JPH0621539A - レーザシステム - Google Patents
レーザシステムInfo
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- JPH0621539A JPH0621539A JP3197247A JP19724791A JPH0621539A JP H0621539 A JPH0621539 A JP H0621539A JP 3197247 A JP3197247 A JP 3197247A JP 19724791 A JP19724791 A JP 19724791A JP H0621539 A JPH0621539 A JP H0621539A
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- axis
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- optical
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/025—Constructional details of solid state lasers, e.g. housings or mountings
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/0602—Crystal lasers or glass lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
- H01S3/09415—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode the pumping beam being parallel to the lasing mode of the pumped medium, e.g. end-pumping
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- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
- H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
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- Lasers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【構成】源１２ｄからのポンピング光を受取る第１の端
部と光ファイバ２２にレーザ光を伝送する上記第１の端
部に対向する第２の端部と有し、これら端部間を結ぶ方
向の所定の伝播軸を有するホルダ２０と、上記ホルダ２
０の上記端部間において上記ホルダ２０に取付けられ、
少なくともひとつの光軸を有しかつこの少なくともひと
つの光軸と上記伝播軸との間の角度が０°から９０°の
間となるように上記ホルダ２０に配置されるレーザ材１
６とを備えるレーザシステム。 【効果】付加的な構成物を用いることなく、出力波長に
よる分散損失が最小となるように光ファイバ２２をポン
プすることができるレーザシステムを提供できる。
部と光ファイバ２２にレーザ光を伝送する上記第１の端
部に対向する第２の端部と有し、これら端部間を結ぶ方
向の所定の伝播軸を有するホルダ２０と、上記ホルダ２
０の上記端部間において上記ホルダ２０に取付けられ、
少なくともひとつの光軸を有しかつこの少なくともひと
つの光軸と上記伝播軸との間の角度が０°から９０°の
間となるように上記ホルダ２０に配置されるレーザ材１
６とを備えるレーザシステム。 【効果】付加的な構成物を用いることなく、出力波長に
よる分散損失が最小となるように光ファイバ２２をポン
プすることができるレーザシステムを提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ一般に関し、特
に、光が特定波長で供給されるすなわち用いられること
が好ましいレーザシステムに関する。
に、光が特定波長で供給されるすなわち用いられること
が好ましいレーザシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザシステムにおいては、特定波長の
光を供給する（用いる）ことが好ましい場合がある。レ
ーザ光の波長を制御することにより、稼動モード（たと
えばＱスイッチ）を最適化し、出力中の光学的ノイズを
減少（たとえば競合モード）させることができる。さら
に、レーザ光が光ファイバ中を伝送させられるシステム
においては、レーザ出力はゼロ分散波長すなわちシステ
ム中の光ファイバのポイントであることが好ましい。
光を供給する（用いる）ことが好ましい場合がある。レ
ーザ光の波長を制御することにより、稼動モード（たと
えばＱスイッチ）を最適化し、出力中の光学的ノイズを
減少（たとえば競合モード）させることができる。さら
に、レーザ光が光ファイバ中を伝送させられるシステム
においては、レーザ出力はゼロ分散波長すなわちシステ
ム中の光ファイバのポイントであることが好ましい。
【０００３】ダイオードポンプネオジムレーザが、ファ
イバオプティクスビデオ及びマイクロ波伝送のハイパワ
ーレーザ源として非常に有用であることが示されてい
る。このレーザは、リチウムニオブ酸塩導波管型変調器
のような外部変調装置の安定な連続波（ＣＷ）源として
用いられるのが一般的である。このように用いられる場
合、上記レーザにより誘発される外来ノイズがないこと
が重要である。上記レーザは単一の伝送モードで可動
し、他の伝送モードのうなりを除去する。同様に上記レ
ーザは、周波数シフト直交モード間のうなりを避けるた
めに偏光されなければならない。偏光制御は、たとえば
外部変調器が偏光に対して感受性が強いことがあるとい
う理由からも重要なものである。また、近接縦モード間
のモードうなりを除去する必要もある。これはレーザ空
洞の長さを短くすることで達成される。たとえば３０Ｇ
Ｈｚのバンド幅が、空洞の光路長を往復で１ｃｍ以下だ
け短くすることで実現できる。しかしながら、こういっ
た空洞は、特にブリュスター板偏光子（空洞長をかなり
長くさせやすい構成物）のような構成物が用いられる場
合には、実現が難しい。レーザ空洞長を最短化させるこ
とは、一体的（モノリス的）レーザ空洞の場合に最も簡
単である。
イバオプティクスビデオ及びマイクロ波伝送のハイパワ
ーレーザ源として非常に有用であることが示されてい
る。このレーザは、リチウムニオブ酸塩導波管型変調器
のような外部変調装置の安定な連続波（ＣＷ）源として
用いられるのが一般的である。このように用いられる場
合、上記レーザにより誘発される外来ノイズがないこと
が重要である。上記レーザは単一の伝送モードで可動
し、他の伝送モードのうなりを除去する。同様に上記レ
ーザは、周波数シフト直交モード間のうなりを避けるた
めに偏光されなければならない。偏光制御は、たとえば
外部変調器が偏光に対して感受性が強いことがあるとい
う理由からも重要なものである。また、近接縦モード間
のモードうなりを除去する必要もある。これはレーザ空
洞の長さを短くすることで達成される。たとえば３０Ｇ
Ｈｚのバンド幅が、空洞の光路長を往復で１ｃｍ以下だ
け短くすることで実現できる。しかしながら、こういっ
た空洞は、特にブリュスター板偏光子（空洞長をかなり
長くさせやすい構成物）のような構成物が用いられる場
合には、実現が難しい。レーザ空洞長を最短化させるこ
とは、一体的（モノリス的）レーザ空洞の場合に最も簡
単である。
【０００４】もしレーザシステムが正常に働けば、ファ
イバオプティクスシステムのバンド幅はファイバの分散
特性によって決定される。ファイバ中での光パルスの伝
播速度は、ｖ＝ｃ［ｄ（ｎ／λ）／ｄ（１／λ）］で定
義される群速度ｖにより決定される。ここで、ｃは光の
速度であり、ｎはファイバの屈折率の実効値である。導
波管効果により、ｎの実効値はファイバの形状に依存す
るのでバルク溶解二酸化ケイ素（bulk fused silica)の
値に正確に一致しない。ｖの波長依存性は、Ｄ＝dｖ/d
λで定義される分散Ｄにより表されることが一般的であ
る。溶解二酸化ケイ素の分散は、Ｄ（λ）＝（Ｓ0 ／
４）［λ−（λ0 4／λ3 ）］のような実験式により表さ
れることが一般的であるが、ここでＳ0 及びλ0 の値は
ファイバメーカーにより与えられるものである。λ＝λ
0 のとき、Ｄ（λ）はゼロとなるがこれがファイバの
「ゼロ分散波長」であって、典型的には１３００ｎｍと
１３２０ｎｍの間である。
イバオプティクスシステムのバンド幅はファイバの分散
特性によって決定される。ファイバ中での光パルスの伝
播速度は、ｖ＝ｃ［ｄ（ｎ／λ）／ｄ（１／λ）］で定
義される群速度ｖにより決定される。ここで、ｃは光の
速度であり、ｎはファイバの屈折率の実効値である。導
波管効果により、ｎの実効値はファイバの形状に依存す
るのでバルク溶解二酸化ケイ素（bulk fused silica)の
値に正確に一致しない。ｖの波長依存性は、Ｄ＝dｖ/d
λで定義される分散Ｄにより表されることが一般的であ
る。溶解二酸化ケイ素の分散は、Ｄ（λ）＝（Ｓ0 ／
４）［λ−（λ0 4／λ3 ）］のような実験式により表さ
れることが一般的であるが、ここでＳ0 及びλ0 の値は
ファイバメーカーにより与えられるものである。λ＝λ
0 のとき、Ｄ（λ）はゼロとなるがこれがファイバの
