JPH04229674A - 光デバイス - Google Patents
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- JPH04229674A JPH04229674A JP3121886A JP12188691A JPH04229674A JP H04229674 A JPH04229674 A JP H04229674A JP 3121886 A JP3121886 A JP 3121886A JP 12188691 A JP12188691 A JP 12188691A JP H04229674 A JPH04229674 A JP H04229674A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- 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
- H01S3/1112—Passive mode locking
-
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
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-
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- H01S3/1115—Passive mode locking using intracavity saturable absorbers
Landscapes
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコヒーレント光源に係り
、特にモード同期のために非線形外部共振器を採用した
結合共振器レーザ（ｃｏｕｐｌｅｄ−ｃａｖｉｔｙ ｌ
ａｓｅｒ）に関する。
、特にモード同期のために非線形外部共振器を採用した
結合共振器レーザ（ｃｏｕｐｌｅｄ−ｃａｖｉｔｙ ｌ
ａｓｅｒ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】ピコ秒及びフェムト秒の光パルスは、通
信及び電気光学的サンプリング等の多様な技術分野にお
いて広く応用されつつある。レーザからこのような短い
パルス幅を得るために、モード同期が一般に用いられて
いる。固体レーザに結合された非線形外部共振器によっ
て、固体レーザだけから得られるよりもはるかに短いパ
ルスを発生させることが可能となった。この現象が生ず
るのは、非線形外部共振器が固体レーザのモード同期バ
ンド幅を増大させ、その共振器内に結合されたモード間
の位相情報をより効率的に伝達できるからであると理解
されている。
信及び電気光学的サンプリング等の多様な技術分野にお
いて広く応用されつつある。レーザからこのような短い
パルス幅を得るために、モード同期が一般に用いられて
いる。固体レーザに結合された非線形外部共振器によっ
て、固体レーザだけから得られるよりもはるかに短いパ
ルスを発生させることが可能となった。この現象が生ず
るのは、非線形外部共振器が固体レーザのモード同期バ
ンド幅を増大させ、その共振器内に結合されたモード間
の位相情報をより効率的に伝達できるからであると理解
されている。
【０００３】非線形外部共振器を有するモード同期レー
ザの顕著な例は、米国特許第４，６３５，２６３号およ
びオプティクス・レターズ第４巻、Ｎｏ．１、ｐｐ１３
−１５（１９８４）にモレナウアー（Ｍｏｌｌｅｎａｕ
ｅｒ）により記載されたソリトンレーザである。ソリト
ンレーザは非線形外部共振器に結合された主共振器を有
している。 この主共振器には、他のレーザによって光学的に励起さ
れる固体要素としての利得媒質が含まれる。励起（ポン
ピング）は連続波状又はパルス状である。非線形外部共
振器にとって主共振器への結合に必要なのは、主共振器
へ戻り注入される信号の位相が非共振カー効果（ｎｏｎ
ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｋｅｒｒ ｅｆｆｅｃｔ）による非
線形性の強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）に依存することで
ある。外部共振器に非線形効果を与えるために光ファイ
バを採用する場合、ネット群速度分散が負の時、即ち群
速度が周波数増大とともに減少するとき、このレーザに
よってソリトンパルスの形成が可能となる。
ザの顕著な例は、米国特許第４，６３５，２６３号およ
びオプティクス・レターズ第４巻、Ｎｏ．１、ｐｐ１３
−１５（１９８４）にモレナウアー（Ｍｏｌｌｅｎａｕ
ｅｒ）により記載されたソリトンレーザである。ソリト
ンレーザは非線形外部共振器に結合された主共振器を有
している。 この主共振器には、他のレーザによって光学的に励起さ
れる固体要素としての利得媒質が含まれる。励起（ポン
ピング）は連続波状又はパルス状である。非線形外部共
振器にとって主共振器への結合に必要なのは、主共振器
へ戻り注入される信号の位相が非共振カー効果（ｎｏｎ
ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｋｅｒｒ ｅｆｆｅｃｔ）による非
