JP3250609B2 - レーザ発振装置、レーザメス - Google Patents
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを利得
媒質として複数の波長のレーザビームを出射するレーザ
発振装置と、このレーザ発振装置を利用したレーザメス
とに関する。
媒質として複数の波長のレーザビームを出射するレーザ
発振装置と、このレーザ発振装置を利用したレーザメス
とに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、レーザビームを出射するレーザ発
振装置が各種機器に利用されており、例えば、レーザ発
振装置としてガスレーザ管を具備したレーザメスなども
実用化されている。レーザ発振装置としては、ガスレー
ザ管の他に半導体レーザなども普及しているが、一般的
なレーザ発振装置は出射するレーザビームの波長が一つ
である。
振装置が各種機器に利用されており、例えば、レーザ発
振装置としてガスレーザ管を具備したレーザメスなども
実用化されている。レーザ発振装置としては、ガスレー
ザ管の他に半導体レーザなども普及しているが、一般的
なレーザ発振装置は出射するレーザビームの波長が一つ
である。
【０００３】しかし、上述したレーザメスなどでは、各
種用途により複数の波長のレーザビームを出射できるこ
とが要望されており、これを実現したレーザ発振装置と
してはファイバレーザがある。このファイバレーザは、
レーザイオンをドープした光ファイバを利得媒質とする
もので、カスケード発振により複数の波長のレーザビー
ムを出射することができる。
種用途により複数の波長のレーザビームを出射できるこ
とが要望されており、これを実現したレーザ発振装置と
してはファイバレーザがある。このファイバレーザは、
レーザイオンをドープした光ファイバを利得媒質とする
もので、カスケード発振により複数の波長のレーザビー
ムを出射することができる。
【０００４】ここで、レーザ発振装置の従来例であるフ
ァイバレーザを図５を参照して以下に説明する。なお、
同図はファイバレーザの全体構造を示す模式図である。
ここで例示するファイバレーザ１は、利得媒質である光
ファイバ２の両端に反射手段である反射素子３，４が一
個ずつ位置しており、一方の反射素子３の外側には、励
起発光手段として発光素子５が対向されている。
ァイバレーザを図５を参照して以下に説明する。なお、
同図はファイバレーザの全体構造を示す模式図である。
ここで例示するファイバレーザ１は、利得媒質である光
ファイバ２の両端に反射手段である反射素子３，４が一
個ずつ位置しており、一方の反射素子３の外側には、励
起発光手段として発光素子５が対向されている。
【０００５】光ファイバ２は、ガラスファイバからな
り、そのコアには所定のレーザイオンがドープされてい
る。発光素子５は、例えば、ＬＤ(Laser Diode)からな
り、その発光により光ファイバ２のレーザイオンを励起
させて複数の波長成分を内包した一つのレーザビームを
発生させる。
り、そのコアには所定のレーザイオンがドープされてい
る。発光素子５は、例えば、ＬＤ(Laser Diode)からな
り、その発光により光ファイバ２のレーザイオンを励起
させて複数の波長成分を内包した一つのレーザビームを
発生させる。
【０００６】この発光素子５が対向している一方の反射
素子３は、例えば、ダイクロイックミラーからなり、発
光素子５が発生する励起波長の光線は高効率に透過する
が、光ファイバ２で共振される発振波長の光線は高効率
に反射する。他方の反射素子４は、例えば、ハーフミラ
ーからなり、光ファイバ２で励起されたレーザビームを
強度に対応して反射および透過する。
素子３は、例えば、ダイクロイックミラーからなり、発
光素子５が発生する励起波長の光線は高効率に透過する
が、光ファイバ２で共振される発振波長の光線は高効率
に反射する。他方の反射素子４は、例えば、ハーフミラ
ーからなり、光ファイバ２で励起されたレーザビームを
強度に対応して反射および透過する。
【０００７】上述のようなファイバレーザ１では、発光
素子５の発光が反射素子３を介して光ファイバ２に導入
されると、この光ファイバ２レーザイオンが励起されて
複数の波長のレーザビームが発生する。このレーザビー
ムは一対の反射素子３，４間で共振され、所定強度で反
射素子４から外部に出射される。
素子５の発光が反射素子３を介して光ファイバ２に導入
されると、この光ファイバ２レーザイオンが励起されて
複数の波長のレーザビームが発生する。このレーザビー
ムは一対の反射素子３，４間で共振され、所定強度で反
射素子４から外部に出射される。
【０００８】このように出射されるレーザビームは複数
の波長の成分からなるので、この特性が必要とされる各
種機器に利用される。しかし、複数の波長の強度の比率
が所望の状態にないことがあり、このような場合には特
定の波長成分の強度を低下させる必要がある。
の波長の成分からなるので、この特性が必要とされる各
種機器に利用される。しかし、複数の波長の強度の比率
が所望の状態にないことがあり、このような場合には特
定の波長成分の強度を低下させる必要がある。
【０００９】例えば、同図に示すように、特定の波長に
対して特定の透過率を発生する光学フィルタ６を利用す
れば、レーザビームの複数の波長の強度の比率を所望の
状態に補正することが可能である。さらに、各種特性の
光学フィルタ６を交換すれば、レーザビームの複数の波
長の強度の比率を自在に変化させることも可能である。
対して特定の透過率を発生する光学フィルタ６を利用す
れば、レーザビームの複数の波長の強度の比率を所望の
状態に補正することが可能である。さらに、各種特性の
光学フィルタ６を交換すれば、レーザビームの複数の波
長の強度の比率を自在に変化させることも可能である。
【００１０】また、図６に例示するファイバレーザ１１
のように、回折格子やプリズムなどの波長分散素子１２
によりレーザビームを複数の波長ごとに相違する方向に
反射してから、その各々の強度を複数の光学フィルタ１
３，１４で個々に変調することも可能である。
のように、回折格子やプリズムなどの波長分散素子１２
によりレーザビームを複数の波長ごとに相違する方向に
反射してから、その各々の強度を複数の光学フィルタ１
３，１４で個々に変調することも可能である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述のようなファイバ
レーザ１，１１は、波長が複数のレーザビームを出射す
ることができ、その複数の波長の強度の比率を所望の状
態とすることも可能である。しかし、第一のファイバレ
ーザ１の場合、レーザビームの波長が三つ以上であると
強度の比率を所望の状態とすることが困難であり、特定
の波長成分の強度を連続的に動的に変化させることも困
難である。
レーザ１，１１は、波長が複数のレーザビームを出射す
ることができ、その複数の波長の強度の比率を所望の状
態とすることも可能である。しかし、第一のファイバレ
ーザ１の場合、レーザビームの波長が三つ以上であると
強度の比率を所望の状態とすることが困難であり、特定
の波長成分の強度を連続的に動的に変化させることも困
難である。
【００１２】また、第二のファイバレーザ１１の場合、
レーザビームの波長が三つ以上でも強度の比率を所望の
状態とすることは可能であるが、やはり特定の波長成分
の強度を連続的に動的に変化させることも困難である。
さらに、波長ごとに分離した複数のレーザビームを一つ
に合成することが困難なので、これが要求される機器に
は不適である。
レーザビームの波長が三つ以上でも強度の比率を所望の
状態とすることは可能であるが、やはり特定の波長成分
の強度を連続的に動的に変化させることも困難である。
さらに、波長ごとに分離した複数のレーザビームを一つ
に合成することが困難なので、これが要求される機器に
は不適である。
【００１３】また、第一第二のファイバレーザ１，１１
の両方とも、光ファイバ２で発生したレーザビームを両
端の反射素子３，４で反射させて共振させるが、このレ
ーザ共振では複数の波長ごとに最適な反射率などが相違
している。しかし、上述のファイバレーザ１，１１で
は、一つのレーザビームの複数の波長成分を光ファイバ
２の両端ごとに一個の反射素子３，４で一律に反射する
ため、そのレーザ共振の動作条件を最適とすることがで
きない。
の両方とも、光ファイバ２で発生したレーザビームを両
端の反射素子３，４で反射させて共振させるが、このレ
ーザ共振では複数の波長ごとに最適な反射率などが相違
している。しかし、上述のファイバレーザ１，１１で
は、一つのレーザビームの複数の波長成分を光ファイバ
２の両端ごとに一個の反射素子３，４で一律に反射する
ため、そのレーザ共振の動作条件を最適とすることがで
きない。
【００１４】本発明は上述のような課題に鑑みてなされ
たものであり、波長が複数の一つのレーザビームを最適
な動作条件で発生させることができ、その複数の波長の
強度を個々に変調することもできるレーザ発振装置と、
このレーザ発振装置を利用したレーザメスとを提供する
ことを目的とする。
たものであり、波長が複数の一つのレーザビームを最適
な動作条件で発生させることができ、その複数の波長の
強度を個々に変調することもできるレーザ発振装置と、
このレーザ発振装置を利用したレーザメスとを提供する
ことを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の第一のレーザ発
振装置は、レーザイオンがドープされた光ファイバの両
端にレーザビームを反射する反射手段を位置させ、前記
光ファイバのレーザイオンを励起発光手段の発光により
励起させて複数の波長成分を内包した一つのレーザビー
ムを発生させるレーザ発振装置において、 前記光ファイ
バの少なくとも一端にレーザビームを複数の波長ごとに
分離する分離光学手段を位置させ、該分離光学手段によ
り分離された複数の波長のレーザビームを複数の前記反
射手段で個々に反射させ、前記分離光学手段により分離
されて複数の前記反射手段を個々に透過した複数の波長
のレーザビームを複数の変調光学手段で個々に変調さ
せ、複数の前記変調光学手段により個々に変調された複
数の波長のレーザビームを結合光学手段で一つに結合さ
せるようにした。
振装置は、レーザイオンがドープされた光ファイバの両
端にレーザビームを反射する反射手段を位置させ、前記
光ファイバのレーザイオンを励起発光手段の発光により
励起させて複数の波長成分を内包した一つのレーザビー
ムを発生させるレーザ発振装置において、 前記光ファイ
バの少なくとも一端にレーザビームを複数の波長ごとに
分離する分離光学手段を位置させ、該分離光学手段によ
り分離された複数の波長のレーザビームを複数の前記反
射手段で個々に反射させ、前記分離光学手段により分離
されて複数の前記反射手段を個々に透過した複数の波長
のレーザビームを複数の変調光学手段で個々に変調さ
せ、複数の前記変調光学手段により個々に変調された複
数の波長のレーザビームを結合光学手段で一つに結合さ
せるようにした。
【００１６】従って、本発明のレーザ発振装置のレーザ
発振方法では、複数の波長成分を内包した一つのレーザ
ビームが光ファイバの少なくとも一端から出射され、そ
のレーザビームが分離光学手段により複数の波長ごとに
分離される。この分離された複数の波長のレーザビーム
が複数の反射手段で個々に反射されるので、共振される
レーザビームが複数の波長成分ごとに相違する反射率で
反射される。さらに、複数の波長のレーザビームが複数
の変調光学手段により個々に変調されるので、例えば、
複数の波長のレーザビームの強度の比率が所望の状態と
される。しかも、個々に変調された複数の波長のレーザ
ビームが結合光学手段により一つに結合されるので、内
包する複数の波長成分が個々に変調された一つのレーザ
