JP6037711B2 - ファイバレーザ装置 - Google Patents
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Description
種光源MOは、種光生成用励起光を出射する種光生成用励起光源10と、種光生成用励起光源10から出射する種光生成用励起光が入射し、種光生成用励起光により励起される活性元素が添加される種光生成用光ファイバ20と、種光生成用光ファイバ20の一端に接続される第1光ファイバ15と、第1光ファイバ15に設けられる第1ミラーとしての第1FBG(Fiber Bragg Grating)21と、種光生成用励起光を第1光ファイバ15に入射するためのコンバイナ18と、種光生成用光ファイバ20の他端に接続される第2光ファイバ25と、第2光ファイバ25に設けられる第2ミラーとしての第2FBG22と、第1FBG21と第2FBG22との間に設けられる光スイッチ23と、を主な構成として備える。このように種光源MOは、共振器型のファイバレーザ装置から成る。
増幅器PAは、種光源MOの第2光ファイバ25に接続される入射用光ファイバ35と、増幅用励起光を出射する増幅用励起光源30と、種光源MOから出射する種光、及び、増幅用励起光源30から出射する増幅用励起光が入射する増幅用光ファイバ40と、種光及び増幅用励起光を増幅用光ファイバ40に入射するためのコンバイナ38と、を主な構成として備える。
波長変換器61は、入射する光の強度が所定の強度より大きい場合、入射する光をより波長の長い光に変換して出射し、入射する光の強度が所定の強度より小さい場合、入射する光の波長を変換せずそのまま出射する。
図2は、図1のファイバレーザ装置1の基本動作を模式的に示すタイミングチャートである。具体的には、ファイバレーザ装置1のアイドリング状態と、出力光を出射させるための出射信号の状態と、種光生成用励起光源10から出射する種光生成用励起光の強度と、種光源MOの種光生成用光ファイバ20の活性元素の励起状態(MO)と、光スイッチ23のON/OFFの状態と、種光源MOから出射する種光の強度と、増幅器PAの増幅用励起光源30から出射する増幅用励起光の強度と、増幅器PAの増幅用光ファイバ40の活性元素の励起状態(PA)と、ファイバレーザ装置1から出射する出力光の強度とを示している。
次に、出射する出力光のパルス幅を制御する場合のファイバレーザ装置1の動作について図3を用いて説明する。なお、本説明において、図2を用いて説明した内容と同様である説明については、その説明を省略する場合がある。
次に、出射する出力光のパルス幅を制御する場合のファイバレーザ装置1の他の動作について図4を用いて説明する。なお、本説明において、図2、図3を用いて説明した上記内容と同様である説明については、その説明を省略する場合がある。
次に、出射する出力光のパルス幅を制御する場合のファイバレーザ装置1の更に他の動作について図5を用いて説明する。なお、本説明において、図2、図3を用いて説明した上記内容と同様である説明については、その説明を省略する場合がある。
10・・・種光生成用励起光源
18・・・コンバイナ
20・・・種光生成用光ファイバ
21・・・第1FBG(第1ミラー)
22・・・第2FBG(第2ミラー)
23・・・光スイッチ
30・・・増幅用励起光源
38・・・コンバイナ
40・・・増幅用光ファイバ
50・・・光検出部
51・・・光分離部
52・・・光電変換部
61・・・波長変換器
62・・・波長選択フィルタ
70・・・制御部
71・・・光源制御部
72・・・比較器
MO・・・種光源
PA・・・増幅器
Claims (9)
- 種光生成用励起光を出射する種光生成用励起光源と、前記種光生成用励起光が入射し、前記種光生成用励起光により励起される活性元素が添加される種光生成用光ファイバと、前記種光生成用光ファイバに光学的に結合し、前記種光生成用光ファイバを伝播する特定波長の光の透過状態と非透過状態とを切り替える光スイッチと、を有し、前記光スイッチが非透過状態において前記種光生成用光ファイバの前記活性元素の励起状態が高くされ、前記光スイッチが透過状態において前記特定波長のパルス状の種光を出射する種光源と、
