WO2006003969A1 - パルスレーザ光発生装置 - Google Patents

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Hiroyuki Yokoyama
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Tohoku Techno Arch Co., Ltd.
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    • 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
    • H01S3/06754—Fibre amplifiers

Definitions

  • the present invention relates to generation of an optical pulse having a high peak power and a supercontinuum optical pulse with a simple configuration.
  • supercontinuum light pulses optical supercontinuum pulses
  • the center wavelength is 1550nm, higher than Gigahertz !, mode-locked fiber lasers or semiconductor lasers with a repetitive frequency of supercontinuum with peak optical power of several watts.
  • Light can be generated (see Non-Patent Document 1).
  • the invention of a photonic crystal fiber has made it possible to generate supercontinuum light having a gentle peak light power in the wavelength range of 1 m or less of input light (see Non-Patent Document 2).
  • a mode-locked titanium-sapphire laser is used for basic research on supercontinuum generation. However, for practical applications, a small and low-cost optical pulse source is required.
  • Tokumono literature 1 T. Monoka et al., Transform-limited, femtosecond WDM pulse generation by spectral filtering of gigahertz supercontiniuum, Electron. Lett. 30, ppll66 -1167 (1994)
  • Non-Patent Literature 2 J. Hermann et al., "Experimental evidence for supercontinuum generation by fission of higher-order solitons in phonic fibers, Phys. Rev. Lett. 88, 173900 1 (2002)
  • An object of the present invention is to use an optical pulse from a semiconductor laser without using an optical pulse from a large, high average power solid state laser such as a titanium 'sapphire' laser.
  • the nonlinear optical effect of m is caused by the light of the peak power.
  • the present invention provides a high-bandwidth, high-repetition-rate light having an average optical output power that is not buried in ASE noise after pre-amplification, with a bandwidth widened by chasing.
  • a semiconductor laser for generating a pulse, a pre-optical amplifier using an optical fiber for amplifying a light pulse from the semiconductor laser, and a light vector power of the amplified optical pulse of the pre-optical amplifier force
  • a filter that extracts light in a narrower range than the spreading width by chibing and shortens the time width of an optical pulse, and inputs an optical pulse from the filter. Less distortion of the optical spectrum due to self-phase modulation.
  • a high-repetition rate optical pulse from a semiconductor laser extract it from the optical spectrum of the optical pulse in a band narrower than the spread width of the semiconductor laser by chasing, and use a filter that shortens the time width of the optical pulse. Accordingly, it is possible to efficiently amplify a short pulse light having a low average optical power as a pulse light having a high peak power by using an optical amplifier such as an optical fiber such as an erbium-doped fiber (EDFA).
  • an optical amplifier such as an optical fiber such as an erbium-doped fiber (EDFA).
  • a semiconductor laser that generates a high repetition rate optical pulse having an average optical output power with a bandwidth widened by the chasing and not buried in the ASE noise after preamplification, and the semiconductor laser
  • a filter that shortens the time width of the pulse a main optical amplifier that inputs an optical pulse having the filter force, and that has a low nonlinear effect optical fiber with less distortion of the optical spectrum due to self-phase modulation, and sufficient power of the main optical amplifier
  • a non-linear optical device that generates supercontinuum light using an optical pulse having a high peak power amplified.
  • the pulsed laser beam generator is also the present invention.
  • a semiconductor laser that generates a high repetition rate optical pulse with an average optical output power that is not buried in ASE noise after pre-amplification, with a bandwidth that has been widened by chasing.
  • a pre-optical amplifier based on an optical fiber that amplifies the optical pulse from the semiconductor laser, and an optical spectral force of the amplified optical pulse from the pre-optical amplifier in a band narrower than a spread width due to the chabing of the semiconductor laser.
  • a filter that shortens the time width of the optical pulse by extraction, a main optical amplifier that inputs an optical pulse having the filtering force, and that uses a low nonlinear effect optical fiber with less distortion of the optical spectrum due to self-phase modulation, and the main optical amplifier.
  • a frequency conversion optical device that obtains a second harmonic optical pulse by using an optical pulse having a sufficiently amplified high peak power of an optical amplifier force, and a light conversion using the optical pulse of the frequency conversion optical device force.
