WO2021246531A1 - ２つの異なる波長を選択的に用いるモード同期方法、および、当該方法を用いたレーザー装置 - Google Patents

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達俊 塩田
匡則 西浦
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国立大学法人埼玉大学
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a laser device that easily realizes self-starting mode synchronization by selectively using two different wavelengths.
  • Patent Document 1 US8416817
  • Patent Document 2 US7940816
  • a mode-synchronized fiber laser In a laser device that generates picosecond or femtosecond pulsed laser light, it is preferable to oscillate a mode-synchronized laser by a simple method and stabilize it in a short time.
  • mode-synchronized fiber lasers with small fiber size, low cost, and excellent environmental stability have been used in many industrial applications.
  • a mode-synchronized fiber laser (ANDiMLFL: AllNormalDispersionMode-Locked) that is composed of a polarization-maintaining fiber (PMF) with excellent environmental stability and uses only optical components that show normal dispersion at the oscillation wavelength of the laser. Since the Fiber Laser) can output high pulse energy, it is suitable for applications such as microfabrication.
  • the choice of laser oscillation wavelength is wide, but in the mode-synchronized laser, the selectivity of the oscillation wavelength is low, and it is difficult to obtain the mode-synchronized laser oscillation at a wavelength having a small stimulated emission cross-sectional area.
  • a mode-synchronized pulsed light generation filter that easily realizes self-starting mode synchronization is provided, and by providing the mode-synchronized pulsed light generation filter (filter unit), picoseconds and femtoseconds are provided.
  • a laser device that generates pulsed laser light.
  • the laser device may include an amplification unit that amplifies and outputs the laser beam in the resonator.
  • the mode-synchronized pulsed light generation filter may be provided in the resonator.
  • the pass wavelength characteristic of the mode-synchronized pulsed light generation filter may have a maximum value at at least two or more wavelengths.
  • the mode-synchronized pulsed light generation filter may selectively pass the wavelength component of light according to the passing wavelength characteristic.
  • the pass wavelength characteristics of the mode-synchronized pulse light generation filter are the first pass band that selectively passes the first wavelength component, which is the wavelength component of the oscillation wavelength of the laser light, and the second wavelength, which is a wavelength component different from the oscillation wavelength. It may have a second pass band through which the components are selectively passed.
  • the filter unit may be one filter provided at one place in the propagation path of the laser light.
  • the filter unit may have two or more filters provided at different locations. Both the first pass band and the second pass band may be set in one bandpass filter.
  • An optical fiber Bragg grating referred to as an FBG that selects the first pass band and an FBG that selects the second pass band may be provided in the propagation path of the laser beam.
  • the passing wavelength characteristic of the filter unit may have a minimum value between the two maximum values.
  • the minimum value may be a value attenuated by -10 dB or more as compared with the lower maximum value.
  • the minimum value may be attenuated by ⁇ 20 dB or more as compared with the maximum value.
  • the minimum value may be attenuated by -30 dB or more as compared with the maximum value.
  • the passing wavelength characteristic of the filter unit may be connected between the two maximum values.
  • the passing wavelength characteristic of the filter unit does not have to be connected between the two maximum values.
  • the pass wavelength characteristic of the filter unit may have other components between the first pass band and the second pass band. The other component may be a linear component.
  • the size of the second wavelength component may be 10% or less of the first wavelength component.
  • the pass bandwidth of the second filter unit may be narrower than the pass bandwidth of the first filter unit.
  • the pass bandwidth of the second filter unit may be 0.2 nm or more.
  • the pass bandwidth of the second filter unit may be 4.6 nm or less.
  • the attenuation factor of the second filter unit with respect to the second wavelength component may be larger than the attenuation factor of the first filter unit with respect to the first wavelength component.
  • the wavelength difference between the first center wavelength of the pass band of the first filter unit and the second center wavelength of the pass band of the second filter unit may be 18 nm or less.
  • the wavelength difference may be 9 nm or more.
  • the amplification unit may include Yb fiber. Both the first center wavelength and the second center wavelength may be 1020 nm or more and 1100 nm or less.
  • the amplification unit may include Er fiber.
  • the first center wavelength and the second center wavelength may both be 1530 nm or more and 1555 nm or less, or 1555 nm or more and 1600 nm or less.
  • the amplification unit may include Nd fiber.
  • the first center wavelength and the second center wavelength may both be 1080 nm or more and 1080 nm or less, or 888 nm or more and 914 nm or less.
  • the amplification unit may include Tm fiber.
  • the first center wavelength and the second center wavelength may both be 1960 nm or more and 2020 nm or less, or 1860 nm or more and 1960 nm or less.
  • the first pass band and the second pass band may be variable.
  • the width of the first pass band may be increased.
  • the width of the second pass band may be reduced.
  • the attenuation factor in the second pass band may be increased.
  • the laser device may be equipped with a polarizer that converts the laser light into linearly polarized light.
  • the laser device may include a polarization-retaining fiber that propagates the laser beam.
  • the laser device may include a NALM that functions as a saturable absorber.
  • the amplification unit may be a planar waveguide containing rare earths such as Yb and Er.
  • the laser device may include a laser input unit that combines the laser light transmitted through the optical transmission unit and the excitation laser light.
  • the laser input unit may be a WDM (wavelength division multiplexing) coupler.
  • the laser device may include a laser output unit that outputs a predetermined ratio of the laser light transmitted through the optical transmission unit.
  • An optical isolator that defines the circumferential direction of the laser beam may be provided between the laser input unit and the laser output unit.
  • the laser device may include a coupling unit that couples the optical transmission unit and the saturable absorption unit.
  • the coupling portion may separate the laser beam input to the loop of the NALM into a component that propagates the loop clockwise and a component that propagates the loop counterclockwise.
  • the laser device may include a reflecting unit that reflects the laser beam.
  • the second filter unit, the first filter unit, and the reflection unit may be arranged in this order from the configuration closest to the amplification unit.
  • the reflecting unit may reflect the laser light of the first wavelength component that has passed through the first filter unit to the first filter unit.
  • a mode synchronization method for mode-synchronizing a laser beam in the path through which the laser light propagates, the wavelength component of the light is selectively passed according to the passing wavelength characteristic having a maximum value at at least two or more wavelengths, and the laser light is mode-synchronized.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a laser device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the laser device 100 is a device that generates laser light having a wavelength component in a predetermined oscillation band.
  • the laser device 100 may generate laser light having a pulse width on the order of picoseconds (eg, 1 picosecond to 1000 picoseconds) or femtoseconds (eg, 1 femtosecond to 1000 femtoseconds).
  • the first wavelength or oscillation wavelength
  • the component having the first wavelength is referred to as the first wavelength component.
  • the oscillation band may be a band centered on the first wavelength.
  • the laser device 100 includes a filter unit 10, an amplification unit 20, and a saturable absorption unit 102 provided in the path through which the laser light propagates.
  • the saturable absorption unit 102 absorbs the wavelength of the time component having a relatively low intensity in the incident laser light. Further, the saturable absorption unit 102 propagates the relatively high-intensity time component without absorbing it. That is, the saturable absorption unit 102 absorbs the low-intensity hem portion of the time waveform of the laser beam and passes the high-intensity peak portion to narrow the band of the laser beam in the time axis.
  • the laser light can be shortened.
  • the filter unit 10 and the amplification unit 20 may be configured to include an optical fiber, or may be configured to be connected to an optical fiber.
  • the filter unit 10 and the amplification unit 20 may be arranged in a loop in which the laser beam circulates, or may be arranged in a path in which the laser beam reciprocates.
  • each of the filter unit 10, the amplification unit 20, and the saturable absorption unit 102 may be a single component or circuit arranged at a specific location in the laser device 100, and may be dispersedly arranged in the laser device 100. It may be composed of a plurality of parts or circuits.
  • the laser device 100 may function as a filter unit 10, an amplification unit 20, or a saturable absorption unit 102 as a whole.
  • each component such as an optical fiber of the laser device 100 may be combined to function as a filter unit 10, an amplification unit 20, or a saturable absorption unit 102.
  • the optical fiber propagating the laser light in the laser apparatus 100 may be at least a part of a polarization-retaining fiber (PMF). All the optical fibers constituting the laser device 100 may be polarization-retaining fibers.
  • the common component may function as at least two of the filter unit 10, the amplification unit 20, and the saturable absorption unit 102.
  • the amplification unit 20 may perform at least a part of the function of the filter unit 10
  • the saturable absorption unit 102 may perform at least a part of the function of the filter unit 10.
  • the amplification unit 20 amplifies the intensity of the passing laser light.
  • the amplification unit 20 may have an optical fiber to which impurities such as rare earths have been added.
  • the impurity is, for example, ytterbium (Yb), but is not limited thereto.
  • the material of the optical fiber is, for example, quartz glass, but the material is not limited thereto.
  • the amplification unit 20 may have a planar waveguide containing rare earths such as Yb and Er (erbium).
  • the filter unit 10 has a predetermined passing wavelength characteristic, and selectively passes a wavelength component of light (in this example, natural radiation amplified light or laser light) according to the passing wavelength characteristic.
  • the passing wavelength characteristic is a characteristic indicating the ratio of the intensity of light to be passed to the intensity of incident light at each wavelength.
  • the filter unit 10 is a bandpass filter that attenuates wavelength components other than a predetermined pass band.
  • the passing wavelength characteristic of the filter unit 10 has a maximum value at at least two or more wavelengths.
  • the filter unit 10 of this example functions as a filter for passing a mode-synchronized pulse for starting the oscillation of the laser beam.
  • the laser device 100 may have a polarizer that linearly polarizes the laser light propagating in the optical fiber.
  • the intensity of the laser light transmitted from the filter unit 10 to the polarizer may be adjusted by adjusting the polarization axis of the polarization-retaining fiber between the polarizer and the filter unit 10.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the passing wavelength characteristics of the filter unit 10.
  • the horizontal axis in FIG. 2 indicates the wavelength of the light propagating through the filter unit 10, and the vertical axis indicates the transmittance of each wavelength in the filter unit 10.
