JP2577785B2 - モードロック光ファイバレーザ装置 - Google Patents
モードロック光ファイバレーザ装置Info
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1106—Mode locking
- H01S3/1109—Active mode locking
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、安定な極短光パルス列を効率良く取り出す
ことができるモードロック光ファイバレーザ装置に関す
る。
ことができるモードロック光ファイバレーザ装置に関す
る。
〈従来の技術〉 近年、Nd（ネオジウム）、Er（エルヒウム）、Pr（プ
ラセオジミウム）、Yb（イッテリビウム）等の希土類元
素を添加した光ファイバをレーザ活性物質とした、単一
モード光ファイバレーザ或いは光増幅器が、光センサや
光通信の分野で多くの利用の可能性を有することが報告
され、その応用が期待されている。
ラセオジミウム）、Yb（イッテリビウム）等の希土類元
素を添加した光ファイバをレーザ活性物質とした、単一
モード光ファイバレーザ或いは光増幅器が、光センサや
光通信の分野で多くの利用の可能性を有することが報告
され、その応用が期待されている。
この希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバレ
ーザとしては、Ndを添加した石英系光ファイバをレーザ
活性物質として用い、半導体レーザ或いはArレーザ励起
CW（連続波）色素レーザを励起光源として、波長1.088
μｍでCW発振、Ｑスイッチ発振、モードロック発振等を
確認した例、また、Pr添加又はEr添加した光ファイバを
レーザ活性物質とし、Arレーザを励起光源として、各各
波長1.06μｍ、1.54μｍのCW発振を確認した例が、アー
ル．ジェー．メアーズ等（J.Meares他、OFC′86,TUL15
等）によって報告されている。
ーザとしては、Ndを添加した石英系光ファイバをレーザ
活性物質として用い、半導体レーザ或いはArレーザ励起
CW（連続波）色素レーザを励起光源として、波長1.088
μｍでCW発振、Ｑスイッチ発振、モードロック発振等を
確認した例、また、Pr添加又はEr添加した光ファイバを
レーザ活性物質とし、Arレーザを励起光源として、各各
波長1.06μｍ、1.54μｍのCW発振を確認した例が、アー
ル．ジェー．メアーズ等（J.Meares他、OFC′86,TUL15
等）によって報告されている。
第３図は、かかる希土類添加光ファイバを用いた光フ
ァイバレーザを発振するための概略装置を示す。すなわ
ち、レーザ活性物質である所定の希土類を添加した光フ
ァイバ１の両端には一対の反射膜2a,2bを配置してレー
ザ発振を行なわしめる共振器系があり、そして、この共
振器系に励起光を注入するための励起光源３が備えられ
ている。ここでは、励起光は光ファイバ１内の希土類を
励起することによりレーザ発振が行なわれる。なお、4
a,4b,4cは光学系を構成するための集光レンズ、５は空
間的に配置されたA.O光変調器、6a,6bはλ/4波長板、７
は光パルス検出器である。
ァイバレーザを発振するための概略装置を示す。すなわ
ち、レーザ活性物質である所定の希土類を添加した光フ
ァイバ１の両端には一対の反射膜2a,2bを配置してレー
ザ発振を行なわしめる共振器系があり、そして、この共
振器系に励起光を注入するための励起光源３が備えられ
ている。ここでは、励起光は光ファイバ１内の希土類を
励起することによりレーザ発振が行なわれる。なお、4
a,4b,4cは光学系を構成するための集光レンズ、５は空
間的に配置されたA.O光変調器、6a,6bはλ/4波長板、７
は光パルス検出器である。
ところが、この第３図に示す光ファイバレーザ装置
は、反射膜2a,2bと光ファイバ１との接触部、レンズ4
b、λ/4波長板6a,6b、および光変調器５において相当の
光損失が生じており効率的にレーザ出力を取出せないと
いう問題がある。したがって、励起光源３を色素レーザ
やArイオンレーザなど大型の光源としなければならず、
小型化は不可能となっていた。また、共振器系内に挿入
された光部品点数が多いことから、各部品間にて複雑な
反射を生じてしまい位相がそろわない不要モードが生じ
て安定したモードロック動作（位相をそろうこと）が行
なえないという問題がある。
は、反射膜2a,2bと光ファイバ１との接触部、レンズ4