  • a pulsed laser beam generator comprising a non-linear optical device that generates one bar-continuum light is also the present invention. The invention's effect
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a pulse laser beam generator according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a second harmonic spectrum of the pulse laser beam generator in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing the logarithmic spectrum of supercontinuum light.
  • the present invention provides a peak that enables generation of supercontinuum light by, for example, a nonlinear optical effect by amplifying a light pulse from a semiconductor laser with an optical amplifier using an optical fiber. This is a configuration for generating light of power.
  • the life of population inversion of amplifiers using optical fibers used for amplification is in the millisecond range.
  • the energy stored in the EDFA is efficiently transferred to amplified pulsed light having a repetition rate of 1 kHz or more.
  • This characteristic is very different from semiconductor laser amplifiers whose inversion distribution lifetime is shorter than 10 nanoseconds. For this reason, when EDFA is used, it is possible to amplify short pulse light to a very high peak power by appropriately selecting the repetition rate of the optical pulse.
  • amplified spontaneous emission in an optical amplifier ASE
  • Noise must be considered.
  • An optical signal input power of at least LW is required.
  • the energy of one light pulse from the laser diode (LD) is roughly lpj. For this reason, an optical power of 1 ⁇ W on average can be expected at a high repetition rate, for example, a repetition rate of about 1 MHz.
  • Another important limitation is the third-order nonlinear optical effect induced in EDFA.
  • SPM self-phase-modulation
  • the optical pulse propagates several m or several tens of m in the fiber inside the EDFA having an optical power density of 10 7 WZcm 2 or more.
  • Large, core diameter and short, and fiber length EDFAs are effective to avoid unintentional SPM frequency domain distortion.
  • the frequency is too low, the most limiting factor is that it is buried in noise during the amplification process. If the frequency is too high, an optical amplifier with a high average power is used to sufficiently increase the peak power after amplification. Is required. Therefore, in practice, it is recommended to select a repetition rate of 100 kHz to 10 MHz optical pulses.
  • a compact optical pulse source having peak power sufficient for second harmonic conversion and generation of supercontinuum light in the 800 nm region can be provided.
  • two-stage amplification is performed by a pre-amplifier using an optical fiber and a main optical amplifier to amplify a high repetition rate optical pulse from a semiconductor laser.
  • a semiconductor laser pulse light having a wavelength of 1550 nm from a semiconductor laser is efficiently amplified by the EDFA in the first and second stages. Then, using the amplified pulsed light power and the second harmonic light pulse generated by the nonlinearity of the optical device, the photonic crystal fiber (PCF) force is supercontinuum in the 800 nm wavelength region. It describes the generation of light.
  • a semiconductor laser pulse light having a wavelength of 1550 nm from a semiconductor laser gain switch drive InGaAsP laser 'diode: LD
  • the photonic crystal fiber (PCF) force is supercontinuum in the 800 nm wavelength region. It describes the generation of light.
  • Gain-swit multiple quantum well Gain-swit ching multi— quantum— wells
  • InGaAsP distributed feed knock Bragg structure laser diode ⁇ distributed— feedback— Bragg structure laser— mode: DFB— LD
  • DFB— LD distributed— feedback— Bragg structure laser— mode: DFB— LD
  • an optical pulse of about lOps is generated with an average optical power of about 1 ⁇ W.
  • this average optical power it is possible to prevent the optical pulse from being buried in the optical noise (spontaneously emitted optical noise) in the amplification process by the pre-optical amplifier 20 and becoming indistinguishable on the optical spectrum.
  • the optical spectrum of the laser pulse broadens by about 2 nm or more (this phenomenon is called “chabing” and has an unnecessarily wide bandwidth.
  • the pulse repetition frequency is slower than 1 MHz.
  • this is about 1 MHz.
  • the frequency is selected.
  • optical amplification by two-stage EDFA is performed as described above.
  • a commercially available low average power ED FA was used as the pre-amplifier 20.
  • the light pulse was filtered by an lnm frequency width optical filter 30.
  • the output average optical power from the pre-amplifier 20 is a sub-mW level power. This includes a spontaneous emission component that is noise.
  • the optical filter is passed through an In m bandwidth.
  • the average optical power after the optical filter is several tens / zW.