増幅用励起光を出射する増幅用励起光源と、前記種光及び前記増幅用励起光が入射し、前記増幅用励起光により励起される活性元素が添加される増幅用光ファイバと、を有し、前記種光を増幅する増幅器と、
前記種光源及び前記増幅器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記種光生成用励起光源から前記種光生成用励起光が出射されると共に、前記光スイッチが透過状態とされている状態で、前記増幅用励起光源から前記増幅用励起光を出射させ、
前記増幅用励起光源から前記増幅用励起光が出射している状態において、前記光スイッチを透過状態から非透過状態にし、前記種光を出射するときに前記光スイッチを再び透過状態にして、
前記増幅器から出射させる出力光のパルス幅が小さいほど前記光スイッチの非透過状態の期間が長くなるよう制御すると共に、前記出力光のピーク強度が所定の強度になるように前記増幅用励起光源から出射する増幅用励起光の強度を制御し、
前記増幅用励起光を出射させてから前記光スイッチを非透過状態にするまでの期間を前記増幅器から出射させる前記出力光のパルス幅に応じて変化させると共に、前記増幅用励起光を出射させてから前記光スイッチを再び透過状態にするまでの期間を一定とする
ことを特徴とするファイバレーザ装置。 - 種光生成用励起光を出射する種光生成用励起光源と、前記種光生成用励起光が入射し、前記種光生成用励起光により励起される活性元素が添加される種光生成用光ファイバと、前記種光生成用光ファイバに光学的に結合し、前記種光生成用光ファイバを伝播する特定波長の光の透過状態と非透過状態とを切り替える光スイッチと、を有し、前記光スイッチが非透過状態において前記種光生成用光ファイバの前記活性元素の励起状態が高くされ、前記光スイッチが透過状態において前記特定波長のパルス状の種光を出射する種光源と、
増幅用励起光を出射する増幅用励起光源と、前記種光及び前記増幅用励起光が入射し、前記増幅用励起光により励起される活性元素が添加される増幅用光ファイバと、を有し、前記種光を増幅する増幅器と、
前記種光源及び前記増幅器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記種光生成用励起光源から前記種光生成用励起光が出射されると共に、前記光スイッチが透過状態とされている状態で、前記増幅用励起光源から前記増幅用励起光を出射させ、
前記増幅用励起光源から前記増幅用励起光が出射している状態において、前記光スイッチを透過状態から非透過状態にし、前記種光を出射するときに前記光スイッチを再び透過状態にして、
前記増幅器から出射させる出力光のパルス幅が小さいほど前記光スイッチの非透過状態の期間が長くなるよう制御すると共に、前記出力光のピーク強度が所定の強度になるように前記増幅用励起光源から出射する増幅用励起光の強度を制御し、
前記増幅用励起光を出射させてから前記光スイッチを非透過状態にするまでの期間を一定とすると共に、前記増幅用励起光を出射させてから前記光スイッチを再び透過状態にするまでの期間を前記増幅器から出射させる前記出力光のパルス幅に応じて変化させる
ことを特徴とするファイバレーザ装置。 - 種光生成用励起光を出射する種光生成用励起光源と、前記種光生成用励起光が入射し、前記種光生成用励起光により励起される活性元素が添加される種光生成用光ファイバと、前記種光生成用光ファイバに光学的に結合し、前記種光生成用光ファイバを伝播する特定波長の光の透過状態と非透過状態とを切り替える光スイッチと、を有し、前記光スイッチが非透過状態において前記種光生成用光ファイバの前記活性元素の励起状態が高くされ、前記光スイッチが透過状態において前記特定波長のパルス状の種光を出射する種光源と、
増幅用励起光を出射する増幅用励起光源と、前記種光及び前記増幅用励起光が入射し、前記増幅用励起光により励起される活性元素が添加される増幅用光ファイバと、を有し、前記種光を増幅する増幅器と、
