WO2007100034A1 - 多波長光源 - Google Patents

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light
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laser
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Takuya Teshima
Yoshinori Kubota
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Central Glass Company, Limited
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Definitions

  • the present invention relates to a multi-wavelength light source capable of outputting light of a plurality of wavelengths.
  • Rare earth element-doped fibers have been used as wavelength conversion components in light source applications such as amplifiers, spontaneous emission (ASE) light sources, and lasers.
  • ASE spontaneous emission
  • a fiber laser using Er 3+ can obtain a plurality of laser beams having different wavelengths in the 1550 nm band. Many of these have been invented with the intention of being used as light sources for optical communications, and generate light in a band that is amplified by an optical amplifier (see, for example, Patent Document 2).
  • Patent Document 1 JP 2005-26475 A
  • Patent Document 2 JP-A-10-209501
  • Non-Patent Document 2 D.M.Baney, G.Rankin, K.W.Chan; Appl.Phys ⁇ ett. 69: ppl662-164, (1996)
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a light source device that simultaneously generates light of a plurality of wavelengths including a visible range from one device.
  • a light source comprising at least an excitation light source, an optical power bra, and one kind of one rare earth element-doped fiber excited by the excitation light source and having two terminals.
  • a light source device comprising a medium and an output end formed of an optical fiber, at least one optical component having a reflection, branching or attenuation function is provided in any part of the optical circuit between the output ends,
  • rare-earth elements added to rare-earth-doped fibers can also output light with different wavelengths caused by different spontaneous emission light peaks that also generate ionic forces, and at least one of the obtained lights is visible light.
  • a light source device characterized by being.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a laser multicolor light source according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of an ASE multicolor light source according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a laser and ASE mixed multicolor light source according to Example 3 of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a reflection mirror module in Example 3.
  • FIG. 5 shows polychromatic light when a ring-type laser resonator is formed according to Embodiment 4 of the present invention. It is a schematic diagram which shows the structure of a source.
  • a simple light source device that can simultaneously extract light of a plurality of wavelengths including the visible range from one light source is obtained.
  • the present invention can be used not only for communication systems in the field of optical communication but also for application fields of optical transmission such as evaluation and measurement.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a light source device of the present invention.
  • the light source device includes an excitation light source 101, a first optical power bra 102, a rare earth element doped fiber 103, a reflecting mirror 104, an optical fiber filter 105, a first fiber Bragg grating (FBG) 106, a second FBG 107, and an optical isolator. 108, second light power plastic 109
  • the first output terminal 110 and the second output terminal 111 are connected to The first output terminal 110 and the second output terminal 111.
  • the pumping light source may be a power that assumes a semiconductor laser, or other solid laser, gas laser, lamp, LED, or the like coupled to an optical fiber. Ideally, an optical isolator is attached.
  • the excitation light source may use any wavelength as long as it can be excited efficiently with either a longer wavelength or a shorter wavelength than the obtained wavelength.
  • the wavelength and power of the excitation light are examined depending on the wavelength of the light to be obtained and the type of rare earth element-added fiber used. It is not always necessary to use a single wavelength, and light of multiple wavelengths may be mixed.
  • the specifications of the optical power bra are determined by the pumping light wavelength and the wavelength of the light source to be obtained, and the pumping light can be supplied to the rare earth element-doped fiber with as little loss as possible. It is desirable that the loss be as small as possible.
  • Rare earth element-doped fibers are fibers in which rare earth elements such as Er, Pr, Nd, Ho, and Tm are added to the core and cladding in various types of optical fibers such as silica, silicate, fluoride, and chalcogenide. Pointing.
  • the type of rare earth is selected depending on the wavelength of the light to be obtained and the wavelength of the excitation light. Depending on the case, it may be added together with other rare earths, transition metals, etc.
  • each light source device includes one type of rare earth element-added fiber.
  • “one kind of one” means that there is a single fiber related to the excitation light in the light source configuration. That is, in the light source of the present invention, it is possible to generate light of a plurality of wavelengths at the same time by one type of excited fiber.
  • the reflection mirror is essentially for forming a laser resonator structure, and has a high reflectance with respect to the wavelength of one or more lasers to be obtained.
  • the reflectivity is arbitrary in design, and is generally about 50-99.9%.
  • the optical power can be monitored with an optical sensor or the like by reducing the reflectance of the reflecting mirror.
  • the force shown in the example using the mirror is not particularly concerned with the reflecting mirror.
  • Reflective parts such as FBG can be substituted.
  • the optical fiber filter 105 uses a normal optical fiber. When optical fiber is bent, bending loss occurs depending on its NA, bending curvature, etc. Since it is found on the long wavelength side, it can be used as a long wavelength cut filter by selecting a fiber.