  • the transmittance is the ratio of the light intensity after passing through the filter unit 10 to the light intensity before passing through the filter unit 10.
  • the passing wavelength characteristic of the filter unit 10 may be the passing wavelength characteristic of the entire laser device 100.
  • the passing wavelength characteristic of the filter unit 10 may be the passing wavelength characteristic when the laser light goes around the loop path once.
  • the passing wavelength characteristic of the filter unit 10 may be the passing wavelength characteristic when the laser light reciprocates once in the path.
  • the passing wavelength characteristic of the filter unit 10 may be the characteristic of the filter.
  • An explicit filter is a component having a structure known as a filter, such as FBG.
  • the passing wavelength characteristic has at least two maximum values (maximum value 201 and maximum value 202 in this example).
  • the wavelength of the maximum value 201 corresponds to the oscillation wavelength of the laser apparatus 100 (referred to as the first wavelength ⁇ 1).
  • the wavelength of the maximum value 201 does not have to exactly match the oscillation wavelength.
  • the wavelength having the maximum value 202 (referred to as the second wavelength ⁇ 2) is a wavelength different from the oscillation wavelength.
  • the passing wavelength characteristic of this example has a chevron characteristic with each maximum value as the apex, but may have a flat characteristic showing a continuous maximum value in a predetermined wavelength width.
  • the filter unit 10 has a first pass band 301 including the first wavelength ⁇ 1 and a second pass band 302 including the second wavelength ⁇ 2.
  • FIG. 2 shows an example in which the first wavelength ⁇ 1 is larger than the second wavelength ⁇ 2, the first wavelength ⁇ 1 may be smaller than the second wavelength ⁇ 2.
  • each pass band is a band having a transmittance of half or more of the maximum value.
  • the first pass band 301 is a band including the first wavelength ⁇ 1 (oscillation wavelength). That is, the first pass band 301 selectively passes the first wavelength component, which is the wavelength component of the oscillation band, among the incident natural emission amplified light or the laser light.
  • the second pass band 302 is a band including a second wavelength ⁇ 2 different from the first wavelength ⁇ 1.
  • the component of the second wavelength ⁇ 2 contained in the naturally radiated amplified light or the laser light propagating in the path is referred to as a second wavelength component.
  • the second pass band 302 selectively passes the second wavelength component, which is a wavelength component different from the oscillation band, among the incident natural emission amplified light or the laser light.
  • the filter unit 10 may be one filter provided at one place in the propagation path of the laser light (that is, in the resonator of the laser light), and has two or more filters provided at different places. You may. As an example, both the first pass band 301 and the second pass band 302 may be set in one bandpass filter. In another example, an optical fiber Bragg grating (referred to as an FBG) that selects the first passband 301 and an FBG that selects the second passband 302 may be provided in the propagation path of the laser beam.
  • an FBG optical fiber Bragg grating
  • the passing wavelength characteristic of the filter unit 10 may have a minimum value of 203 between the two maximum values.
  • the minimum value 203 may be a value attenuated by -10 dB or more as compared with the lower maximum value.
  • the minimum value 203 may be attenuated by ⁇ 20 dB or more, or may be attenuated by ⁇ 30 dB or more as compared with the maximum value.
  • the passing wavelength characteristic of the filter unit 10 may or may not be connected between the two maximum values.
  • the connection between the two maximum values is, for example, when the minimum value 203 is 10% or more of the lower maximum value.
  • the pass wavelength characteristic of the filter unit 10 may have another component 204 between the first pass band 301 and the second pass band 302.
  • Component 204 may be, for example, a linear component.
  • the laser light includes a first wavelength component and a second wavelength component in at least a part of the propagation path of the laser light. Since the laser light contains a second wavelength component different from the first wavelength component (oscillation wavelength), oscillation at the first wavelength ⁇ 1 can be induced, and oscillation at the first wavelength ⁇ 1 is stabilized in a short time. be able to.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the energy level of the electron of the optical fiber to which Yb is added in the amplification unit 20.
  • an example including an optical fiber to which Yb is added is shown, but the laser medium is not limited to this, and an optical fiber to which other rare earths are added may be used, and LINBO3 to which rare earths are added or a fused silica phosphate system.
  • a quartz glass-based planar waveguide may be used.
  • the excitation level and the laser upper level may be the same, and the energy level is not limited to this.
  • the electrons in the amplification unit 20 are in a state of population inversion in which the number of electrons in the upper laser level is larger than that in the lower laser levels 1 and 2.
  • Laser light contains various wavelength components due to the transition of electrons in the upper level of the laser to various levels.
  • the laser lower level corresponding to the first wavelength ⁇ 1 is the laser lower level 1
  • the laser lower level corresponding to the second wavelength ⁇ 2 is the laser lower level 2.
  • FIG. 4 is a diagram showing a stimulated emission cross section of the Yb fiber used in the amplification unit 20.
  • the horizontal axis is the wavelength and the vertical axis is the cross-sectional area.
  • the optical fiber contains Yb is shown, but the material of the optical fiber is not limited to this.
  • the first wavelength ⁇ 1 in the filter unit 10 is set to a wavelength whose induced emission cross section is equal to or higher than a certain wavelength in the distribution characteristic of the wavelength component shown in FIG. By selectively passing the first wavelength ⁇ 1 through, it becomes easier to oscillate at the first wavelength ⁇ 1.
  • the second wavelength ⁇ 2 in the filter unit 10 is also set to a wavelength whose induced emission cross section is equal to or higher than a certain wavelength in the distribution characteristic of the wavelength component.
  • the second wavelength ⁇ 2 may be set to a wavelength in which the cross-sectional area in the distribution characteristic of the wavelength component is larger than that of the first wavelength ⁇ 1.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating that the oscillation at the first wavelength ⁇ 1 can be stabilized in a short time by having the second pass band 302.
  • the time waveforms of the first wavelength component and the second wavelength component included in the laser light transmitted through the amplification unit 20 are shown separately.
  • the electron amount of the laser lower level 2 described in FIG. 3 increases.
  • the population inversion between the upper laser level and the lower laser level 2 becomes smaller, and the second wavelength component becomes smaller with time.
  • the population inversion is maintained between the upper laser level and the lower laser level 1.
  • the first wavelength component is appropriately amplified, and oscillation at the first wavelength is likely to occur in a short time.
  • FIG. 6 is a diagram showing the time waveform and wavelength distribution of the excitation laser and the laser beam when the first pass band 301 is provided and the second pass band 302 is not provided.
  • the laser light is a laser light output by the laser device 100.
  • step S502 Increases the intensity of the excitation laser light in step 501.
  • an oscillation component having a high intensity is generated in the laser light (step S502).
  • step S503 When the intensity of the excitation laser beam is maintained, a plurality of mode-synchronized pulses are generated in the time waveform (step S503). If the intensity of the excitation laser light is lowered in this state, a mode-synchronized pulse having a predetermined oscillation wavelength remains (step S504).
  • the intensity of the excitation laser beam is greatly increased to cause Q-switch oscillation that generates a very high intensity pulse (step). S502).
  • the high-intensity pulse is divided into a plurality of pulses to enter a state called multi-pulse oscillation in which one or more pulses exist in the oscillator (step S503).
  • step S504 stable single pulse oscillation is realized (step S504). Therefore, it may take several minutes to generate the laser light having a predetermined oscillation wavelength.
  • FIG. 7 is a diagram showing the time waveform and wavelength distribution of the excitation laser and the laser beam when the first pass band 301 and the second pass band 302 are provided.
  • the second pass band 302 oscillation at the first wavelength ⁇ 1 becomes possible.
  • oscillation at the first wavelength ⁇ 1 is started without going through the state of multi-pulse oscillation (S603).
  • the first wavelength ⁇ 1 was set to 1040 nm and the second wavelength ⁇ 2 was set to 1030 nm using a Yb fiber, laser light could be generated within 2 seconds on average.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the laser device 100.
  • the laser device 100 of this example has an optical transmission unit 101 and a saturable absorption unit 102.
  • the optical transmission unit 101 includes a filter unit 10, a long fiber unit 23 that functions as an amplification unit 20, an amplification unit 21, a laser input unit 30, a laser output unit 40, an optical fiber 50, an optical isolator 60, and a coupling unit 70.
  • Each component of the optical transmission unit 101 is connected by an optical fiber 50.
  • the laser light loops in the optical transmission unit 101.
  • the optical transmission unit 101 may be an all-fiber device in which each component is formed of an optical fiber.
  • the optical transmission unit 101 of this example is connected to the saturable absorption unit 102 by an optical fiber 50, and laser light reciprocates between the optical transmission unit 101 and the saturable absorption unit 102.
  • a non-linear amplification loop mirror (Nonliner Amplifiering Loop Mirror: NALM) is used as the saturable absorption unit 102.
  • Excitation laser light is input to the laser input unit 30.
  • the laser input unit 30 combines the laser light transmitting the optical transmission unit 101 with the excitation laser light to transmit the optical fiber 50.
  • the laser input unit 30 is, for example, a WDM (wavelength division multiplexing) coupler.
  • the amplification unit 21 of this example is provided between the laser input unit 30 and the laser output unit 40.
  • the space between the configuration A and the configuration B refers to a region from the configuration A to the configuration B in the circumferential direction of the laser beam.
  • the amplification unit 21 may have an optical fiber (YDF) to which Yb is added.
  • the long fiber portion 23 is provided between the laser input portion 30 and the laser output portion 40.
  • the fiber unit 23 of this example is provided between the amplification unit 21 and the laser output unit 40.
  • the fiber portion 23 may have a non-polarization holding fiber (Non-PMF). Only one of the fiber portion 23 and the amplification portion 21 may be provided.
  • the fiber unit and the amplification unit 21 amplify the intensity of the laser light transmitted through the optical transmission unit 101 by the excitation laser light.
  • the arrangement of the long fiber portion 23 and the amplification portion 21 is not limited to the example of FIG.
  • An optical isolator 60 that defines the circumferential direction of the laser beam may be provided between the laser input unit 30 and the laser output unit 40.