b、λ/4波長板6a,6b、および光変調器５において相当の
光損失が生じており効率的にレーザ出力を取出せないと
いう問題がある。したがって、励起光源３を色素レーザ
やArイオンレーザなど大型の光源としなければならず、
小型化は不可能となっていた。また、共振器系内に挿入
された光部品点数が多いことから、各部品間にて複雑な
反射を生じてしまい位相がそろわない不要モードが生じ
て安定したモードロック動作（位相をそろうこと）が行
なえないという問題がある。
これらの問題のうち反射膜2a,2bと光ファイバ１との
接触部での損失については、本願出願人による特願昭62
−14974号にて開示される第４図に示す如き高効率光フ
ァイバレーザ装置にて大幅に低減されている。即ち第４
図において、１はコア部に希土類が添加された単一モー
ド光ファイバコード、2a,2bは光ファイバコード５の端
面に直接形成された誘電体反射膜、9a,9bは光コネク
タ、4aは集光用ロッドレンズ、８はこのロッドレンズ4a
と光コネクタ9aと励起光源である半導体レーザ３を結合
させるためのホルダである。
接触部での損失については、本願出願人による特願昭62
−14974号にて開示される第４図に示す如き高効率光フ
ァイバレーザ装置にて大幅に低減されている。即ち第４
図において、１はコア部に希土類が添加された単一モー
ド光ファイバコード、2a,2bは光ファイバコード５の端
面に直接形成された誘電体反射膜、9a,9bは光コネク
タ、4aは集光用ロッドレンズ、８はこのロッドレンズ4a
と光コネクタ9aと励起光源である半導体レーザ３を結合
させるためのホルダである。
この第４図では光学的共振器ミラーを構成する反射膜
2a,2bを光ファイバ１の端面上に直接形成することによ
り、共振器の損失を大幅に低減して発振効率の飛躍的な
向上を実現している。
2a,2bを光ファイバ１の端面上に直接形成することによ
り、共振器の損失を大幅に低減して発振効率の飛躍的な
向上を実現している。
更に、光損失が生ずる共振器系内の光学部品点数の低
減については、本願出願人による特願昭62−123766号に
て開示される第５図に示すような断面を有して複屈折性
を付与した希土類添加単一モード光ファイバをレーザ発
振媒体としてレンズ4bやλ/4波長板6a,6bを削減し、損
失を少なくしている。すなわち、第５図に示すコア部1
0、クラッド部11、及び応力付与部12a,12bからなる断面
構造（パンダ型）の希土類添加光ファイバを用いること
により光ファイバに偏光子特性を付与して単一偏波動作
の光ファイバレーザを実現し、共振器系内への上記光学
部品の挿入を不要とした構成となっている。
減については、本願出願人による特願昭62−123766号に
て開示される第５図に示すような断面を有して複屈折性
を付与した希土類添加単一モード光ファイバをレーザ発
振媒体としてレンズ4bやλ/4波長板6a,6bを削減し、損
失を少なくしている。すなわち、第５図に示すコア部1
0、クラッド部11、及び応力付与部12a,12bからなる断面
構造（パンダ型）の希土類添加光ファイバを用いること
により光ファイバに偏光子特性を付与して単一偏波動作
の光ファイバレーザを実現し、共振器系内への上記光学
部品の挿入を不要とした構成となっている。
〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、上述のように第４図，第５図に示す如く反
射膜と光ファイバとの接続部での損失、レンズやλ/4波
長板での損失は低減できても、なお光ファイバと変調器
との光学的接続部の反射を完全には除去できない構造と
なっており、モードロック動作時の不要モードの発生を
除去できない。
射膜と光ファイバとの接続部での損失、レンズやλ/4波
長板での損失は低減できても、なお光ファイバと変調器
との光学的接続部の反射を完全には除去できない構造と
なっており、モードロック動作時の不要モードの発生を
除去できない。
このことを第６図にて説明するに、励起用GaAlAs半導
体レーザ３、集光用ロッドレンズ4a、反射膜（誘電体多
層膜ミラー）2a、FC光コネクタ9a、光ファイバ（偏光子
動作のパンダ形のNd添加単一モードファイバ）1a、導波
路を形成するLiNbO3光変調器５、光ファイバ1b、FC光コ
ネクタ9b、反射膜2b、光パルス検出器７、サンプリング
オシロスコープ13、光変調器駆動用電源14からなり、15
a,15bは光変調器５と光ファイバ1a,1bとの接続部となっ
ているモードロック光ファイバレーザ装置において、モ