  • the NA and bending curvature of the rare earth element-doped fiber may be controlled to suppress the long wavelength light output from the rare earth element doped fiber.
  • the method of attenuating unnecessary light having a long wavelength may be a method using a dielectric multilayer filter, an absorption mirror, or the like, which is not particularly required for this method.
  • a method of attenuating unnecessary light having a short wavelength a method using a dielectric multilayer filter, There is a method of using a filter or fiber to which an absorption mirror, an absorber is added.
  • the characteristics of the first and second FBGs are determined by the laser beams having different wavelengths to be obtained.
  • These two FBGs and reflecting mirrors form a pair, forming a laser resonator.
  • the reflectivity is arbitrary, and the output, efficiency, and the balance of the power of the two types of laser light can be controlled by changing the reflectivity.
  • the FBG is a light reflecting element, and in this example was used to form a laser resonator.
  • the position of the FBG must be arranged so that a pair of FBGs form resonators at both ends of the rare earth element-doped fiber.
  • FBG was used, but there is no need to be concerned with FBG! /.
  • a reflection mirror may be used as long as a laser resonator can be formed, a film may be formed on the fiber end face, and other methods may be used.
  • a resonator can be formed by using a slight amount of reflected light from the fiber end face instead of a low reflectance FBG.
  • the second optical power plastic is for separating the laser light having a wavelength of 543 nm and the laser light having a wavelength of 850 nm generated by this light source, and is not particularly necessary when it is not necessary to separate them.
  • Example 1
  • the rare earth element-doped fiber 103 an erbium-doped fluoride fiber having a length of lm and an erbium concentration of 4000 ppm was used.
  • the excitation light source 101 is a semiconductor laser having a wavelength of 972 nm with an isolator attached thereto.
  • an excitation light and a laser beam to be generated that is, a laser beam capable of combining 972 nm excitation light, 543 nm and 850 nm laser light were used.
  • the reflection mirror 104, the first FBG 106, and the second FBG 107 form two resonators.
  • a reflection mirror having a reflectance of 90% or more at wavelengths of 543 nm and 850 nm was used.
  • the reflectivity at 972 nm, which is the excitation light, was 45%.
  • the optical fiber filter 105 had an NA force of .13 and a cutoff wavelength of 730 nm.
  • the first FBG had a reflectance of 80% at a wavelength of 543nm
  • the second FBG had a reflectance of 80% at a wavelength of 850nm.
  • An optical isolator that can be used at a wavelength of 543 nm and a wavelength of 850 nm was used.
  • the laser beam having a wavelength of 543 nm and the laser beam having a wavelength of 850 nm were separated.
  • the excitation light source 101 outputs about 972 nm of excitation light of about 972 nm.
  • This excitation light passes through the optical power plug 102 and is guided to the erbium-doped fluorinated fiber 103 to activate erbium in the erbium-doped fluorinated fiber.
  • the activated erbium emits ASE light in several wavelength ranges.
  • 850 nm and 543 nm light oscillates in the resonator and passes through the first FBG and second FBG, respectively, and the laser output power from the output end 110 to 543 nm is from the output end 111 to 850 nm.
  • Laser light is output.
  • the ASE light light with a long wavelength, for example, 1550 nm, is sufficiently attenuated by the fiber filter and is not output.
  • the output at this time was 2.5 mW with a laser beam of 543 nm and l.lmW with a laser beam of 850 nm.
  • This example is an example of a light source device having a configuration in which the first FBG and the second FBG are removed from the first embodiment based on FIG.
  • ASE light in the 550 nm band and 850 nm band can be extracted from two different output end forces.
  • ASE light having a wavelength of 550 nm and ASE light having a wavelength of 850 nm were obtained from the output terminal 110 and the output terminal 111, respectively.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the light source device.
  • laser beams of three different wavelengths can be obtained, and laser light and ASE light of one wavelength band are emitted simultaneously from one port.
  • the light source device includes an excitation light source 201, a first optical power bra 202, a rare earth element-doped fiber 203, a first reflection mirror module 204, a second reflection mirror module 205, a first FBG 206, and a second F BG207. , Third FBG 208, second optical power plastic 209, optical fiber filter 210, first optical isolator 211, second optical isolator 212, third optical isolator 213, first output end 214, The second output end 215 and the third output end 216 force are also provided.
  • a praseodymium / ytterbium co-doped fluoride fiber having a length of lm with a praseodymium concentration of 1000 ppm and an ytterbium concentration of lOOOOppm was used.
  • the excitation light source 201 two laser beams of 840 nm obtained by a semiconductor laser and two laser beams of 1015 nm obtained by a fiber laser using an ytterbium-doped fluorocarbon fiber were used.
