JPH05175577A - リングレーザ - Google Patents
リングレーザInfo
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- JPH05175577A JPH05175577A JP4139622A JP13962292A JPH05175577A JP H05175577 A JPH05175577 A JP H05175577A JP 4139622 A JP4139622 A JP 4139622A JP 13962292 A JP13962292 A JP 13962292A JP H05175577 A JPH05175577 A JP H05175577A
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- 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
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06791—Fibre ring lasers
-
- 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
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/1062—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using a controlled passive interferometer, e.g. a Fabry-Perot etalon
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 偏光独立性を有し、単純な動作によってレー
ザを同調可能でしかも低損失の同調素子を備え、それに
より、コンパクトで簡略な構成を有し、高効率・高出力
で同調範囲の広い、優れたリングレーザを提供する。 【構成】 レーザ動作によりレーザ光を生成するため
に、ゲイン導入手段１０６によって、光ファイバリング
１１０にその光損失を越える量の光ゲインを導入する。
レーザ光の周波数を、偏光とは無関係に、ファブリペロ
ーエタロン１０１によって同調する。ゲイン導入手段１
０６は、典型的には、レーザダイオード１０４によって
ポンピングされるエルビウムドープファイバ増幅器であ
る。一般的に、レーザ光を光ファイバリング１１０内で
単一方向にのみ周回させる手段１０２を有する。
ザを同調可能でしかも低損失の同調素子を備え、それに
より、コンパクトで簡略な構成を有し、高効率・高出力
で同調範囲の広い、優れたリングレーザを提供する。 【構成】 レーザ動作によりレーザ光を生成するため
に、ゲイン導入手段１０６によって、光ファイバリング
１１０にその光損失を越える量の光ゲインを導入する。
レーザ光の周波数を、偏光とは無関係に、ファブリペロ
ーエタロン１０１によって同調する。ゲイン導入手段１
０６は、典型的には、レーザダイオード１０４によって
ポンピングされるエルビウムドープファイバ増幅器であ
る。一般的に、レーザ光を光ファイバリング１１０内で
単一方向にのみ周回させる手段１０２を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はリングレーザに関し、特
に電気的に同調可能な光ファイバリングレーザに関す
る。
に電気的に同調可能な光ファイバリングレーザに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】同調レーザは、光通信、光ファイバセン
サ、分光器などの広い応用範囲を有している。高性能の
エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）増幅器と適切なパ
ワーでポンピングされるレーザとを利用することによ
り、光ファイバ通信に有用な１．５μｍ近傍の波長にお
いて、コンパクトなダイオードレーザポンプの電気的同
調ファイバレーザの設計に適した同調素子が提供でき
る。
サ、分光器などの広い応用範囲を有している。高性能の
エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）増幅器と適切なパ
ワーでポンピングされるレーザとを利用することによ
り、光ファイバ通信に有用な１．５μｍ近傍の波長にお
いて、コンパクトなダイオードレーザポンプの電気的同
調ファイバレーザの設計に適した同調素子が提供でき
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】実用的な同調レーザは
コンパクトで簡略な構成を有する必要がある。そのポン
ピング条件は適切なものであり、そのレーザは電気的に
同調可能なものでなければならない。従来のリングレー
ザは、様々な技術を包含しており、その同調素子は大き
く、そして、強い偏光依存性を有し、非常に複雑な構成
で複雑な動作をするものであった。これらの従来技術に
おける素子はまた、高い損失を有しているため、その効
率は比較的低く、高いポンピング条件が必要であった。
従って、本発明の目的は、偏光からの独立性を有し、小
型で単純な構成と単純な動作によってレーザを同調可能
でしかも低損失の同調素子を備え、それにより、コンパ
クトで簡略な構成を有し、高効率・高出力で同調範囲の
広い、優れたリングレーザを提供することである。
コンパクトで簡略な構成を有する必要がある。そのポン
ピング条件は適切なものであり、そのレーザは電気的に
同調可能なものでなければならない。従来のリングレー
ザは、様々な技術を包含しており、その同調素子は大き
く、そして、強い偏光依存性を有し、非常に複雑な構成
で複雑な動作をするものであった。これらの従来技術に
おける素子はまた、高い損失を有しているため、その効
率は比較的低く、高いポンピング条件が必要であった。
従って、本発明の目的は、偏光からの独立性を有し、小
型で単純な構成と単純な動作によってレーザを同調可能
でしかも低損失の同調素子を備え、それにより、コンパ
クトで簡略な構成を有し、高効率・高出力で同調範囲の
広い、優れたリングレーザを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ電気
的同調リングレーザは、ダイオードポンプのエルビウム
ドープファイバ増幅器を有し、光ファイバリング内に光
ゲインを導入する。そのゲインはレーザ動作によりレー
ザ光を生成するために、光ファイバリングの光損失を越
えるものである。レーザ光の周波数は偏光とは無関係
に、ファイバファブリペロー（ＦＦＰ）エタロンで同調
される。
的同調リングレーザは、ダイオードポンプのエルビウム
ドープファイバ増幅器を有し、光ファイバリング内に光
ゲインを導入する。そのゲインはレーザ動作によりレー
ザ光を生成するために、光ファイバリングの光損失を越
えるものである。レーザ光の周波数は偏光とは無関係
に、ファイバファブリペロー（ＦＦＰ）エタロンで同調
される。
【０００５】本発明のリングレーザは、コンパクトで、
電気的に同調可能で、全部光ファイバでできており、低
いしきい値（Ｉth＜３ｍＷ）で、１．５２５から１．５
８６マイクロメーター（μｍ）の範囲で同調可能であ
り、パワーの変化は３．５ｄＢ以下である。ＦＦＰは他
の同調素子よりも非常に（３ｄＢ以上）低い損失を有す
るので、適切なポンピング条件の下で、半導体ダイオー
ド、ダイオードレーザポンプにより、レーザを稼動でき
る。ＦＦＰの偏光からの独立性により、構成を簡略化で
き、ＦＦＰをバイアス調整するだけで、レーザをすべて
の同調範囲に渡って同調することができる。一つの応用
例として、狭い自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）を有する
第２のＦＦＰを用いて、広いＦＳＲを有する第１のＦＦ
Ｐと共に使用することもできる。
電気的に同調可能で、全部光ファイバでできており、低
いしきい値（Ｉth＜３ｍＷ）で、１．５２５から１．５
８６マイクロメーター（μｍ）の範囲で同調可能であ
り、パワーの変化は３．５ｄＢ以下である。ＦＦＰは他
の同調素子よりも非常に（３ｄＢ以上）低い損失を有す
るので、適切なポンピング条件の下で、半導体ダイオー
