JPH09199777A - モードロックレーザー装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 受動的モードロックファイバーレーザーから
調整可能な反復率を有する超短パルスを発生させるこ
と。 【解決手段】 １０ナノ秒台の寿命を有する半導体飽和
吸収体を１００ナノ秒台のキャビティー往復時間を有す
るファイバーレーザーに挿入することによって、受動的
調和モードロックが得られ、基本キャビティー周波数の
整数倍のパルスが安定して発生した。レーザーの光学的
な制限が可能な偏光状態において、２０から５００ＭＨ
ｚの周波数範囲のパルスが得られ、この周波数範囲で
は、キャビティーへのポンプ出力レベルを単純に選択す
ることによって別の反復率を選択し得た。キャビティー
一往復の時間内におけるパルスジッターは３００ピコ秒
と５０ピコ秒の間と測定され、周波数範囲の側波帯は最
高７０ｄＢまで抑圧し得た。飽和吸収体はキャビティー
反復率を安定化させ、受動的モードロックを開始させる
ために利用される。非線形偏光展開によりモードロック
が持続され、また、パルスの振幅変動を抑圧させるため
に光学的な制限が加えられる。
調整可能な反復率を有する超短パルスを発生させるこ
と。 【解決手段】 １０ナノ秒台の寿命を有する半導体飽和
吸収体を１００ナノ秒台のキャビティー往復時間を有す
るファイバーレーザーに挿入することによって、受動的
調和モードロックが得られ、基本キャビティー周波数の
整数倍のパルスが安定して発生した。レーザーの光学的
な制限が可能な偏光状態において、２０から５００ＭＨ
ｚの周波数範囲のパルスが得られ、この周波数範囲で
は、キャビティーへのポンプ出力レベルを単純に選択す
ることによって別の反復率を選択し得た。キャビティー
一往復の時間内におけるパルスジッターは３００ピコ秒
と５０ピコ秒の間と測定され、周波数範囲の側波帯は最
高７０ｄＢまで抑圧し得た。飽和吸収体はキャビティー
反復率を安定化させ、受動的モードロックを開始させる
ために利用される。非線形偏光展開によりモードロック
が持続され、また、パルスの振幅変動を抑圧させるため
に光学的な制限が加えられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は受動的モードロッ
クファイバーレーザーに関し、さらに詳しくは、反復率
が調整可能な受動的モードロックファイバーレーザーと
超短パルス発生方法に関するものである。
クファイバーレーザーに関し、さらに詳しくは、反復率
が調整可能な受動的モードロックファイバーレーザーと
超短パルス発生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｆｅｒｍａｎｎらの文献（Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｂ， Ｂ５８，１９７ （１９９
４）等に公開されているように、計測器やセンサーに関
してモードロックファイバーレーザーを応用すると高平
均出力や高反復率による恩恵を受け得る。しかしなが
ら、エルビウムファイバーレーザーから高平均出力や高
反復率を得るためには、キャビティー内に必要なファイ
バー長が長くなるために厳しい制約が存在する。Ｆｅｒ
ｍａｎｎ他（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２０，
１７２ （１９９５））に教示されているように、チャ
ープファイバー格子をファイバー発振器に組み込むこと
により（パルス幅の増大と引き替えに）出力の制約を克
服し得るが、反復率に関する制約は存在し続ける。米国
特許出願第０８／４４５，２８７号等に開示されている
ように、レーザーシステムをさらに複雑化させたチャー
プパルス増幅に基づくファイバーシステムにも同じ限界
が存在する。
ｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｂ， Ｂ５８，１９７ （１９９
４）等に公開されているように、計測器やセンサーに関
してモードロックファイバーレーザーを応用すると高平
均出力や高反復率による恩恵を受け得る。しかしなが
ら、エルビウムファイバーレーザーから高平均出力や高
反復率を得るためには、キャビティー内に必要なファイ
バー長が長くなるために厳しい制約が存在する。Ｆｅｒ
ｍａｎｎ他（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２０，
１７２ （１９９５））に教示されているように、チャ
ープファイバー格子をファイバー発振器に組み込むこと
により（パルス幅の増大と引き替えに）出力の制約を克
服し得るが、反復率に関する制約は存在し続ける。米国
特許出願第０８／４４５，２８７号等に開示されている
ように、レーザーシステムをさらに複雑化させたチャー
プパルス増幅に基づくファイバーシステムにも同じ限界
が存在する。
【０００３】しかしながら、調和モードロックを使用し
てキャビティー内の反復率を増加させることによりファ
イバーレーザーの平均出力を増加させることができる。
Ｙｏｓｈｉｄａ他（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ， ６０，９３２ （１９９２））やＤ
ｅｎｎｉｓ他（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ， ２８， １８９４ （１９９２））に開示された
初期の受動的調和モードロックシステムでは、レーザー
の反復率を増加させるために副キャビティーが受動的モ
ードロックファイバーレーザーに組み込まれている。し
かし、副キャビティーの利用は、副キャビティーと主キ
ャビティーとの間の位相を調整する必要があるため、本
質的に不安定な設計へとつながる。さらに、副キャビテ
ィーの長さを変更することなく反復率を調整することは
不可能である。その代わりに、キャビティー内で電気−
光学変調器を使用することによってパルス反復率を安定
させることは可能である（Ｃ．Ｒ． Ｄｏｅｒｒ他，
Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ｖｏｌ． １９，
ｐ． ３１−３３， １９９４）。光学的な制限が存在
する場合は、副キャビティーを使用しなくともパルス振
幅変動を抑え、安定した調和モードロックを得られる。
しかし、変調器を使用する場合は通常、キャビティー長
を変調器の反復率に電子的にロックしなければならない
ため、高価な電子駆動装置ならびにキャビティー長安定
機構が要求される。
てキャビティー内の反復率を増加させることによりファ
イバーレーザーの平均出力を増加させることができる。
Ｙｏｓｈｉｄａ他（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ， ６０，９３２ （１９９２））やＤ
ｅｎｎｉｓ他（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ， ２８， １８９４ （１９９２））に開示された
初期の受動的調和モードロックシステムでは、レーザー
の反復率を増加させるために副キャビティーが受動的モ
ードロックファイバーレーザーに組み込まれている。し
かし、副キャビティーの利用は、副キャビティーと主キ
ャビティーとの間の位相を調整する必要があるため、本
質的に不安定な設計へとつながる。さらに、副キャビテ
ィーの長さを変更することなく反復率を調整することは
不可能である。その代わりに、キャビティー内で電気−
光学変調器を使用することによってパルス反復率を安定
させることは可能である（Ｃ．Ｒ． Ｄｏｅｒｒ他，
Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ｖｏｌ． １９，
ｐ． ３１−３３， １９９４）。光学的な制限が存在
する場合は、副キャビティーを使用しなくともパルス振
幅変動を抑え、安定した調和モードロックを得られる。
しかし、変調器を使用する場合は通常、キャビティー長
を変調器の反復率に電子的にロックしなければならない
ため、高価な電子駆動装置ならびにキャビティー長安定
機構が要求される。
【０００４】近年、Ｆｅｒｍａｎｎ他による米国特許第
５，４１４，７２５号明細書に位相感応型副キャビティ
ーを使用せず、キャビティー内に飽和吸収体を非対照的
に配設したシステムが開示されている。吸収体の位置設
定は本質的に副キャビティーを定義することにもなるの
で、動作原理は副キャビティーを使用したシステムと類
似したものになる。しかしながら、飽和吸収体内におけ
る二つのパルスの相互作用は振幅効果によって支配され
ている（即ち、二つのパルスが飽和吸収体の領域内で衝
突した場合にのみ飽和吸収体が選択的にエネルギーを解
放する）ため、「副キャビティー」の位相を制御する必
要はなくなる。しかしながら、Ｆｅｒｍａｎｎ他が提案
したシステムには、反復率が飽和吸収体の位置設定によ
り決定され、キャビティー内の素子を物理的に移動させ
ることによってのみ調整が可能であるという限界があ
る。
５，４１４，７２５号明細書に位相感応型副キャビティ
ーを使用せず、キャビティー内に飽和吸収体を非対照的
に配設したシステムが開示されている。吸収体の位置設
定は本質的に副キャビティーを定義することにもなるの
で、動作原理は副キャビティーを使用したシステムと類
似したものになる。しかしながら、飽和吸収体内におけ
る二つのパルスの相互作用は振幅効果によって支配され
ている（即ち、二つのパルスが飽和吸収体の領域内で衝
突した場合にのみ飽和吸収体が選択的にエネルギーを解
放する）ため、「副キャビティー」の位相を制御する必
要はなくなる。しかしながら、Ｆｅｒｍａｎｎ他が提案
したシステムには、反復率が飽和吸収体の位置設定によ
り決定され、キャビティー内の素子を物理的に移動させ
ることによってのみ調整が可能であるという限界があ