  • the pump light at 840nm output 100mW and the laser light at 1015nm output 400mW. These excitation lights were combined by a light intensity bra, and an isolator was attached to make this an excitation light source.
  • the first and second reflecting mirror modules 204 and 205 convert the laser light in the optical fin 301 into collimated light once by the collimating lens 302 and pass or reflect the light through the filter mirror 303, respectively.
  • a module that has a structure that allows light to enter the opposite side or the original optical fiber 301 is used (Fig. 4).
  • the filter used in the first reflection mirror module 204 has reflections at wavelengths of 635 nm and 600 nm, which are emitted from the second and third emission ends, respectively, and from the first emission end.
  • the reflectivity was small and a filter was used.
  • the reflectivity for the 635 nm and 600 nm wavelengths was 95%.
  • the reflectance for blue and 521 nm light was 3% or less.
  • the filter used in the second reflection mirror module 205 has reflections for wavelengths of blue and 521 emitted from the first emission end, and is emitted from the second and third emission ends. Filters with low reflectivity for 600nm and 635nm light were used. The reflectivity for the blue and 521 nm wavelengths was 93%. On the other hand, the reflectance for light at 600 nm and 635 nm was 4% or less.
  • the second reflection mirror does not necessarily have to reflect blue light!
  • the first FBG 206 is paired with the second reflection mirror module 205 to form a laser resonator with respect to a wavelength of 521 nm.
  • the reflectivity was 80%.
  • the second FBG 207 is paired with the first reflecting mirror module 204 to form a laser resonator with respect to a wavelength of 635 nm.
  • the reflectivity was 80%.
  • the third FBG 208 is paired with the first reflecting mirror module 204 to form a laser resonator for a wavelength of 600 nm. The reflectivity was 80%.
  • the second optical power plastic is for separating 635 nm and 600 nm laser light.
  • Two fibers having an NA force of .13 and a cutoff wavelength of 0.57 ⁇ m were used for the two optical fiber filters 210, and the fibers were wound to a diameter of 5 cm. As a result, light having a wavelength longer than about 0.9 m is attenuated and is not emitted from the first to third emission ends.
  • Excitation light of 840 nm of 100 mW and 1015 nm of 400 mW was output from the excitation light source.
  • This excitation light passes through the optical power plastic 202, is guided to the praseodymium / ytterbium co-doped fluoride fiber 203, and activates praseodymium in the praseodymium / ytterbium co-doped fluoride fiber 203.
  • the activated praseodymium emits ASE light in several wavelength ranges.
  • ASE lights 635 nm, 600 nm, and 521 nm light oscillates in the resonator, and the second optical isolator 212, the third optical isolator 213, and the first optical isolator 21, respectively. 1 is output from the second output terminal 215, the third output terminal 216, and the first output terminal 214.
  • the blue ASE light in the vicinity of 490 nm is reflected by the second reflection mirror module 205 or directly output from the first output end 214 via the first optical isolator 211.
  • the first to third optical isolators can prevent the incidence of light from outside the resonator and stabilize the laser output with respect to the laser light.
  • the ASE light source can prevent unexpected laser oscillation that occurs when a reflector outside the device is combined with a resonator.
  • a blue ASE light of 490 nm was about 10 ⁇ W
  • a 521 nm laser light was lmW
  • a 635 nm laser light was 8 mW.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the light source device.
  • a ring-type laser resonator was formed to produce a multicolor light source.
  • the light source device includes an excitation light source 401, a first light power bra 402, a rare earth element-doped fiber 403, a second light power bra 404, a third light power bra 405, a first output end 406, a second Output terminal 407.
  • the excitation light source 401 a semiconductor laser was used.
  • the output was 400 mW at a wavelength of 972 nm.
  • the first optical power bra 402 was installed to supply excitation light to the ring resonator.
  • the second optical power plastic 404, the third optical power plastic 405, and the resonator were installed to extract 543 nm laser light and 850 laser light, respectively.
  • the branching ratio of the second optical power bra 404 was 50% for 550 nm light.
  • light at 850 nm was 30%.
  • the excitation light emitted from the excitation light source 401 activates erbium ions in the rare earth element-doped fiber 403.
  • the activated erbium ions emitted various ASE lights and circulated in the ring resonator to obtain gain sequentially and led to laser oscillation.
  • the laser light of 543 nm was branched by the second optical power plastic 404 and the laser light was output from the first output end 40 06.
  • the laser light of 850 nm was branched by the third optical power plastic 405 and output from the second output terminal 407. The output can be controlled by changing the branching ratio of the optical power bra.
