JPH07120830B2 - レーザシステム - Google Patents

レーザシステム

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JPH07120830B2
JPH07120830B2 JP1509209A JP50920989A JPH07120830B2 JP H07120830 B2 JPH07120830 B2 JP H07120830B2 JP 1509209 A JP1509209 A JP 1509209A JP 50920989 A JP50920989 A JP 50920989A JP H07120830 B2 JPH07120830 B2 JP H07120830B2
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JP
Japan
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laser
wavelength
pump
ions
doped
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JP1509209A
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ミラー，コリン・アンダーソン
アーミテイジ，ジョナットハン・リッチャード
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British Telecommunications PLC
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British Telecommunications PLC
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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
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
    • H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067—Fibre 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

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明はレーザシステムに関し、特に光ファイバ増幅
器を備えたレーザシステムに関する。
希土類イオンがドープされた単一モード光ファイバは、
光ファイバがレーザ作用を生じるよりも短い波長の光を
使用して縦方向にポンピングされるとき、有用なスペク
トル領域において光増幅を行うことが知られている。こ
のポンピングの波長はドープイオンの原子吸収に対応し
ている。
当該技術でよく知られていように、レーザがポンプ波長
の光でポンピングされるとき、レーザ中のイオンはポン
ピングにより励起されてレーザ作用を生じる。ポンプし
た光の全てがレーザの出力光に変換されるのではなく、
残りの部分は残留（remnant）ポンプとして知られてい
る。残留ポンプは一般的には使用されず、したがってシ
ステムの効率を低下させる。
数百ppmのエルビウムイオンでドープされたシリカまた
は多成分ガラスファイバは略々1536nmで光学的利得を有
することが知られている。増幅器のポンピングが生じる
適当な吸収帯は540nm,650nm,800nm,および980nmであ
る。これらのポンピング帯のあるものは他よりも効率が
高い。これはある波長でポンプ光子の寄生励起状態吸収
（ESA）が存在することによる。例えばシラカガラス中
のエルビウムは650nmおよび980nmでESAがないが、800nm
付近では顕著な量を有する。それ故800nmのポンプ波長
よりも650nmまたは980nmのポンプ波長を使用するほうが
ずっと効率のよい性能が得られる。
しかし残念ながら、650nm帯でポンプすることのできる
ポンプレーザは得られていない。さらに650nm帯は980nm
帯ほどの量子効率がなく、また980nm付近で出力を生成
することのできる放射線源も乏しい。その結果光ファイ
バ増幅器は一般に例えば高出力GaAlAsレーザダイオード
により800nm付近でポンピングされる。しかしこのポン
プ帯域は最高性能の結果を与えるものではない。
この発明の目的は、実質上ESAのない波長でレーザがポ
ンピングされるレーザシステムを提供することにある。
この発明によれば、第１および第２の波長でポンピング
可能な第１のレーザと、第２の波長でレーザ作用を生じ
るように、第１の波長でポンピング可能な第２のレーザ
とを具備し、第２の波長の第２のレーザの出力および第
１の波長の残留ポンプの両者が第１のレーザをポンピン
グするために結合されるレーザシステムが提供される。
第１のレーザは希土類イオンによってドープされた単一
モードの光ファイバであることが好ましく、例えば、エ
ルビウムイオンによってドープされたシリカをベースと
した光ファイバである。それゆえ650nmおよび980nm付近
のポンピング波長でESAは存在しない。
第２のレーザは、エルビウムイオンによってドープされ
たフロロジルコネー光ファイバで構成されることが好ま
しく、GaAlAsレーザによってポンピングされる。第２の
レーザはしたがって800nm付近でポンピングされ、980nm
付近でレーザ作用を生じる。
この発明の別の利点は、残留ポンプが第１のレーザをポ
ンピングするために第２のレーザの出力と結合されるよ
うに構成されていることである。したがって第１のレー
ザは980nm付近および800nm付近の両方でポンピングさ
れ、したがってシステムの効率が増加する。
その代りに、第２のレーザが２以上の形式の希土類イオ
ンでドープされたシリカベース光ファイバであってもよ
い。イオンはネオジウムおよびイッテルビウムイオンで
あってもよく、レーザは800nmでポンピングされること
ができる。ポンプ光子はネオジウムイオンにより吸収さ
れ、これらの励起されたイオンは放射弛緩なしにそれら
のエネルギをイッテルビウムイオンに転送する。これは
２つのイッテルビウムイオンレベルの間にポピュレーシ
ョンの反転をもたらし、システムは980nmでレーザ発振
をする。
以下添付図面を参照にして実施例によって説明する。
第１図はこの発明の１実施例によるレーザシステムの概
略図である。
第２図はエルビウムドープフロロジルコネート光ファイ
バレーザおよびエルビウムドープシリカベース光ファイ
バレーザのエネルギレベルを示す。
第３図はネオジウムおよびイッテルビウムイオンでドー
プされたシリカベース光ファイバレーザの概略図であ
る。
第１図を参照すると、この発明の１実施例のレーザシス
テムは、エルビウムイオンでドープされたシリカをベー
スとするファイバから構成されている第１のレーザ１
と、エルビウムイオンでドープされたフロロジルコネー
トファイバから構成されている第２のレーザ２とを備え
ている。GaAlAsレーザ３は800nmの第１の波長λ１でレ
ーザ２をポンピングするために使用される。これは980n
