JP3650115B2 - 結合された複合出力ファイバーレーザ - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、ファイバーレーザに係り、特に結合された複合出力ファイバーレーザに関する。
背景技術
ほとんど全てのレーザシステムにおいて、有効な出力パワー量は、システムの熱効果と同様に、主に有効なゲインの量によって制限される。しかしながら、1992年10月２日出願の米国特許出願No.07/955,810、「結合された複合出力共振器を使用する測量可能なレーザシステム」で論じられているように、所定の目標点で、個々のレーザを寄せ集めたものよりも大きい合成強度を得るために、複数の個々のレーザを結合することは、レーザと共振器の技術分野において知られている。
特に、レーザ発生動作を継続させるために各々が単一出力にして充分に反射されたフィードバック光（いわゆるセルフフィードバック）を有するＮ個の結合されないレーザが、遠い位置で集束されると、目標点で見られるピーク強度はＮ×Ｉに等しくなることは、高出力レーザの分野において知られている。ここで、Ｎはレーザの数であり、Ｉは単一レーザの強度である。しかしながら、Ｎ個のレーザが結合されると、すなわち位相ロックされかつ同じ周波数またはモードになると、出力ビーム間の位相が一定であるように、各レーザは目標点で同期し、目標点で見られる強度はN²×Ｉ（すなわちコーヒレントの和）である。
しかしながら、複合キャビティに対する位相ロックを維持するためには、各レーザのキャビティ長は本質的にレーザの各々のレージング波長の整数倍以内に保たなければならない。いかにしてこの要求に近づくかはレーザの数と使用されるカップリングのタイプに従って適合しなければならない。しかしながら、振動と熱効果により非常に大きなミラーを正確に制御する必要があるので（高パワーレーザに対して）、キャビティ長マッチングのレベルを達成することは困難である。
N²Iの出力強度を達成する他の方法は、例えば折り重ねられたキャビティおよびキャビティにおける種々の異なる位置からのタップオフ出力ビームのような単一の長いレーザキャビティ（個々のレーザではない）を用いることである。そのようなレーザは、知られているように、複合出力共振器（又はレーザ）又はMORと呼ばれる。
光ファイバーの領域では、有効なゲインの最大量は空気キャビティのためのものよりも非常に少ない。さらに、前述の技術は光ファイバー領域において容易に適用できない。結局、そのような技術は、より高い出力に拡張可能なファイバーレーザシステムを得るために、結合した個々のファイバーレーザを供給することに成功していない。
発明の開示
本発明の目的は、共に結合された複数のファイバーレーザと、全てが位相ロックされかつ拡張可能な出力パワーである複数の出力を有する、結合された複合出力ファイバーレーザを提供することである。
本発明によれば、結合された複合出力ファイバーレーザは光を伝播する複数の個々の光キャビティファイバーを含み、複数の個々のファイバーキャビティの各一つに沿って配設されかつ各々がレージング波長で光を反射するための複数の反射手段が設けられており、個々のキャビティファイバーの各々の一部は、レージング波長でレージングさせる所定のゲインドーパントによってドープされ、このゲインドーパントをレージングさせるように励起するポンプ光を受ける。少なくとも一つの出力ファイバーと共通キャビティファイバーが設けられており、光結合手段が各出力ファイバーと、共通キャビティファイバーおよび個々のキャビティファイバーに接続され、該光結合手段は、第１の所定パワー配分に基づいて、個々のファイバーの各々における所定の光の量を、少なくとも一つの出力ファイバー結合するとともに、共通ファイバーに結合し、各出力ファイバーにおける光はそれぞれの出力光ビームとして出る。共通キャビティ反射手段は、共通キャビティファイバーに沿って配設され、レージング波長の反射されたフィードバック光の所定量を供給し、このフィードバック光は、共通キャビティファイバーに沿って戻るとともに結合手段に戻る。結合手段は、第２の所定パワー配分に基づいて個々のキャビティファイバーの各々に沿ってフィードバック光の配分された所定量を供給する。フィードバック光の配分された所定量は複数の反射手段の対応する一つに入射され、所定のレージング波長であるフィードバック光の配分された所定量は対応する反射手段によって反射され、これにより複数の結合されたキャビティを生成し、各キャビティは複数の反射手段と共通反射手段によって構成され、レージング波長でレーザを発生し、かつ出力ビームの各々は位相ロックされる。出力ビームは、少なくとも一つの出力ファイバーからの光と、共通キャビティフィードバック反射手段を通して通過する共通キャビティファイバー又は他の出力ファイバーのどちらかからの、又は両方からの光、によって構成されている。