  • Example 3 For light in the short wavelength region, there was no problem in this example, but a filter module as shown in Example 3 may be used in some cases. By using an absorption filter, gain in various wavelength ranges can be controlled, and output can be controlled.
  • the power is not used in this example.
  • a power isolator By using a power isolator and setting the direction of light circulating around the ring resonator to one direction, stabilization and high output can be achieved.

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Abstract

少なくとも励起光源と光カプラと、励起光源によって励起され２つの端子を持つ１種類１本の希土類元素添加ファイバからなる光源媒質と、光ファイバで形成された出力端とからなる光源装置において、少なくとも１つの反射、分岐あるいは減衰機能を有する光部品を光源媒質から出力端間の光回路のどこかに備え、かつ、希土類元素添加ファイバに添加された希土類元素イオンから発生する、異なる自然放出光ピークに起因するそれぞれ異なった複数の波長の光を出力することが可能であり、少なくとも得られる光の一つが可視光であることを特徴とした光源装置が提供される。

Description

多波長光源
技術分野
[0001] 本発明は、複数の波長の光を出力できる多波長光源に関する。
発明の背景
[0002] 希土類元素添加ファイバは、増幅器や自然放出光 (ASE)光源、レーザなどの光源 用途に、言わば波長変換部品として使われてきた。従来、アップコンバージョン過程 を利用した、可視光より短波長な光を得る技術も研究されており、希土類添加フアイ バにより様々な波長の光を得ることが可能となった (非特許文献 1、特許文献 1参照)。
[0003] しかしながら、異なる波長の光を必要とする場合、通常、複数の光源装置を準備す る必要が有った。この場合、異なる波長の複数のレーザなどが使用されるが、装置が 大がかりとなる場合があり、広いスペースや冷却器が必要となるばかりか、メンテナン スに時間とコストがかかる等の問題があった。
[0004] これに対して、 Er3+を利用したファイバレーザにおいて、 1550nm帯で異なる波長の 複数のレーザ光が得られることが知られている。これらの多くは、光通信用の光源とし て使用されることを念頭に発明されたものであり、光アンプで増幅される帯域の光を 発生する (例えば、特許文献 2参照)。
[0005] また、 Pr3+を利用し、青色 (492nm)と緑色 (521應)の可視光レーザ発振が得られると V、う報告がある (非特許文献 2参照)。
特許文献 1：特開 2005 - 26475号公報
特許文献 2 :特開平 10— 209501号公報
特干文献 1： Michel J. F. Digonnet； "Rare— Earth— Doped Fiber Lasers and Ampline rs" ; MARCELDEKKER, INC. (1993); ppl71- 242.
非特許文献 2 : D.M.Baney, G.Rankin, K.W.Chan; Appl.Phys丄 ett. 69: ppl662- 1664 , (1996)
発明の概要
[0006] しかし、上記特開平 10— 209501号公報に記載されているような Er3+を利用したファ ィバレーザの多くは、光通信用の光源として使用されることを念頭に発明されたもの であり、光アンプで増幅される帯域の光を発生する。そのため、 Er3+イオンの 1550nm 帯に存在する ASEピークを利用し、この帯域の中で複数の波長のレーザ光を発生さ せている。
[0007] ところ力 可視光力 近赤外の波長域において、同様の原理で複数のレーザ光を同 時に発生させようと考えた場合、広帯域にわたる ASEは存在しないため、全く同一の 方法では、上記波長域での多波長光源は得られな 、。
[0008] 一方、上記 Baneyらの文献では、可視域で異なる波長である青色と緑色の可視光レ 一ザ発振を確認し、将来的に多色化の可能性を示したが、ファイバの両端に反射コ 一ティングを施し、光学系の多くは空間光学系を使用している。そのためにこの方法 は、工業的に生産性が乏しく実用的ではない、などの問題があった。