ビームが出射される。なお、本発明で言う複数の光線の
結合とは、単純に複数の光線を重複させて一つとするこ
とを意味しており、一つとなる複数の光線が相互に何ら
かの作用を及ぼし合う必要はない。
発振方法では、複数の波長成分を内包した一つのレーザ
ビームが光ファイバの少なくとも一端から出射され、そ
のレーザビームが分離光学手段により複数の波長ごとに
分離される。この分離された複数の波長のレーザビーム
が複数の反射手段で個々に反射されるので、共振される
レーザビームが複数の波長成分ごとに相違する反射率で
反射される。さらに、複数の波長のレーザビームが複数
の変調光学手段により個々に変調されるので、例えば、
複数の波長のレーザビームの強度の比率が所望の状態と
される。しかも、個々に変調された複数の波長のレーザ
ビームが結合光学手段により一つに結合されるので、内
包する複数の波長成分が個々に変調された一つのレーザ
ビームが出射される。なお、本発明で言う複数の光線の
結合とは、単純に複数の光線を重複させて一つとするこ
とを意味しており、一つとなる複数の光線が相互に何ら
かの作用を及ぼし合う必要はない。
【００１７】本発明の第二のレーザ発振装置は、レーザ
イオンがドープされた光ファイバと、該光ファイバのレ
ーザイオンを発光により励起させて複数の波長成分を内
包した一つのレーザビームを発生させる励起発光手段
と、前記光ファイバの一端に位置して複数の波長のレー
ザビームを一律に反射する全体反射手段と、前記光ファ
イバの他端に位置してレーザビームを複数の波長ごとに
分離する分離光学手段と、該分離光学手段により分離さ
れた複数の波長のレーザビームを個々に反射する複数の
部分反射手段と、前記分離光学手段により分離されて複
数の前記部分反射手段を個々に透過した複数の波長のレ
ーザビームを個々に変調する複数の変調光学手段と、複
数の前記変調光学手段により個々に変調された複数の波
長のレーザビームを一つに結合させる結合光学手段と、
を具備している。
イオンがドープされた光ファイバと、該光ファイバのレ
ーザイオンを発光により励起させて複数の波長成分を内
包した一つのレーザビームを発生させる励起発光手段
と、前記光ファイバの一端に位置して複数の波長のレー
ザビームを一律に反射する全体反射手段と、前記光ファ
イバの他端に位置してレーザビームを複数の波長ごとに
分離する分離光学手段と、該分離光学手段により分離さ
れた複数の波長のレーザビームを個々に反射する複数の
部分反射手段と、前記分離光学手段により分離されて複
数の前記部分反射手段を個々に透過した複数の波長のレ
ーザビームを個々に変調する複数の変調光学手段と、複
数の前記変調光学手段により個々に変調された複数の波
長のレーザビームを一つに結合させる結合光学手段と、
を具備している。
【００１８】従って、本発明のレーザ発振装置のレーザ
発振方法では、光ファイバにドープされたレーザイオン
が励起発光手段の発光により励起され、複数の波長成分
を内包した一つのレーザビームが発生する。このレーザ
ビームは光ファイバの一端では全体反射手段により波長
に関係なく一律に反射されるが、光ファイバの他端では
分離光学手段により複数の波長ごとに分離されてから複
数の部分反射手段により個々に反射されるので、共振さ
れるレーザビームが複数の波長成分ごとに相違する反射
率で反射される。さらに、複数の波長のレーザビームが
複数の変調光学手段により個々に変調されるので、例え
ば、複数の波長のレーザビームの強度の比率が所望の状
態とされる。しかも、個々に変調された複数の波長のレ
ーザビームが結合光学手段により一つに結合されるの
で、内包する複数の波長成分が個々に変調された一つの
レーザビームが出射される。
発振方法では、光ファイバにドープされたレーザイオン
が励起発光手段の発光により励起され、複数の波長成分
を内包した一つのレーザビームが発生する。このレーザ
ビームは光ファイバの一端では全体反射手段により波長
に関係なく一律に反射されるが、光ファイバの他端では
分離光学手段により複数の波長ごとに分離されてから複
数の部分反射手段により個々に反射されるので、共振さ
れるレーザビームが複数の波長成分ごとに相違する反射
率で反射される。さらに、複数の波長のレーザビームが
複数の変調光学手段により個々に変調されるので、例え
ば、複数の波長のレーザビームの強度の比率が所望の状
態とされる。しかも、個々に変調された複数の波長のレ
ーザビームが結合光学手段により一つに結合されるの
で、内包する複数の波長成分が個々に変調された一つの
レーザビームが出射される。
【００１９】本発明の第三のレーザ発振装置は、レーザ
イオンがドープされた光ファイバと、該光ファイバのレ
ーザイオンを発光により励起させて複数の波長成分を内
包した一つのレーザビームを発生させる励起発光手段
と、前記光ファイバの両端に個々に位置してレーザビー
ムを複数の波長ごとに分離する一対の分離光学手段と、
該分離光学手段により分離された複数の波長のレーザビ
ームを個々に反射する複数の部分反射手段と、前記分離
光学手段により分離されて複数の前記部分反射手段を個
々に透過した複数の波長のレーザビームを個々に変調す
る複数の変調光学手段と、複数の前記変調光学手段によ
り個々に変調された複数の波長のレーザビームを一つに
結合させる結合光学手段と、を具備している。
イオンがドープされた光ファイバと、該光ファイバのレ
ーザイオンを発光により励起させて複数の波長成分を内
包した一つのレーザビームを発生させる励起発光手段
と、前記光ファイバの両端に個々に位置してレーザビー
ムを複数の波長ごとに分離する一対の分離光学手段と、
該分離光学手段により分離された複数の波長のレーザビ
ームを個々に反射する複数の部分反射手段と、前記分離
光学手段により分離されて複数の前記部分反射手段を個
々に透過した複数の波長のレーザビームを個々に変調す
る複数の変調光学手段と、複数の前記変調光学手段によ
り個々に変調された複数の波長のレーザビームを一つに
結合させる結合光学手段と、を具備している。
【００２０】従って、本発明のレーザ発振装置のレーザ
発振方法では、光ファイバにドープされたレーザイオン
が励起発光手段の発光により励起され、複数の波長成分
を内包した一つのレーザビームが発生する。このレーザ
ビームは光ファイバの両端で分離光学手段により複数の
波長ごとに分離されてから、複数の部分反射手段により
個々に反射されるので、共振されるレーザビームが複数
の波長成分ごとに相違する反射率で反射される。さら
に、複数の波長のレーザビームが複数の変調光学手段に
より個々に変調されるので、例えば、複数の波長のレー
ザビームの強度の比率が所望の状態とされる。しかも、
個々に変調された複数の波長のレーザビームが結合光学
手段により一つに結合されるので、内包する複数の波長
成分が個々に変調された一つのレーザビームが出射され
る。
発振方法では、光ファイバにドープされたレーザイオン
が励起発光手段の発光により励起され、複数の波長成分
を内包した一つのレーザビームが発生する。このレーザ
ビームは光ファイバの両端で分離光学手段により複数の
波長ごとに分離されてから、複数の部分反射手段により
個々に反射されるので、共振されるレーザビームが複数
の波長成分ごとに相違する反射率で反射される。さら
に、複数の波長のレーザビームが複数の変調光学手段に
より個々に変調されるので、例えば、複数の波長のレー
ザビームの強度の比率が所望の状態とされる。しかも、
個々に変調された複数の波長のレーザビームが結合光学
手段により一つに結合されるので、内包する複数の波長
成分が個々に変調された一つのレーザビームが出射され
る。
【００２１】上述のようなレーザ発振装置において、前
記全体反射手段は、前記励起発光手段が発生する励起波
長の光線は高効率に透過して前記光ファイバで共振され
る発振波長の光線は高効率に反射し、前記励起発光手段
は、前記全体反射手段を介して前記光ファイバの端面に
対向されていることも可能である。
記全体反射手段は、前記励起発光手段が発生する励起波
長の光線は高効率に透過して前記光ファイバで共振され
る発振波長の光線は高効率に反射し、前記励起発光手段
は、前記全体反射手段を介して前記光ファイバの端面に
対向されていることも可能である。
【００２２】この場合、励起発光手段が発生する励起波
長の光線は、全体反射手段により高効率に透過されて光
ファイバに導入され、この光ファイバで発生する発振波
長の光線は、全体反射手段により高効率に反射されて共
振されるので、レーザビームが良好に励起されて共振さ
れる。
長の光線は、全体反射手段により高効率に透過されて光
ファイバに導入され、この光ファイバで発生する発振波
長の光線は、全体反射手段により高効率に反射されて共
振されるので、レーザビームが良好に励起されて共振さ
れる。
【００２３】上述のようなレーザ発振装置において、前
記励起発光手段は、前記光ファイバの軸部に発光を導入
することも可能である。この場合、励起発光手段の発光
が光ファイバの軸部に導入されるので、励起発光手段の
発光を光ファイバの一端に導入する必要がない。なお、
本発明で言う光ファイバの軸部とは、光ファイバを極細
の円筒形と認識した場合の両側の端面以外の部分に相当
する。
記励起発光手段は、前記光ファイバの軸部に発光を導入
することも可能である。この場合、励起発光手段の発光
が光ファイバの軸部に導入されるので、励起発光手段の
発光を光ファイバの一端に導入する必要がない。なお、
本発明で言う光ファイバの軸部とは、光ファイバを極細
の円筒形と認識した場合の両側の端面以外の部分に相当
する。
【００２４】上述のようなレーザ発振装置において、前
記分離光学手段が導波路型の光カプラからなることも可
能である。この場合、分離光学手段を形成する導波路型
の光カプラは、一般的に光ファイバの高次伝送モードに
対する光損失が多大であるが、低次伝送モードに対する
光損失は微少なので、波長が複数でも一つのレーザビー
ムが良好な効率で伝送される。
記分離光学手段が導波路型の光カプラからなることも可
能である。この場合、分離光学手段を形成する導波路型
の光カプラは、一般的に光ファイバの高次伝送モードに
対する光損失が多大であるが、低次伝送モードに対する
光損失は微少なので、波長が複数でも一つのレーザビー
ムが良好な効率で伝送される。
【００２５】上述のようなレーザ発振装置において、前
記分離光学手段の光カプラが特性的に３(μm)と２(μm)
との波長を吸収しない物質で形成されていることも可能
である。この場合、分離光学手段である光カプラが特性
的に３(μm)と２(μm)との波長を吸収しないので、光カ
プラの一般的な材料である石英ガラスでは吸収される３
(μm)や２(μm)の波長の光線も良好に導波される。な
お、上述のように３(μm)と２(μm)との波長を特性的に
吸収せず光カプラを形成できる物質としては、例えば、
ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、チタン酸バリ
ウム、等を許容する。
記分離光学手段の光カプラが特性的に３(μm)と２(μm)
との波長を吸収しない物質で形成されていることも可能
である。この場合、分離光学手段である光カプラが特性
的に３(μm)と２(μm)との波長を吸収しないので、光カ
プラの一般的な材料である石英ガラスでは吸収される３
(μm)や２(μm)の波長の光線も良好に導波される。な
お、上述のように３(μm)と２(μm)との波長を特性的に
吸収せず光カプラを形成できる物質としては、例えば、
ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、チタン酸バリ
ウム、等を許容する。
【００２６】上述のようなレーザ発振装置において、前
記光ファイバと前記分離光学手段とのモードフィールド
径を整合させるモード整合手段も具備していることも可
能である。この場合、モード整合手段により光ファイバ