「ゼロ分散波長」であって、典型的には１３００ｎｍと
１３２０ｎｍの間である。
【０００５】多くの場合、ファイバを通じて情報を運ぶ
光パルスは単色ではなく、幅 △λを有している。この
幅は半値幅（ＦＷＨＭ）として定義されるのが一般的で
あって、多重縦モードレーザ源についても実際の波長は
いくつかの不連続なピークからなるのが普通である。分
散のために、パルスの異なった波長成分は異なった速度
で伝播する。これはパルスがファイバ中を進むに連れ
て、パルス幅が広げることにつながる。その結果、光信
号の歪みが、全パワーを減少させることなく信号変調度
を減少させる。この歪みは、△ｔ＝Ｄ（λ）［△λ／
Ｌ］により定義されるパルスの広がり△ｔにより特徴づ
けられるが、ここでＬは光ファイバの長さである。上記
の式は、波長がλ−（△λ／２）及びλ＋（△λ／２）
である二つのパルスの伝播時間の差を表すものである。
λ＝λ0 のとき、（すなわちレーザがゼロ分散波長で光
ファイバをポンプするとき）Ｄ（λ）＝０かつ△ｔ＝０
となる。
光パルスは単色ではなく、幅 △λを有している。この
幅は半値幅（ＦＷＨＭ）として定義されるのが一般的で
あって、多重縦モードレーザ源についても実際の波長は
いくつかの不連続なピークからなるのが普通である。分
散のために、パルスの異なった波長成分は異なった速度
で伝播する。これはパルスがファイバ中を進むに連れ
て、パルス幅が広げることにつながる。その結果、光信
号の歪みが、全パワーを減少させることなく信号変調度
を減少させる。この歪みは、△ｔ＝Ｄ（λ）［△λ／
Ｌ］により定義されるパルスの広がり△ｔにより特徴づ
けられるが、ここでＬは光ファイバの長さである。上記
の式は、波長がλ−（△λ／２）及びλ＋（△λ／２）
である二つのパルスの伝播時間の差を表すものである。
λ＝λ0 のとき、（すなわちレーザがゼロ分散波長で光
ファイバをポンプするとき）Ｄ（λ）＝０かつ△ｔ＝０
となる。
【０００６】ファイバの情報バンド幅は、まずパルスの
広がりにより決定される。ふたつの等しいピーク波長λ
−（△λ／２）及びλ＋（△λ／２）を有している光源
が、周波数ｆ＝１/(２△τ）の正弦波に振幅変調される
と、出力の変調度はゼロになる。これは、λ−（△λ／
２）の出力がλ＋（△λ／２）の出力に関して半波長だ
け位相がずらされるからである。ここでは２つのファク
ターのみを有しているパルスで考えたが、スペクトル的
により均一なパルスを用いると変調のロスはこれほど劇
的ではない。その結果として、周波数ｆ＝１/(２△τ）
は、一般的にはファイバの「３−ｄＢ光バンド幅」とい
うように記される。ファイバの伝播バンド幅は、Ｄ
（λ）又は△λを最小化することで最大化させることが
できる。好ましくは、レーザ源は、レーザが光ファイバ
のゼロ分散波長（たとえば１３０１．５から１３２１．
５ｎｍ）すなわちＤ（λ0 ）＝０となる波長にできるだ
け近い波長で稼動するように、光ファイバに供給するよ
うに選ばれる。
広がりにより決定される。ふたつの等しいピーク波長λ
−（△λ／２）及びλ＋（△λ／２）を有している光源
が、周波数ｆ＝１/(２△τ）の正弦波に振幅変調される
と、出力の変調度はゼロになる。これは、λ−（△λ／
２）の出力がλ＋（△λ／２）の出力に関して半波長だ
け位相がずらされるからである。ここでは２つのファク
ターのみを有しているパルスで考えたが、スペクトル的
により均一なパルスを用いると変調のロスはこれほど劇
的ではない。その結果として、周波数ｆ＝１/(２△τ）
は、一般的にはファイバの「３−ｄＢ光バンド幅」とい
うように記される。ファイバの伝播バンド幅は、Ｄ
（λ）又は△λを最小化することで最大化させることが
できる。好ましくは、レーザ源は、レーザが光ファイバ
のゼロ分散波長（たとえば１３０１．５から１３２１．
５ｎｍ）すなわちＤ（λ0 ）＝０となる波長にできるだ
け近い波長で稼動するように、光ファイバに供給するよ
うに選ばれる。
【０００７】ファイバオプティクスの応用において起こ
るその他の問題は、誘導ブリュアン散乱（ＳＢＲ）であ
る[アオキ(Aoki)等によるJ.Opt.Soc.Am.B．，５
（２），３５８−３６３ページ，（１９８８）］。ＳＢ
Ｒは非線形損失機構であって、ハイパワーレーザ源が、
長くて低損失の光ファイバ中を伝播させられるときに重
要となる。ダイオードポンプネオジムレーザのスペクト
ル出力は、数ギガヘルツの間隔のあいたキロヘルツ単位
の線幅を有するいくつかのモードからなることが一般的
である。アオキ等により示されたように、これらの条件
ではモードあたりのパワーが或るしきい値を越えたとき
にＳＢＲは問題となる。よって、ファイバ中での最大許
容パワーは、パワーが各モードに分配されるのでポンプ
レーザの振動モードの数により決定される。こういった
要求を満たすレーザは、ゲインピークの広いレーザ材を
用いることで達成されるので、大きな周波数間隔が必要
であるにもかかわらずいくつかの縦モードが稼動でき
る。もちろん、レーザのレーザ発振スペクトルは、ゲイ
ンピークの幅よりも狭くてよい。レーザを多重縦モード
稼動（たとえば空間的なホールバーニング）させやすい
レーザにおける効果は、もし操作時の線幅が最大にさせ
られるのであれば、慎重に最適化されなければならな
い。
るその他の問題は、誘導ブリュアン散乱（ＳＢＲ）であ
る[アオキ(Aoki)等によるJ.Opt.Soc.Am.B．，５
（２），３５８−３６３ページ，（１９８８）］。ＳＢ
Ｒは非線形損失機構であって、ハイパワーレーザ源が、
長くて低損失の光ファイバ中を伝播させられるときに重
要となる。ダイオードポンプネオジムレーザのスペクト
ル出力は、数ギガヘルツの間隔のあいたキロヘルツ単位
の線幅を有するいくつかのモードからなることが一般的
である。アオキ等により示されたように、これらの条件
ではモードあたりのパワーが或るしきい値を越えたとき
にＳＢＲは問題となる。よって、ファイバ中での最大許
容パワーは、パワーが各モードに分配されるのでポンプ
レーザの振動モードの数により決定される。こういった
要求を満たすレーザは、ゲインピークの広いレーザ材を
用いることで達成されるので、大きな周波数間隔が必要
であるにもかかわらずいくつかの縦モードが稼動でき
る。もちろん、レーザのレーザ発振スペクトルは、ゲイ
ンピークの幅よりも狭くてよい。レーザを多重縦モード
稼動（たとえば空間的なホールバーニング）させやすい
レーザにおける効果は、もし操作時の線幅が最大にさせ
られるのであれば、慎重に最適化されなければならな
い。
【０００８】レーザのスペクトルの最適な状態は、ギガ
ヘルツ領域でのファイバオプティクスの応用においては
少なくとも３つの要因によって決定される。モードうな
りノイズからは、モード間隔ができるだけ大きいことを
要求される。ＳＢＲを抑制するために必要な条件はゲイ
ンピーク幅が広いレーザ材の使用を示唆するので、いく
つかの広い間隔をあけられた縦モードが稼動できる。 最
後に、ファイバ伝送バンド幅が大きいという要求は、Ｄ
（λ）△λを最小にするという条件を導く。△λの値が
大きいときには、この条件は、Ｄ（λ）がゼロとなる波
長でレーザが稼動させられるときのみ満足される。この
ように、いくつかの広い間隔をあけられた縦モードでか
つファイバのゼロ分散ポイントで稼動するような短いレ
ーザ空洞を有する偏光レーザが必要とされている。
ヘルツ領域でのファイバオプティクスの応用においては
少なくとも３つの要因によって決定される。モードうな
りノイズからは、モード間隔ができるだけ大きいことを
要求される。ＳＢＲを抑制するために必要な条件はゲイ
ンピーク幅が広いレーザ材の使用を示唆するので、いく
つかの広い間隔をあけられた縦モードが稼動できる。 最
後に、ファイバ伝送バンド幅が大きいという要求は、Ｄ
（λ）△λを最小にするという条件を導く。△λの値が
大きいときには、この条件は、Ｄ（λ）がゼロとなる波
長でレーザが稼動させられるときのみ満足される。この
ように、いくつかの広い間隔をあけられた縦モードでか
つファイバのゼロ分散ポイントで稼動するような短いレ
ーザ空洞を有する偏光レーザが必要とされている。
【０００９】ダイオードポンプネオジムレーザは、ファ
イバオプティクスビデオ伝送のための有用なハイパワー
源である。レーザ光の一つの特に有用な源は、レーザダ
イオードポンプ−ネオジムドープイットリウムリチウム
フッ化物（Ｎｄ：ＹＬＦすなわちＮＹＬＦ）である。１
０４７ｎｍ及び１０５３ｎｍでの強い１μｍ遷移は、Ｑ
スイッチ、モードロック及び内部空洞２倍化（intracav
ity doubling）のような応用に広く用いられる。１３２
１ｎｍ及び１３１３ｎｍでの弱い１．３μｍ遷移もまた
興味深いが、特に１３１３ｎｍ線は、二酸化ケイ素ファ
イバでのゼロ分散波長λo に非常に近いという理由でフ
ァイバオプティクスの応用面で興味深いものである。
イバオプティクスビデオ伝送のための有用なハイパワー
源である。レーザ光の一つの特に有用な源は、レーザダ
イオードポンプ−ネオジムドープイットリウムリチウム
フッ化物（Ｎｄ：ＹＬＦすなわちＮＹＬＦ）である。１
０４７ｎｍ及び１０５３ｎｍでの強い１μｍ遷移は、Ｑ
スイッチ、モードロック及び内部空洞２倍化（intracav
ity doubling）のような応用に広く用いられる。１３２
１ｎｍ及び１３１３ｎｍでの弱い１．３μｍ遷移もまた
興味深いが、特に１３１３ｎｍ線は、二酸化ケイ素ファ
イバでのゼロ分散波長λo に非常に近いという理由でフ