[0009] 本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、一つの装置から可視域を含む複数 の波長の光を同時に発生させる光源装置を提供することを目的とする。
[0010] 本発明に依れば、上記課題を解決するために、少なくとも励起光源と光力ブラと、励 起光源によって励起され 2つの端子を持つ 1種類 1本の希土類元素添加ファイバから なる光源媒質と、光ファイバで形成された出力端とからなる光源装置において、少な くとも 1つの反射、分岐あるいは減衰機能を有する光部品を光源媒質力も出力端間 の光回路のどこカゝに備え、かつ、希土類元素添加ファイバに添加された希土類元素 イオン力も発生する、異なる自然放出光ピークに起因するそれぞれ異なった複数の 波長の光を出力が可能であり、少なくとも得られる光の一つが可視光であることを特 徴とした光源装置が提供される。
図面の簡単な説明
[0011] [図 1]本発明の実施例 1によるレーザ多色光源の構成を示す模式図である。
[図 2]本発明の実施例 2による ASE多色光源の構成を示す模式図である。
[図 3]本発明の実施例 3によるレーザ、 ASE混合多色光源の構成を示す模式図であ る。
[図 4]実施例 3における、反射ミラーモジュールの模式図である。
[図 5]本発明の実施例 4による、リング型のレーザ共振器を形成した場合の、多色光 源の構成を示す模式図である。
詳細な説明
[0012] 本発明に依れば、一つの光源から、可視域を含む複数の波長の光を同時に取り出 すことができるような、簡易な光源装置が得られる。
[0013] 本発明は、光通信分野における通信システムはもちろん、評価'測定など光伝送の 応用分野にも利用できるものである。
[0014] 以下、本発明を、添付図面を参照しながら詳細に例示的に説明する。
[0015] 図 1は、本発明の光源装置の一例を示す模式図である。本例では、異なる 2つの波 長のレーザ光が得られる。光源装置は、励起光源 101、第 1の光力ブラ 102、希土類 元素添加ファイバ 103、反射ミラー 104、光ファイバフィルタ 105、第 1のファイバブラッ ググレーティング（FBG) 106、第 2の FBG107、光アイソレータ 108、第 2の光力プラ 109
、第 1の出力端 110、第 2の出力端 111から構成される。
[0016] 励起光源は、半導体レーザを想定している力 他の固体レーザ、ガスレーザ、ラン プ、 LEDなどが光ファイバに結合されたものであっても構わない。光アイソレータを付 属し用いることが理想的である。
[0017] また、励起光源は、得られる波長よりも長波長でも短波長でも良ぐ効率よく励起で きれば、どのような波長を用いても良い。
[0018] 励起光の波長やパワーは、得ようとする光の波長、使用する希土類元素添加フアイ ノの種類によって、検討される。必ずしも単一波長でなくても良ぐ複数の波長の光 が混合されていても良い。
[0019] 光力ブラは、励起光波長と得ようとする光源の波長により仕様が決定され、励起光 をできるだけ小さな損失で希土類元素添加ファイバに供給可能であって、かつ、得よ うとする光に対してもできるだけ小さな損失であることが望まれる。
[0020] 希土類元素添加ファイバは、シリカ、シリケート、フッ化物、カルコゲナイド系など様 々な種類の光ファイバに、 Er、 Pr、 Nd、 Ho、 Tmなどの希土類元素がコアゃクラッドに 添加されたファイバを指している。希土類の種類は得ようとする光の波長や励起光の 波長により選択され、場合によっては、他の希土類、遷移金属などと共添加したり、ク ラッドとコアとで異なる元素を添加したり、することもできる。 [0021] 本発明においては、 1つの光源装置につき、一種類一本の希土類元素添加フアイ バを備える。ここで、「一種類一本」とは、光源構成中に、励起光に関わるファイバが 単一であることを示す。すなわち、本発明の光源においては、励起された一種類一 本のファイバにより、同時に複数の波長の光を発生させることが可能である。
[0022] 反射ミラーは、本例の場合、本質的にレーザ共振器構造を形成するためのもので あり、得ようとする 1つまたは複数のレーザの波長について高い反射率を持つ。反射 率については、設計上任意性がある力 一般的には 50〜99.9%程度である。
[0023] 光源自体の、エネルギー効率を向上させる目的で励起光の波長について反射率 を高めることもできる。そうすることで、共振器外に逃げる励起光を再び希土類元素 添加ファイバに導くことができ、エネルギー効率が向上する。
[0024] また、目的とする波長での励起光率や出力を高める上で、目的の波長以外の光で あっても、共振器内に積極的に閉じ込めた方が高効率となる波長が存在する場合が ある。
[0025] 本例とは異なる、 ASE光源を考えた場合でも反射ミラーを使って ASEのパワーを向 上させることができる。ただし、 ASE光源の場合、反射ミラーは必ずしも必要なもので はない。