  • the time width of the light pulse is about 6 ps, and it has been shortened to about 1Z2 originally. This is an effect of reducing the influence of the above-mentioned chabbing.
  • the shortening of the optical pulse is effective in obtaining a high peak power. If the average optical power is P, the repetition frequency is f, and the pulse width is ⁇ , the optical power is
  • the optical amplifier 40 is composed of a short fluoride active fiber doped with erbium ions at a high concentration (for example, “Y. Kubota et al., Novel Er and Ce cod”). oped fluoride fiber amplifier for low-noise and high-efficient operation with 980—nm pumping ", IEEE Photon. Tech. Lett. 15, ⁇ 525-527 (see 2003 ⁇ ). The active fiber length is 0.7m.
  • the amplifier provides 10mW maximum average power optical output with a single 980nm LD pump, and because of the short length of fiber, unintentional SPM is greatly improved compared to conventional EDFA, and significant SPM is No peak power is rated at lkW at this stage.
  • the peak optical power P reaches 1kW. If this peak power, nonlinear wavelength
  • periodically poled Mg-added LiNbO (PPMgLN) optical waveguide 50 is used.
  • the optical pulse is converted to the second harmonic (SH) wavelength (780 nm).
  • This SH light pulse is extracted by an optical filter 60 of 780 nm.
  • the loss of optical coupling is large, so the conversion efficiency is limited to a maximum of several percent.
  • an SH optical pulse with a peak power of 10 W was generated.
  • the frequency was converted in order to obtain the same wavelength as that of a pulse of a large-sized titanium / sapphire solid-state laser.
  • the second harmonic optical pulse with a time width of about 5 ps is incident on a photonic crystal fiber (PCF) 70 with a hole of 50 m length and zero dispersion around a wavelength of 800 nm.
  • the average optical power is less than lOmW (lOdBm), and a 1 W class high average power optical device is required! /.
  • FIG. 2 shows an optical spectrum of the input SH pulse. A broadening of about 30 nm was observed at an intensity level 20 dB lower than the peak. In this case, the average optical power is 15 W.
