JPH10335734A - 多波長同時発振光ファイバ型レーザ - Google Patents
多波長同時発振光ファイバ型レーザInfo
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- JPH10335734A JPH10335734A JP14673597A JP14673597A JPH10335734A JP H10335734 A JPH10335734 A JP H10335734A JP 14673597 A JP14673597 A JP 14673597A JP 14673597 A JP14673597 A JP 14673597A JP H10335734 A JPH10335734 A JP H10335734A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、レーザ遷移が自己終端型である場
合でも、連続発振およびその高出力化、またはパルスモ
ードにおける高出力化を可能にすると同時に、有用な第
２のレーザ光を取り出すことで多波長発光が可能である
多波長同時発振光ファイバ型レーザを提供することを目
的とする。 【解決手段】 ガラス材料にレーザイオンを添加した光
ファイバ３１を用いて、第１のレーザ遷移の下準位から
さらに下方のエネルギー準位へ第２のレーザ遷移を生じ
させるように、第１および第２のレーザ遷移の波長に対
して共振条件を満足する少なくとも１対の共振器３４、
３５を構成して、２以上の波長をレーザ出力させる。
合でも、連続発振およびその高出力化、またはパルスモ
ードにおける高出力化を可能にすると同時に、有用な第
２のレーザ光を取り出すことで多波長発光が可能である
多波長同時発振光ファイバ型レーザを提供することを目
的とする。 【解決手段】 ガラス材料にレーザイオンを添加した光
ファイバ３１を用いて、第１のレーザ遷移の下準位から
さらに下方のエネルギー準位へ第２のレーザ遷移を生じ
させるように、第１および第２のレーザ遷移の波長に対
して共振条件を満足する少なくとも１対の共振器３４、
３５を構成して、２以上の波長をレーザ出力させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、励起型固体レーザ
に関し、特に同時に多波長のレーザ光を出力することが
できる光ファイバ型のレーザに関する。
に関し、特に同時に多波長のレーザ光を出力することが
できる光ファイバ型のレーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、一つのレーザから複数のレーザ光
を取り出すいくつかの方法が知られている。
を取り出すいくつかの方法が知られている。
【０００３】例えば、特開昭５１−０３１１９５号公報
には、レーザ利得の周波数拡がりが大きいことを利用
し、一つのレーザ利得媒質に対して複数の共振器を構成
することにより、同一のエネルギー準位から複数の波長
のレーザ出力を取り出す方法が記載されている。この方
法では、単一波長でも連続発振が可能であり、また、そ
の複数の波長の出力パワーの和はほぼ一定となる。
には、レーザ利得の周波数拡がりが大きいことを利用
し、一つのレーザ利得媒質に対して複数の共振器を構成
することにより、同一のエネルギー準位から複数の波長
のレーザ出力を取り出す方法が記載されている。この方
法では、単一波長でも連続発振が可能であり、また、そ
の複数の波長の出力パワーの和はほぼ一定となる。
【０００４】また、特開平５−２５９５５８号公報に
は、レーザ媒質に銅蒸気を用いて、放電励起された同一
エネルギー準位からの２つの異なる下準位へのレーザ遷
移を利用して、２波長のレーザ発振を得る方法が記載さ
れている。この方法では、２波長でレーザ利得を分割す
ることになるので、目的波長を高出力化する場合にはむ
しろ単一波長で発振させたがよく、また、それら両方の
波長におけるレーザ下準位の寿命がレーザ上準位の寿命
よりも長いために連続発振が困難であった。
は、レーザ媒質に銅蒸気を用いて、放電励起された同一
エネルギー準位からの２つの異なる下準位へのレーザ遷
移を利用して、２波長のレーザ発振を得る方法が記載さ
れている。この方法では、２波長でレーザ利得を分割す
ることになるので、目的波長を高出力化する場合にはむ
しろ単一波長で発振させたがよく、また、それら両方の
波長におけるレーザ下準位の寿命がレーザ上準位の寿命
よりも長いために連続発振が困難であった。
【０００５】これらの方法とは全く異なる原理に基づく
多波長レーザとして、アプライド・フィジクス・レター
ズ（Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ． Ｖｏｌ．６
