JPH10190119A - 自由空間光通信用レーザシステムの操作方法および装置 - Google Patents
自由空間光通信用レーザシステムの操作方法および装置Info
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- JPH10190119A JPH10190119A JP9352981A JP35298197A JPH10190119A JP H10190119 A JPH10190119 A JP H10190119A JP 9352981 A JP9352981 A JP 9352981A JP 35298197 A JP35298197 A JP 35298197A JP H10190119 A JPH10190119 A JP H10190119A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光学的自由空間通信、特に、外部空間の条件
下で増幅レーザ光の生成に対するレーザシステムを動作
させる装置及び方法を提供する。 【解決手段】 レーザシステムにおいて、増幅される光
学ビームは偏光ビームスプリッタ７１を介してファラデ
イ回転子７０に導かれ、さらにそこからネオジウム結晶
６８まで導かれる。光ビームは、反射、適当な回折及び
１／４波長板６７中の通過により、ネオジウム結晶６８
中を多数回、通過し、これにより増幅される。
下で増幅レーザ光の生成に対するレーザシステムを動作
させる装置及び方法を提供する。 【解決手段】 レーザシステムにおいて、増幅される光
学ビームは偏光ビームスプリッタ７１を介してファラデ
イ回転子７０に導かれ、さらにそこからネオジウム結晶
６８まで導かれる。光ビームは、反射、適当な回折及び
１／４波長板６７中の通過により、ネオジウム結晶６８
中を多数回、通過し、これにより増幅される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自由空間光通信用
レーザシステムを動作させる方法、とりわけ外部空間内
における条件下で増幅レーザ光を生成する方法に関す
る。本発明はさらに本方法を実施する装置に関する。
レーザシステムを動作させる方法、とりわけ外部空間内
における条件下で増幅レーザ光を生成する方法に関す
る。本発明はさらに本方法を実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近い将来、衛星と衛星および地上局との
間の自由空間光通信は、衛星への搭載重量を軽減できる
等の利点から現存するマイクロ波技術の重要な代替手段
となるであろう。所謂、光学端末は対向局に向かう方向
で光受信器の視野の角度領域を制限するとともに送信さ
れるべき信号の方向性ビームの見る１つもしくはそれ以
上の望遠鏡を備えている。さらに、数個の可動ミラーが
設けられ、それらによって送受信方向の整合が計られ
る。送信方法を構成する対向局の送信器の光出力の直接
の検出に加え、局所レーザ発振器の同一周波数の光によ
る受信光のコヒーレント重畳は、検出されるべき信号に
関する高い感度に加えて、背景に存在する他の光源によ
る干渉に対する不感性が重要であるので、重要な役割を
有する。
間の自由空間光通信は、衛星への搭載重量を軽減できる
等の利点から現存するマイクロ波技術の重要な代替手段
となるであろう。所謂、光学端末は対向局に向かう方向
で光受信器の視野の角度領域を制限するとともに送信さ
れるべき信号の方向性ビームの見る１つもしくはそれ以
上の望遠鏡を備えている。さらに、数個の可動ミラーが
設けられ、それらによって送受信方向の整合が計られ
る。送信方法を構成する対向局の送信器の光出力の直接
の検出に加え、局所レーザ発振器の同一周波数の光によ
る受信光のコヒーレント重畳は、検出されるべき信号に
関する高い感度に加えて、背景に存在する他の光源によ
る干渉に対する不感性が重要であるので、重要な役割を
有する。
【０００３】以下に述べる方法の全てに関して、複数の
レーザが必要となる。１つは光送信器の光出力を与える
とともに、所謂ビーコンのための光出力を生成するため
に必要となる。これは、対向局が送信ビームを受信器に
整合させることを可能とするため、変調されてはいない
が、より広い空間角度に亘る通信のための送信器からよ
り増幅された光出力で発光する光送信器である。
レーザが必要となる。１つは光送信器の光出力を与える
とともに、所謂ビーコンのための光出力を生成するため
に必要となる。これは、対向局が送信ビームを受信器に
整合させることを可能とするため、変調されてはいない
が、より広い空間角度に亘る通信のための送信器からよ
り増幅された光出力で発光する光送信器である。
【０００４】コヒーレント方式では、さらに局所発振レ
ーザが必要とされ、受信器の光検出器内において受信光
がレーザ光に重畳される。レーザの共振器は特別な手段
を用いることなしに一連の等間隔の周波数において共振
を示すけれども、ガスレーザは光利得の所謂均一スペク
トル振幅の故に単一の周波数で発光が得られるという利
点を与える。しかしながら、外部空間への応用に関し
て、このタイプのレーザは全体として不適当な寿命と依
存性を有する。光ファイバ通信における広い応用のため
高度の開発段階にあるレーザダイオードは、少なくとも
強度変調で動作する簡単なシステムに関しては有力な手
段であり、スペースと重量を軽減することができるが、
崇高く付加的に結合された共振器を備えた複雑な構造を
別として、単一の周波数のみで駆動されるにも拘わら
ず、この種のレーザは一般的にいってコヒーレント送信
に適していない。一つの理由は、この単一の発光周波数
が依然大きすぎるスペクトル幅を有することである。光
ファイバコヒーレント送信システムは、市販されている
レーザダイオードを用いて動作させることができるが、
ラインに限定された送信のため比較的に高い光出力で検
出が行われる必要がある。
ーザが必要とされ、受信器の光検出器内において受信光
がレーザ光に重畳される。レーザの共振器は特別な手段
を用いることなしに一連の等間隔の周波数において共振
を示すけれども、ガスレーザは光利得の所謂均一スペク
トル振幅の故に単一の周波数で発光が得られるという利
点を与える。しかしながら、外部空間への応用に関し
て、このタイプのレーザは全体として不適当な寿命と依
存性を有する。光ファイバ通信における広い応用のため
高度の開発段階にあるレーザダイオードは、少なくとも
強度変調で動作する簡単なシステムに関しては有力な手
段であり、スペースと重量を軽減することができるが、
崇高く付加的に結合された共振器を備えた複雑な構造を
別として、単一の周波数のみで駆動されるにも拘わら
ず、この種のレーザは一般的にいってコヒーレント送信
に適していない。一つの理由は、この単一の発光周波数
が依然大きすぎるスペクトル幅を有することである。光
ファイバコヒーレント送信システムは、市販されている
レーザダイオードを用いて動作させることができるが、
ラインに限定された送信のため比較的に高い光出力で検
出が行われる必要がある。
【０００５】自由空間送信に干渉するとともに受信信号
のきわめて低い出力をもたらす現存の背景光源は、変調
バンド幅より相当に狭い非変調信号のバンド幅を必要と
する。これらのことは、小サイズと低重量とともに、レ
ーザダイオードポンプ固体レーザによって最適であるた
めの判断条件である。自由空間光通信のための端末の作
動に必要なレーザシステムを構築する現存の試みは、カ
ールソン等（Carlsonet al.）とマーシャレク等（Marsh
alek et al.）によって記述されている（アール．テ
ィ．カールソン エトアル著“モノリシック ガラス
ブロック レーザコム端末：コンセプトとテスト結果の
ハードウエア検証（Monolithic Glass Block Lasercom
Terminal:Hardware Proof of Concept and Test Result
s）,SPIE,vol.2381 pp.90-102；アール．ジィ．マーシ
ャレク エト アル著“低地球軌道人工衛星のための軽
量高データレートレーザ通信端末（Lightweight,High-D
ata-Rate Laser Communications Terminal for Low-Ear
th Orbit Satellite Constellalions)",SPIE vol.2381,
Free space Laser Communication Technologies VII,Fe
b.7-8,1995,San Jose,CA,pp.72 to 82）。
のきわめて低い出力をもたらす現存の背景光源は、変調
バンド幅より相当に狭い非変調信号のバンド幅を必要と
する。これらのことは、小サイズと低重量とともに、レ
ーザダイオードポンプ固体レーザによって最適であるた
めの判断条件である。自由空間光通信のための端末の作
動に必要なレーザシステムを構築する現存の試みは、カ
ールソン等（Carlsonet al.）とマーシャレク等（Marsh
alek et al.）によって記述されている（アール．テ
ィ．カールソン エトアル著“モノリシック ガラス
ブロック レーザコム端末：コンセプトとテスト結果の
ハードウエア検証（Monolithic Glass Block Lasercom
Terminal:Hardware Proof of Concept and Test Result
s）,SPIE,vol.2381 pp.90-102；アール．ジィ．マーシ
ャレク エト アル著“低地球軌道人工衛星のための軽
量高データレートレーザ通信端末（Lightweight,High-D
ata-Rate Laser Communications Terminal for Low-Ear
th Orbit Satellite Constellalions)",SPIE vol.2381,
Free space Laser Communication Technologies VII,Fe
b.7-8,1995,San Jose,CA,pp.72 to 82）。
【０００６】上記２つの論文の著者は、いずれも端末の
光学系に機械的に結合され、発光を平行ビームとして光
学装置に導くレーザシステムを開示している。しかしな
がら、この従来例では、レーザダイオードが使用されて
いる。
光学系に機械的に結合され、発光を平行ビームとして光
学装置に導くレーザシステムを開示している。しかしな
がら、この従来例では、レーザダイオードが使用されて
いる。
【０００７】ダイオードレーザポンプ型固体レーザは、
より大きな体積と低い効率を有しており、そのため、レ
ーザダイオードより多量熱を発生する。光学システムの
近傍において多量の発熱があると、光学システムの非干
渉動作におけるリスクを伴う。
より大きな体積と低い効率を有しており、そのため、レ
ーザダイオードより多量熱を発生する。光学システムの
近傍において多量の発熱があると、光学システムの非干
渉動作におけるリスクを伴う。
【０００８】レーザダイオードポンプ型固体レーザの不