[0026] あるいは、レーザ光源、 ASE光源によらず、反射ミラーの反射率を下げて、光セン サーなどで光パワーのモニターも可能である。
[0027] 本例では、ミラーを用いた例を示した力 特に反射ミラーに拘らない。 FBGなどの反 射部品でも代用が可能である。
[0028] 光ファイバフィルタ 105は、通常の光ファイバを利用したものである。光ファイバは、 曲げることによって、その NA、曲げ曲率等に応じ曲げ損失を生じる。それは、長波長 側に見られるため、ファイバを選択することにより、長波長のカットフィルタとして用い ることができる。希土類元素添加ファイバの NAや曲げ曲率などを制御し、希土類元 素添加ファイバから出力される長波長光を抑制しても良い。
[0029] 長波長の不要な光を減衰させる方法は、特にこの方法に拘る必要はなぐ誘電体 多層膜フィルタや吸収ミラーなどを用いた方法でも構わな 、。
[0030] 短波長の不要な光を減衰させる方法には、誘電体多層膜フィルタを用いる方法や 、吸収ミラー、吸収体が添加されているフィルタやファイバを使う方法がある。
[0031] 第 1、第 2の FBGは、得ようとする、異なる波長のレーザ光により、特性が決定される
。この 2つの FBGと反射ミラーとが、それぞれ対を為しており、レーザ共振器を形成す る。反射率には任意性があり、反射率の変化によって、出力、効率、 2種類のレーザ 光のパワーのバランスなどを制御することができる。
[0032] FBGは光の反射素子であって、本例ではレーザ共振器を形成するために使用した
。そのため FBGの位置は、対となる FBGが希土類元素添加ファイバの両端に、共振 器が構成されるように配置される必要がある。
[0033] この例では、 FBGを用いた例を示したが、 FBGに拘る必要はな!/、。本質的にはレ 一ザ共振器を形成することができれば良ぐ反射ミラーを用いても良いし、ファイバ端 面に膜を形成しても良ぐまた、その他の方法であっても構わない。
[0034] あるいは、レーザ光源を得ようとする場合に、低反射率の FBGのかわりにファイバ 端面からの僅かな反射光を利用して、共振器を形成することも可能である。
[0035] 第 2の光力プラは、この光源で発生した波長 543nmのレーザ光と波長 850nmのレ 一ザ光とを分離させるためのものであり、分離させる必要が無い場合は特に必要ない 実施例 1
[0036] 以下、実施例を挙げて本発明を説明する。
[0037] 本例は、図 1に基づく異なる 2つの波長のレーザ光が得られる場合である。
[0038] 希土類元素添加ファイバ 103には、長さ lm、エルビウム濃度 4000ppmのエルピウ ム添加フッ化物ファイバを用いた。
[0039] 励起光源 101は、波長 972nmの半導体レーザにアイソレータを付けて用いた。
[0040] 第 1の光力プラ 102は、励起光と発生させるレーザ光、即ち、 972nmの励起光、 543 nmおよび 850nmのレーザ光を合波させることができるものを用いた。
[0041] 反射ミラー 104と第 1の FBG106と第 2の FBG107とで、 2つの共振器を形成した。
[0042] 反射ミラーは、波長 543nmと 850nmでの反射率が 90%以上のものを用いた。励起光 である 972nmでの反射率は 45%であった。
[0043] 光ファイバフィルタ 105は、 NA力 .13、カットオフ波長が 730nmであった。 [0044] 第 1の FBGは波長 543nmで反射率 80%、第 2の FBGは波長 850nmで反射率 80%で あった。光アイソレータは波長 543nmおよび波長 850nmで使用できるものを用いた。
[0045] 第 2の光力プラ 109で、波長 543nmのレーザ光と波長 850nmのレーザ光を分離した
[0046] 励起光源 101は、 972nmの励起光を約 400mW出力する。この励起光は光力プラ 1 02を通過し、エルビウム添カ卩フッ化物ファイバ 103に導かれ、エルビウム添力卩フッ化 物ファイバ中のエルビウムを賦活する。賦活されたエルビウムは、幾つかの波長域の ASE光を発する。これらの ASE光のうち、 850nmと 543nmの光は共振器内でレーザ 発振し、それぞれ第 1の FBG、第 2の FBGを通過し、出力端 110から 543nmのレーザ 光力 出力端 111から 850nmのレーザ光が出力される。 ASE光のうち長波長の、例 えば 1550nmの光はファイバフィルタにより、充分に減衰され出力されない。
[0047] この時の出力は、 543nmのレーザ光で 2.5mW、 850nmのレーザ光で l.lmWであつ た。
実施例 2
[0048] 本例は、図 2に基づく実施例 1における、第 1の FBGと第 2の FBGを取り除いた構 成の光源装置の例である。この例では、 550nm帯と 850nm帯の ASE光を 2つの異な る出力端力 取り出すことができる。
[0049] 第 1の FBGと第 2の FBGがない以外は、実施例 1と同様に行った。