２（６） Ｎｏ．６ （１９９３） ５４３頁）には、
第１レーザの下準位からさらに下準位へレーザ遷移させ
て第２レーザ光を取り出すことで、カスケード的に２波
長のレーザ光を得る方法が記載されている。しかし、第
２レーザの下準位が基底準位である場合（第２レーザが
準３準位レーザ）、第２レーザの下準位からの再吸収損
失が大きいので再吸収損失を上回る強励起が必要となり
レーザ発振が難しく、必ずしも十分なレーザ出力が得ら
れないという問題があった。
多波長レーザとして、アプライド・フィジクス・レター
ズ（Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ． Ｖｏｌ．６
２（６） Ｎｏ．６ （１９９３） ５４３頁）には、
第１レーザの下準位からさらに下準位へレーザ遷移させ
て第２レーザ光を取り出すことで、カスケード的に２波
長のレーザ光を得る方法が記載されている。しかし、第
２レーザの下準位が基底準位である場合（第２レーザが
準３準位レーザ）、第２レーザの下準位からの再吸収損
失が大きいので再吸収損失を上回る強励起が必要となり
レーザ発振が難しく、必ずしも十分なレーザ出力が得ら
れないという問題があった。
【０００６】ところで、通常目的とするレーザ遷移の下
準位寿命が上準位寿命より長い自己終端型レーザ遷移の
場合、時間的に持続する利得が得られないので、従来、
連続発振動作が困難で、またパルス動作モードにおける
高出力化も困難であった。そこで、下準位密度を何らか
の方法で下げることが試みられた。
準位寿命が上準位寿命より長い自己終端型レーザ遷移の
場合、時間的に持続する利得が得られないので、従来、
連続発振動作が困難で、またパルス動作モードにおける
高出力化も困難であった。そこで、下準位密度を何らか
の方法で下げることが試みられた。
【０００７】レーザ下準位数密度を減少させる一つの方
法として、図２に示したようにレーザイオン１０のレー
ザ遷移１２の下準位１５を、励起レーザダイオード（Ｌ
Ｄ）光または別に用意した光の照射によってさらに上方
の準位１８に励起準位吸収遷移２１する方法がある。し
かし、この方法では励起ＬＤ波長がレーザ下準位密度を
減少させる励起準位吸収が困難な場合が多いことや、励
起ＬＤとは別に異なる励起光を使用することで装置が煩
雑になるという問題点があった。さらに、無放射緩和に
よる発熱によって固体媒質に熱歪みを発生させるという
問題点もあった。
法として、図２に示したようにレーザイオン１０のレー
ザ遷移１２の下準位１５を、励起レーザダイオード（Ｌ
Ｄ）光または別に用意した光の照射によってさらに上方
の準位１８に励起準位吸収遷移２１する方法がある。し
かし、この方法では励起ＬＤ波長がレーザ下準位密度を
減少させる励起準位吸収が困難な場合が多いことや、励
起ＬＤとは別に異なる励起光を使用することで装置が煩
雑になるという問題点があった。さらに、無放射緩和に
よる発熱によって固体媒質に熱歪みを発生させるという
問題点もあった。
【０００８】また別のレーザ下準位数密度を減少させる
方法として、図２に示したようにレーザ下準位１５とほ
ぼ等しいエネルギー準位１９を有する副添加イオン１１
を固体レーザ媒質内にレーザイオン１０と共添加し、共
鳴的にエネルギー移乗２７させる方法がある。しかし、
実際には副添加イオンの選定が困難な場合が多く、２つ
のイオンを固体レーザ媒質内に添加するのでエネルギー
の流れが複雑化し、かつ、適切な添加濃度を決定するこ
とが難しいという問題があった。さらに、この場合も無
放射緩和による発熱によって固体媒質に熱歪みを発生さ
せるという問題点があった。
方法として、図２に示したようにレーザ下準位１５とほ
ぼ等しいエネルギー準位１９を有する副添加イオン１１
を固体レーザ媒質内にレーザイオン１０と共添加し、共
鳴的にエネルギー移乗２７させる方法がある。しかし、
実際には副添加イオンの選定が困難な場合が多く、２つ
のイオンを固体レーザ媒質内に添加するのでエネルギー
の流れが複雑化し、かつ、適切な添加濃度を決定するこ
とが難しいという問題があった。さらに、この場合も無
放射緩和による発熱によって固体媒質に熱歪みを発生さ
せるという問題点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、レーザ遷移
が自己終端型である場合でも、連続発振およびその高出
力化、またはパルスモードにおける高出力化を可能にす
ると同時に、有用な第２のレーザ光を取り出すことで多
波長発光が可能である多波長同時発振光ファイバ型レー
ザを提供することを目的とする。
が自己終端型である場合でも、連続発振およびその高出
力化、またはパルスモードにおける高出力化を可能にす
ると同時に、有用な第２のレーザ光を取り出すことで多