さらに、本発明によれば、レーザポンプ手段はポンプ光ビームを供給する。さらに本発明によれば、ファイバーストレッチング手段が、個々のキャビティの少なくとも一つの長さを調節するために、設けられている。個々のキャビティファイバーは単一の空間モードファイバーであり、ゲインドーパントは希土類元素である。
本発明は、複数の個々のレーザから得ることが出来るパワーを極めて増加させることによって、従来技術のファイバーレーザよりも非常に改良されている、ことを示している。
本発明は優れたモード閉じ込め特性を供給する単一モードファイバーを有しキャビティとゲイン媒体の両方として作用する非常に効率的なファイバーレーザを使用する。もちろん、高品質低損失ファイバー結合器が不望のキャビティ損失を小さくするために用いられる。さらに、ファイバコアに直接書かれている内部コアブラッグの使用により、効率的なキャビティフィードバックが得られるとともにレージング波長バンドをスペクトルで狭くすることが助けられ、これにより結合されたレーザシステムからの狭い波長バンド出力ビームが得られる。
さらにまた、複数の個々の出力ポートからの出力光ビームが、遠い目標点に所望のN²I強度を供給するために、容易に調整される。さらにまた、簡単なハードウェア制御とフィードバック技術を、共振器間の位相ロックを維持するために使用される。もちろん、本発明は、使用されるレーザの数に応じて全システム出力パワーが拡張可能である。
さらに、ファイバー成分とこの集積された構造の適正なパッケージングで結合されたファイバーピグティルダイオードポンプ間の融合接続を使用することによって、不適当な結合に極めて不感度である強固なシステムが得られる。
本発明の前述の目的、特徴および利点は、添付図面に示されている次の実施例の詳細な説明に鑑みてより明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による、結合された出力ファイバーの概略ブロック図である。
第２図は本発明による、結合された出力ファイバーの他の実施例による概略ブロック図である。
第３図は本発明による、出力ビームの詳細を示す、第２図の２つのファイバーと光学エレメントの展開図である。
第４図は本発明による、直面する波干渉パターンのグラフである。
第５図は本発明による、直面する波干渉パターンを介しての掃引のグラフである。
発明を実施するための最良の形態
第１図を参照すると、レーザダイオード（LD）10は、ポンプ波長例えば980ナノメータを有するポンプ光12を光ファイバー14に供給する。レーザダイオード10とファイバー14はファイバーピグテールを有する公知のレーザダイオードである。ポンプ光12はファイバー14に沿って伝搬しかつ内部コアファイバーブラッグの回折格子16に入射される。回折格子16は、所定のレージング波長で集束された光18の所定量の狭い波長バンドを反射するとともにドープファイバー20に沿う光18として残りの波長（ポンプ波長を含む）を通過させる。光ファイバー20は、希土類ドープド単一横方向（空間の）モードファイバ、例えばエルビウムドープドシリカコアファイバーである。そのようなドーパントは、ファイバーレーザ用のゲイン媒体を供給するとともに、レーザキャビティの一部として作用する。ファイバー14,20は、そのコアに書かれている（又は刻印されている）ブラッグの回折格子16で一つの連続するドープドファイバーであっても良く、又は共に接続された別の光学要素であっても良い。光18のポンプ光部分は公知の方法におけるゲイン媒体を励起し、それにより公知のレージング動作に必要な励起された原子が供給される。ファイバー20は単一空間モードファイバーであるので、単一横方向モードのみがレーザを発生させる。
レーザダイオード10からの光12がファイバー14に入射するのを助けるために、レーザダイオード10とファイバー14との間にレンズ（図示せず）を設けてもよい。もちろん、必要ならば、例えば直接に又は波長デマルチプレクサ又は結合器を使用するかのどちらかによって、ファイバー20の側からポンピングするというファイバーレーザをポンピングする他の技術を、ポンピング光12をドープドファイバー20に結合するために、使用できる。