十分な変調特性はいま一つの問題を招来する。即ち、レ
ーザダイオードと対照的に、光利得を生成する媒体はポ
ンプエネルギーが供給された後、比較的長い時間、励起
状態にある。さらに、この種のレーザの共振器は、レー
ザダイオードのそれに比して相当に崇高い。したがっ
て、振幅変調については、例えば約１００ｋＨｚのカッ
トオフ周波数が決められている。このため必要となる外
部変調は、低カットオフ周波数を持った電気−光変調器
の採用が必要となるような高光出力を用いなければなら
ないので、極めて困難である。
十分な変調特性はいま一つの問題を招来する。即ち、レ
ーザダイオードと対照的に、光利得を生成する媒体はポ
ンプエネルギーが供給された後、比較的長い時間、励起
状態にある。さらに、この種のレーザの共振器は、レー
ザダイオードのそれに比して相当に崇高い。したがっ
て、振幅変調については、例えば約１００ｋＨｚのカッ
トオフ周波数が決められている。このため必要となる外
部変調は、低カットオフ周波数を持った電気−光変調器
の採用が必要となるような高光出力を用いなければなら
ないので、極めて困難である。
【０００９】レーザ光の外部変調は、変調された電圧を
伝導する電極間の短い距離とそれゆえ減少した変調電圧
を許容する導波管内を光が導かれる変調器内において高
いカットオフ周波数で実現することができる。この方法
は、導波管の小さい断面積による光パワー密度の大幅な
向上によって低光出力を許容するので、変調された光信
号を増幅する必要がある。このための試みの一つとし
て、ファイバ拘束光通信において、例えば、エルビウム
をドープしたファイバ増幅器の手段によって変調された
光信号を増幅する方法と装置が提案されている（ティ．
アラキ，エム．ヤジマ，エス．ナカモリ，ワイ．ヒサダ
著“高データレート軌道間光通信のためのレーザ送信器
システム（Laser Transmitter System for High-Data-R
ate Optical Inter-Orbit Communications）",SPIE vo
l.2381,Free space Laser Communication Technologies
VII,Feb.7-8,1995,San Jose,CA,pp.264 to 272)。
伝導する電極間の短い距離とそれゆえ減少した変調電圧
を許容する導波管内を光が導かれる変調器内において高
いカットオフ周波数で実現することができる。この方法
は、導波管の小さい断面積による光パワー密度の大幅な
向上によって低光出力を許容するので、変調された光信
号を増幅する必要がある。このための試みの一つとし
て、ファイバ拘束光通信において、例えば、エルビウム
をドープしたファイバ増幅器の手段によって変調された
光信号を増幅する方法と装置が提案されている（ティ．
アラキ，エム．ヤジマ，エス．ナカモリ，ワイ．ヒサダ
著“高データレート軌道間光通信のためのレーザ送信器
システム（Laser Transmitter System for High-Data-R
ate Optical Inter-Orbit Communications）",SPIE vo
l.2381,Free space Laser Communication Technologies
VII,Feb.7-8,1995,San Jose,CA,pp.264 to 272)。
【００１０】ダイオードレーザポンプ型固体レーザに加
えて、適当な進行波増幅器が用いられ、そこでは同じ手
法で動作されるレーザ光の増幅にとりわけ適した素子、
とりわけダイオードレーザポンプ型ネオジウム−ＹＡＧ
固体レーザはその狭いスペクトル幅の故に自由空間光通
信にとりわけ便利で効率的に用いることができる。増幅
されるべき光は増幅用結晶体内に導かれ、その内部で光
ビームの光子は物質の特性の故、光学的に比較的安定し
たある光励起状態にある原子と衝突する。この状態の相
対的な安定性は原子の励起状態と基底状態との間の差に
等しいエネルギーの光子によって遷移され、このプロセ
スにおいて各原子は同じエネルギーのすなわち同じ波長
と位相を有する光子を放出する。
えて、適当な進行波増幅器が用いられ、そこでは同じ手
法で動作されるレーザ光の増幅にとりわけ適した素子、
とりわけダイオードレーザポンプ型ネオジウム−ＹＡＧ
固体レーザはその狭いスペクトル幅の故に自由空間光通
信にとりわけ便利で効率的に用いることができる。増幅
されるべき光は増幅用結晶体内に導かれ、その内部で光
ビームの光子は物質の特性の故、光学的に比較的安定し
たある光励起状態にある原子と衝突する。この状態の相
対的な安定性は原子の励起状態と基底状態との間の差に
等しいエネルギーの光子によって遷移され、このプロセ
スにおいて各原子は同じエネルギーのすなわち同じ波長
と位相を有する光子を放出する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】原子の励起状態はいわ
ゆるポンプ光によって与えられ、そのポンプ光は増幅さ
れるべき光より短い波長を有し、光子のエネルギーに対
応する励起状態に原子を励起し、その状態から比較的安
定な状態に移行し、そのエネルギー差は増幅されるべき
光の光子の励起されていないエネルギーの基底状態に対
応する。光の大幅な増幅は増幅されるべき光の光子が増
幅媒体を通過する過程で、多数の励起原子と衝突するこ
とによって達成される。したがって、励起原子の体積密
度は高くなければならない。しかしながら、励起原子の
ある部分は励起状態の平均寿命が限られているためある
時間単位で基底状態に復帰するが、この過程で放出され
た光子は光の増幅に使われるので、媒体内に高い出力で
ポンプ光を連続的に複写することが励起状態の原子の高
い体積密度を実現するために必要であり、例え増幅すべ
き光がないとしても、そのような素子の効率が高い増幅
率に対して著しく貧弱であるので、常に励起原子を生成
する必要がある。もしも、増幅されるべき光が高強度を
持つ、すなわち、増幅用媒体を光子が大きな平均の割合
で通過し、かつ、励起原子の密度が付加的な光子の同期
した放出の高い割合のため、低い場合には極めて低い増
幅率しか得られない。
ゆるポンプ光によって与えられ、そのポンプ光は増幅さ
れるべき光より短い波長を有し、光子のエネルギーに対
応する励起状態に原子を励起し、その状態から比較的安
定な状態に移行し、そのエネルギー差は増幅されるべき
光の光子の励起されていないエネルギーの基底状態に対
応する。光の大幅な増幅は増幅されるべき光の光子が増
幅媒体を通過する過程で、多数の励起原子と衝突するこ
とによって達成される。したがって、励起原子の体積密
度は高くなければならない。しかしながら、励起原子の
ある部分は励起状態の平均寿命が限られているためある
時間単位で基底状態に復帰するが、この過程で放出され
た光子は光の増幅に使われるので、媒体内に高い出力で
ポンプ光を連続的に複写することが励起状態の原子の高
い体積密度を実現するために必要であり、例え増幅すべ
き光がないとしても、そのような素子の効率が高い増幅
率に対して著しく貧弱であるので、常に励起原子を生成
する必要がある。もしも、増幅されるべき光が高強度を
持つ、すなわち、増幅用媒体を光子が大きな平均の割合
で通過し、かつ、励起原子の密度が付加的な光子の同期
した放出の高い割合のため、低い場合には極めて低い増
幅率しか得られない。
【００１２】ポンプ光の光子によって励起された各原子
は、増幅されるべき光の光子によって、ある平均的な短
い時間の後基底状態に復帰する。励起原子の比較的長い
平均寿命では、短時間のそれ故用いることのできない基
底状態への遷移の確率が比較的低くなり、したがって低
い増幅率で効率をあげることができる。
は、増幅されるべき光の光子によって、ある平均的な短
い時間の後基底状態に復帰する。励起原子の比較的長い
平均寿命では、短時間のそれ故用いることのできない基
底状態への遷移の確率が比較的低くなり、したがって低
い増幅率で効率をあげることができる。
【００１３】高い増幅率およびそれと同時に基底状態へ
の高い遷移確率を達成するためには、増幅用媒体におけ
る励起原子の低い密度にもかかわらず、励起原子の基底
状態への遷移によって光子を高い平均数で発生すること
を保証する必要がある。多くの場合、このことは増幅さ
れる光がポンプ光によって照射される増幅用媒体の領域
をできるだけ多くの経路にそって導かれることによって
達成される。この手段によって、励起原子の比較的一定
した体積密度で増幅されるべき光の各々光子を結合した
付加的な光子を発生する単一の通路の確率を通路の数に
対応して、多重化することができる。
の高い遷移確率を達成するためには、増幅用媒体におけ
る励起原子の低い密度にもかかわらず、励起原子の基底
状態への遷移によって光子を高い平均数で発生すること
を保証する必要がある。多くの場合、このことは増幅さ
れる光がポンプ光によって照射される増幅用媒体の領域
をできるだけ多くの経路にそって導かれることによって
達成される。この手段によって、励起原子の比較的一定
した体積密度で増幅されるべき光の各々光子を結合した
付加的な光子を発生する単一の通路の確率を通路の数に
対応して、多重化することができる。
【００１４】低いポンプ出力にもかかわらず、驚異的な
増幅率を達成することが可能となる。しかしながら、従
来の素子は大きなスペースと重量を必要として、それ
故、空間を移動する特定の要求にはほとんど適合するこ
とのできない複数の要素から構成されている。ある設計
では、不十分な機械的荷重容量の危険性を内包する（T.
J.Kane,E.A.P.Cheng,B.Nguyen“Diode-Pumped ND:YAG A
mplifier with 52 dB Gain",SPIE vol.2381,Free space
Laser Communication Technologies VII,Feb.7-8,199
5,San Jose,CA,pp.273 to 284;T.E.Olson,T.J.Kane,W.
M.Grossmann,H.Plaessmann,“Multipass Diode-Pumped
ND:YAG Optical Amplifiers at 1.06 mm and1.32 mm",O
ptics Letters,vol.6,No.5,May 1994,pp.605 to 60
8）。
増幅率を達成することが可能となる。しかしながら、従
来の素子は大きなスペースと重量を必要として、それ
故、空間を移動する特定の要求にはほとんど適合するこ
とのできない複数の要素から構成されている。ある設計
では、不十分な機械的荷重容量の危険性を内包する（T.
J.Kane,E.A.P.Cheng,B.Nguyen“Diode-Pumped ND:YAG A
mplifier with 52 dB Gain",SPIE vol.2381,Free space
Laser Communication Technologies VII,Feb.7-8,199
5,San Jose,CA,pp.273 to 284;T.E.Olson,T.J.Kane,W.