波長発光が可能である多波長同時発振光ファイバ型レー
ザを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス材料に
レーザイオンを添加した光ファイバを用いて、第１のレ
ーザ遷移の下準位からさらに下方のエネルギー準位へ第
２のレーザ遷移を生じさせるように、第１および第２の
レーザ遷移の波長に対して共振条件を満足する少なくと
も１対の共振器を構成して、２以上の波長をレーザ出力
させる多波長同時発振光ファイバ型レーザに関する。
レーザイオンを添加した光ファイバを用いて、第１のレ
ーザ遷移の下準位からさらに下方のエネルギー準位へ第
２のレーザ遷移を生じさせるように、第１および第２の
レーザ遷移の波長に対して共振条件を満足する少なくと
も１対の共振器を構成して、２以上の波長をレーザ出力
させる多波長同時発振光ファイバ型レーザに関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１はレーザ光を発生するレーザ
イオンのエネルギー準位を示している。例えばレーザダ
イオード（ＬＤ）を励起光として用いて、レーザ上準位
３またはそれより上方の準位４にイオンを準位１から励
起する。第１レーザ遷移８が自己終端型である場合に
は、レーザ下準位２はレーザ上準位３よりも寿命が長い
ため、レーザ発振に必要な反転分布が生じにくい。
イオンのエネルギー準位を示している。例えばレーザダ
イオード（ＬＤ）を励起光として用いて、レーザ上準位
３またはそれより上方の準位４にイオンを準位１から励
起する。第１レーザ遷移８が自己終端型である場合に
は、レーザ下準位２はレーザ上準位３よりも寿命が長い
ため、レーザ発振に必要な反転分布が生じにくい。
【００１２】そこで、本発明では、第２レーザ遷移９を
同時に発振させるように共振器を設けることで下準位２
の数密度を強制的に減少させる。これにより第１レーザ
８の連続発振とその高出力化、および高繰り返しパルス
発振における高出力化が可能となる。エネルギーの流れ
としてはカスケード的であり、２種類のレーザ光を同時
に取り出すことができるので、有用な多波長のレーザ光
を同時に得ることができる。このように、準位２から下
準位１への遷移は、無放射緩和ではなくレーザ遷移であ
るので、固体媒質内での発熱が少なく熱的ひずみを抑制
することができ、レーザ動作を安定させることができ
る。
同時に発振させるように共振器を設けることで下準位２
の数密度を強制的に減少させる。これにより第１レーザ
８の連続発振とその高出力化、および高繰り返しパルス
発振における高出力化が可能となる。エネルギーの流れ
としてはカスケード的であり、２種類のレーザ光を同時
に取り出すことができるので、有用な多波長のレーザ光
を同時に得ることができる。このように、準位２から下
準位１への遷移は、無放射緩和ではなくレーザ遷移であ
るので、固体媒質内での発熱が少なく熱的ひずみを抑制
することができ、レーザ動作を安定させることができ
る。
【００１３】そして本発明では、レーザ媒質として光フ
ァイバを用いることで、次のような理由によりカスケー
ド発振をより効率的に行わせることができる。
ァイバを用いることで、次のような理由によりカスケー
ド発振をより効率的に行わせることができる。
【００１４】即ち、第２レーザ下準位１が基底準位であ
る場合、その第２レーザは準３準位レーザと呼ばれ、第
２レーザ下準位１からの再吸収による損失が大きいの
で、その再吸収損失を上回る強励起が必要となり、従来
の固体結晶を用いたレーザではレーザ発振が難しかっ
た。しかし、本発明のファイバレーザでは、励起光を光
ファイバ内に高密度で閉じこめることができるので、レ
ーザイオンを強励起することができる。
る場合、その第２レーザは準３準位レーザと呼ばれ、第
２レーザ下準位１からの再吸収による損失が大きいの
で、その再吸収損失を上回る強励起が必要となり、従来
の固体結晶を用いたレーザではレーザ発振が難しかっ
た。しかし、本発明のファイバレーザでは、励起光を光
ファイバ内に高密度で閉じこめることができるので、レ
ーザイオンを強励起することができる。
【００１５】また、光ファイバの材料としては、例えば
フッ化物ガラスのようなガラス材料を用いるので、材料
固有のフォノンエネルギーが小さいため第２レーザ上準
位３の励起寿命を長くすることができる。そして、ファ
イバ材料が非晶質であるので、レーザイオンの各エネル
ギー準位のシュタルク拡がりが増大するのでレーザ発振
が容易に得られ、従来の結晶をホスト材料に用いたレー
ザと比較して第２レーザの高効率発振が可能になる。
フッ化物ガラスのようなガラス材料を用いるので、材料
固有のフォノンエネルギーが小さいため第２レーザ上準
位３の励起寿命を長くすることができる。そして、ファ