と分離光学手段とのモードフィールド径が整合されるの
で、光ファイバから分離光学手段にレーザビームが良好
に伝送される。
記光ファイバと前記分離光学手段とのモードフィールド
径を整合させるモード整合手段も具備していることも可
能である。この場合、モード整合手段により光ファイバ
と分離光学手段とのモードフィールド径が整合されるの
で、光ファイバから分離光学手段にレーザビームが良好
に伝送される。
【００２７】
【００２８】上述のようなレーザ発振装置において、前
記変調光学手段が、外部から印加される電圧により電気
光学効果で透過率が変化する導波路型の光カプラからな
ることも可能である。この場合、導波路型の光カプラが
外部から印加される電圧により電気光学効果で透過率が
変化するので、変調光学手段によるレーザビームの変調
の度合が電圧により制御される。
記変調光学手段が、外部から印加される電圧により電気
光学効果で透過率が変化する導波路型の光カプラからな
ることも可能である。この場合、導波路型の光カプラが
外部から印加される電圧により電気光学効果で透過率が
変化するので、変調光学手段によるレーザビームの変調
の度合が電圧により制御される。
【００２９】上述のようなレーザ発振装置において、前
記変調光学手段が、外部から供給される電力により熱光
学効果で透過率が変化する導波路型の光カプラからなる
ことも可能である。この場合、導波路型の光カプラが外
部から供給される電力により熱光学効果で透過率が変化
するので、変調光学手段によるレーザビームの変調の度
合が電力により制御される。
記変調光学手段が、外部から供給される電力により熱光
学効果で透過率が変化する導波路型の光カプラからなる
ことも可能である。この場合、導波路型の光カプラが外
部から供給される電力により熱光学効果で透過率が変化
するので、変調光学手段によるレーザビームの変調の度
合が電力により制御される。
【００３０】上述のようなレーザ発振装置において、前
記変調光学手段の光カプラが特性的に３(μm)と２(μm)
との波長を吸収しない物質で形成されていることも可能
である。この場合、変調光学手段である光カプラが特性
的に３(μm)と２(μm)との波長を吸収しないので、光カ
プラの一般的な材料である石英ガラスでは吸収される３
(μm)や２(μm)の波長の光線も良好に導波される。
記変調光学手段の光カプラが特性的に３(μm)と２(μm)
との波長を吸収しない物質で形成されていることも可能
である。この場合、変調光学手段である光カプラが特性
的に３(μm)と２(μm)との波長を吸収しないので、光カ
プラの一般的な材料である石英ガラスでは吸収される３
(μm)や２(μm)の波長の光線も良好に導波される。
【００３１】上述のようなレーザ発振装置において、複
数の前記変調光学手段により個々に変調された複数の波
長のレーザビームの強度を個々に検出する複数の強度検
出手段と、複数の前記強度検出手段の検出結果に対応し
て複数の前記変調光学手段の変調動作をフィードバック
制御する強度制御手段と、も具備していることも可能で
ある。
数の前記変調光学手段により個々に変調された複数の波
長のレーザビームの強度を個々に検出する複数の強度検
出手段と、複数の前記強度検出手段の検出結果に対応し
て複数の前記変調光学手段の変調動作をフィードバック
制御する強度制御手段と、も具備していることも可能で
ある。
【００３２】この場合、複数の変調光学手段により個々
に変調された複数の波長のレーザビームの強度が複数の
強度検出手段により個々に検出され、これら複数の強度
検出手段の検出結果に対応して強度制御手段により複数
の変調光学手段の変調動作がフィードバック制御される
ので、例えば、特定の波長のレーザビームの強度が所望
の状態に維持される。
に変調された複数の波長のレーザビームの強度が複数の
強度検出手段により個々に検出され、これら複数の強度
検出手段の検出結果に対応して強度制御手段により複数
の変調光学手段の変調動作がフィードバック制御される
ので、例えば、特定の波長のレーザビームの強度が所望
の状態に維持される。
【００３３】上述のようなレーザ発振装置において、前
記光ファイバにドープされたレーザイオンが希土類イオ
ンからなることも可能である。この場合、光ファイバに
レーザイオンとして希土類イオンがドープされているの
で、例えば、レーザメスに好適な特定の複数の波長成分
を内包したレーザビームを発生する。
記光ファイバにドープされたレーザイオンが希土類イオ
ンからなることも可能である。この場合、光ファイバに
レーザイオンとして希土類イオンがドープされているの
で、例えば、レーザメスに好適な特定の複数の波長成分
を内包したレーザビームを発生する。
【００３４】上述のようなレーザ発振装置において、前
記光ファイバにドープされたレーザイオンがホルミウム
イオンからなることも可能である。この場合、光ファイ
バにレーザイオンとしてホルミウムイオンがドープされ
ているので、例えば、レーザメスに好適な特定の複数の
波長成分を内包したレーザビームを発生する。
記光ファイバにドープされたレーザイオンがホルミウム
イオンからなることも可能である。この場合、光ファイ
バにレーザイオンとしてホルミウムイオンがドープされ
ているので、例えば、レーザメスに好適な特定の複数の
波長成分を内包したレーザビームを発生する。
【００３５】上述のようなレーザ発振装置において、前
記励起発光手段が約890(nm)か約1.1(μm)の波長で発光
することも可能である。この場合、ホルミウムイオンが
ドープされている光ファイバに、励起発光手段の約890
(nm)か約1.1(μm)の波長の発光が導入されるので、約３
(μm)と約２(μm)との波長成分を内包したレーザビーム
が発生する。
記励起発光手段が約890(nm)か約1.1(μm)の波長で発光
することも可能である。この場合、ホルミウムイオンが
ドープされている光ファイバに、励起発光手段の約890
(nm)か約1.1(μm)の波長の発光が導入されるので、約３
(μm)と約２(μm)との波長成分を内包したレーザビーム
が発生する。
【００３６】
【００３７】上述のようなレーザ発振装置において、前
記結合光学手段の光カプラが特性的に３(μm)と２(μm)
との波長を吸収しない物質で形成されていることも可能
である。この場合、結合光学手段である光カプラが特性
的に３(μm)と２(μm)との波長を吸収しないので、光カ
プラの一般的な材料である石英ガラスでは吸収される３
(μm)や２(μm)の波長の光線も良好に導波される。
記結合光学手段の光カプラが特性的に３(μm)と２(μm)
との波長を吸収しない物質で形成されていることも可能
である。この場合、結合光学手段である光カプラが特性
的に３(μm)と２(μm)との波長を吸収しないので、光カ
プラの一般的な材料である石英ガラスでは吸収される３
(μm)や２(μm)の波長の光線も良好に導波される。
【００３８】本発明のレーザメスは、本発明のレーザ発
振装置と、該レーザ発振装置から出射されるレーザビー
ムを移動自在な先端部まで誘導するレーザ誘導手段と、
該レーザ誘導手段の先端部に位置して透過するレーザビ
ームを集光する結像光学手段と、を具備している。
振装置と、該レーザ発振装置から出射されるレーザビー
ムを移動自在な先端部まで誘導するレーザ誘導手段と、
該レーザ誘導手段の先端部に位置して透過するレーザビ
ームを集光する結像光学手段と、を具備している。
【００３９】従って、本発明のレーザメスでは、内包す
る複数の波長成分が個々に変調された一つのレーザビー
ムがレーザ発振装置から出射され、このレーザビームが
レーザ誘導手段により移動自在な先端部まで誘導されて
結像光学手段により集光される。このように集光される
一つのレーザビームには複数の波長成分が内包されてお
り、その複数の波長の各々の強度が個々に変調されてい
る。
る複数の波長成分が個々に変調された一つのレーザビー
ムがレーザ発振装置から出射され、このレーザビームが
レーザ誘導手段により移動自在な先端部まで誘導されて
結像光学手段により集光される。このように集光される
一つのレーザビームには複数の波長成分が内包されてお
り、その複数の波長の各々の強度が個々に変調されてい
る。
【００４０】なお、本発明で言う各種手段は、その機能
を実現するように形成されていれば良く、例えば、専用
のハードウェア、適正な機能がプログラムにより付与さ
れたコンピュータ、適正なプログラムによりコンピュー
タの内部に実現された機能、これらの組み合わせ、等を
許容する。
を実現するように形成されていれば良く、例えば、専用
のハードウェア、適正な機能がプログラムにより付与さ
れたコンピュータ、適正なプログラムによりコンピュー
タの内部に実現された機能、これらの組み合わせ、等を
許容する。
【００４１】また、本発明で言う各種手段は、個々に独
立した部品である必要もなく、ある手段が他の手段の一
部であるようなことも許容する。例えば、光ファイバの
端部でレーザビームを反射する反射手段は、専用の反射
素子として光ファイバの端面に接合することも可能であ
るが、光ファイバの端面を反射手段として利用すること
も不可能ではない。
立した部品である必要もなく、ある手段が他の手段の一
部であるようなことも許容する。例えば、光ファイバの
端部でレーザビームを反射する反射手段は、専用の反射
素子として光ファイバの端面に接合することも可能であ
るが、光ファイバの端面を反射手段として利用すること
も不可能ではない。
【００４２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図面を参
照して以下に説明する。なお、図１は本実施の形態のレ
ーザ発振装置を示す模式図、図２は本実施の形態のレー
ザメスを示す模式図、図３は一変形例のレーザ発振装置
を示す模式図、図４は変調光学手段である光カプラに印
加する電圧とレーザビームの複数の波長ごとの強度との
関係を示す特性図、である。
照して以下に説明する。なお、図１は本実施の形態のレ
ーザ発振装置を示す模式図、図２は本実施の形態のレー
ザメスを示す模式図、図３は一変形例のレーザ発振装置
を示す模式図、図４は変調光学手段である光カプラに印
加する電圧とレーザビームの複数の波長ごとの強度との
関係を示す特性図、である。
【００４３】本実施の形態のレーザ発振装置２１も、図
１に示すように、前述したレーザ発振装置１，１１と同
様に、利得媒質としてコア直径10(μm)で全長２(ｍ)の
光ファイバ２２を具備している。この光ファイバ２２
は、弗化ジルコニウムを主成分とする弗化物ガラスから
なり、そのコアにはレーザイオンとして希土類イオンで
あるホルミウムイオンが“濃度0.25重量％”程度にドー
プされている。
１に示すように、前述したレーザ発振装置１，１１と同
様に、利得媒質としてコア直径10(μm)で全長２(ｍ)の
光ファイバ２２を具備している。この光ファイバ２２
は、弗化ジルコニウムを主成分とする弗化物ガラスから
なり、そのコアにはレーザイオンとして希土類イオンで
あるホルミウムイオンが“濃度0.25重量％”程度にドー
プされている。
【００４４】光ファイバ２２の一端には、全体反射手段
である一個の全体反射素子２３が接合されており、この
全体反射素子２３を介して励起発光手段であるレーザダ
イオード２４が対向されている。このレーザダイオード
２４は、約1.1(μm)の波長で発光するので、この発光に
より光ファイバ２２のホルミウムイオンを励起させて３
(μm)と２(μm)との波長成分を内包した一つのレーザビ
ームをカスケード発振で発生させる。
である一個の全体反射素子２３が接合されており、この
全体反射素子２３を介して励起発光手段であるレーザダ
イオード２４が対向されている。このレーザダイオード
２４は、約1.1(μm)の波長で発光するので、この発光に
より光ファイバ２２のホルミウムイオンを励起させて３
(μm)と２(μm)との波長成分を内包した一つのレーザビ