  • the optical isolator 60 of this example is provided between the amplification unit 21 and the long fiber unit 23.
  • the laser output unit 40 of this example is arranged between the long fiber unit 23 and the filter unit 10.
  • the laser output unit 40 outputs a predetermined ratio of the laser light transmitted through the optical transmission unit 101.
  • the laser output unit 40 outputs about 10% to 80% of the passing laser light to the outside as output laser light.
  • the lower limit of the ratio of the output laser light to the laser light passing through the laser output unit 40 may be smaller than 10% (for example, 1%). Further, the upper limit of the ratio may be about 90%.
  • the remaining laser light is transmitted to the optical transmission unit 101.
  • the laser output unit 40 is, for example, an OC (output coupler).
  • the filter unit 10 passes the wavelength component of the set pass band among the laser light transmitted through the optical transmission unit 101, and attenuates the wavelength component outside the pass band.
  • the filter unit 10 of this example is an optical bandpass filter in which the first pass band 301 and the second pass band 302 described in FIGS. 1 to 7 are set.
  • An optical isolator 60 may be provided between the filter unit 10 and the laser output unit 40.
  • the coupling unit 70 couples the optical transmission unit 101 and the saturable absorption unit 102.
  • the coupling portion 70 of this example separates the laser beam input to the loop of the NALM into a component that propagates the loop clockwise and a component that propagates the loop counterclockwise.
  • the coupling portion 70 of this example is arranged between the fiber portion 23 and the laser output portion 40, but the arrangement of the coupling portion 70 is not limited to this.
  • the saturable absorption unit 102 receives the laser light that has passed through the laser input unit 30 and absorbs the wavelength component that constitutes the time component of the pulse having a predetermined intensity or less.
  • the saturable absorption unit 102 inputs to the optical transmission unit 101 a wavelength component higher than a predetermined intensity of the laser light received from the optical transmission unit 101.
  • the saturable absorption unit 102 of this example causes a phase difference between the component propagating clockwise and the component propagating counterclockwise according to the intensity difference.
  • the laser light is propagated from the saturable absorption unit 102 to the optical transmission unit 101 with transmission characteristics corresponding to the phase difference between the two components. Therefore, the saturable absorption unit 102 attenuates the relatively low-intensity time component and propagates the relatively high-intensity time component in the clockwise direction of the optical transmission unit 101.
  • the saturable absorption unit 102 of this example has an amplification unit 103, an optical fiber 106, and a laser input unit 104. Each component of the saturable absorber 102 is connected in a loop by an optical fiber 106.
  • the laser input unit 104 combines the excitation laser light with the laser light transmitted counterclockwise through the saturable absorption unit 102.
  • the amplification unit 103 is arranged in a clockwise path from the coupling unit 70 to the laser input unit 104, and amplifies the laser light.
  • the amplification unit 103 is, for example, an optical fiber doped with Yb.
  • FIG. 9A is a diagram showing an example of the first pass band 301 and the second pass band 302 set in the filter unit 10 of FIG.
  • the vertical axis of FIG. 9A shows the ratio of the intensity of the laser light output by the filter unit 10 to the intensity of the laser light input to the filter unit 10. That is, when the intensity is 1, the attenuation in the filter unit 10 is 0 dB.
  • the first pass band 301 of this example has a center wavelength (first wavelength) of 1040 nm and a bandwidth of 1.8 nm.
  • the second pass band 302 has a center wavelength (second wavelength) of 1030 nm and a bandwidth of 1.5 nm.
  • the first pass band 301 has a Gaussian shape and the second pass band 302 has a rectangular shape, but the shapes of the first pass band 301 and the second pass band 302 have a Gaussian shape and a rectangular shape, respectively. Either of the above may be selected.
  • FIG. 9B is a diagram showing the wavelength distribution of the laser light output by the laser device 100 when the first pass band 301 and the second pass band 302 shown in FIG. 9A are used.
  • the laser light having the wavelength distribution shown in FIG. 9B was obtained instantly (within 5 seconds) after the excitation laser light was applied.
  • the laser light having the wavelength distribution shown in FIG. 9B can be obtained about 20 minutes after the excitation laser light is applied. rice field. That is, it can be seen that by setting the second pass band 302, the laser light oscillated at the first wavelength can be obtained instantly.
  • the size P2 of the second wavelength component may be 10% or less of the size P1 of the first wavelength component.
  • P2 may be 1% or less of P1 and may be 0.1% or less.
  • the pass bandwidth of the second pass band 302 may be smaller than the pass bandwidth of the first pass band 301.
  • the width of the pass band of the filter unit 10 may be the width of the wavelength band in which the intensity of the wavelength component of the input laser light is half or less. That is, it may be the width of the wavelength band in which the transmittance of the filter unit 10 is 50% or more.
  • the pass bandwidth of the second pass band 302 may be 90% or less, 70% or less, or 50% or less of the pass bandwidth of the first pass band 301.
  • FIG. 10A is a diagram showing other examples of the first pass band 301 and the second pass band 302.
  • the first pass band 301 of this example has a center wavelength (first wavelength) of 1048 nm and a bandwidth of 3.5 nm.
  • the second pass band 302 is the same as the example of FIG. 9A.
  • FIG. 10B is a diagram showing the wavelength distribution of the laser light output by the laser device 100 when the first pass band 301 and the second pass band 302 shown in FIG. 10A are used.
  • the laser light having the wavelength distribution shown in FIG. 10B was obtained.
  • the laser light oscillated at the first wavelength could not be obtained.
  • FIG. 11A is a diagram showing another example of the first pass band 301 and the second pass band 302.
  • the first pass band 301 of this example is the same as the example of FIG. 9A.
  • the second pass band 302 has a center wavelength (second wavelength) of 1030 nm and a bandwidth of 1.8 nm. However, the second pass band 302 is attenuated by ⁇ 1.5 dB at the second wavelength. On the other hand, in the first pass band 301, the attenuation at the first wavelength is 0 dB.
  • FIG. 11B is a diagram showing the wavelength distribution of the laser light output by the laser device 100 when the first pass band 301 and the second pass band 302 shown in FIG. 11A are used. Also in this example, a laser beam having the wavelength distribution shown in FIG. 11B was obtained when at least about 10 seconds had passed after the excitation laser beam was applied.
  • the attenuation rate of the second pass band 302 with respect to the second wavelength component may be larger than the attenuation rate of the first pass band 301 with respect to the first wavelength component.
  • the attenuation rate of the second pass band 302 with respect to the second wavelength component may be 90% or less, 70% or less, or 50% or less of the attenuation rate of the first pass band 301 with respect to the first wavelength component. You may. This makes it easier to suppress the second wavelength component in the laser light output from the laser device 100.
  • FIG. 12A is a diagram showing another example of the first pass band 301 and the second pass band 302.
  • the first pass band 301 of this example is the same as the example of FIG. 9A.
  • the second pass band 302 has a center wavelength (second wavelength) of 1030 nm and a bandwidth of 4.6 nm.
  • FIG. 12B is a diagram showing the wavelength distribution of the laser light output by the laser device 100 when the first pass band 301 and the second pass band 302 shown in FIG. 12A are used. Also in this example, a laser beam having the wavelength distribution shown in FIG. 12B was obtained when at least about 10 seconds had passed after the excitation laser beam was applied. However, by increasing the bandwidth of the second pass band 302, a part of the laser beam has passed through the second pass band 302. On the other hand, the wavelength component of the laser light that has passed through the first pass band 301 is greatly expanded by the self-phase modulation effect in the laser apparatus 100.
  • the bandwidth of the second pass band 302 is preferably 4.6 nm or less.
  • the bandwidth of the second pass band 302 is preferably 0.2 nm or more.
  • the bandwidth of the second pass band 302 is changed, but even if the bandwidth of the first pass band 301 is changed, the laser beam of the first wavelength can be obtained in the same manner.
  • the bandwidth of the first pass band 301 may be 0.8 nm or more.
  • the bandwidth of the first pass band 301 may be 50% or more of the second pass band 302.
  • FIG. 13A is a diagram showing other examples of the first pass band 301 and the second pass band 302.
  • the first pass band 301 of this example is the same as the example of FIG. 9A.
  • the second pass band 302 has a center wavelength (second wavelength) of 1033 nm and a bandwidth of 1.5 nm.
  • FIG. 13B is a diagram showing the wavelength distribution of the laser light output by the laser device 100 when the first pass band 301 and the second pass band 302 shown in FIG. 13A are used. Also in this example, a laser beam having the wavelength distribution shown in FIG. 13B was obtained when at least about 10 seconds had passed after the excitation laser beam was applied. However, by reducing the wavelength difference between the second pass band 302 and the first pass band 301, the spectral component that has passed through the second pass band 302 has expanded due to the self-phase modulation effect after passing through the first pass band 301. It tends to interfere with the spectral components. Therefore, as shown in FIG. 13B, the noise component is large in the band of 1033 nm to 1040 nm. In the example of FIG. 13A, the second wavelength of the second pass band 302 is changed, but the laser light of the first wavelength can be obtained even if the first wavelength of the first pass band 301 is changed.
  • the wavelength difference between the center wavelength of the first pass band 301 (first wavelength) and the center of the second pass band 302 (second wavelength) is preferably 9 nm or more.
  • the wavelength difference may be 10 nm or more.
  • the value obtained by subtracting half of the bandwidth of each pass band from the difference in the center wavelength may be 7.35 nm.
  • the wavelength difference between the first wavelength and the second wavelength is preferably 18 nm or less.
  • the wavelength difference may be 15 nm or less, and may be 12 nm or less.
  • the value obtained by subtracting half of the bandwidth of each pass band from the difference in the center wavelength may be 16.35 nm or less.
  • FIG. 14A is a diagram showing another example of the first pass band 301 and the second pass band 302.
  • the second pass band 302 of this example is the same as the example of FIG. 9A.
  • the first pass band 301 has a center wavelength (first wavelength) of 1040 nm and a bandwidth of 1.8 nm. However, the first pass band 301 is attenuated by -2.8 dB at the first wavelength.