線形性の強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）に依存することで
ある。外部共振器に非線形効果を与えるために光ファイ
バを採用する場合、ネット群速度分散が負の時、即ち群
速度が周波数増大とともに減少するとき、このレーザに
よってソリトンパルスの形成が可能となる。
【０００４】ソリトンレーザは結合非線形外部共振器に
おいてファイバの負の群速度分散を用いるが、他方でフ
ァイバの正の群速度分散を用いる重要なレーザが開発さ
れている。このレーザはソリトンを形成しないが、短パ
ルスを形成することが観測されている。付加的パルスモ
ード同期レーザ（ＡＰＭ：Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｐｕｌｓ
ｅ Ｍｏｄｅｌｏｃｋｅｄ ｌａｓｅｒ）及び結合共振
器型モード同期レーザ（ＣＣＭ）はこのようなレーザの
例である。ここで、非線形外部共振器は、戻りパルスが
主共振器パルスとコヒーレントに加わるように、主共振
器にマッチングしている。その結果、非線形外部共振器
によりチャープが生じ、それが光パルスのピークでの増
強干渉を生じさせると同時に、光パルスの翼部、即ち末
端部での相殺干渉を生じさせる。 これがパルスを先鋭にし短パルス化を促進する。
おいてファイバの負の群速度分散を用いるが、他方でフ
ァイバの正の群速度分散を用いる重要なレーザが開発さ
れている。このレーザはソリトンを形成しないが、短パ
ルスを形成することが観測されている。付加的パルスモ
ード同期レーザ（ＡＰＭ：Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｐｕｌｓ
ｅ Ｍｏｄｅｌｏｃｋｅｄ ｌａｓｅｒ）及び結合共振
器型モード同期レーザ（ＣＣＭ）はこのようなレーザの
例である。ここで、非線形外部共振器は、戻りパルスが
主共振器パルスとコヒーレントに加わるように、主共振
器にマッチングしている。その結果、非線形外部共振器
によりチャープが生じ、それが光パルスのピークでの増
強干渉を生じさせると同時に、光パルスの翼部、即ち末
端部での相殺干渉を生じさせる。 これがパルスを先鋭にし短パルス化を促進する。
【０００５】付加的パルスモード同期レーザはイッペン
（Ｉｐｐｅｎ）等によりＪ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ｂ
，第６巻Ｎｏ．９ ｐｐ．１７３６−４５（１９８９
）に記載され、結合共振器モード同期レーザはキーン（
Ｋｅａｎ）等によりオプティクス・レターズ第１４巻Ｎ
ｏ．１ ｐｐ．３９−４１（１９８９）に記載されて
いる。
（Ｉｐｐｅｎ）等によりＪ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ｂ
，第６巻Ｎｏ．９ ｐｐ．１７３６−４５（１９８９
）に記載され、結合共振器モード同期レーザはキーン（
Ｋｅａｎ）等によりオプティクス・レターズ第１４巻Ｎ
ｏ．１ ｐｐ．３９−４１（１９８９）に記載されて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】数１００フェムト秒ほ
どの短パルスは上記レーザのいくつかで報告されている
が、それらレーザの開発及び改良にはいくつかの技術的
問題がある。必要なレーザ要素を構成実現するにはいく
つかの困難がある。付加的パルスモード同期レーザを作
製するには数カ月程度、場合によっては１年程度を必要
とする。これら構成要素の位置合わせはその困難の主な
原因になりつつある。１つの共振器から他の共振器への
結合は、外部共振器が光ファイバのような導波路要素を
採用する場合に更に複雑になる。更に、外部共振器に光
ファイバを有するレーザにおいて、非線形効果は光ファ
イバの長さを長くすることによってのみ増大する。最後
に、実際問題として、上記レーザのほとんどはパルス生
成を開始するためにナローノイズピーク（ｎａｒｒｏｗ
ｎｏｉｓｅ ｐｅａｋ）のような外部励起が必要なこ
とも注意すべきである。
どの短パルスは上記レーザのいくつかで報告されている
が、それらレーザの開発及び改良にはいくつかの技術的
問題がある。必要なレーザ要素を構成実現するにはいく
つかの困難がある。付加的パルスモード同期レーザを作
製するには数カ月程度、場合によっては１年程度を必要
とする。これら構成要素の位置合わせはその困難の主な
原因になりつつある。１つの共振器から他の共振器への
結合は、外部共振器が光ファイバのような導波路要素を
採用する場合に更に複雑になる。更に、外部共振器に光
ファイバを有するレーザにおいて、非線形効果は光ファ
イバの長さを長くすることによってのみ増大する。最後
に、実際問題として、上記レーザのほとんどはパルス生
成を開始するためにナローノイズピーク（ｎａｒｒｏｗ
ｎｏｉｓｅ ｐｅａｋ）のような外部励起が必要なこ
とも注意すべきである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による、遠隔非線
形反射器手段を有する非線形外部結合共振器を採用した
結合共振器レーザによって、設計及び実現が容易となり