る。
【０００５】最近になってＧｒｕｄｉｎｉｎ他により、
調整可能な反復率を得ことに関する問題点の部分的解決
策が提案された（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ， ２９， １８６０ （１９９３））。Ｇｒｕｄ
ｉｎｉｎ他は、ソリトンの相互作用がファイバーレーザ
ーにおいて安定した受動的調和モードロックを誘発し得
ることを発見した。Ｇｒｕｄｉｎｉｎが最初の研究にて
仮定した通り、現在は一般的に長命の音響光学的相互作
用がファイバーレーザー内でのパルス間のソリトン反発
作用へつながると信じられている（Ａ．Ｎ． Ｐｉｌｉ
ｐｅｔｓｋｉｉ他， Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，
２０， ９０７ （１９９５）、Ｓ．Ｇｒａｙ他 ，
Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ２０， １８９
（１９９５））。言い換えると、これは数十ミリ秒から
数秒程度の期間において安定した調和モードロックパル
ス列の連続的発生を導く。
調整可能な反復率を得ことに関する問題点の部分的解決
策が提案された（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ， ２９， １８６０ （１９９３））。Ｇｒｕｄ
ｉｎｉｎ他は、ソリトンの相互作用がファイバーレーザ
ーにおいて安定した受動的調和モードロックを誘発し得
ることを発見した。Ｇｒｕｄｉｎｉｎが最初の研究にて
仮定した通り、現在は一般的に長命の音響光学的相互作
用がファイバーレーザー内でのパルス間のソリトン反発
作用へつながると信じられている（Ａ．Ｎ． Ｐｉｌｉ
ｐｅｔｓｋｉｉ他， Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，
２０， ９０７ （１９９５）、Ｓ．Ｇｒａｙ他 ，
Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ２０， １８９
（１９９５））。言い換えると、これは数十ミリ秒から
数秒程度の期間において安定した調和モードロックパル
ス列の連続的発生を導く。
【０００６】しかしながら、今日に至るまでＧｒｕｄｉ
ｎｉｎによって提案されたシステムは、非常に偏光状態
に敏感で、１５以上のキャビティー長を有する非常に長
いファイバー環状キャビティー内でのみ作動が可能であ
ったため、実用的なシステムではなかった。明らかに、
このような長いファイバーレーザー内の偏光状態は環境
変化の影響を大きく受けるため、これらのレーザーの安
定動作時間は高々数時間である。さらに、Ｇｒｕｄｉｎ
ｉｎ他は調和モードロックレーザーでパルスの振幅変動
を安定化させるために必要なキャビティー内に光学的な
制限を加え得る手段を何も採用していなかった（Ｃ．
Ｒ． Ｄｏｅｒｒ他）。受動的調和モードロックにおい
てパルス内の反発力はその振幅に依存するため、光学的
な制限を加えることによりパルスジッターの低い受動的
調和モードロックパルスの発生が促進される。
ｎｉｎによって提案されたシステムは、非常に偏光状態
に敏感で、１５以上のキャビティー長を有する非常に長
いファイバー環状キャビティー内でのみ作動が可能であ
ったため、実用的なシステムではなかった。明らかに、
このような長いファイバーレーザー内の偏光状態は環境
変化の影響を大きく受けるため、これらのレーザーの安
定動作時間は高々数時間である。さらに、Ｇｒｕｄｉｎ
ｉｎ他は調和モードロックレーザーでパルスの振幅変動
を安定化させるために必要なキャビティー内に光学的な
制限を加え得る手段を何も採用していなかった（Ｃ．
Ｒ． Ｄｏｅｒｒ他）。受動的調和モードロックにおい
てパルス内の反発力はその振幅に依存するため、光学的
な制限を加えることによりパルスジッターの低い受動的
調和モードロックパルスの発生が促進される。
【０００７】さらに、音響光学的な相互作用は非常に弱
いため、キャビティー内における小さな残留反射の効果
は完全に覆い隠されてしまうことが多い。つまり、キャ
ビティー内に小さな反射が存在しても、パルスがキャビ
ティー内に均一に分配されることはなく、パルス群とし
てそのまま保持されるのである。定在波キャビティーは
本質的に高次のキャビティー内反射の影響を受けるため
（Ｋ． Ｔａｍｕｒａ他、Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ， １８， ２２０ （１９９３））、定在波キャビ
ティー内で受動的調和モードロックを得ることはできな
い。
いため、キャビティー内における小さな残留反射の効果
は完全に覆い隠されてしまうことが多い。つまり、キャ
ビティー内に小さな反射が存在しても、パルスがキャビ
ティー内に均一に分配されることはなく、パルス群とし
てそのまま保持されるのである。定在波キャビティーは
本質的に高次のキャビティー内反射の影響を受けるため
（Ｋ． Ｔａｍｕｒａ他、Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ， １８， ２２０ （１９９３））、定在波キャビ
ティー内で受動的調和モードロックを得ることはできな
い。
【０００８】Ｇｒｕｄｉｎｉｎ他によって提案されたシ
ステムは数十ｍＷの出力を発生し得るが、高価で非実用
的なポンプ源を必要とする。数百ＭＨｚの反復率で作動
しているシステムは数百ｍＷのポンプ出力を必要とする
ため、Ｇｒｕｄｉｎｉｎ他が教示するシステムは大きく
かさばるチタン：サファイヤレーザーをポンプ源としな
ければならない。チタン：サファイヤレーザーをＭＯＰ
Ａ（Ｍａｓｔｅｒ−Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ Ｐｏｗｅｒ
Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｄｉｏｄｅ ｌａｓｅｒ）に変
更したとしても、ＭＯＰＡの製造コストが高いため、シ
ステムのコストを低減させることはできない。
ステムは数十ｍＷの出力を発生し得るが、高価で非実用
的なポンプ源を必要とする。数百ＭＨｚの反復率で作動
しているシステムは数百ｍＷのポンプ出力を必要とする
ため、Ｇｒｕｄｉｎｉｎ他が教示するシステムは大きく
かさばるチタン：サファイヤレーザーをポンプ源としな
ければならない。チタン：サファイヤレーザーをＭＯＰ
Ａ（Ｍａｓｔｅｒ−Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ Ｐｏｗｅｒ
Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｄｉｏｄｅ ｌａｓｅｒ）に変
更したとしても、ＭＯＰＡの製造コストが高いため、シ
ステムのコストを低減させることはできない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題とその解決手段および作
用効果】本発明の目的は、調和モードロックを繰り返し
誘発でき、安定したファイバーレーザーを提供すること
である。さらに、本発明の目的は、調整可能な反復率を
有し、超短波パルスを発生し得る安定した受動的モード
ロックファイバーレーザーを提供することである。本発
明の実施例の一つには、レーザーキャビティー内にキャ
ビティー往復時間の約十分の一のキャリア寿命を有する
飽和吸収体が配設されている。光学的な制限が存在する
場合、飽和吸収体は定在波キャビティー内における調和
モードロックを可能にし、キャビティーの一部に偏光保
持ファイバーを使用することで環境変化に対して安定化
されたキャビティー設計を可能にし得る（Ｆｅｒｍａｎ
ｎ他， Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， １９， ４
３（１９９４））。そのため、本発明は信頼性が非常に
高く、本質的に人為的な調整が不要なシステムである。
用効果】本発明の目的は、調和モードロックを繰り返し
誘発でき、安定したファイバーレーザーを提供すること
である。さらに、本発明の目的は、調整可能な反復率を
有し、超短波パルスを発生し得る安定した受動的モード
ロックファイバーレーザーを提供することである。本発
明の実施例の一つには、レーザーキャビティー内にキャ
ビティー往復時間の約十分の一のキャリア寿命を有する
飽和吸収体が配設されている。光学的な制限が存在する
場合、飽和吸収体は定在波キャビティー内における調和
モードロックを可能にし、キャビティーの一部に偏光保
持ファイバーを使用することで環境変化に対して安定化
されたキャビティー設計を可能にし得る（Ｆｅｒｍａｎ
ｎ他， Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， １９， ４
３（１９９４））。そのため、本発明は信頼性が非常に
高く、本質的に人為的な調整が不要なシステムである。
【００１０】本発明のもう一つの目的は、Ｍａｕｒｅｒ
の米国特許３，８０８，５４９号明細書に開示されてい
るように、二重クラッドファイバーを発振器に組み込む
ことによって固体ポンプレーザーやＭＯＰＡを不必要に
することである。その結果、全システムを低価格なダイ
オード配列レーザーによってクラッドポンプすることが
可能となる。本発明に沿って最適化されたレーザーシス
テムは平均出力が数十ｍＷで少なくとも１ＧＨｚの反復
率を達成し得る。
の米国特許３，８０８，５４９号明細書に開示されてい
るように、二重クラッドファイバーを発振器に組み込む
ことによって固体ポンプレーザーやＭＯＰＡを不必要に
することである。その結果、全システムを低価格なダイ
オード配列レーザーによってクラッドポンプすることが
可能となる。本発明に沿って最適化されたレーザーシス
テムは平均出力が数十ｍＷで少なくとも１ＧＨｚの反復
率を達成し得る。
【００１１】