[0050] 出力端 110及び出力端 111から、それぞれ波長 550nm帯の ASE光、波長 850nm 帯の ASE光が得られた。
実施例 3
[0051] 図 3は、光源装置を示す模式図である。この例における光源装置では、 3つの異な る波長のレーザ光が得られ、更に 1つのポートからはレーザ光と 1つの波長帯の ASE 光が同時に発せられる。
[0052] 光源装置は、励起光源 201、第 1の光力ブラ 202、希土類元素添加ファイバ 203、第 1 の反射ミラーモジュール 204、第 2反射ミラーモジュール 205、第 1の FBG206、第 2の F BG207,第 3の FBG208、第 2の光力プラ 209、光ファイバフィルタ 210、第 1の光ァイソ レータ 211、第 2の光アイソレータ 212、第 3の光アイソレータ 213、第 1の出力端 214、 第 2の出力端 215、第 3の出力端 216力もなる。
[0053] 希土類元素添加ファイバ 203には、長さ lmのプラセオジム濃度 1000ppm、イツテル ビゥム濃度 lOOOOppmのプラセオジム、イッテルビウム共添加フッ化物ファイバを用い た。
[0054] 励起光源 201は、半導体レーザによって得られた 840nmのレーザ光とイツテルビゥ ム添カ卩フッ化物ファイバを利用したファイバレーザによって得られた 1015nmの 2つの レーザ光を用いた。 840nmの励起光は 100mW、 1015nmのレーザ光は 400mW出力 した。これらの励起光は、光力ブラによって合波され、更にアイソレータを取り付け、こ れを励起光源とした。
[0055] 第 1および第 2の反射ミラーモジュール 204と 205は、光ファイノく 301中のレーザ光 を、一度コリメートレンズ 302でコリメート光にし、フィルタミラー 303を通過あるいは反射 させた後、再び、それぞれ反対側あるいは元の光ファイバ 301に光を入射させる構造 を有して!/ヽるモジュールを使用した（図 4)。
[0056] 第 1の反射ミラーモジュール 204で使用したフィルタは、第 2および第 3の出射端か ら出射される、それぞれ 635nmと 600nmの波長について反射を持ち、かつ、第 1の出 射端から出射される青色および 521nmの光につ 、ての反射率が小さ 、フィルタを用 いた。 635nmと 600nmの波長についての反射率は、 95%であった。一方、青色および 521nmの光についての反射率は 3%以下であった。
[0057] 第 2の反射ミラーモジュール 205で使用したフィルタは、第 1の出射端から出射され る、それぞれ青色および 521應の波長について反射を持ち、かつ、第 2と第 3の出射 端から出射される 600nmと 635nmの光についての反射率が小さいフィルタを用いた 。青色及び 521nmの波長についての反射率は、 93%であった。一方、 600nmと 635nm の光についての反射率は 4%以下であった。第 2の反射ミラーについては、必ずしも 青色光につ!、て反射を持つ必要はな 、。
[0058] 第 1の FBG206は第 2の反射ミラーモジュール 205と対を為し、波長 521nmについ てレーザ共振器を形成する。反射率は 80%であった。
[0059] 第 2の FBG207は第 1の反射ミラーモジュール 204と対を為し、波長 635nmについ てレーザ共振器を形成する。反射率は 80%であった。 [0060] 第 3の FBG208は第 1の反射ミラーモジュール 204と対を為し、波長 600nmについ てレーザ共振器を形成する。反射率は 80%であった。
[0061] 第 2の光力プラは、 635nmおよび 600nmのレーザ光を分離するためのものである。
[0062] 2つの光ファイバフィルタ 210には、 NA力 .13、カットオフ波長が 0.57 μ mのフアイ バを 2m用い、それを直径 5cmに巻いた。これにより、およそ 0.9 mより長波長の光 が減衰され、第 1〜3の出射端からは出射されない。
[0063] 励起光源から 840nmの 100mW、 1015nmの 400mWの励起光を出力した。この励起 光は光力プラ 202を通過し、プラセオジム、イッテルビウム共添加フッ化物ファイバ 20 3に導力れ、プラセオジム、イッテルビウム共添加フッ化物ファイバ 203中のプラセォ ジムを賦活する。賦活されたプラセオジムは、幾つかの波長域の ASE光を発する。こ れらの ASE光のうち、 635nm、 600nmと 521nmの光は共振器内でレーザ発振し、そ れぞれ、第 2の光アイソレータ 212、第 3の光アイソレータ 213と第 1の光アイソレータ 21 1を経由し、第 2の出力端 215、第 3の出力端 216と第 1の出力端 214から出力される。 490nm近傍の青色 ASE光は、第 2の反射ミラーモジュール 205により反射され、ある いは、直接第 1の光アイソレータ 211を経由し、第 1の出射端 214より出力される。