イバ材料が非晶質であるので、レーザイオンの各エネル
ギー準位のシュタルク拡がりが増大するのでレーザ発振
が容易に得られ、従来の結晶をホスト材料に用いたレー
ザと比較して第２レーザの高効率発振が可能になる。
【００１６】また、ファイバ型の場合は結晶を用いた場
合と異なり、ファイバとして長尺であるために単位体積
当たりの発熱量が小さい。このため、発熱等による変形
によって性能が低下することが少ないという利点がある
が、カスケード的にレーザ発振させ発熱を防止すること
によりさらに安定したレーザ動作を得ることができる。
合と異なり、ファイバとして長尺であるために単位体積
当たりの発熱量が小さい。このため、発熱等による変形
によって性能が低下することが少ないという利点がある
が、カスケード的にレーザ発振させ発熱を防止すること
によりさらに安定したレーザ動作を得ることができる。
【００１７】次に図３から図８を参照して本発明のレー
ザをさらに具体的に説明する。
ザをさらに具体的に説明する。
【００１８】［実施形態１］図３に、本発明の一実施形
態を示す。レーザ光を発生するレーザイオン１０を添加
したコア３２とクラッド３３を有する単一クラッド光フ
ァイバ３１を形成した。この光ファイバの励起光入射側
端には、ＬＤ光２８を透過し第１レーザ２９と第２レー
ザ３０に対して高反射率を有するミラー３４を設け、レ
ーザ光出力側端には、それぞれのレーザ波長に対して適
した反射率を有する部分反射ミラー３５を設け、２つの
ミラーによりファイバレーザ共振器を構成した。ミラー
３４側からＬＤ光を入射することで、第１レーザ２９と
第２レーザ３０が同時に発振する。
態を示す。レーザ光を発生するレーザイオン１０を添加
したコア３２とクラッド３３を有する単一クラッド光フ
ァイバ３１を形成した。この光ファイバの励起光入射側
端には、ＬＤ光２８を透過し第１レーザ２９と第２レー
ザ３０に対して高反射率を有するミラー３４を設け、レ
ーザ光出力側端には、それぞれのレーザ波長に対して適
した反射率を有する部分反射ミラー３５を設け、２つの
ミラーによりファイバレーザ共振器を構成した。ミラー
３４側からＬＤ光を入射することで、第１レーザ２９と
第２レーザ３０が同時に発振する。
【００１９】ここで光ファイバは直線を維持する必要は
無く、長尺化した場合は巻き取ることで小型化が図れ
る。光ファイバ３１の両端面とミラー３４、３５は必ず
しも密着させる必要はなく、コアがマルチモードである
場合には間隙を与えることによって光ファイバを伝搬す
るモードを少数化することができる。
無く、長尺化した場合は巻き取ることで小型化が図れ
る。光ファイバ３１の両端面とミラー３４、３５は必ず
しも密着させる必要はなく、コアがマルチモードである
場合には間隙を与えることによって光ファイバを伝搬す
るモードを少数化することができる。
【００２０】また、励起ＬＤパワー、光ファイバ内の光
学的伝搬損失の大きさなどの諸条件で異なるが、出力取
り出しミラー３５を取り除いて、光ファイバ端面のフレ
ネル反射のみでレーザ共振器を構成する場合もある。ま
た、各波長に対して別個のミラーを用いることもでき
る。
学的伝搬損失の大きさなどの諸条件で異なるが、出力取
り出しミラー３５を取り除いて、光ファイバ端面のフレ
ネル反射のみでレーザ共振器を構成する場合もある。ま
た、各波長に対して別個のミラーを用いることもでき
る。
【００２１】［実施形態２］図４に示す実施形態は、図
３に示した実施形態１において第１レーザをパルスモー
ドで取り出すために部分反射ミラー３５と光ファイバ３
１の間にＱスイッチ素子３６を設置したものである。
３に示した実施形態１において第１レーザをパルスモー
ドで取り出すために部分反射ミラー３５と光ファイバ３
１の間にＱスイッチ素子３６を設置したものである。
【００２２】Ｑスイッチ素子３６は第１レーザ、第２レ
ーザの両方に対してスイッチ動作を行う場合と、第１レ
ーザまたは第２レーザの一方に対してスイッチ動作を行
う場合がある。例えば、第２レーザのみにＱスイッチ動
作を行えば、発生する第２レーザのＱスイッチパルスが
急激に第１レーザの下準位２の励起密度を減少させるた
めに、第１レーザにおいてもＱスイッチパルスを発生す
ることができる。
ーザの両方に対してスイッチ動作を行う場合と、第１レ
ーザまたは第２レーザの一方に対してスイッチ動作を行
う場合がある。例えば、第２レーザのみにＱスイッチ動
作を行えば、発生する第２レーザのＱスイッチパルスが
急激に第１レーザの下準位２の励起密度を減少させるた
めに、第１レーザにおいてもＱスイッチパルスを発生す
ることができる。
【００２３】Ｑスイッチ素子３６は高反射ミラー３４と
光ファイバレーザ媒質３１の間に設置することも可能で
ある。Ｑスイッチ素子を挿入した側のミラー３４または