  • FIG. 14B is a diagram showing the wavelength distribution of the laser light output by the laser device 100 when the first pass band 301 and the second pass band 302 shown in FIG. 14A are used. Also in this example, a laser beam having the wavelength distribution shown in FIG. 14B was obtained when at least about 10 seconds had passed after the excitation laser beam was applied. However, by increasing the attenuation factor of the first pass band 301, the relative size of the second wavelength component (1030 nm) is larger than that in the example of FIG. 9B. Therefore, the attenuation rate of the first pass band 301 at the first wavelength may be 50% or more, 70% or more, or 90% or more of the attenuation rate of the second pass band 302 at the second wavelength. There may be.
  • the first pass band 301 and the second pass band 302 are preferably bands according to the material of the optical fiber of the amplification unit 20. That is, as described with reference to FIG. 4, it is preferable that each pass band is set in a wavelength band in which the intensity of the laser light generated by the optical fiber is equal to or higher than a certain level.
  • both the first wavelength and the second wavelength are 1020 nm or more and 1050 nm or less.
  • the first wavelength and the second wavelength are preferably 1530 nm or more, 1555 nm or less, or 1555 nm or more and 1600 nm or less.
  • One wavelength may be 1530 nm or more and 1555 nm or less, and the other wavelength may be 1555 nm or more and 1600 nm or less.
  • the first wavelength and the second wavelength are preferably 1080 nm or more and 1080 nm or less or 888 nm or more and 914 nm or less.
  • One wavelength may be 1080 nm or more and 1080 nm or less, and the other wavelength may be 888 nm or more and 914 nm or less.
  • the first wavelength and the second wavelength are preferably 1960 nm or more, 2020 nm or less, or 1860 nm or more, and 1960 nm or less.
  • One wavelength may be 1960 nm or more and 2020 nm or less, and the other wavelength may be 1860 nm or more and 1960 nm or less.
  • the first pass band 301 and the second pass band 302 may be variable. That is, the center wavelength and bandwidth of each passband may be variable.
  • the center wavelength (first wavelength) of the first pass band 301 may be changed according to the wavelength of the laser light to be generated.
  • the filter unit 10 increases the bandwidth difference between the center wavelength (first wavelength) of the first pass band 301 and the center wavelength (second wavelength) of the second pass band 302, and the bandwidth of the first pass band 301. May be increased. Increasing the wavelength difference makes it difficult to induce the first wavelength component, but increasing the bandwidth of the first passband 301 can promote oscillation at the first wavelength.
  • the bandwidth of the second pass band 302 may be reduced.
  • the ratio of the second wavelength component interfering with the first pass band 301 increases, but by reducing the bandwidth of the second pass band 302, the interference can be suppressed.
  • the attenuation rate at the second wavelength of the second pass band 302 may be increased. This also suppresses the interference.
  • FIG. 15 is a diagram showing another configuration example of the filter unit 10.
  • the filter unit 10 of this example is connected to the loop-shaped optical fiber 50 via the coupling unit 80.
  • the coupling unit 80 propagates the laser light that orbits the loop-shaped optical fiber 50 to the filter unit 10, and propagates the light from the filter unit 10 to the loop-shaped optical fiber 50.
  • the filter unit 10 of this example has a first filter unit 10-2 that selects and propagates light in the first pass band 301 and a second filter unit 10-2 that selects and propagates light in the second pass band 302. Has.
  • the first filter unit 10-1 and the second filter unit 10-2 of this example are FBGs.
  • the first filter unit 10-1 and the second filter unit 10-2 are provided in series with the coupling unit 80. Which of the first filter unit 10-1 and the second filter unit 10-2 may be provided near the coupling unit 80.
  • FIG. 16 is a diagram showing another configuration example of the optical transmission unit 101.
  • the optical transmission unit 101 of this example is different from the optical transmission unit 101 described with reference to FIG. 8 or 15 in that it does not have the amplification unit 20, the amplification unit 21, the laser input unit 30, and the optical isolator 60.
  • Other structures are similar to the example of FIG. 8 or FIG.
  • the optical fiber 50 may function as the amplification unit 20 or the amplification unit 21.
  • the filter unit 10 of this example is arranged between the laser output unit 40 and the coupling unit 70.
  • the filter unit 10 may be connected to the optical fiber 50 via the coupling unit 80, as in the example of FIG.
  • the saturable absorption unit 102 was NALM, but the saturable absorption unit 102 may use an absorber such as a semiconductor saturable absorption mirror (SESAM). Further, a unsaturated absorption mechanism using a non-linear optical loop mirror (Nonliner Optical Loop Mirror; NOLM) or a non-linear polarization rotation (NPR) may be used.