ァイバオプティクスの応用面で興味深いものである。
【００１０】Ｎｄ：ＹＬＦのような複屈折レーザ結晶
は、光学的な楕円面で特徴づけられ、かつ、偏光依存性
の強いゲイン及び吸収スペクトルを典型的に有する。Ｎ
ｄ：ＹＬＦにおいては、最も強い１μｍ（4 Ｆ3/2 → 4
Ｆ11）遷移は、１０４７ｎｍ［σ（π）＝１８×１０
-20 ｃｍ2 ］及び１０５３ｎｍ［σ（σ）＝１２×１０
-2 0 ｃｍ2 ］である。これらに相当する１．３μｍ（4
Ｆ3/2 →4 Ｉ13/2）遷移は、１３１３ｎｍ［σ（σ）＝
３×１０-20 ｃｍ2 ］及び１３２１ｎｍ［σ（π）＝３
×１０-20 ｃｍ2 ］である。さらに、８００ｎｍ吸収ス
ペクトルは強く偏光される。１％Ｎｄ：ＹＬＦでは、吸
収スペクトルは７９２ｎｍ及び７９７ｎｍの２つの主ピ
ークからなり、これらの吸収係数は、７９２ｎｍがα
（σ）＝１ｃｍ-1、α（π）＝９ｃｍ-1であり、７９７
ｎｍがα（σ）＝３ｃｍ-1、α（π）＝６ｃｍ-1であ
る。このことにより、Ｎｄ：ＹＬＦは約８００ｎｍのレ
ーザダイオード放射光により簡単にポンプされることと
なる。
は、光学的な楕円面で特徴づけられ、かつ、偏光依存性
の強いゲイン及び吸収スペクトルを典型的に有する。Ｎ
ｄ：ＹＬＦにおいては、最も強い１μｍ（4 Ｆ3/2 → 4
Ｆ11）遷移は、１０４７ｎｍ［σ（π）＝１８×１０
-20 ｃｍ2 ］及び１０５３ｎｍ［σ（σ）＝１２×１０
-2 0 ｃｍ2 ］である。これらに相当する１．３μｍ（4
Ｆ3/2 →4 Ｉ13/2）遷移は、１３１３ｎｍ［σ（σ）＝
３×１０-20 ｃｍ2 ］及び１３２１ｎｍ［σ（π）＝３
×１０-20 ｃｍ2 ］である。さらに、８００ｎｍ吸収ス
ペクトルは強く偏光される。１％Ｎｄ：ＹＬＦでは、吸
収スペクトルは７９２ｎｍ及び７９７ｎｍの２つの主ピ
ークからなり、これらの吸収係数は、７９２ｎｍがα
（σ）＝１ｃｍ-1、α（π）＝９ｃｍ-1であり、７９７
ｎｍがα（σ）＝３ｃｍ-1、α（π）＝６ｃｍ-1であ
る。このことにより、Ｎｄ：ＹＬＦは約８００ｎｍのレ
ーザダイオード放射光により簡単にポンプされることと
なる。
【００１１】他のレーザは、イットリウムアルミニウム
灰チタン石（ＹＡｌＯ3 すなわちＹＡＰ又はＹＡＬＯ）
のホスト結晶を用いる。ＹＡＬＯの偏光依存ゲインが報
告されており、空洞中での偏光の選択的な損失（たとえ
ば、ブリュスタープリズムのような偏光及び波長セレク
タを用いることによる）の増加に伴う結晶主軸に沿った
ポンピングによるレーザ発振特性が調査されている〔マ
セイ（Ｇ．Ａ．Ｍａｓｓｅｙ）等によるＡｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｌｅｔｔ．，第１８巻，Ｎｏ．１（１９７１），
マセイによるＪｏｕｒ．Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ．，ＱＥ−８巻，Ｎｏ．７（１９７２），６６９−
６７４ページ、及び、アブラモビッチ（Ａ．Ａｂｒａｍ
ｏｖｉｃｉ）によるＯｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｍ，第６１
巻，Ｎｏ．６（１９８７），４０１−４０４ページ〕。
ウェーバ（Ｍ．Ｊ．Ｗｅｂｅｒ）等によるＡｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅｔｔｓ，第１５巻，Ｎｏ．１０（１９６
９），３４２−３４５ページには、種々の蛍光スペクト
ルについて、ＹＡＬＯを用いたレーザ空洞の偏光及び波
長選択性について報告されている。ウェーバによるＡｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．，第４２巻，Ｎｏ．４２（１９７
２），４９９６−５００５ページには、ＮｄドープＹＡ
Ｐの種々の遷移についての主軸の誘導放射断面積の異方
性が、Ｎｄ：ＹＡＰを特定のレーザ応用に適合するよう
にすることができることが示唆されている。バス（Ｍ．
Ｂａｓｓ）等によるＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ
ｓ．，第１７巻，Ｎｏ．９（１９７０），３９５─３９
８ページには、特にＮｄドープＹＡＬＯレーザの改良さ
れたＱスイッチ操作について研究されており、さらに、
ＹＡＬＯ中のＮｄのゲイン係数がレーザロッド主軸の結
晶方向性に依存すること、及び、最適なゲイン特性の結
晶軸の選択について報告されている。しかし、ＹＬＦに
ついての同様な研究成果はまだ得られていない。
灰チタン石（ＹＡｌＯ3 すなわちＹＡＰ又はＹＡＬＯ）
のホスト結晶を用いる。ＹＡＬＯの偏光依存ゲインが報
告されており、空洞中での偏光の選択的な損失（たとえ
ば、ブリュスタープリズムのような偏光及び波長セレク
タを用いることによる）の増加に伴う結晶主軸に沿った
ポンピングによるレーザ発振特性が調査されている〔マ
セイ（Ｇ．Ａ．Ｍａｓｓｅｙ）等によるＡｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｌｅｔｔ．，第１８巻，Ｎｏ．１（１９７１），
マセイによるＪｏｕｒ．Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ．，ＱＥ−８巻，Ｎｏ．７（１９７２），６６９−
６７４ページ、及び、アブラモビッチ（Ａ．Ａｂｒａｍ
ｏｖｉｃｉ）によるＯｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｍ，第６１
巻，Ｎｏ．６（１９８７），４０１−４０４ページ〕。
ウェーバ（Ｍ．Ｊ．Ｗｅｂｅｒ）等によるＡｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅｔｔｓ，第１５巻，Ｎｏ．１０（１９６
９），３４２−３４５ページには、種々の蛍光スペクト
ルについて、ＹＡＬＯを用いたレーザ空洞の偏光及び波
長選択性について報告されている。ウェーバによるＡｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．，第４２巻，Ｎｏ．４２（１９７
２），４９９６−５００５ページには、ＮｄドープＹＡ
Ｐの種々の遷移についての主軸の誘導放射断面積の異方
性が、Ｎｄ：ＹＡＰを特定のレーザ応用に適合するよう
にすることができることが示唆されている。バス（Ｍ．
Ｂａｓｓ）等によるＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ
ｓ．，第１７巻，Ｎｏ．９（１９７０），３９５─３９
８ページには、特にＮｄドープＹＡＬＯレーザの改良さ
れたＱスイッチ操作について研究されており、さらに、
ＹＡＬＯ中のＮｄのゲイン係数がレーザロッド主軸の結
晶方向性に依存すること、及び、最適なゲイン特性の結
晶軸の選択について報告されている。しかし、ＹＬＦに
ついての同様な研究成果はまだ得られていない。
【００１２】Ｎｄ：ＹＬＦレーザは、光軸（すなわち結
晶ｃ軸）と伝播軸との間の角度θが９０°で稼動させら
れるのが一般的であって、伝播はａ軸に沿い、ポンピン
グは７９２ｎｍのπ偏光吸収ピークで行われ、レーザ発
振はπ偏光１０４７ｎｍ遷移で行われる。１μｍの空洞
反射器を用いると、５０〜１００ｍＷの間のパワーのπ
偏光１０４７ｎｍ放射が得られる。典型的にはこの出力
は、１０００：１以上の偏光比で線形偏光される。１０
４７ｎｍ又は１０５３ｎｍの確実な単一線稼動は、ブリ
ュスター板を結晶のπ又はσ軸に配することにより達成
される。どちらの波長においても同等のパワーが得られ
る。しかし、出力偏光は、ブリュスター板の軸と結晶軸
との配列に非常に敏感である。ジョーンズマトリックス
解析で示されたように、少しの配列のくるいが偏光出力
を長楕円形にする。さらに、ブリュスター板は、レーザ
源全体の大きさ（長さ）を増大させるだけでなく、有効
なパワーを減少させる。
晶ｃ軸）と伝播軸との間の角度θが９０°で稼動させら
れるのが一般的であって、伝播はａ軸に沿い、ポンピン
グは７９２ｎｍのπ偏光吸収ピークで行われ、レーザ発
振はπ偏光１０４７ｎｍ遷移で行われる。１μｍの空洞
反射器を用いると、５０〜１００ｍＷの間のパワーのπ
偏光１０４７ｎｍ放射が得られる。典型的にはこの出力
は、１０００：１以上の偏光比で線形偏光される。１０
４７ｎｍ又は１０５３ｎｍの確実な単一線稼動は、ブリ
ュスター板を結晶のπ又はσ軸に配することにより達成
される。どちらの波長においても同等のパワーが得られ
る。しかし、出力偏光は、ブリュスター板の軸と結晶軸
との配列に非常に敏感である。ジョーンズマトリックス
解析で示されたように、少しの配列のくるいが偏光出力
を長楕円形にする。さらに、ブリュスター板は、レーザ
源全体の大きさ（長さ）を増大させるだけでなく、有効
なパワーを減少させる。
【００１３】Ｎｄ：ＹＬＦのσ偏光した１０５３ｎｍレ
ーザ発振は、θ＝０°（すなわちｃ軸に沿った伝播）で
実現可能であるが、２つの問題を有している。まず最初
の問題は、レーザはもはや偏光されていない（すなわ
ち、両方の偏光での稼動が可能である）ということであ
る。機械的な理由により、伝播が正確にｃ軸に沿うとい
うことがもはや保証されないので、レーザを複数の直交
モードの２つの組（両方がレーザ発振しやすい）に分け
るわずかな角度の複屈折が生じる。第２の問題は、レー
ザがｃ軸に沿って伝播すると、光軸に対して９０°（θ
＝９０°）の角度でのレーザパワーよりも、典型的には