前記種光源及び前記増幅器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記種光生成用励起光源から前記種光生成用励起光が出射されると共に、前記光スイッチが透過状態とされている状態で、前記増幅用励起光源から前記増幅用励起光を出射させ、
前記増幅用励起光源から前記増幅用励起光が出射している状態において、前記光スイッチを透過状態から非透過状態にし、前記種光を出射するときに前記光スイッチを再び透過状態にして、
前記増幅器から出射させる出力光のパルス幅が小さいほど前記光スイッチの非透過状態の期間が長くなるよう制御すると共に、前記出力光のピーク強度が所定の強度になるように前記増幅用励起光源から出射する増幅用励起光の強度を制御し、
前記光スイッチの非透過状態の期間が短いほど、前記種光が前記増幅用光ファイバに入射する際における前記増幅用光ファイバの前記活性元素の励起状態が高くなるよう前記増幅用励起光源を制御する
ことを特徴とするファイバレーザ装置。 - 前記制御部は、前記光スイッチの非透過状態の期間が短いほど、前記増幅用励起光の強度が大きくなるよう前記増幅用励起光源を制御する
ことを特徴とする請求項3に記載のファイバレーザ装置。 - 前記制御部は、前記増幅用励起光源から、前記増幅用励起光と同波長で前記増幅用励起光よりも強度が小さく、前記増幅用光ファイバに入射するアイドリング光を前記増幅用励起光が出射する前から出射させ、前記光スイッチの非透過状態の期間が短いほど、前記アイドリング光の強度が大きくなるよう前記増幅用励起光源を制御する
ことを特徴とする請求項3に記載のファイバレーザ装置。 - 種光生成用励起光を出射する種光生成用励起光源と、前記種光生成用励起光が入射し、前記種光生成用励起光により励起される活性元素が添加される種光生成用光ファイバと、前記種光生成用光ファイバに光学的に結合し、前記種光生成用光ファイバを伝播する特定波長の光の透過状態と非透過状態とを切り替える光スイッチと、を有し、前記光スイッチが非透過状態において前記種光生成用光ファイバの前記活性元素の励起状態が高くされ、前記光スイッチが透過状態において前記特定波長のパルス状の種光を出射する種光源と、
増幅用励起光を出射する増幅用励起光源と、前記種光及び前記増幅用励起光が入射し、前記増幅用励起光により励起される活性元素が添加される増幅用光ファイバと、を有し、前記種光を増幅する増幅器と、
前記種光源及び前記増幅器を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記種光生成用励起光源から前記種光生成用励起光が出射されると共に、前記光スイッチが透過状態とされている状態で、前記増幅用励起光源から前記増幅用励起光を出射させ、
前記増幅用励起光源から前記増幅用励起光が出射している状態において、前記光スイッチを透過状態から非透過状態にし、前記種光を出射するときに前記光スイッチを再び透過状態にして、
前記増幅器から出射させる出力光のパルス幅が小さいほど前記光スイッチの非透過状態の期間が長くなるよう制御すると共に、前記出力光のピーク強度が所定の強度になるように前記増幅用励起光源から出射する増幅用励起光の強度を制御し、
前記光スイッチの非透過状態の期間が短いほど、前記種光が前記増幅用光ファイバに入射する際における前記増幅用光ファイバの前記活性元素の励起状態が高くなるよう、前記増幅用励起光を出射させてから前記光スイッチを非透過状態にするまでの期間を長くすると共に、前記増幅用励起光を出射させてから前記光スイッチを再び透過状態するまでの期間を長くする
ことを特徴とするファイバレーザ装置。 - 種光生成用励起光を出射する種光生成用励起光源と、前記種光生成用励起光が入射し、前記種光生成用励起光により励起される活性元素が添加される種光生成用光ファイバと、前記種光生成用光ファイバに光学的に結合し、前記種光生成用光ファイバを伝播する特定波長の光の透過状態と非透過状態とを切り替える光スイッチと、を有し、前記光スイッチが非透過状態において前記種光生成用光ファイバの前記活性元素の励起状態が高くされ、前記光スイッチが透過状態において前記特定波長のパルス状の種光を出射する種光源と、