ードロック動作を行なうには、まず半導体レーザ３を点
灯し、希土類添加光ファイバ1a,1bを励起しファイバレ
ーザをCW発振の状態とする。ついで、駆動電源14により
光変調器５を動作させモードロック動作状態とし、光検
出器７及びサンプリングオシロスコープ13により、モー
ドロック光パルス列を観測する。この場合、駆動電源14
の駆動周波数fmは次式（１）で与えられる。
体レーザ３、集光用ロッドレンズ4a、反射膜（誘電体多
層膜ミラー）2a、FC光コネクタ9a、光ファイバ（偏光子
動作のパンダ形のNd添加単一モードファイバ）1a、導波
路を形成するLiNbO3光変調器５、光ファイバ1b、FC光コ
ネクタ9b、反射膜2b、光パルス検出器７、サンプリング
オシロスコープ13、光変調器駆動用電源14からなり、15
a,15bは光変調器５と光ファイバ1a,1bとの接続部となっ
ているモードロック光ファイバレーザ装置において、モ
ードロック動作を行なうには、まず半導体レーザ３を点
灯し、希土類添加光ファイバ1a,1bを励起しファイバレ
ーザをCW発振の状態とする。ついで、駆動電源14により
光変調器５を動作させモードロック動作状態とし、光検
出器７及びサンプリングオシロスコープ13により、モー
ドロック光パルス列を観測する。この場合、駆動電源14
の駆動周波数fmは次式（１）で与えられる。
上式中、Ｃは光速、L1は光ファイバ1aの長さ、L2は光
ファイバ1bの長さ、n1は光ファイバ1a,1bの群屈折率、L
3は光変調器の導波路長、n3は光変調器の導波路の群屈
折率である。なお、駆動電源５のモードロック駆動周波
数はfmの1/K（Ｋは正の整数）であってもよく、例えばf
m＝50MHzの場合25MHzでもモードロック動作は可能であ
る。
ファイバ1bの長さ、n1は光ファイバ1a,1bの群屈折率、L
3は光変調器の導波路長、n3は光変調器の導波路の群屈
折率である。なお、駆動電源５のモードロック駆動周波
数はfmの1/K（Ｋは正の整数）であってもよく、例えばf
m＝50MHzの場合25MHzでもモードロック動作は可能であ
る。
さて、第６図の光ファイバレーザ共振器において、本
質的に除去不可能な光の反射点として、光ファイバ1a,1
bとLiNbO3光変調器５との接続点15a,15bがあるため、第
６図の光ファイバ共振器は以下の区間で複数の副共振器
を有することとなる。すなわち、以下の４種類である。
質的に除去不可能な光の反射点として、光ファイバ1a,1
bとLiNbO3光変調器５との接続点15a,15bがあるため、第
６図の光ファイバ共振器は以下の区間で複数の副共振器
を有することとなる。すなわち、以下の４種類である。
主共振器;2a−2b区間 副共振器;2a−15a区間 副共振器;2a−15b区間 副共振器;15a−2b区間 副共振器;15b−2b区間 かかる状態で上記（１）式にて与えられるモードロッ
ク周波数により光変調器５を駆動した場合、副共振器
〜にて生じる位相が不ぞろいの不要モードのため、モ
ードロックの動作は不安定となり、出力パルス幅を充分
狭くすることか極めて困難となる。これは発生した不要
モード間において、モードの競合が生じるためであり、
モードロックの条件となる位相のそろった光を安定に発
生させることが困難となるからである。
ク周波数により光変調器５を駆動した場合、副共振器
〜にて生じる位相が不ぞろいの不要モードのため、モ
ードロックの動作は不安定となり、出力パルス幅を充分
狭くすることか極めて困難となる。これは発生した不要
モード間において、モードの競合が生じるためであり、
モードロックの条件となる位相のそろった光を安定に発
生させることが困難となるからである。
本発明は、上述の課題に鑑み、光ファイバレーザ共振
器内のファイバと光変調器との結合部にて生ずる原理的
に不可避な反射に対し、その反射を利用して安定なモー
ドロック光ファイバレーザを実現すると共にモードロッ
ク周波数の選択の幅を飛躍的に拡大した光ファイバレー
ザ装置を提供する。
器内のファイバと光変調器との結合部にて生ずる原理的
に不可避な反射に対し、その反射を利用して安定なモー
ドロック光ファイバレーザを実現すると共にモードロッ
ク周波数の選択の幅を飛躍的に拡大した光ファイバレー
ザ装置を提供する。
〈課題を解決するための手段〉 上述の目的を達成する本発明は、希土類元素を添加し
た偏波保持型単一モードの光ファイバと反射膜からなる
レーザ共振を発生させる共振ミラーとを備えた共振器系
と、この共振器系に内蔵され少なくとも片端に上記光フ