２０％も出力パワーが低いということである。これは、
θ＝０°では比較的弱いσ偏光スペクトルのみがポンプ
可能であるというポンピングの非効率性による。また、
この場合レーザ偏光の制御も難しいものである。ブリュ
スター板を空洞に加えることで偏光の１つを抑えること
ができるが、発見困難な結晶軸に正確にそろえなければ
ならず、そうでなければリオットフィルタとなる（たと
えば、Ｎｄ：ＹＡＰについてはアンブラモビッチ（Ａｍ
ｂｒａｍｏｖｉｃｉ）によるｓｕｐｒａを参照）。一般
的には、ブリュスター板は、発見の簡単なａ軸のロッド
に加え易いものである。
ーザ発振は、θ＝０°（すなわちｃ軸に沿った伝播）で
実現可能であるが、２つの問題を有している。まず最初
の問題は、レーザはもはや偏光されていない（すなわ
ち、両方の偏光での稼動が可能である）ということであ
る。機械的な理由により、伝播が正確にｃ軸に沿うとい
うことがもはや保証されないので、レーザを複数の直交
モードの２つの組（両方がレーザ発振しやすい）に分け
るわずかな角度の複屈折が生じる。第２の問題は、レー
ザがｃ軸に沿って伝播すると、光軸に対して９０°（θ
＝９０°）の角度でのレーザパワーよりも、典型的には
２０％も出力パワーが低いということである。これは、
θ＝０°では比較的弱いσ偏光スペクトルのみがポンプ
可能であるというポンピングの非効率性による。また、
この場合レーザ偏光の制御も難しいものである。ブリュ
スター板を空洞に加えることで偏光の１つを抑えること
ができるが、発見困難な結晶軸に正確にそろえなければ
ならず、そうでなければリオットフィルタとなる（たと
えば、Ｎｄ：ＹＡＰについてはアンブラモビッチ（Ａｍ
ｂｒａｍｏｖｉｃｉ）によるｓｕｐｒａを参照）。一般
的には、ブリュスター板は、発見の簡単なａ軸のロッド
に加え易いものである。
【００１４】同様に、偏光されたＮｄ：ＹＬＦレーザシ
ステムは１３１３及び１３２１ｎｍで稼動するようにで
きる。一般には、２００ｍＷの入力パワーで２５〜５０
ｍＷの出力が得られる。ブリュスター板なし、θ＝９０
°という条件でＮｄ：ＹＬＦレーザが稼動させられる
と、レーザはσ偏光１３１３ｎｍ線及びπ偏光１３２１
ｎｍ線の両方で同時に稼動する。これら２つの線は実質
的に同一のゲインを有しており、共にレーザ発振し易い
ものである。
ステムは１３１３及び１３２１ｎｍで稼動するようにで
きる。一般には、２００ｍＷの入力パワーで２５〜５０
ｍＷの出力が得られる。ブリュスター板なし、θ＝９０
°という条件でＮｄ：ＹＬＦレーザが稼動させられる
と、レーザはσ偏光１３１３ｎｍ線及びπ偏光１３２１
ｎｍ線の両方で同時に稼動する。これら２つの線は実質
的に同一のゲインを有しており、共にレーザ発振し易い
ものである。
【００１５】上記の２本の線での稼動は、１．３μｍに
おいて多くのレーザ材にみられるものである。たとえ
ば、１３１９及び１３３８ｎｍで稼動するＮｄ：ＹＡ
Ｇ、並びに、１３２３及び１３３１ｎｍで稼動するＮ
ｄ：ＧＧＧなどである。多くの材では、リオットフィル
タ又はエタロンのような付加的波長選択要素がレーザ空
洞に加えられているときのみ単一線稼動がなされる。Ｎ
ｄ：ＹＬＦの場合は、ブリュスター板での偏光制御は、
どちらかの波長での単一線稼動を実現させるために用い
られる。１３１３ｎｍ稼動はｃ軸（すなわちθ＝９０
°）に沿った伝播によりなされるが、ｃ軸に沿った１０
５３ｎｍのレーザと同じポンピング及び偏光の問題を有
する。
おいて多くのレーザ材にみられるものである。たとえ
ば、１３１９及び１３３８ｎｍで稼動するＮｄ：ＹＡ
Ｇ、並びに、１３２３及び１３３１ｎｍで稼動するＮ
ｄ：ＧＧＧなどである。多くの材では、リオットフィル
タ又はエタロンのような付加的波長選択要素がレーザ空
洞に加えられているときのみ単一線稼動がなされる。Ｎ
ｄ：ＹＬＦの場合は、ブリュスター板での偏光制御は、
どちらかの波長での単一線稼動を実現させるために用い
られる。１３１３ｎｍ稼動はｃ軸（すなわちθ＝９０
°）に沿った伝播によりなされるが、ｃ軸に沿った１０
５３ｎｍのレーザと同じポンピング及び偏光の問題を有
する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】ロス（Ｒｏｓｓ）によ
る米国特許第３，６２４，５４５号（１９７１号１１月
３０日発行）は、少なくともひとつの半導体ダイオード
レーザで側部ポンプされるＹＡＧロッドから成る光ポン
プ固体レーザについて述べられている。同様に、チェス
ラ（Ｃｈｅｓｌｅｒ）による米国特許第３，７５３，１
４５号（１９７３年８月１４日発行）は、ネオジムドー
プＹＡＧロッドを端部ポンプするために１つ以上の発光
半導体ダイオードを用いることについて述べられてい
る。ネオジムドープＹＡＧのような固体レーザ材を端部
ポンプするためにパルスダイオードレーザのアレイを用
いることは、ローゼンクランツ（Ｒｏｓｅｎｋｒａｎｔ
ｔｚ）等による米国特許第３，９８２，２０１号（１９
７６号９月２１日発行）に述べられている。最後に、サ
イプス（Ｄ．Ｌ．Ｓｉｐｅｓ）によるＡｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．，第４７巻，Ｎｏ．２，１９８５，７４
−７５ページは、ネオジムドープＹＡＧを端部ポンプす
るために強く合焦された半導体ダイオードレーザアレイ
を用いることにより、８１０ｎｍの波長を有するポンピ
ング放射が高い効率で１０６４ｎｍの波長を有する出力
放射に変換されることを報告した。
る米国特許第３，６２４，５４５号（１９７１号１１月
３０日発行）は、少なくともひとつの半導体ダイオード
レーザで側部ポンプされるＹＡＧロッドから成る光ポン
プ固体レーザについて述べられている。同様に、チェス
ラ（Ｃｈｅｓｌｅｒ）による米国特許第３，７５３，１
４５号（１９７３年８月１４日発行）は、ネオジムドー
プＹＡＧロッドを端部ポンプするために１つ以上の発光
半導体ダイオードを用いることについて述べられてい
る。ネオジムドープＹＡＧのような固体レーザ材を端部
ポンプするためにパルスダイオードレーザのアレイを用
いることは、ローゼンクランツ（Ｒｏｓｅｎｋｒａｎｔ
ｔｚ）等による米国特許第３，９８２，２０１号（１９
７６号９月２１日発行）に述べられている。最後に、サ
イプス（Ｄ．Ｌ．Ｓｉｐｅｓ）によるＡｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｌｅｔｔ．，第４７巻，Ｎｏ．２，１９８５，７４
−７５ページは、ネオジムドープＹＡＧを端部ポンプす
るために強く合焦された半導体ダイオードレーザアレイ
を用いることにより、８１０ｎｍの波長を有するポンピ
ング放射が高い効率で１０６４ｎｍの波長を有する出力
放射に変換されることを報告した。
【００１７】ある種の複屈折レーザ結晶の偏光依存ゲイ
ン及び吸収スペクトルは上記文献において認識されてい
るが、このような結晶はθ＝０°又はθ＝９０°で稼動
させられることが一般的である。より重要なことは、ゼ
ロ分散波長λ0 で光ファイバを稼動させることによって
得られる効率が、伝播の軸、すなわち方向性がレーザ稼
動モードのパフォーマンスを最適化すること、光学的ノ
イズを減少させること又は光学的スペクトルを適合させ
ることにいかにして用いることができるかということに
関して、レーザ結晶の方向性と結合されたことがないこ
とである。
ン及び吸収スペクトルは上記文献において認識されてい
るが、このような結晶はθ＝０°又はθ＝９０°で稼動
させられることが一般的である。より重要なことは、ゼ
ロ分散波長λ0 で光ファイバを稼動させることによって
得られる効率が、伝播の軸、すなわち方向性がレーザ稼
動モードのパフォーマンスを最適化すること、光学的ノ
イズを減少させること又は光学的スペクトルを適合させ
ることにいかにして用いることができるかということに
関して、レーザ結晶の方向性と結合されたことがないこ
とである。
【００１８】本発明の目的のひとつは、レーザが分散損
失を最小とするように光ファイバをポンプする、新しい
レーザシステムを提供することである。
失を最小とするように光ファイバをポンプする、新しい
レーザシステムを提供することである。
【００１９】本発明の他の目的は、付加的な光学的要素
なしに光ファイバに偏光を供給するＮｄ：ＹＬＦを用い
たコンパクトでエネルギ効率のよいレーザシステムを提
供することである。
なしに光ファイバに偏光を供給するＮｄ：ＹＬＦを用い
たコンパクトでエネルギ効率のよいレーザシステムを提
供することである。
【００２０】本発明のさらなる目的は、複屈折レーザ材
と、このレーザ材をゼロ分散波長でのポンピングがなさ
れるように配置するホルダとを備えるレーザシステムを
提供することである。
と、このレーザ材をゼロ分散波長でのポンピングがなさ
れるように配置するホルダとを備えるレーザシステムを
提供することである。
【００２１】本発明のさらなる目的は、約１．３μｍで
光ファイバをポンプする、できるだけ少ない構成物から
なる簡単な構成のダイオードポンプＮｄ：ＹＬＦレーザ
を提供することである。
光ファイバをポンプする、できるだけ少ない構成物から
なる簡単な構成のダイオードポンプＮｄ：ＹＬＦレーザ
を提供することである。
【００２２】本発明のさらなる他の目的は、レーザシス
テムの出力スペクトルを適合させる手段を提供すること
である。
テムの出力スペクトルを適合させる手段を提供すること
である。
【００２３】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明のレーザシステムは、源からのポンピング