、また自動スタート、制御可能な非線形効果及び強力な
モード同期が達成される。一般に、遠隔非線形反射器手
段は、近共振条件下で動作するように設計されている。
形反射器手段を有する非線形外部結合共振器を採用した
結合共振器レーザによって、設計及び実現が容易となり
、また自動スタート、制御可能な非線形効果及び強力な
モード同期が達成される。一般に、遠隔非線形反射器手
段は、近共振条件下で動作するように設計されている。
【０００８】この結合共振器レーザは、主共振器にＣＷ
励起利得媒質と、非線形外部共振器に近共振非線形性を
取り込む手段とを含む。このような非線形性はバルク半
導体材料又は半導体量子井戸デバイスによって達成され
る。この近共振、低分散非線形性によって大きな非線形
位相シフト信号が得られ、この信号が主共振器へ戻り注
入されたとき、レーザの強いモード同期を引き起こす。
励起利得媒質と、非線形外部共振器に近共振非線形性を
取り込む手段とを含む。このような非線形性はバルク半
導体材料又は半導体量子井戸デバイスによって達成され
る。この近共振、低分散非線形性によって大きな非線形
位相シフト信号が得られ、この信号が主共振器へ戻り注
入されたとき、レーザの強いモード同期を引き起こす。
【０００９】非線形効果を制御するには、遠隔非線形反
射器手段に対するレンズの位置を変化させればよい。
射器手段に対するレンズの位置を変化させればよい。
【００１０】
【実施例】結合共振器レーザは一般にある所定波長で光
ビームを発生するレーザを含んでいる。主共振器のレー
ザに結合された非線形外部共振器を有することで、光ビ
ームの変調とそれによるモード同期を可能にする。本発
明の原理によれば、非線形外部共振器は光ビームを反射
する遠隔反射器手段を有し、光ビームの所定パラメータ
を非線形に変化させる。
ビームを発生するレーザを含んでいる。主共振器のレー
ザに結合された非線形外部共振器を有することで、光ビ
ームの変調とそれによるモード同期を可能にする。本発
明の原理によれば、非線形外部共振器は光ビームを反射
する遠隔反射器手段を有し、光ビームの所定パラメータ
を非線形に変化させる。
【００１１】遠隔反射器手段は、半導体材料及び半導体
／誘電体組合せ材料から実現され得る。遠隔反射器手段
の非線形効果は、バルク半導体材料および半導体量子井
戸材料から得られる。遠隔反射器手段の反射性は、バル
ク又は量子井戸半導体材料の一端面上に積層された１／
４波長の半導体又は誘電体積層構造によって与えられる
。遠隔反射器手段の非線形性及び反射性に寄与する部分
は、標準的な成長堆積技術を用いて容易に集積形成され
る。
／誘電体組合せ材料から実現され得る。遠隔反射器手段
の非線形効果は、バルク半導体材料および半導体量子井
戸材料から得られる。遠隔反射器手段の反射性は、バル
ク又は量子井戸半導体材料の一端面上に積層された１／
４波長の半導体又は誘電体積層構造によって与えられる
。遠隔反射器手段の非線形性及び反射性に寄与する部分
は、標準的な成長堆積技術を用いて容易に集積形成され
る。
【００１２】遠隔反射器手段は光ビームに反応するから
、主共振器レーザの波長は、遠隔反射器手段を構成する
バルク半導体材料又は半導体量子井戸材料の励起子共振
波長より長いか又は実質的に一致することが一般的に望
ましい。現時点において、レーザ動作が最良になるのは
、主共振器レーザが半導体量子井戸材料の励起子共振エ
ネルギより低い数１０ｍｅＶに調整されたとき、即ち励
起子共振波長より長い波長に調整されたときである。 この近共振動作条件において、量子井戸は低分散と入射
光ビームの大きな非線形位相シフトを与える。
、主共振器レーザの波長は、遠隔反射器手段を構成する
バルク半導体材料又は半導体量子井戸材料の励起子共振
波長より長いか又は実質的に一致することが一般的に望
ましい。現時点において、レーザ動作が最良になるのは
、主共振器レーザが半導体量子井戸材料の励起子共振エ
ネルギより低い数１０ｍｅＶに調整されたとき、即ち励
起子共振波長より長い波長に調整されたときである。 この近共振動作条件において、量子井戸は低分散と入射
光ビームの大きな非線形位相シフトを与える。
【００１３】図１は本発明による非線形外部共振器モー
ド同期レーザの一実施例を示す。利得媒質１０１は主共
振器に対して利得を与えるものであり、標準Ｔｉ：Ａｌ
２Ｏ３ロッドで実現可能である。このロッドは、ブリュ
スター角の端面ファセットを有し、長さは約２３ｍｍで
ある。利得媒質１０１は平均出力５〜１５Ｗのアルゴン
レーザ１０２のオールライン放出によって励起される。 励起ビームは鏡１１４によって主共振器へ反射される。 レンズ１１３は励起ビームを集束させ、その強度を利得
媒質１０１へ集中させる。利得媒質１０１は端鏡１００
及び１０４によって規定されたＺ状の非点収差補償共振
器に組み込まれている。端鏡１０４は反射率９７％で設
計され、主共振器レーザからの光ビームの出力結合器と
して働く。フィルタ１０３は主共振器内に含まれ、チュ
ーニングに用いられる。フィルタ１０３はライオットフ
ィルタ（Ｌｙｏｔ ｆｉｌｔｅｒ）のような複屈折板で
実現される。 端鏡１００は一般に１００％に近い高反射率を有する。 曲面鏡１１５及び１１６は光ビームを主共振器の利得媒
質１０１上へ集光させる。