３５は反射したレーザビームがファイバのコアに戻るよ
うに反射面に適した曲率を持つ。
光ファイバレーザ媒質３１の間に設置することも可能で
ある。Ｑスイッチ素子を挿入した側のミラー３４または
３５は反射したレーザビームがファイバのコアに戻るよ
うに反射面に適した曲率を持つ。
【００２４】［実施形態３］図５に本発明のさらに異な
る実施形態を示す。実施形態１においては、光ファイバ
とは別個に反射ミラーを設けたが、光ファイバに反射ミ
ラーを直接形成することもできる。光ファイバレーザ媒
質３１のＬＤ光入射側端面に、実施形態１における高反
射ミラー３４と同じ特性の誘電体多層コート３７を直接
施し、また、同様にもう一方の端面に、実施形態１にお
ける部分反射出力取り出しミラー３５と同じ反射率の誘
電体多層コート３８を施すことによって共振器を構成す
ることができる。
る実施形態を示す。実施形態１においては、光ファイバ
とは別個に反射ミラーを設けたが、光ファイバに反射ミ
ラーを直接形成することもできる。光ファイバレーザ媒
質３１のＬＤ光入射側端面に、実施形態１における高反
射ミラー３４と同じ特性の誘電体多層コート３７を直接
施し、また、同様にもう一方の端面に、実施形態１にお
ける部分反射出力取り出しミラー３５と同じ反射率の誘
電体多層コート３８を施すことによって共振器を構成す
ることができる。
【００２５】［実施形態４］図６にさらに異なる実施形
態を示す。実施形態３で示したレーザ装置において、誘
電体多層コートに代えて、屈折率分布ファイバグレーテ
ィング３９、４０により反射ミラーを形成したものであ
る。屈折率分布ファイバグレーティング３９、４０はイ
オン注入や紫外光の照射によって第１レーザ、第２レー
ザに対して適した反射率を有するように光ファイバのコ
ア３２に書き込まれ、その位置は必ずしも光ファイバの
両端にある必要はない。
態を示す。実施形態３で示したレーザ装置において、誘
電体多層コートに代えて、屈折率分布ファイバグレーテ
ィング３９、４０により反射ミラーを形成したものであ
る。屈折率分布ファイバグレーティング３９、４０はイ
オン注入や紫外光の照射によって第１レーザ、第２レー
ザに対して適した反射率を有するように光ファイバのコ
ア３２に書き込まれ、その位置は必ずしも光ファイバの
両端にある必要はない。
【００２６】尚、実施形態１〜４で光ファイバレーザ共
振器を構成するための反射ミラーについて説明したが、
実施形態１〜４のミラー、誘電体多層膜、屈折率分布フ
ァイバグレーティングの中から異なる種類を組み合わせ
てレーザ共振器を構成することもできる。例えば、ＬＤ
光入射側の高反射ミラーとして屈折率分布ファイバグレ
ーティング３９を用いて、第１レーザ、第２レーザ取り
出し側において部分反射取り出しミラー３５を用いるこ
とができる。
振器を構成するための反射ミラーについて説明したが、
実施形態１〜４のミラー、誘電体多層膜、屈折率分布フ
ァイバグレーティングの中から異なる種類を組み合わせ
てレーザ共振器を構成することもできる。例えば、ＬＤ
光入射側の高反射ミラーとして屈折率分布ファイバグレ
ーティング３９を用いて、第１レーザ、第２レーザ取り
出し側において部分反射取り出しミラー３５を用いるこ
とができる。
【００２７】［実施形態５］図７は、本発明のさらに異
なる実施形態を示したものである。実施形態１〜４に示
した単一クラッド光ファイバの代わりに二重クラッド光
ファイバを使用した多波長同時発振光ファイバ型レーザ
である。二重クラッド光ファイバは、レーザイオンを添
加したコア３２、励起ＬＤ光が伝搬する第１クラッド４
２、励起ＬＤ光をファイバ内に全反射させる第２クラッ
ド４３からなり、長いファイバ長にわたってコア３２に
添加したレーザイオンを励起し、第１クラッド４２の断
面積が大きく開口数が大きいので、ＬＤ光を直接コアに
入射するよりも容易に第１クラッド４２に入射できると
いう利点がある。第２クラッドの開口数が大きいことを
利用して光ファイバ端面からではなく、光ファイバの側
面からＬＤ光を斜めに入射させて第１クラッドを伝搬さ
せることもできる。
なる実施形態を示したものである。実施形態１〜４に示
した単一クラッド光ファイバの代わりに二重クラッド光
ファイバを使用した多波長同時発振光ファイバ型レーザ
である。二重クラッド光ファイバは、レーザイオンを添
加したコア３２、励起ＬＤ光が伝搬する第１クラッド４
２、励起ＬＤ光をファイバ内に全反射させる第２クラッ
ド４３からなり、長いファイバ長にわたってコア３２に
添加したレーザイオンを励起し、第１クラッド４２の断
面積が大きく開口数が大きいので、ＬＤ光を直接コアに
入射するよりも容易に第１クラッド４２に入射できると
いう利点がある。第２クラッドの開口数が大きいことを
利用して光ファイバ端面からではなく、光ファイバの側