光を受取る端部と光ファイバにレーザ光を伝送する対向
端部とを有し、これら端部間を結ぶ方向の所定の伝播軸
を有するホルダと、上記ホルダの端部間において上記ホ
ルダに取付けられ、少なくともひとつの光軸を有しかつ
この少なくともひとつの光軸と上記伝播軸との間の角度
が０°から９０°の間となるように上記ホルダに配置さ
れ、上記源からの光を受取ったときに、上記光ファイバ
のゼロ分散波長にほぼ等しい波長における主偏光依存ス
ペクトルピークを含む光学的スペクトルを有するレーザ
材とを備える。
めに、本発明のレーザシステムは、源からのポンピング
光を受取る端部と光ファイバにレーザ光を伝送する対向
端部とを有し、これら端部間を結ぶ方向の所定の伝播軸
を有するホルダと、上記ホルダの端部間において上記ホ
ルダに取付けられ、少なくともひとつの光軸を有しかつ
この少なくともひとつの光軸と上記伝播軸との間の角度
が０°から９０°の間となるように上記ホルダに配置さ
れ、上記源からの光を受取ったときに、上記光ファイバ
のゼロ分散波長にほぼ等しい波長における主偏光依存ス
ペクトルピークを含む光学的スペクトルを有するレーザ
材とを備える。
【００２４】Ｎｄ：ＹＡＬＯ又はＮｄ：ＹＬＦのような
複屈折固体レーザ材は、典型的には、強い偏光依存吸収
スペクトル及びドープ材の遷移のゲイン係数を有してい
るので、このようなゲイン媒体を備えるレーザの稼動モ
ードの制御は、偏光又はレーザ空洞中のレーザ材の結晶
軸の方向の制御によりなされる。複屈折固体レーザ材に
おいては、ゲイン係数は結晶を通る光路に対する角度θ
と結晶光軸とに依存する。さらに、結晶中のドープ材の
種々の遷移線に異なったゲイン係数を表すパラメタ関係
が存在するが、この関係は、正常及び異常偏光に対する
結晶の屈折率及び角度θの三角関数により表される〔ボ
ルン（Ｍ．Ｂｏｒｎ）及びウォルフ（Ｅ．Ｗｏｌｆ）に
よるＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ，第６
版，第１４章，Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ， Ｎｅ
ｗ Ｙｏｒｋ １９８０〕。それゆえ、ゲイン係数はθ
を選択することにより最適化される。
複屈折固体レーザ材は、典型的には、強い偏光依存吸収
スペクトル及びドープ材の遷移のゲイン係数を有してい
るので、このようなゲイン媒体を備えるレーザの稼動モ
ードの制御は、偏光又はレーザ空洞中のレーザ材の結晶
軸の方向の制御によりなされる。複屈折固体レーザ材に
おいては、ゲイン係数は結晶を通る光路に対する角度θ
と結晶光軸とに依存する。さらに、結晶中のドープ材の
種々の遷移線に異なったゲイン係数を表すパラメタ関係
が存在するが、この関係は、正常及び異常偏光に対する
結晶の屈折率及び角度θの三角関数により表される〔ボ
ルン（Ｍ．Ｂｏｒｎ）及びウォルフ（Ｅ．Ｗｏｌｆ）に
よるＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ，第６
版，第１４章，Ｐｅｒｇａｍｏｎ Ｐｒｅｓｓ， Ｎｅ
ｗ Ｙｏｒｋ １９８０〕。それゆえ、ゲイン係数はθ
を選択することにより最適化される。
【００２５】本発明のひとつの重要な用途は、出力波長
を、レーザの出力に結合される光ファイバのゼロ分散波
長に適合させることである。本発明によると、出力はブ
リュター板を使うことなくかつ他の波長のエネルギーを
変えることなく偏光され、レーザの出力波長は光ファイ
バのゼロ分散波長に合わされ、周波数うなりも減少す
る。さらに、ブリュスター板のような従来の偏光制御手
段が必要ないので、レーザ全体の長さ及び大きさを減少
させることができる。
を、レーザの出力に結合される光ファイバのゼロ分散波
長に適合させることである。本発明によると、出力はブ
リュター板を使うことなくかつ他の波長のエネルギーを
変えることなく偏光され、レーザの出力波長は光ファイ
バのゼロ分散波長に合わされ、周波数うなりも減少す
る。さらに、ブリュスター板のような従来の偏光制御手
段が必要ないので、レーザ全体の長さ及び大きさを減少
させることができる。
【００２６】本発明の他の数々の利点及び特徴は、以下
の実施例において述べられる。
の実施例において述べられる。
【００２７】
【実施例】本発明は多くの形態で実施可能であるが、以
下に２つの具体例が記されている。これらは本発明の一
例を示すものにすぎず、本発明はこれらに限られるもの
ではない。
下に２つの具体例が記されている。これらは本発明の一
例を示すものにすぎず、本発明はこれらに限られるもの
ではない。
【００２８】図４には、初歩的な固体レーザシステム１
０の各構成物が図示されている。特に、この例において
は、源、レンズ、レーザ材及び出力カプラとして、ポン
プ源１２、レンズ１４、レーザ材１６、出力カプラ１８
及びホルダ２０を備えている。ホルダ２０は、伝播軸Ｄ
に沿ってレーザ材から光ファイバ２２に光を伝送するよ
うにされる端部２０ｂを有する。
０の各構成物が図示されている。特に、この例において
は、源、レンズ、レーザ材及び出力カプラとして、ポン
プ源１２、レンズ１４、レーザ材１６、出力カプラ１８
及びホルダ２０を備えている。ホルダ２０は、伝播軸Ｄ
に沿ってレーザ材から光ファイバ２２に光を伝送するよ
うにされる端部２０ｂを有する。
【００２９】より詳しくは、光学的ポンピング手段すな
わち源１２からの光学的放射は合焦手段すなわちレンズ
１４によりレーザ材１６の端部１６ａに合焦される。好
ましくはレーザ材１６は固体の材であり、レーザダイオ
ード源からの光ポンピング放射によりポンプされること
のできる材である。レーザ材１６のレーザ発振により放
射された光は、出力カプラすなわちミラー１８の反射表
面１８ａとレーザ材の対向端部１６ａの表面の反射被覆
とで定義される線形定常波光学的空洞中に含まれる。後
で詳しく説明されるように、レーザ材１６は、結晶を通
る光路が結晶光軸に対して或る関係を有するということ
で定義されるように、カッティングにより製造される。
わち源１２からの光学的放射は合焦手段すなわちレンズ
１４によりレーザ材１６の端部１６ａに合焦される。好
ましくはレーザ材１６は固体の材であり、レーザダイオ
ード源からの光ポンピング放射によりポンプされること
のできる材である。レーザ材１６のレーザ発振により放
射された光は、出力カプラすなわちミラー１８の反射表
面１８ａとレーザ材の対向端部１６ａの表面の反射被覆
とで定義される線形定常波光学的空洞中に含まれる。後
で詳しく説明されるように、レーザ材１６は、結晶を通
る光路が結晶光軸に対して或る関係を有するということ
で定義されるように、カッティングにより製造される。
【００３０】ホルダすなわち保持手段２０については、
ホルダはレーザシステム１０の主な構成物を支持する構
成になっている。特に図示されたように、ホルダ２０
は、レーザシステム１０の他の構成物を取り付けるため
の複数の凹部、スロットすなわちくりぬき１２ｓ，１４
ｓ，１６ｓ及び１８ｓを有している。これらのスロット
に上記構成物を取り付けると、自動的に光軸すなわち伝
播の軸Ｄの方向にこれらの構成物が配置される。これら
の構成物は、ネジ付けのような従来の機械的な手段又は
従来の接着手段（すなわちボンド材）を用いることによ
りホルダ２０に固定される。ホルダについてのより詳し
い内容は本発明の出願人に譲渡された米国特許第４，３
１，７９５号に記されている。以下の説明から当業者
は、ホルダ２０にレンズ１４を備える必要がないこと、
出力カプラ１８がレーザ材１６の一端１６ｂに取り付け
られることを認めるであろう。
ホルダはレーザシステム１０の主な構成物を支持する構
成になっている。特に図示されたように、ホルダ２０
は、レーザシステム１０の他の構成物を取り付けるため
の複数の凹部、スロットすなわちくりぬき１２ｓ，１４
ｓ，１６ｓ及び１８ｓを有している。これらのスロット
に上記構成物を取り付けると、自動的に光軸すなわち伝
播の軸Ｄの方向にこれらの構成物が配置される。これら
の構成物は、ネジ付けのような従来の機械的な手段又は
従来の接着手段（すなわちボンド材）を用いることによ
りホルダ２０に固定される。ホルダについてのより詳し
い内容は本発明の出願人に譲渡された米国特許第４，３
１，７９５号に記されている。以下の説明から当業者
は、ホルダ２０にレンズ１４を備える必要がないこと、
出力カプラ１８がレーザ材１６の一端１６ｂに取り付け
られることを認めるであろう。
【００３１】好ましくはレーザ材１６は、活性物質及び
活性物質がレーザ材の化学量論的成分である物質をドー
プされているガラス化及び結晶化基材からなる群から選
ばれた固体を含むが、これに限られるものではない。よ
り好ましくは活性物質は、クロム、チタン及び希土類金
属のイオンを含むが、これに限られるものではない。従
来の固体レーザ材についてより詳しくは、ＣＲＣ Handb
ook of Laser Scienceand Technology ，第１巻，ウェ
バー（M.J.Weber ）著，ＣＲＣ社発行，１９８２，７２
−１３５ページ、及び、カミンスキーによるLaser Crys
tals，光学のシュプリンガーシリーズ第１４巻，シュプ
リンガー社，１９８２に記されている。ネオジムイオン
に対する従来の基材は、ガラスイットリウムアルミニウ
ムガーネット（Ｙ3 Ａ15Ｏ12すなわちＹＡＧ）、ＹＡｌ
Ｏ3 （ＹＡＬＯ又はＹＡＰと記される）、ネオジムドー