ァイバが接続された光変調器と、上記共振器系に光を入
射して上記光ファイバに添加した希土類元素を励起する
励起光源とを備え、励起光源側の光ファイバ長をL1(m)
その群屈折率をn1、レーザ出力側の光ファイバ長をL
2(m)その群屈折率をn2、上記光変調器の光導波路長をL
3(m)その群屈折率をn3とするとき、 式L1n1＝（L2n2＋L3n3）Ｍ…（L1≠0 L3≠０） またはL2n2＝（L1n1＋L3n3）Ｍ…（L2≠0 L3≠０） を満たしかつＭは正の整数であることを特徴とする。
た偏波保持型単一モードの光ファイバと反射膜からなる
レーザ共振を発生させる共振ミラーとを備えた共振器系
と、この共振器系に内蔵され少なくとも片端に上記光フ
ァイバが接続された光変調器と、上記共振器系に光を入
射して上記光ファイバに添加した希土類元素を励起する
励起光源とを備え、励起光源側の光ファイバ長をL1(m)
その群屈折率をn1、レーザ出力側の光ファイバ長をL
2(m)その群屈折率をn2、上記光変調器の光導波路長をL
3(m)その群屈折率をn3とするとき、 式L1n1＝（L2n2＋L3n3）Ｍ…（L1≠0 L3≠０） またはL2n2＝（L1n1＋L3n3）Ｍ…（L2≠0 L3≠０） を満たしかつＭは正の整数であることを特徴とする。
〈作用〉 本発明では、種々の実験結果を基に光ファイバレーザ
共振器内の反射点で生じる不要モード（副共振器により
発生するモード）の挙動を制御できるようにレーザ共振
器を構成したもので、各副共振器の固有モードロック周
波数が、相互に整数倍の関係となる様に、各副共振器間
の光路長を設定し、各モードの発振の結合を強くし、副
共振器の各モードの周波数差のビートが互いに同期する
様にしたものである。
共振器内の反射点で生じる不要モード（副共振器により
発生するモード）の挙動を制御できるようにレーザ共振
器を構成したもので、各副共振器の固有モードロック周
波数が、相互に整数倍の関係となる様に、各副共振器間
の光路長を設定し、各モードの発振の結合を強くし、副
共振器の各モードの周波数差のビートが互いに同期する
様にしたものである。
〈実施例〉 ここで、第１図，第２図を参照して本発明の実施例を
説明する。なお、第３図〜第６図と同一部分には同符号
を付す。
説明する。なお、第３図〜第６図と同一部分には同符号
を付す。
（実施例１） 第１図は本発明の第１実施例を示すモードロック光フ
ァイバレーザの基本構成図である。第１図において、３
は例えば出力80mw、波長0.82μｍのGaAlAs半導体レーザ
である励起光源、4aはロッドレンズ、2a,2bは反射膜で
ある誘電体多層膜ミラー、9a,9bはFC光コネクタ、1a,1b
はNdを例えば約50ppm含有するパンダ形複屈折性単一モ
ード光ファイバ（L1長さ40m、L2長さ2m）、５は導波路
形LiNbO3光位相変調器（導波路長L32.5cm）、７は高速G
e光検出器（Ge−APD）、13はサンプリングオシロスコー
プ、14は光変調器駆動用電源である。
ァイバレーザの基本構成図である。第１図において、３
は例えば出力80mw、波長0.82μｍのGaAlAs半導体レーザ
である励起光源、4aはロッドレンズ、2a,2bは反射膜で
ある誘電体多層膜ミラー、9a,9bはFC光コネクタ、1a,1b
はNdを例えば約50ppm含有するパンダ形複屈折性単一モ
ード光ファイバ（L1長さ40m、L2長さ2m）、５は導波路
形LiNbO3光位相変調器（導波路長L32.5cm）、７は高速G
e光検出器（Ge−APD）、13はサンプリングオシロスコー
プ、14は光変調器駆動用電源である。
ここにおいて、反射膜2a,2bの特性は次のとおりであ
る。
る。
（反射膜2aの特性） 波長0.82μｍで光透過率99.6％ 波長1.09μｍで光透過率99.6％ （反射膜2bの特性） 波長0.82μｍで光透過率80％ 波長1.09μｍで光透過率99.5％ かかる光ファイバレーザの動作に当っては、まず、半
導体レーザ３を点灯し、ロッドレンズ4aにより光ファイ
バ1aに光を入射させる。このとき、光ファイバ1aに結合
したレーザ光は約20mwであった。この入射状態で光ファ
イバレーザはCW発振状態となる。ついで、電源14を駆動
し、出力数Ｖ（ピーク値）のサイン波を光変調器５に印
加する。このときの駆動周波数fmは、次式（２）で示さ
れる共振器の区間15a−2bのモードロック周波数fm近傍
の値とする。
導体レーザ３を点灯し、ロッドレンズ4aにより光ファイ
バ1aに光を入射させる。このとき、光ファイバ1aに結合