ドープされたファイバー20はポート24で既知の５×５結合器22に供給される。結合器22は、既知の方法で複数のファイバーを共に結合し、かつ所定のパワー配分（以下に論じられる）に基づいて各ファイバーからの光を分配する。
光18は結合器22の接続器26に入り、結合器22は、矢印40〜48になされているように、所定のパワー配分に基づいて、光18を複数のファイバー30〜38に分配する。例えば、光18のパワーは５つの等しい部分に分配される。その場合に、ビーム40〜48は各々ビーム18の20％によって構成される。ファイバー30〜38は単一モードファイバーである。ファイバー30〜38のうちの、皆無，いくつか又は全ては、必要ならば、さらなるゲインを得るためにドープされる。
しかしながら、光ビーム42〜48が出るファイバー32,34,36,38の端部は、結合された共振器を不安定なものとしないために、出力ファイバー32〜38に沿うフィードバック光の量を小さくするように設計されるべきである。例えば、ファイバーの端部を無反射コーティング材でコーティングしたり、その端部に中間適合泡又はビーズを置くとかで十分である。
レーザダイオード50〜56に対して同様な装置が存在し（レーザダイオード10と同様に）、レーザダイオード50〜56はポンプ光信号58〜64を、回折格子16と同様に、関連するブラッグの回折格子74〜80に入射するファイバー66〜72に供給する。関連するポンプ光82〜88は、ファイバー20と同様に、希土類ドープファイバー90〜96に供給される。ブラッグの回折格子16,74〜80の代わりに、必要ならばどんな反射素子を用いることが出来る。
ファイバー90〜96はポート100〜106において結合器22に供給される。光82〜88は、ポート24でファイバー20に沿って入る光に沿うポート100〜106でファイバー90〜96に沿って結合器22に入る。光ビーム18,82〜84の各々のパワーは、前述のように、所望のパワー分割例えば等配分又は20％に基づいてファイバー30〜38に沿って分割される。かくして、ファイバー30の接続器22から出る光40は供給器22に入るビーム18,82〜88の各々のパワーの５分の１（20％）に等しいパワーを持っている。他のパワー分配を必要ならば用いることができる。光ビーム40〜48は、それぞれ、ファイバー30〜38に沿ってポート110〜118から結合器22を出る。
光40は、ファイバー30に沿って伝播し、反射された光ビーム122を提供する反射ミラー120に入る。ミラー120はレージング波長λ１のレーザを発生させる（かつ後述のように複合レーザを結合させる）のに十分な光を反射する。ミラー120の代わりに、必要ならばブラッグの回折格子（図示せず）を用いることもできる。さらに、代替として、ファイバー30の端部が高忠実性の切り開かれた端面を有し、この端面がフレスネル（Fresnel）反射を提するようにしてもよい。所望ならば、共振器への十分なフィードバックと結合を提する他の反射素子またはコーティングを用いることが出来る。
反射された光122は、ファイバー30に移行し、かつポート110で結合器22にその右側から再入する。その方法と同様な方法で、光ビーム18,82〜88は５つの部分に分割され、戻りビーム122は、接続器26の左側から出る光ビーム124〜132として示されている５つの等しい部分に分割され、それぞれ、結合器22のポート24,100〜106から出て関連するゲインドープファイバー20,90〜96に沿って広がる。
光124はファイバー格子16に入射される。格子16は、前述のように、もちろんレージング波長λ１である反射波長で集束された光の狭い波長を反射し、これによりλ１で光18の部分を再強化しかつミラー120と回折格子16間のレーザ共振キャビティを生成する。ファイバー20におけるゲイン媒体は、レージング波長λ１の反射器16,120によって境界を定められたキャビティにおいてレーザを発生させるのに十分な、ゲインを供給する。知られているように、レージング波長λ１はキャビティの光学長，ゲイン媒体，およびレーザキャビティを区切る反射器によって決定される。
同様にして、レーザ共振器は、ブラッグの回折格子74とミラー120間、ブラッグの回折格子76とミラー120間、ブラッグの回折格子78とミラー120間、およびブラッグの回折格子80とミラー120間で形成される。結局、結合器22に再入する、ミラー120からの反射光122は、前述の５つの共振器キャビティに対するフィードバック光であり、かつこれらの共振器の各々からのキャビティ光の５分の１になされる。それ故に、５つの共振器キャビティは各々共通のフィードバックミラー120,共通のキャビティセクション（ファイバー30），および隣接するキャビティの各々からの光の一部分を持っており、結合された共振器を生成する。矢印18,82〜88は、ゲイン媒体と、各ブラッグの回折格子16,74〜80からのキャビティ内で反射された光の双方を示すために、使用されることを理解すべきである。