ームをカスケード発振で発生させる。
【００４５】全体反射素子２３は、例えば、ダイクロイ
ックミラーからなり、レーザダイオード２４が発生する
約1.1(μm)の励起波長の光線は高効率に透過するが、光
ファイバ２２で共振される３(μm)と２(μm)との発振波
長の光線は高効率に一律に反射する。
ックミラーからなり、レーザダイオード２４が発生する
約1.1(μm)の励起波長の光線は高効率に透過するが、光
ファイバ２２で共振される３(μm)と２(μm)との発振波
長の光線は高効率に一律に反射する。
【００４６】なお、上述のようなレーザ発振装置２１の
基本構造および基本原理は、本願の発明者および出願人
による先願である特願平09−146735号に詳述されてい
る。ただし、この先願および従来例とは相違して、本実
施の形態のレーザ発振装置２１では、光ファイバ２２の
他端にモード整合素子２５を介して分離光学手段である
分離光学素子２６の一端が接合されており、この分離光
学素子２６の二つの他端の各々には、複数の部分反射手
段である二個の部分反射素子２７，２８が個々に接合さ
れている。
基本構造および基本原理は、本願の発明者および出願人
による先願である特願平09−146735号に詳述されてい
る。ただし、この先願および従来例とは相違して、本実
施の形態のレーザ発振装置２１では、光ファイバ２２の
他端にモード整合素子２５を介して分離光学手段である
分離光学素子２６の一端が接合されており、この分離光
学素子２６の二つの他端の各々には、複数の部分反射手
段である二個の部分反射素子２７，２８が個々に接合さ
れている。
【００４７】モード整合素子２５は、例えば、ボール型
のサファイア製のマイクロレンズからなり、光ファイバ
２２と分離光学素子２６とのモードフィールド径を整合
させる。分離光学素子２６は、ニオブ酸リチウム製の平
面導波路型の光カプラからなり、上述のように一端は一
つであるが他端は二つの二股構造に形成されている。
のサファイア製のマイクロレンズからなり、光ファイバ
２２と分離光学素子２６とのモードフィールド径を整合
させる。分離光学素子２６は、ニオブ酸リチウム製の平
面導波路型の光カプラからなり、上述のように一端は一
つであるが他端は二つの二股構造に形成されている。
【００４８】このため、分離光学素子２６は、光ファイ
バ２２から入射される一つのレーザビームを３(μm)と
２(μm)との波長ごとに分離して二個の部分反射素子２
７，２８の各々に入射させ、これらの部分反射素子２
７，２８で個々に反射された３(μm)と２(μm)との波長
の二つのレーザビームを一つに合成して光ファイバ２２
に帰還させる。
バ２２から入射される一つのレーザビームを３(μm)と
２(μm)との波長ごとに分離して二個の部分反射素子２
７，２８の各々に入射させ、これらの部分反射素子２
７，２８で個々に反射された３(μm)と２(μm)との波長
の二つのレーザビームを一つに合成して光ファイバ２２
に帰還させる。
【００４９】第一の部分反射素子２７は、分離光学素子
２６の端面に成膜された誘電体多層膜からなり、上述の
ように分離光学素子２６により分離された３(μm)の波
長のレーザビームを反射し、このレーザビームを強度に
対応して透過する。第二の部分反射素子２８も、分離光
学素子２６の端面に成膜された誘電体多層膜からなり、
２(μm)の波長のレーザビームを反射し、このレーザビ
ームを強度に対応して透過する。
２６の端面に成膜された誘電体多層膜からなり、上述の
ように分離光学素子２６により分離された３(μm)の波
長のレーザビームを反射し、このレーザビームを強度に
対応して透過する。第二の部分反射素子２８も、分離光
学素子２６の端面に成膜された誘電体多層膜からなり、
２(μm)の波長のレーザビームを反射し、このレーザビ
ームを強度に対応して透過する。
【００５０】本実施の形態のレーザ発振装置２１では、
上述の全体反射素子２３から部分反射素子２７，２８ま
で連続する部分が、いわゆるレーザ共振器に相当する。
ただし、このレーザ共振器でレーザビームが共振される
とき、上述のように二個の部分反射素子２７，２８では
反射するレーザビームの波長が相違している。
上述の全体反射素子２３から部分反射素子２７，２８ま
で連続する部分が、いわゆるレーザ共振器に相当する。
ただし、このレーザ共振器でレーザビームが共振される
とき、上述のように二個の部分反射素子２７，２８では
反射するレーザビームの波長が相違している。
【００５１】そこで、これら二個の部分反射素子２７，
２８は、二つの波長のレーザビームの個々の共振動作が
最適となる反射率に各々形成されており、具体的には第
一の部分反射素子２７の３(μm)の波長成分に対する反
射率は４％で、第二の部分反射素子２８の２(μm)の波
長成分に対する反射率は２％である。
２８は、二つの波長のレーザビームの個々の共振動作が
最適となる反射率に各々形成されており、具体的には第
一の部分反射素子２７の３(μm)の波長成分に対する反
射率は４％で、第二の部分反射素子２８の２(μm)の波
長成分に対する反射率は２％である。
【００５２】さらに、本実施の形態のレーザ発振装置２
１では、上述の二個の部分反射素子２７，２８の各々の
外面に二個の変調光学手段である変調光学素子２９，３
０の一端が個々に接合されており、これら二個の変調光
学素子２９，３０の他端に一個の結合光学手段である結
合光学素子３１の二つの一端が個々に接合されている。
１では、上述の二個の部分反射素子２７，２８の各々の
外面に二個の変調光学手段である変調光学素子２９，３
０の一端が個々に接合されており、これら二個の変調光
学素子２９，３０の他端に一個の結合光学手段である結
合光学素子３１の二つの一端が個々に接合されている。
【００５３】また、二個の変調光学素子２９，３０に
は、複数の強度検出手段である二個の強度検出素子３
２，３３も個々に接合されており、これら二個の強度検
出素子３２，３３には、複数の強度制御回路３４，３５
である二個の強度制御回路３４，３５が個々に結線され
ている。
は、複数の強度検出手段である二個の強度検出素子３
２，３３も個々に接合されており、これら二個の強度検
出素子３２，３３には、複数の強度制御回路３４，３５
である二個の強度制御回路３４，３５が個々に結線され
ている。
【００５４】二個の変調光学素子２９，３０は、電気光
学効果としてポッケルス効果を発生するニオブ酸リチウ
ム製の複屈折性の結晶導波路型の光カプラからなり、そ
の給電端子には二個の強度制御回路３４，３５が個々に
フィードバック接続されている。
学効果としてポッケルス効果を発生するニオブ酸リチウ
ム製の複屈折性の結晶導波路型の光カプラからなり、そ
の給電端子には二個の強度制御回路３４，３５が個々に
フィードバック接続されている。
【００５５】このため、二個の変調光学素子２９，３０
は、二個の強度制御回路３４，３５から印加される電圧
により電気光学効果で透過率が個々に変化するので、分
離光学素子２６により分離されて二個の部分反射素子２
７，２８を個々に透過した３(μm)と２(μm)との波長の
レーザビームの強度を個々に変調する。
は、二個の強度制御回路３４，３５から印加される電圧
により電気光学効果で透過率が個々に変化するので、分
離光学素子２６により分離されて二個の部分反射素子２
７，２８を個々に透過した３(μm)と２(μm)との波長の
レーザビームの強度を個々に変調する。
【００５６】二個の強度検出素子３２，３３は、例え
ば、フォトダイオードからなり、二個の変調光学素子２
９，３０で個々に変調された二つのレーザビームの各々
の強度を個々に検出して信号出力する。二個の強度制御
回路３４，３５は、例えば、マイクロコンピュータが接
続された電源回路からなり、強度検出素子３２，３３の
検出結果と所定の制御条件とに対応して変調光学素子２
９，３０に印加する電圧を個々に制御する。
ば、フォトダイオードからなり、二個の変調光学素子２
９，３０で個々に変調された二つのレーザビームの各々
の強度を個々に検出して信号出力する。二個の強度制御
回路３４，３５は、例えば、マイクロコンピュータが接
続された電源回路からなり、強度検出素子３２，３３の
検出結果と所定の制御条件とに対応して変調光学素子２
９，３０に印加する電圧を個々に制御する。
【００５７】結合光学素子３１は、ニオブ酸リチウム製
の平面導波路型の二股構造の光カプラからなり、二個の
変調光学素子２９，３０により個々に変調された３(μ
m)と２(μm)との波長の二つのレーザビームを一つに結
合させて一つの端面から外部出力する。
の平面導波路型の二股構造の光カプラからなり、二個の
変調光学素子２９，３０により個々に変調された３(μ
m)と２(μm)との波長の二つのレーザビームを一つに結
合させて一つの端面から外部出力する。
【００５８】上述のような構成からなる本実施の形態の
レーザ発振装置２１は、図２に示すように、レーザメス
４１の一部として利用されている。本実施の形態のレー
ザメス４１は、装置本体４２の内部にレーザ発振装置２
１が固定されており、このレーザ発振装置２１の出射光
軸にコリメート光学系４３が配置されている。このコリ
メート光学系４３の透過光路にはレーザ誘導手段である
多関節アーム４４が設けられており、この多関節アーム
４４の先端部に結像光学手段である結像光学系４５が装
着されている。
レーザ発振装置２１は、図２に示すように、レーザメス
４１の一部として利用されている。本実施の形態のレー
ザメス４１は、装置本体４２の内部にレーザ発振装置２
１が固定されており、このレーザ発振装置２１の出射光
軸にコリメート光学系４３が配置されている。このコリ
メート光学系４３の透過光路にはレーザ誘導手段である
多関節アーム４４が設けられており、この多関節アーム
４４の先端部に結像光学手段である結像光学系４５が装
着されている。
【００５９】コリメート光学系４３は各種レンズからな
り、レーザ発振装置２１が出射するレーザビームを平行
光束に変換する。多関節アーム４４は、複数の中空アー
ムを関節機構で可動自在に順次連結した構造からなり、
関節機構の位置に偏向ミラーが内蔵されている。
り、レーザ発振装置２１が出射するレーザビームを平行
光束に変換する。多関節アーム４４は、複数の中空アー
ムを関節機構で可動自在に順次連結した構造からなり、
関節機構の位置に偏向ミラーが内蔵されている。
【００６０】このため、多関節アーム４４は先端部の結
像光学系４５を移動自在に支持しており、レーザ発振装
置２１から出射されてコリメート光学系４３で平行光束
化されたレーザビームを結像光学系４５の位置まで誘導
する。この結像光学系４５も各種レンズからなり、平行
光束化されたレーザビームを所定位置に集光する。
像光学系４５を移動自在に支持しており、レーザ発振装
置２１から出射されてコリメート光学系４３で平行光束
化されたレーザビームを結像光学系４５の位置まで誘導
する。この結像光学系４５も各種レンズからなり、平行
光束化されたレーザビームを所定位置に集光する。
【００６１】また、レーザ発振装置２１のレーザダイオ
ード２４および強度制御回路３４，３５には動作制御回
路４６が結線されており、この動作制御回路４６には、
操作パネル４７が結線されている。動作制御回路４６
は、操作パネル４７の手動操作に対応してレーザ発振装
置２１のレーザダイオード２４および強度制御回路３
４，３５の動作を制御する。
ード２４および強度制御回路３４，３５には動作制御回
路４６が結線されており、この動作制御回路４６には、
操作パネル４７が結線されている。動作制御回路４６
は、操作パネル４７の手動操作に対応してレーザ発振装
置２１のレーザダイオード２４および強度制御回路３
４，３５の動作を制御する。
【００６２】上述のような構成において、本実施の形態
のレーザ発振装置２１によるレーザ発振方法を以下に説
明する。まず、レーザダイオード２４が発光すると、こ