ド、ダイオードレーザポンプにより、レーザを稼動でき
る。ＦＦＰの偏光からの独立性により、構成を簡略化で
き、ＦＦＰをバイアス調整するだけで、レーザをすべて
の同調範囲に渡って同調することができる。一つの応用
例として、狭い自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）を有する
第２のＦＦＰを用いて、広いＦＳＲを有する第１のＦＦ
Ｐと共に使用することもできる。
【０００６】
【実施例】図１は本発明の一実施例で、ファイバファブ
リペロー（ＦＦＰ）エタロンを電気的同調素子として用
いたエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）リングレーザ
の一実施例である。図１の素子の多くは従来の素子と同
様なものである。
リペロー（ＦＦＰ）エタロンを電気的同調素子として用
いたエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）リングレーザ
の一実施例である。図１の素子の多くは従来の素子と同
様なものである。
【０００７】ファイバファブリペローエタロン１０１
は、シングルモード光ファイバの入力端と出力端を研磨
し、そこをコーティングすることによって形成された２
個のミラーを有する。このミラーは空気ギャップによっ
て分離され、この空気ギャップの長さは、例えば、シン
グルモード光ファイバの長さである。このファイバファ
ブリペローエタロン１０１は、空気ギャップの長さを調
整するような制御信号を入力することによって、電気的
に同調できる。
は、シングルモード光ファイバの入力端と出力端を研磨
し、そこをコーティングすることによって形成された２
個のミラーを有する。このミラーは空気ギャップによっ
て分離され、この空気ギャップの長さは、例えば、シン
グルモード光ファイバの長さである。このファイバファ
ブリペローエタロン１０１は、空気ギャップの長さを調
整するような制御信号を入力することによって、電気的
に同調できる。
【０００８】ファイバファブリペローエタロン１０１
は、共振時において、６６ｎｍの自由スペクトル範囲
と、５５ｄＢの同調特性と、０．７ｄＢの挿入損失を有
する。制御ライン１００上の制御信号を変化することに
よって、ファイバファブリペローエタロン１０１は、光
ファイバリング１１０からなるファイバリングレーザキ
ャビティの光の波長を制御する。光ファイバリング１１
０はエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）増幅器１０６
を有し、これにより光ファイバリング１１０の光損失を
越える光ゲインを光ファイバリング１１０に導入する。
エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）増幅器１０６は、
３０ｍの長さを有しており、そのカットオフ波長は１．
０μｍ、コア直径は２μｍ、屈折率差はΔｎ＝０．０４
５である。このコアは、１００ｐｐｍのＥｒ濃度を有
し、ＧｅとＡｌによってドープされている。波長選択カ
プラ１０３は、１．４８μｍのレーザダイオード１０４
により放射されるポンプ光を、レーザ加工されたファイ
バマイクロレンズに導入し、続いて、エルビウムドープ
ファイバ（ＥＤＦ）増幅器１０６内に導入する。
は、共振時において、６６ｎｍの自由スペクトル範囲
と、５５ｄＢの同調特性と、０．７ｄＢの挿入損失を有
する。制御ライン１００上の制御信号を変化することに
よって、ファイバファブリペローエタロン１０１は、光
ファイバリング１１０からなるファイバリングレーザキ
ャビティの光の波長を制御する。光ファイバリング１１
０はエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）増幅器１０６
を有し、これにより光ファイバリング１１０の光損失を
越える光ゲインを光ファイバリング１１０に導入する。
エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）増幅器１０６は、
３０ｍの長さを有しており、そのカットオフ波長は１．
０μｍ、コア直径は２μｍ、屈折率差はΔｎ＝０．０４