結合器22内の導波路150,152は一般にドープされないことを理解すべきである。
光ビーム42〜48は、ファイバー32〜38を出て、光学素子160例えば焦点レンズに入射され、素子160の焦点面におけるターゲット位置162で交差するビーム164〜170として集束される。光学素子160は、発明の要素ではなく、単なる位相ロックされたビームを結合するための例示にすぎない。従って、所望ならば他の又は光学素子は使用しなくてもよい。
前述のように、５つのレーザの各々が同じ波長のレージングであり、かつ全て位相ロックされかつ出力ビームが点162（もちろん遠いフィールド）で干渉すれば、点162での出力強度はN²Iに等しくなり、ここでＮはレーザの数でありＩは所定のレーザの強度である。発生する位相ロックに対して、レーザの各々に対するキャビティの長さはレージング波長λ１のほぼ整数倍に保たれなければならない。それ故に、位相ロックされた全ての出力光ビーム42〜48に対して、５つのレーザキャビティの各々すなわち反射器16,120,反射器74〜120,反射器76,120,反射器78,120,および反射器80,120によりそれぞれ定まるキャビティは、本質的に同じキャビティ長を持たなければならないか、又は互いにレージング波長の整数倍以内でなければならない。
必要なキャビティマッチングを達成するために、圧電ファイバーストレッチャー又はチューナ（同調器）200〜208が、それぞれ、ファイバー20,90〜96に取り付けられる。チューナ200〜208は制御器212からのライン210上の信号によって駆動される。チューナ200〜208の代わりに、所望ならば、ヒータ又は他の伸長器を使用できる。制御器212は、公知のものであり、かつここで論じられる機能を遂行するためにそのような計算機とメモリ手段によって構成される。制御器の詳細な例示は発明には必要がない。
キャビティ長の各々が所望の許容差内にある時を決めるために、ビームスプリッタ214はビーム164〜170の通路に配置できる。ビームスプリッタは、ビーム164〜170の所定の部分を検出器224上のビーム216〜222として偏向させるとともに、検出器224は点162（すなわち干渉パターンを生ずる）と類似する空間における点をモニターする。計算器は光学パワー入射を示す制御器212ラインに226上の電気信号を供給する。制御器212は、公知の技法を用いて、ビーム164〜170が位相ロックされたかどうかを決定し、関連するキャビティのキャビティ長を調節するためにチューナ200〜208を駆動する。出力ビーム164〜170が目標位置160で全て位相ロックおよび同期していると、検出器によって検出された出力強度は最大になる。
あるいは、複数のビームスプリッタ（図示せず）の各ビームに対する一つが出力ビームの一部を検出器224に向けるのに使用される。ビームスプリッタの代わりに、ファイバー32〜38に取り付けられた１つ又はそれ以上の導波管（図示せず）が出力ビームの一部をタップオフするために使用され、位相ロックを確認するためのフィードバック信号が供給される。ビームスプリッタは光学素子160の左または右に配置できることが理解できる。
さらに、出力ビームタップに加えて、例えばボール（Ball）による米国特許第4,896,324号で論じられているように、ミラー120を通過する光232を測定するために、ミラー120の右側にスペクトロフォン230を配置できる。スペクトロフォンは、知られているように、ガス媒体を含有しており、このガス媒体の周波数の関数としての光吸収は、入射する光周波数によって変わる吸収特性を持っている。スペクトロフォン230は、もちろん、ガス媒体の吸収のレベルを検出するマイクロフォンによって構成され、共振器ビーム周波数を示すライン234上の電気出力信号を供給する。ライン216上の電気信号は制御器212に供給され、この制御器212はどのチューナ200〜208が出力ビーム164〜170を位相ロックするために調整されるべきかを決定する。さらに、結合器（図示せず）を、ビーム40の一部をタップオフするために、ファイバー30に取り付けることが出来る。