面からＬＤ光を斜めに入射させて第１クラッドを伝搬さ
せることもできる。
【００２８】
【実施例】実施形態５に示した構成を用いて、レーザイ
オンとしてホルミウムイオン（濃度０．２５重量％）を
コアに添加し、コア径１０μｍ、第１クラッド径２５０
μｍ、第２クラッド径２６０μｍ、長さ２００〜１００
０ｃｍの光ファイバを製作した。励起波長８９０ｎｍ帯
または１．１μｍ帯のＬＤ光によって励起することによ
り、波長３μｍ帯の第１レーザと波長２μｍ帯の第２レ
ーザを得ることができた。
オンとしてホルミウムイオン（濃度０．２５重量％）を
コアに添加し、コア径１０μｍ、第１クラッド径２５０
μｍ、第２クラッド径２６０μｍ、長さ２００〜１００
０ｃｍの光ファイバを製作した。励起波長８９０ｎｍ帯
または１．１μｍ帯のＬＤ光によって励起することによ
り、波長３μｍ帯の第１レーザと波長２μｍ帯の第２レ
ーザを得ることができた。
【００２９】図８に、連続発振レーザ出力パワーと、吸
収ＬＤパワーの関係を示した。レーザイオンによる吸収
ＬＤパワーの増加に伴い第２レーザが発振開始し、その
直後または同時に目的とする第１レーザの発振が開始
し、両方の出力合計は吸収ＬＤパワーが増加するに従い
大きくなった。
収ＬＤパワーの関係を示した。レーザイオンによる吸収
ＬＤパワーの増加に伴い第２レーザが発振開始し、その
直後または同時に目的とする第１レーザの発振が開始
し、両方の出力合計は吸収ＬＤパワーが増加するに従い
大きくなった。
【００３０】尚、ここでは実施形態５の構成を用いた
が、実施形態１〜４に示した構成によっても同様の結果
が得られる。
が、実施形態１〜４に示した構成によっても同様の結果
が得られる。
【００３１】また、レーザイオンとしてホルミウムイオ
ンを示したが、例えば、エルビウム、ツリウムおよびプ
ラセオジウム等の他のレーザイオンであってもよい。ま
た、励起としては通常ＬＤが用いられるがこれに限定さ
れるものではない。
ンを示したが、例えば、エルビウム、ツリウムおよびプ
ラセオジウム等の他のレーザイオンであってもよい。ま
た、励起としては通常ＬＤが用いられるがこれに限定さ
れるものではない。
【００３２】本発明の光ファイバに用いられるガラス材
料は、励起光、発振レーザ光に対して透明であって、材
料固有のフォノンエネルギーが低く各準位の励起寿命が
長く、またガラス材料内の局所的電場に起因するレーザ
イオンの各エネルギー準位のシュタルク拡がりが広いと
いった性質のものが用いられる。
料は、励起光、発振レーザ光に対して透明であって、材
料固有のフォノンエネルギーが低く各準位の励起寿命が
長く、またガラス材料内の局所的電場に起因するレーザ
イオンの各エネルギー準位のシュタルク拡がりが広いと
いった性質のものが用いられる。
【００３３】このような材料として、例えばフッ化物ガ
ラス、カルコゲナイトガラスおよび石英ガラス等が挙げ
ることができる。フォノンエネルギーが小さく、また２
μｍ以上での吸収が小さいことから、フッ化物ガラスお
よびカルコゲナイトガラスが好ましく、特に２〜３μｍ
領域での伝搬損失が小さいフッ化物ガラスが好ましい。
ラス、カルコゲナイトガラスおよび石英ガラス等が挙げ
ることができる。フォノンエネルギーが小さく、また２
μｍ以上での吸収が小さいことから、フッ化物ガラスお
よびカルコゲナイトガラスが好ましく、特に２〜３μｍ
領域での伝搬損失が小さいフッ化物ガラスが好ましい。
【００３４】フッ化物ガラスは、フッ化ジルコニウム、
フッ化バリウム、フッ化ランタン、フッ化アルミニウ
ム、フッ化ナトリウムおよびフッ化ハフニウム等のフッ
化物数種類を成分とするガラスであり、好ましいものと
してフッ化ジルコニウム、フッ化バリウム、フッ化ラン
タン、フッ化アルミニウムおよびフッ化ナトリウムを成
分とするＺＢＬＡＮガラス、およびフッ化ジルコニウム
およびフッ化アルミニウムを成分とするＡＺＦガラス等
を挙げることができる。
フッ化バリウム、フッ化ランタン、フッ化アルミニウ
ム、フッ化ナトリウムおよびフッ化ハフニウム等のフッ
化物数種類を成分とするガラスであり、好ましいものと
してフッ化ジルコニウム、フッ化バリウム、フッ化ラン
タン、フッ化アルミニウムおよびフッ化ナトリウムを成
分とするＺＢＬＡＮガラス、およびフッ化ジルコニウム
およびフッ化アルミニウムを成分とするＡＺＦガラス等
を挙げることができる。
【００３５】また、以上の説明では２波長発振を例にと
って説明したが、第２のレーザ遷移の下準位が基底準位
ではない場合には、さらに下方の準位にレーザ遷移させ
ることで３波長以上の発振も可能である。
って説明したが、第２のレーザ遷移の下準位が基底準位
ではない場合には、さらに下方の準位にレーザ遷移させ