M.Grossmann,H.Plaessmann,“Multipass Diode-Pumped
ND:YAG Optical Amplifiers at 1.06 mm and1.32 mm",O
ptics Letters,vol.6,No.5,May 1994,pp.605 to 60
8）。
【００１５】空間移動への応用についてはポンプ光を発
生するために採用されレーザダイオードが限られた寿命
を有するという問題が更にある。したがって、各ダイオ
ードレーザポンプ固体レーザに対して、及びダイオード
レーザポンプ型光増幅器に対して、いつでも代替できる
ように多くの予備レーザダイオードを用意しておく必要
がある。
生するために採用されレーザダイオードが限られた寿命
を有するという問題が更にある。したがって、各ダイオ
ードレーザポンプ固体レーザに対して、及びダイオード
レーザポンプ型光増幅器に対して、いつでも代替できる
ように多くの予備レーザダイオードを用意しておく必要
がある。
【００１６】そこで、以下に述べる発明の目的は、上記
従来技術の不具合を解消するとともに、光端末の作動の
ためレーザにより変調され、並びに変調されていない光
レーザ出力の十分な生成を保証することである。
従来技術の不具合を解消するとともに、光端末の作動の
ためレーザにより変調され、並びに変調されていない光
レーザ出力の十分な生成を保証することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１および２に記載の特徴にしたがって、本発明は光端末
の手段によって、光情報送信に適した変調および非変調
のレーザ光を生成する目的で複数のレーザを駆動する方
法、及びそのための装置構成に関するものである。
１および２に記載の特徴にしたがって、本発明は光端末
の手段によって、光情報送信に適した変調および非変調
のレーザ光を生成する目的で複数のレーザを駆動する方
法、及びそのための装置構成に関するものである。
【００１８】光学ホモダイン受信機を作動させる非変調
光は、分離されたネオジウム−ＹＡＧレーザ内において
生成され、光分離器に導かれ、光分離器はレーザを通し
て、反対方向に広がる反射光を減衰する特性を有し、そ
れ故、光出力の安定性ならびに放出レーザの光周波数の
安定性を損なうレーザの反応を阻止する。次いで、光は
偏光保持単一モードファイバを介して、実際の受信機に
導かれる。低い光出力で、駆動される今一つのダイオー
ドレーザポンプ型ネオジウム−ＹＡＧレーザの光は広い
帯域の通信信号でその位相が変調されるように、分離器
を通った後、導波管変調器に結合される。変調された信
号の光学的増幅はその後において生じ、ダイオードレー
ザポンプ型増幅器、もしくはドープされた光ファイバ内
において行われる。光ファイバはガラス製であり、通
常、使用されているエルビュームドープファイバとは異
なってネオジウムでドープされる。更に、非偏光保持フ
ァイバを去る増幅光の偏光の自動調節手段が設けられ
る。ダイオードレーザポンプ型増幅器は、レーザダイオ
ードからのポンプ光である２つのビームに沿って体積が
増大されたネオジウム−ＹＡＧ結晶体からなる。増幅さ
れるべき光は結晶体から出て行く前に増幅されるよう結
晶体内に結合され、ポンプ光が充満するビーム整形ゾー
ンに沿って結晶体を数回通るように移動し、複数の偏光
選択性反射層において反射され、結晶体の水平側面に直
接に印加されるか、結晶体から離れて開口する１／４波
長板の側面に入射され、１／４波長板のそれぞれは結晶
体の表面のごく近傍にそれぞれ配置されている。
光は、分離されたネオジウム−ＹＡＧレーザ内において
生成され、光分離器に導かれ、光分離器はレーザを通し
て、反対方向に広がる反射光を減衰する特性を有し、そ
れ故、光出力の安定性ならびに放出レーザの光周波数の
安定性を損なうレーザの反応を阻止する。次いで、光は
偏光保持単一モードファイバを介して、実際の受信機に
導かれる。低い光出力で、駆動される今一つのダイオー
ドレーザポンプ型ネオジウム−ＹＡＧレーザの光は広い
帯域の通信信号でその位相が変調されるように、分離器
を通った後、導波管変調器に結合される。変調された信
号の光学的増幅はその後において生じ、ダイオードレー
ザポンプ型増幅器、もしくはドープされた光ファイバ内
において行われる。光ファイバはガラス製であり、通
常、使用されているエルビュームドープファイバとは異
なってネオジウムでドープされる。更に、非偏光保持フ
ァイバを去る増幅光の偏光の自動調節手段が設けられ
る。ダイオードレーザポンプ型増幅器は、レーザダイオ
ードからのポンプ光である２つのビームに沿って体積が
増大されたネオジウム−ＹＡＧ結晶体からなる。増幅さ
れるべき光は結晶体から出て行く前に増幅されるよう結
晶体内に結合され、ポンプ光が充満するビーム整形ゾー
ンに沿って結晶体を数回通るように移動し、複数の偏光
選択性反射層において反射され、結晶体の水平側面に直
接に印加されるか、結晶体から離れて開口する１／４波
長板の側面に入射され、１／４波長板のそれぞれは結晶
体の表面のごく近傍にそれぞれ配置されている。
【００１９】本発明にしたがった配置構成では、偏光ビ
ームスプリッタとの関係で重量のあるいわゆるファラデ
イ回転子を結晶体の内部および外部へ異なった方向に移
動する光ビームの分離のために必要とはしない。なぜな
らば、結晶体の表面のごく近くに配置されたミラーは増
幅されるべき光ビームの入射方向に関してあるわずかな
角度をもって配置されており、したがって、結晶から出
て来るビームは入射光ビームに関して横方向にわずかに
オフセットされており、この横方向のオフセットは光ビ
ームの直径より小さい。結晶体の表面に配置された傾い
た反射ミラーの傾斜した反射の故に、２つのビームが互
いに隣接するような小さい鋭角を与えることによって結
晶の対応する表面からある限られた距離で互いにごく接
近して進行するビームの分離を可能とする。
ームスプリッタとの関係で重量のあるいわゆるファラデ
イ回転子を結晶体の内部および外部へ異なった方向に移
動する光ビームの分離のために必要とはしない。なぜな
らば、結晶体の表面のごく近くに配置されたミラーは増
幅されるべき光ビームの入射方向に関してあるわずかな
角度をもって配置されており、したがって、結晶から出
て来るビームは入射光ビームに関して横方向にわずかに
オフセットされており、この横方向のオフセットは光ビ
ームの直径より小さい。結晶体の表面に配置された傾い
た反射ミラーの傾斜した反射の故に、２つのビームが互
いに隣接するような小さい鋭角を与えることによって結
晶の対応する表面からある限られた距離で互いにごく接
近して進行するビームの分離を可能とする。
【００２０】このコンセプトの一つの発展系は偏光反射
層によって、分離された２つの結晶体からなる補強媒体
を含んでおり、この構成では増幅されるべき光はポンプ
光によって満たされた結晶の領域を１０回折り返し、さ
らに他の結晶体で６回折り返すようになる。ここで、２
つの１／４波長板が用いられ、２つの波長板の一方は、
入射する光ビームを反射することはないが、ある小さい
角度だけ屈折させ、それによって結晶から出て来る光ビ
ームは単なるミラーによって、侵入する光ビームから分
離することができる。
層によって、分離された２つの結晶体からなる補強媒体
を含んでおり、この構成では増幅されるべき光はポンプ
光によって満たされた結晶の領域を１０回折り返し、さ
らに他の結晶体で６回折り返すようになる。ここで、２
つの１／４波長板が用いられ、２つの波長板の一方は、
入射する光ビームを反射することはないが、ある小さい
角度だけ屈折させ、それによって結晶から出て来る光ビ
ームは単なるミラーによって、侵入する光ビームから分
離することができる。
【００２１】両方のネオジウム−ＹＡＧレーザはレーザ
ダイオードによるポンプ光が供給される。ポンプ光は多
重モード光ファイバ内において、複数の予備として備え
られたレーザダイオードによって、ガイドされ、その出
口においてビーム整形光学素子を介して増幅器である結
晶体に導かれる。８０９ｎｍの波長で生成されるダイオ
ードレーザ光が光ビーコン送信機を駆動するのに用いら
れる場合、光ビーコン送信機は実際の通信に使用される
送信機より相当に大きな光出力を有する必要があり、そ
れ故、大きな角度範囲にわたって非同調信号を発生する
と共に、２つの端末間の接続を達成する間、互いの方向
を見付け出すことを可能にするため使用され、このビー
コン送信機を駆動するために必要で、レーザダイオード
によって生成される光は２つの局が互いに接続関係を樹
立した後、光送信機内にあるネオジウム−ＹＡＧ増幅器
内に再び戻すことができる。
ダイオードによるポンプ光が供給される。ポンプ光は多
重モード光ファイバ内において、複数の予備として備え
られたレーザダイオードによって、ガイドされ、その出
口においてビーム整形光学素子を介して増幅器である結
晶体に導かれる。８０９ｎｍの波長で生成されるダイオ
ードレーザ光が光ビーコン送信機を駆動するのに用いら
れる場合、光ビーコン送信機は実際の通信に使用される
送信機より相当に大きな光出力を有する必要があり、そ
れ故、大きな角度範囲にわたって非同調信号を発生する
と共に、２つの端末間の接続を達成する間、互いの方向
を見付け出すことを可能にするため使用され、このビー
コン送信機を駆動するために必要で、レーザダイオード
によって生成される光は２つの局が互いに接続関係を樹
立した後、光送信機内にあるネオジウム−ＹＡＧ増幅器
内に再び戻すことができる。
【００２２】複数個のレーザダイオードの重複使用に関
してのコンセプトでは、光学ベンチ上における数個のレ
ーザダイオードのアセンブリと個別整列構成が含まれ、
レーザダイオードの平行ビームは偏光ビームスプリッタ
を介してビームを結晶体内において結像する光学装置に
ガイドされる。偏光ビームスプリッタの直線配列の一個
の偏光ビームスプリッタ手段によって、各ダイオードレ
ーザは、上記配列の端部に配置された結晶体の方向に反
射され、結晶体に至る経路上で通過されるべき残りの偏
光ビームスプリッタは、各偏光ビームスプリッタの平行
ビームを反射することは許されないようになっている。
このことは、最初の２つの偏光ビームスプリッタ間に各
偏光ビームスプリッタについて平行ビームが通過する所
謂１／２波長板を挿入することによって達成され、それ
によって、各偏光ビームスプリッタを通過した偏光ビー
ムスプリッタによって反射された光ビームは、上記挿入
された１／２波長板が光ビームの偏光面を９０°だけ回
転させるので、次段のおよび他の全ての偏光ビームスプ
リッタを反射されることなしにその経路に沿って通過す
る。
してのコンセプトでは、光学ベンチ上における数個のレ
ーザダイオードのアセンブリと個別整列構成が含まれ、
レーザダイオードの平行ビームは偏光ビームスプリッタ
を介してビームを結晶体内において結像する光学装置に
ガイドされる。偏光ビームスプリッタの直線配列の一個
の偏光ビームスプリッタ手段によって、各ダイオードレ
ーザは、上記配列の端部に配置された結晶体の方向に反
射され、結晶体に至る経路上で通過されるべき残りの偏
光ビームスプリッタは、各偏光ビームスプリッタの平行
ビームを反射することは許されないようになっている。
このことは、最初の２つの偏光ビームスプリッタ間に各
偏光ビームスプリッタについて平行ビームが通過する所
謂１／２波長板を挿入することによって達成され、それ
によって、各偏光ビームスプリッタを通過した偏光ビー
ムスプリッタによって反射された光ビームは、上記挿入
された１／２波長板が光ビームの偏光面を９０°だけ回
転させるので、次段のおよび他の全ての偏光ビームスプ