  • Figure 3 shows the optical power of supercontinuum light when the peak power of SH panorace is 12W. Shows vector. At this time, the spread of the spectrum extends to more than lOOnm.
  • Such supercontinuum light is usually obtained using a titanium / sapphire solid-state laser. The above-mentioned super-continuum light with low average light does not cause damage to living tissue and is very useful for nanomedical applications.

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Abstract

【課題】　チタン・サファイア・レーザなどの大型で高平均パワーの固体レーザからの光パルスを用いずに、半導体レーザからの光パルスを利用して、高いピークパワーの光により、狙いとする非線形光学効果を引き起こすことである。 【解決手段】　半導体レーザ（レーザ・ダイオード：ＬＤ）１５からの波長１５５０ｎｍの半導体レーザ・パルス光（例えば、１ＭＨｚの繰り返し率）を、前段と主の２段階のＥＤＦＡ２０，４０により効率的に増幅する。光学フィルタ３０は、ノイズである自然放出光成分を除去する。そして、増幅されたパルス光から光デバイス（周期分極反転Ｍｇ添加ＬｉＮｂＯ３：ＰＰＭｇＬＮ）５０の非線形性により発生する第２高調波光パルスを光学フィルタ６０で取り出して、フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）７０から８００ｎｍ波長領域でのスーパーコンチニュウム光を発生する。

Description

明 細 書
パルスレーザ光発生装置
技術分野
[0001] 本発明は、シンプルな構成による、高いピークパワーを有する光パルスやスーパー コンチ二ユウム光パルスの発生に関するものである。
背景技術
[0002] 現在、スーパーコンチ-ユウム光パルス（超広帯域光パルス： optical supercontinuu m pulse)は、光通信，光電子計測，そして、バイオフォト-タス等の様々な応用で用い られている。光ファイバ技術の最近の進歩により、中心の波長が 1550nmで、ギガへ ルツ以上の高!、繰り返し周波数のモードロック ·ファイバ ·レーザ又は半導体レーザは 、ピーク光パワーが数ワットのスーパーコンチ-ユウムの光を発生することができる（非 特許文献 1参照）。フォトニック結晶ファイバ（photonic crystal fiber)の発明により、入 力光の 1 m以下波長領域での穏やかなピーク光パワーを有するスーパーコンチ- ユウム光発生が可能となった (非特許文献 2参照)。
スーパーコンチ-ユウム光発生に対して、モードロック .チタン.サフアイャ ·レーザが 基礎的な研究に用いられている。し力しながら、実用的な応用に対しては、小型で低 価格な光パルス源が求められている。
特干文献 1 :T.Monoka et al., Transform-limited, femtosecond WDM pulse gener ation by spectral filtering of gigahertz supercontiniuum , Electron. Lett. 30, ppll66 -1167 (1994)
非特許文献 2 : J. Hermann et al., "Experimental evidence for supercontinuum genera tion by fission of higher-order solitons in phonic fibers , Phys. Rev. Lett. 88,173900 1 (2002)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] 本発明の目的は、チタン'サファイア 'レーザなどの大型で高平均パワーの固体レ 一ザからの光パルスを用いずに、半導体レーザからの光パルスを利用して、高いピ ークパワーの光により、 m 、とする非線形光学効果を弓 Iき起こすことである。
課題を解決するための手段
[0004] 上述の目的を達成するために、本発明は、チヤ一ビングにより広がったバンド幅で、 前置増幅後 ASEノイズに埋もれな 、平均光出力パワーを有する、高!、繰り返し率の 光パルスを発生する半導体レーザと、該半導体レーザからの光パルスを増幅する光 ファイバによる前置光増幅器と、該前置光増幅器力ゝらの増幅された光パルスの光ス ベクトル力 前記半導体レーザのチヤ一ビングによる広がり幅より狭い帯域で抽出し て、光パルスの時間幅も短くするフィルタと、該フィルタからの光パルスを入力する、 自己位相変調による光スペクトルの歪が少な 、低非線形効果の光ファイバによる主 光増幅器とを備えることを特徴とする高いピークパワーを有する光パルスを発生する パルスレーザ光発生装置である。