したレーザ光は約20mwであった。この入射状態で光ファ
イバレーザはCW発振状態となる。ついで、電源14を駆動
し、出力数Ｖ（ピーク値）のサイン波を光変調器５に印
加する。このときの駆動周波数fmは、次式（２）で示さ
れる共振器の区間15a−2bのモードロック周波数fm近傍
の値とする。
ここに、Ｃ＝2.998×108m/s、L1＝2m、n1（光ファイ
バ1aの群屈折率）＝n2（光ファイバ1bの群屈折率）＝1.
446、L3＝0.025m、n3（光変調器導波路の群屈折率）＝
2.20である。
バ1aの群屈折率）＝n2（光ファイバ1bの群屈折率）＝1.
446、L3＝0.025m、n3（光変調器導波路の群屈折率）＝
2.20である。
この状態で、Ge−APD7とサンプリングオシロスコープ
13とにより光パルス列の観測を行ない、光変調器５の駆
動周波数fmを微調したところ、fm＝50.84324MHzで極め
て安定なモードロック光パルス列の発生が観測された。
そして、このときの光パルス幅は0.8nsec、光パルスの
タイムジッタは、30psec以下であった。
13とにより光パルス列の観測を行ない、光変調器５の駆
動周波数fmを微調したところ、fm＝50.84324MHzで極め
て安定なモードロック光パルス列の発生が観測された。
そして、このときの光パルス幅は0.8nsec、光パルスの
タイムジッタは、30psec以下であった。
ちなみに、モードロック駆動周波数を主共振器2a−2b
を基準に設定する従来技術にて光変調器５を駆動したと
ころ、駆動周波数fmは次式（３）にて与えられることに
なる。
を基準に設定する従来技術にて光変調器５を駆動したと
ころ、駆動周波数fmは次式（３）にて与えられることに
なる。
しかし、第１図に示す光ファイバレーザ装置では、fm
＝2.42MHz近傍では安定なモードロック動作は得られな
かった。副共振器による不要モードに基づくためである
と考えられる。
＝2.42MHz近傍では安定なモードロック動作は得られな
かった。副共振器による不要モードに基づくためである
と考えられる。
こうして、本実施例のモードロック光ファイバレーザ
では、モードロックの駆動形態が従来のものと本質的に
異なることとなる。
では、モードロックの駆動形態が従来のものと本質的に
異なることとなる。
本発明では安定したモードロック動作を得るため種々
の実験を行なった結果、安定した光パルス列になる程Ｍ
値が整数に近い値となるのでそのようにL3，L2を設定し
たことを基本とする。
の実験を行なった結果、安定した光パルス列になる程Ｍ
値が整数に近い値となるのでそのようにL3，L2を設定し
たことを基本とする。
ここで、n1＝n2、L3n3≪L1n1なる関係に満たされてい
る。すなわち、副共振器15a−2bと2a−15aとの間にはそ
の共振周波数に整数倍の関係がある。したがって、副共
振器15a−2bにてレーザ光はくり返し位相変調を受け、
互いにπの位相差を持つモードの光のみが残ることとな
る。この基本共振波は上記（４）式の関係から副共振器
2a−15aにおいても高調波の共振波として安定に存在し
得るので、副共振器15a−2bの固有の共振周波数での光
変調器15の駆動によって安定なモードロック動作が得ら
れる。
る。すなわち、副共振器15a−2bと2a−15aとの間にはそ
の共振周波数に整数倍の関係がある。したがって、副共
振器15a−2bにてレーザ光はくり返し位相変調を受け、
互いにπの位相差を持つモードの光のみが残ることとな
る。この基本共振波は上記（４）式の関係から副共振器
2a−15aにおいても高調波の共振波として安定に存在し
得るので、副共振器15a−2bの固有の共振周波数での光
変調器15の駆動によって安定なモードロック動作が得ら
れる。
上記（４）式の関係は厳密に整数倍になる程安定した
モードロック動作が得られるが、この整数倍に数％のず
れがあっても副共振器間の基本共振周波数の引き込み効
果により、モードロック動作に支障はきたさない。例え
ば本実施例では、このずれは計算上約1.9％であった
が、安定したモードロック動作が確認された。
モードロック動作が得られるが、この整数倍に数％のず
れがあっても副共振器間の基本共振周波数の引き込み効
果により、モードロック動作に支障はきたさない。例え
ば本実施例では、このずれは計算上約1.9％であった
が、安定したモードロック動作が確認された。
（実施例２） 第２実施例は、第１図と基本的に同一の構成で実施し
た。ただしファイバ長と導波路長は、それぞれ、L2＝0.