リッタを反射されることなしにその経路に沿って通過す
る。
【００２３】本発明にしたがって変調されたおよび非変
調のレーザ光を生成する方法は、光学ユニットの機能を
阻害する発熱を光学ユニット近傍に放出することなし
に、ダイオードレーザポンプ型ネオジウム−ＹＡＧレー
ザによる多量の光出力を生成し、変調することを可能に
する利点を有する。光学ユニットに搭載されるダイオー
ドレーザポンプ型増幅器を採用する場合、必要なポンプ
出力は増幅器の結晶体内に多重モードファイバを通して
導かれ、主としてレーザダイオード内に放出される熱は
遠隔した位置で発生される。
調のレーザ光を生成する方法は、光学ユニットの機能を
阻害する発熱を光学ユニット近傍に放出することなし
に、ダイオードレーザポンプ型ネオジウム−ＹＡＧレー
ザによる多量の光出力を生成し、変調することを可能に
する利点を有する。光学ユニットに搭載されるダイオー
ドレーザポンプ型増幅器を採用する場合、必要なポンプ
出力は増幅器の結晶体内に多重モードファイバを通して
導かれ、主としてレーザダイオード内に放出される熱は
遠隔した位置で発生される。
【００２４】多重モード光ファイバを通して増幅器に必
要なポンプ出力を供給する方法に使用される素子の利点
は、電気−機械ファイバ光学転換器内での発散によっ
て、この光を光ビーコン送信器を作動させるのに使用で
きることにある。
要なポンプ出力を供給する方法に使用される素子の利点
は、電気−機械ファイバ光学転換器内での発散によっ
て、この光を光ビーコン送信器を作動させるのに使用で
きることにある。
【００２５】偏光ビームスプリッタとの関連において、
光学ベンチ上にポンプ光を生成するレーザダイオードの
多段の重複配置のさらなる利点は、１／２波長板は、面
平行な板であって、屈折能を持たず、光ビームが正確に
は垂直でない場合に光ビームを僅かに横方向にオフセッ
トさせるだけであるので、いま一つのレーザダイオード
の光ビームに対して転換する経路内において動かしうる
唯一の要素としての１／２波長板の位置に関して絶対的
な正確さを必要としないことにある。
光学ベンチ上にポンプ光を生成するレーザダイオードの
多段の重複配置のさらなる利点は、１／２波長板は、面
平行な板であって、屈折能を持たず、光ビームが正確に
は垂直でない場合に光ビームを僅かに横方向にオフセッ
トさせるだけであるので、いま一つのレーザダイオード
の光ビームに対して転換する経路内において動かしうる
唯一の要素としての１／２波長板の位置に関して絶対的
な正確さを必要としないことにある。
【００２６】ダイオードレーザポンプ型ネオジウム−Ｙ
ＡＧレーザ結晶において光ビームを増幅する素子のさら
なる利点は、結晶体それ自身の内部においてポンプ光で
充満された利得生成媒体の領域の多重の通路にあり、例
えば、画像生成光学装置のような、多重通路の同一の原
理によって作動する光増幅器では通常必要となる出費の
必要なしに上記のことが達成され、その結果、小さいサ
イズ、軽量および強い加速に対する大きな耐性をもたら
すことができる。
ＡＧレーザ結晶において光ビームを増幅する素子のさら
なる利点は、結晶体それ自身の内部においてポンプ光で
充満された利得生成媒体の領域の多重の通路にあり、例
えば、画像生成光学装置のような、多重通路の同一の原
理によって作動する光増幅器では通常必要となる出費の
必要なしに上記のことが達成され、その結果、小さいサ
イズ、軽量および強い加速に対する大きな耐性をもたら
すことができる。
【００２７】本発明のさらに詳しい特徴と利点は請求項
およびそれら自身又は組み合わせによってそれから導出
された諸特徴のみならず、好ましい実施例の以下の記述
からも明らかにされるであろう。
およびそれら自身又は組み合わせによってそれから導出
された諸特徴のみならず、好ましい実施例の以下の記述
からも明らかにされるであろう。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下に、添付の図面を参照して本
発明に係るレーザシステムの実施の形態を説明する。
発明に係るレーザシステムの実施の形態を説明する。
【００２９】非変調レーザ光の発生が図１の流れ図に表
されている。その工程において、レーザ１から発せられ
た光はビーム整形光学装置２によって平行ビームＬ1に
変換される。平行ビームＬ1は、その伝搬方向に対して
垂直に配置された投影面上に丸い点を生成する。このビ
ームは、光を一方向にのみ流す性質を有する光分離器３
を通過させられる。従って、反射光が、その性質に悪影
響を及ぼすレーザ１に戻されることはない。結合光学装
置４はビームを、コヒーレント光学受信機に結ばれた単
一モード偏光保持光ファイバ５に通す。
されている。その工程において、レーザ１から発せられ
た光はビーム整形光学装置２によって平行ビームＬ1に
変換される。平行ビームＬ1は、その伝搬方向に対して
垂直に配置された投影面上に丸い点を生成する。このビ
ームは、光を一方向にのみ流す性質を有する光分離器３
を通過させられる。従って、反射光が、その性質に悪影
響を及ぼすレーザ１に戻されることはない。結合光学装
置４はビームを、コヒーレント光学受信機に結ばれた単
一モード偏光保持光ファイバ５に通す。
【００３０】変調光を発生する同様の構成が図２に表さ
れている。第２レーザ６が光Ｌ2を第２ビーム整形光学
装置７に発する。第２光分離器８と第２結合光学装置９
が第２ビーム整形光学装置７に続き、第２結合光学装置
９は、光ビームを電気光学進行波位相変調器１０に送
る。進行波位相変調器１０の導波管から、位相変調光
が、光学送信機で終結する単一モード偏光保持光ファイ
バ１１に直接到達する。
れている。第２レーザ６が光Ｌ2を第２ビーム整形光学
装置７に発する。第２光分離器８と第２結合光学装置９
が第２ビーム整形光学装置７に続き、第２結合光学装置
９は、光ビームを電気光学進行波位相変調器１０に送
る。進行波位相変調器１０の導波管から、位相変調光
が、光学送信機で終結する単一モード偏光保持光ファイ
バ１１に直接到達する。
【００３１】図２に表された本発明にかかる方法の原理
の変形例として、図３は、変調光が光学増幅器で高出力
にされる例を表す。第３レーザ１２からの非変調レーザ
光が、単一モード偏光保持光ファイバ１３を介して、第
３進行波位相変調器１４に送られ、その後、単一モード
偏光保持光ファイバ１５を介して、ユニット１６に送ら
れる。光分離器と光学焦点合わせ装置から成るユニット
１６は、単一モード偏光保持光ファイバ１５からの光を
平行ビーム１７に変換し、平行ビーム１７は光学増幅器
１８の結晶に運ばれる。次に、ビーム１７は、光分離器
とビーム整形光学装置から成る別のユニット１９に運ば
れて、最後に、光学ターミナルの光学送信機から放射さ
れる。
の変形例として、図３は、変調光が光学増幅器で高出力
にされる例を表す。第３レーザ１２からの非変調レーザ
光が、単一モード偏光保持光ファイバ１３を介して、第
３進行波位相変調器１４に送られ、その後、単一モード
偏光保持光ファイバ１５を介して、ユニット１６に送ら
れる。光分離器と光学焦点合わせ装置から成るユニット
１６は、単一モード偏光保持光ファイバ１５からの光を
平行ビーム１７に変換し、平行ビーム１７は光学増幅器
１８の結晶に運ばれる。次に、ビーム１７は、光分離器
とビーム整形光学装置から成る別のユニット１９に運ば
れて、最後に、光学ターミナルの光学送信機から放射さ
れる。
【００３２】図１、図２と図３に示した方法に使用され
るレーザ１、６と１２の取り得る具体例が図４に示され
ている。互いに直角に偏光させたダイオードレーザ２０
と第２ダイオードレーザ２１が、夫々、第１レンズ２２
と第２レンズ２３を介して偏光ビームスプリッタ２４に
放射する。このようにして１本のビームに結合されたビ
ームは第３レンズ２５によってビーム２６に変換され、
ビーム２６はレーザ結晶２７に指向される。共振器とし
て実施される結晶２７からミラー２８を介して部分的に
光ビーム２９として射出されるビーム２６は、レーザ結
晶２７において、光学振動用のポンプ光源として働く。
るレーザ１、６と１２の取り得る具体例が図４に示され
ている。互いに直角に偏光させたダイオードレーザ２０
と第２ダイオードレーザ２１が、夫々、第１レンズ２２
と第２レンズ２３を介して偏光ビームスプリッタ２４に
放射する。このようにして１本のビームに結合されたビ
ームは第３レンズ２５によってビーム２６に変換され、
ビーム２６はレーザ結晶２７に指向される。共振器とし
て実施される結晶２７からミラー２８を介して部分的に
光ビーム２９として射出されるビーム２６は、レーザ結
晶２７において、光学振動用のポンプ光源として働く。
【００３３】偏光ビームスプリッタ２４によって互いに
独立にレーザ結晶２７に導かれ、従って、互いに冗長に
作用する２個のダイオードレーザ２０と２１の構成は特
異な特徴と言うべきである。
独立にレーザ結晶２７に導かれ、従って、互いに冗長に
作用する２個のダイオードレーザ２０と２１の構成は特
異な特徴と言うべきである。
【００３４】比較的信頼性に欠けるダイオードレーザの
冗長度を増加させた例が図５に表されている。複数のダ
イオードレーザ３０からなるセットが、レンズ３１、偏
光ビームスプリッタ３２とレンズ３３を介して、レーザ
結晶３４に接続されている。偏光ビームスプリッタ３２
は、図５に斜線で示される境界面において水平偏光光ビ
ーム３６を反射すると共に、垂直偏光光ビーム３７を透
過させる性質を有する。従って、光ビーム３７の伝搬方
向と干渉しないがその偏光方向を９０度だけ回転する１
／２波長板３５を２個の偏光ビームスプリッタ３２の間
に挿入することができる。偏光ビームスプリッタ３２の
境界面において垂直偏光光ビーム３７の方向に反射され
ると共に、配設した１／２波長板３５によってその偏光
方向と整合させられる水平偏光光ビーム３６から、この
ようにして垂直偏光光ビーム３７を生成できる。
冗長度を増加させた例が図５に表されている。複数のダ
イオードレーザ３０からなるセットが、レンズ３１、偏
光ビームスプリッタ３２とレンズ３３を介して、レーザ
結晶３４に接続されている。偏光ビームスプリッタ３２
は、図５に斜線で示される境界面において水平偏光光ビ
ーム３６を反射すると共に、垂直偏光光ビーム３７を透
過させる性質を有する。従って、光ビーム３７の伝搬方
向と干渉しないがその偏光方向を９０度だけ回転する１
／２波長板３５を２個の偏光ビームスプリッタ３２の間
に挿入することができる。偏光ビームスプリッタ３２の
境界面において垂直偏光光ビーム３７の方向に反射され
ると共に、配設した１／２波長板３５によってその偏光
方向と整合させられる水平偏光光ビーム３６から、この
ようにして垂直偏光光ビーム３７を生成できる。
【００３５】図５に示す装置の左端に位置するダイオー
ドレーザ３０は、それに最近傍の偏光ビームスプリッタ
３２に垂直偏光を放射する。この装置によって、ダイオ
ードレーザ３０からの放射をレーザ結晶３４に案内する
ことが原理的に可能である。装置を操作する前に、夫々
のダイオードレーザを操作すると共に、照射すべき第１
偏光ビームスプリッタの右側に位置する１／２波長板３
５をビーム径路に押込むことによって、全てのダイオー
ドレーザの光ビームが順にレーザ結晶３４上で焦点合わ
せされる。次に、夫々のレンズを移動することによっ
て、心合せが行われる。装置の操作中、任意のレーザ３
０のスイッチを入れて、その光ビームを、適当な１／２
波長板３５を挿入することによってレーザ結晶３４に指
向させることができる。１／２波長板３５は平坦且つ平
行に設計されているので、偏光が回転する光ビームの回
折は無く、又、光ビームに対して正確に直角ではない１
／２波長板３５は、光ビーム３７の僅かな平行な偏りを