【発明の実施の形態および実施例】図１は環境的に安定
した受動的調和モードロックファイバーレーザーを示し
たものである。エルビウム・ドープ・ファイバー１ａは
約１４の長さの偏光保持ファイバーで、重量でおよそ９
００ｐｐｍのレベルでドープ処理されている。偏光保持
特性を持たず、ドープ処理されていない適切な長さのフ
ァイバーを使用することにより、キャビティー内の分散
はわずかにマイナスに調整される。ファイバー１ａの一
端には波長分割マルチプレクサ１ｂが接続されている。
波長分割マルチプレクサ１ｂにはポンプＰｕｍｐとファ
ラデー回転子鏡ＦＲＭが接続されている。また、キャビ
ティーはＦｅｒｍａｎｎ他（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ１９， ４３ （１９９４））に開示された技術を
含んでおり（ファイバー１ａの両端にファラデー回転子
ＦＲおよびファラデー回転子鏡ＦＲＭが配設されてい
る）、キャビティー内の線形偏光変動の補正およびキャ
ビティー内の非線形偏光展開（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｐ
ｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）を安定
化させ得るようになっている。この実施例において、非
線形偏光展開による受動的モードロックは、ファイバー
１ａの一端とキャビティー内偏光子４の間に配設された
四分の一波長板３および二分の一波長板２によって確保
されている。このレーザーの信号光出力はキャビティー
内偏光子４より取り出される。偏光子４より取り出され
る信号光の量は偏光子４とキャビティー鏡６との間に配
設された四分の一波長板５により調整し得る。ファイバ
ーレーザーのポンピングは、９８０ｎｍで最高１１０ｍ
Ｗ程度の出力を有するピグテール単一モードレーザーダ
イオード、または、５００ｍＷの程度の出力を有するＭ
ＯＰＡレーザーによって行い得る。受動的モードロック
を開始させるには、半導体飽和吸収体７をキャビティー
一端に挿入するか、または、キャビティーの一端に配置
した鏡を振動させれば良い。半導体飽和吸収体７は反射
放熱板上にエピタキシャル法にて形成された２μｍのＩ
ｎＧａＡｓＰ膜に基づくもので、１ナノ秒未満〜２０ナ
ノ秒程度のキャリア寿命を有する。このようにして形成
されたサンプルのキャリア寿命は２０ナノ秒程度である
が、プロトン衝撃によってキャリア寿命を短縮させ得
る。飽和吸収体の寿命の測定にはポンプ−プローブ方式
を用いることができる。
した受動的調和モードロックファイバーレーザーを示し
たものである。エルビウム・ドープ・ファイバー１ａは
約１４の長さの偏光保持ファイバーで、重量でおよそ９
００ｐｐｍのレベルでドープ処理されている。偏光保持
特性を持たず、ドープ処理されていない適切な長さのフ
ァイバーを使用することにより、キャビティー内の分散
はわずかにマイナスに調整される。ファイバー１ａの一
端には波長分割マルチプレクサ１ｂが接続されている。
波長分割マルチプレクサ１ｂにはポンプＰｕｍｐとファ
ラデー回転子鏡ＦＲＭが接続されている。また、キャビ
ティーはＦｅｒｍａｎｎ他（Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ１９， ４３ （１９９４））に開示された技術を
含んでおり（ファイバー１ａの両端にファラデー回転子
ＦＲおよびファラデー回転子鏡ＦＲＭが配設されてい
る）、キャビティー内の線形偏光変動の補正およびキャ
ビティー内の非線形偏光展開（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｐ
ｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）を安定
化させ得るようになっている。この実施例において、非
線形偏光展開による受動的モードロックは、ファイバー
１ａの一端とキャビティー内偏光子４の間に配設された
四分の一波長板３および二分の一波長板２によって確保
されている。このレーザーの信号光出力はキャビティー
内偏光子４より取り出される。偏光子４より取り出され
る信号光の量は偏光子４とキャビティー鏡６との間に配
設された四分の一波長板５により調整し得る。ファイバ
ーレーザーのポンピングは、９８０ｎｍで最高１１０ｍ
Ｗ程度の出力を有するピグテール単一モードレーザーダ
イオード、または、５００ｍＷの程度の出力を有するＭ
ＯＰＡレーザーによって行い得る。受動的モードロック
を開始させるには、半導体飽和吸収体７をキャビティー
一端に挿入するか、または、キャビティーの一端に配置
した鏡を振動させれば良い。半導体飽和吸収体７は反射
放熱板上にエピタキシャル法にて形成された２μｍのＩ
ｎＧａＡｓＰ膜に基づくもので、１ナノ秒未満〜２０ナ
ノ秒程度のキャリア寿命を有する。このようにして形成
されたサンプルのキャリア寿命は２０ナノ秒程度である
が、プロトン衝撃によってキャリア寿命を短縮させ得
る。飽和吸収体の寿命の測定にはポンプ−プローブ方式
を用いることができる。
【００１２】レーザーの偏光状態を正しく調整し、１５
ｍＷ程度のポンプ出力レベルを維持し、１ナノ秒〜２０
ナノ秒の範囲のキャリア寿命を有する飽和吸収体を使用
することにより、基本キャビティー反復率で受動的モー
ドロックを自動的に開始（Ｓｅｌｆ−Ｓｔａｒｔ）させ
ることが可能となる。図２は本発明によって発生したパ
ルスのスペクトルを示す。発生したパルスは２００フェ
ムト秒程度のパルス幅を有しており（ガウス形を仮定し
た場合）、自己相関関数軌跡を有するとともに近似的に
帯域幅が制限されている。一般的に、受動的モードロッ
クを自動的に介しさせ、かつ、信頼性を犠牲にすること
なく発振器から得られる最高パルス出力は約３０ｐＪで
ある。
ｍＷ程度のポンプ出力レベルを維持し、１ナノ秒〜２０
ナノ秒の範囲のキャリア寿命を有する飽和吸収体を使用
することにより、基本キャビティー反復率で受動的モー
ドロックを自動的に開始（Ｓｅｌｆ−Ｓｔａｒｔ）させ
ることが可能となる。図２は本発明によって発生したパ
ルスのスペクトルを示す。発生したパルスは２００フェ
ムト秒程度のパルス幅を有しており（ガウス形を仮定し
た場合）、自己相関関数軌跡を有するとともに近似的に
帯域幅が制限されている。一般的に、受動的モードロッ
クを自動的に介しさせ、かつ、信頼性を犠牲にすること
なく発振器から得られる最高パルス出力は約３０ｐＪで
ある。
【００１３】特定の飽和吸収体が受動的調和モードロッ
クを安定させ得るということを実証するために、下記の
実験を行った。 １） 発振器に供給されるポンプの出力レベルを適当に
１５ｍＷ以上に設定し、飽和吸収体７を取り除いて、受
動的モードロックを作動させるために反射鏡を振動させ
ると、キャビティーの一往復時間内に大量のパルスを発
生させ得たが、パルスの分離は一様でなく、常に混沌と
した固まりのままであった。 ２） 発振器に供給されるポンプの出力レベルを適当に
１５ｍＷ以上に設定し、５ナノ秒以下のキャリア寿命を
有する飽和吸収体を使用すると、自動的に受動的モード
ロックが開始され、キャビティーの一往復時間内に大量
のパルスを発生させ得たが、安定した反復率は得られ
ず、パルスは混沌とした固まりのままであった。５ナノ
秒程度のキャリア寿命を有するサンプルを使用した場合
に、ときどきパルスの分離が可能になる場合があった
が、一往復間におけるパルス間のジッターは数ナノ秒で
あった。 ３） 発振器に供給されるポンプの出力レベルを適当に
１５ｍＷ以上に設定し、５ナノ秒より長いキャリア寿命
を有する飽和吸収体を使用すると、自動的に受動的モー
ドロックが開始され、キャビティーの一往復時間内に大
量のパルスを発生させ得た。しかし、今回は数秒の間に
安定した受動的調和モードロックを得ることができた。
実際、安定した受動的調和モードロックは２５〜２５０
ＭＨｚ（４．７ＭＨｚのステップで測定）の周波数の範
囲内で得られ、反復率の上限はＭＯＰＡレーザーから得
られる最高ポンプ出力レベルにより制限された。
クを安定させ得るということを実証するために、下記の
実験を行った。 １） 発振器に供給されるポンプの出力レベルを適当に
１５ｍＷ以上に設定し、飽和吸収体７を取り除いて、受
動的モードロックを作動させるために反射鏡を振動させ
ると、キャビティーの一往復時間内に大量のパルスを発
生させ得たが、パルスの分離は一様でなく、常に混沌と
した固まりのままであった。 ２） 発振器に供給されるポンプの出力レベルを適当に
１５ｍＷ以上に設定し、５ナノ秒以下のキャリア寿命を
有する飽和吸収体を使用すると、自動的に受動的モード
ロックが開始され、キャビティーの一往復時間内に大量
のパルスを発生させ得たが、安定した反復率は得られ
ず、パルスは混沌とした固まりのままであった。５ナノ
秒程度のキャリア寿命を有するサンプルを使用した場合
に、ときどきパルスの分離が可能になる場合があった
が、一往復間におけるパルス間のジッターは数ナノ秒で
あった。 ３） 発振器に供給されるポンプの出力レベルを適当に
１５ｍＷ以上に設定し、５ナノ秒より長いキャリア寿命
を有する飽和吸収体を使用すると、自動的に受動的モー
ドロックが開始され、キャビティーの一往復時間内に大
量のパルスを発生させ得た。しかし、今回は数秒の間に
安定した受動的調和モードロックを得ることができた。
実際、安定した受動的調和モードロックは２５〜２５０
ＭＨｚ（４．７ＭＨｚのステップで測定）の周波数の範
囲内で得られ、反復率の上限はＭＯＰＡレーザーから得
られる最高ポンプ出力レベルにより制限された。
【００１４】受動的調和モードロックレーザーにおいて
支配的なパルスジッターは、実際には、キャビティーの
一往復時間内におけるパルス間の相対的位置の不確定要
素であるため、パルスジッターはキャビティーの基本周
波数における高周波スペクトルの側波帯として現れる。