半導体レーザからの高 、繰り返し率の光パルスを用い、光パルスの光スペクトルか ら半導体レーザのチヤ一ビングによる広がり幅より狭い帯域で抽出して、光パルスの 時間幅も短くするフィルタを用いることにより、光ファイバ例えばエルビウム添加フアイ バ（EDFA)による光増幅器を用いて、低い平均光パワーの短いパルス光を高いピー クパワーを有するパルス光として効率的に増幅することができる。
[0005] また、チヤ一ビングにより広がったバンド幅で、前置増幅後 ASEノイズに埋もれな ヽ 平均光出力パワーを有する、高 、繰り返し率の光パルスを発生する半導体レーザと 、該半導体レーザからの光パルスを増幅する光ファイバによる前置光増幅器と、該前 置光増幅器からの増幅された光パルスの光スペクトルから前記半導体レーザのチヤ 一ビングによる広がり幅より狭い帯域で抽出して、光パルスの時間幅も短くするフィル タと、該フィルタ力もの光パルスを入力する、 自己位相変調による光スペクトルの歪が 少ない低非線形効果の光ファイバによる主光増幅器と、該主光増幅器力 の十分に 増幅された高 、ピークパワーを有する光パルスを用いて、スーパーコンチ-ユウム光 を発生させる非線形光デバイスとを備えることを特徴とするパルスレーザ光発生装置 も本発明である。
[0006] その上、チヤ一ビングにより広がったバンド幅で、前置増幅後 ASEノイズに埋もれな い平均光出力パワーを有する、高い繰り返し率の光パルスを発生する半導体レーザ と、該半導体レーザからの光パルスを増幅する光ファイバによる前置光増幅器と、該 前置光増幅器からの増幅された光パルスの光スペクトル力 前記半導体レーザのチ ヤービングによる広がり幅より狭い帯域で抽出して、光パルスの時間幅も短くするフィ ルタと、該フィルタ力もの光パルスを入力する、自己位相変調による光スペクトルの歪 が少ない低非線形効果の光ファイバによる主光増幅器と、該主光増幅器力 の十分 に増幅された高いピークパワーを有する光パルスを用いて、第 2高調波の光パルスを 得る周波数変換光デバイスと、該周波数変換光デバイス力ゝらの光パルスを用いてス 一バーコンチ-ユウム光を発生させる非線形光デバイスとを備えることを特徴とする パルスレーザ光発生装置も本発明である。 発明の効果
[0007] 上述の構成により、例えば、バイオメディカル等に応用するための小型で低価格な 光パルス源を提供することができる。
図面の簡単な説明
[0008] [図 1]実施例のパルスレーザ光発生装置の構成を示す図である。
[図 2]図 1のパルスレーザ光発生装置の第 2高調波のスペクトルを示す図である。
[図 3]スーパーコンチ-ユウム光の対数のスペクトルが示されている図である。
発明を実施するための最良の形態
[0009] この発明は、半導体レーザからの光パルスを、光ファイバを用いた光増幅器で増幅 することで、例えば、非線形光学効果により、スーパーコンチ-ユウム光の発生が可 能となるようなピークパワーの光を発生させるための構成である。
さて、増幅に用いる光ファイバを用いた増幅器、例えばエルビウム添加ファイバ増 幅 (erbium— doped fiber amplifier： EDFA)の汉 分布 (population inversion)の 命は、ミリ秒領域である。このため、 EDFA内部に蓄積されるエネルギは、 1kHz以上 の繰り返し率を有する増幅されたパルス光に効率的に転移される。この特性は、反転 分布の寿命が 10ナノ秒より短い半導体レーザ増幅器とは大変異なっている。このた め、 EDFAを用いると、光パルスの繰り返し率を適切に選択することにより、短いパル ス光を大変高いピークパワーまで増幅することが可能となる。
[0010] しかしながら、光増幅器内の増幅された自然放出（amplified spontaneous emission： ASE)ノイズを考慮しなければならない。一般的に言って、増幅後 ASEノイズ中に埋 もれないために、： L W以上の光信号入力パワーが必要である。レーザ'ダイオード（ LD)からの 1つの光パルスのエネルギは、大体 lpjである。このため、高い繰り返し率 例えば 1MHz程度の繰り返し率で、平均 1 μ Wの光パワーを期待することができる。
[0011] 他の重要な制限は、 EDFA中で誘起される 3次の非線形光学効果である。従来の EDFAを光パルスの増幅に用いると、 100Wピークパワー以上の自己位相変調（self -phase-modulation : SPM)に起因する周波数領域における歪を観測することができ る。これは、光パルスが光パワー密度 107WZcm2以上の EDFA内部のファイバを数 m又は数十 m伝搬するためである。意図しない SPMによる周波数領域の歪を避ける ために、大き 、コア直径及び短 、ファイバ長の EDFAが有効である。