生じるだけである。
ドレーザ３０は、それに最近傍の偏光ビームスプリッタ
３２に垂直偏光を放射する。この装置によって、ダイオ
ードレーザ３０からの放射をレーザ結晶３４に案内する
ことが原理的に可能である。装置を操作する前に、夫々
のダイオードレーザを操作すると共に、照射すべき第１
偏光ビームスプリッタの右側に位置する１／２波長板３
５をビーム径路に押込むことによって、全てのダイオー
ドレーザの光ビームが順にレーザ結晶３４上で焦点合わ
せされる。次に、夫々のレンズを移動することによっ
て、心合せが行われる。装置の操作中、任意のレーザ３
０のスイッチを入れて、その光ビームを、適当な１／２
波長板３５を挿入することによってレーザ結晶３４に指
向させることができる。１／２波長板３５は平坦且つ平
行に設計されているので、偏光が回転する光ビームの回
折は無く、又、光ビームに対して正確に直角ではない１
／２波長板３５は、光ビーム３７の僅かな平行な偏りを
生じるだけである。
【００３６】光をダイオードレーザから多重モード光学
導波管に通す代案がある。図６は、ダイオードレーザ３
８の放射が、レンズ３９によって平行ビームに変換され
て、レンズ４０を介して多重モードファイバ４１に結合
される状態を表す略図である。多重モードファイバ４１
は、全てがファイバ断面表面上の光強度の異なる進行を
生じる多数のいわゆるモードで光を伝送する。しかし、
多重モードファイバ４１のすべてのモード間で光出力は
結合されるから、ファイバ内の短かい距離の後、全ての
モードは大略同一量の光出力を伝送する。この理由によ
り、各ダイオードレーザ３８の光が多重モードファイバ
４１の最初において異なるモードで結合された異なるダ
イオードレーザ３８を個々に操作することができる。多
重モードファイバ４１の途中において光出力は全てのモ
ードに均一に分配されるので、ファイバ断面表面上の光
強度の進行は、多重モードファイバ４１の最初に操作さ
れるダイオードレーザの関数として変化しない。これに
より、ダイオードレーザの多重冗長度を確保することも
できる。
導波管に通す代案がある。図６は、ダイオードレーザ３
８の放射が、レンズ３９によって平行ビームに変換され
て、レンズ４０を介して多重モードファイバ４１に結合
される状態を表す略図である。多重モードファイバ４１
は、全てがファイバ断面表面上の光強度の異なる進行を
生じる多数のいわゆるモードで光を伝送する。しかし、
多重モードファイバ４１のすべてのモード間で光出力は
結合されるから、ファイバ内の短かい距離の後、全ての
モードは大略同一量の光出力を伝送する。この理由によ
り、各ダイオードレーザ３８の光が多重モードファイバ
４１の最初において異なるモードで結合された異なるダ
イオードレーザ３８を個々に操作することができる。多
重モードファイバ４１の途中において光出力は全てのモ
ードに均一に分配されるので、ファイバ断面表面上の光
強度の進行は、多重モードファイバ４１の最初に操作さ
れるダイオードレーザの関数として変化しない。これに
より、ダイオードレーザの多重冗長度を確保することも
できる。
【００３７】図７は、低光学出力の光波を高遮断周波数
における低変調電圧で位相変調し得る進行波位相変調器
を示す。この装置は、ドーピングのために、長方形のチ
ャンネル４３が回りの材料よりも少し高い屈折率を有す
るニオブ酸リチウムブロック４２から成る。これにより
形成される光学導波管は、ニオブ酸リチウムブロック４
２の表面に張られた２個の電極４４に囲まれている。両
電極４４は、この高周波ラインの波抵抗に対応する抵抗
器４５によって反射なしで閉鎖される高周波導波管を構
成する。対に配置された電極４４の抵抗器４５と接続さ
れない端部に供給される高周波変調電圧Ｕmodが、長方
形チャンネル４３へ同方向に結合される光波４６と同じ
位相速度で移動するのを確実にする努力がなされてい
る。これにより、電極４４の長さＬに沿う運転時間中、
変調電圧が光学フィールドに作用し得るから、光学フィ
ールドが位相変調光波４７に変換される。
における低変調電圧で位相変調し得る進行波位相変調器
を示す。この装置は、ドーピングのために、長方形のチ
ャンネル４３が回りの材料よりも少し高い屈折率を有す
るニオブ酸リチウムブロック４２から成る。これにより
形成される光学導波管は、ニオブ酸リチウムブロック４
２の表面に張られた２個の電極４４に囲まれている。両
電極４４は、この高周波ラインの波抵抗に対応する抵抗
器４５によって反射なしで閉鎖される高周波導波管を構
成する。対に配置された電極４４の抵抗器４５と接続さ
れない端部に供給される高周波変調電圧Ｕmodが、長方
形チャンネル４３へ同方向に結合される光波４６と同じ
位相速度で移動するのを確実にする努力がなされてい
る。これにより、電極４４の長さＬに沿う運転時間中、
変調電圧が光学フィールドに作用し得るから、光学フィ
ールドが位相変調光波４７に変換される。
【００３８】ダイオードレーザ４８と半導体光増幅器４
９とを含む構成が、図８に示されている。ダイオードレ
ーザ４８の光波は利得生成領域５１で生成され、利得生
成領域５１は電流５２が供給される半導体接続部を有す
る。左側に隣接する単一モード導波管５０は、１つの光
学周波数のみの放出を保証するために要求される構造を
有する。ダイオードレーザ４８と右側で隣接する半導体
光増幅器４９は利得生成構造５３に組み込まれて、利得
生成領域５３は、増幅される光の伝搬方向に指数関数的
に広がっていて、フィード電流５４が供給された利得生
成領域５３は、指数関数的に広がる導波管に沿って一定
の光出力密度を保証し、その出力５５は非点収差が補正
された増幅された光ビームを射出する。
９とを含む構成が、図８に示されている。ダイオードレ
ーザ４８の光波は利得生成領域５１で生成され、利得生
成領域５１は電流５２が供給される半導体接続部を有す
る。左側に隣接する単一モード導波管５０は、１つの光
学周波数のみの放出を保証するために要求される構造を
有する。ダイオードレーザ４８と右側で隣接する半導体
光増幅器４９は利得生成構造５３に組み込まれて、利得
生成領域５３は、増幅される光の伝搬方向に指数関数的
に広がっていて、フィード電流５４が供給された利得生
成領域５３は、指数関数的に広がる導波管に沿って一定
の光出力密度を保証し、その出力５５は非点収差が補正
された増幅された光ビームを射出する。
【００３９】導波管内部の光波を増幅する別のオプショ
ンが図９に示されている。単一モードファイバに導かれ
ている光波５６は、２つの接続部間で光を一方向にのみ
通過させる特性を有する光分離器５７を介して導かれ
る。反対方向に向く光は減衰される。その後、光波５６
は、単一モードファイバ５８を介して波長マルチプレク
サ５９に導かれる。波長マルチプレクサ５９は互いに接
近する距離で配置された２つの導波管からなる。定義さ
れた波長の光は、互いに平行に配置された２つの導波管
の一方を通過する際に、隣の導波管に移行することがで
きる。光波５６はまだ導波管中にある。ポンプ光源５８
で引き起こされ、別の単一モードファイバ６４を経由し
て波長マルチプレクサ５９の第２の導波管に導かれるポ
ンプ光波は、光波の導波管５６に移行し、単一モードフ
ァイバ６０のコアに導入されているエルビウムイオンを
励起状態にするために用いられる。その後で、エルビウ
ムイオンは、光波５６の光子により衝撃を与えられるま
さにそのときに、光波５６の光子を放出し、非励起状態
に戻る。このようにして、光波５６の光子の増加は、達
成された光波５６の光増幅を示すものである。その後、
増幅された光波６２として出力部で利用できるように、
光波５６は別の分離器６１を介して導かれる。光分離器
５７と６１はともに、自然光振動に向かう傾向を抑制す
るために、増幅器の外側に配置されている反射点を有す
るレーザ空洞の配置を防止するのに利用される。
ンが図９に示されている。単一モードファイバに導かれ
ている光波５６は、２つの接続部間で光を一方向にのみ
通過させる特性を有する光分離器５７を介して導かれ
る。反対方向に向く光は減衰される。その後、光波５６
は、単一モードファイバ５８を介して波長マルチプレク
サ５９に導かれる。波長マルチプレクサ５９は互いに接
近する距離で配置された２つの導波管からなる。定義さ
れた波長の光は、互いに平行に配置された２つの導波管
の一方を通過する際に、隣の導波管に移行することがで
きる。光波５６はまだ導波管中にある。ポンプ光源５８
で引き起こされ、別の単一モードファイバ６４を経由し
て波長マルチプレクサ５９の第２の導波管に導かれるポ
ンプ光波は、光波の導波管５６に移行し、単一モードフ
ァイバ６０のコアに導入されているエルビウムイオンを
励起状態にするために用いられる。その後で、エルビウ
ムイオンは、光波５６の光子により衝撃を与えられるま
さにそのときに、光波５６の光子を放出し、非励起状態
に戻る。このようにして、光波５６の光子の増加は、達
成された光波５６の光増幅を示すものである。その後、
増幅された光波６２として出力部で利用できるように、
光波５６は別の分離器６１を介して導かれる。光分離器
５７と６１はともに、自然光振動に向かう傾向を抑制す
るために、増幅器の外側に配置されている反射点を有す
るレーザ空洞の配置を防止するのに利用される。
【００４０】図１０にダイオードレーザでポンピングさ
れた光固体増幅器を示す。最初に増幅される光ビーム７
２は、光ビーム７２が別の方向に反射することなく偏光
ビームスプリッタ７２透過することができる偏光子にお
いて、偏光ビームスプリッタ７１に衝突する。続いて、
光ビーム７２はファラデイ回転子７０を通過し、ファラ
デイ回転子７０中で、光ビームは４５度回転させられ
る。このことがファラデー回転子７０で完了され、ファ
ラデイ回転子では電界が媒体の電荷キャリアに結合して
いる原子に逆らって光ビーム７２を移動させ、その媒体
を介して、与えられた光ビーム７２の周波数の静磁界の
影響により光ビーム７２が光ビーム７２の伝搬方向に放
出される。電荷キャリアの移動は偏光を引き起こし、次
に偏光が電界を引き起こし、ローレンツ力に従って、動
光電界に対して垂直な静磁界によってリーク成分が発生
させられる。このため、光ビームが媒体を通過中に、ゆ
っくりとした偏光回転が引き起こされる。４５度回転さ
せられた光ビーム７２の偏光は、次にネオジウム−ＹＡ
Ｇ結晶６８の偏光選択性コーティング６９に衝突し、ネ
オジウム−ＹＡＧ結晶６８の表面に最っとも近接して配
置された１/４波長板６７の方向に導かれる。直線偏光
された光ビーム７２が２つの成分に分離されるように１
/４波長板６７が配置される。２つの成分は互いに直交
するように偏光され、１/４波長板６７を透過する際に
９０度の位相差を有する。それゆえ、結合においては、
回転偏光された光波が、１/４波長板６７の外側に付さ
れた誘電体コーティングでの完全な反射が反対方向に二
度通過した後で、生成される。そのため、光ビーム７２
の２つの成分間に１８０度の位相差が発生する。それら
２つの成分は同じ大きさであり、互いに直角に偏光され
ている。それにより、光ビーム７２は直線偏光である
が、直角に偏光されている光ビームに再び結合される。
れた光固体増幅器を示す。最初に増幅される光ビーム７
２は、光ビーム７２が別の方向に反射することなく偏光
ビームスプリッタ７２透過することができる偏光子にお
いて、偏光ビームスプリッタ７１に衝突する。続いて、
光ビーム７２はファラデイ回転子７０を通過し、ファラ
デイ回転子７０中で、光ビームは４５度回転させられ
る。このことがファラデー回転子７０で完了され、ファ
ラデイ回転子では電界が媒体の電荷キャリアに結合して
いる原子に逆らって光ビーム７２を移動させ、その媒体
を介して、与えられた光ビーム７２の周波数の静磁界の