25m、L3＝0.025mとした。また、ファイバ長L1は、Ｍ値
としてＭ＝４を選択し とした。
た。ただしファイバ長と導波路長は、それぞれ、L2＝0.
25m、L3＝0.025mとした。また、ファイバ長L1は、Ｍ値
としてＭ＝４を選択し とした。
また、ファイバ1a,1bのNd添加量は、約1500ppmとし
た。
た。
モードロック動作の実験は、第１実施例とほぼ同様
に、先ずモードロック周波数（副共振器15a−2b間）fm 近傍の周波数で位相変調器５を駆動した。この状態で光
パルス波形をGe−APD7により観測しながら。光変調器５
の駆動周波数fmを微調したところ、fm＝360.01273MHzで
極めて安定な、極短光パルス列（パルス幅0.88nsec）を
得た。
に、先ずモードロック周波数（副共振器15a−2b間）fm 近傍の周波数で位相変調器５を駆動した。この状態で光
パルス波形をGe−APD7により観測しながら。光変調器５
の駆動周波数fmを微調したところ、fm＝360.01273MHzで
極めて安定な、極短光パルス列（パルス幅0.88nsec）を
得た。
一方、主共振器（区間2a−2b）に対応したモードロッ
ク周波数fm＝72.1MHz近傍で光変調器を駆動したとこ
ろ、パルス幅は最良値で3.5nsecであり、上記の様に十
分にパルス幅を狭くすることはできなかった。
ク周波数fm＝72.1MHz近傍で光変調器を駆動したとこ
ろ、パルス幅は最良値で3.5nsecであり、上記の様に十
分にパルス幅を狭くすることはできなかった。
（実施例３） 第３実施例も、第１図と基本的に同一の構成で実施し
た。
た。
ただし、本実施例のモードロック光ファイバレーザの
各部のパラメータはL1＝1m、L2＝10.3m、L3＝0.02m、Ｎ
＝10とした。また、光変調器５は、方向性結合型LiNbP3
の光強度変調器を用いた。
各部のパラメータはL1＝1m、L2＝10.3m、L3＝0.02m、Ｎ
＝10とした。また、光変調器５は、方向性結合型LiNbP3
の光強度変調器を用いた。
本実施例では、L1＜L2であるから、第１図の副共振器
2a−15bに対応したモードロック周波数fm 近傍で光変調器を駆動した。駆動電圧は、15.5Vであっ
た。その結果fm＝100.59637MHzで、半値幅0.78nsecの極
めて安定な光パルス列を得た。
2a−15bに対応したモードロック周波数fm 近傍で光変調器を駆動した。駆動電圧は、15.5Vであっ
た。その結果fm＝100.59637MHzで、半値幅0.78nsecの極
めて安定な光パルス列を得た。
なお、主共振器（区間2a−2b）に対応したモードロッ
ク周波数fm72.1MHz近傍では、安定なモードロック動
作は得られなかった。
ク周波数fm72.1MHz近傍では、安定なモードロック動
作は得られなかった。
本実施例では光が変調されて隣のパスに移る光結合器
を光変調器５としており、第１第２実施例の如く位相変
調でなく振幅変調している。
を光変調器５としており、第１第２実施例の如く位相変
調でなく振幅変調している。
（実施例４） 第２図は第４実施例の構成図であり、第１図と同一部
分の説明は省略する。本実施例では光変調器５の片側に
のみ光ファイバ1aを備えたもので、共振器を形成する反
射膜2bは光変調器５の出力側端面に形成してある。すな
わち、誘電体多層膜ミラーを変調器５の片端面に直接蒸
着形成している。このミラーの反射率は波長1.09μｍで
98％以上、波長0.82μｍで30％であった。本実施例では
L1＝9.74m、L2＝0m、L3＝0.04mとし、またＭ＝160とし
た。第２図では、区間15a−2bを副共振器とみなす。
分の説明は省略する。本実施例では光変調器５の片側に
のみ光ファイバ1aを備えたもので、共振器を形成する反
射膜2bは光変調器５の出力側端面に形成してある。すな
わち、誘電体多層膜ミラーを変調器５の片端面に直接蒸
着形成している。このミラーの反射率は波長1.09μｍで
98％以上、波長0.82μｍで30％であった。本実施例では
L1＝9.74m、L2＝0m、L3＝0.04mとし、またＭ＝160とし
た。第２図では、区間15a−2bを副共振器とみなす。
モードロック周波数としては、 近傍で光位相変調器５を駆動した、その結果、fm＝1.70
012531GHzで極めて安定な光パルス列を得ることができ
た。得られた光パルス列の半値幅は0.64nsecであった。
012531GHzで極めて安定な光パルス列を得ることができ
た。得られた光パルス列の半値幅は0.64nsecであった。
一方、本ファイバレーザの主共振器2a−2bのモードロ
ック周波数がfm＝C/2（L1n1＋L3n3）＝21.1MHz近傍の駆