プＬｉＹＦ4 （ＹＬＦと記される）、Ｇｄ3 Ｇａ5 Ｏ12
（ＧＧＧと記される）及びＧｄ3 Ｓｃ2 Ｇａ3 Ｏ12（Ｇ
ＳＧＧと記される）を含むものである。 例としては、
ネオジムドープＹＡＧが光学的にポンプされる固体レー
ザシステムのレーザ材として用いられたとき、このレー
ザ材は約８０８ｎｍの波長を有する光を吸収することに
よりポンプされることができ、約１０６４ｎｍ又は約１
３２０ｎｍの波長を有する光を放射できる。
活性物質がレーザ材の化学量論的成分である物質をドー
プされているガラス化及び結晶化基材からなる群から選
ばれた固体を含むが、これに限られるものではない。よ
り好ましくは活性物質は、クロム、チタン及び希土類金
属のイオンを含むが、これに限られるものではない。従
来の固体レーザ材についてより詳しくは、ＣＲＣ Handb
ook of Laser Scienceand Technology ，第１巻，ウェ
バー（M.J.Weber ）著，ＣＲＣ社発行，１９８２，７２
−１３５ページ、及び、カミンスキーによるLaser Crys
tals，光学のシュプリンガーシリーズ第１４巻，シュプ
リンガー社，１９８２に記されている。ネオジムイオン
に対する従来の基材は、ガラスイットリウムアルミニウ
ムガーネット（Ｙ3 Ａ15Ｏ12すなわちＹＡＧ）、ＹＡｌ
Ｏ3 （ＹＡＬＯ又はＹＡＰと記される）、ネオジムドー
プＬｉＹＦ4 （ＹＬＦと記される）、Ｇｄ3 Ｇａ5 Ｏ12
（ＧＧＧと記される）及びＧｄ3 Ｓｃ2 Ｇａ3 Ｏ12（Ｇ
ＳＧＧと記される）を含むものである。 例としては、
ネオジムドープＹＡＧが光学的にポンプされる固体レー
ザシステムのレーザ材として用いられたとき、このレー
ザ材は約８０８ｎｍの波長を有する光を吸収することに
よりポンプされることができ、約１０６４ｎｍ又は約１
３２０ｎｍの波長を有する光を放射できる。
【００３２】図に示された具体例では、源１２は、レー
ザダイオード１２ｄ及びこれに関連したヒートシンク及
び／又は熱電冷却装置１２ｈを備える。フラッシュラン
プ、発光ダイオード（ここでは高輝度ダイオード及び高
輝度ダイオードアレイを含む）及びレーザダイオード
（ここではレーザダイオードアレイを含む）を固体レー
ザ材のポンプすなわち励起に使用することはよく知られ
ている。従来の発光ダイオード及びレーザダイオード
は、構成成分の関数として、約６３０から約１６００ｎ
ｍの範囲の波長を有する出力放射をする。レーザ材１６
をポンプするのに効果的な波長のポンプ放射をするこの
ような装置は、本発明の実用に用いられる。たとえば、
ＧａＡｌＡｓを基とする装置の波長は、装置の構成成分
を変えることにより、約７５０から約９００ｎｍまで変
えられる。ＧａＡｌＰを基とする源は、同様の方法によ
り約１０００ｎｍから約１６００ｎｍまでの範囲の波長
を放射する。光ポンピング手段の稼動時には、適当な電
源が用いられる。レーザ源１２から電源までの電気コー
ドは図中には示されていない。
ザダイオード１２ｄ及びこれに関連したヒートシンク及
び／又は熱電冷却装置１２ｈを備える。フラッシュラン
プ、発光ダイオード（ここでは高輝度ダイオード及び高
輝度ダイオードアレイを含む）及びレーザダイオード
（ここではレーザダイオードアレイを含む）を固体レー
ザ材のポンプすなわち励起に使用することはよく知られ
ている。従来の発光ダイオード及びレーザダイオード
は、構成成分の関数として、約６３０から約１６００ｎ
ｍの範囲の波長を有する出力放射をする。レーザ材１６
をポンプするのに効果的な波長のポンプ放射をするこの
ような装置は、本発明の実用に用いられる。たとえば、
ＧａＡｌＡｓを基とする装置の波長は、装置の構成成分
を変えることにより、約７５０から約９００ｎｍまで変
えられる。ＧａＡｌＰを基とする源は、同様の方法によ
り約１０００ｎｍから約１６００ｎｍまでの範囲の波長
を放射する。光ポンピング手段の稼動時には、適当な電
源が用いられる。レーザ源１２から電源までの電気コー
ドは図中には示されていない。
【００３３】レンズ１４のはたらきは、源１２からの光
をレーザ材１６に合焦させることである。合焦のための
従来手段はすべて用いることができる。たとえば、屈折
率変化レンズ（ＧＲＩＮ）、ボールレンズ、非球面レン
ズ又は光学的要素の組み合わせなどが用いられる。もし
ポンピング源１２としてレーザダイオード１２ｄが用い
られれば、出力表面すなわちレーザダイオード源の端部
は、レンズ１４を用いることなしに入力表面すなわちレ
ーザ材１６の面１６ａと基部結合の関係（butt-coupled
relationship)に置かれる。ここで基部結合とは、レー
ザダイオード源から発されたポンピング放射の発散ビー
ムが、本質的にはレーザ材中でのただ１つの伝送モード
レーザ稼動（すなわちＴＥＭ00）を支持するために充分
に小さな伝送断面積を持ったレーザ材１６を１モード体
積だけポンプするような、充分に近い結合を意味する。
をレーザ材１６に合焦させることである。合焦のための
従来手段はすべて用いることができる。たとえば、屈折
率変化レンズ（ＧＲＩＮ）、ボールレンズ、非球面レン
ズ又は光学的要素の組み合わせなどが用いられる。もし
ポンピング源１２としてレーザダイオード１２ｄが用い
られれば、出力表面すなわちレーザダイオード源の端部
は、レンズ１４を用いることなしに入力表面すなわちレ
ーザ材１６の面１６ａと基部結合の関係（butt-coupled
relationship)に置かれる。ここで基部結合とは、レー
ザダイオード源から発されたポンピング放射の発散ビー
ムが、本質的にはレーザ材中でのただ１つの伝送モード
レーザ稼動（すなわちＴＥＭ00）を支持するために充分
に小さな伝送断面積を持ったレーザ材１６を１モード体
積だけポンプするような、充分に近い結合を意味する。
【００３４】レーザ材１６により放射された光は、出力
カプラ１８により光ファイバ２２に向けられる。光学的
カプラ１８は、レーザ材１６から放射された光のいくら
か（すべてではない）を透過するミラーのようなもので
あってよい。たとえば、このカプラには、約９５％の反
射率を有する従来から用いられている被覆が内表面１８
ａに備えられてもよい。これと同じ種類の被覆が、レー
ザ材１６の対向端部１６ｂに適用される。このような場
合、出力カプラ１８は、その主な機能が光ファイバ２２
に与えられる光を平行にすることである光学的手段に置
き換えることができる。
カプラ１８により光ファイバ２２に向けられる。光学的
カプラ１８は、レーザ材１６から放射された光のいくら
か（すべてではない）を透過するミラーのようなもので
あってよい。たとえば、このカプラには、約９５％の反
射率を有する従来から用いられている被覆が内表面１８
ａに備えられてもよい。これと同じ種類の被覆が、レー
ザ材１６の対向端部１６ｂに適用される。このような場
合、出力カプラ１８は、その主な機能が光ファイバ２２
に与えられる光を平行にすることである光学的手段に置
き換えることができる。
【００３５】光ファイバ２２は従来のものである。市場
で手に入れることのできるコーニング社［コーニングガ
ラス（Corning Glass Works）、コーニング通信部門、
ニューヨーク、１４８３１、米国］の通信タイプの光フ
ァイバの例としては、１３１４ｎｍ及び１３１２ｎｍの
ゼロ分散波長では、それぞれ、ＳＭＦ−２８ ＣＰＣ３
単一モード光ファイバ及びＳＭＦ−２１ ＣＰＣ３
単一モード光ファイバがある。
で手に入れることのできるコーニング社［コーニングガ
ラス（Corning Glass Works）、コーニング通信部門、
ニューヨーク、１４８３１、米国］の通信タイプの光フ
ァイバの例としては、１３１４ｎｍ及び１３１２ｎｍの
ゼロ分散波長では、それぞれ、ＳＭＦ−２８ ＣＰＣ３
単一モード光ファイバ及びＳＭＦ−２１ ＣＰＣ３
単一モード光ファイバがある。
【００３６】レーザ材１６は従来のものと違い結晶のブ
ール（boule：原石、たとえばＮｄ：ＹＬＦ)からカット
されるので、結晶軸（ｃ軸）は伝播方向Ｄに対して鋭角
θを有している（図１参照）。ここでレーザ材１６は正
確な円筒すなわちロッド形状をしている。しかし従来か
ら知られているすべての形状が用いられる。或る具体例
では、レーザ材１６は、Ｎｄの濃度が約１原子％である
Ｎｄ：ＹＬＦロッドを備える。端部１６ａは、源１２か
らの光の波長（たとえば７９２ｎｍ）において８５％以
上を透過させるように、かつ、光ファイバ２２のゼロ分
散波長にほぼ等しい出力波長（たとえば１３１３ｎｍ）
において高い反射率（ＨＲ）を有するように被覆され
る。対向面１６ｂは、出力波長において０．２５％以下
の反射率を有するように被覆される。ある例としては、
レーザ材１６は直径３ｍｍ、長さ５ｍｍである。
ール（boule：原石、たとえばＮｄ：ＹＬＦ)からカット
されるので、結晶軸（ｃ軸）は伝播方向Ｄに対して鋭角
θを有している（図１参照）。ここでレーザ材１６は正
確な円筒すなわちロッド形状をしている。しかし従来か
ら知られているすべての形状が用いられる。或る具体例
では、レーザ材１６は、Ｎｄの濃度が約１原子％である
Ｎｄ：ＹＬＦロッドを備える。端部１６ａは、源１２か
らの光の波長（たとえば７９２ｎｍ）において８５％以
上を透過させるように、かつ、光ファイバ２２のゼロ分
散波長にほぼ等しい出力波長（たとえば１３１３ｎｍ）
において高い反射率（ＨＲ）を有するように被覆され
る。対向面１６ｂは、出力波長において０．２５％以下
の反射率を有するように被覆される。ある例としては、
レーザ材１６は直径３ｍｍ、長さ５ｍｍである。