影響により光ビーム７２が光ビーム７２の伝搬方向に放
出される。電荷キャリアの移動は偏光を引き起こし、次
に偏光が電界を引き起こし、ローレンツ力に従って、動
光電界に対して垂直な静磁界によってリーク成分が発生
させられる。このため、光ビームが媒体を通過中に、ゆ
っくりとした偏光回転が引き起こされる。４５度回転さ
せられた光ビーム７２の偏光は、次にネオジウム−ＹＡ
Ｇ結晶６８の偏光選択性コーティング６９に衝突し、ネ
オジウム−ＹＡＧ結晶６８の表面に最っとも近接して配
置された１/４波長板６７の方向に導かれる。直線偏光
された光ビーム７２が２つの成分に分離されるように１
/４波長板６７が配置される。２つの成分は互いに直交
するように偏光され、１/４波長板６７を透過する際に
９０度の位相差を有する。それゆえ、結合においては、
回転偏光された光波が、１/４波長板６７の外側に付さ
れた誘電体コーティングでの完全な反射が反対方向に二
度通過した後で、生成される。そのため、光ビーム７２
の２つの成分間に１８０度の位相差が発生する。それら
２つの成分は同じ大きさであり、互いに直角に偏光され
ている。それにより、光ビーム７２は直線偏光である
が、直角に偏光されている光ビームに再び結合される。
【００４１】直角に偏光された光ビーム７２は、偏光選
択性コーティング６９で反射され、ネオジウム−ＹＡＧ
結晶６８の表面に向かって伝達され、そこで反対方向に
全反射される。偏光選択性コーティング６９での更なる
反射に続いて、直角に偏光された光ビーム７２は、もう
一度１／４波長板６７を通過し、その外面において完全
な反射が生じる。光ビーム７２は、いま再びその元の偏
光状態にあり、偏光反射性コーティング６９によって反
射されず、ファラディ回転子７０を反対方向に通過し、
その偏光はもう一度４５度だけ回転され、したがって、
それは、偏光ビームスプリッタ７１においてビーム７３
の方向に反射される。このようにして、光ビーム７２
は、ネオジウム−ＹＡＧ結晶のポンプ領域を６回通過す
る。
択性コーティング６９で反射され、ネオジウム−ＹＡＧ
結晶６８の表面に向かって伝達され、そこで反対方向に
全反射される。偏光選択性コーティング６９での更なる
反射に続いて、直角に偏光された光ビーム７２は、もう
一度１／４波長板６７を通過し、その外面において完全
な反射が生じる。光ビーム７２は、いま再びその元の偏
光状態にあり、偏光反射性コーティング６９によって反
射されず、ファラディ回転子７０を反対方向に通過し、
その偏光はもう一度４５度だけ回転され、したがって、
それは、偏光ビームスプリッタ７１においてビーム７３
の方向に反射される。このようにして、光ビーム７２
は、ネオジウム−ＹＡＧ結晶のポンプ領域を６回通過す
る。
【００４２】この過程において、光ビーム７２の光子が
光学的に励起された原子に衝突し、その原子は、今度は
光ビーム７２によって刺激され、非励起状態へと遷移す
るときに同じ波長の光子を放出することで、光ビーム７
２は光学的に増幅される。ネオジウム−ＹＡＧ結晶６８
の適当な原子の励起状態は所定のより短い波長の光波の
光子により生じ、これらの光子はポンプビーム６５、６
６において結晶の中へ導かれる。この場合、光ビーム７
２とは対照的にビーム６５および６６が反射されないよ
うに、表面７４のみならず１／４波長板６７の外面の誘
電性コーティングが実施される。光ビーム７２が、高密
度の励起原子を有するネオジウム−ＹＡＧ結晶６８に衝
突すれば、弱い光ビーム７２の若干の光子がそれぞれ多
くの更なる光子を発生させる、すなわち、それら光子が
大きい率で増幅される。しかし、この場合、新たに発生
する光子の絶対数は、ネオジウム−ＹＡＧ結晶６８にお
ける高密度の励起原子に比べれば少ない。所定長さの時
間後にそれらの原子は非励起状態に戻るため、ポンプ光
の高い出力により一定の復元を提供する必要がある。ネ
オジウム−ＹＡＧ結晶に入射する光ビーム７２の高い出
力は、多数の光子が励起原子に衝突するが、このために
励起原子の密度が激烈に低下し、したがって光ビーム７
２の個々の光子がネオジウム−ＹＡＧ結晶６８に入射し
て所定数の更なる光子を発生させる確率が低くなる、と
いうことを意味する。今や、支配的な複数の励起原子
は、もはや自発的には非励起状態に遷移せず、他の光子
によって刺激されることにより遷移し、これにより、増
幅に使用される光子を生成する。
光学的に励起された原子に衝突し、その原子は、今度は
光ビーム７２によって刺激され、非励起状態へと遷移す
るときに同じ波長の光子を放出することで、光ビーム７
２は光学的に増幅される。ネオジウム−ＹＡＧ結晶６８
の適当な原子の励起状態は所定のより短い波長の光波の
光子により生じ、これらの光子はポンプビーム６５、６
６において結晶の中へ導かれる。この場合、光ビーム７
２とは対照的にビーム６５および６６が反射されないよ
うに、表面７４のみならず１／４波長板６７の外面の誘
電性コーティングが実施される。光ビーム７２が、高密
度の励起原子を有するネオジウム−ＹＡＧ結晶６８に衝
突すれば、弱い光ビーム７２の若干の光子がそれぞれ多
くの更なる光子を発生させる、すなわち、それら光子が
大きい率で増幅される。しかし、この場合、新たに発生
する光子の絶対数は、ネオジウム−ＹＡＧ結晶６８にお
ける高密度の励起原子に比べれば少ない。所定長さの時
間後にそれらの原子は非励起状態に戻るため、ポンプ光
の高い出力により一定の復元を提供する必要がある。ネ
オジウム−ＹＡＧ結晶に入射する光ビーム７２の高い出
力は、多数の光子が励起原子に衝突するが、このために
励起原子の密度が激烈に低下し、したがって光ビーム７
２の個々の光子がネオジウム−ＹＡＧ結晶６８に入射し
て所定数の更なる光子を発生させる確率が低くなる、と
いうことを意味する。今や、支配的な複数の励起原子
は、もはや自発的には非励起状態に遷移せず、他の光子
によって刺激されることにより遷移し、これにより、増
幅に使用される光子を生成する。
【００４３】したがって、光ビーム７２の強い増幅は、
使用されるポンプ光についての高い効率に反することに
なる。この矛盾は、一方では、刺激するポンプ光と消費
する光ビーム７２とがネオジウム−ＹＡＧ結晶６８にお
いて可能な限り併存し、他方では、光ビーム７２が、図
１０に示されている装置の場合のように、励起原子を含
むネオジウム−ＹＡＧ結晶６８の体積部を多数回通過す
ることで、部分的に克服され得るものである。
使用されるポンプ光についての高い効率に反することに
なる。この矛盾は、一方では、刺激するポンプ光と消費
する光ビーム７２とがネオジウム−ＹＡＧ結晶６８にお
いて可能な限り併存し、他方では、光ビーム７２が、図
１０に示されている装置の場合のように、励起原子を含
むネオジウム−ＹＡＧ結晶６８の体積部を多数回通過す
ることで、部分的に克服され得るものである。
【００４４】図１０に表されている光学増幅器の更なる
発展は図１１に記載されている。（１．０６ミクロンの
波長における）ファラディ回転子は宇宙での利用におい
て過大な大きさであるため、僅かに傾斜した反射により
装置に対して入射および出射する光ビームの分離を達成
するのがより有利である。増幅されるべき光ビーム７５
は、偏光反射性コーティング７６を経てネオジウム−Ｙ
ＡＧ結晶８４に入射し、それを通過した後に、１／４波
長板７８の外面上の点７７で反射される。ここで、反射
された光ビーム７５は、その偏光が今や９０度だけ回転
されており、その最初の入射位置における偏光選択性コ
ーティング７６で反射して、ネオジウム−ＹＡＧ結晶８
４の中へ入り、そのネオジウム−ＹＡＧ結晶の直近に配
置されたミラー７９の方向へ進む。ミラー７９は、入射
光ビーム７５に直角な方向に対して狭い角度８０で僅か
に傾けられており、その結果、極性が変わらないでミラ
ー７９で反射される光ビーム７５は、偏光選択性コーテ
ィング７６により点８１で反射されて１／４波長板７８
へ向かう方向へと進む。１／４波長板７８の外面上の点
８２での更なる反射に続いて、光ビーム７５は、入射光
ビーム７５の方向に対して角度８５で伝達されるように
するために、偏光選択性コーティング７６を点８３にお
いて通過する。好都合なことに、コーティング７６は、
それぞれブリュースター角の値に近い値を、点８３にお
いて、出射光ビームについてだけでなく入射光ビーム７
５についても有している。特にネオジウム−ＹＡＧレー
ザ結晶８４における点８３から出射する光ビームの部分
反射は、最小化されなければならない。小さいミラー８
８によって出射光ビームの分離を行うことを可能とする
ために、距離８６において、入射光ビーム７５からの充
分な横方向の間隔８７が作り出される。ポンプ光は、図
１０に表されているものと同じ経路上に供給される。
発展は図１１に記載されている。（１．０６ミクロンの
波長における）ファラディ回転子は宇宙での利用におい
て過大な大きさであるため、僅かに傾斜した反射により
装置に対して入射および出射する光ビームの分離を達成
するのがより有利である。増幅されるべき光ビーム７５
は、偏光反射性コーティング７６を経てネオジウム−Ｙ
ＡＧ結晶８４に入射し、それを通過した後に、１／４波
長板７８の外面上の点７７で反射される。ここで、反射
された光ビーム７５は、その偏光が今や９０度だけ回転
されており、その最初の入射位置における偏光選択性コ
ーティング７６で反射して、ネオジウム−ＹＡＧ結晶８
４の中へ入り、そのネオジウム−ＹＡＧ結晶の直近に配
置されたミラー７９の方向へ進む。ミラー７９は、入射
光ビーム７５に直角な方向に対して狭い角度８０で僅か
に傾けられており、その結果、極性が変わらないでミラ
ー７９で反射される光ビーム７５は、偏光選択性コーテ
ィング７６により点８１で反射されて１／４波長板７８
へ向かう方向へと進む。１／４波長板７８の外面上の点
８２での更なる反射に続いて、光ビーム７５は、入射光
ビーム７５の方向に対して角度８５で伝達されるように
するために、偏光選択性コーティング７６を点８３にお
いて通過する。好都合なことに、コーティング７６は、
それぞれブリュースター角の値に近い値を、点８３にお
いて、出射光ビームについてだけでなく入射光ビーム７
５についても有している。特にネオジウム−ＹＡＧレー
ザ結晶８４における点８３から出射する光ビームの部分
反射は、最小化されなければならない。小さいミラー８
８によって出射光ビームの分離を行うことを可能とする
ために、距離８６において、入射光ビーム７５からの充
分な横方向の間隔８７が作り出される。ポンプ光は、図
１０に表されているものと同じ経路上に供給される。
【００４５】ミラー７９の反射層だけでなく１／４波長
板７８の外面も、また、ポンプ光が反射されないよう
に、コーティングされ又はそれぞれ構成される。
板７８の外面も、また、ポンプ光が反射されないよう
に、コーティングされ又はそれぞれ構成される。
【００４６】この説明された図１１による装置では、光
ビーム７５はネオジウム−ＹＡＧ結晶８４のポンプ領域
を６回通過する。
ビーム７５はネオジウム−ＹＡＧ結晶８４のポンプ領域
を６回通過する。
【００４７】２片のネオジウム結晶を有する別のデバイ
スが図１２に表されている。点９１において光ビーム９
０はネオジウム−ＹＡＧ結晶９３に入射し、点９４で偏
光選択性層９５に突き当たる。それにより適切に偏光さ
れた光ビーム９０は隣接するネオジウム−ＹＡＧ結晶９
６の中を通過させられる。１／４波長板９８を通過し、
ネオジウム−ＹＡＧ結晶９６から離れて面する、１／４
波長板９８の反射コーティングされた側の点９７で反射
された後で、それは１／４波長板９８を二度通過し、２
つの直交する構成部品の１８０度の反対位相のずれのた
め、前の偏光に対して直角の偏光が与えられ、それゆ