動においては、パルス幅は1.5nsecと広く、またパルス
列の安定性も上記実施例に比べ良くないことが確認され
た。
ック周波数がfm＝C/2（L1n1＋L3n3）＝21.1MHz近傍の駆
動においては、パルス幅は1.5nsecと広く、またパルス
列の安定性も上記実施例に比べ良くないことが確認され
た。
（実施例５） 本実施例は、第２図において光ファイバ1aと光変調器
５との配置が全く逆で、光変調器５を励起光入射端側に
配置したものである。本実施例では、L1＝0m、L2＝9.74
m、L3＝0.04mとした。この実施例では、L1＝0mとしてい
るため光変調器５の励起光源側端面に誘電体蒸着ミラー
を形成した。このミラーの波長1.09μｍでの反射率は98
％以上、波長0.82μｍでの透過率は98％以上であった。
その結果、第４実施例とほぼ同様の測定結果が得られ
た。ただし、本実施例では、励起光入射端側に光変調器
が配置されているため、第４実施例に比べ、半導体レー
ザ３による励起効率は約４％低下した。
５との配置が全く逆で、光変調器５を励起光入射端側に
配置したものである。本実施例では、L1＝0m、L2＝9.74
m、L3＝0.04mとした。この実施例では、L1＝0mとしてい
るため光変調器５の励起光源側端面に誘電体蒸着ミラー
を形成した。このミラーの波長1.09μｍでの反射率は98
％以上、波長0.82μｍでの透過率は98％以上であった。
その結果、第４実施例とほぼ同様の測定結果が得られ
た。ただし、本実施例では、励起光入射端側に光変調器
が配置されているため、第４実施例に比べ、半導体レー
ザ３による励起効率は約４％低下した。
上述の第１〜第５実施例では、Nd添加光ファイバレー
ザについても述べているが、他の希土類添加光ファイバ
にも応用できる。
ザについても述べているが、他の希土類添加光ファイバ
にも応用できる。
〈発明の効果〉 以上説明した様に、本発明のモードロック光ファイバ
レーザ装置によれば、光ファイバレーザ共振器内に挿入
された光変調器と光ファイバとの間に生じる光学的反射
点をレーザ共振器内に形成された副共振器の反射ミラー
の１つとして取り扱うと共に、この副共振器の光路長と
他の副共振器の光路長の関係が互いに整数倍の関係とな
る様に設計されているため、光変調器を含む副共振器の
基本発振モードは、他の副共振器の高調波モードとして
安定に存在し得るため、上記光変調器と光ファイバの結
合部の反射点が、不要モードの発生点として作用せず、
安定なモードロック光ファイバが得られるばかりでな
く、極短光パルス列を高効率に得られるという優れた利
点がある。
レーザ装置によれば、光ファイバレーザ共振器内に挿入
された光変調器と光ファイバとの間に生じる光学的反射
点をレーザ共振器内に形成された副共振器の反射ミラー
の１つとして取り扱うと共に、この副共振器の光路長と
他の副共振器の光路長の関係が互いに整数倍の関係とな
る様に設計されているため、光変調器を含む副共振器の
基本発振モードは、他の副共振器の高調波モードとして
安定に存在し得るため、上記光変調器と光ファイバの結
合部の反射点が、不要モードの発生点として作用せず、
安定なモードロック光ファイバが得られるばかりでな
く、極短光パルス列を高効率に得られるという優れた利
点がある。
第１図は本発明の第１〜第３実施例説明の構成図、第２
図は第4,第５実施例説明の構成図、第３図は従来の光フ
ァイバレーザ装置の構成概略図、第４図は従来の改良形
の光ファイバレーザ装置の概略構成図、第５図は従来の
光ファイバの改良形の概略構成図、第６図はモードロッ
ク光ファイバレーザの動作を説明するための構成図であ
る。 1a,1bは希土類添加光ファイバ、2a,2bは誘電体反射膜、
３は励起光源、５は光変調器、７は光検出器、9a,9bは
光コネクタ、13はサンプリングオシロスコープ、14は駆
動電源、15a,15bはファイバと光変調器との結合部であ
る。
図は第4,第５実施例説明の構成図、第３図は従来の光フ
ァイバレーザ装置の構成概略図、第４図は従来の改良形
の光ファイバレーザ装置の概略構成図、第５図は従来の
光ファイバの改良形の概略構成図、第６図はモードロッ
ク光ファイバレーザの動作を説明するための構成図であ
る。 1a,1bは希土類添加光ファイバ、2a,2bは誘電体反射膜、
３は励起光源、５は光変調器、７は光検出器、9a,9bは
光コネクタ、13はサンプリングオシロスコープ、14は駆