ることで３波長以上の発振も可能である。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、レーザ遷移が自己終端
型である場合に、連続発振およびその高出力化、または
パルスモードにおける高出力化を可能にすると同時に、
有用な第２のレーザ光を取り出すことで多波長発光が可
能であるレーザを提供することができる。
型である場合に、連続発振およびその高出力化、または
パルスモードにおける高出力化を可能にすると同時に、
有用な第２のレーザ光を取り出すことで多波長発光が可
能であるレーザを提供することができる。
【００３７】また、従来無放射緩和によって不可避的に
固体レーザ媒質内で熱に変わっていたエネルギーをレー
ザとして取り出すことにより固体レーザ媒質の熱歪みを
軽減し、安定した動作のできるレーザを提供することが
できる。
固体レーザ媒質内で熱に変わっていたエネルギーをレー
ザとして取り出すことにより固体レーザ媒質の熱歪みを
軽減し、安定した動作のできるレーザを提供することが
できる。
【図１】本発明の励起エネルギーの流れ図である。
【図２】従来例の励起エネルギーの流れ図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すである。
【図４】本発明の一実施形態を示すである。
【図５】本発明の一実施形態を示すである。
【図６】本発明の一実施形態を示すである。
【図７】本発明の一実施形態を示すである。
【図８】本発明の多波長同時発振光ファイバ型レーザを
ＬＤを用いて励起したときの２波長レーザ出力と吸収Ｌ
Ｄパワーの関係を示す図である。
ＬＤを用いて励起したときの２波長レーザ出力と吸収Ｌ
Ｄパワーの関係を示す図である。
１〜４ エネルギー準位 ５、６ ＬＤ光による励起 ７ 無放射緩和遷移 ８ 第１レーザ遷移 ９ 第２レーザ遷移 １２ レーザ遷移 １３〜１８ レーザイオンのエネルギー準位 １９ 副添加イオン１１のエネルギー準位 ２０ ＬＤ光による励起 ２１ 励起準位吸収 ２３、２４、２５、２６ 無放射緩和遷移 ２７ エネルギー移乗 ２８ ＬＤ光 ２９ 第１レーザ光 ３０ 第２レーザ光 ３１ レーザイオン添加単一クラッドファイバ ３２ コア ３３ クラッド ３４ 第１レーザおよび第２レーザの高反射ミラー ３５ 第１レーザおよび第２レーザの出力取り出しミラ
ー ３６ Ｑスイッチ素子 ３７ 誘電体多層コート ３８ 誘電体多層コート ３９ 屈折率分布ファイバグレーティング ４０ 屈折率分布ファイバグレーティング ４１ レーザイオン添加二重クラッドファイバ ４２ 第１クラッド ４３ 第２クラッド
ー ３６ Ｑスイッチ素子 ３７ 誘電体多層コート ３８ 誘電体多層コート ３９ 屈折率分布ファイバグレーティング ４０ 屈折率分布ファイバグレーティング ４１ レーザイオン添加二重クラッドファイバ ４２ 第１クラッド ４３ 第２クラッド
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年９月１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正内容】
Claims (10)
- 【請求項１】 ガラス材料にレーザイオンを添加した光
ファイバを用いて、第１のレーザ遷移の下準位からさら
に下方のエネルギー準位へ第２のレーザ遷移を生じさせ
るように、第１および第２のレーザ遷移の波長に対して
共振条件を満足する少なくとも１対の共振器を構成し
て、２以上の波長をレーザ出力させる多波長同時発振光
ファイバ型レーザ。 - 【請求項２】 前記第１のレーザ遷移は、下準位の寿命
が上準位の寿命より長い自己終端型遷移である請求項１
記載の多波長同時発振光ファイバ型レーザ。 - 【請求項３】 前記第２レーザの下準位が基底準位であ
る請求項１記載の多波長同時発振光ファイバ型レーザ。 - 【請求項４】 前記光ファイバの両端に同時発振する２
以上のレーザ波長および励起波長に対して最適反射率を
有するミラーを設けて共振器を構成した請求項１〜３の
いずれかに記載の多波長同時発振光ファイバ型レーザ。 - 【請求項５】 前記光ファイバとミラーとの間にＱスイ
ッチ素子をさらに有する請求項４記載の多波長同時発振
光ファイバ型レーザ。 - 【請求項６】 光ファイバ両端に同時発振する２以上の
レーザ波長および励起波長に対して最適反射率を有する
誘電体多層コートを設けて共振器を構成した請求項１〜
３のいずれかに記載の多波長同時発振光ファイバ型レー
ザ。 - 【請求項７】 光ファイバ内に同時発振する２以上のレ
ーザ波長および励起波長に対して最適反射率を有する周
期的屈折率分布ファイバグレーティングを形成して共振
器を構成した請求項１〜３のいずれかに記載の多波長同
時発振光ファイバ型レーザ。 - 【請求項８】 前記光ファイバは、レーザイオンをコア