実際に、−３０ｄＢ以上の高周波側波帯抑圧が２５〜２
５０ＭＨｚの周波数範囲の全域で得られた。
支配的なパルスジッターは、実際には、キャビティーの
一往復時間内におけるパルス間の相対的位置の不確定要
素であるため、パルスジッターはキャビティーの基本周
波数における高周波スペクトルの側波帯として現れる。
実際に、−３０ｄＢ以上の高周波側波帯抑圧が２５〜２
５０ＭＨｚの周波数範囲の全域で得られた。
【００１５】図３に１５０．５ＭＨｚで発生したパルス
列の高周波スペクトルを示す。図３において、キャビテ
ィーの一往復時間内の基本周波数における側波帯抑圧は
約−４７ｄＢであった。高速オシロスコープで観測した
結果、これに相当するキャビティーの一往復時間内にお
ける最高パルス対パルスジッター（ＰＰＪＣ）は１００
ピコ秒未満であった。反復率が２５〜２５０ＭＨｚの範
囲では、同様のジッター特性（つまり、ＰＰＪＣ＜３０
０ピコ秒）を有する安定した受動的調和モードロックが
得られる。ＰＰＪＣは出力結合の減少に伴って減少する
ので、パルス出力が１０ｐＪ未満の場合、５０ｄＢ以上
の側波帯抑圧が得られる。能動的にポンプ出力を安定化
させれば、最高７０ｄＢ程度の側波帯抑圧が得られる。
列の高周波スペクトルを示す。図３において、キャビテ
ィーの一往復時間内の基本周波数における側波帯抑圧は
約−４７ｄＢであった。高速オシロスコープで観測した
結果、これに相当するキャビティーの一往復時間内にお
ける最高パルス対パルスジッター（ＰＰＪＣ）は１００
ピコ秒未満であった。反復率が２５〜２５０ＭＨｚの範
囲では、同様のジッター特性（つまり、ＰＰＪＣ＜３０
０ピコ秒）を有する安定した受動的調和モードロックが
得られる。ＰＰＪＣは出力結合の減少に伴って減少する
ので、パルス出力が１０ｐＪ未満の場合、５０ｄＢ以上
の側波帯抑圧が得られる。能動的にポンプ出力を安定化
させれば、最高７０ｄＢ程度の側波帯抑圧が得られる。
【００１６】これら全ての反復率は全てレーザーの偏光
状態を変更することなく獲得でき、所定の安定したポン
プ出力レベルにおいて完全に安定している。また、パル
スの反復率に影響を与えることなくレーザーに対して機
械的な摂動を与えることもできる。しかしながら、機械
的な摂動は短期的なパルスジッターの増加につながる場
合もある。音響−光学的なパルスの相互作用は、一般的
に、確定されたパルス反復率において強い共鳴の対象と
なるため、音響−光学的な相互作用はそれらの共鳴の周
辺でのみ安定した受動的調和モードロックを誘発するこ
とができ（Ｐｉｌｉｐｅｔｓｋｉｉ他， Ｏｐｔｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ ２０， ９０７，（１９９５）を参
照）、飽和吸収帯を採用した場合のようにあらゆる周波
数域にわたって安定した受動的調和モードロックを誘発
することはできないと信じられている。従って、ここに
実証されたとおりに，音響−光学的な相互作用の使用の
みで真に調整可能なパルス反復率を得ることはできな
い。 ４） 前述のレーザーの分散は（ドープ処理されていな
いファイバーの長さを変えることによって）調整され、
キャビティー全体の分散がマイナス値である場合には分
散の大きさに関わりなく受動的調和モードロックが実現
可能であることが実証されたが、キャビティー内の分散
が大きなプラス値（例えば５００００フェムト秒2 ）で
あった場合は、受動的調和モードロックは実現不可能だ
った。 ５） 最後に、エルビウム・ドープ・ファイバーをさら
に高いドープ・レベルのファイバーに代えて実験を行っ
た。一般的に、１０ナノ秒以下のキャリア寿命を有する
飽和吸収体は、２０ＭＨｚより高い基本反復率を有する
キャビティーにおいて受動的調和モードロックを誘発さ
せることはできなかったが、そのかわりに連続的なレー
ザーのＱスイッチ現象が観測された。この結果、受動的
モードロックを可能にするためには、飽和吸収体のキャ
リア寿命はキャビティーの一往復時間に比べて十分の一
程度に小さく設定するべきである。同様の結果が、半導
体飽和吸収体を利用してモードロックされた他のレーザ
ーシステムにおいても観測されており、非常に長いキャ
リア寿命に関連して開始されるＱスイッチ現象はキャビ
ティー内の出力変動の成長を妨げ、レーザーの安定性に
関連するとされている（例：Ｕ． Ｋｅｌｌｅｒ他，
Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， １８， ２１７
（１９９３））。
状態を変更することなく獲得でき、所定の安定したポン
プ出力レベルにおいて完全に安定している。また、パル
スの反復率に影響を与えることなくレーザーに対して機
械的な摂動を与えることもできる。しかしながら、機械
的な摂動は短期的なパルスジッターの増加につながる場
合もある。音響−光学的なパルスの相互作用は、一般的
に、確定されたパルス反復率において強い共鳴の対象と
なるため、音響−光学的な相互作用はそれらの共鳴の周
辺でのみ安定した受動的調和モードロックを誘発するこ
とができ（Ｐｉｌｉｐｅｔｓｋｉｉ他， Ｏｐｔｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ ２０， ９０７，（１９９５）を参
照）、飽和吸収帯を採用した場合のようにあらゆる周波
数域にわたって安定した受動的調和モードロックを誘発
することはできないと信じられている。従って、ここに
実証されたとおりに，音響−光学的な相互作用の使用の
みで真に調整可能なパルス反復率を得ることはできな
い。 ４） 前述のレーザーの分散は（ドープ処理されていな
いファイバーの長さを変えることによって）調整され、
キャビティー全体の分散がマイナス値である場合には分
散の大きさに関わりなく受動的調和モードロックが実現
可能であることが実証されたが、キャビティー内の分散
が大きなプラス値（例えば５００００フェムト秒2 ）で
あった場合は、受動的調和モードロックは実現不可能だ
った。 ５） 最後に、エルビウム・ドープ・ファイバーをさら
に高いドープ・レベルのファイバーに代えて実験を行っ
た。一般的に、１０ナノ秒以下のキャリア寿命を有する
飽和吸収体は、２０ＭＨｚより高い基本反復率を有する
キャビティーにおいて受動的調和モードロックを誘発さ
せることはできなかったが、そのかわりに連続的なレー
ザーのＱスイッチ現象が観測された。この結果、受動的
モードロックを可能にするためには、飽和吸収体のキャ
リア寿命はキャビティーの一往復時間に比べて十分の一
程度に小さく設定するべきである。同様の結果が、半導
体飽和吸収体を利用してモードロックされた他のレーザ
ーシステムにおいても観測されており、非常に長いキャ
リア寿命に関連して開始されるＱスイッチ現象はキャビ
ティー内の出力変動の成長を妨げ、レーザーの安定性に
関連するとされている（例：Ｕ． Ｋｅｌｌｅｒ他，
Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， １８， ２１７
（１９９３））。
【００１７】以上に述べたとおり、ここにキャビティー
内の一往復時間の約十分の一のキャリア寿命を有する可
飽和吸収対を使用した場合、受動的モードロックをが開
始できないだけでなく、受動的調和モードロックも安定
させ得ないことが実証された。飽和吸収体を選択する場
合、受動的調和モードロックを安定して達成するために
二つの条件がある： １） キャビティーの一往復時間に匹敵するキャリア寿
命を有する飽和吸収体は、レーザーが連続的なＱスイッ
チ現象を呈してしまうため、どのタイプの受動的モード
ロックも開始させることができない。 ２） キャビティーの一往復時間に比べて非常に短いキ
ャリア寿命を有する飽和吸収体は、キャビティー内のパ
ルスが群を成してしまうため、受動的モードロックを開
始させることができない。
内の一往復時間の約十分の一のキャリア寿命を有する可
飽和吸収対を使用した場合、受動的モードロックをが開
始できないだけでなく、受動的調和モードロックも安定
させ得ないことが実証された。飽和吸収体を選択する場
合、受動的調和モードロックを安定して達成するために
二つの条件がある： １） キャビティーの一往復時間に匹敵するキャリア寿
命を有する飽和吸収体は、レーザーが連続的なＱスイッ
チ現象を呈してしまうため、どのタイプの受動的モード
ロックも開始させることができない。 ２） キャビティーの一往復時間に比べて非常に短いキ
ャリア寿命を有する飽和吸収体は、キャビティー内のパ
ルスが群を成してしまうため、受動的モードロックを開
始させることができない。
【００１８】受動的調和モードロックファイバーレーザ
ーは非常に複雑な非線形システムであるため、様々な要
因がパルス反復率の安定化に関係する。安定性がキャリ
ア寿命に依存していることから、長寿命のパルス反発力
は飽和吸収体から直接生じているようである。さらに、
非線形偏光展開はキャビティー内の光学的な制限につな
がることがあり（Ｃ．Ｒ． Ｄｏｅｅｒ他， Ｏｐｔｉ
ｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， １９， ３１ （１９９
４））、このことは飽和吸収体が存在する場合はパルス
の分離へとつながる。
ーは非常に複雑な非線形システムであるため、様々な要
因がパルス反復率の安定化に関係する。安定性がキャリ
ア寿命に依存していることから、長寿命のパルス反発力
は飽和吸収体から直接生じているようである。さらに、
非線形偏光展開はキャビティー内の光学的な制限につな
がることがあり（Ｃ．Ｒ． Ｄｏｅｅｒ他， Ｏｐｔｉ
ｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， １９， ３１ （１９９
４））、このことは飽和吸収体が存在する場合はパルス
の分離へとつながる。
【００１９】実際に、レーザーに供給するポンプ出力を
変化させ、レーザーの出力パルスエネルギーとキャビテ