の発光が全体反射素子２３を介して光ファイバ２２に導
入される。これで光ファイバ２２にドープされたホルミ
ウムイオンが励起されるので、３(μm)と２(μm)との波
長成分を内包した一つのレーザビームが発生する。
のレーザ発振装置２１によるレーザ発振方法を以下に説
明する。まず、レーザダイオード２４が発光すると、こ
の発光が全体反射素子２３を介して光ファイバ２２に導
入される。これで光ファイバ２２にドープされたホルミ
ウムイオンが励起されるので、３(μm)と２(μm)との波
長成分を内包した一つのレーザビームが発生する。
【００６３】このレーザビームは光ファイバ２２の一端
では全体反射素子２３により波長に関係なく一律に反射
されるが、光ファイバ２２の他端では分離光学素子２６
により３(μm)と２(μm)との波長ごとに分離されてから
二個の部分反射素子２７，２８により個々に反射され
る。
では全体反射素子２３により波長に関係なく一律に反射
されるが、光ファイバ２２の他端では分離光学素子２６
により３(μm)と２(μm)との波長ごとに分離されてから
二個の部分反射素子２７，２８により個々に反射され
る。
【００６４】これらの反射によりレーザビームが共振さ
れ、その３(μm)と２(μm)との波長成分が二個の部分反
射素子２７，２８から二個の変調光学素子２９，３０に
個々に導入される。これらの変調光学素子２９，３０に
より３(μm)と２(μm)との波長のレーザビームの強度が
個々に変調され、この強度が変調された二つのレーザビ
ームが結像光学素子３１により一つに結合されてから出
射される。
れ、その３(μm)と２(μm)との波長成分が二個の部分反
射素子２７，２８から二個の変調光学素子２９，３０に
個々に導入される。これらの変調光学素子２９，３０に
より３(μm)と２(μm)との波長のレーザビームの強度が
個々に変調され、この強度が変調された二つのレーザビ
ームが結像光学素子３１により一つに結合されてから出
射される。
【００６５】上述のようにレーザ発振装置２１が出射す
るレーザビームは、レーザメス４１のコリメート光学系
４３により平行光束化されてから多関節アーム４４の内
部を先端部まで誘導され、その先端部の結像光学系４５
により所定位置に集光される。多関節アーム４４の先端
部はユーザの手動操作により任意の位置に移動自在なの
で、本実施の形態のレーザメス４１では、患者の身体の
切開などの作業をレーザビームで実行することができ
る。
るレーザビームは、レーザメス４１のコリメート光学系
４３により平行光束化されてから多関節アーム４４の内
部を先端部まで誘導され、その先端部の結像光学系４５
により所定位置に集光される。多関節アーム４４の先端
部はユーザの手動操作により任意の位置に移動自在なの
で、本実施の形態のレーザメス４１では、患者の身体の
切開などの作業をレーザビームで実行することができ
る。
【００６６】なお、ユーザが所望によりレーザメス４１
の操作パネル４７を手動操作すれば、レーザ発振装置２
１のレーザダイオード２４を動作制御してレーザビーム
の出射をオン／オフすることができる。また、二個の変
調光学素子２９，３０を個々に動作制御して一つのレー
ザビームの３(μm)と２(μm)との波長成分の強度を個々
に変調することもできる。
の操作パネル４７を手動操作すれば、レーザ発振装置２
１のレーザダイオード２４を動作制御してレーザビーム
の出射をオン／オフすることができる。また、二個の変
調光学素子２９，３０を個々に動作制御して一つのレー
ザビームの３(μm)と２(μm)との波長成分の強度を個々
に変調することもできる。
【００６７】本実施の形態のレーザ発振装置２１は、前
述のように光ファイバ２２にレーザイオンとして希土類
イオンであるホルミウムイオンがドープされており、こ
の光ファイバ２２にレーザダイオード２４の約1.1(μm)
の波長の発光が導入される。
述のように光ファイバ２２にレーザイオンとして希土類
イオンであるホルミウムイオンがドープされており、こ
の光ファイバ２２にレーザダイオード２４の約1.1(μm)
の波長の発光が導入される。
【００６８】このため、レーザメス４１の作業に好適な
特定の３(μm)と２(μm)との波長成分を内包したレーザ
ビームを発生することができ、本実施の形態のレーザメ
ス４１は、適正な波長成分を内包したレーザビームによ
り各種作業を良好に実行することができる。
特定の３(μm)と２(μm)との波長成分を内包したレーザ
ビームを発生することができ、本実施の形態のレーザメ
ス４１は、適正な波長成分を内包したレーザビームによ
り各種作業を良好に実行することができる。
【００６９】本実施の形態のレーザ発振装置２１は、上
述のように３(μm)と２(μm)との波長成分を内包した一
つのレーザビームを出射することができるが、このレー
ザビームを共振させるとき、一つのレーザビームを分離
光学素子２６により二つの波長ごとに分割してから二個
の部分反射素子２７，２８で個々に反射させる。
述のように３(μm)と２(μm)との波長成分を内包した一
つのレーザビームを出射することができるが、このレー
ザビームを共振させるとき、一つのレーザビームを分離
光学素子２６により二つの波長ごとに分割してから二個
の部分反射素子２７，２８で個々に反射させる。
【００７０】これら二個の部分反射素子２７，２８は、
前述のように３(μm)と２(μm)との波長成分ごとに共振
動作が最適となる反射率に形成されているので、本実施
の形態のレーザ発振装置２１は、３(μm)と２(μm)との
波長のレーザビームを個々に最適に共振させることがで
きる。
前述のように３(μm)と２(μm)との波長成分ごとに共振
動作が最適となる反射率に形成されているので、本実施
の形態のレーザ発振装置２１は、３(μm)と２(μm)との
波長のレーザビームを個々に最適に共振させることがで
きる。
【００７１】それでいて、上述のように二個の変調光学
素子２９，３０により個々に変調された３(μm)と２(μ
m)との波長のレーザビームを結合光学素子３１により一
つに結合してから出射するので、内包する３(μm)と２
(μm)との波長成分が個々に変調された一つのレーザビ
ームを出射することができ、このようなレーザビームが
必要であるレーザメス４１のレーザビーム源として有効
に機能することができる。
素子２９，３０により個々に変調された３(μm)と２(μ
m)との波長のレーザビームを結合光学素子３１により一
つに結合してから出射するので、内包する３(μm)と２
(μm)との波長成分が個々に変調された一つのレーザビ
ームを出射することができ、このようなレーザビームが
必要であるレーザメス４１のレーザビーム源として有効
に機能することができる。
【００７２】しかも、本実施の形態のレーザ発振装置２
１では、上述のように波長ごとに二つに分割したレーザ
ビームを二個の変調光学素子２９，３０で個々に変調す
るので、一つのレーザビームに内包される二つの波長成
分の強度を所望により個々に変調することができる。
１では、上述のように波長ごとに二つに分割したレーザ
ビームを二個の変調光学素子２９，３０で個々に変調す
るので、一つのレーザビームに内包される二つの波長成
分の強度を所望により個々に変調することができる。
【００７３】特に、二個の変調光学素子２９，３０によ
り個々に変調された３(μm)と２(μm)との波長のレーザ
ビームの強度を二個の強度検出素子３２，３３により個
々に検出し、これら二個の強度検出素子３２，３３の検
出結果に対応して強度制御回路３４，３５により二個の
変調光学素子２９，３０の変調動作をフィードバック制
御するので、個々に変調する二つの波長のレーザビーム
の強度を所望の状態に正確に維持することができる。
り個々に変調された３(μm)と２(μm)との波長のレーザ
ビームの強度を二個の強度検出素子３２，３３により個
々に検出し、これら二個の強度検出素子３２，３３の検
出結果に対応して強度制御回路３４，３５により二個の
変調光学素子２９，３０の変調動作をフィードバック制
御するので、個々に変調する二つの波長のレーザビーム
の強度を所望の状態に正確に維持することができる。
【００７４】さらに、変調光学素子２９，３０は電気光
学効果により透過率が変化するので、二つの波長のレー
ザビームの強度を強度制御回路３４，３５の出力電圧に
より簡単に制御することができる。しかも、本実施の形
態のレーザメス４１では、操作パネル４７の手動操作に
よりレーザ発振装置２１の強度制御回路３４，３５を動
作制御することもできる。
学効果により透過率が変化するので、二つの波長のレー
ザビームの強度を強度制御回路３４，３５の出力電圧に
より簡単に制御することができる。しかも、本実施の形
態のレーザメス４１では、操作パネル４７の手動操作に
よりレーザ発振装置２１の強度制御回路３４，３５を動
作制御することもできる。
【００７５】このため、本実施の形態のレーザ発振装置
２１は、レーザメス４１のレーザビーム源として有効に
機能することができ、本実施の形態のレーザメス４１
は、一つのレーザビームに内包される二つの波長成分の
強度を所望の状態に個々に正確に制御できるので、各種
作業を良好に実行することができる。
２１は、レーザメス４１のレーザビーム源として有効に
機能することができ、本実施の形態のレーザメス４１
は、一つのレーザビームに内包される二つの波長成分の
強度を所望の状態に個々に正確に制御できるので、各種
作業を良好に実行することができる。
【００７６】また、本実施の形態のレーザ発振装置２１
では、分離光学素子２６が導波路型の光カプラで形成さ
れているので、光ファイバ２２の高次伝送モードに対す
る光損失が多大であるが、低次伝送モードに対する光損
失は微少であり、波長が複数でも一つのレーザビームを
良好な効率で伝送することができる。
では、分離光学素子２６が導波路型の光カプラで形成さ
れているので、光ファイバ２２の高次伝送モードに対す
る光損失が多大であるが、低次伝送モードに対する光損
失は微少であり、波長が複数でも一つのレーザビームを
良好な効率で伝送することができる。
【００７７】さらに、光ファイバ２２と分離光学素子２
６とのモードフィールド径をモード整合素子２５により
整合させているので、光ファイバ２２から分離光学素子
２６にレーザビームを良好に伝送させることができる。
しかも、導波路型の光カプラからなる各種素子２６，２
９，３０，３１の各々がニオブ酸リチウムにより形成さ
れているので、石英ガラスとは相違して３(μm)と２(μ
m)との波長のレーザビームを吸収することがない。同様
に、光ファイバ２２が弗化物ガラスからなるので、これ
も３(μm)と２(μm)との波長のレーザビームを吸収する
ことがない。
６とのモードフィールド径をモード整合素子２５により
整合させているので、光ファイバ２２から分離光学素子
２６にレーザビームを良好に伝送させることができる。
しかも、導波路型の光カプラからなる各種素子２６，２
９，３０，３１の各々がニオブ酸リチウムにより形成さ
れているので、石英ガラスとは相違して３(μm)と２(μ
m)との波長のレーザビームを吸収することがない。同様
に、光ファイバ２２が弗化物ガラスからなるので、これ
も３(μm)と２(μm)との波長のレーザビームを吸収する
ことがない。
【００７８】また、本実施の形態のレーザ発振装置２１
では、光ファイバ２２の一端に全体反射素子２３を介し
てレーザダイオード２４が配置されているが、レーザダ
イオード２４が発生する励起波長の光線は、全体反射素
子２３により高効率に透過されて光ファイバ２２に導入
され、この光ファイバ２２で発生する発振波長の光線
は、全体反射素子２３により高効率に反射されて共振さ
れるので、簡単な構造でレーザビームを良好に励起させ
て共振させることができる。
では、光ファイバ２２の一端に全体反射素子２３を介し
てレーザダイオード２４が配置されているが、レーザダ
イオード２４が発生する励起波長の光線は、全体反射素