５である。このコアは、１００ｐｐｍのＥｒ濃度を有
し、ＧｅとＡｌによってドープされている。波長選択カ
プラ１０３は、１．４８μｍのレーザダイオード１０４
により放射されるポンプ光を、レーザ加工されたファイ
バマイクロレンズに導入し、続いて、エルビウムドープ
ファイバ（ＥＤＦ）増幅器１０６内に導入する。
【０００９】ファイバファブリペローエタロン１０１は
定在波共振器では使用できない。なぜなら、定在波共振
器はパスバンド外の波長を反射し、リングキャビティ内
で、これらの波長に対し共振器エンドミラーとして作用
するからである。しかし、光アイソレータ１０２を用い
ると、光はリングキャビティ内を一方向にのみ周回す
る。この光アイソレータ１０２は、ＦＦＰパスバンド外
の波長において、ＦＦＰからの反射により生成される定
在波レーザモードを圧縮することにより、リングキャビ
ティの波長感度を確保する。このようにして、ＦＦＰパ
スバンド外の波長に対して、共振器を形成することが阻
止されるので、レーザ動作はＦＦＰパスバンド内におい
てのみ発生する。
定在波共振器では使用できない。なぜなら、定在波共振
器はパスバンド外の波長を反射し、リングキャビティ内
で、これらの波長に対し共振器エンドミラーとして作用
するからである。しかし、光アイソレータ１０２を用い
ると、光はリングキャビティ内を一方向にのみ周回す
る。この光アイソレータ１０２は、ＦＦＰパスバンド外
の波長において、ＦＦＰからの反射により生成される定
在波レーザモードを圧縮することにより、リングキャビ
ティの波長感度を確保する。このようにして、ＦＦＰパ
スバンド外の波長に対して、共振器を形成することが阻
止されるので、レーザ動作はＦＦＰパスバンド内におい
てのみ発生する。
【００１０】図１の実施例において、エルビウムドープ
ファイバ（ＥＤＦ）増幅器１０６の後段に、出力カプラ
として機能する５０：５０のヒューズドファイバカプラ
１０７が配置される。偏光コントローラ１０８は出力パ
ワーを最大にするために光ファイバリング１１０内に設
けられる。もし必要ならば、ポンプパワーをモニターす
るために、９９：１のヒューズドファイバカプラ１０５
を光ファイバリング１１０内に設けてもよい。
ファイバ（ＥＤＦ）増幅器１０６の後段に、出力カプラ
として機能する５０：５０のヒューズドファイバカプラ
１０７が配置される。偏光コントローラ１０８は出力パ
ワーを最大にするために光ファイバリング１１０内に設
けられる。もし必要ならば、ポンプパワーをモニターす
るために、９９：１のヒューズドファイバカプラ１０５
を光ファイバリング１１０内に設けてもよい。
【００１１】図１では、ファイバファブリペローエタロ
ン１０１をヒューズドファイバカプラ１０７の後（下流
側）に配置しているが、場合に応じて、ファイバファブ
リペローエタロン１０１を光ファイバリング１１０内の
任意の場所、例えば、ヒューズドファイバカプラ１０７
の直前（上流側）に配置してもよい。このように配置し
た場合、出力パワーは幾分減少する。その理由はファイ
バファブリペローエタロン１０１自身により光ファイバ
リング１１０内に損失が導入されるからである。しか
し、この構成においては、ファイバファブリペローエタ
ロン１０１が出力フィルタとして動作し、所望外の波長
においてエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）増幅器１
０６からの自然放出が出力カプラ（ヒューズドファイバ
カプラ１０７）に到達するのを阻止できるという利点が
ある。
ン１０１をヒューズドファイバカプラ１０７の後（下流
側）に配置しているが、場合に応じて、ファイバファブ
リペローエタロン１０１を光ファイバリング１１０内の
任意の場所、例えば、ヒューズドファイバカプラ１０７
の直前（上流側）に配置してもよい。このように配置し
た場合、出力パワーは幾分減少する。その理由はファイ
バファブリペローエタロン１０１自身により光ファイバ
リング１１０内に損失が導入されるからである。しか
し、この構成においては、ファイバファブリペローエタ
ロン１０１が出力フィルタとして動作し、所望外の波長
においてエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）増幅器１
０６からの自然放出が出力カプラ（ヒューズドファイバ
カプラ１０７）に到達するのを阻止できるという利点が
ある。
【００１２】図１のリングレーザをテストした実験結果
では、最大３００ｍＡの注入電流で、３２ｍＷという大
出力のポンプパワーがリングレーザ内に発生した。図２
はポンプパワーとレーザ出力パワーの関係を示すグラフ
である。光対光カーブは１．５６６μｍの波長で測定さ
れた。このしきい値は２．９ｍＷである。この傾斜効率
は０．１５で、３２ｍＷのポンプパワーに対して、出力
パワーは４．２ｍＷである。図３は０．１ｎｍ解像度に
よって測定されたレーザラインを表す。他の実施例にお
いて、高効率エルビウムドープファイバゲイン媒体で、
僅か１．１ｍの長さのものは、傾斜効率は２６％で、最
大出力パワーは１５ｍＷで、同調範囲は７０ｎｍを越え
ている。
では、最大３００ｍＡの注入電流で、３２ｍＷという大
出力のポンプパワーがリングレーザ内に発生した。図２
はポンプパワーとレーザ出力パワーの関係を示すグラフ
である。光対光カーブは１．５６６μｍの波長で測定さ
れた。このしきい値は２．９ｍＷである。この傾斜効率
は０．１５で、３２ｍＷのポンプパワーに対して、出力
パワーは４．２ｍＷである。図３は０．１ｎｍ解像度に
よって測定されたレーザラインを表す。他の実施例にお
いて、高効率エルビウムドープファイバゲイン媒体で、
僅か１．１ｍの長さのものは、傾斜効率は２６％で、最
大出力パワーは１５ｍＷで、同調範囲は７０ｎｍを越え
ている。
【００１３】図１のレーザの同調特性は図４に示され
る。この図４は１．５２６μｍと１．５８４μｍの間の
レーザ波長の出力スペクトルを表すグラフである。レー
ザラインのスペクトルパワー密度は、エルビウムゲイン
スペクトルの他の波長におけるスペクトルパワー密度に
対し、（０．５ｎｍ測定解像度と０．１ｎｍ以下のレー
ザライン幅に対して調整する）同調範囲の大部分にわた
り、５０ｄＢ以上高くなっている。
る。この図４は１．５２６μｍと１．５８４μｍの間の
レーザ波長の出力スペクトルを表すグラフである。レー
ザラインのスペクトルパワー密度は、エルビウムゲイン
スペクトルの他の波長におけるスペクトルパワー密度に
対し、（０．５ｎｍ測定解像度と０．１ｎｍ以下のレー
ザライン幅に対して調整する）同調範囲の大部分にわた
り、５０ｄＢ以上高くなっている。
【００１４】レーザ波長と制御ライン１００に入力され
るＦＦＰバイアスとのグラフを示す図５から明かなよう
に、同調範囲は１．５２５μｍから１．５８６μｍと、
６０ｎｍを越える。この範囲にわたってレーザラインの
パワーは図６に示すように、３．５ｄＢ以下で変化す
る。この図６はレーザ出力パワーとレーザ波長との関係
を表すグラフである。ＦＦＰバイアスだけを調節するこ
とによって、偏光を調整する必要なく、６０ｎｍの同調
範囲にわたって、レーザ波長を連続的に変えることがで
きる。
るＦＦＰバイアスとのグラフを示す図５から明かなよう
に、同調範囲は１．５２５μｍから１．５８６μｍと、
６０ｎｍを越える。この範囲にわたってレーザラインの
パワーは図６に示すように、３．５ｄＢ以下で変化す
る。この図６はレーザ出力パワーとレーザ波長との関係
を表すグラフである。ＦＦＰバイアスだけを調節するこ
とによって、偏光を調整する必要なく、６０ｎｍの同調
範囲にわたって、レーザ波長を連続的に変えることがで
きる。
【００１５】この連続的な同調は、図５において、ゲイ
ンスペクトルのある部分にわたって示されている。この
図５は１．５３１μｍ近傍の一次同調を示す。二次同調
における６０ｎｍの範囲の全般にわたって同調に必要な
ＦＦＰバイアスの変化は約１０Ｖである。一次同調にお
いて、レーザ波長は、最初はバイアスの変化と共にゆっ
くり変化するが、約５０Ｖの初期バイアスを越えると、
波長のバイアスに対する依存性は均一になり、同調カー
ブは直線になる。同調カーブが直線から離れるのは、Ｆ
ＦＰ負荷摩擦の影響と、低バイアス（ＶFFP ＜５０Ｖ）
におけるＦＦＰピエゾ電子変換器のヒステリシスカーブ
の形状の影響と、同調範囲の限界点近くのゲインプリン