ド同期レーザの一実施例を示す。利得媒質１０１は主共
振器に対して利得を与えるものであり、標準Ｔｉ：Ａｌ
２Ｏ３ロッドで実現可能である。このロッドは、ブリュ
スター角の端面ファセットを有し、長さは約２３ｍｍで
ある。利得媒質１０１は平均出力５〜１５Ｗのアルゴン
レーザ１０２のオールライン放出によって励起される。 励起ビームは鏡１１４によって主共振器へ反射される。 レンズ１１３は励起ビームを集束させ、その強度を利得
媒質１０１へ集中させる。利得媒質１０１は端鏡１００
及び１０４によって規定されたＺ状の非点収差補償共振
器に組み込まれている。端鏡１０４は反射率９７％で設
計され、主共振器レーザからの光ビームの出力結合器と
して働く。フィルタ１０３は主共振器内に含まれ、チュ
ーニングに用いられる。フィルタ１０３はライオットフ
ィルタ（Ｌｙｏｔ ｆｉｌｔｅｒ）のような複屈折板で
実現される。 端鏡１００は一般に１００％に近い高反射率を有する。 曲面鏡１１５及び１１６は光ビームを主共振器の利得媒
質１０１上へ集光させる。
【００１４】主共振器に結合された非線形外部共振器は
端鏡１０４と遠隔反射器１０７との間の光路によって規
定される。本実施例では、非線形外部共振器は折り畳ま
れて出力結合器１０５を含むことを可能にしている。出
力結合器１０５は、非線形外部共振器モード同期レーザ
からのモード同期光ビームに対して出力ポートを提供し
、９０％の反射率に設計される。出力結合器１０５には
ピエゾ素子（図示せず）が設けられ、それによって微小
に移動させることができ、正確な共振器長のマッチング
を可能にする。
端鏡１０４と遠隔反射器１０７との間の光路によって規
定される。本実施例では、非線形外部共振器は折り畳ま
れて出力結合器１０５を含むことを可能にしている。出
力結合器１０５は、非線形外部共振器モード同期レーザ
からのモード同期光ビームに対して出力ポートを提供し
、９０％の反射率に設計される。出力結合器１０５には
ピエゾ素子（図示せず）が設けられ、それによって微小
に移動させることができ、正確な共振器長のマッチング
を可能にする。
【００１５】共振器長マッチングは従来技術において明
瞭となっている。外部共振器の光路長は主共振器レーザ
に対する光路長の整数倍又はその逆数倍に実質的に等し
く設定されることが考えられる。
瞭となっている。外部共振器の光路長は主共振器レーザ
に対する光路長の整数倍又はその逆数倍に実質的に等し
く設定されることが考えられる。
【００１６】非線形外部共振器にはレンズ１０６も含ま
れ、レンズ１０６は反射防止材料でコーティングされて
いることが望ましい。また、レンズ１０６は光ビームを
遠隔反射器１０７上に集束させる。図示されていないピ
エゾ素子や標準平行移動素子（ｓｔａｎｄａｒｄ ｔｒ
ａｎｓｌａｔｉｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ）等により遠隔反
射器１０７に関してレンズ１０６の位置を変化させるこ
とにより、遠隔反射器１０７上に当たる光ビームの強度
を変化させることが可能である。その結果、遠隔反射器
１０７による非線形効果は比例的に変化する。レンズ１
０６も慎重に位置づけられ、遠隔反射器１０７でら反射
されて外部共振器へ戻った光ビームを正確にモードマッ
チさせる。レンズ１０６の焦点距離は遠隔反射器１０７
の半導体材料の非線形性および励起光パワーに従って決
定される。本実施例では５倍のレンズが用いられる。
れ、レンズ１０６は反射防止材料でコーティングされて
いることが望ましい。また、レンズ１０６は光ビームを
遠隔反射器１０７上に集束させる。図示されていないピ
エゾ素子や標準平行移動素子（ｓｔａｎｄａｒｄ ｔｒ
ａｎｓｌａｔｉｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ）等により遠隔反
射器１０７に関してレンズ１０６の位置を変化させるこ
とにより、遠隔反射器１０７上に当たる光ビームの強度
を変化させることが可能である。その結果、遠隔反射器
１０７による非線形効果は比例的に変化する。レンズ１
０６も慎重に位置づけられ、遠隔反射器１０７でら反射
されて外部共振器へ戻った光ビームを正確にモードマッ
チさせる。レンズ１０６の焦点距離は遠隔反射器１０７
の半導体材料の非線形性および励起光パワーに従って決
定される。本実施例では５倍のレンズが用いられる。
【００１７】遠隔反射器１０７の一例が図２に示されて
いる。この例では、標準的な半導体成長技術を用いてｐ
−ｉ−ｎ構造がエピタキシャル成長により形成される。 非線形効果は真性領域において支配的に生ずる。この真
性領域は、５０のＡｌＧａＡｓ障壁（幅８ｎｍ、Ａｌモ
ル分率約０．３）によって分離された一連の５０のＧａ
Ａｓ量子井戸（幅１０ｎｍ）により構成される。
いる。この例では、標準的な半導体成長技術を用いてｐ
−ｉ−ｎ構造がエピタキシャル成長により形成される。 非線形効果は真性領域において支配的に生ずる。この真
性領域は、５０のＡｌＧａＡｓ障壁（幅８ｎｍ、Ａｌモ
ル分率約０．３）によって分離された一連の５０のＧａ
Ａｓ量子井戸（幅１０ｎｍ）により構成される。
【００１８】ＡｌＡｓおよびＡｌＧａＡｓ（Ａｌモル分
率約０．２）からなる１０周期の１／４波長誘電体層に