子２３により高効率に透過されて光ファイバ２２に導入
され、この光ファイバ２２で発生する発振波長の光線
は、全体反射素子２３により高効率に反射されて共振さ
れるので、簡単な構造でレーザビームを良好に励起させ
て共振させることができる。
【００７９】なお、本発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許
容する。例えば、上記形態ではレーザ発振装置２１をレ
ーザメス４１の部品に利用することを例示したが、本発
明のレーザ発振装置２１は各種機器に利用することが可
能である。
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許
容する。例えば、上記形態ではレーザ発振装置２１をレ
ーザメス４１の部品に利用することを例示したが、本発
明のレーザ発振装置２１は各種機器に利用することが可
能である。
【００８０】さらに、上記形態のレーザメス４１では、
レーザ発振装置２１が出射するレーザビームを移動自在
な所望の位置に誘導するレーザ誘導手段を多関節アーム
４４で形成することを例示したが、これを弗化物ガラス
からなる光ファイバなどで形成することも可能である。
レーザ発振装置２１が出射するレーザビームを移動自在
な所望の位置に誘導するレーザ誘導手段を多関節アーム
４４で形成することを例示したが、これを弗化物ガラス
からなる光ファイバなどで形成することも可能である。
【００８１】また、上記形態のレーザ発振装置２１は、
レーザメス４１での利用を考慮して３(μm)と２(μm)と
の二つの波長成分を内包した一つのレーザビームを出射
することを例示したが、レーザビームに内包される波長
や、その個数は用途により任意に設定することが可能で
ある。
レーザメス４１での利用を考慮して３(μm)と２(μm)と
の二つの波長成分を内包した一つのレーザビームを出射
することを例示したが、レーザビームに内包される波長
や、その個数は用途により任意に設定することが可能で
ある。
【００８２】さらに、上記形態のレーザ発振装置２１で
は、光ファイバ２２の一端に全体反射素子２３を介して
レーザダイオード２４を配置することを例示したが、図
３に例示するレーザ発振装置５１のように、レーザダイ
オード２４の発光を専用の光カプラ５２により光ファイ
バ２２の軸部に導入することも可能である。
は、光ファイバ２２の一端に全体反射素子２３を介して
レーザダイオード２４を配置することを例示したが、図
３に例示するレーザ発振装置５１のように、レーザダイ
オード２４の発光を専用の光カプラ５２により光ファイ
バ２２の軸部に導入することも可能である。
【００８３】このレーザ発振装置５１では、レーザダイ
オード２４の発光が光ファイバ２２の軸部に導入される
ので、レーザダイオード２４の発光を光ファイバ２２の
一端に導入する必要がない。このため、上述の構造を応
用して光ファイバ２２の両端に分離光学素子２６および
部分反射素子２７，２８を配置することも可能となり、
この場合、共振させるレーザビームの二つの波長成分を
両端で最適に反射できるので、より良好な動作条件でレ
ーザ共振を実行することができる。
オード２４の発光が光ファイバ２２の軸部に導入される
ので、レーザダイオード２４の発光を光ファイバ２２の
一端に導入する必要がない。このため、上述の構造を応
用して光ファイバ２２の両端に分離光学素子２６および
部分反射素子２７，２８を配置することも可能となり、
この場合、共振させるレーザビームの二つの波長成分を
両端で最適に反射できるので、より良好な動作条件でレ
ーザ共振を実行することができる。
【００８４】また、上記形態では変調光学素子２９，３
０として電気光学効果で透過率が変化する光カプラを利
用してレーザビームの強度を変調することを例示した
が、このような変調光学素子として熱光学効果で透過率
が変化する光カプラを利用することも可能である。
０として電気光学効果で透過率が変化する光カプラを利
用してレーザビームの強度を変調することを例示した
が、このような変調光学素子として熱光学効果で透過率
が変化する光カプラを利用することも可能である。
【００８５】さらに、上記形態では３(μm)と２(μm)と
の波長のレーザビームを発生させるため、光ファイバ２
２にレーザイオンとして希土類イオンであるホルミウム
イオンをドープすることを例示したが、これをツリウム
イオンやエルビウムイオンとすることも可能である。
の波長のレーザビームを発生させるため、光ファイバ２
２にレーザイオンとして希土類イオンであるホルミウム
イオンをドープすることを例示したが、これをツリウム
イオンやエルビウムイオンとすることも可能である。
【００８６】また、上記形態では３(μm)と２(μm)との
波長のレーザビームを発生させるため、レーザダイオー
ド２４に約1.1(μm)の波長の励起発光を発生させること
を例示したが、その波長を約890(nm)とすることも可能
であり、このような波長で発光するならば各種の光源が
利用可能である。
波長のレーザビームを発生させるため、レーザダイオー
ド２４に約1.1(μm)の波長の励起発光を発生させること
を例示したが、その波長を約890(nm)とすることも可能
であり、このような波長で発光するならば各種の光源が
利用可能である。
【００８７】さらに、上記形態では３(μm)と２(μm)と
の波長のレーザビームの吸収を防止するため、導波路型
の光カプラからなる各種素子２６，２９，３０，３１の
各々をニオブ酸リチウムで形成することを例示したが、
これをタンタル酸リチウムやチタン酸バリウムで形成す
ることも可能である。
の波長のレーザビームの吸収を防止するため、導波路型
の光カプラからなる各種素子２６，２９，３０，３１の
各々をニオブ酸リチウムで形成することを例示したが、
これをタンタル酸リチウムやチタン酸バリウムで形成す
ることも可能である。
【００８８】また、上記形態では光ファイバ２２と分離
光学素子２６のモードフィールド径をマイクロレンズか
らなるモード整合素子２５で整合させることを例示した
が、例えば、光ファイバ２２の端面を球状に形成してモ
ード整合手段とすることも可能である。
光学素子２６のモードフィールド径をマイクロレンズか
らなるモード整合素子２５で整合させることを例示した
が、例えば、光ファイバ２２の端面を球状に形成してモ
ード整合手段とすることも可能である。
【００８９】なお、実際にレーザ発振装置２１を試作し
たところ、各種素子２６，２９，３０，３１の光カプラ
をニオブ酸リチウムで形成すると、３(μm)と２(μm)と
の波長のレーザビームを99％以上の透過率で透過できる
ことが確認された。また、光ファイバ２２の端面を球状
に形成して分離光学素子２６の光カプラに当接させたと
ころ、95％以上の結合効率を実現できることが確認され
た。
たところ、各種素子２６，２９，３０，３１の光カプラ
をニオブ酸リチウムで形成すると、３(μm)と２(μm)と
の波長のレーザビームを99％以上の透過率で透過できる
ことが確認された。また、光ファイバ２２の端面を球状
に形成して分離光学素子２６の光カプラに当接させたと
ころ、95％以上の結合効率を実現できることが確認され
た。
【００９０】さらに、レーザダイオード２４のレーザ出
力が４(Ｗ)のとき、３(μm)の波長成分のレーザ出力は
1.5(Ｗ)で２(μm)の波長成分のレーザ出力は２(Ｗ)とな
ることが確認された。そして、上述のような変調光学素
子２９，３０の印加電圧を制御すると、図４に示すよう
に、一つのレーザビームの３(μm)と２(μm)との波長成
分の出力を個々に自在に可変できることが確認された。
力が４(Ｗ)のとき、３(μm)の波長成分のレーザ出力は
1.5(Ｗ)で２(μm)の波長成分のレーザ出力は２(Ｗ)とな
ることが確認された。そして、上述のような変調光学素
子２９，３０の印加電圧を制御すると、図４に示すよう
に、一つのレーザビームの３(μm)と２(μm)との波長成
分の出力を個々に自在に可変できることが確認された。
【００９１】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
いるので、以下に記載するような効果を奏する。
【００９２】本発明の第一のレーザ発振装置のレーザ発
振方法では、複数の波長成分を内包した一つのレーザビ
ームが光ファイバの少なくとも一端から出射され、その
レーザビームが分離光学手段により複数の波長ごとに分
離され、この分離された複数の波長のレーザビームが複
数の反射手段で個々に反射され、分離された複数の波長
のレーザビームが複数の変調光学手段で個々に変調さ
れ、個々に変調された複数の波長のレーザビームが結合
光学手段により一つに結合されることにより、共振され
るレーザビームを複数の波長成分ごとに相違する反射率
で反射させることができるので、レーザビームの共振の
動作条件を複数の波長成分ごとに最適化することがで
き、複数の波長のレーザビームの強度の比率を所望の状
態とすることができ、内包する複数の波長成分が個々に
変調された一つのレーザビームを出射することができ
る。
振方法では、複数の波長成分を内包した一つのレーザビ
ームが光ファイバの少なくとも一端から出射され、その
レーザビームが分離光学手段により複数の波長ごとに分
離され、この分離された複数の波長のレーザビームが複
数の反射手段で個々に反射され、分離された複数の波長
のレーザビームが複数の変調光学手段で個々に変調さ
れ、個々に変調された複数の波長のレーザビームが結合
光学手段により一つに結合されることにより、共振され
るレーザビームを複数の波長成分ごとに相違する反射率
で反射させることができるので、レーザビームの共振の
動作条件を複数の波長成分ごとに最適化することがで
き、複数の波長のレーザビームの強度の比率を所望の状
態とすることができ、内包する複数の波長成分が個々に
変調された一つのレーザビームを出射することができ
る。
【００９３】本発明の第二のレーザ発振装置のレーザ発
振方法では、光ファイバにドープされたレーザイオンを
励起発光手段の発光により励起させ、複数の波長成分を
内包した一つのレーザビームを発生させ、このレーザビ
ームを光ファイバの一端では全体反射手段により波長に
関係なく一律に反射させるが、光ファイバの他端では分
離光学手段により複数の波長ごとに分離させてから複数
の部分反射手段により個々に反射させ、分離された複数
の波長のレーザビームを複数の変調光学手段で個々に変
調させ、個々に変調された複数の波長のレーザビームを
結合光学手段により一つに結合させることにより、共振
させるレーザビームを複数の波長成分ごとに相違する反
射率で反射させることができるので、レーザビームの共
振の動作条件を複数の波長成分ごとに最適化することが
でき、複数の波長のレーザビームの強度の比率を所望の
状態とすることができ、内包する複数の波長成分が個々
に変調された一つのレーザビームを出射することができ
る。
振方法では、光ファイバにドープされたレーザイオンを
励起発光手段の発光により励起させ、複数の波長成分を
内包した一つのレーザビームを発生させ、このレーザビ
ームを光ファイバの一端では全体反射手段により波長に
関係なく一律に反射させるが、光ファイバの他端では分
離光学手段により複数の波長ごとに分離させてから複数
の部分反射手段により個々に反射させ、分離された複数
の波長のレーザビームを複数の変調光学手段で個々に変
調させ、個々に変調された複数の波長のレーザビームを
結合光学手段により一つに結合させることにより、共振
させるレーザビームを複数の波長成分ごとに相違する反
射率で反射させることができるので、レーザビームの共
振の動作条件を複数の波長成分ごとに最適化することが
でき、複数の波長のレーザビームの強度の比率を所望の
状態とすることができ、内包する複数の波長成分が個々
に変調された一つのレーザビームを出射することができ
る。