  • SESAM semiconductor saturable absorption mirror
  • NOLM non-linear optical loop mirror
  • NPR non-linear polarization rotation

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Abstract

自己始動モード同期を簡単に実現するモード同期パルス光生成フィルタと、それを備えることでピコ秒やフェムト秒パルスレーザー光を生成するレーザー装置であって、共振器内に光を増幅して出力する増幅部と、共振器内に発振帯域の波長成分である第１波長成分を選択的に出力する第１フィルタ部と、発振帯域とは異なる波長成分である第２波長成分を選択的に出力する第２フィルタ部を有するモード同期パルス光生成フィルタを備えるレーザー装置を提供する。

Description

２つの異なる波長を選択的に用いるモード同期方法、および、当該方法を用いたレーザー装置
　本発明は、２つの異なる波長を選択的に用いることで自己始動モード同期を簡単に実現する方法およびレーザー装置に関する。
　従来、パルス幅が数十ピコ秒以下のレーザー光を出力するレーザー装置として光ファイバー等を用いたモード同期レーザー光源が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
　特許文献１　ＵＳ８４１６８１７号
　特許文献２　ＵＳ７９４０８１６号
解決しようとする課題
　ピコ秒やフェムト秒パルスレーザー光を生成するレーザー装置においては、簡便な方法でモード同期レーザー発振し、短時間で安定することが好ましい。最近では、ファイバー小型で低コスト、環境安定性に優れたモード同期ファイバーレーザーが多くの産業用途で使用されている。特に、環境安定性に優れた偏波保持ファイバー（ＰＭＦ）で構成され、また、レーザーの発振波長において正常分散を示す光学部品のみを用いたモード同期ファイバーレーザー（ＡＮＤｉ ＭＬＦＬ : Ａｌｌ Ｎｏｒｍａｌ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｍｏｄｅ－Ｌｏｃｋｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ）は、高いパルスエネルギーを出力することができるため、微細加工などの応用に適している。通常、モード同期の自己始動のためには、励起光源として用いる半導体レーザーの出力調整や、偏波制御、温度制御などが必要であった。ＰＭＦを用いて構成したＡＮＤｉ ＭＬＦＬにおいても自己始動は難しく、モード同期の自己始動のためには、励起光源として用いる半導体レーザーの出力変調など複雑な制御が必要となっていた。さらに、ＡＮＤｉ ＭＬＦＬを構成する可飽和吸収部に半導体可飽和吸収ミラーなどの素子を用いず、可飽和吸収部に非線形偏波回転や非線形増幅ループミラーを用いるようなＡＮＤｉ ＭＬＦＬでは特に自己始動が難しかった。また、レーザー装置においてはレーザー発振波長の選択肢が広いことが好ましいが、モード同期レーザーでは発振波長の選択性は低く、誘導放出断面積の小さな波長におけるモード同期レーザー発振を得ることは難しかった。
一般的開示
　上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、自己始動モード同期を簡単に実現するモード同期パルス光生成フィルタ（フィルタ部）を備え、それを備えることでピコ秒やフェムト秒パルスレーザー光を生成するレーザー装置を提供する。レーザー装置は、共振器内にレーザー光を増幅して出力する増幅部を備えてよい。モード同期パルス光生成フィルタは、共振器内に設けられてよい。モード同期パルス光生成フィルタの通過波長特性が少なくとも２つ以上の波長において極大値を有してよい。モード同期パルス光生成フィルタは、当該通過波長特性に応じて、光の波長成分を選択的に通過させてよい。
　モード同期パルス光生成フィルタの通過波長特性は、レーザー光の発振波長の波長成分である第１波長成分を選択的に通過させる第１通過帯域と、発振波長とは異なる波長成分である第２波長成分を選択的に通過させる第２通過帯域とを有してよい。
　フィルタ部は、レーザー光の伝搬経路において一つの場所に設けられた一つのフィルタであってよい。フィルタ部は、異なる場所に設けられた二つ以上のフィルタを有してもよい。一つのバンドパスフィルタに第１通過帯域および第２通過帯域の両方が設定されてよい。第１通過帯域を選択する光ファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧと称する）と、第２通過帯域を選択するＦＢＧが、レーザー光の伝搬経路に設けられてよい。
　フィルタ部の通過波長特性は、２つの極大値の間に、極小値を有していてよい。極小値は、低いほうの極大値と比べて－１０ｄＢ以上減衰した値であってよい。極小値は、当該極大値と比べて－２０ｄＢ以上減衰していてよい。極小値は、当該極大値と比べて－３０ｄＢ以上減衰していてよい。フィルタ部の通過波長特性は、２つの極大値の間がつながっていてよい。フィルタ部の通過波長特性は、２つの極大値の間がつながっていなくてよい。フィルタ部の通過波長特性は、第１通過帯域および第２通過帯域の間に、他の成分を有していてもよい。他の成分は、線状の成分であってよい。
　レーザー装置が出力するレーザー光において、第２波長成分の大きさは、第１波長成分の１０％以下であってよい。
　第２フィルタ部の通過帯域幅は、第１フィルタ部の通過帯域幅よりも狭くてよい。
　第２フィルタ部の通過帯域幅が、０．２ｎｍ以上であってよい。
　第２フィルタ部の通過帯域幅が、４．６ｎｍ以下であってよい。
　第２フィルタ部の第２波長成分に対する減衰率は、第１フィルタ部の第１波長成分に対する減衰率よりも大きくてよい。
　第１フィルタ部の通過帯域の第１中心波長と、第２フィルタ部の通過帯域の第２中心波長との波長差が１８ｎｍ以下であってよい。
　波長差が９ｎｍ以上であってよい。
　増幅部はＹｂファイバーを含んでよい。第１中心波長および第２中心波長が、ともに１０２０ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下であってよい。
　増幅部はＥｒファイバーを含んでよい。第１中心波長および第２中心波長が、ともに１５３０ｎｍ以上、１５５５ｎｍ以下もしくは、１５５５ｎｍ以上、１６００ｎｍ以下であってよい。
　増幅部はＮｄファイバーを含んでよい。第１中心波長および第２中心波長が、ともに１０６０ｎｍ以上、１０８０ｎｍ以下もしくは、８８８ｎｍ以上、９１４ｎｍ以下であってよい。
　増幅部はＴｍファイバーを含んでよい。第１中心波長および第２中心波長が、ともに１９６０ｎｍ以上、２０２０ｎｍ以下もしくは、１８６０ｎｍ以上、１９６０ｎｍ以下であってよい。
　第１通過帯域および第２通過帯域は可変であってよい。第１中心波長および第２中心波長の波長差を増加させた場合に、第１通過帯域の幅を増加させてよい。
　第１中心波長および第２中心波長の波長差を減少させた場合に、第２通過帯域の幅を減少させてよい。または、第２通過帯域における減衰率を増加させてよい。
　レーザー装置は、レーザー光を直線偏光にするポラライザーを備えてよい。レーザー装置は、レーザー光を伝搬する偏波保持ファイバーを備えてよい。レーザー装置は、可飽和吸収体として機能するＮＡＬＭを備えてよい。
　増幅部はＹｂやＥｒ等の希土類を含む平面導波路であってよい。
　レーザー装置は、光伝送部を伝送しているレーザー光と、励起レーザー光とを結合するレーザー入力部を備えてよい。レーザー入力部は、ＷＤＭ（波長分割多重）カプラーであってよい。
　レーザー装置は、光伝送部を伝送しているレーザー光のうち、予め定められた割合を出力するレーザー出力部を備えてよい。レーザー入力部とレーザー出力部との間には、レーザー光の周回方向を規定する光アイソレータが設けられてよい。
　レーザー装置は、光伝送部と可飽和吸収部とを結合する結合部を備えてよい。結合部は、ＮＡＬＭのループに入力されるレーザー光を、ループを時計回りに伝搬する成分と、ループを反時計回りに伝搬する成分とに分離してよい。
　レーザー装置は、レーザー光を反射する反射部を備えてよい。増幅部に近い構成から、第２フィルタ部、第１フィルタ部および反射部の順番で配置されてよい。反射部は、第１フィルタ部を通過した第１波長成分のレーザー光を、第１フィルタ部に反射してよい。
　本発明の第２の態様においては、レーザー光をモード同期させるモード同期方法を提供する。当該方法は、レーザー光が伝搬する経路において、少なくとも２つ以上の波長において極大値を有する通過波長特性に応じて、光の波長成分を選択的に通過させて、レーザー光をモード同期させる。
　なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
本発明の一つの実施形態に係るレーザー装置１００の構成例を示す図である。 フィルタ部１０の通過波長特性の一例を示す図である。 光伝送部１０１における電子のエネルギー準位を説明する図である。 増幅部２０に用いられるＹｂファイバーの誘導放出断面積を示す図である。 第２フィルタ部１０－２を有することで、第１波長における発振を短時間で安定化させることができることを説明する概念図である。 第２フィルタ部１０－２を設けない場合の、励起レーザーおよびレーザー光の時間波形および波長分布を示す図である。 第２フィルタ部１０－２を設けた場合の、励起レーザーおよびレーザー光の時間波形および波長分布を示す図である。 光伝送部１０１および可飽和吸収部１０２の構成例を示す図である。 図８のフィルタ部１０に設定した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の一例を示す図である。 図９Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。 第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。 図１０Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。 第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。 図１１Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。 第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。 図１２Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。 第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。 図１３Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。 第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。 図１４Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。 フィルタ部１０の他の構成例を示す図である。 光伝送部１０１の他の構成例を示す図である。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　図１は、本発明の一つの実施形態に係るレーザー装置１００の構成例を示す図である。レーザー装置１００は、予め定められた発振帯域の波長成分を有するレーザー光を生成する装置である。レーザー装置１００は、パルス幅がピコ秒オーダー（例えば、１ピコ秒から１０００ピコ秒）またはフェムト秒オーダー（例えば、１フェムト秒から１０００フェムト秒）のレーザー光を生成してよい。本明細書では、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長のうち、強度が最大となる波長を第１波長（または発振波長）と称する。また、レーザー装置１００が出力するレーザー光に含まれる光のうち、第１波長の成分を第１波長成分と称する。発振帯域は、第１波長を中心とする帯域であってよい。