よって高反射率バック層が得られ、光ビームを共振器内
へ反射させる。この例の誘電体反射器は約８５０ｎｍを
中心とした反射性を示す。遠隔反射器１０７は銅ブロッ
クの表面が反射防止コートされ、インジウムはんだ付け
（Ｉｎ−ｓｏｌｄｅｒｅｄ）されており、安定化バス１
０８によって温度制御されている。安定化バス１０８は
、ハイパワー条件下でも非線形外部共振器に対して温度
制御を行い良好な熱安定性を与える。
率約０．２）からなる１０周期の１／４波長誘電体層に
よって高反射率バック層が得られ、光ビームを共振器内
へ反射させる。この例の誘電体反射器は約８５０ｎｍを
中心とした反射性を示す。遠隔反射器１０７は銅ブロッ
クの表面が反射防止コートされ、インジウムはんだ付け
（Ｉｎ−ｓｏｌｄｅｒｅｄ）されており、安定化バス１
０８によって温度制御されている。安定化バス１０８は
、ハイパワー条件下でも非線形外部共振器に対して温度
制御を行い良好な熱安定性を与える。
【００１９】本実施例では遠隔反射器１０７が熱を効率
的に消散させるが、薄膜反射器では効率的に消散できな
い。薄膜反射器では本発明で期待されるような数ワット
の光パワーを有する光ビームの反射ができないからであ
る。
的に消散させるが、薄膜反射器では効率的に消散できな
い。薄膜反射器では本発明で期待されるような数ワット
の光パワーを有する光ビームの反射ができないからであ
る。
【００２０】出力結合器１０５はフォールディング・ミ
ラー（ｆｏｌｄｉｎｇｍｉｒｒｏｒ）として実現される
。図１に示すように、その出力は調整鏡１１７〜１２０
を介してＲＦスペクトル分析器１１０、自動相関計（コ
レレータ）１１１、および高速検出器及びサンプリング
・オシロスコープ１１２のような複数の利用デバイスへ
結合される。 上記利用デバイスはモード同期プロセスを最適化するた
めに必要な調整を行うのに有用である。
ラー（ｆｏｌｄｉｎｇｍｉｒｒｏｒ）として実現される
。図１に示すように、その出力は調整鏡１１７〜１２０
を介してＲＦスペクトル分析器１１０、自動相関計（コ
レレータ）１１１、および高速検出器及びサンプリング
・オシロスコープ１１２のような複数の利用デバイスへ
結合される。 上記利用デバイスはモード同期プロセスを最適化するた
めに必要な調整を行うのに有用である。
【００２１】遠隔反射器１０７に付加された平行移動器
（トランスレータ）１２１は外部共振器の光路長の調整
を可能とし、レーザ動作の最適化に望ましい共振器長の
マッチングを与える。
（トランスレータ）１２１は外部共振器の光路長の調整
を可能とし、レーザ動作の最適化に望ましい共振器長の
マッチングを与える。
【００２２】遠隔反射器１０７の近共振非線形性は、従
来用いられた非共振カー型非線形性とは明瞭に異なる。 パルス形成は、付加的パルスモード同期に基づくもので
はなく、大きな非線形振幅信号に基づくものである。こ
の非線形振幅信号が主共振器へ戻されると、レーザの強
いモード同期を生じさせる。主共振器の高いＱは短パル
ス形成には望ましい。高い内部共振器強度は利得飽和を
促進する。外部共振器の光路長を２ｍｍだけデチューニ
ングすると、パルスを１０ｐｓｅｃオーダーで持続させ
ることができる。
来用いられた非共振カー型非線形性とは明瞭に異なる。 パルス形成は、付加的パルスモード同期に基づくもので
はなく、大きな非線形振幅信号に基づくものである。こ
の非線形振幅信号が主共振器へ戻されると、レーザの強
いモード同期を生じさせる。主共振器の高いＱは短パル
ス形成には望ましい。高い内部共振器強度は利得飽和を
促進する。外部共振器の光路長を２ｍｍだけデチューニ
ングすると、パルスを１０ｐｓｅｃオーダーで持続させ
ることができる。
【００２３】本発明の重要な利点は、強い非線形性が非
常に短い光路長にわたって得られることである。従来と
は反対に、導波路が長い相互作用長にわたって光伝達を
サポートする必要がない。本発明は光ビームへほとんど
分散を導入しないから、レンズ１０６の焦点距離を用い
て分散を変化させることなく非線形性の強度を変化させ
ることができる。
常に短い光路長にわたって得られることである。従来と
は反対に、導波路が長い相互作用長にわたって光伝達を
サポートする必要がない。本発明は光ビームへほとんど
分散を導入しないから、レンズ１０６の焦点距離を用い
て分散を変化させることなく非線形性の強度を変化させ
ることができる。
【００２４】チューナビリティは温度補償を採用するか
、又はＡｌＧａＡｓのＡｌ濃度変化のような成分濃度を
変化させた半導体材料を成長させることによって達成さ
れる。
、又はＡｌＧａＡｓのＡｌ濃度変化のような成分濃度を
変化させた半導体材料を成長させることによって達成さ
れる。
【００２５】遠隔反射器で用いられる半導体材料は、例
えば量子井戸構造のＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ及びＩｎＧ
ａＡｓＰ／ＩｎＰのようなＩＩＩ−Ｖ族化合物である。 量子井戸用及びバルク半導体材料用の他の材料も周知で
る。
えば量子井戸構造のＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ及びＩｎＧ