そのような同調機能を遂行するための技術において、多くの異なる技法が存在する。どのキャビティを調節する必要があるかを決める一つの技術は、前述のボール（Ball）の特許で論じられているような、チューナ200〜208の各々に対する異なった周波数を有するデイザ信号を供給することである。その場合、レーザ共振器の周波数結合は、異なった周波数で各チューナをデイザし、スペクトロフォンで結合された出力ビームを検出し、およびどのレーザが同期外れであるかを決めるための所定のアルゴリズムを適用することによって、最適にされる。
もちろん、位相ロック用に必要とされる反射器120からのキャビティフィードバック量は100％以下である（以下に論じるように）。特に、５×5,20％等配分結合器において、ミラー120による100％キャビティフィードバックでの結合量は、（0.2）×（0.2）＝0.04つまりは４％である（すなわち、所定のレーザのレーザパワーの20％はフィードバックファイバー30に結合され、かつこのレーザパワーの20％は結合器22を通して他のレーザに結合される）。もちろん、結合の低パーセンテージは位相ロックするために必要である（以下に論じるように）。従って、反射素子120を通して通過した光232を使用することは、制御器にフィードバックするために実際に何ら差出がましいことではない。
所望ならば、さらなる出力ビームとして光232が使用されることは理解されるべきである（第２図でさらに論じられる）。
出力ビーム164〜170が全て位相ロックおよび同期であれば、コーヒレント干渉がビーム164〜170の交差に存在し、かつ周期的な干渉パターン（スタンディング波）は空間におけるその領域に存在する。この干渉パターンは空間における強度変化のピークと谷によって作られる。
また、出力光ビーム42〜48の位相変化を得て、これにより光波42〜48によって形成される波面の角度を変更するために、前述したチューナ200〜208と同様に、調節可能な位相シフター（又は出力チューナ）240〜246を設けることができる。これにより、ビーム42〜48は所望の方向に操縦される。位相変調器240〜246は、例えば位相板を用いることによる一定の遅延又は可変圧電チューナを使用することによる可変制御遅延を備えており、制御器212からのライン248上の信号に応じてファイバーを引き伸ばす。
また、変調器240〜246は、それぞれ、ファイバー32〜38に取り付けられるか又はファイバー32〜38とレンズ160の間あるいはレンズ160の右側に配置される。
出力ビーム42〜48は、結合器22内の接続器26を出るときに、位相ロックされるばかりでなく、出力導波管152（結合器22内の）が共通キャビティの部分である結合されたファイバー共振器おける同じ点から配管されているので、同期している。しかしながら、出力ファイバー32〜38（前述のように、チューナ240〜246によって変更される）の光学径路長により、ファイバー32〜38を出るビーム42〜48は、同期していることもあり、又は同期していないこともある。
また、共振器の間に高い量の結合が存在すれば、解離が生ずる前のキャビティ長間の差がより許容されることを、理解すべきである。同様にして、少量のカップリングが存在すれば、カップリングに必要とされる許容差はより制限され、かくしてより正確なキャビティ長マッチングを維持するためにより速くかつ正確な制御が使用されなければならない。
第２図を参照すると、他の実施例において、２つのレーザ300,302（例えば、チタニウム−サファイアレーザ）が、Er³⁺ドープケイ素（silica）コアを有するファイバー310,312にポンプ光304,306、を供給する。各レーザは980ナノメータ（.98ミクロン）のポンプ波長と約51ミリワットの出力パワーレベルを持っている。必要ならば他のドーパントを使用できる。光ビーム304,306は、ブラッグの回折格子314,316に入射され、回折格子314,316は、それぞれ、ファイバー310,312内に植設されている。回折格子314,316は、所定量例えば反射で集中した光の狭波長バンドのそれぞれ88％と95％と約1.55ミクロンのレージング波長を反射するとともに、光318としてのポンプ光を通す。ポンプ光318は、レージング波長でレーザを発生させるために、ドープファイバーゲイン媒体を励起する。必要ならば、他の反射量を用いてもよい。ファイバー310,312は、約3.3メートルの長さであり、既知の２×２結合器326のポート322,324に供給される。結合器326は70％/30％（交差／真直）結合器である。結局、光318の30％は、ファイバー329上のポート328から結合器326を出る光327として、結合（真直）される。もちろん、光318の70％は、ファイバー332上のポート334から結合器を出る光330として、結合（交差）される。対称的に、光320の70％は、ファイバー329上のポート328から結合器326を出る光327と、結合（クロス）される。もちろん、光320の30％はファイバー332上のポート334からの出力光330と、結合（ストレート）される。