グとによる。
ンスペクトルのある部分にわたって示されている。この
図５は１．５３１μｍ近傍の一次同調を示す。二次同調
における６０ｎｍの範囲の全般にわたって同調に必要な
ＦＦＰバイアスの変化は約１０Ｖである。一次同調にお
いて、レーザ波長は、最初はバイアスの変化と共にゆっ
くり変化するが、約５０Ｖの初期バイアスを越えると、
波長のバイアスに対する依存性は均一になり、同調カー
ブは直線になる。同調カーブが直線から離れるのは、Ｆ
ＦＰ負荷摩擦の影響と、低バイアス（ＶFFP ＜５０Ｖ）
におけるＦＦＰピエゾ電子変換器のヒステリシスカーブ
の形状の影響と、同調範囲の限界点近くのゲインプリン
グとによる。
【００１６】ファイバファブリペローエタロン１０１が
低損失である結果、図１のエルビウムドープファイバ
（ＥＤＦ）増幅器１０６とＦＦＰ ＥＤＦのリングレー
ザのしきい値が低くなるため、しきい値パワー、傾斜効
率、出力パワー、及び同調範囲が、他の同調エルビウム
ドープファイバリングレーザに比較して改良される。こ
のため、ＦＦＰ ＥＤＦリングレーザは、特に、半導体
ダイオードレーザによりポンピングするのに適してい
る。ファイバファブリペローエタロン１０１は、その偏
光に対する独立性から、ＦＦＰバイアスのみを調整する
ことにより、６０ｎｍにわたる連続的な同調を単純な動
作で行うことができる。全体がファイバであるため、偏
光独立ダイオードポンプ素子とＦＦＰ ＥＤＦは、より
単純で、よりコンパクトな素子となる。
低損失である結果、図１のエルビウムドープファイバ
（ＥＤＦ）増幅器１０６とＦＦＰ ＥＤＦのリングレー
ザのしきい値が低くなるため、しきい値パワー、傾斜効
率、出力パワー、及び同調範囲が、他の同調エルビウム
ドープファイバリングレーザに比較して改良される。こ
のため、ＦＦＰ ＥＤＦリングレーザは、特に、半導体
ダイオードレーザによりポンピングするのに適してい
る。ファイバファブリペローエタロン１０１は、その偏
光に対する独立性から、ＦＦＰバイアスのみを調整する
ことにより、６０ｎｍにわたる連続的な同調を単純な動
作で行うことができる。全体がファイバであるため、偏
光独立ダイオードポンプ素子とＦＦＰ ＥＤＦは、より
単純で、よりコンパクトな素子となる。
【００１７】図７に本発明の他の実施例が示されてい
る。ファイバファブリペローフィルタの低損失と偏光か
らの独立性、およびそれらが動作する広い範囲にわたる
自由スペクトル範囲によって、ＦＦＰフィルタ７０１と
７０２を直列に接続し、シングル縦モード動作を行うこ
とが可能となり、狭いスペクトルレーザライン幅を有す
る電気的同調レーザを形成することができる。ＦＦＰフ
ィルタ７０１は、エルビウムゲインスペクトルの全体に
わたり同調できるように広い自由スペクトル範囲（ＦＳ
Ｒ）を有するよう構成され、一方、ＦＦＰフィルタ７０
２はリングキャビティの縦モードを選択できるように狭
いＦＳＲとパスバンドを有するよう構成される。レーザ
動作の安定化は、モード選択ＦＳＲ ＦＦＰフィルタ７
０２の周波数の一つを周波数ロックダイオードレーザ７
０７の放射波長にロックすることにより行われる。この
周波数は光電池７０８によってロックされている。半導
体レーザにおける周波数安定化のために光電池を使用す
ることは、米国特許４９３２０３０号（発明者：Ｙ．
Ｃ．Ｃｈｕｎｇ、１９９０年６月５日発行）に記載され
ている。ＦＦＰフィルタ７０１の周波数は制御ライン７
２１の信号入力により制御される。
る。ファイバファブリペローフィルタの低損失と偏光か
らの独立性、およびそれらが動作する広い範囲にわたる
自由スペクトル範囲によって、ＦＦＰフィルタ７０１と
７０２を直列に接続し、シングル縦モード動作を行うこ
とが可能となり、狭いスペクトルレーザライン幅を有す
る電気的同調レーザを形成することができる。ＦＦＰフ
ィルタ７０１は、エルビウムゲインスペクトルの全体に
わたり同調できるように広い自由スペクトル範囲（ＦＳ
Ｒ）を有するよう構成され、一方、ＦＦＰフィルタ７０
２はリングキャビティの縦モードを選択できるように狭
いＦＳＲとパスバンドを有するよう構成される。レーザ
動作の安定化は、モード選択ＦＳＲ ＦＦＰフィルタ７