【００３７】ｃ軸に対してθ＝４５°の伝播軸Ｄについ
ては、通常光線での１３１３ｎｍのゲインは、異常光線
でのどちらかの線のゲインよりも大きくなり、偏光単一
線レーザ発振が可能である。約３０°から６０°の間の
どのような角度でもこれは実現される（こうした角度で
は異常光線のゲインがピーク値より２５％減少する）。
吸収スペクトルの強π偏光成分を強調するという理由
で、θ＝６０°付近で稼動させることに利点が多い。
「ウォークオフ」（すなわち複屈折）は、付加的な偏光
及び波長選択機構を備える。正常及び異常光線モード
は、ＹＬＦ結晶１６の入力端部１６ａから互いに空間的
に離れていく。このため、どちらかのモードをポンプス
ポットに効率良く重ね合わせることができる。正常モー
ドについて最大の重ね合わせがされると、これによって
波長選択効果が補強されやすい。
ては、通常光線での１３１３ｎｍのゲインは、異常光線
でのどちらかの線のゲインよりも大きくなり、偏光単一
線レーザ発振が可能である。約３０°から６０°の間の
どのような角度でもこれは実現される（こうした角度で
は異常光線のゲインがピーク値より２５％減少する）。
吸収スペクトルの強π偏光成分を強調するという理由
で、θ＝６０°付近で稼動させることに利点が多い。
「ウォークオフ」（すなわち複屈折）は、付加的な偏光
及び波長選択機構を備える。正常及び異常光線モード
は、ＹＬＦ結晶１６の入力端部１６ａから互いに空間的
に離れていく。このため、どちらかのモードをポンプス
ポットに効率良く重ね合わせることができる。正常モー
ドについて最大の重ね合わせがされると、これによって
波長選択効果が補強されやすい。
【００３８】具体例 図４に示されたような空洞中に、Ｎｄ濃度が約１％の４
ｍｍ長Ｎｄ：ＹＬＦレーザロッドを用いたθ＝４５°の
レーザが作られた。曲率半径が７０ｍｍで１．３２μｍ
を９９．５％反射する曲面反射器１８が、長さ２６ｍｍ
の空洞を形成するために用いられた。７９２又は７９７
ｎｍのポンピングにより、２５ｍＷを超えるレーザパワ
ーが簡単に得られた。出力ビームは、１０００：１以上
の偏光比で線形偏光された。出力ビームのスペクトル
は、０．３５ｍのモノクロメータで測定され、その結
果、１３１３ｎｍを中心とするいくつかの縦モードから
なることがわかった。１３１０と１４００ｎｍとの間で
の他のいかなる波長においても振動は検出されなかっ
た。レーザ出力の伝送モードプロフィールはガウシャン
プロフィールと一致したが、これは単一伝送モード稼動
が達成されていたことを示すものである。このことはス
ペクトルアナライザを用いてのノイズ測定により確かめ
られた。ノイズスペクトルには、ＴＥＭ00伝送モードの
モードうなりの特徴である５．３４ＧＨｚだけ分かれた
ピークが見られた。当業者は、この間隔が空洞長により
決定され、より短い空洞を用いることで増加させること
ができるということを認識するであろう。さらに、私た
ちは、１０ＭＨｚから２０ＧＨｚまででショットノイズ
の制限された稼動をするために、Ｎｄ：ＹＡＧについて
同様な技術を用いた。
ｍｍ長Ｎｄ：ＹＬＦレーザロッドを用いたθ＝４５°の
レーザが作られた。曲率半径が７０ｍｍで１．３２μｍ
を９９．５％反射する曲面反射器１８が、長さ２６ｍｍ
の空洞を形成するために用いられた。７９２又は７９７
ｎｍのポンピングにより、２５ｍＷを超えるレーザパワ
ーが簡単に得られた。出力ビームは、１０００：１以上
の偏光比で線形偏光された。出力ビームのスペクトル
は、０．３５ｍのモノクロメータで測定され、その結
果、１３１３ｎｍを中心とするいくつかの縦モードから
なることがわかった。１３１０と１４００ｎｍとの間で
の他のいかなる波長においても振動は検出されなかっ
た。レーザ出力の伝送モードプロフィールはガウシャン
プロフィールと一致したが、これは単一伝送モード稼動
が達成されていたことを示すものである。このことはス
ペクトルアナライザを用いてのノイズ測定により確かめ
られた。ノイズスペクトルには、ＴＥＭ00伝送モードの
モードうなりの特徴である５．３４ＧＨｚだけ分かれた
ピークが見られた。当業者は、この間隔が空洞長により
決定され、より短い空洞を用いることで増加させること
ができるということを認識するであろう。さらに、私た
ちは、１０ＭＨｚから２０ＧＨｚまででショットノイズ
の制限された稼動をするために、Ｎｄ：ＹＡＧについて
同様な技術を用いた。
【００３９】図６に他の具体例が示されている。ここで
は、レーザ材は、互いに近接した２つのＮｄ：ＹＬＦ結
晶１６Ａ及び１６Ｂから成る。結晶１６Ｂは、そのｃ光
軸が伝播軸に対して約９０°となるようにカットされ
る。結晶１６Ａは、そのｃ軸が伝播軸に対して約０°と
なるようにカットされる。これら２つの結晶の間の表面
及び出力カプラ１８に近接する表面１６ｂは、１３１３
ｎｍ及び上記源の波長（たとえばレーザダイオードの７
９２ｎｍ）に対して非反射性（ＡＲ）を有するように被
覆されるのが好ましい。上記のような配置がされると、
出力ビームは約１３１３ｎｍのσ偏光を備える。
は、レーザ材は、互いに近接した２つのＮｄ：ＹＬＦ結
晶１６Ａ及び１６Ｂから成る。結晶１６Ｂは、そのｃ光
軸が伝播軸に対して約９０°となるようにカットされ
る。結晶１６Ａは、そのｃ軸が伝播軸に対して約０°と
なるようにカットされる。これら２つの結晶の間の表面
及び出力カプラ１８に近接する表面１６ｂは、１３１３
ｎｍ及び上記源の波長（たとえばレーザダイオードの７
９２ｎｍ）に対して非反射性（ＡＲ）を有するように被
覆されるのが好ましい。上記のような配置がされると、
出力ビームは約１３１３ｎｍのσ偏光を備える。
【００４０】伝播軸に対してレーザ材の結晶軸の方向を
変えるという概念が、光ファイバに供給するということ
に関して述べてきたが、この概念はより広い応用が可能
である。モード競合及びモードゆらぎが所望のモードに
おいて最小化され得るので、複屈折固体レーザ結晶基の
偏光依存ゲイン及び吸収スペクトルはレーザ稼動のモー
ド（たとえば、ＣＷ，Ｑスイッチ）を最適化するために
用いられることができる。
変えるという概念が、光ファイバに供給するということ
に関して述べてきたが、この概念はより広い応用が可能
である。モード競合及びモードゆらぎが所望のモードに
おいて最小化され得るので、複屈折固体レーザ結晶基の
偏光依存ゲイン及び吸収スペクトルはレーザ稼動のモー
ド（たとえば、ＣＷ，Ｑスイッチ）を最適化するために
用いられることができる。
【００４１】ノイズはレーザが稼動する波長近傍の関数
であるので、この概念は光ノイズを低減させるためにも
用いることが可能である。さらに、この概念は、単軸性
及び二軸性複屈折レーザ結晶の両方に応用可能である。
最後に、本発明の概念は、特定の波長すなわち主波長が
レーザ結晶から要求されるような所（たとえば単一波長
出力すなわち単一線稼動）にはどこにでも応用できる。
特に、この波長を関連する光ファイバのゼロ分散波長に
実質的に等しくすることは実用的利用性を有しており、
さらに、出力スペクトルを適合させるために他の装置
（たとえばブリュスター板等）を取付けることを避ける
とができる。
であるので、この概念は光ノイズを低減させるためにも
用いることが可能である。さらに、この概念は、単軸性
及び二軸性複屈折レーザ結晶の両方に応用可能である。
最後に、本発明の概念は、特定の波長すなわち主波長が
レーザ結晶から要求されるような所（たとえば単一波長
出力すなわち単一線稼動）にはどこにでも応用できる。
特に、この波長を関連する光ファイバのゼロ分散波長に
実質的に等しくすることは実用的利用性を有しており、
さらに、出力スペクトルを適合させるために他の装置
（たとえばブリュスター板等）を取付けることを避ける
とができる。
【００４２】以上の記述により、種々の変更が当業者に
は可能であろう。以上の記述は図を説明するためだけの
ものであり、当業者に本発明を実行するやり方を教示す
ることを目的とするものである。数々の変更が本発明に
は可能である。たとえば、ホルダは、くりぬかれてもよ
いし（米国特許第４，７３１，７９５号 図２）、半
円、円又は長方形の断面（図５参照）を有することもで
きる。さらに、反射表面１８ａは、レーザ材１６の端部
１６ｂ上への被覆としてもよい。また、数々の変更、レ
ーザ材の代用でも、本発明の特徴が発揮される。たとえ
ば、θ＝３０°で稼動させるＮｄ：ＹＬＦを用いて、偏
光１０５３ｎｍレーザが実現できる。正常光線は総てが
正常偏光の１０５３ｎｍピークとなるが、異常光線は１
０５３ｎｍピークが７５％、１０４７ｎｍピークが２５
％となる。１０４７ｎｍピークは１０５３ｎｍピークの
１．５倍大きいので、異常光線スペクトル中の２つのピ
ークは、両方が正常１０５３ｎｍピークよりも小さい。
このように、偏光１０５３ｎｍ稼動は成果のあるもので
ある。最も強いポンプバンドは、７９７ｎｍでの異常偏
光に対して起こる。このように、数々の設計変更が、特
許請求の範囲に示された本発明の精神に基いてなされ
る。もちろん、このような変更は特許請求の範囲内にお
いてである。
は可能であろう。以上の記述は図を説明するためだけの
ものであり、当業者に本発明を実行するやり方を教示す
ることを目的とするものである。数々の変更が本発明に
は可能である。たとえば、ホルダは、くりぬかれてもよ
いし（米国特許第４，７３１，７９５号 図２）、半
円、円又は長方形の断面（図５参照）を有することもで
きる。さらに、反射表面１８ａは、レーザ材１６の端部
１６ｂ上への被覆としてもよい。また、数々の変更、レ