mの第２の波長λ２でレーザ２にレーザ作用を行なわせ
る。この出力波長λ２は残留物ポンプ波長λ１と共にレ
ーザ１に注入され、レーザ１を略々1540nmの出力波長λ
３でレーザ発振させる。
第１図のシステムの別の実施例においては、レーザ２は
コアの直径30μｍ、開口数0.22のエルビウムドープ弗化
物光ファイバにより構成される。それは267ppmのエルビ
ウムイオンでドープされ、長さは35cmである。それは95
％の反射器を有する標準のファブリペロー空洞である。
ポンプレーザ３はアルゴンレーザであり、レーザ２をポ
ンピングするには800nmのほうが良好な結果が得られる
けれども488nmでレーザ２をポンピングする。レーザ２
は988nmの波長で動作する。この例ではレーザ２として
単一モード弗化物光ファイバを使用することによってさ
らに良好な結果が得られた。
第２図を参照すると、第１図のシステムにおけるエネル
ギレベルが示されている。レーザ２は800nmでポンプレ
ーザ３によってポンピングされている。これはエルビウ
ムイオンを4I9/2レベルに励起する。イオンはそれから
放射しないで減衰して、4I11/2レベルに低下し、それか
ら980nmで光を生成する4I15/2レベルへ放射して転移す
る。980nmにおけるこの放射減衰による出力は800nmにお
ける残留ポンプと結合され、レーザ１を980nmと800nmの
両方でポンピングする。非放射減衰は、4I9/2レベルお
よび4I11/2レベルの両者で生じて4I13/2になる。そこか
ら1540nm付近に対してポンプ入力の増幅を生じる放射減
衰が生じて4I15/2レベルに移行する。
この発明のシステムの利点は、波長λ１から効率よく変
換されたとき、波長λ２は単に波長λ１でレーザ１をポ
ンピングすることによって得られた場合よりも改善され
た利得係数（dB/mW）を与えることである。
レーザ２の放射転移は4I11/2−4I15/2であることが認め
られる。シリカのような他のホスト材料においては、こ
の転移は放射性ではない可能性があり、4I11/2のレベル
から4I13/2レベルへ速い非放射性の減衰を生成する強い
光子結合である。
第３図を参照するとレーザ２の別の実施例が概略的に示
されている。レーザ２はネオジウムとイッテルビウムイ
オンの両者を含むシリカベースの光ファイバで構成され
ている。レーザ２は800nmでポンピングされる。ポンプ
光子はネオジウムイオンによって吸収され、これらの励
起されたイオンは非放射性弛緩によってイッテルビウム
イオンにそれらのエネルギを転送する。ポピュレイショ
ン反転は２つのイッテルビウムレベル間に設定され、レ
ーザがレーザ発振を生じる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１および第２の波長でポンピング可能な
    第１のレーザと、 第２の波長でレーザを発生するように、第１の波長でポ
    ンピング可能な第２のレーザと、 第１のレーザをポンピングするために結合されている第
    ２の波長の第２のレーザの出力および第１の波長の残り
    のポンプとを具備するレーザ装置。
  2. 【請求項２】第１のレーザが、希土類イオンによってド
    ープされた単一モードの光ファイバである請求項１記載
    の装置。
  3. 【請求項３】第１のレーザが、エルビウムイオンによっ
    てドープされたシリカを基礎とした光ファイバである請
    求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】第２のレーザが、エルビウムイオンによっ
    てドープされたフルオロジルコニウム酸塩を基礎とした
    レーザを具備する請求項１乃至３のいずれか１項記載の
    装置。
  5. 【請求項５】第２のレーザが単一モードのファイバであ
    る請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】第２のレーザが、ネオジムおよびイッテル
    ビウムイオンで両方によってドープされるシリカを基礎
    としたファイバである請求項１乃至３のいずれか１項記
    載の装置。
JP1509209A 1988-09-09 1989-08-30 レーザシステム Expired - Lifetime JPH07120830B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8821140.4 1988-09-09
GB888821140A GB8821140D0 (en) 1988-09-09 1988-09-09 Laser systems
PCT/GB1989/001002 WO1990003053A1 (en) 1988-09-09 1989-08-30 Laser systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04501787A JPH04501787A (ja) 1992-03-26
JPH07120830B2 true JPH07120830B2 (ja) 1995-12-20

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ID=10643299

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1509209A Expired - Lifetime JPH07120830B2 (ja) 1988-09-09 1989-08-30 レーザシステム

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US (1) US5157683A (ja)
EP (1) EP0358401B1 (ja)
JP (1) JPH07120830B2 (ja)
AT (1) ATE107089T1 (ja)
AU (1) AU625761B2 (ja)
CA (1) CA1323919C (ja)
DE (1) DE68915909T2 (ja)
ES (1) ES2055078T3 (ja)
GB (1) GB8821140D0 (ja)
HK (1) HK136796A (ja)
WO (1) WO1990003053A1 (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
CA1323919C (en) 1993-11-02
DE68915909T2 (de) 1994-09-29
DE68915909D1 (de) 1994-07-14
AU4192189A (en) 1990-04-02
EP0358401B1 (en) 1994-06-08
ES2055078T3 (es) 1994-08-16
US5157683A (en) 1992-10-20
HK136796A (en) 1996-08-02
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WO1990003053A1 (en) 1990-03-22
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