[0064] 第 1〜第 3の光アイソレータは、レーザ光に対しては、共振器外からの光の入射を 防ぎ、レーザ出力の安定ィ匕を図ることが出来る。また、 ASE光源では装置外の反射物 と共振器を組むことで発生する、想定外のレーザ発振を防ぐことが出来る。
[0065] 励起光のうちプラセオジム、イッテルビウム共添加フッ化物ファイバ 203に吸収され な力つた光は、第 1の反射ミラーモジュール 204や第 1の光アイソレータ 211で減衰さ れ出力されなかった。
[0066] プラセオジム、イッテルビウム共添加フッ化物ファイバでは、 1.3 μ m帯に ASE光が観 察されるが、光ファイバフィルタ 210により減衰され、出力されな力つた。
[0067] 光源として、 490nm帯青色 ASE光が約 10 μ W、 521nmレーザ光が lmW、 635nmの レーザ光が 8mW得られた。
実施例 4
[0068] 図 5は、光源装置を示す模式図である。本例では、リング型のレーザ共振器を形成 し、多色光源を作製した。 [0069] 光源装置は、励起光源 401、第 1の光力ブラ 402、希土類元素添加ファイバ 403、第 2 の光力ブラ 404、第 3の光力ブラ 405、第 1の出力端 406、第 2の出力端 407からなる。
[0070] 希土類元素添加ファイバ 403には、長さ lmのエルビウム濃度 2000ppmのエルビウム 添加フッ化物ファイバを用いた。
[0071] 励起光源 401は半導体レーザを用いた。波長 972nmで出力は 400mWであった。
[0072] 第 1の光力ブラ 402は、リング型共振器に励起光を供給するために設置した。
[0073] 第 2の光力プラ 404と第 3の光力プラ 405、共振器から、それぞれ、 543nmのレーザ光 と 850應のレーザ光とを取り出すために設置した。分岐比は、第 2の光力ブラ 404では 、 550nm光の分岐比 50%であった。第 3の光力プラ 40では、 850nmの光で、 30%であつ た。
[0074] 励起光源 401から出射された励起光は、希土類元素添加ファイバ 403のエルビウム イオンを賦活する。賦活されたエルビウムイオンは種々の ASE光を発し、リング共振器 内を周回することで、順次利得を得、レーザ発振に至った。
[0075] 本例においては、第 2の光力プラ 404で 543nmのレーザ光を分岐し、第 1の出力端 4 06からそのレーザ光を出力した。また、 850nmのレーザ光を第 3の光力プラ 405で分岐 し、第 2の出力端 407から出力した。光力ブラの分岐比を変化させることで、出力のコ ントロールが可能となる。
[0076] 第 1の出力端 406から 3mWの 543nmのレーザ光が出力され、第 2の出力端 407から 2.
5mWの 850nmのレーザ光が出力された。
[0077] リング共振器に使用するファイバを選択することにより、例えば 1550應帯の光のよう な長波長の光については、充分に大きなファイバの曲げ損失を与えることができる。 そのため、 1550nm帯の光のレーザ発振は確認されなかった。
[0078] 短波長域の光については、本例においては問題にならなかったが、場合によって は、実施例 3で示したようなフィルタモジュールを使用しても良い。吸収フィルタを用 いることで、様々な波長域での利得を制御可能となり、出力の制御もできる。
[0079] 光アイソレータを本例では使用しな力つた力 アイソレータを用いリング共振器を周 回する光の方向を 1方向にすることで、安定化、高出力化を計れる。

Claims

請求の範囲
[1] 少なくとも励起光源と光力ブラと、励起光源によって励起され 2つの端子を持つ 1種類 1本の希土類元素添加ファイバからなる光源媒質と、光ファイバで形成された出力端 と力もなる光源装置において、少なくとも 1つの反射、分岐あるいは減衰機能を有す る光部品を光源媒質力も出力端間の光回路のどこかに備え、かつ、希土類元素添加 ファイバに添加された希土類元素イオンカゝら発生する、異なる自然放出光ピークに起 因するそれぞれ異なった複数の波長の光を出力することが可能であり、少なくとも得 られる光の一つが可視光であることを特徴とした光源装置。
[2] 励起光源が増幅された自然放出光 (ASE)光源である請求項 1に記載の光源装置。
[3] 励起光源がレーザ光源である請求項 1に記載の光源装置。
[4] 光源装置において、 ASE光出力端とレーザ出力端の両方を持つことを特徴とする請 求項 1に記載の光源装置。
[5] 光源装置において、希土類元素添加ファイバに添加された希土類の 2つ以上の自然 放出光ピークにそれぞれ起因した自然放出光とレーザ光を同時に出力する 1つ以上 の出力端と、前記自然放出光ピーク以外に起因する自然放出光またはレーザ光を 出力する出力端を持つことを特徴とする請求項 1に記載の光源装置。
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