ーザ材の代用でも、本発明の特徴が発揮される。たとえ
ば、θ＝３０°で稼動させるＮｄ：ＹＬＦを用いて、偏
光１０５３ｎｍレーザが実現できる。正常光線は総てが
正常偏光の１０５３ｎｍピークとなるが、異常光線は１
０５３ｎｍピークが７５％、１０４７ｎｍピークが２５
％となる。１０４７ｎｍピークは１０５３ｎｍピークの
１．５倍大きいので、異常光線スペクトル中の２つのピ
ークは、両方が正常１０５３ｎｍピークよりも小さい。
このように、偏光１０５３ｎｍ稼動は成果のあるもので
ある。最も強いポンプバンドは、７９７ｎｍでの異常偏
光に対して起こる。このように、数々の設計変更が、特
許請求の範囲に示された本発明の精神に基いてなされ
る。もちろん、このような変更は特許請求の範囲内にお
いてである。
【００４３】
【発明の効果】付加的な構成物を用いることなく、出力
波長による分散損失が最小となるように光ファイバをポ
ンプすることができるレーザシステムを提供できる。
波長による分散損失が最小となるように光ファイバをポ
ンプすることができるレーザシステムを提供できる。
【図１】本発明のレーザ材を形成する光学的要素の結晶
軸の方向性を示すＮｄ：ＹＬＦのブールの一端面の平面
図である。
軸の方向性を示すＮｄ：ＹＬＦのブールの一端面の平面
図である。
【図２】図１の光学的要素の側面図である。
【図３】図２の矢印３方向から見た図２の光学的要素の
端面を示す図である。
端面を示す図である。
【図４】図１から図３までの光学的要素を含むレーザシ
ステムの一具体例の概略図である。
ステムの一具体例の概略図である。
【図５】矢印５の方向から見た図４のホルダの部分断面
図である。
図である。
【図６】図４のホルダに２つのレーザ結晶を用いた具体
例を示す部分断面図である。
例を示す部分断面図である。
１２ ポンピング源 １４ レンズ １６ レーザ材 １８ 出力カプラ ２０ ホルダ ２２ 光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グレゴリー・リチャード・リストー アメリカ合衆国イリノイ州60555ウァーレ ンビレ・キャンドルウッド・レーン29ダブ リュー371
Claims (21)
- 【請求項１】（ａ）源からのポンピング光を受取る第１
の端部と光ファイバにレーザ光を伝送する上記第１の端
部に対向する第２の端部とを有し、これら端部間を結ぶ
方向の所定の伝播軸を有するホルダと、 （ｂ）上記ホルダの上記端部間において上記ホルダに取
付けられ、少なくともひとつの光軸を有しかつこの少な
くともひとつの光軸と上記伝播軸との間の角度が０°か
ら９０°の間となるように上記ホルダに配置され、上記
源からの光を受取ったときに、上記光ファイバのゼロ分
散波長にほぼ等しい波長における主偏光依存スペクトル
ピークを含む光学的スペクトルを有するレーザ材とを備
えるレーザシステム。 - 【請求項２】上記材がＮｄ：ＹＬＦを備え、上記角度が
約３０°から約６０°までの角度であり、上記源が発生
する光の波長が約１．３μｍであり、かつ、上記光ファ
イバのゼロ分散波長が約１３１０ｎｍである請求項１の
レーザシステム。 - 【請求項３】上記ホルダは、円筒形でありかつ上記第１
及び第２の端部を結合する凹部（上記伝播軸と同じ方向
の軸を有する）を有しており、上記レーザ材は、上記ホ
ルダの上記凹部内に取付けられかつ２つの相対向する面
を有する固体円筒形である請求項２のレーザシステム。 - 【請求項４】上記円筒形レーザ材は、上記ホルダの上記
第１の端部に近接し、かつ、上記源からの波長近傍の波
長を光学的に透過させて上記ゼロ分散波長近傍の波長を
高い比率で光学的に反射させる手段を備える面を有する
請求項３のレーザシステム。 - 【請求項５】上記材の上記面に対向する面が、上記ホル
ダの第２の端部に近接し、かつ、上記ゼロ分散波長近傍
の波長を光学的に透過させる手段を備える請求項４のレ
ーザシステム。 - 【請求項６】上記レーザ材が、希土類をドープされてお
りかつレーザダイオード手段によりポンプされることの
できる結晶である請求項１のシステム。 - 【請求項７】上記レーザ材がネオジムドープリチウムイ
ットリウムフッ化物である請求項６のシステム。 - 【請求項８】上記レーザ材が互いに隣接するＮｄ：ＹＬ
Ｆの結晶を２つ備えており、この内の１つはその光軸が
上記伝播軸に対して約９０°の角度をなすようにカット
され、他方はその光軸が上記伝播軸に対して約０°の角
度をなすようにカットされている請求項１のシステム。 - 【請求項９】上記角度が０°ではない鋭角である請求項
１のシステム。 - 【請求項１０】上記レーザ材が単軸複屈折レーザ材であ
る請求項１のシステム。 - 【請求項１１】上記レーザ材が、上記光軸を定める光学
的楕円面により特徴づけられる請求項１のシステム。 - 【請求項１２】（ａ）レーザ材を保持するための保持手
段であって、源からのポンピング光放射を受取る第１の
側部及びレーザ光出力を伝送する第２の側部の２つの相
対向する側部を有し、さらに、これら２つの側部は互い
に平行に配置されておりかつ上記第１の側部からの第２
の側部へ伝送される光の伝播軸を定めるような保持手段
と、 （ｂ）光学的楕円面により特徴づけられ、偏光依存ゲイ
ン及び吸収スペクトルを有し、所定波長での偏光レーザ
出力スペクトルピークを１つ有するように上記伝播軸と
上記光学的楕円面の少なくとも１つの軸との間の所定角
度で上記保持手段に配置されるドープされた複屈折レー
ザ材とを備えるレーザシステム。 - 【請求項１３】上記レーザ材が、上記伝播軸と一致する
縦軸、上記伝播軸に対して鋭角をなすｃ軸及び上記伝播
軸に対して直角をなすａ軸を有するＮｄ：ＹＬＦロッド
を備える請求項１２のレーザシステム。 - 【請求項１４】上記ロッドが２つの平行端部を有してお
り、上記端部の一方である第１の端部が、上記所定波長
にほぼ等しいゼロ分散波長を有するファイバオプティク
手段に光を伝送するために、上記保持手段中の上記保持
手段の上記第１の側部に近接する位置に置かれる請求項
１３のレーザシステム。 - 【請求項１５】上記ロッドの上記第１の端部が、１３１
３ｎｍに対して高い反射性を有しかつ約７９２ｎｍに対
して透過性を有し、上記ロッドの上記第１の端部と相対
向する第２の端部が、１３１３ｎｍに対して少なくとも
０．２５％の反射性を有する請求項１４のレーザシステ
ム。 - 【請求項１６】上記保持手段が、上記ロッドを上記保持
手段の上記第１及び第２の側部の中間に備えるための長
円筒凹部を有する請求項１３のレーザシステム。 - 【請求項１７】上記源が、レーザダイオード、レーザダ
イオードアレイ、高輝度ダイオード及び高輝度ダイオー
ドアレイからなる群から選択される請求項１２のレーザ
システム。 - 【請求項１８】上記レーザ材が互いに近接して配置され
たＮｄ：ＹＬＦの２つのロッド状要素を備えており、そ
の一方が上記ＹＬＦ結晶のａ軸方向を向いた伝播軸を有
しており、他方が上記ＹＬＦ結晶のｃ軸方向を向いた伝
播軸を有している請求項１２のレーザシステム。 - 【請求項１９】上記レーザ材が、Ｎｄ：ＹＬＦのブール
からカットされて上記ブールのｃ軸に対して約４５°の
角度をなす縦軸を有する請求項１２のレーザシステム。 - 【請求項２０】（ａ）少なくとも１つの光軸と、偏光依
存ゲイン並びに所定の波長及び偏光においてのスペクト
ルピークを含む吸収スペクトルとを有し、ポンピング波
長により特徴づけられる源によりポンプされるレーザ材
と、 （ｂ）上記スペクトルピークは、伝播方向が或る結晶軸
に沿っているときに或る所定の特性を有し、かつ、上記
伝播方向が他の結晶軸に沿っているときに他の所定の特
性を有している、上記材をレーザ発振させ上記伝播方向
に沿って光ファイバにレーザを供給するレーザ空洞を形
成する手段と、 （ｃ）上記レーザ材を上記空洞中であってかつ上記２つ
の結晶軸間の角度である０°でない所定の鋭角の上記伝
播方向に沿って配置することによって、上記スペクトル
ピークが上記或る所定の特性と上記他の所定の特性との
間に位置するように、上記吸収スペクトルを前もって選
択された光ファイバのゼロ分散波長に適合する手段とを
備える光ファイバに供給するためのレーザシステム。 - 【請求項２１】上記レーザ材は、上記伝播軸がＹＬＦの
ｃ軸に対して０°でない鋭角となるようにＮｄ：ＹＬＦ
のブールからカットされたＮｄ：ＹＬＦを備える請求項
２０のレーザシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/551,570 US5062117A (en) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | Tailored laser system |
| US551570 | 1990-07-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0621539A true JPH0621539A (ja) | 1994-01-28 |
Family
ID=24201804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3197247A Pending JPH0621539A (ja) | 1990-07-11 | 1991-07-11 | レーザシステム |
Country Status (5)
| Country | Link |
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