結合器326の右側のファイバー329の端部333は高忠実度に切り開かれた端面を有し、この端面は反射光334として入射光327を反射する。端面は約４％のフレスネル反射を提供し、これにより約４％のキャビティフィードバック（切断されたキャビティファイバー329において）が得られる。端面333からの４％キャビティフィードバック反射でもって、（0.70）×（0.30）×（0.04）＝0.008つまりは0.8％が達成される。我々は、この適度なカップリング（0.8％）とキャビティフィードバック（４％）の量が位相ロックするのに十分であることが、わかった。
光334は、ポート328で結合器326に再入し、かつそれぞれ光ビーム336,338としてファイバー310,312に30/70と分離される。特に、光336は光334の30％であり、光338は光334の70％である。ファイバー310に沿って伝播する光336は、ブラッグの回折格子314に入射され、かつ反射してレージング波長の光318の一部を補強する。これにより回折格子314と反射端面333との間にレーザキャビティが生成される。光338は、ブラッグの回折格子316に入射されるとともに反射され、かつλ１の光320の一部を補強し、これにより回折格子316と反射端面333との間にレーザキャビティを生成する。
光334として反射されない光327の一部は、光340として通過し、ファイバー329を出て、光学素子342例えば再方向付けコリメートレンズに入射される。ファイバー332の端面344にビードされた指標適合流体は光330がキャビティ内に反射されるのを防ぎ、これによりそのようなフィードバック光が結合された共振器が、前述のように、不安定にするのを防止する。
光330は、レンズ342に入射する光345としてファイバー332を出るとともに、レンズ342は所定の位置350（第３図）で交差するビーム346,348としてのビーム340,345を平行にする。コリメートレンズ342を使用することは、発明の働きを証明するための単なるテスト目的のためのものであり、実際にビームは、第１図で前に論じたように、ターゲット上に集束される。
第３図を参照すると、ファイバー329,332を出る発散光ビーム340,344はレンズ342に入射する。レンズ342は平行ビーム346,348を作り、これらの平行ビーム346,348は、前述の干渉パターンが空間に存在することとなる領域352で交差する。
位相ロックがなされたことを確証するために第2,4,5図を参照すると、光ビーム346,348は走査ミラー360に入射された。走査ミラー360は、軸362に関して回動し、該ミラーから所定距離に配置された検出器336上の孔365を通して反射された光364を供給する。検出器366は、第４図に示されているように空間における強度パターンを追跡したオシロスコープにライン368上の電気信号を供給する。２つのレーザキャビティが位相ロックされたことを確証するために、圧電チューナ370（第１図で論じたような）はファイバー312に取付けられ、電圧Vinは干渉パターンが第４図に示されているようになるまで変化した。第４図は、前述したビーム364,368が位相ロックされたことを示す立て波干渉パターンを示す。第５図を参照すると、複数の（約５）走査が10秒間隔で行われ、干渉パターンは、変化もしないしシフトもせず、結合が基本的に時間に渡って安定したものであることを示した。
Ｎ個のダイオードの代わりに、必要ならば、各ファイバーレーザの１つと単一レーザポンプを使用できる。さらに、結合されるレーザの数は限定されるものでなく、提供された結合量は位相ロックに十分である。また、各ポンプ光信号は異なる波長であってもよく、かつ各ゲイン媒体は異なってもよく、各ファイバーレーザに対するレージング波長は同じである。
さらにまた、ファイバー14,66〜72（第１図）は省略してもよく、そうすればポンプ光12,58〜64は反射回折格子16,74〜80に直接入射されるか又は前述の種々の方法で押し出される。また、キャビティ反射器に必要であれば、ブラッグの回折格子の代わりに、ディクロイックミラーのような他の反射器を用いることができる。