　レーザー装置１００は、レーザー光が伝搬する経路に設けられたフィルタ部１０、増幅部２０、および、可飽和吸収部１０２を備える。可飽和吸収部１０２は、入射したレーザー光のうち、比較的に強度の低い時間成分の波長を吸収する。また可飽和吸収部１０２は、比較的に強度の高い時間成分は、吸収せずに伝搬させる。つまり可飽和吸収部１０２は、レーザー光の時間波形のうち、強度の低い裾部分を吸収し、強度の大きいピーク部分を通過させことで、レーザー光のパルスを、時間軸において狭帯域化する。可飽和吸収部１０２を設けることで、レーザー光を短パルス化できる。
　フィルタ部１０および増幅部２０は、光ファイバーを含む構成であってよく、光ファイバーに接続される構成であってもよい。フィルタ部１０および増幅部２０は、レーザー光が周回するループ中に配置されていてよく、レーザー光が往復する経路中に配置されていてもよい。また、フィルタ部１０、増幅部２０および可飽和吸収部１０２の各々は、レーザー装置１００における特定の箇所に配置された単独の部品または回路であってよく、レーザー装置１００において分散して配置された複数の部品または回路により構成されてもよい。また、レーザー装置１００が全体として、フィルタ部１０、増幅部２０または可飽和吸収部１０２として機能してもよい。つまり、レーザー装置１００の光ファイバー等の各構成部品が組み合わされて、フィルタ部１０、増幅部２０または可飽和吸収部１０２としての機能を奏してもよい。レーザー装置１００においてレーザー光を伝搬する光ファイバーは、少なくとも一部が偏波保持ファイバー（ＰＭＦ）であってよい。レーザー装置１００を構成する全ての光ファイバーが、偏波保持ファイバーであってもよい。
　また、共通の部品が、フィルタ部１０、増幅部２０、および、可飽和吸収部１０２の少なくとも２つとして機能してもよい。例えば増幅部２０がフィルタ部１０の少なくとも一部の機能を奏してよく、可飽和吸収部１０２がフィルタ部１０の少なくとも一部の機能を奏してもよい。
　増幅部２０は、通過するレーザー光の強度を増幅する。増幅部２０は、例えば希土類等の不純物が添加された光ファイバーを有してよい。当該不純物は例えばイッテルビウム（Ｙｂ）であるが、これに限定されない。また光ファイバーの材料は、例えば石英ガラスであるが、これに限定されない。増幅部２０は、ＹｂやＥｒ（エルビウム）等の希土類を含む平面導波路を有していてもよい。
　フィルタ部１０は、所定の通過波長特性を有し、当該通過波長特性に応じて、光（本例では、自然放射増幅光もしくはレーザー光）の波長成分を選択的に通過させる。通過波長特性とは、各波長において、入射される光の強度に対して通過させる光の強度の割合を示す特性である。一例としてフィルタ部１０は、所定の通過帯域以外の波長成分を減衰させるバンドパスフィルタである。フィルタ部１０の通過波長特性は、少なくとも２つ以上の波長において極大値を有する。本例のフィルタ部１０は、レーザー光の発振を開始するためのモード同期パルスを通過させるフィルタとして機能する。
　なお、レーザー装置１００は、光ファイバーを伝搬するレーザー光を直線偏光にするポラライザーを有してよい。ポラライザーとフィルタ部１０間の偏波保持ファイバーの偏光軸の調整により、フィルタ部１０からポラライザーを透過するレーザー光の強度を調整してもよい。
　図２は、フィルタ部１０の通過波長特性の一例を示す図である。図２における横軸は、フィルタ部１０を伝搬する光の波長を示しており、縦軸は、フィルタ部１０における各波長の透過率を示している。透過率は、フィルタ部１０を通過する前の光の強度に対する、フィルタ部１０を通過した後の光の強度の割合である。
　フィルタ部１０の通過波長特性とは、レーザー装置１００全体の通過波長特性であってよい。一例としてレーザー光が所定のループ経路を周回する場合、フィルタ部１０の通過波長特性とは、レーザー光がループ経路を１周したときの通過波長特性であってよい。また、レーザー光が所定の経路を往復する場合、フィルタ部１０の通過波長特性とは、レーザー光が当該経路を１往復したときの通過波長特性であってよい。レーザー装置１００が明示的なフィルタを備えている場合、フィルタ部１０の通過波長特性とは、当該フィルタの特性であってもよい。明示的なフィルタとは、例えばＦＢＧのようにフィルタとして公知の構造を有する部品である。
　上述したように、通過波長特性は、少なくとも２つの極大値（本例では極大値２０１、極大値２０２）を有する。本例では、極大値２０１の波長がレーザー装置１００の発振波長（第１波長λ１と称する）に対応する。ただし、極大値２０１の波長は、発振波長と厳密に一致していなくてもよい。また、極大値２０２の波長（第２波長λ２と称する）は、発振波長とは異なる波長である。また、本例の通過波長特性は、各極大値を頂点とする山形の特性を有しているが、所定の波長幅で連続して極大値を示す平坦な特性を有していてもよい。
　フィルタ部１０は、第１波長λ１を含む第１通過帯域３０１と、第２波長λ２を含む第２通過帯域３０２とを有する。図２においては、第１波長λ１が第２波長λ２より大きい例を示しているが、第１波長λ１は第２波長λ２より小さくてもよい。本例において各通過帯域は、透過率が極大値の半分以上の帯域である。上述したように第１通過帯域３０１は、第１波長λ１（発振波長）を含む帯域である。つまり第１通過帯域３０１は、入射した自然放射増幅光もしくはレーザー光のうち、発振帯域の波長成分である第１波長成分を選択的に通過させる。第２通過帯域３０２は、第１波長λ１とは異なる第２波長λ２を含む帯域である。本明細書では、経路を伝搬する自然放射増幅光もしくはレーザー光に含まれる第２波長λ２の成分を第２波長成分と称する。第２通過帯域３０２は、入射した自然放射増幅光もしくはレーザー光のうち、発振帯域とは異なる波長成分である第２波長成分を選択的に通過させる。
　フィルタ部１０は、レーザー光の伝搬経路（つまり、レーザー光の共振器内）において一つの場所に設けられた一つのフィルタであってよく、異なる場所に設けられた二つ以上のフィルタを有してもよい。一例として、一つのバンドパスフィルタに第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の両方が設定されてよい。他の例では、第１通過帯域３０１を選択する光ファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧと称する）と、第２通過帯域３０２を選択するＦＢＧが、レーザー光の伝搬経路に設けられてもよい。
　なお、フィルタ部１０の通過波長特性は、２つの極大値の間に、極小値２０３を有していてよい。極小値２０３は、低いほうの極大値と比べて－１０ｄＢ以上減衰した値であってよい。極小値２０３は、当該極大値と比べて－２０ｄＢ以上減衰していてよく、－３０ｄＢ以上減衰していてもよい。また、フィルタ部１０の通過波長特性は、２つの極大値の間がつながっていてよく、つながっていなくてもよい。２つの極大値の間がつながっているとは、例えば極小値２０３が、低いほうの極大値の１０％以上の場合である。また、フィルタ部１０の通過波長特性は、第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の間に、他の成分２０４を有していてもよい。成分２０４は、例えば線状の成分であってよい。
　フィルタ部１０の通過波長特性が２つの極大値を有することで、レーザー光の伝搬経路の少なくとも一部分において、レーザー光は第１波長成分と第２波長成分を含む。レーザー光が、第１波長成分（発振波長）とは異なる第２波長成分を含むことで、第１波長λ１における発振を誘発することができ、第１波長λ１における発振を短時間で安定化させることができる。
　図３は、増幅部２０におけるＹｂが添加された光ファイバーの電子のエネルギー準位を説明する図である。図３の例では、Ｙｂが添加された光ファイバーを含む例を示すが、レーザー媒質はこれに限定されず、他の希土類が添加された光ファイバーでもよく、希土類が添加されたＬＩＮＢＯ３やリン酸ガラス系、石英ガラス系の平面導波路でもよい。励起準位とレーザー上準位は同一でもよく、エネルギー準位はこれに限定されない。増幅部２０の電子は、レーザー下準位１および２よりもレーザー上準位の電子数が多い、反転分布の状態となる。
　励起準位の電子が、より低い準位に遷移することで、エネルギー準位差に応じた波長の光が放出される。レーザー上準位の電子が多様な準位に遷移することで、レーザー光には多様な波長成分が含まれる。本例では、第１波長λ１に相当するレーザー下準位をレーザー下準位１とし、第２波長λ２に相当するレーザー下準位をレーザー下準位２とする。
　図４は、増幅部２０に用いられるＹｂファイバーの誘導放出断面積を示す図である。図４において横軸は波長であり、縦軸は断面積である。図４の例では、光ファイバーがＹｂを含む例を示すが、光ファイバーの材料はこれに限定されない。
　フィルタ部１０における第１波長λ１は、図４に示す波長成分の分布特性において、誘導放出断面積が一定以上の波長に設定される。第１波長λ１を選択的に通過させることで、第１波長λ１で発振しやすくなる。また、フィルタ部１０における第２波長λ２も、波長成分の分布特性において、誘導放出断面積が一定以上の波長に設定される。第２波長λ２は、波長成分の分布特性における断面積が、第１波長λ１よりも大きい波長に設定されてよい。
　図５は、第２通過帯域３０２を有することで、第１波長λ１における発振を短時間で安定化させることができることを説明する概念図である。図５では、増幅部２０を伝送するレーザー光に含まれる第１波長成分と、第２波長成分の時間波形を分離して示している。
　図１の増幅部２０において、Ｑスイッチ動作により第２波長成分で大きな誘導放出が起こると、図３において説明したレーザー下準位２の電子量が増加する。これにより、レーザー上準位とレーザー下準位２間の反転分布は小さくなり、第２波長成分は時間とともに小さくなっていく。一方で、第１波長成分では大きな誘導放出が起きないため、レーザー上準位とレーザー下準位１間では反転分布が維持される。これにより、第１波長成分が適度に増幅され、第１波長における発振が短時間で生じやすくなる。
　一般的なモード同期レーザーでは、一度モード同期パルス発振が停止してしまった場合、再度モード同期パルスを得るために、レーザー励起用の半導体レーザーの駆動電流の再調整が必要である。これには通常、数十秒から数分程度の時間がかかる。本方法では、何らかの要因で第１波長における発振が停止してしまった場合であっても、第２波長成分が存在することで第１波長における発振を自動で且つ高速に再開できる。
　図６は、第１通過帯域３０１を設け、第２通過帯域３０２を設けない場合の、励起レーザーおよびレーザー光の時間波形および波長分布を示す図である。レーザー光は、レーザー装置１００が出力するレーザー光である。
　段階５０１において励起レーザー光の強度を大きくする。励起レーザー光の強度を大きくすると、レーザー光には強度の大きい発振成分が生じる（段階Ｓ５０２）。段階Ｓ５０２の状態は、数秒から数分間継続する。励起レーザー光の強度を維持すると、時間波形では、複数のモード同期パルスが発生する（段階Ｓ５０３）。この状態で、励起レーザー光の強度を下げていくと、所定の発振波長のモード同期パルスが残存する（段階Ｓ５０４）。
　このように、第２通過帯域３０２を設けない場合、レーザー光の発振を開始させるために、励起レーザー光の強度を大きく上げて、非常に高強度のパルスを生成するＱスイッチ発振を起こす（段階Ｓ５０２）。その後、高強度のパルスが複数のパルスに分かれて発振器内に１個以上のパルスが存在するマルチパルス発振と呼ばれる状態になる（段階Ｓ５０３）。最後に、励起レーザー光の強度を下げることで、安定なシングルパルス発振を実現する（段階Ｓ５０４）。このため、所定の発振波長のレーザー光を生成するのに、数分程度要する場合があった。