ａＡｓＰ／ＩｎＰのようなＩＩＩ−Ｖ族化合物である。 量子井戸用及びバルク半導体材料用の他の材料も周知で
る。
【００２６】主共振器レーザは、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：
ＢＥＬ、Ｎｄ：ｇｌａｓｓ及びＮａＣｌ：Ｆ＋２から成
るグループから選択された１つとして達成される。
ＢＥＬ、Ｎｄ：ｇｌａｓｓ及びＮａＣｌ：Ｆ＋２から成
るグループから選択された１つとして達成される。
【００２７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る遠隔非線形反射器手段を有する非線形外部結合共振器
を採用した結合共振器レーザによって、設計及び実現が
容易となり、また自動スタート、制御可能な非線形効果
及び強力なモード同期が達成される。
る遠隔非線形反射器手段を有する非線形外部結合共振器
を採用した結合共振器レーザによって、設計及び実現が
容易となり、また自動スタート、制御可能な非線形効果
及び強力なモード同期が達成される。
【図１】本発明による非線形外部共振器モード同期レー
ザの一実施例を示す概略的構成図である。
ザの一実施例を示す概略的構成図である。
【図２】本実施例における遠隔反射器１０７の一例を示
す概略的断面構成図である。
す概略的断面構成図である。
１０１ 利得媒質
１０２ アルゴンレーザ
１０３ フィルタ
１００、１０４ 端鏡
１０５ 出力結合器
１０７ 遠隔反射器
１０８ 安定化バス
１２１ 平行移動器
Claims (16)
- 【請求項１】 第１の波長で光ビームを発生するレー
ザと、前記光ビームの変調を誘起させ前記光ビームをモ
ード同期させる前記レーザと光学的に結合した非線形外
部共振器手段と、を有し、前記非線形外部共振器手段が
、前記光ビームに反応し前記光ビームのある所定パラメ
ータを反射させ且つ非線形に変化させる遠隔反射器手段
を含む、ことを特徴とする光デバイス。 - 【請求項２】 前記非線形外部共振器手段は、更に、
前記光ビームを前記遠隔反射器手段上へ集光させるレン
ズを含むことを特徴とする請求項１記載の光デバイス。 - 【請求項３】 前記非線形外部共振器手段は、更に、
前記遠隔反射器手段上へ集光した前記光ビームの強度を
変化させるために前記遠隔反射器手段に対して前記レン
ズの位置を変化させる平行移動手段を含むことを特徴と
する請求項２記載の光デバイス。 - 【請求項４】 前記非線形外部共振器手段は、その出
力ビームを結合する出力手段を含むことを特徴とする請
求項１記載の光デバイス。 - 【請求項５】 前記遠隔反射器手段は、前記非線形外
部共振器手段の光路長を変化させるために遠隔反射器の
位置を変化させる平行移動手段を含むことを特徴とする
請求項１記載の光デバイス。 - 【請求項６】 前記遠隔反射器手段は、前記第１の波
長の光ビームを非線形に変化させる半導体材料構造と、
該半導体材料構造と共に集積され該半導体材料構造の一
端面上に位置された反射器と、を含むことを特徴とする
請求項１記載の光デバイス。 - 【請求項７】 前記半導体材料構造は、実質的に前記
第１の波長以上の励起子共振波長を有する実質的に均質
なバルク半導体材料を含むこと特徴とする請求項６記載
の光デバイス。 - 【請求項８】 前記実質的に均質なバルク半導体材料
はＧａＡｓを含み、前記レーザはＴｉ：Ａｌ２Ｏ３利得
媒質を含むことを特徴とする請求項７記載の光デバイス
。 - 【請求項９】 前記実質的に均質なバルク半導体材料
はＩｎＧａＡｓを含み、前記レーザはＮｄ：ＹＡＧ、Ｎ
ｄ：ＢＥＬ及びＮｄ：ｇｌａｓｓからなるグループから
選択された利得媒質を含むことを特徴とする請求項７記
載の光デバイス。 - 【請求項１０】 前記実質的に均質なバルク半導体材
料はＩｎＧａＡｓを含み、前記レーザはＮａＣｌ：Ｆ＋
２利得媒質を含むことを特徴とする請求項７記載の光デ
バイス。 - 【請求項１１】 前記半導体材料構造は、実質的に前
記第１の波長以上の励起子共振波長を有する少なくとも
１つの量子井戸領域を含むこと特徴とする請求項６記載
の光デバイス。 - 【請求項１２】 前記量子井戸領域は第１及び第２の
ＡｌＧａＡｓ障壁層と該第１及び第２の障壁層の間のＧ
ａＡｓ井戸層とを含み、前記レーザはＴｉ：Ａｌ２Ｏ３
利得媒質を含むことを特徴とする請求項１１記載の光デ
バイス。 - 【請求項１３】 前記量子井戸領域は第１及び第２の
ＧａＡｓ障壁層と該第１及び第２の障壁層の間のＩｎＧ
ａＡｓ井戸層とを含み、前記レーザはＮｄ：ＹＡＧ、Ｎ
ｄ：ＢＥＬ及びＮｄ：ｇｌａｓｓからなるグループから
選択された利得媒質を含むことを特徴とする請求項１１
記載の光デバイス。 - 【請求項１４】 前記量子井戸領域は第１及び第２の
ＩｎＰ障壁層と該第１及び第２の障壁層の間のＩｎＧａ
ＡｓＰ井戸層とを含み、前記レーザはＮａＣｌ：Ｆ＋２
利得媒質を含むことを特徴とする請求項１１記載の光デ
バイス。 - 【請求項１５】 前記非線形外部共振器手段に対する
光路長は前記レーザに対する光路長の整数倍に実質的に
等しいことを特徴とする請求項１記載の光デバイス。 - 【請求項１６】 前記レーザに対する光路長は前記非
線形外部共振器手段に対する光路長の整数倍に実質的に