もちろん、結合器22（第１図）は出力ファイバー32〜38および共通のキャビティファイバー30と同じ数の入力ファイバー20,90〜96を持つ必要もなく、かつ出力ファイバー32〜38と共通キャビティファイバー30への入力ファイバービーム18,82〜88のパワー配分は個々のファイバー90〜96へのフィードバック光122のパワー配分と同じである必要もない。

Claims (19)

1. 光を伝播させる複数の個々の光キャビティファイバーと、
   各々前記複数の個々のキャビティファイバーに沿って配設され、各々レージング波長の光を反射させるための複数の反射手段と、
   前記レージング波長でレーザを発生させる所定のゲインドーパントでドープされかつ前記レージングを起こさせるように前記ゲインドーパントを励起するポンプ光を受ける前記個々のキャビティファイバーの一部と、
   複数の出力ファイバーと、
   共通キャビティファイバーと、
   前記出力ファイバー，前記共通キャビティファイバーおよび前記個々のキャビティファイバーに接続され、前記個々のキャビティファイバーの各々からの光を受け、第１の所定のパワー配分に基づいて、前記個々のキャビティファイバーの各々における所定量の光を前記複数の出力ファイバーおよび前記共通キャビティファイバーに結 合し、前記出力ファイバーの光がそれぞれの出力光ビー ムとして前記出力ファイバーを出る、光結合手段、および、
   前記共通キャビティファイバーに沿って配設され、前記共通キャビティファイバーに沿って前記レージング波長の所定量の反射フィードバック光を戻し、前記個々のキャビティファイバーを結合するのに十分な光を前記光結合手段に戻す共通キャビティ反射手段、によって構成され、
   前記光結合手段は、第２の所定のパワー配分に基づいて、前記個々のキャビティファイバーの各々に沿って前記フィードバック光の配分された所定量を供給し、
   前記フィードバック光の配分された所定量は、前記複数の反射手段の対応する一つに入射され、前記レージング波長の前記フィードバック光の前記配分された所定量は前記対応する反射手段によって反射され、これにより複数の結合されたレーザキャビティを生成し、各キャビティは、前記複数の反射手段の一つと前記共通キャビティ反射手段とによって構成され、各キャビティは前記レージング波長のレーザを発生するとともに、前記出力光ビームの各々は位相ロックされる、ことを特徴とする、
   結合された複合出力ファイバーレーザ。
2. さらに、前記ポンプ光を供給するレーザポンプ手段を備えていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。
3. さらに、少なくとも一つの前記個々のキャビティファイバーの長さを調節するためのファイバー引き伸ばし手段を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。
4. 前記個々のキャビティファイバーが単一空間モードファイバーであることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。
5. 前記ゲインドーパントが希土類元素であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。
6. 前記出力光ビームの少なくとも二つが該出力光ビームの方向を変えるための光学素子に入射されることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。
7. 前記出力光ビームの各々が、前記出力光ビームの方向を変えて集光させるために、関連する光学素子に入射され、干渉パターンを生成させるために所定の領域で交差させられることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。
8. さらに、前記出力光ビームの少なくとも一つを位相シフトさせるための手段を備えていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。
9. 前記共通キャビティ反射手段が、入射された光の所定量を通過させ、付加的な出力光ビームを供給することを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。
10. さらに、少なくとも一つの前記個々のキ ャビティファイバーの長さを調節するためのファイバー 引き伸ばし手段を備えるとともに、前記付加的な出力光ビームを検出しかつ前記引き伸ばし手段を制御するための制御手段を備えていることを特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。