これらの ASE及び SPMを制御できると、平均光出力パワー数ミリワットで、キロヮッ トのピーク'パワーの光パルスを得ることができる。
[0012] このように、周波数が低すぎると増幅過程でノイズに埋もれるのが一番の制限要因 となり、周波数が高すぎると増幅後のピークパワーを十分に大きくするために高平均 パワーの光増幅器が必要になる。このため、現実的には、 100kHz〜10MHzの光 パルスの繰り返し率を選択するとよい。
これにより、第 2高調波変換及び 800nm領域のスーパーコンチ-ユウム光発生に 十分であるピークパワーを有するコンパクトな光パルス源を提供することができる。 このため、本発明では、半導体レーザからの高い繰り返し率の光パルスの増幅に、 光ファイバによる前置光増幅器および主光増幅器による 2段階増幅を行っている。
[0013] 以下では、例えば、半導体レーザ (利得スィッチ駆動 InGaAsPレーザ 'ダイオード： LD)からの波長 1550nmの半導体レーザ ·パルス光を、前段と主の 2段階の EDFA により効率的に増幅する。そして、増幅されたパルス光力ゝら光デバイスの非線形性に より発生する第 2高調波光パルスを用いて、フォトニック結晶ファイバ（Photonic Cryst al Fiber : PCF)力 800nm波長領域でのスーパーコンチ-ユウム光の発生すること が記述されている。
実施例
[0014] 実施例の構成は図 1に示されて ヽる。利得スィッチ動作の多重量子井戸 (gain-swit ching multi— quantum— wells)InGaAsP分布フィードノック ·ブラグ構造レーザ ·ダイォ ~~ (distributed— feedback— Bragg structure laser— mode : DFB— LD) 10【こより、波長 1550nmのノ ルス光を、パルス発生器 15からの電気パルスにより、十分に高い、例 えば 1MHzの繰り返し率で発生させた。このような励起で、 lOps程度の光パルスが 1 μ W程度の平均光パワーで発生する。この平均光パワーであれば、前置光増幅器 2 0による増幅過程で光ノイズ（自然放出光ノイズ）に光パルスが埋没して、光スぺタト ル上で識別できなくなることを防止できる。
このとき、強い電気的パルス励起によって、レーザ'パルスの光スペクトルは 2nm程 度以上にも広がる（チヤ一ビングと呼ばれる現象であり、不必要に広いバンド幅となる
) o
なお、あとの高ピークパワーに増幅するという目的を考えると、 1MHzよりも低速の パルス繰返し周波数がょ 、のであるが、光ノイズへの光パルスの埋没を避ける上で、 この 1MHz程度と 、う周波数が選択されて 、る。
さて、本発明では、半導体レーザで発生した光パルスを十分な高ピークパワーを有 するように増幅するために、前に述べたように 2段階の EDFAによる光増幅を行う。実 施例においては、前置光増幅器 20として、商業的に入手可能な、低平均パワー ED FAを使用した。増幅後、光パルスは lnm周波数幅光学フィルタ 30によりフィルタし た。前置光増幅器 20からの出力平均光パワーはサブ mWレベルである力 この中に はノイズである自然放出光成分も含まれている。これを除去し、さらに、上記のチヤ一 ビングした光スペクトルからもっと狭い帯域で光パルスの成分を抽出する目的で、 In m帯域幅の光フィルタを通す。
光フィルタ後の平均光パワーは数十/ z Wである。し力し、光パルスの時間幅は 6ps 程度となって、もともとの 1Z2程度にまで短くなつている。これは上記のチヤ一ビング の影響を低減した効果である。光パルスの短縮ィ匕は高ピークパワーを得る上では有 効である。平均光パワーを P とし、繰返し周波数を f、パルス幅を τとすれば、光パ
av
ルスのピークパワー Pは、 P = P X l/ (f X τ )という関係式で与えられる。
p p av
この時点で、平均光パワーは数十マイクロワットであり、光パルスのピークパワーは 数ワットであると見積もられている。 [0016] 主の光増幅器 40として低非線形効果 EDFAを使用した。この光増幅器 40は、高 濃度でエルビウム ·イオンをドープした短尺の光ファイバ（fluoride active fiber)で構成 されている（このファイバについては、例えば、 "Y.Kubota et al., Novel Er and Ce cod oped fluoride fiber amplifier for low-noise and high-efficient operation with 980— nm pumping", IEEE Photon. Tech. Lett. 15, ρρ525-527(2003Γを参照）。活性ファイバの 長さは 0. 7mで、この増幅器は、単一の 980nmLD励起で、 10mW最大平均パワー 光出力を提供する。短い長さのファイバのため、意図しない SPMは従来の EDFAと 比較すると大幅に改善される。そして、有意の SPMがないピークパワーは、この段階 で lkWと評価される。