等しいことを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US523622 | 1990-05-15 | ||
| US07/523,622 US5007059A (en) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | Nonlinear external cavity modelocked laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04229674A true JPH04229674A (ja) | 1992-08-19 |
| JPH06105815B2 JPH06105815B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=24085739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3121886A Expired - Lifetime JPH06105815B2 (ja) | 1990-05-15 | 1991-04-25 | 光デバイス |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5007059A (ja) |
| EP (1) | EP0457479A3 (ja) |
| JP (1) | JPH06105815B2 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5345454A (en) * | 1991-11-06 | 1994-09-06 | At&T Bell Laboratories | Antiresonant Fabry-Perot p-i-n modulator |
| US5237577A (en) * | 1991-11-06 | 1993-08-17 | At&T Bell Laboratories | Monolithically integrated fabry-perot saturable absorber |
| US5278855A (en) * | 1992-05-11 | 1994-01-11 | At&T Bell Laboratories | Broadband semiconductor saturable absorber |
| US5272708A (en) * | 1992-10-30 | 1993-12-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Two-micron modelocked laser system |
| US5627854A (en) * | 1995-03-15 | 1997-05-06 | Lucent Technologies Inc. | Saturable bragg reflector |
| US5563508A (en) * | 1995-03-31 | 1996-10-08 | Panasonic Technologies | Non-contact resistivity measurement apparatus and method using femtosecond laser pulses to create an electron flow |
| US5786560A (en) * | 1995-03-31 | 1998-07-28 | Panasonic Technologies, Inc. | 3-dimensional micromachining with femtosecond laser pulses |
| US5912915A (en) * | 1997-05-19 | 1999-06-15 | Coherent, Inc. | Ultrafast laser with multiply-folded resonant cavity |
| IT1298068B1 (it) * | 1997-12-24 | 1999-12-20 | Tts Srl | Gruppo ottico per diodo laser |
| US6002703A (en) * | 1998-01-28 | 1999-12-14 | University Of Utah Research Foundation | Gaussian profile promoting cavity for semiconductor laser |
| AT408163B (de) * | 1998-02-25 | 2001-09-25 | Wintner Ernst Dr | Lasersystem zur erzeugung ultrakurzer lichtimpulse |
| CN1101069C (zh) * | 1998-10-19 | 2003-02-05 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 无光谱限制的激光输出方法 |
| US6275512B1 (en) | 1998-11-25 | 2001-08-14 | Imra America, Inc. | Mode-locked multimode fiber laser pulse source |