【００９４】本発明の第三のレーザ発振装置のレーザ発
振方法では、光ファイバにドープされたレーザイオンを
励起発光手段の発光により励起させ、複数の波長成分を
内包した一つのレーザビームを発生させ、このレーザビ
ームを光ファイバの両端で分離光学手段により複数の波
長ごとに分離させてから複数の部分反射手段により個々
に反射させ、分離された複数の波長のレーザビームを複
数の変調光学手段で個々に変調させ、個々に変調された
複数の波長のレーザビームを結合光学手段により一つに
結合させることにより、 共振させるレーザビームを複数
の波長成分ごとに相違する反射率で反射させることがで
きるので、レーザビームの共振の動作条件を複数の波長
成分ごとに最適化することができ、複数の波長のレーザ
ビームの強度の比率を所望の状態とすることができ、内
包する複数の波長成分が個々に変調された一つのレーザ
ビームを出射することができる。
振方法では、光ファイバにドープされたレーザイオンを
励起発光手段の発光により励起させ、複数の波長成分を
内包した一つのレーザビームを発生させ、このレーザビ
ームを光ファイバの両端で分離光学手段により複数の波
長ごとに分離させてから複数の部分反射手段により個々
に反射させ、分離された複数の波長のレーザビームを複
数の変調光学手段で個々に変調させ、個々に変調された
複数の波長のレーザビームを結合光学手段により一つに
結合させることにより、 共振させるレーザビームを複数
の波長成分ごとに相違する反射率で反射させることがで
きるので、レーザビームの共振の動作条件を複数の波長
成分ごとに最適化することができ、複数の波長のレーザ
ビームの強度の比率を所望の状態とすることができ、内
包する複数の波長成分が個々に変調された一つのレーザ
ビームを出射することができる。
【００９５】また、上述のようなレーザ発振装置におい
て、励起発光手段が発生する励起波長の光線は、全体反
射手段により高効率に透過されて光ファイバに導入さ
れ、この光ファイバで発生する発振波長の光線は、全体
反射手段により高効率に反射されて共振されることによ
り、 レーザビームを良好に励起させて共振させることが
できるので、簡単な構造でレーザビームを良好に発生さ
せることができる。
て、励起発光手段が発生する励起波長の光線は、全体反
射手段により高効率に透過されて光ファイバに導入さ
れ、この光ファイバで発生する発振波長の光線は、全体
反射手段により高効率に反射されて共振されることによ
り、 レーザビームを良好に励起させて共振させることが
できるので、簡単な構造でレーザビームを良好に発生さ
せることができる。
【００９６】また、励起発光手段の発光を光ファイバの
軸部に導入させることにより、励起発光手段の発光を光
ファイバの一端に導入する必要がないので、部品レイア
ウトの自由度を向上させることができる。
軸部に導入させることにより、励起発光手段の発光を光
ファイバの一端に導入する必要がないので、部品レイア
ウトの自由度を向上させることができる。
【００９７】また、分離光学手段が導波路型の光カプラ
からなることにより、低次伝送モードに対する光損失は
微少とすることができるので、波長が複数でも一つのレ
ーザビームを良好な効率で伝送することができる。
からなることにより、低次伝送モードに対する光損失は
微少とすることができるので、波長が複数でも一つのレ
ーザビームを良好な効率で伝送することができる。
【００９８】また、分離光学手段である光カプラが特性
的に３(μm)と２(μm)との波長を吸収しないことによ
り、石英ガラスでは吸収される３(μm)や２(μm)の波長
の光線を良好に導波させることができ、例えば、レーザ
メスに利用されるレーザビームを良好な効率で出射する
ことができる。
的に３(μm)と２(μm)との波長を吸収しないことによ
り、石英ガラスでは吸収される３(μm)や２(μm)の波長
の光線を良好に導波させることができ、例えば、レーザ
メスに利用されるレーザビームを良好な効率で出射する
ことができる。
【００９９】また、モード整合手段で光ファイバと分離
光学手段とのモードフィールド径を整合させることによ
り、光ファイバから分離光学手段にレーザビームを良好
に伝送することができる。
光学手段とのモードフィールド径を整合させることによ
り、光ファイバから分離光学手段にレーザビームを良好
に伝送することができる。
【０１００】
【０１０１】また、導波路型の光カプラが外部から印加
される電圧により電気光学効果で透過率が変化すること
により、変調光学手段によるレーザビームの変調の度合
を電圧により簡単かつ確実に制御することができる。
される電圧により電気光学効果で透過率が変化すること
により、変調光学手段によるレーザビームの変調の度合
を電圧により簡単かつ確実に制御することができる。
【０１０２】また、導波路型の光カプラが外部から供給
される電力により熱光学効果で透過率が変化することに
より、変調光学手段によるレーザビームの変調の度合を
電力により簡単かつ確実に制御することができる。
される電力により熱光学効果で透過率が変化することに
より、変調光学手段によるレーザビームの変調の度合を
電力により簡単かつ確実に制御することができる。
【０１０３】また、変調光学手段である光カプラが特性
的に３(μm)と２(μm)との波長を吸収しないことによ
り、石英ガラスでは吸収される３(μm)や２(μm)の波長
の光線を良好に導波させることができ、例えば、レーザ
メスに利用されるレーザビームを良好な効率で出射する
ことができる。
的に３(μm)と２(μm)との波長を吸収しないことによ
り、石英ガラスでは吸収される３(μm)や２(μm)の波長
の光線を良好に導波させることができ、例えば、レーザ
メスに利用されるレーザビームを良好な効率で出射する
ことができる。
【０１０４】また、複数の変調光学手段により個々に変
調された複数の波長のレーザビームの強度を複数の強度
検出手段により個々に検出し、これら複数の強度検出手
段の検出結果に対応して強度制御手段により複数の変調
光学手段の変調動作をフィードバック制御することによ
り、特定の波長のレーザビームの強度を所望の状態に維
持するようなことができる。
調された複数の波長のレーザビームの強度を複数の強度
検出手段により個々に検出し、これら複数の強度検出手
段の検出結果に対応して強度制御手段により複数の変調
光学手段の変調動作をフィードバック制御することによ
り、特定の波長のレーザビームの強度を所望の状態に維
持するようなことができる。
【０１０５】また、光ファイバにレーザイオンとして希
土類イオンがドープされていることにより、レーザメス
に好適な特定の複数の波長成分を内包したレーザビーム
を発生させるようなことができる。
土類イオンがドープされていることにより、レーザメス
に好適な特定の複数の波長成分を内包したレーザビーム
を発生させるようなことができる。
【０１０６】また、光ファイバにレーザイオンとしてホ
ルミウムイオンがドープされていることにより、レーザ
メスに好適な特定の複数の波長成分を内包したレーザビ
ームを発生させるようなことができる。
ルミウムイオンがドープされていることにより、レーザ
メスに好適な特定の複数の波長成分を内包したレーザビ
ームを発生させるようなことができる。
【０１０７】また、ホルミウムイオンがドープされてい
る光ファイバに、励起発光手段の約890(nm)か約1.1(μ
m)の波長の発光を導入させることにより、約３(μm)と
約２(μm)との波長成分を内包したレーザビームを発生
させることができる。
る光ファイバに、励起発光手段の約890(nm)か約1.1(μ
m)の波長の発光を導入させることにより、約３(μm)と
約２(μm)との波長成分を内包したレーザビームを発生
させることができる。
【０１０８】
【０１０９】また、結合光学手段である光カプラが特性
的に３(μm)と２(μm)との波長を吸収しないことによ
り、石英ガラスでは吸収される３(μm)や２(μm)の波長
の光線を良好に導波させることができ、例えば、レーザ
メスに利用されるレーザビームを良好な効率で出射する
ことができる。
的に３(μm)と２(μm)との波長を吸収しないことによ
り、石英ガラスでは吸収される３(μm)や２(μm)の波長
の光線を良好に導波させることができ、例えば、レーザ
メスに利用されるレーザビームを良好な効率で出射する
ことができる。
【０１１０】本発明のレーザメスでは、内包する複数の
波長成分が個々に変調された一つのレーザビームがレー
ザ発振装置から出射され、このレーザビームがレーザ誘
導手段により移動自在な先端部まで誘導されて結像光学
手段により集光されることにより、このように集光され
る一つのレーザビームには複数の波長成分が内包されて
おり、その複数の波長の各々の強度が個々に変調されて
いるので、レーザメスとして良好に機能することができ
る。
波長成分が個々に変調された一つのレーザビームがレー
ザ発振装置から出射され、このレーザビームがレーザ誘
導手段により移動自在な先端部まで誘導されて結像光学
手段により集光されることにより、このように集光され
る一つのレーザビームには複数の波長成分が内包されて
おり、その複数の波長の各々の強度が個々に変調されて
いるので、レーザメスとして良好に機能することができ
る。
【図１】本発明の実施の一形態のレーザ発振装置を示す
模式図である。
模式図である。
【図２】本実施の形態のレーザメスを示す模式図であ
る。
る。
【図３】一変形例のレーザ発振装置を示す模式図であ
る。
る。
【図４】変調光学手段である光カプラに印加する電圧と
レーザビームの複数の波長ごとの強度との関係を示す特
性図である。
レーザビームの複数の波長ごとの強度との関係を示す特
性図である。
【図５】第一の従来例のレーザ発振装置を示す模式図で
ある。
ある。
【図６】第二の従来例のレーザ発振装置を示す模式図で
ある。
ある。
２１，５１ レーザ発振装置 ２２ 光ファイバ ２３ 全体反射手段である全体反射素子 ２４ 励起発光手段であるレーザダイオード ２５ モード整合手段であるモード整合素子 ２６ 分離光学手段である分離光学素子 ２７，２８ 部分反射手段である部分反射素子 ２９，３０ 変調光学手段である変調光学素子 ３１ 結合光学手段である結合光学素子 ３２，３３ 強度検出手段である強度検出素子 ３４，３５ 強度制御手段である強度制御回路 ４１ レーザメス ４４ レーザ誘導手段である多関節アーム ４５ 結像光学手段である結像光学系 ５２ 励起発光手段の一部に相当する光カプラ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−52475（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−343768（ＪＰ，Ａ) Ｔ．Ｓｕｍｉｙｏｓｈｉ ｅｔ ａ ｌ．，”Ｄｕａｌ ｗａｖｅｌｅｎｇｔ ｈ（３μｍ ａｎｄ ２μｍ）ＣＷ ｃ ａｓｃａｄｅ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｈｏｌｕｍｉｕｍ−ｄｏｐ ｅｄ ｄｏｕｂｌｅ−ｃｌａｄ ｆｉｂ ｅｒ ｌａｓｅｒ”，Ｃｏｎｆ．Ｐｒｏ ｃ．Ｉｎｔ．ＬＥＯＳ’97 10ｔｈ Ａ ｎｎｕ．Ｍｅｅｔ．，Ｖｏｌ．２，ｐ ｐ．534−535 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30
Claims (17)
- 【請求項１】 レーザイオンがドープされた光ファイバ
の両端にレーザビームを反射する反射手段を位置させ、
前記光ファイバのレーザイオンを励起発光手段の発光に
より励起させて複数の波長成分を内包した一つのレーザ
ビームを発生させるレーザ発振装置において、 前記光ファイバの少なくとも一端にレーザビームを複数
の波長ごとに分離する分離光学手段を位置させ、 該分離光学手段により分離された複数の波長のレーザビ