　図７は、第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を設けた場合の、励起レーザーおよびレーザー光の時間波形および波長分布を示す図である。上述したように、第２通過帯域３０２を設けることで、第１波長λ１での発振が可能となる。本例では、段階Ｓ６０１において励起レーザー光の強度を大きくしなくてもよく、Ｑスイッチ発振で生成されるパルスが比較的小さい。その結果、マルチパルス発振の状態を経ることなく、第１波長λ１での発振が開始される（Ｓ６０３）。一例では、Ｙｂファイバーを用いて、第１波長λ１を１０４０ｎｍ、第２波長λ２を１０３０ｎｍとした場合に、平均２秒以内にレーザー光を生成できた。
　図８は、レーザー装置１００の構成例を示す図である。本例のレーザー装置１００は、光伝送部１０１および可飽和吸収部１０２を有する。光伝送部１０１は、フィルタ部１０、増幅部２０として機能する長尺のファイバー部２３、増幅部２１、レーザー入力部３０、レーザー出力部４０、光ファイバー５０、光アイソレーター６０および結合部７０を有する。光伝送部１０１の各構成要素は、光ファイバー５０により接続されている。本例の光伝送部１０１においては、レーザー光が光伝送部１０１中をループする。また、光伝送部１０１は、各構成要素が光ファイバーにより形成された、全ファイバー装置であってよい。本例の光伝送部１０１は、光ファイバー５０により可飽和吸収部１０２と接続されており、光伝送部１０１と可飽和吸収部１０２との間でレーザー光が往復する。本例では可飽和吸収部１０２として、非線形増幅ループミラー（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　Ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇ　Ｌｏｏｐ　Ｍｉｒｒｏｒ：ＮＡＬＭ）を用いている。
　レーザー入力部３０には、励起レーザー光が入力される。レーザー入力部３０は、光伝送部１０１を伝送しているレーザー光と、励起レーザー光とを結合して、光ファイバー５０を伝送させる。レーザー入力部３０は、例えばＷＤＭ（波長分割多重）カプラーである。
　本例の増幅部２１は、レーザー入力部３０と、レーザー出力部４０との間に設けられている。なお、ループ状の光伝送部１０１において、構成Ａと、構成Ｂとの間とは、レーザー光の周回方向において、構成Ａから構成Ｂまでの領域を指す。増幅部２１はＹｂが添加された光ファイバー（ＹＤＦ）を有してよい。長尺のファイバー部２３は、レーザー入力部３０と、レーザー出力部４０との間に設けられている。本例のファイバー部２３は、増幅部２１と、レーザー出力部４０との間に設けられている。ファイバー部２３は、非偏波保持ファイバー（Ｎｏｎ－ＰＭＦ）を有してよい。ファイバー部２３および増幅部２１はいずれか一方だけが設けられていてもよい。ファイバー部および増幅部２１は、励起レーザー光により、光伝送部１０１を伝送しているレーザー光の強度を増幅する。長尺のファイバー部２３および増幅部２１の配置は、図８の例に限定されない。
　レーザー入力部３０とレーザー出力部４０との間には、レーザー光の周回方向を規定する光アイソレーター６０が設けられてよい。本例の光アイソレーター６０は、増幅部２１と長尺のファイバー部２３との間に設けられている。
　本例のレーザー出力部４０は、長尺のファイバー部２３と、フィルタ部１０との間に配置されている。レーザー出力部４０は、光伝送部１０１を伝送しているレーザー光のうち、予め定められた割合を出力する。例えばレーザー出力部４０は、通過するレーザー光の１０％から８０％程度を、出力レーザー光として外部に出力する。レーザー出力部４０を通過するレーザー光に対する出力レーザー光の比率の下限は、１０％より小さくてもよい（例えば１％）。また当該比率の上限は、９０％程度であってもよい。残りのレーザー光は、光伝送部１０１を伝送する。レーザー出力部４０は、例えばＯＣ（出力カプラー）である。
　フィルタ部１０は、光伝送部１０１を伝送するレーザー光のうち、設定される通過帯域の波長成分を通過させ、通過帯域外の波長成分は減衰させる。本例のフィルタ部１０は、図１から図７において説明した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２が設定される光学バンドパスフィルタである。フィルタ部１０とレーザー出力部４０との間には、光アイソレーター６０が設けられてよい。
　結合部７０は、光伝送部１０１と可飽和吸収部１０２とを結合する。本例の結合部７０は、ＮＡＬＭのループに入力されるレーザー光を、ループを時計回りに伝搬する成分と、ループを反時計回りに伝搬する成分とに分離する。本例の結合部７０は、ファイバー部２３と、レーザー出力部４０との間に配置されているが、結合部７０の配置はこれに限定されない。
　可飽和吸収部１０２は、レーザー入力部３０を通過したレーザー光を受け取り、所定の強度以下のパルスの時間成分を構成する波長成分を吸収する。可飽和吸収部１０２は、光伝送部１０１から受光したレーザー光のうち、所定の強度より高い波長成分を光伝送部１０１に入力する。
　本例の可飽和吸収部１０２は、時計回りに伝搬する成分と、反時計回りに伝搬する成分とに対して、強度差に応じて位相差を生じさせる。結合部７０においては、２つの成分の位相差に応じた透過特性で、可飽和吸収部１０２から光伝送部１０１にレーザー光を伝搬する。このため、可飽和吸収部１０２は、比較的に低強度の時間成分については減衰させ、比較的に高強度の時間成分については光伝送部１０１の時計回り方向に伝搬させる。
　本例の可飽和吸収部１０２は、増幅部１０３、光ファイバー１０６、レーザー入力部１０４を有する。可飽和吸収部１０２の各構成要素は、光ファイバー１０６によりループ状に接続されている。レーザー入力部１０４は、励起レーザー光と、可飽和吸収部１０２を反時計回りに伝送しているレーザー光とを結合する。
　増幅部１０３は、結合部７０からレーザー入力部１０４に時計回りで向かう経路に配置され、レーザー光を増幅する。増幅部１０３は、例えばＹｂがドープされた光ファイバーである。
　図９Ａは、図８のフィルタ部１０に設定した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の一例を示す図である。図９Ａの縦軸は、フィルタ部１０に入力されたレーザー光の強度に対する、フィルタ部１０が出力するレーザー光の強度の比を示している。つまり、強度が１の場合、フィルタ部１０における減衰は０ｄＢである。
　本例の第１通過帯域３０１は、中心波長（第１波長）が１０４０ｎｍ、帯域幅が１．８ｎｍである。また、第２通過帯域３０２は、中心波長（第２波長）が１０３０ｎｍ、帯域幅が１．５ｎｍである。図９Ａの例では、第１通過帯域３０１がガウス形状であり、第２通過帯域３０２が矩形形状であるが、第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の形状は、それぞれガウス形状および矩形形状のいずれを選択してもよい。
　図９Ｂは、図９Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。本例では、励起レーザー光を投入してから瞬時に（５秒以内）に、図９Ｂに示す波長分布を有するレーザー光が得られた。これに対して、第１通過帯域３０１だけをフィルタ部１０に設定した場合、励起レーザー光を投入してから２０分程度が経過してから、図９Ｂに示す波長分布を有するレーザー光が得られた。つまり、第２通過帯域３０２を設定することで、第１波長で発振したレーザー光を瞬時に得られることがわかる。
　なお、レーザー装置１００が出力するレーザー光において、第２波長成分の大きさＰ２は、第１波長成分の大きさＰ１の１０％以下であってよい。Ｐ２はＰ１の１％以下であってよく、０．１％以下であってもよい。
　第２通過帯域３０２の通過帯域幅は、第１通過帯域３０１の通過帯域幅よりも小さくてよい。フィルタ部１０の通過帯域の幅は、入力されたレーザー光の波長成分の強度が、半分以下となる波長帯域の幅であってよい。つまり、フィルタ部１０の透過率が５０％以上である波長帯域の幅であってよい。第２通過帯域３０２の通過帯域幅は、第１通過帯域３０１の通過帯域幅の９０％以下であってよく、７０％以下であってよく、５０％以下であってもよい。
　図１０Ａは、第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。本例の第１通過帯域３０１は、中心波長（第１波長）が１０４８ｎｍ、帯域幅が３．５ｎｍである。また、第２通過帯域３０２は、図９Ａの例と同一である。
　図１０Ｂは、図１０Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。本例では、励起レーザー光を投入してから５秒程度経過すれば、図１０Ｂに示す波長分布を有するレーザー光が得られた。これに対して、第１通過帯域３０１だけをフィルタ部１０に設定した場合、第１波長で発振したレーザー光は得られなかった。
　図１１Ａは、第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。本例の第１通過帯域３０１は、図９Ａの例と同一である。第２通過帯域３０２は、中心波長（第２波長）が１０３０ｎｍ、帯域幅が１．８ｎｍである。ただし、第２通過帯域３０２は、第２波長において－１．５ｄＢ減衰する。これに対し、第１通過帯域３０１は、第１波長における減衰は０ｄＢである。
　図１１Ｂは、図１１Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。本例においても、励起レーザー光を投入してから少なくとも１０秒程度経過すれば、図１１Ｂに示す波長分布を有するレーザー光が得られた。このように、第２通過帯域３０２の第２波長成分に対する減衰率は、第１通過帯域３０１の第１波長成分に対する減衰率よりも大きくてよい。第２通過帯域３０２の第２波長成分に対する減衰率は、第１通過帯域３０１の第１波長成分に対する減衰率の９０％以下であってよく、７０％以下であってよく、５０％以下であってもよい。これにより、レーザー装置１００から出力されるレーザー光において、第２波長成分を抑制しやすくなる。
　図１２Ａは、第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。本例の第１通過帯域３０１は、図９Ａの例と同一である。第２通過帯域３０２は、中心波長（第２波長）が１０３０ｎｍ、帯域幅が４．６ｎｍである。
　図１２Ｂは、図１２Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。本例においても、励起レーザー光を投入してから少なくとも１０秒程度経過すれば、図１２Ｂに示す波長分布を有するレーザー光が得られた。ただし、第２通過帯域３０２の帯域幅を大きくしたことにより、レーザー光の一部が第２通過帯域３０２を通過してしまった。一方で、第１通過帯域３０１を通過したレーザー光は、レーザー装置１００内で自己位相変調効果により波長成分が大きく広がる。第２通過帯域３０２を通過したレーザー光の一部と、自己位相変調効果により広がった波長の一部が重なりこれらの波長成分が干渉してしまっている。このため第２波長近傍の雑音成分が大きくなっている。第２通過帯域３０２の帯域幅は、４．６ｎｍ以下であることが好ましい。
　なお、第２通過帯域３０２の帯域幅を０．２ｎｍまで小さくしても、図９Ｂに示した例と同様に、第１波長で発振したレーザー光が得られた。しかし、第２通過帯域３０２の帯域幅を小さくしすぎると、第１波長でのレーザー発振がしにくくなる場合がある。第２通過帯域３０２の帯域幅は、０．２ｎｍ以上であることが好ましい。
　本例では、第２通過帯域３０２の帯域幅を変更したが、第１通過帯域３０１の帯域幅を変更しても、同様に第１波長のレーザー光を得られる。ただし、第１通過帯域３０１の帯域幅が小さすぎると、第１波長のレーザー光が得にくくなるので、第１通過帯域３０１の帯域幅は０．８ｎｍ以上であってよい。第１通過帯域３０１の帯域幅は、第２通過帯域３０２の５０％以上であってよい。