ィー内の偏光子で拒絶された信号光のパルスエネルギー
を（高速な光検出器を利用して）観測することによって
証明されたように、光学的な制限は受動的調和モードロ
ックが達成された際には必ず存在する。ここにおいて、
ポンプ出力の変化は偏光子において拒絶されたパルス・
エネルギーの変化につながり、出力パルスエネルギーは
殆ど一定のレベルにとどまる（つまり、拒絶されたパル
スエネルギーが±５０％程度変化しても出力パルスエネ
ルギーの変化は±５％未満である）。光学的な制限は、
二つの線形偏光固有モード間の非線形の位相遅れの差分
に基づいて非線形反射の正弦波応答から生じるため
（Ｃ．Ｒ．Ｄｏｅｒｒ他、参照）、反射率の飽和は一定
のパルスエネルギーにおいて（つまり、レーザー内で発
振しているパルスの非線形位相遅れのために）得られ
る。よって、あらゆるポンプ出力の変化は吸収され、キ
ャビティーの一往復時間内における全てのパルスは安定
した振幅を有することになる。実際に、受動的調和モー
ドロックを達成するためには、光学的な制限を可能にす
る偏光状態を選択すると非常に効率的である。
変化させ、レーザーの出力パルスエネルギーとキャビテ
ィー内の偏光子で拒絶された信号光のパルスエネルギー
を（高速な光検出器を利用して）観測することによって
証明されたように、光学的な制限は受動的調和モードロ
ックが達成された際には必ず存在する。ここにおいて、
ポンプ出力の変化は偏光子において拒絶されたパルス・
エネルギーの変化につながり、出力パルスエネルギーは
殆ど一定のレベルにとどまる（つまり、拒絶されたパル
スエネルギーが±５０％程度変化しても出力パルスエネ
ルギーの変化は±５％未満である）。光学的な制限は、
二つの線形偏光固有モード間の非線形の位相遅れの差分
に基づいて非線形反射の正弦波応答から生じるため
（Ｃ．Ｒ．Ｄｏｅｒｒ他、参照）、反射率の飽和は一定
のパルスエネルギーにおいて（つまり、レーザー内で発
振しているパルスの非線形位相遅れのために）得られ
る。よって、あらゆるポンプ出力の変化は吸収され、キ
ャビティーの一往復時間内における全てのパルスは安定
した振幅を有することになる。実際に、受動的調和モー
ドロックを達成するためには、光学的な制限を可能にす
る偏光状態を選択すると非常に効率的である。
【００２０】受動的調和モードロックのために最適化さ
れた飽和吸収体のデザインは前述の通りであるが、同じ
吸収体をクラッドポンプ式受動的調和モードロックファ
イバーレーザーにおけるパルス反復率の安定化に利用す
ることも可能である。クラッドポンプ式受動的調和モー
ドロックファイバーレーザーでは、ＭＯＰＡポンプレー
ザーを低価格なダイオードアレイレーザーに置き換える
ことが可能になる。
れた飽和吸収体のデザインは前述の通りであるが、同じ
吸収体をクラッドポンプ式受動的調和モードロックファ
イバーレーザーにおけるパルス反復率の安定化に利用す
ることも可能である。クラッドポンプ式受動的調和モー
ドロックファイバーレーザーでは、ＭＯＰＡポンプレー
ザーを低価格なダイオードアレイレーザーに置き換える
ことが可能になる。
【００２１】図４にクラッドポンプ式受動的調和モード
ロックファイバー発振器の実施例を示す。Ｅｒ3+でドー
プ処理されＹｂ3+で増感された４ｍの単一二重クラッド
・ファイバー８が利得媒体として使用され（Ｊ． Ｄ．
Ｍｉｎｅｌｌｙ他， ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ５，３０
１ （１９９３））、Ｙｂ3+からのエネルギー転送を通
じてのＥｒ3+のポンピングを可能にしている。ファイバ
ー８には約８００ｐｐｍ（１モルあたり）のＥｒと約８
０００ｐｐｍ（１モルあたり）のＹｂとのドープ処理が
施されている。コアの直径は６μｍであり、開口率ＮＡ
は０．１６である。２０ナノ秒のキャリア寿命を有する
飽和吸収体を使用するためには、キャビティーの一往復
時間（基本往復時間）が約１００ナノ秒になるようにキ
ャビティーの長さを調整する。このために、ドープ処理
が施されていない長さ６．６ｍのコーニング製ＳＭＦ−
２８ファイバー９がキャビティーに追加されている。図
示していないが、この他にドープ処理がされていない長
さ０．６ｍのコーニング製ＤＣファイバー（ポジティブ
分散ファイバー）がキャビティーの一部に加えられてい
るので、本実施例装置におけるキャビティーの一往復時
間は１２０ナノ秒、基本パルス反復率は８．３３ＭＨｚ
である。キャビティー一往復時の分散はＤ2 ＝−０．２
６ピコ秒2であると推定された。
ロックファイバー発振器の実施例を示す。Ｅｒ3+でドー
プ処理されＹｂ3+で増感された４ｍの単一二重クラッド
・ファイバー８が利得媒体として使用され（Ｊ． Ｄ．
Ｍｉｎｅｌｌｙ他， ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ， ５，３０
１ （１９９３））、Ｙｂ3+からのエネルギー転送を通
じてのＥｒ3+のポンピングを可能にしている。ファイバ
ー８には約８００ｐｐｍ（１モルあたり）のＥｒと約８
０００ｐｐｍ（１モルあたり）のＹｂとのドープ処理が
施されている。コアの直径は６μｍであり、開口率ＮＡ
は０．１６である。２０ナノ秒のキャリア寿命を有する
飽和吸収体を使用するためには、キャビティーの一往復
時間（基本往復時間）が約１００ナノ秒になるようにキ
ャビティーの長さを調整する。このために、ドープ処理
が施されていない長さ６．６ｍのコーニング製ＳＭＦ−
２８ファイバー９がキャビティーに追加されている。図
示していないが、この他にドープ処理がされていない長
さ０．６ｍのコーニング製ＤＣファイバー（ポジティブ
分散ファイバー）がキャビティーの一部に加えられてい
るので、本実施例装置におけるキャビティーの一往復時
間は１２０ナノ秒、基本パルス反復率は８．３３ＭＨｚ
である。キャビティー一往復時の分散はＤ2 ＝−０．２
６ピコ秒2であると推定された。
【００２２】利得媒体として使用されるファイバー８
は、９７３ｎｍの波長を発生し、標準出力が１Ｗで、１
００×１μｍの面積を有するダイオード配列１１を使用
して二色鏡１０を通じてポンプされる。１倍の画像シス
テムを使用することにより、アクティブ・ファイバーの
内側クラッドにおいて最高６０％の結合率が得られる。
前述の実験の通り、定常状態におけるモードロック機構
として、また、光学的な制限のために、Ｆｅｒｍａｎｎ
他， Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ １９，４３
（１９９４）に開示された非線形偏光展開が使用され
る。また、環境変化に対する安定性を向上させるため
に、一対のファラデー回転子ＦＲがキャビティー内に挿
入される。パルス発生を自動的に開始させ、かつ、受動
的調和モードロックを可能にするためには、１５ナノ秒
のキャリア寿命を有するＩｎＧａＡｓＰ飽和吸収体１２
を使用し得る。実験を容易にするために、飽和吸収体１
２はポンプ１１と反対側の一端に配設されている。な
お、図４において、レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は異
なる素子間を効率よく結合するために挿入されている。
また、キャビティーの両端にはキャビティー鏡Ｍ１とＭ
３が配設されている。
は、９７３ｎｍの波長を発生し、標準出力が１Ｗで、１
００×１μｍの面積を有するダイオード配列１１を使用
して二色鏡１０を通じてポンプされる。１倍の画像シス
テムを使用することにより、アクティブ・ファイバーの
内側クラッドにおいて最高６０％の結合率が得られる。
前述の実験の通り、定常状態におけるモードロック機構
として、また、光学的な制限のために、Ｆｅｒｍａｎｎ
他， Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ １９，４３
（１９９４）に開示された非線形偏光展開が使用され
る。また、環境変化に対する安定性を向上させるため
に、一対のファラデー回転子ＦＲがキャビティー内に挿
入される。パルス発生を自動的に開始させ、かつ、受動
的調和モードロックを可能にするためには、１５ナノ秒
のキャリア寿命を有するＩｎＧａＡｓＰ飽和吸収体１２
を使用し得る。実験を容易にするために、飽和吸収体１
２はポンプ１１と反対側の一端に配設されている。な
お、図４において、レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は異
なる素子間を効率よく結合するために挿入されている。
また、キャビティーの両端にはキャビティー鏡Ｍ１とＭ
３が配設されている。
【００２３】キャビティー内に挿入された素子の数が多
い上、ファイバーの効率が比較的低いため、図４のレー
ザーから得ることのできる最高連続波出力はわずか７．
５ｍＷである。モードロック作動中の最高出力は２．５
ｍＷであった。最高パルス反復率が１２８．６ＭＨｚで
あるため、パルスエネルギーは２０ｎＪとなる。図５
に、ポンプ電流を上下に変動させて測定したキャビティ
ー内のパルス数を示す。本実施例では１４００ｍＡのポ
ンプ電流は５００ｍＷのポンプ出力に相当する。この実
験では手動でポンプ出力を上下に変動させ、特定のパル
ス数における安定性を失わないように注意が払われた。
ポンプ出力を上下させると顕著なヒステリシスが観測さ
れた。ポンプ出力の上昇中には、以前のパルス数に一つ
以上のパルスが加わることが度々観測されたが、ポンプ
出力の下降中には（少なくともパルス数が比較的低い領
域においては）パルス数が確実に一つづつ低化した。こ
の結果、パルス数に関する安定限界が低いことが確認さ
れた。
い上、ファイバーの効率が比較的低いため、図４のレー
ザーから得ることのできる最高連続波出力はわずか７．
５ｍＷである。モードロック作動中の最高出力は２．５
ｍＷであった。最高パルス反復率が１２８．６ＭＨｚで
あるため、パルスエネルギーは２０ｎＪとなる。図５