動電源、15a,15bはファイバと光変調器との結合部であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｇ０２Ｂ 6/00 Ｇ０２Ｂ 6/00 Ｅ (72)発明者 塙 文明 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−53092（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−213391（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−289981（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−2698（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】希土類元素を添加した偏波保持型単一モー
ドの光ファイバと反射膜からなるレーザ共振を発生させ
る共振ミラーとを備えた共振器系と、 この共振器系に内蔵され少なくとも片端に上記光ファイ
バが接続された光変調器と、 上記共振器系に光を入射して上記光ファイバに添加した
希土類元素を励起する励起光源とを備え、励起光源側の
光ファイバ長をL1(m)その群屈折率をn1、レーザ出力側
の光ファイバ長をL2(m)その群屈折率をn2、上記光変調
器の光導波路長をL3(m)その群屈折率をn3とするとき、 式L1n1＝（L2n2＋L3n3）Ｍ…（L1≠0 L3≠０） またはL2n2＝（L1n1＋L3n3）Ｍ…（L2≠0 L3≠０） を満たしかつＭは正の整数であることを特徴とするモー
ドロック光ファイバレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63238961A JP2577785B2 (ja) | 1988-09-26 | 1988-09-26 | モードロック光ファイバレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63238961A JP2577785B2 (ja) | 1988-09-26 | 1988-09-26 | モードロック光ファイバレーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0287587A JPH0287587A (ja) | 1990-03-28 |
| JP2577785B2 true JP2577785B2 (ja) | 1997-02-05 |
Family
ID=17037871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63238961A Expired - Lifetime JP2577785B2 (ja) | 1988-09-26 | 1988-09-26 | モードロック光ファイバレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2577785B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8009706B2 (en) | 2007-10-31 | 2011-08-30 | Panasonic Corporation | Fiber laser light source |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001326404A (ja) * | 2000-05-16 | 2001-11-22 | Fujikura Ltd | 希土類添加光ファイバ |
| JPWO2006132285A1 (ja) | 2005-06-07 | 2009-01-08 | 古河電気工業株式会社 | 光源 |
| JP5853210B2 (ja) | 2010-04-20 | 2016-02-09 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | レーザ光源及びレーザ加工機 |
-
1988
- 1988-09-26 JP JP63238961A patent/JP2577785B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8009706B2 (en) | 2007-10-31 | 2011-08-30 | Panasonic Corporation | Fiber laser light source |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0287587A (ja) | 1990-03-28 |
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