ームを複数の前記反射手段で個々に反射させ、 前記分離光学手段により分離されて複数の前記反射手段
を個々に透過した複数の波長のレーザビームを複数の変
調光学手段で個々に変調させ、 複数の前記変調光学手段により個々に変調された複数の
波長のレーザビームを結合光学手段で一つに結合させる
ようにしたレーザ発振装置。 - 【請求項２】 レーザイオンがドープされた光ファイバ
と、 該光ファイバのレーザイオンを発光により励起させて複
数の波長成分を内包した一つのレーザビームを発生させ
る励起発光手段と、 前記光ファイバの一端に位置して複数の波長のレーザビ
ームを一律に反射する全体反射手段と、 前記光ファイバの他端に位置してレーザビームを複数の
波長ごとに分離する分離光学手段と、 該分離光学手段により分離された複数の波長のレーザビ
ームを個々に反射する複数の部分反射手段と、 前記分離光学手段により分離されて複数の前記部分反射
手段を個々に透過した複数の波長のレーザビームを個々
に変調する複数の変調光学手段と、 複数の前記変調光学手段により個々に変調された複数の
波長のレーザビームを一つに結合させる結合光学手段
と、 を具備しているレーザ発振装置。 - 【請求項３】 レーザイオンがドープされた光ファイバ
と、 該光ファイバのレーザイオンを発光により励起させて複
数の波長成分を内包した一つのレーザビームを発生させ
る励起発光手段と、 前記光ファイバの両端に個々に位置してレーザビームを
複数の波長ごとに分離する一対の分離光学手段と、 該分離光学手段により分離された複数の波長のレーザビ
ームを個々に反射する複数の部分反射手段と、 前記分離光学手段により分離されて複数の前記部分反射
手段を個々に透過した複数の波長のレーザビームを個々
に変調する複数の変調光学手段と、 複数の前記変調光学手段により個々に変調された複数の
波長のレーザビームを一つに結合させる結合光学手段
と、 を具備しているレーザ発振装置。 - 【請求項４】 前記全体反射手段は、前記励起発光手段
が発生する励起波長の光線は高効率に透過して前記光フ
ァイバで共振される発振波長の光線は高効率に反射し、 前記励起発光手段は、前記全体反射手段を介して前記光
ファイバの端面に対向されている請求項２記載のレーザ
発振装置。 - 【請求項５】 前記励起発光手段は、前記光ファイバの
軸部に発光を導入する請求項１ないし３の何れか一記載
のレーザ発振装置。 - 【請求項６】 前記分離光学手段が導波路型の光カプラ
からなる請求項１ないし５の何れか一記載のレーザ発振
装置。 - 【請求項７】 前記分離光学手段の光カプラが特性的に
３(μm)と２(μm)との波長を吸収しない物質で形成され
ている請求項６記載のレーザ発振装置。 - 【請求項８】 前記光ファイバと前記分離光学手段との
モードフィールド径を整合させるモード整合手段も具備
している請求項１ないし７の何れか一記載のレーザ発振
装置。 - 【請求項９】 前記変調光学手段が、外部から印加され
る電圧により電気光学効果で透過率が変化する導波路型
の光カプラからなる請求項１ないし８の何れか一記載の
レーザ発振装置。 - 【請求項１０】 前記変調光学手段が、外部から供給さ
れる電力により熱光学効果で透過率が変化する導波路型
の光カプラからなる請求項１ないし８の何れか一記載の
レーザ発振装置。 - 【請求項１１】 前記変調光学手段の光カプラが特性的
に３(μm)と２(μm)との波長を吸収しない物質で形成さ
れている請求項９または１０記載のレーザ発振装置。 - 【請求項１２】 複数の前記変調光学手段により個々に
変調された複数の波長のレーザビームの強度を個々に検
出する複数の強度検出手段と、 複数の前記強度検出手段の検出結果に対応して複数の前
記変調光学手段の変調動作をフィードバック制御する強
度制御手段と、 も具備している請求項１ないし１１の何れか一記載のレ
ーザ発振装置。 - 【請求項１３】 前記光ファイバにドープされたレーザ
イオンが希土類イオンからなる請求項１ないし１２の何
れか一記載のレーザ発振装置。 - 【請求項１４】 前記光ファイバにドープされたレーザ
イオンがホルミウムイオンからなる請求項１３記載のレ
ーザ発振装置。 - 【請求項１５】 前記励起発光手段が約890(nm)か約1.1
(μm)の波長で発光する請求項１４記載のレーザ発振装
置。 - 【請求項１６】 前記結合光学手段の光カプラが特性的
に３(μm)と２(μm)との波長を吸収しない物質で形成さ
れている請求項１ないし１５の何れか一記載のレーザ発
振装置。 - 【請求項１７】 請求項１ないし１６の何れか一記載の
レーザ発振装置と、 該レーザ発振装置から出射されるレーザビームを移動自
在な先端部まで誘導するレーザ誘導手段と、 該レーザ誘導手段の先端部に位置して透過するレーザビ
ームを集光する結像光学手段と、 を具備しているレーザメス。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18621798A JP3250609B2 (ja) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | レーザ発振装置、レーザメス |
| US09/346,398 US6385215B1 (en) | 1998-07-01 | 1999-07-01 | Laser oscillation method and device and laser scalpel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18621798A JP3250609B2 (ja) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | レーザ発振装置、レーザメス |
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|---|---|
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| JP3250609B2 true JP3250609B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=16184428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18621798A Expired - Fee Related JP3250609B2 (ja) | 1998-07-01 | 1998-07-01 | レーザ発振装置、レーザメス |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3250609B2 (ja) |
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| JP2007157764A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Sumita Optical Glass Inc | 蛍光ファイバを用いた多波長レーザ光源 |
| JP5824825B2 (ja) * | 2011-03-02 | 2015-12-02 | 株式会社ニデック | 超短パルスレーザ加工装置 |
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| US4964131A (en) * | 1988-12-16 | 1990-10-16 | The Board Of Trustees Of The Leland Standford Junior University | Broadband optical fiber laser |
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| US5191586A (en) * | 1991-07-18 | 1993-03-02 | General Instrument Corporation | Narrow band incoherent optical carrier generator |
| JP2647590B2 (ja) | 1992-02-10 | 1997-08-27 | 日本電信電話株式会社 | 多波長発振エルビウムドープ光ファイバリングレーザ |
| US5461687A (en) * | 1992-03-18 | 1995-10-24 | Trw Inc. | Wavelength controlled optical true time delay generator |
| US5299210A (en) * | 1992-04-28 | 1994-03-29 | Rutgers University | Four-level multiply doped rare earth laser system |
| US5237576A (en) * | 1992-05-05 | 1993-08-17 | At&T Bell Laboratories | Article comprising an optical fiber laser |
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| US5511083A (en) * | 1995-03-02 | 1996-04-23 | United Technologies Corporation | Polarized fiber laser source |
| US5546481A (en) * | 1995-03-02 | 1996-08-13 | United Technologies Corporation | Single polarization fiber and amplifier |
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| US5867305A (en) * | 1996-01-19 | 1999-02-02 | Sdl, Inc. | Optical amplifier with high energy levels systems providing high peak powers |
| JP2891240B2 (ja) | 1997-06-04 | 1999-05-17 | 日本電気株式会社 | 多波長同時発振光ファイバ型レーザ |
-
1998
- 1998-07-01 JP JP18621798A patent/JP3250609B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-07-01 US US09/346,398 patent/US6385215B1/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｔ．Ｓｕｍｉｙｏｓｈｉ ｅｔ ａｌ．，"Ｄｕａｌ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ（３μｍ ａｎｄ ２μｍ）ＣＷ ｃａｓｃａｄｅ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｈｏｌｕｍｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ ｄｏｕｂｌｅ−ｃｌａｄ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒ"，Ｃｏｎｆ．Ｐｒｏｃ．Ｉｎｔ．ＬＥＯＳ’９７ １０ｔｈ Ａｎｎｕ．Ｍｅｅｔ．，Ｖｏｌ．２，ｐｐ．５３４−５３５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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