に、ポンプ電流を上下に変動させて測定したキャビティ
ー内のパルス数を示す。本実施例では１４００ｍＡのポ
ンプ電流は５００ｍＷのポンプ出力に相当する。この実
験では手動でポンプ出力を上下に変動させ、特定のパル
ス数における安定性を失わないように注意が払われた。
ポンプ出力を上下させると顕著なヒステリシスが観測さ
れた。ポンプ出力の上昇中には、以前のパルス数に一つ
以上のパルスが加わることが度々観測されたが、ポンプ
出力の下降中には（少なくともパルス数が比較的低い領
域においては）パルス数が確実に一つづつ低化した。こ
の結果、パルス数に関する安定限界が低いことが確認さ
れた。
【００２４】さらに、ポンプ出力が急に変動した場合
（レーザーダイオードのスイッチを入れた場合など）に
は、ポンプ出力が徐々に変動した場合に比べ、一般的に
高いパルス数が得られた。少なくともパルス数が比較的
低い領域においては、パルス数はポンプ出力と変動速度
の両方に従う関数であり、再現性も高い。さらに、長期
的な変動は低複屈折ファイバーを短くすることにより取
り除くことができる。
（レーザーダイオードのスイッチを入れた場合など）に
は、ポンプ出力が徐々に変動した場合に比べ、一般的に
高いパルス数が得られた。少なくともパルス数が比較的
低い領域においては、パルス数はポンプ出力と変動速度
の両方に従う関数であり、再現性も高い。さらに、長期
的な変動は低複屈折ファイバーを短くすることにより取
り除くことができる。
【００２５】一般的に、最低のパルスジッターは各々の
安定性プラトー状態の中間地点で得ることができ、プラ
トー状態の中間地点では３００ピコ秒よりも小さいＰＰ
ＪＣが３３ＭＨｚ以上のあらゆる周波数にて得られた。
パルスジッターの減少は反復率の増大とともに観測さ
れ、１００ＭＨｚ程度のパルスレートでは５０−１００
ピコ秒のＰＰＪＣが得られた。１００ピコ秒未満のＰＰ
ＪＣの場合、５０ｄＢ以上のの側波帯抑圧を得ることが
できた。
安定性プラトー状態の中間地点で得ることができ、プラ
トー状態の中間地点では３００ピコ秒よりも小さいＰＰ
ＪＣが３３ＭＨｚ以上のあらゆる周波数にて得られた。
パルスジッターの減少は反復率の増大とともに観測さ
れ、１００ＭＨｚ程度のパルスレートでは５０−１００
ピコ秒のＰＰＪＣが得られた。１００ピコ秒未満のＰＰ
ＪＣの場合、５０ｄＢ以上のの側波帯抑圧を得ることが
できた。
【００２６】この実施例の場合、パルスの半値全幅パル
ス幅は６００フェムト秒程度である。長いポジティブ分
散ファイバーを利用してキャビティーの分散を補正する
ことにより２００−３００フェムト秒のパルス幅が容易
に得られる。最後に、本発明はクラッドポンプ式ファイ
バーレーザーを高い平均出力と高い反復率で作動させる
ために利用することもできる。キャビティー内の損失を
低減させる以外に、より大きなクラッドを有することに
より、より面積が大きくて高出力のポンプダイオードを
結合し得る二重クラッドファイバーを使用することによ
って出力を増大させることができる。それゆえに、連続
波出力で２０ｍＷ程度に相当する出力を有し、少なくと
も１ＧＨｚのパルス反復率を有するレーザーが容易に実
現できる。
ス幅は６００フェムト秒程度である。長いポジティブ分
散ファイバーを利用してキャビティーの分散を補正する
ことにより２００−３００フェムト秒のパルス幅が容易
に得られる。最後に、本発明はクラッドポンプ式ファイ
バーレーザーを高い平均出力と高い反復率で作動させる
ために利用することもできる。キャビティー内の損失を
低減させる以外に、より大きなクラッドを有することに
より、より面積が大きくて高出力のポンプダイオードを
結合し得る二重クラッドファイバーを使用することによ
って出力を増大させることができる。それゆえに、連続
波出力で２０ｍＷ程度に相当する出力を有し、少なくと
も１ＧＨｚのパルス反復率を有するレーザーが容易に実
現できる。
【００２７】よって、本発明はファイバーレーザー内の
飽和吸収体によって受動的調和モードロックを誘発する
初めてのシステムである。それゆえに、飽和吸収体は受
動的モードロックの開始と受動的モードロックにおける
パルス成形に限らず、受動的調和モードロックにおける
パルスジッターの最小化にも使用され得る。この結果、
飽和吸収体の使用により受動的モードロックレーザーへ
のポンプ出力のレベルを変化させることによって反復率
を調整が可能になる。環境的に安定したキャビティー設
計を使用することによって、カー型非線形と光学的な制
限を探求することが可能になり、これらレーザーの安定
性をさらに高めることが可能になる。二重クラッドファ
イバーの使用により低価格なダイオード・アレイ・レー
ザーをファイバーレーザーのポンピングのために使用で
きるようになる。
飽和吸収体によって受動的調和モードロックを誘発する
初めてのシステムである。それゆえに、飽和吸収体は受
動的モードロックの開始と受動的モードロックにおける
パルス成形に限らず、受動的調和モードロックにおける
パルスジッターの最小化にも使用され得る。この結果、
飽和吸収体の使用により受動的モードロックレーザーへ
のポンプ出力のレベルを変化させることによって反復率
を調整が可能になる。環境的に安定したキャビティー設
計を使用することによって、カー型非線形と光学的な制
限を探求することが可能になり、これらレーザーの安定
性をさらに高めることが可能になる。二重クラッドファ
イバーの使用により低価格なダイオード・アレイ・レー
ザーをファイバーレーザーのポンピングのために使用で
きるようになる。
【００２８】以上に述べた実施例では利得媒体としてエ
ルビウム・ドープ・ファイバーを使用しているが、言う
までもなくその他の希土類がドープ処理されたファイバ
ーで代用してもよい。別の実施例では、定在波キャビテ
ィーが環状キャビティー１６と透過用の飽和吸収体１７
に取り替えられ、ファイバーアイソレータ１８によって
両向性または単向性が選択される。図６に、このシステ
ムの一般的なキャビティー構成を示す。なお、二重クラ
ッドファイバーや分散補正ファイバーをここに使用する
こともできる。また、別の全ファイバーカプラー（図示
せず）を加えることによって追加の出力結合を得ること
もできる。
ルビウム・ドープ・ファイバーを使用しているが、言う
までもなくその他の希土類がドープ処理されたファイバ
ーで代用してもよい。別の実施例では、定在波キャビテ
ィーが環状キャビティー１６と透過用の飽和吸収体１７
に取り替えられ、ファイバーアイソレータ１８によって
両向性または単向性が選択される。図６に、このシステ
ムの一般的なキャビティー構成を示す。なお、二重クラ
ッドファイバーや分散補正ファイバーをここに使用する
こともできる。また、別の全ファイバーカプラー（図示
せず）を加えることによって追加の出力結合を得ること
もできる。
【００２９】図７は光学またはファイバー・ループをキ
ャビティー内で使用した別の実施例を示す。なお、この
実施例においても透過型または反射型の飽和吸収体が使
用可能である。この実施例では、偏光子Ｐとキャビティ
ー鏡Ｍ４、Ｍ５の配置を全ファイバー・ループと取り替
えてもよい。また、別の実施例として、全ファイバー・
ループを利得ファイバーの両端に使用することもでき
る。全部が単一モードファイバーの場合、鏡Ｍ２を全フ
ァイバー波長分割多重カプラーと取り替えてもよい。二
重クラッドファイバーの場合、マルチモード波長分割多
重カプラーを使用し得る。キャビティー鏡Ｍ１は部分反
射性を有し、キャビティー内の信号光の一部をキャビテ
ィー外へ出力する。
ャビティー内で使用した別の実施例を示す。なお、この
実施例においても透過型または反射型の飽和吸収体が使
用可能である。この実施例では、偏光子Ｐとキャビティ
ー鏡Ｍ４、Ｍ５の配置を全ファイバー・ループと取り替
えてもよい。また、別の実施例として、全ファイバー・
ループを利得ファイバーの両端に使用することもでき
る。全部が単一モードファイバーの場合、鏡Ｍ２を全フ
ァイバー波長分割多重カプラーと取り替えてもよい。二
重クラッドファイバーの場合、マルチモード波長分割多
重カプラーを使用し得る。キャビティー鏡Ｍ１は部分反
射性を有し、キャビティー内の信号光の一部をキャビテ
ィー外へ出力する。
【００３０】また別の実施例では、上記のシステムのパ
ルスジッターを最小化させるために調和分割を使用し得
る。図８に調和分割されたキャビティー設計の例を示
す。図８では、定在波キャビティーは一つの飽和吸収体
ＳＡを含んでおり、飽和吸収体は調和分割を可能にする
ためにキャビティーの末端から離れて配設されている
（Ｆｅｒｍａｎｎ他， 米国特許第５，４１４，７２５
号明細書に開示された通り）。キャビティーの長さＬと
ｎＬの比率も同特許に含まれている。なお、ファイバー
カプラー（図示せず）を使用することによって出力結合
を得ることも可能である。
ルスジッターを最小化させるために調和分割を使用し得
る。図８に調和分割されたキャビティー設計の例を示
す。図８では、定在波キャビティーは一つの飽和吸収体
ＳＡを含んでおり、飽和吸収体は調和分割を可能にする
ためにキャビティーの末端から離れて配設されている
（Ｆｅｒｍａｎｎ他， 米国特許第５，４１４，７２５
号明細書に開示された通り）。キャビティーの長さＬと
ｎＬの比率も同特許に含まれている。なお、ファイバー
カプラー（図示せず）を使用することによって出力結合
を得ることも可能である。
【００３１】図８に示されている通り、調和分割は環境
的に安定したキャビティー設計と互換性があり、非線形
偏光展開がパルス成形を行い、光学的な制限を加える。
図８においては、エルビウム・ドープ・ファイバー１ａ
の両端にファラデー回転子ＦＲとファラデー回転子鏡Ｆ
ＲＭとが配設されており、環境変化の影響に伴いエルビ
ウム・ドープ・ファイバー中に発生する偏光状態の変化
が補正されるようになっている。飽和吸収体１７はキャ
ビティー鏡Ｍ１から距離Ｌの地点に配設されている。ま
た、本実施例のキャビティーは調和的に分割されたファ