　図１３Ａは、第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。本例の第１通過帯域３０１は、図９Ａの例と同一である。第２通過帯域３０２は、中心波長（第２波長）が１０３３ｎｍ、帯域幅が１．５ｎｍである。
　図１３Ｂは、図１３Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。本例においても、励起レーザー光を投入してから少なくとも１０秒程度経過すれば、図１３Ｂに示す波長分布を有するレーザー光が得られた。ただし、第２通過帯域３０２と第１通過帯域３０１の波長差を小さくしたことにより、第２通過帯域３０２を通過したスペクトル成分が、第１通過帯域３０１を通過した後に自己位相変調効果により広がったスペクトル成分に干渉しやすくなる。このため、図１３Ｂに示すように、１０３３ｎｍ－１０４０ｎｍの帯域において、雑音成分が大きくなっている。図１３Ａの例では、第２通過帯域３０２の第２波長を変更したが、第１通過帯域３０１の第１波長を変更しても、第１波長のレーザー光を得ることができる。
　第１通過帯域３０１の中心波長（第１波長）と、第２通過帯域３０２の中心（第２波長）との波長差は、９ｎｍ以上であることが好ましい。当該波長差は１０ｎｍ以上であってもよい。また、当該中心波長の差分から、それぞれの通過帯域の帯域幅の半分を減じた値は、７．３５ｎｍであってよい。
　また、第１波長および第２波長の波長差が大きすぎると、第２波長の光が発生しても、第１波長の光を誘発しにくくなる場合がある。このため、第１波長と第２波長との波長差は、１８ｎｍ以下であることが好ましい。当該波長差は１５ｎｍ以下であってよく、１２ｎｍ以下であってもよい。また、当該中心波長の差分から、それぞれの通過帯域の帯域幅の半分を減じた値は、１６．３５ｎｍ以下であってよい。
　図１４Ａは、第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。本例の第２通過帯域３０２は、図９Ａの例と同一である。第１通過帯域３０１は、中心波長（第１波長）が１０４０ｎｍ、帯域幅が１．８ｎｍである。ただし、第１通過帯域３０１は、第１波長において－２．８ｄＢ減衰する。
　図１４Ｂは、図１４Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。本例においても、励起レーザー光を投入してから少なくとも１０秒程度経過すれば、図１４Ｂに示す波長分布を有するレーザー光が得られた。ただし、第１通過帯域３０１の減衰率を大きくしたことにより、第２波長成分（１０３０ｎｍ）の相対的な大きさが、図９Ｂの例よりも大きくなっている。このため、第１通過帯域３０１の第１波長における減衰率は、第２通過帯域３０２の第２波長における減衰率の５０％以上であってよく、７０％以上であってよく、９０％以上であってもよい。
　第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２は、増幅部２０の光ファイバーの材料に応じた帯域であることが好ましい。つまり、図４において説明したように、光ファイバーで生成されるレーザー光の強度が一定以上となる波長帯域に、それぞれの通過帯域が設定されることが好ましい。
　一例として、増幅部２０がＹｂファイバーを含む場合、第１波長および第２波長は、ともに１０２０ｎｍ以上、１０５０ｎｍ以下であることが好ましい。増幅部２０がＥｒファイバーを含む場合、第１波長および第２波長は、ともに、１５３０ｎｍ以上、１５５５ｎｍ以下もしくは１５５５ｎｍ以上、１６００ｎｍ以下であることが好ましい。一方の波長が１５３０ｎｍ以上、１５５５ｎｍ以下であり、他方の波長が１５５５ｎｍ以上、１６００ｎｍ以下であってもよい。増幅部２０がＮｄファイバーを含む場合、第１波長および第２波長は、ともに、１０６０ｎｍ以上、１０８０ｎｍ以下もしくは８８８ｎｍ以上、９１４ｎｍ以下であることが好ましい。一方の波長が１０６０ｎｍ以上、１０８０ｎｍ以下であり、他方の波長が８８８ｎｍ以上、９１４ｎｍ以下であってもよい。増幅部２０がＴｍファイバーを含む場合、第１波長および第２波長は、ともに、１９６０ｎｍ以上、２０２０ｎｍ以下もしくは１８６０ｎｍ以上、１９６０ｎｍ以下であることが好ましい。一方の波長が１９６０ｎｍ以上、２０２０ｎｍ以下であり、他方の波長が１８６０ｎｍ以上、１９６０ｎｍ以下であってもよい。
　第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２は可変であってよい。つまり、各通過帯域の中心波長および帯域幅が可変であってよい。例えば、第１通過帯域３０１の中心波長（第１波長）は、生成すべきレーザー光の波長に応じて変更されてよい。フィルタ部１０は、第１通過帯域３０１の中心波長（第１波長）および第２通過帯域３０２の中心波長（第２波長）の波長差を増加させた場合に、第１通過帯域３０１の帯域幅を増加させてよい。波長差が増加することで第１波長成分の誘発がされにくくなるが、第１通過帯域３０１の帯域幅を増加させることで、第１波長での発振を促進できる。
　また、第１波長および第２波長の波長差を減少させた場合、第２通過帯域３０２の帯域幅を減少させてよい。波長差が減少することで第２波長成分が第１通過帯域３０１に干渉する割合が増大するが、第２通過帯域３０２の帯域幅を減少させることで、当該干渉を抑制できる。また、第１波長および第２波長の波長差を減少させた場合、第２通過帯域３０２の第２波長における減衰率を増加させてもよい。これによっても、当該干渉を抑制できる。
　図１５は、フィルタ部１０の他の構成例を示す図である。本例のフィルタ部１０は、結合部８０を介して、ループ状の光ファイバー５０と接続されている。結合部８０は、ループ状の光ファイバー５０を周回するレーザー光をフィルタ部１０に伝搬させ、フィルタ部１０からの光をループ状の光ファイバー５０に伝搬させる。
　本例のフィルタ部１０は、第１通過帯域３０１の光を選択して伝搬させる第１フィルタ部１０－２と、第２通過帯域３０２の光を選択して伝搬させる第２フィルタ部１０－２を有する。本例の第１フィルタ部１０－１および第２フィルタ部１０－２は、ＦＢＧである。第１フィルタ部１０－１および第２フィルタ部１０－２は、結合部８０に対して直列に設けられている。第１フィルタ部１０－１および第２フィルタ部１０－２は、いずれが結合部８０の近くに設けられてもよい。
　図１６は、光伝送部１０１の他の構成例を示す図である。本例の光伝送部１０１は、増幅部２０、増幅部２１、レーザー入力部３０、光アイソレーター６０を有さない点で、図８または図１５において説明した光伝送部１０１と相違する。他の構造は、図８または図１５の例と同様である。光ファイバー５０が、増幅部２０または増幅部２１として機能してよい。本例のフィルタ部１０は、レーザー出力部４０と結合部７０との間に配置されている。フィルタ部１０は、図１５の例と同様に、結合部８０を介して光ファイバー５０と接続されてよい。
　なお、図１から図１６の例において、可飽和吸収部１０２はＮＡＬＭであったが、可飽和吸収部１０２は、半導体可飽和吸収ミラー（ＳＥＳＡＭ）等の吸収体を用いてもよい。また、非線形光ループミラー（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｏｏｐ　Ｍｉｒｒｏｒ；ＮＯＬＭ）や、非線形偏波回転（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｒｏｔａｔｉｏｎ：ＮＰＲ）を用いた可飽和吸収機構を用いてもよい。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０・・・フィルタ部、１０－１・・・第１フィルタ部、１０－２・・・第２フィルタ部、２０・・・増幅部、２１・・・増幅部、２３・・・ファイバー部、３０・・・レーザー入力部、４０・・・レーザー出力部、５０・・・光ファイバー、５２・・・波長特性、６０・・・光アイソレーター、７０・・・結合部、８０・・・結合部、１００・・・レーザー装置、１０１・・・光伝送部、１０２・・・可飽和吸収部、１０３・・・増幅部、１０４・・・レーザー入力部、１０６・・・光ファイバー、２０１・・・極大値、２０２・・・極大値、２０３・・・極小値、２０４・・・成分、３０１・・・第１通過帯域、３０２・・・第２通過帯域

Claims (13)

  1. 　レーザー光を生成するレーザー装置であって、
    　前記レーザー光が伝搬する経路に設けられ、前記レーザー光を増幅して出力する増幅部と、
    　前記経路に設けられ、通過波長特性が少なくとも２つ以上の波長において極大値を有し、前記通過波長特性に応じて、光の波長成分を選択的に通過させるフィルタ部と
    　を備えるレーザー装置。
  2. 　前記フィルタ部の前記通過波長特性は、いずれかの前記極大値の波長を含み、前記レーザー光の発振波長の波長成分である第１波長成分を選択的に通過させる第１通過帯域と、いずれかの前記極大値の波長を含み、前記発振波長とは異なる波長成分である第２波長成分を選択的に通過させる第２通過帯域とを有する
    　請求項１に記載のレーザー装置。
  3. 　前記レーザー装置が出力する前記レーザー光において、前記第２波長成分の大きさは、前記第１波長成分の１０％以下である
    　請求項２に記載のレーザー装置。
  4. 　前記第２通過帯域の幅は、前記第１通過帯域の幅よりも狭い
    　請求項２または３に記載のレーザー装置。
  5. 　前記増幅部はＹｂファイバーを含み、
    　前記第１通過帯域の中心波長および前記第２通過帯域の中心波長が、ともに１０２０ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下である
    　請求項２から４のいずれか一項に記載のレーザー装置。
  6. 　前記増幅部はＥｒファイバーを含み、
    　前記第１通過帯域の中心波長および前記通過帯域の第２中心波長が、ともに１５３０ｎｍ以上、１５５５ｎｍ以下もしくは１５５５ｎｍ以上、１６００ｎｍ以下である
    　請求項２から４のいずれか一項に記載のレーザー装置。
  7. 　前記増幅部はＮｄファイバーを含み、
    　前記第１通過帯域の中心波長および前記第２通過帯域の中心波長が、ともに１０６０ｎｍ以上、１０８０ｎｍ以下もしくは８８８ｎｍ以上、９１４ｎｍ以下である
    　請求項２から４のいずれか一項に記載のレーザー装置。
  8. 　前記増幅部はＴｍファイバーを含み、
    　前記第１通過帯域の中心波長および前記第２通過帯域の中心波長が、ともに１９６０ｎｍ以上、２０２０ｎｍ以下もしくは１８６０ｎｍ以上、１９６０ｎｍ以下である
    　請求項２から４のいずれか一項に記載のレーザー装置。
  9. 　前記第１通過帯域および前記第２通過帯域は可変であり、
    　前記第１通過帯域の中心波長および前記第２通過帯域の中心波長の波長差を増加させた場合に、前記第１通過帯域の幅を増加させる
    　請求項２から８のいずれか一項に記載のレーザー装置。
  10. 　前記第１通過帯域および前記第２通過帯域は可変であり、
    　前記第１通過帯域の中心波長および前記第２通過帯域の中心波長の波長差を減少させた場合に、前記第２通過帯域の幅を減少させるか、または、前記第２通過帯域における減衰率を増加させる
    　請求項２から８のいずれか一項に記載のレーザー装置。
  11. 　前記レーザー光を伝搬する偏波保持ファイバーを更に備える
    　請求項１から１０のいずれか一項に記載のレーザー装置。
  12. 　可飽和吸収体として機能するＮＡＬＭを更に備える
    　請求項１から１１のいずれか一項に記載のレーザー装置。
  13. 　レーザー光をモード同期させるモード同期方法であって、
    　前記レーザー光が伝搬する経路において、少なくとも２つ以上の波長において極大値を有する通過波長特性に応じて、光の波長成分を選択的に通過させて、前記レーザー光をモード同期させるモード同期方法。
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