11. 光を伝播させる複数の個々の光キャビティファイバーと、
    各々前記複数の個々のキャビティファイバーに沿って配設され、各々レージング波長の光を反射させるための複数の反射手段と、
    前記レージング波長でレーザを発生させる所定のゲインドーパントでドープされかつ前記レージングを起こさせるように前記ゲインドーパントを励起するポンプ光を受ける前記個々のキャビティファイバーの一部と、
    少なくとも一つの出力ファイバーと、
    共通キャビティファイバーと、
    前記出力ファイバー，前記共通キャビティファイバーおよび前記個々のキャビティファイバーに接続され、前記個々のキャビティファイバーの各々からの光を受け、第１の所定のパワー配分に基づいて、前記個々のキャビティファイバーの各々における所定量の光を前記少なくと も一つの出力ファイバーおよび前記共通キャビティファイバーに結合し、前記出力ファイバーの光がそれぞれの 出力光ビームとして前記出力ファイバーを出る、光結合手段、および、
    前記共通キャビティファイバーに沿って配設され、前記共通キャビティファイバーに沿って前記レージング波長の所定量の反射フィードバック光を戻し、前記個々のキャビティファイバーを結合するのに十分な光を前記光結合手段に戻すとともに、入射された光の所定量を通過させ付加的な出力光ビームを供給する共通キャビティ反射手段、によって構成され、
    前記光結合手段は、第２の所定のパワー配分に基づいて、前記個々のキャビティファイバーの各々に沿って前記フィードバック光の配分された所定量を供給し、
    前記フィードバック光の配分された所定量は、前記複数の反射手段の対応する一つに入射され、前記レージング波長の前記フィードバック光の前記配分された所定量は前記対応する反射手段によって反射され、これにより複数の結合されたレーザキャビティを生成し、各キャビティは、前記複数の反射手段の一つと前記共通キャビティ反射手段とによって構成され、各キャビティは前記レージング波長のレーザを発生するとともに、前記出力光ビームの各々は位相ロックされる、ことを特徴とする、
    結合された複合出力ファイバーレーザ。
12. さらに、前記ポンプ光を供給するレーザポンプ手段を備えていることを特徴とする、特許請求の範囲第11項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。
13. さらに、少なくとも一つの前記個々のキャビティファイバーの長さを調節するためのファイバー引き伸ばし手段を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第11項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。
14. 前記個々のキャビティファイバーが単一空間モードファイバーであることを特徴とする、特許請求の範囲第11項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。
15. 前記ゲインドーパントが希土類元素であることを特徴とする、特許請求の範囲第11項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。
16. 前記出力光ビームの少なくとも二つが該出力光ビームの方向を変えるための光学素子に入射されることを特徴とする、特許請求の範囲第11項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。
17. 前記出力光ビームの各々が、前記出力光ビームの方向を変えて集光させるために、関連する光学素子に入射され、干渉パターンを生成させるために所定の領域で交差させられることを特徴とする、特許請求の範囲第11項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。
18. さらに、前記出力光ビームの少なくとも一つを位相シフトさせるための手段を備えていることを特徴とする、特許請求の範囲第11項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。
19. さらに、前記付加的な出力光ビームを検出しかつ前記引き伸ばし手段を制御するための制御手段を備えていることを特徴とする、特許請求の範囲第13項に記載の結合された複合出力ファイバーレーザ。

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