ブリ・ペローキャビティーが得られるように、飽和吸収
体１７とファラデー回転子鏡ＦＲＭの間の距離がｎＬ
（ｎ＝整数）となるように設計されている。
的に安定したキャビティー設計と互換性があり、非線形
偏光展開がパルス成形を行い、光学的な制限を加える。
図８においては、エルビウム・ドープ・ファイバー１ａ
の両端にファラデー回転子ＦＲとファラデー回転子鏡Ｆ
ＲＭとが配設されており、環境変化の影響に伴いエルビ
ウム・ドープ・ファイバー中に発生する偏光状態の変化
が補正されるようになっている。飽和吸収体１７はキャ
ビティー鏡Ｍ１から距離Ｌの地点に配設されている。ま
た、本実施例のキャビティーは調和的に分割されたファ
ブリ・ペローキャビティーが得られるように、飽和吸収
体１７とファラデー回転子鏡ＦＲＭの間の距離がｎＬ
（ｎ＝整数）となるように設計されている。
【００３２】また別の実施例では、チャープ・ファイバ
ー・ブラッグ格子ＣＦＢＧがキャビティー内の分散補正
に使用され得る。チャープファイバーブラッグ格子はキ
ャビティーへ直接接合されるか、または、図９に示した
ように利得ファイバーに組み込み得る。ここにおいて二
重クラッドまたは一重クラッドファイバーを使用するこ
とができ、単一モードファイバーを使用する場合にはダ
イオード配列レーザーでなく単一モードダイオードレー
ザーが使用される。また、図９に示した実施例では、キ
ャビティー内の分散を補償し、偏光状態を制御するため
に単一モード分散補償ファイバー１９がキャビティー内
に挿入されている。
ー・ブラッグ格子ＣＦＢＧがキャビティー内の分散補正
に使用され得る。チャープファイバーブラッグ格子はキ
ャビティーへ直接接合されるか、または、図９に示した
ように利得ファイバーに組み込み得る。ここにおいて二
重クラッドまたは一重クラッドファイバーを使用するこ
とができ、単一モードファイバーを使用する場合にはダ
イオード配列レーザーでなく単一モードダイオードレー
ザーが使用される。また、図９に示した実施例では、キ
ャビティー内の分散を補償し、偏光状態を制御するため
に単一モード分散補償ファイバー１９がキャビティー内
に挿入されている。
【００３３】図１０に示した別の実施例では、エタロ
ン、フィルター、複屈折チューニング板、またはバルク
格子などの波長調整素子２０をキャビティーに組み込ん
でいる。前述した実施例のように、一重または二重クラ
ッドファイバーを使用することができ、また、鏡Ｍ２を
全ファイバー波長分割多重カプラーに取り替えることも
できる。図１０に示す通り、一つ以上の飽和吸収体１
２’をキャビティー内に使用することもできる。
ン、フィルター、複屈折チューニング板、またはバルク
格子などの波長調整素子２０をキャビティーに組み込ん
でいる。前述した実施例のように、一重または二重クラ
ッドファイバーを使用することができ、また、鏡Ｍ２を
全ファイバー波長分割多重カプラーに取り替えることも
できる。図１０に示す通り、一つ以上の飽和吸収体１
２’をキャビティー内に使用することもできる。
【００３４】さらに別の実施例を図１１に示す。この実
施例では非線形全ファイバーループが受動的調和モード
ロックに使用される。ここでは、光はキャビティーの右
手側のループの周りを時計回りと反時計回りに伝播する
（Ｉ．Ｎ． Ｄｕｌｉｎｇ」， Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ， １６， ５３９ （１９９１）参照）。通
常二つの光の回路の強度レベルは異なるため、カプラー
２１にてパルスが干渉した時点で非線形のパルス短縮と
光学的な制限が得られる。ファイバー全体を偏光保持フ
ァイバーとすることもでき、同図に示した非逆数的線形
位相シフターで位相制御装置ＰＣ２を置き換えることに
より線形の環境変化の影響を受けにくい位相シフトが時
計回りおよび反時計回りに伝搬する光の間で達成され得
る。非逆数的線形位相シフターはファラデー回転子２
２、２３および波長板２４を備える。キャビティーの左
手側のループを使用するかわりに、カプラーのリードの
一本を利用して飽和吸収体鏡に取り付けることもでき
る。同様に、キャビティーの左手側にカプラーのリード
の一本のみが使用されている場合には、偏光子がカプラ
ーのリードの一端と飽和吸収体の間に挿入され得る。さ
らに、カプラーをさらにバイアスさせるために、ファラ
デー回転子をカプラーのリードの一端と偏光子の間に挿
入し得る。
施例では非線形全ファイバーループが受動的調和モード
ロックに使用される。ここでは、光はキャビティーの右
手側のループの周りを時計回りと反時計回りに伝播する
（Ｉ．Ｎ． Ｄｕｌｉｎｇ」， Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ， １６， ５３９ （１９９１）参照）。通
常二つの光の回路の強度レベルは異なるため、カプラー
２１にてパルスが干渉した時点で非線形のパルス短縮と
光学的な制限が得られる。ファイバー全体を偏光保持フ
ァイバーとすることもでき、同図に示した非逆数的線形
位相シフターで位相制御装置ＰＣ２を置き換えることに
より線形の環境変化の影響を受けにくい位相シフトが時
計回りおよび反時計回りに伝搬する光の間で達成され得
る。非逆数的線形位相シフターはファラデー回転子２
２、２３および波長板２４を備える。キャビティーの左
手側のループを使用するかわりに、カプラーのリードの
一本を利用して飽和吸収体鏡に取り付けることもでき
る。同様に、キャビティーの左手側にカプラーのリード
の一本のみが使用されている場合には、偏光子がカプラ
ーのリードの一端と飽和吸収体の間に挿入され得る。さ
らに、カプラーをさらにバイアスさせるために、ファラ
デー回転子をカプラーのリードの一端と偏光子の間に挿
入し得る。
【００３５】本文で参照された全ての機関誌および米国
特許は、参考文献として特に編入されたものである。本
文では本発明の多数の実施例が記載されているが、その
発明の技術的思想を逸脱することなく様々な実施態様が
考えられることは当業者であれば容易に理解できること
であろう。
特許は、参考文献として特に編入されたものである。本
文では本発明の多数の実施例が記載されているが、その
発明の技術的思想を逸脱することなく様々な実施態様が
考えられることは当業者であれば容易に理解できること
であろう。
【図１】図１は本発明の第一実施例装置を示すブロック
図である。
図である。
【図２】図２は図１に示した第一実施例装置が発生した
一般的なパルススペクトルを示すグラフである。
一般的なパルススペクトルを示すグラフである。
【図３】図３は図１に示した第一実施例装置により１５
０．５ＭＨｚで発生したパルス列の高周波スペクトルを
示すグラフである。
０．５ＭＨｚで発生したパルス列の高周波スペクトルを
示すグラフである。
【図４】図４は本発明の第二実施例装置を示すブロック
図である。
図である。
【図５】図５は図４に示した第二実施例装置にてポンプ
電流を上下にランピングさせた場合に測定されたキャビ
ティー内のパルス数を示すグラフである。
電流を上下にランピングさせた場合に測定されたキャビ
ティー内のパルス数を示すグラフである。
【図６】図６は環状キャビティーを使用した本発明の第
三実施例を示すブロック図である。
三実施例を示すブロック図である。
【図７】図７は光学ループをキャビティー内に使用した
本発明の第四実施例を示すブロック図である。
本発明の第四実施例を示すブロック図である。
【図８】図８は環境変化に対する安定性を増した調和分
割ファイバーレーザーを利用した本発明の第五実施例装
置を示すブロック図である。
割ファイバーレーザーを利用した本発明の第五実施例装
置を示すブロック図である。
【図９】図９はチャープファイバーブラッグ格子を用い
てキャビティー内での分散補正を行った本発明の第六実
施例装置を示すブロック図である。
てキャビティー内での分散補正を行った本発明の第六実
施例装置を示すブロック図である。
【図１０】図１０図は波長調整素子がキャビティーに組
み込まれた本発明の第七実施例装置を示すブロック図で
ある。
み込まれた本発明の第七実施例装置を示すブロック図で
ある。
【図１１】図１１は受動的調和モードロックのために非
線形全ファイバーループを設けた本発明の第八実施例を
示すブロック図および同実施例に適用し得る線形位相シ
フターを示すブロック図である。
線形全ファイバーループを設けた本発明の第八実施例を
示すブロック図および同実施例に適用し得る線形位相シ
フターを示すブロック図である。
１ａ：エルビウムドープ・ファイバー ２：二分の一波長板 ３，５：四分の一波長板
４：偏光子 ６：キャビティーミラー ７：半導体飽和吸収器 ８：Ｅｒ−Ｙｂドープ・能動ファイバー（利得媒体） ９：コーニングのＳＦＭ−２８（商品名）ファイバー １０：二色鏡（ダイクロイックミラー） １１：ダイ
オードアレイ １２：吸収器 １６：リングキャビティー １７：
飽和吸収器（ＳＡ） １８：ファイバー・アイソレーター Ｐ：偏光子 Ｍ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３：ミラー Ｍ４，Ｍ５：キャビ
ティーミラー ＳＡ：飽和吸収器 ＣＦＢＧ：チャープファイバー・
ブラッグ格子 ＰＣ２：偏光コントローラー Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ
４：レンズ ＦＲ：ファラデー回転子（旋光器） λ／２：二分の一波長板 λ／４：四分の一波長板
４：偏光子 ６：キャビティーミラー ７：半導体飽和吸収器 ８：Ｅｒ−Ｙｂドープ・能動ファイバー（利得媒体） ９：コーニングのＳＦＭ−２８（商品名）ファイバー １０：二色鏡（ダイクロイックミラー） １１：ダイ
オードアレイ １２：吸収器 １６：リングキャビティー １７：
飽和吸収器（ＳＡ） １８：ファイバー・アイソレーター Ｐ：偏光子 Ｍ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３：ミラー Ｍ４，Ｍ５：キャビ
