動く。したがって、群速度分散（ＧＶＤ）の絶対
値｜Ｄ｜を小さくすればフェムト秒光パルスを発生させ
ることができる。
【００４１】光ファイバレーザ装置４１には高速光変調
器４２が挿入されているので、フェムト秒光パルスの繰
り返し周波数を一定にすることができる。また、例え
ば、零分散波長が１．３μｍである光ソリトンスイッチ
用光ファイバ１４を用いると、波長が１．３μｍより長
波長であれば光ソリトン効果を利用して超短光パルスを
発生させることができ、波長に応じた増幅媒質は、各種
希土類をドープした希土類ドープ光ファイバ１３とそれ
を励起する励起用光源１１により実現することができ
る。
器４２が挿入されているので、フェムト秒光パルスの繰
り返し周波数を一定にすることができる。また、例え
ば、零分散波長が１．３μｍである光ソリトンスイッチ
用光ファイバ１４を用いると、波長が１．３μｍより長
波長であれば光ソリトン効果を利用して超短光パルスを
発生させることができ、波長に応じた増幅媒質は、各種
希土類をドープした希土類ドープ光ファイバ１３とそれ
を励起する励起用光源１１により実現することができ
る。
【００４２】図２は光ファイバレーザ装置４１により出
力される超短光パルスの繰り返しの様子を示したもので
ある。この図より、発生する超短光パルスの繰り返し周
波数は共振器の長さで決まる繰り返しの整数倍にまで高
められて安定化されており、光パルスの繰り返し周波数
が良好に制御されていることがわかる。したがって、安
定かつ高繰り返し周波数の超短光パルスを発生させるこ
とができる。
力される超短光パルスの繰り返しの様子を示したもので
ある。この図より、発生する超短光パルスの繰り返し周
波数は共振器の長さで決まる繰り返しの整数倍にまで高
められて安定化されており、光パルスの繰り返し周波数
が良好に制御されていることがわかる。したがって、安
定かつ高繰り返し周波数の超短光パルスを発生させるこ
とができる。
【００４３】以上説明したように、本実施例の光ファイ
バレーザ装置４１によれば、光アイソレータ１６と、偏
波コントローラ１７との間に高速光変調器４２を挿入し
て第２の光ファイバループ４３とし、前記高速光変調器
４２を駆動する周波数はレーザの共振器長Ｌの整数倍に
設定したので、発生する超短光パルスの繰り返し周波数
をレーザの共振器の長さで決まる繰り返しの整数倍にま
で高めることができ、該超短光パルスの繰り返し周波数
を安定させることができる。
バレーザ装置４１によれば、光アイソレータ１６と、偏
波コントローラ１７との間に高速光変調器４２を挿入し
て第２の光ファイバループ４３とし、前記高速光変調器
４２を駆動する周波数はレーザの共振器長Ｌの整数倍に
設定したので、発生する超短光パルスの繰り返し周波数
をレーザの共振器の長さで決まる繰り返しの整数倍にま
で高めることができ、該超短光パルスの繰り返し周波数
を安定させることができる。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載の光ファイバレーザ装置によれば、第１の光ファイ
バループと、第２の光ファイバループと、前記第１の光
ファイバループと第２の光ファイバループとを結合する
光結合手段とから構成され、前記第１の光ファイバルー
プは、励起用光源と、該励起用光源から出力された光を
合波する光合波手段と、希土類ドープ光ファイバと、光
ソリトンスイッチ用光ファイバと、第１の偏波制御手段
とを備え、前記第２の光ファイバループは、光の進行方
向を制御する光方向制御手段と、第２の偏波制御手段
と、光を取り出す光分岐手段とを備えてなる光ファイバ
レーザ装置において、前記第２の光ファイバループに、
光変調手段を挿入してなることとしたので、発生する超
短光パルスの繰り返し動作を制御することができ、該超
短光パルスの繰り返し周波数を安定させることができ
る。
記載の光ファイバレーザ装置によれば、第１の光ファイ
バループと、第２の光ファイバループと、前記第１の光
ファイバループと第２の光ファイバループとを結合する
光結合手段とから構成され、前記第１の光ファイバルー
プは、励起用光源と、該励起用光源から出力された光を
合波する光合波手段と、希土類ドープ光ファイバと、光
ソリトンスイッチ用光ファイバと、第１の偏波制御手段
とを備え、前記第２の光ファイバループは、光の進行方
向を制御する光方向制御手段と、第２の偏波制御手段
と、光を取り出す光分岐手段とを備えてなる光ファイバ
レーザ装置において、前記第２の光ファイバループに、
光変調手段を挿入してなることとしたので、発生する超
短光パルスの繰り返し動作を制御することができ、該超
短光パルスの繰り返し周波数を安定させることができ
る。
【００４５】また、請求項２記載の光ファイバレーザ装
置によれば、請求項１記載の光ファイバレーザ装置にお
いて、前記光変調手段の変調周波数を、前記光ファイバ
レーザ装置の共振器長の整数倍に設定してなることとし
たので、発生する超短光パルスの繰り返し動作を制御す
ることができ、該超短光パルスの繰り返し周波数をレー
ザの共振器の長さで決まる繰り返しの整数倍にまで高
め、安定させることができる。
置によれば、請求項１記載の光ファイバレーザ装置にお
いて、前記光変調手段の変調周波数を、前記光ファイバ
レーザ装置の共振器長の整数倍に設定してなることとし
たので、発生する超短光パルスの繰り返し動作を制御す
ることができ、該超短光パルスの繰り返し周波数をレー
ザの共振器の長さで決まる繰り返しの整数倍にまで高
め、安定させることができる。
【図１】本発明の光ファイバレーザ装置の構成図であ
る。
る。
【図２】本発明の光ファイバレーザ装置から出力される
超短光パルスの繰り返しの様子を示す図である。
超短光パルスの繰り返しの様子を示す図である。
【図３】従来の光ファイバレーザ装置の構成図である。
【図４】従来の非線形光学ループミラーの構成図であ
る。
る。
【図５】従来の非線形増幅ループミラーの構成図であ
る。
る。
【図６】従来の光ファイバレーザ装置から出力される超
短光パルスの繰り返しの様子を示す図である。
短光パルスの繰り返しの様子を示す図である。
４１ 光ファイバレーザ装置 ２ 第１の光ファイバループ ４ ３ｄＢカプラ（光結合手段） ５〜８ ポート １１ 励起用光源 １２ カプラ（光合波手段） １３ 希土類ドープ光ファイバ １４ 光ソリトンスイッチ用光ファイバ １５ 偏波コントローラ（第１の偏波制御手段） １６ 光アイソレータ（光方向制御手段） １７ 偏波コントローラ（第２の偏波制御手段） １８ カプラ（光分岐手段） ４２ 高速光変調器（光変調手段） ４３ 第２の光ファイバループ
Claims (2)
- 【請求項１】 第１の光ファイバループと、第２の光フ
ァイバループと、前記第１の光ファイバループと第２の
光ファイバループとを結合する光結合手段とから構成さ
れ、 前記第１の光ファイバループは、励起用光源と、該励起
用光源から出力された光を合波する光合波手段と、希土
類ドープ光ファイバと、光ソリトンスイッチ用光ファイ