に添加した単一クラッド型ファイバである請求項４〜７
のいずれかに記載の多波長同時発振光ファイバ型レー
ザ。 - 【請求項９】 前記光ファイバは、レーザイオンをコア
に添加した２重クラッド光ファイバである請求項４〜７
のいずれかに記載の多波長同時発振光ファイバ型レー
ザ。 - 【請求項１０】 前記レーザイオンがホルミウムイオン
であり、励起波長８９０ｎｍ帯または１．１μｍ帯のレ
ーザダイオード光によって励起し、波長３μｍ帯と２μ
ｍ帯の２波長でレーザ発振する請求項１〜９のいずれか
に記載の多波長同時発振光ファイバ型レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14673597A JP2891240B2 (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 多波長同時発振光ファイバ型レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14673597A JP2891240B2 (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 多波長同時発振光ファイバ型レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10335734A true JPH10335734A (ja) | 1998-12-18 |
| JP2891240B2 JP2891240B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=15414414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14673597A Expired - Fee Related JP2891240B2 (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 多波長同時発振光ファイバ型レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2891240B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6385215B1 (en) | 1998-07-01 | 2002-05-07 | Nec Corporation | Laser oscillation method and device and laser scalpel |
| US6463083B1 (en) | 1998-09-11 | 2002-10-08 | Nec Corporation | Laser radiation device employing a fiber laser capable of emitting a laser beam including two or more wavelength components |
| WO2004102752A1 (ja) * | 2003-05-14 | 2004-11-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 固体レーザ装置 |
-
1997
- 1997-06-04 JP JP14673597A patent/JP2891240B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6385215B1 (en) | 1998-07-01 | 2002-05-07 | Nec Corporation | Laser oscillation method and device and laser scalpel |
| US6463083B1 (en) | 1998-09-11 | 2002-10-08 | Nec Corporation | Laser radiation device employing a fiber laser capable of emitting a laser beam including two or more wavelength components |
| WO2004102752A1 (ja) * | 2003-05-14 | 2004-11-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 固体レーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2891240B2 (ja) | 1999-05-17 |
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