ティーミラー ＳＡ：飽和吸収器 ＣＦＢＧ：チャープファイバー・
ブラッグ格子 ＰＣ２：偏光コントローラー Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ
４：レンズ ＦＲ：ファラデー回転子（旋光器） λ／２：二分の一波長板 λ／４：四分の一波長板
Claims (42)
- 【請求項１】モードロックレーザーの光学的ポンピング
を行うポンプ手段と、 前記レーザーのエネルギーを調整する光学的なキャビテ
ィーと、 前記キャビティー内で光学的な短パルスの発生を開始さ
せ、維持する始動手段と、 前記キャビティーの基本周波数の整数倍の反復率を有す
る前記光学的な短パルスを伝播させるための光学ファイ
バー利得媒体と、 前記キャビティーからレーザーエネルギーを取り出すた
めの出力手段と、 前記基本キャビティーの一往復時間よりも短く、前記基
本キャビティーの一往復時間の百分の一よりも長いキャ
リア寿命を有する少なくとも一つの半導体飽和吸収体を
含み、前記キャビティー内におけるパルス分離を最大化
するためのパルス分離手段と、 パルス振幅の変動を最小化するためにキャビティーに光
学的な制限を加える光学的制限手段と、 を備える受動的モードロックレーザー装置。 - 【請求項２】前記短パルスは高速カー非線形性によって
維持される請求項１記載の受動的モードロックレーザー
装置。 - 【請求項３】前記光学的制限が高速カー非線形性によっ
て誘発される請求項１記載の受動的モードロックレーザ
ー装置。 - 【請求項４】さらに前記利得媒体の線形位相変動を補正
する補正手段を備える請求項１記載の受動的モードロッ
クレーザー装置。 - 【請求項５】さらにファイバーの二つの偏光固有モード
の間の線形位相遅れを制御するための四分の一および二
分の一波長板を備える請求項４記載の受動的モードロッ
クレーザー装置。 - 【請求項６】さらに偏光子と、少なくとも一つのキャビ
ティー鏡と、出力結合を調整するために前記偏光子と前
記偏光子に最も近接した前記キャビティー鏡の間に配設
された第二の四分の一波長板とを備える請求項５記載の
受動的モードロックレーザー装置。 - 【請求項７】さらに前記キャビティーの分散を制御する
ために、分散補正ファイバーとチャープ・ファイバー・
ブラッグ格子のどちらか一方から成る分散制御手段を有
する請求項１記載の受動的モードロックレーザー装置。 - 【請求項８】前記利得媒体は希土類でドープ処理された
ガラスファイバーである請求項１記載の受動的モードロ
ックレーザー装置。 - 【請求項９】前記利得媒体は希土類によってドープ処理
された二重クラッドガラスファイバーであり、ダイオー
ド・アレイ・レーザーによりポンプされる請求項１記載
の受動的モードロックレーザー装置。 - 【請求項１０】前記チャープ・ファイバー・ブラッグ格
子は直接前記利得媒体に組み込まれ、前記利得媒体は前
記チャープ・ファイバー・ブラッグ格子を介してポンプ
される請求項７記載の受動的モードロックレーザー装
置。 - 【請求項１１】少なくとも一つの前記飽和吸収体は前記
キャビティーの一端に隣接している請求項１記載の受動
的モードロックレーザー装置。 - 【請求項１２】ファイバーカプラーが出力結合に使用さ
れている請求項１記載の受動的モードロックレーザー装
置。 - 【請求項１３】さらに出力結合のために部分反射性飽和
吸収体を備える請求項１記載の受動的モードロックレー
ザー装置。 - 【請求項１４】前記ファイバーの複屈折は５ｘ１０-7未
満である請求項１記載の受動的モードロックレーザー装
置。 - 【請求項１５】１５．非線形偏光展開による非線形パル
ス整形を安定化させるために前記利得媒体の複屈折率が
１×１０-7未満である請求項４記載の受動的モードロッ
クレーザー装置。 - 【請求項１６】さらに、 前記キャビティーの第一端に配設された偏光子と、 前記光学ファイバーに接合された二重被服ファイバー
と、 前記キャビティーの第二端に配設されたキャビティー鏡
を含む反射手段と、 前記反射手段の前に配設された第一ファラデー回転子
と、 第二ファラデー回転子と、 を備える請求項４記載の受動的モードロックレーザー装
置。 - 【請求項１７】さらに、前記ファイバーの二つの偏光固
有モード間の線形位相遅延を制御するための四分の一波
長板と二分の一波長板を備える請求項１６記載の受動的
モードロックレーザー装置。 - 【請求項１８】さらに、少なくとも一つのキャビティー
鏡と、調整可能な出力結合のために、前記偏光子と前記
偏光子に最も近いキャビティー鏡の間に配設された第二
の四分の一波長板を備える請求項１７記載の受動的モー
ドロックレーザー装置。 - 【請求項１９】前記ファラデー回転子の一つはキャビテ
ィー鏡と組み合わされ、ファラデー回転子鏡を構成して
いる請求項１６記載の受動的モードロックレーザー装
置。 - 【請求項２０】前記光学ファイバーの一部分は１×１０
-7より大きな複屈折率を有し、同光学ファイバーの別の
部分は１×１０-7未満の複屈折率を有し、低複屈折の光
学ファイバーは前記キャビティー鏡の前に配設される請
求項１６記載の受動的モードロックレーザー装置。 - 【請求項２１】前記光学ファイバーの一部分は１×１０
-7より大きな複屈折率を有し、同光学ファイバーの別の
部分は１×１０-7未満の複屈折率を有し、低複屈折の光
学ファイバーは前記キャビティー鏡の前に配設される請
求項１７記載の受動的モードロックレーザー装置。 - 【請求項２２】前記ファラデー回転子の一つはキャビテ
ィー鏡と組み合わされ、ファラデー回転子鏡を構成して
いる請求項１８記載の受動的モードロックレーザー装
置。 - 【請求項２３】前記光学ファイバーの一部分は１×１０
-7より大きな複屈折率を有し、同光学ファイバーの別の
部分は１×１０-7未満の複屈折率を有し、低複屈折の光
学ファイバーは前記キャビティー鏡の前に配設される請
求項１８記載の受動的モードロックレーザー装置。 - 【請求項２４】さらに、前記ファイバーの二つの偏光固
有モードの間の線形位相遅延を制御するための四分の一
波長板および二分の一波長板を備える請求項１５記載の
受動的モードロックレーザー装置。 - 【請求項２５】さらに、偏光子と、少なくとも一つのキ
ャビティー鏡と、調整可能な出力結合のために、前記偏
光子と前記偏光子に最も近いキャビティー鏡との間に配
設された第二の四分の一波長板を備える請求項１７記載
の受動的モードロックレーザー装置。 - 【請求項２６】さらに、偏光子と、少なくとも一つのキ
ャビティー鏡と、調整可能な出力結合のために、前記偏
光子と前記偏光子に最も近いキャビティー鏡との間に配
設された第二の四分の一波長板を備える請求項２４記載
の受動的モードロックレーザー装置。 - 【請求項２７】前記光学ファイバーは環状キャビティー
を構成する請求項１記載の受動的モードロックレーザー
装置。 - 【請求項２８】前記キャビティーはファイバー・ループ
を備える請求項１記載の受動的モードロックレーザー装
置。 - 【請求項２９】前記キャビティーは光学ループを備える
請求項１記載の受動的モードロックレーザー装置。 - 【請求項３０】さらに、エタロン、光学ファイバー、複
屈折同調板、およびバルク格子のうち少なくとも一つを
有する波長同調素子を備える請求項１記載の受動的モー
ドロックレーザー装置。 - 【請求項３１】前記飽和吸収体の一つはキャビティー鏡
から往復距離Ｌの地点に配設され、調和的に分割された
ファブリ・ペローキャビティーを得られるように前記キ
ャビティーの残りは往復距離ｎＬ（ｎ＝整数）の長さを
有する請求項１記載の受動的モードロックレーザー装
置。 - 【請求項３２】前記飽和吸収体の少なくとも一つは、調
和分割キャビティーを構成するために二つのキャビティ
ー鏡の一方から距離Ｌの地点に配設される請求項１６記
載の受動的モードロックレーザー装置。 - 【請求項３３】前記飽和吸収体の少なくとも一つは前記
キャビティーの一端に隣接し、さらに出力結合のために
部分反射性の飽和吸収体を備える請求項２記載の受動的
モードロックレーザー装置。 - 【請求項３４】さらに出力結合のための部分反射性の飽
和吸収体を備える請求項２記載の受動的モードロックレ
ーザー装置。 - 【請求項３５】前記飽和吸収体の少なくとも一つは前記
キャビティーの一端に隣接する請求項４記載の受動的モ
ードロックレーザー装置。 - 【請求項３６】さらに、出力結合のための部分反射性の
飽和吸収体を備える請求項４記載の受動的モードロック
レーザー装置。 - 【請求項３７】前記飽和吸収体の少なくとも一つは前記
キャビティーの一端に隣接する請求項７記載の受動的モ
ードロックレーザー装置。 - 【請求項３８】さらに、出力結合のための部分反射性の
飽和吸収体を備える請求項７記載の受動的モードロック
レーザー装置。 - 【請求項３９】前記ポンプ手段は半導体ダイオードレー
ザーを含む請求項１記載の受動的モードロックレーザー
装置。 - 【請求項４０】前記半導体ダイオードレーザーは、単一
モードダイオードレーザーおよびダイオード配列レーザ
ーのうちどちらか一方である請求項３９記載の受動的モ
ードロックレーザー装置。 - 【請求項４１】前記ファイバーの複屈折率は１×１０−
７よりも大きい請求項１記載の受動的モードロックレー
ザー装置。 - 【請求項４２】さらに、 単一モード・光学ファイバーおよび二重クラッドファイ
バーのうちどちらか一方を使用した利得媒体と、 二重被服ファイバーまたは前記光学ファイバー内の線形
位相変動を補正するためのファラデー回転子鏡と、 偏光子と、 前記偏光子と共に前記ファラデー回転子鏡によって誘発
された偏光回転を補償する二分の一波長板と、 を備える請求項２９記載の受動的モードロックレーザー
装置。
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