バと、第１の偏波制御手段とを備え、 前記第２の光ファイバループは、光の進行方向を制御す
る光方向制御手段と、第２の偏波制御手段と、光を取り
出す光分岐手段とを備えてなる光ファイバレーザ装置に
おいて、 前記第２の光ファイバループに、光変調手段を挿入して
なることを特徴とする光ファイバレーザ装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の光ファイバレーザ装置に
おいて、 前記光変調手段の変調周波数を、前記光ファイバレーザ
装置の共振器長の整数倍に設定してなることを特徴とす
る光ファイバレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3264136A JP2678176B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 光ファイバレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3264136A JP2678176B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 光ファイバレーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05102582A true JPH05102582A (ja) | 1993-04-23 |
| JP2678176B2 JP2678176B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=17398962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3264136A Expired - Fee Related JP2678176B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 光ファイバレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2678176B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100443288B1 (ko) * | 2002-01-22 | 2004-08-09 | 한국전자통신연구원 | 밀리미터파 대역의 광 발진기 |
| US7580432B2 (en) | 1994-04-01 | 2009-08-25 | Imra America, Inc. | Scanning temporal ultrafast delay methods and apparatuses therefor |
| WO2009119585A1 (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-01 | オリンパス株式会社 | パルス光源装置 |
| JP2010062568A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Ofs Fitel Llc | 超短パルス発生用の８の字型ファイバレーザ |
| CN108110599A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-06-01 | 中国地质大学（武汉） | 一种2μm波段的光孤子产生装置 |
| JP2018139279A (ja) * | 2017-02-24 | 2018-09-06 | 国立大学法人 東京大学 | 光ファイバーレーザー装置 |
| CN111562652A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-21 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种基于合成光学网格的双输入双输出光学开关 |
-
1991
- 1991-10-11 JP JP3264136A patent/JP2678176B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7580432B2 (en) | 1994-04-01 | 2009-08-25 | Imra America, Inc. | Scanning temporal ultrafast delay methods and apparatuses therefor |
| US8265105B2 (en) | 1994-04-01 | 2012-09-11 | Imra America, Inc. | Scanning temporal ultrafast delay and methods and apparatuses therefor |
| US8630321B2 (en) | 1994-04-01 | 2014-01-14 | Imra America, Inc. | Scanning temporal ultrafast delay and methods and apparatuses therefor |
| KR100443288B1 (ko) * | 2002-01-22 | 2004-08-09 | 한국전자통신연구원 | 밀리미터파 대역의 광 발진기 |
| WO2009119585A1 (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-01 | オリンパス株式会社 | パルス光源装置 |
| JP2010062568A (ja) * | 2008-09-05 | 2010-03-18 | Ofs Fitel Llc | 超短パルス発生用の８の字型ファイバレーザ |
| JP2018139279A (ja) * | 2017-02-24 | 2018-09-06 | 国立大学法人 東京大学 | 光ファイバーレーザー装置 |
| CN108110599A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-06-01 | 中国地质大学（武汉） | 一种2μm波段的光孤子产生装置 |
| CN108110599B (zh) * | 2018-01-12 | 2023-06-06 | 中国地质大学（武汉） | 一种2μm波段的光孤子产生装置 |
| CN111562652A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-21 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种基于合成光学网格的双输入双输出光学开关 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2678176B2 (ja) | 1997-11-17 |
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