え、偏光選択性層９５の点９４で第２の１／４波長板１
００に向かう方向に反射される。点９４の方向から進入
する光ビームの正確な角度に対して１／４波長板１００
の微小角度１０１のため、光ビーム９０は、点９９での
反射のため１／４波長板１００を２度通過し、再び、偏
光選択性層９５を介して回転偏光され、反射層１０１の
点１０２まで通過する。本装置を最適化するため、概し
て別のポンプ光源（明白であるため図示せず）が点１０
２に接続される。その後、光ビーム９０は偏光されず、
再度、偏光選択性層９５を１／４波長板１００に向かう
方向に通過する。ネオジウム−ＹＡＧ結晶から離れた側
の１／４波長板１００上では、点１０３にて反射され
る。点１０３は点９９の横に配置され、これにより、光
ビームは、１／４波長板１００を二度通過するため、９
０度の回転偏光を伴って、１／４波長板９８に向かう方
向に偏光選択性層９５の点１０４で反射される。点９７
の横側に配置された点１０５において４分の１波長板９
８の外面上での反射の後、光ビーム９０（それは１／４
波長板９８を二度通過するため再度９０度の回転偏光さ
れる）は偏光選択性コーティング９５を通過し、点９１
の横側に配置された点１０６でネオジウム−ＹＡＧ結晶
９３を出ていく。光ビーム９０は今、反対方向に伝播
し、さらに距離１０８に沿う小さな角度１０７だけ回転
される。ここで、光ビームは、入射に対して十分な距離
１０９に達しており、鏡１１０と出力ビーム１１１によ
ってそれを分離させる。ポンプ光は２つの１／４波長板
９８と１００を介して供給され、光ビーム９０と対比し
て、１／４波長板９８と１００のネオジウム−ＹＡＧ結
晶９６から離れて面する側はポンピングされた光を反射
せずに通過させる。偏光選択性層９５はまた、ポンプ光
をその偏光と無関係に通過させ、それにより、ネオジウ
ム−ＹＡＧ結晶９３はまたポンプ光を受ける。このよう
に、ネオジウム−ＹＡＧ結晶９３は２つの経路に沿って
通過され、また、ネオジウム−ＹＡＧ結晶９６はポンプ
領域において８つの経路に沿って通過される。
スが図１２に表されている。点９１において光ビーム９
０はネオジウム−ＹＡＧ結晶９３に入射し、点９４で偏
光選択性層９５に突き当たる。それにより適切に偏光さ
れた光ビーム９０は隣接するネオジウム−ＹＡＧ結晶９
６の中を通過させられる。１／４波長板９８を通過し、
ネオジウム−ＹＡＧ結晶９６から離れて面する、１／４
波長板９８の反射コーティングされた側の点９７で反射
された後で、それは１／４波長板９８を二度通過し、２
つの直交する構成部品の１８０度の反対位相のずれのた
め、前の偏光に対して直角の偏光が与えられ、それゆ
え、偏光選択性層９５の点９４で第２の１／４波長板１
００に向かう方向に反射される。点９４の方向から進入
する光ビームの正確な角度に対して１／４波長板１００
の微小角度１０１のため、光ビーム９０は、点９９での
反射のため１／４波長板１００を２度通過し、再び、偏
光選択性層９５を介して回転偏光され、反射層１０１の
点１０２まで通過する。本装置を最適化するため、概し
て別のポンプ光源（明白であるため図示せず）が点１０
２に接続される。その後、光ビーム９０は偏光されず、
再度、偏光選択性層９５を１／４波長板１００に向かう
方向に通過する。ネオジウム−ＹＡＧ結晶から離れた側
の１／４波長板１００上では、点１０３にて反射され
る。点１０３は点９９の横に配置され、これにより、光
ビームは、１／４波長板１００を二度通過するため、９
０度の回転偏光を伴って、１／４波長板９８に向かう方
向に偏光選択性層９５の点１０４で反射される。点９７
の横側に配置された点１０５において４分の１波長板９
８の外面上での反射の後、光ビーム９０（それは１／４
波長板９８を二度通過するため再度９０度の回転偏光さ
れる）は偏光選択性コーティング９５を通過し、点９１
の横側に配置された点１０６でネオジウム−ＹＡＧ結晶
９３を出ていく。光ビーム９０は今、反対方向に伝播
し、さらに距離１０８に沿う小さな角度１０７だけ回転
される。ここで、光ビームは、入射に対して十分な距離
１０９に達しており、鏡１１０と出力ビーム１１１によ
ってそれを分離させる。ポンプ光は２つの１／４波長板
９８と１００を介して供給され、光ビーム９０と対比し
て、１／４波長板９８と１００のネオジウム−ＹＡＧ結
晶９６から離れて面する側はポンピングされた光を反射
せずに通過させる。偏光選択性層９５はまた、ポンプ光
をその偏光と無関係に通過させ、それにより、ネオジウ
ム−ＹＡＧ結晶９３はまたポンプ光を受ける。このよう
に、ネオジウム−ＹＡＧ結晶９３は２つの経路に沿って
通過され、また、ネオジウム−ＹＡＧ結晶９６はポンプ
領域において８つの経路に沿って通過される。
【００４８】前述した説明は、好ましい実施の形態に過
ぎず、それに対して本発明は明らかに制限されず、その
かわり、とりわけ等方性利得物体を有するレーザ装置を
含むものを意図している。
ぎず、それに対して本発明は明らかに制限されず、その
かわり、とりわけ等方性利得物体を有するレーザ装置を
含むものを意図している。
【００４９】特に、請求項１に係る方法または請求項２
ないし請求項１０のいずれか１つに係る装置は、さら
に、以下の特徴の中の少なくとも１つを含むことができ
る：
ないし請求項１０のいずれか１つに係る装置は、さら
に、以下の特徴の中の少なくとも１つを含むことができ
る：
【００５０】−少なくとも１つの偏光ビームスプリッタ
３２が複数用いられ、それは、固体増幅器３４上の３つ
の偏光されたダイオードレーザ３０の照射を少なくとも
正確に整列させるために、少なくとも１つの移動可能な
１／２波長板３５に接続される；
３２が複数用いられ、それは、固体増幅器３４上の３つ
の偏光されたダイオードレーザ３０の照射を少なくとも
正確に整列させるために、少なくとも１つの移動可能な
１／２波長板３５に接続される；
【００５１】−結晶６８は、ダイオードレーザ６５、６
６によってポンピングされた固体増幅器１８において増
幅媒体として用いられ、その外面上に偏光選択性コーテ
ィング６９、反射層７４及び１／４波長板６７を備え、
光の複数の通過が利得生成媒体６８を介して増幅される
ようにする；
６によってポンピングされた固体増幅器１８において増
幅媒体として用いられ、その外面上に偏光選択性コーテ
ィング６９、反射層７４及び１／４波長板６７を備え、
光の複数の通過が利得生成媒体６８を介して増幅される
ようにする；
【００５２】−光学的にポンピングされた固体増幅器１
８は、それを介していくつかの通過が増幅サイクルの枠
組みの中で行われる、利得生成媒体１８Ｍを含む。
８は、それを介していくつかの通過が増幅サイクルの枠
組みの中で行われる、利得生成媒体１８Ｍを含む。
【００５３】−光学周波数で放射するダイオードレーザ
３０の放射は、光固体増幅器３４に供給される前にいく
つかのダイオードレーザ３０に選択的に接続され得る；
３０の放射は、光固体増幅器３４に供給される前にいく
つかのダイオードレーザ３０に選択的に接続され得る；
【００５４】−位相変調は進行波位相変調器の導波管に
おいて施され、その後、ネオジウムがドーピングされた
光ファイバにおいて増幅される；
おいて施され、その後、ネオジウムがドーピングされた
光ファイバにおいて増幅される；
【００５５】−光学周波数で放射するダイオードレーザ
３８の放射は、ポンプ光をマルチモード光ファイバ４１
を介して、光ユニット上に隔離して配列されたダイオー
ドレーザ３８の総体からポンプ光を受信する；
３８の放射は、ポンプ光をマルチモード光ファイバ４１
を介して、光ユニット上に隔離して配列されたダイオー
ドレーザ３８の総体からポンプ光を受信する；
【００５６】−光学周波数で放射するダイオードレーザ
３０の放射は、少なくとも２つのダイオードレーザ２
０、２１から起こり、それは偏光ビームスプリッタ２４
を介して増幅レーザ結晶２７に供給される。
３０の放射は、少なくとも２つのダイオードレーザ２
０、２１から起こり、それは偏光ビームスプリッタ２４
を介して増幅レーザ結晶２７に供給される。
【００５７】好ましくは、請求項２ないし請求項７のい
ずれか１つに係る結晶６８（これは増幅体として利用で
きる）は、ネオジウム−ＹＡＧ結晶である。
ずれか１つに係る結晶６８（これは増幅体として利用で
きる）は、ネオジウム−ＹＡＧ結晶である。
【図１】 光学導波管内で伝導される非変調レーザ光を
生成する方法の流れダイアグラムを示す。
生成する方法の流れダイアグラムを示す。
【図２】 光学導波管内で伝導される変調レーザ光を生
成する方法の流れダイアグラムを示す。
成する方法の流れダイアグラムを示す。
【図３】 平行化ビーム内において光増幅された変調レ
ーザ光を生成する方法の流れダイアグラムを示す。
ーザ光を生成する方法の流れダイアグラムを示す。
【図４】 ダイオードレーザポンプ型固体レーザのダイ
アグラムを示す。
アグラムを示す。
【図５】 複数のレーザダイオードの発光を多重化する
装置のダイアグラムを示す。
装置のダイアグラムを示す。
【図６】 多重モード光学光波ガイドに複数のレーザダ
イオードからの発光を結合する状態を表わす。
イオードからの発光を結合する状態を表わす。
【図７】 電気−光進行波位置変調器を示す。
【図８】 半導体光増幅器を備えたレーザダイオードを
示す。
示す。
【図９】 ファイバ光増幅器を示す。
【図１０】 ダイオードレーザポンプ型固体光増幅器を
示す。
示す。
【図１１】 光分離器なしのダイオードレーザポンプ型
固体光増幅器を示す。
固体光増幅器を示す。
【図１２】 利得生成媒体内の複数の伝搬経路を備え
た、光分離器なしのダイオードレーザポンプ型固体光増
幅器を示す。
た、光分離器なしのダイオードレーザポンプ型固体光増
幅器を示す。
１２…ダイオードポンプ型固体レーザ、 １４…位相変
調器、 １６…光分離器、 １７…平行ビーム、 １８
…光学増幅器、 １８Ａ…光ファイバ、 １９…光学分
離器とビーム整形光学装置とからなるユニット、 ３
２，７１…偏光ビームスプリッタ、 ３５…１／２波長
板、 ６５，６６…レーザダイオード、６７，９８，１
００…１／４波長板、 ６８…結晶、 ６９…偏光選択
コーティング、 ７０…ファラディ回転子、 ７５…光
ビーム、 ７９…反射ミラー、８４，９３，９６…結晶
体、 １１１…出力ビーム。
調器、 １６…光分離器、 １７…平行ビーム、 １８
…光学増幅器、 １８Ａ…光ファイバ、 １９…光学分
離器とビーム整形光学装置とからなるユニット、 ３
２，７１…偏光ビームスプリッタ、 ３５…１／２波長
板、 ６５，６６…レーザダイオード、６７，９８，１
００…１／４波長板、 ６８…結晶、 ６９…偏光選択
コーティング、 ７０…ファラディ回転子、 ７５…光
ビーム、 ７９…反射ミラー、８４，９３，９６…結晶
体、 １１１…出力ビーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・グラフ スイス、ツェーハー3012ベルン、アーホル ンヴェーク９番 (72)発明者 イェルク・バルマー スイス、ツェーハー−2503ビール、トゥラ ヴェーク10番
Claims (10)
- 【請求項１】 自由空間光通信用レーザシステムの操
作、とりわけ外部空間条件下における増幅レーザ光の生
成の方法であって、ある光学周波数で発光する非変調ダ
イオード又はダイオードポンプ型固体レーザ（１２）の
発光は、位相変調（１４）が施され、次いで光ポンプ型
の固体増幅器（１８）内の平行化されたビーム（１７）
は光ファイバ（１８Ａ）を介して光ビーム整形素子（１
９）に伝達されるものにおいて、 偏光ビームスプリッタ（３２）又は利得生成物体（６
８）の境界面の領域において有効である波長板（３５，