主光増幅器からの光出力も平均パワーでは 10mW程度しか必要でないので、小型 で安価な光増幅器（20— 30万円）を用いることができる（このような目的では通常は、 1W程度の高平均パワー型が用いられるが光増幅器のコストが 1桁上昇する)。簡単 に試算すると、パルス幅 τ力 ½ps、繰返し fが 1ΜΗζ、平均光パワー P 力 mWとす av
れば、ピーク光パワー Pは lkWに達する。このピークパワーであれば、非線形波長
P
変換などを高効率で容易に行うことが可能となる。
[0017] 第 2段階の増幅後、周期分極反転 Mg添加 LiNbO (PPMgLN)光導波路 50を用
3
V、て、光パルスは第 2高調波（second- harmonic： SH)の波長（780nm)に変換される 。この SH光パルスは 780nmの光学フィルタ 60で取り出されている。本実施例では、 光結合のロスが大きぐこのため変換効率は最大数％に制限された。この結果、 10 Wのピークパワーの SH光パルスが生成された。ここで、周波数を変換したのは、大 型のチタン'サファイア固体レーザのパルスと同様の波長を得るためである。約 5psの 時間幅を有する第 2高調波光パルスは、 50m長及び 800nmの波長周囲でゼロ分散 である、穴の開いているフォトニック結晶ファイノく（Photonic Crystal Fiber : PCF) 70 に入射する。この実施例の構成では、平均光パワーは lOmW (lOdBm)以下であり 、 1Wクラスの高平均パワーの光デバイスは必要な!/、。
[0018] 図 2は、入力 SHパルスの光スペクトルを示している。ピークから 20dB低下した強度 レベルで、約 30nmの広がりを観測した。この場合、平均光パワーは 15 Wである。 図 3は、 SHパノレスのピークパワーが 12Wのときのスーパーコンチ-ユウム光の光ス ベクトルを示している。このときのスペクトルの広がりは、 lOOnm以上に拡張する。 通常、このようなスーパーコンチ-ユウム光はチタン'サファイア固体レーザを利用し て得られる。上記の低平均光のスーパーコンチ-ユウム光は、生体組織への損傷が 問題にならず、ノ ィオメディカルの応用に大変有用である。
なお、大型のチタン'サファイア固体レーザのパルスと同様の波長を得る必要がな い場合は、第 2高調波による周波数変換を行わずに、直接 PCFによりスーパーコン ティ二ユウム光を発生させることちできる。

Claims

請求の範囲
[1] チヤ一ビングにより広がったバンド幅で、前置増幅後 ASEノイズに埋もれない平均 光出力パワーを有する、高 、繰り返し率の光パルスを発生する半導体レーザと、 該半導体レーザからの光パルスを増幅する光ファイバによる前置光増幅器と、 該前置光増幅器力 の増幅された光パルスの光スペクトル力 前記半導体レーザ のチヤ一ビングによる広がり幅より狭い帯域で抽出して、光パルスの時間幅も短くす るフイノレタと、
該フィルタ力もの光ノルスを入力する、自己位相変調による光スペクトルの歪が少 ない低非線形効果の光ファイバによる主光増幅器と
を備えることを特徴とする高いピークパワーを有する光パルスを発生するパルスレー ザ光発生装置。
[2] チヤ一ビングにより広がったバンド幅で、前置増幅後 ASEノイズに埋もれない平均 光出力パワーを有する、高 、繰り返し率の光パルスを発生する半導体レーザと、 該半導体レーザからの光パルスを増幅する光ファイバによる前置光増幅器と、 該前置光増幅器力 の増幅された光パルスの光スペクトル力 前記半導体レーザ のチヤ一ビングによる広がり幅より狭い帯域で抽出して、光パルスの時間幅も短くす るフイノレタと、
該フィルタ力もの光ノルスを入力する、自己位相変調による光スペクトルの歪が少 ない低非線形効果の光ファイバによる主光増幅器と、
該主光増幅器力もの十分に増幅された高いピークパワーを有する光パルスを用い て、スーパーコンチ-ユウム光を発生させる非線形光デバイスと
を備えることを特徴とするパルスレーザ光発生装置。
[3] チヤ一ビングにより広がったバンド幅で、前置増幅後 ASEノイズに埋もれない平均 光出力パワーを有する、高 、繰り返し率の光パルスを発生する半導体レーザと、 該半導体レーザからの光パルスを増幅する光ファイバによる前置光増幅器と、 該前置光増幅器力 の増幅された光パルスの光スペクトル力 前記半導体レーザ のチヤ一ビングによる広がり幅より狭い帯域で抽出して、光パルスの時間幅も短くす るフイノレタと、 該フィルタ力もの光ノルスを入力する、自己位相変調による光スペクトルの歪が少 ない低非線形効果の光ファイバによる主光増幅器と、
該主光増幅器力もの十分に増幅された高いピークパワーを有する光パルスを用い て、第 2高調波の光パルスを得る周波数変換光デバイスと、
該周波数変換光デバイスからの光パルスを用いてスーパーコンチ-ユウム光を発 生させる非線形光デバイスと
を備えることを特徴とするパルスレーザ光発生装置。
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