０２の周波数の一つを周波数ロックダイオードレーザ７
０７の放射波長にロックすることにより行われる。この
周波数は光電池７０８によってロックされている。半導
体レーザにおける周波数安定化のために光電池を使用す
ることは、米国特許４９３２０３０号（発明者：Ｙ．
Ｃ．Ｃｈｕｎｇ、１９９０年６月５日発行）に記載され
ている。ＦＦＰフィルタ７０１の周波数は制御ライン７
２１の信号入力により制御される。
【００１８】周波数ロックダイオードレーザ７０７によ
り生成される光は、光電池７０８により検知され、フィ
ードバック回路７３１内で生成される電気信号を介して
周波数ロックダイオードレーザ７０７にフィードバック
されて、その出力を安定周波数にロックする。周波数ロ
ックダイオードレーザ７０７の出力は、光ファイバリン
グ７１０にカプラ７０９を介して結合され、ＦＦＰフィ
ルタ７０２を通過し、光ファイバリング７１０からカプ
ラ７０４を介して出力され、その周波数は光検知ダイオ
ード７０３により検知される。光検知ダイオード７０３
の電気的出力（この出力は、周波数ロックダイオードレ
ーザ７０７により生成される安定周波数の関数として決
定される）は、ＦＦＰフィルタ７０２にフィードバック
回路７３０を介して入力され、それにより、その周波数
を制御する。カプラ７０４はまた、リングレーザのレー
ザ出力７０６を提供する。図７のレーザはまた、エルビ
ウムドープファイバ増幅器７２０と、不都合な反射を防
止する２つの光アイソレータ７１１と７１２を有する。
この二つのアイソレータ７１１と７１２は、各ＦＦＰフ
ィルタ７０１と７０２にそれぞれ必要である。なぜな
ら、不都合な反射はＦＦＰフィルタにより生成されるか
らである。また、図１の実施例において、エルビウムド
ープファイバ増幅器以外のゲイン生成手段を用いること
もできる。
り生成される光は、光電池７０８により検知され、フィ
ードバック回路７３１内で生成される電気信号を介して
周波数ロックダイオードレーザ７０７にフィードバック
されて、その出力を安定周波数にロックする。周波数ロ
ックダイオードレーザ７０７の出力は、光ファイバリン
グ７１０にカプラ７０９を介して結合され、ＦＦＰフィ
ルタ７０２を通過し、光ファイバリング７１０からカプ
ラ７０４を介して出力され、その周波数は光検知ダイオ
ード７０３により検知される。光検知ダイオード７０３
の電気的出力（この出力は、周波数ロックダイオードレ
ーザ７０７により生成される安定周波数の関数として決
定される）は、ＦＦＰフィルタ７０２にフィードバック
回路７３０を介して入力され、それにより、その周波数
を制御する。カプラ７０４はまた、リングレーザのレー
ザ出力７０６を提供する。図７のレーザはまた、エルビ
ウムドープファイバ増幅器７２０と、不都合な反射を防
止する２つの光アイソレータ７１１と７１２を有する。
この二つのアイソレータ７１１と７１２は、各ＦＦＰフ
ィルタ７０１と７０２にそれぞれ必要である。なぜな
ら、不都合な反射はＦＦＰフィルタにより生成されるか
らである。また、図１の実施例において、エルビウムド
ープファイバ増幅器以外のゲイン生成手段を用いること
もできる。
【００１９】なお、本発明は、前記２つの実施例に限定
されるものではなく、この技術分野の当業者であれば、
本発明の種々の変形例を考え得るが、それらの変形例は
いずれも本発明の技術的範囲に包含される。
されるものではなく、この技術分野の当業者であれば、
本発明の種々の変形例を考え得るが、それらの変形例は
いずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００２０】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、周
波数同調手段として、偏光からの独立性を有し、小型で
単純な構成と単純な動作によってレーザを同調可能でし
かも低損失のファブリペローエタロンを使用することに
より、コンパクトで簡略な構成を有し、高効率・高出力
で同調範囲の広い、優れたリングレーザを提供すること
である。
波数同調手段として、偏光からの独立性を有し、小型で
単純な構成と単純な動作によってレーザを同調可能でし