増幅用励起光を出射する増幅用励起光源と、前記種光及び前記増幅用励起光が入射し、前記増幅用励起光により励起される活性元素が添加される増幅用光ファイバと、を有し、前記種光を増幅する増幅器と、
前記種光源及び前記増幅器を制御する制御部と、
前記種光源と前記増幅器との間において、前記増幅器から前記種光源に進行する光の強度を検出する光検出部と、
を備え、
前記制御部は、
前記種光生成用励起光源から前記種光生成用励起光が出射されると共に、前記光スイッチが透過状態とされている状態で、前記増幅用励起光源から前記増幅用励起光を出射させ、
前記増幅用励起光源から前記増幅用励起光が出射している状態において、前記光スイッチを透過状態から非透過状態にし、前記種光を出射するときに前記光スイッチを再び透過状態にして、
前記増幅器から出射させる出力光のパルス幅が小さいほど前記光スイッチの非透過状態の期間が長くなるよう制御すると共に、前記出力光のピーク強度が所定の強度になるように前記増幅用励起光源から出射する増幅用励起光の強度を制御し、
前記光検出部で検出される光の強度に基づき、前記種光が前記増幅用光ファイバに入射する際における前記増幅用光ファイバの前記活性元素が所望の励起状態となるよう前記増幅用励起光の強度を制御する
ことを特徴とするファイバレーザ装置。 - 種光生成用励起光を出射する種光生成用励起光源と、前記種光生成用励起光が入射し、前記種光生成用励起光により励起される活性元素が添加される種光生成用光ファイバと、前記種光生成用光ファイバに光学的に結合し、前記種光生成用光ファイバを伝播する特定波長の光の透過状態と非透過状態とを切り替える光スイッチと、を有し、前記光スイッチが非透過状態において前記種光生成用光ファイバの前記活性元素の励起状態が高くされ、前記光スイッチが透過状態において前記特定波長のパルス状の種光を出射する種光源と、
増幅用励起光を出射する増幅用励起光源と、前記種光及び前記増幅用励起光が入射し、前記増幅用励起光により励起される活性元素が添加される増幅用光ファイバと、を有し、前記種光を増幅する増幅器と、
前記種光源及び前記増幅器を制御する制御部と、
前記種光源と前記増幅器との間において、前記増幅器から前記種光源に進行する光の強度を検出する光検出部と、
を備え、
前記制御部は、
前記種光生成用励起光源から前記種光生成用励起光が出射されると共に、前記光スイッチが透過状態とされている状態で、前記増幅用励起光源から前記増幅用励起光を出射させ、
前記増幅用励起光源から前記増幅用励起光が出射している状態において、前記光スイッチを透過状態から非透過状態にし、前記種光を出射するときに前記光スイッチを再び透過状態にして、
前記増幅器から出射させる出力光のパルス幅が小さいほど前記光スイッチの非透過状態の期間が長くなるよう制御すると共に、前記出力光のピーク強度が所定の強度になるように前記増幅用励起光源から出射する増幅用励起光の強度を制御し、
前記光検出部で検出される光の強度が出射させる種光のパルス幅に応じた所定の値になるときに、前記光スイッチを非透過状態とする
ことを特徴とするファイバレーザ装置。 - 前記種光源と前記増幅器との間に設けられ、前記パルス状の種光が出射しない期間に前記種光源から出射する光を波長変換せず、前記パルス状の種光を波長変換する波長変換器と、
前記波長変換器と前記増幅器との間に設けられ、前記種光源から出射する光の内、前記波長変換器で波長変換された光を透過し、前記波長変換器で波長変換されない光の透過が抑制される波長選択フィルタと、
を更に備える
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のファイバレーザ装置。
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