６７）を用いることを特徴とする増幅レーザ生成方法。 - 【請求項２】 請求項１の方法を実施する装置であっ
て、非変調のレーザ光（１２）を生成する手段は、非変
調レーザ光の偏光状態を保持して送る手段（１３）に連
結されるとともに、電気光学変調器（１４）と変調され
たレーザ光（１８）を光分離器（１６）に送る手段とに
連結されたものにおいて、 上記光分離器（１６）は、自由な平行化ビーム（１７）
の型式の変調レーザ光を光ポンプ型式の固体増幅器（１
８）内に伝導し、該固体増幅器には光ビーム整形素子を
備えたいま一つの光分離器（１９）が連結されているこ
と、および偏光ビームスプリッタ（３２）又は利得生成
物体（６８）の境界面の領域で効果的な波長板（３５，
６７）を備えたことを特徴とする装置。 - 【請求項３】 上記偏光ビームスプリッタ（３２）は複
数個設けられるとともに、各偏光ビームスプリッタは少
なくとも１つの可動１／２波長板（３５）に連結され、
これら手段によって３個の偏光ダイオードレーザ（３
０）からの発光が上記固体増幅器（３４）で正確に整列
されるようになったことを特徴とする、請求項２に記載
の装置。 - 【請求項４】 レーザダイオード（６５，６６）によっ
てポンプされる光固体増幅器（１８）は増幅物体として
使用される結晶体（６８）からなり、該結晶体はその外
表面上に偏光選択性コーティング（６９）と反射層（７
４）並びに１／４波長板（６７）を備え、かかる構成に
より、利得生成媒体（６８）を通して増幅されるべき光
の多重通路を形成することを特徴とする、請求項２又は
３に記載の装置。 - 【請求項５】 偏光ビームスプリッタ（２４）が２つの
ポンプ型光源（２０，２１）からの２つの直交する偏光
から非変調のレーザ光（１２）を生成するための手段の
下流に配置され、これら手段によって単一ビーム（２
６）が光ポンプ型固体増幅器（レーザ結晶体）（２７）
に供給されることを特徴とする、請求項２から４のいず
れか一に記載の装置。 - 【請求項６】 調整用レンズ（２２，２３，３１）がポ
ンプ型光源（２０，２１，３０）の個々の光経路に設け
られていることを特徴とする、請求項２から５のいずれ
か一に記載の装置。 - 【請求項７】 レーザダイオード（６５，６６）によっ
てポンプされる固体増幅器（１８）は、ファラデイ回転
子（７０）、偏光選択性コーティング（６９）および偏
光ビームスプリッタ（７１）からなる構造（６９，７
０，７１）を有し、かかる構造が光分離器（１６，１
９）として利用されることを特徴とする、請求項２から
６のいずれか一に記載の装置。 - 【請求項８】 傾斜反射ミラー（７９）が結晶体（８
４）に付加的に設けられ、該ミラーは増幅されるべき光
ビーム（７５）の第１出口点の下方において利得生成物
体として使用され、増幅されるべき入力光ビームと出力
光ビーム（７５）とを別のファラデイ回転子および偏光
ビームスプリッタを付加することなしに分離することを
特徴とする、請求項４から７のいずれか一に記載の装
置。 - 【請求項９】 利得生成物体は、互いに隣合って配置さ
れた２つの結晶体（９３，９６）で形成され、２つの結
晶体は各一面が偏光選択性層（９５）を介して互いに結
合されていることを特徴とする、請求項４から８のいず
れか一に記載の装置。 - 【請求項１０】 ２個の結晶体（９３，９６）の利得生
成物体を通して入力光ビーム（９０）から増幅された出
力ビーム（１１１）への光ビーム屈折は２つの１／４波
長板（９８，１００）によって達成される、請求項４か
ら９のいずれか一に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH19963146/96 | 1996-12-20 | ||
| CH314696 | 1996-12-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10190119A true JPH10190119A (ja) | 1998-07-21 |
Family
ID=4249612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9352981A Pending JPH10190119A (ja) | 1996-12-20 | 1997-12-22 | 自由空間光通信用レーザシステムの操作方法および装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5974074A (ja) |
| EP (1) | EP0849894B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10190119A (ja) |
| CA (1) | CA2222375A1 (ja) |
| DE (1) | DE59710120D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6278543B1 (en) * | 1998-03-03 | 2001-08-21 | Contraves Space Ag | Device for quantum optical amplification |
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|---|---|---|---|---|
| DE59704657D1 (de) | 1997-03-07 | 2001-10-25 | Contraves Space Ag Zuerich | Verfahren und Anordnung zur optischen Nachrichtenübertragung über Satelliten |
| US6917581B2 (en) * | 2001-07-17 | 2005-07-12 | Ipr Licensing, Inc. | Use of orthogonal or near orthogonal codes in reverse link |
| US20040208602A1 (en) * | 2001-12-01 | 2004-10-21 | James Plante | Free space optical communications link tolerant of atmospheric interference |
| US20040109692A1 (en) * | 2002-12-09 | 2004-06-10 | James Plante | FSO communication systems having high performance detectors |
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| US20050089333A1 (en) * | 2003-10-03 | 2005-04-28 | Near Margalit | Combining high-speed data and analog video on an optical fiber |
| US7668468B1 (en) | 2004-10-01 | 2010-02-23 | Ball Aerospace & Technologies Corp. | Numerous user laser communications optical system using chromatic waveplates and a common telescope aperture |
| CN100430813C (zh) * | 2004-11-12 | 2008-11-05 | 中国科学院光电技术研究所 | 高效激光倍频装置 |
| AU2009289425B2 (en) * | 2008-09-05 | 2013-10-24 | Ams Research Corporation | Laser system having switchable power modes |
| US8897326B2 (en) | 2008-09-08 | 2014-11-25 | Ams Research Corporation | Pump energy wavelength stabilization |
| WO2019005824A1 (en) * | 2017-06-30 | 2019-01-03 | Imra America, Inc. | PRECISION FREQUENCY COMBINED |
| EP3595196A1 (en) * | 2018-07-12 | 2020-01-15 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Laser device for optical communication, optical communication system and use of these |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02139526A (ja) * | 1988-11-21 | 1990-05-29 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光増幅装置 |
| US5249196A (en) * | 1992-05-21 | 1993-09-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Internally folded scalable laser |
| JP3211448B2 (ja) * | 1993-01-27 | 2001-09-25 | ソニー株式会社 | レーザー光源装置 |
-
1997
- 1997-09-17 EP EP97116148A patent/EP0849894B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-17 DE DE59710120T patent/DE59710120D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-12-17 CA CA002222375A patent/CA2222375A1/en not_active Abandoned
- 1997-12-19 US US08/994,841 patent/US5974074A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-22 JP JP9352981A patent/JPH10190119A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
| US6278543B1 (en) * | 1998-03-03 | 2001-08-21 | Contraves Space Ag | Device for quantum optical amplification |
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| Publication number | Publication date |
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| US5974074A (en) | 1999-10-26 |
| EP0849894B1 (de) | 2003-05-21 |
| CA2222375A1 (en) | 1998-06-20 |
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