| DE19934638B4 (de) | 1999-07-23 | 2004-07-08 | Jenoptik Ldt Gmbh | Modensynchronisierter Festkörperlaser mit mindestens einem konkaven Faltungsspiegel |
| US6741619B1 (en) | 2000-04-03 | 2004-05-25 | Massachusetts Institute Of Technology | Semiconductor elements for stabilizing laser output |
| WO2003028177A1 (en) | 2001-09-24 | 2003-04-03 | Giga Tera Ag | Pulse-generating laser |
| GB2385459B (en) * | 2001-10-30 | 2005-06-15 | Laser Quantum Ltd | Laser Cavity |
| JP4190325B2 (ja) * | 2003-03-24 | 2008-12-03 | 株式会社トプコン | 固体レーザ装置及び固体レーザ装置によるレーザ照射方法 |
| US7812423B2 (en) * | 2003-08-12 | 2010-10-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Optical device comprising crystalline semiconductor layer and reflective element |
| CN100375346C (zh) * | 2003-12-31 | 2008-03-12 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 多波长交叉锁模飞秒激光器核心插件 |
| US20060029110A1 (en) * | 2004-08-03 | 2006-02-09 | Imra America, Inc. | Cavity monitoring device for pulse laser |
| US7903701B2 (en) * | 2009-03-27 | 2011-03-08 | Electro Scientific Industries, Inc. | Intracavity harmonic generation using a recycled intermediate harmonic |
| US20130044773A1 (en) * | 2011-08-18 | 2013-02-21 | Venkata Adiseshaiah Bhagavatula | Optical sources having proximity coupled laser source and waveguide |
| WO2015112448A1 (en) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | Imra America, Inc. | Methods and systems for high speed laser surgery |
| CN111060452B (zh) * | 2019-12-23 | 2022-08-05 | 山西斯珂炜瑞光电科技有限公司 | 一种补偿古依相移增加非线性相互作用的晶体炉装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4635263A (en) * | 1983-07-29 | 1987-01-06 | At&T Bell Laboratories | Soliton laser |
| DE3474384D1 (en) * | 1983-12-30 | 1988-11-03 | American Telephone & Telegraph | Laser controlled by a multiple layer heterostructure |
-
1990
- 1990-05-15 US US07/523,622 patent/US5007059A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-04-25 JP JP3121886A patent/JPH06105815B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1991-05-08 EP EP19910304117 patent/EP0457479A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5007059A (en) | 1991-04-09 |
| EP0457479A3 (en) | 1992-11-19 |
| EP0457479A2 (en) | 1991-11-21 |
| JPH06105815B2 (ja) | 1994-12-21 |
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