かも低損失のファブリペローエタロンを使用することに
より、コンパクトで簡略な構成を有し、高効率・高出力
で同調範囲の広い、優れたリングレーザを提供すること
である。
【図１】本発明の一実施例のリングレーザを示す図であ
り、ファイバファブリ−ペローエタロンを電気的同調素
子として使用した同調ダイオードポンプファイバレーザ
を示す図である。
り、ファイバファブリ−ペローエタロンを電気的同調素
子として使用した同調ダイオードポンプファイバレーザ
を示す図である。
【図２】図１のレーザにおける、ポンプパワーとレーザ
出力パワーとの関係を示すグラフである。
出力パワーとの関係を示すグラフである。
【図３】０．１ｎｍ解像度と線形パワースケールによっ
て測定されたレーザラインを表すグラフである。
て測定されたレーザラインを表すグラフである。
【図４】０．５ｎｍ解像度によって測定された１．５２
６μｍと１．５８４μｍの間のレーザ波長の出力スペク
トルを表すグラフである。
６μｍと１．５８４μｍの間のレーザ波長の出力スペク
トルを表すグラフである。
【図５】レーザ波長とＦＦＰバイアスとの関係を表す図
で、１．５３１μｍ近傍の一次同調の詳細を表すグラフ
である。
で、１．５３１μｍ近傍の一次同調の詳細を表すグラフ
である。
【図６】レーザ出力パワーとレーザ波長との関係を表す
グラフである。
グラフである。
【図７】本発明の他の実施例のリングレーザを示す図で
あり、広い自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）を有するエタ
ロンと、狭いＦＳＲを有するエタロンとを用いたリング
レーザを示す図である。
あり、広い自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）を有するエタ
ロンと、狭いＦＳＲを有するエタロンとを用いたリング
レーザを示す図である。
１００ 制御ライン １０１ ファイバファブリペローエタロン １０２ 光アイソレータ １０３ 波長選択カプラ １０５ ９９：１のヒューズドファイバカプラ １０６ エルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）増幅器 １０７ ５０：５０のヒューズドファイバカプラ １０８ 偏光コントローラ １１０ 光ファイバリング ７０１ ＦＦＰフィルタ ７０２ ＦＦＰフィルタ ７０３ 光検知ダイオード ７０４ カプラ ７０６ レーザ出力 ７０７ 周波数ロックダイオードレーザ ７０８ 光電池 ７０９ カプラ ７１０ 光ファイバリング ７１１ 光アイソレータ ７１２ 光アイソレータ ７２０ エルビウムドープファイバ増幅器 ７２１ 制御ライン ７３０ フィードバック回路 ７３１ フィードバック回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユン シー．チュン アメリカ合衆国 07747 ニュージャージ ー アバーディーン、パース ヒル コー ト 239 (72)発明者 デヴィッド ジョン デジオヴァンニ アメリカ合衆国 07076 ニュージャージ ー スコッチ プレインズ、マウンテン アヴェニュー 1799 (72)発明者 ジュリアン ストーン アメリカ合衆国 07760 ニュージャージ ー ラムソン、ケンプ アヴェニュー 19 (72)発明者 ジェームス ダブリュ．シュルホフ アメリカ合衆国 07712 ニュージャージ ー オーシャン、ディール ロード 1147 (72)発明者 ジョン エル．ジスキンド アメリカ合衆国 07702 ニュージャージ ー シュルースベリー、パーク アヴェニ ュー 106
Claims (12)
- 【請求項１】 光ファイバリングと、レーザ動作により
レーザ光を生成するために前記光ファイバリングにその
光損失を越える量の光ゲインを導入するゲイン導入手段
と、前記レーザ光の周波数を同調する周波数同調手段を
有するリングレーザにおいて、 前記周波数同調手段はファブリペローエタロンであるこ
とを特徴とするリングレーザ。 - 【請求項２】 前記ゲイン導入手段はエルビウムドープ
ファイバであることを特徴とする請求項１のレーザ。 - 【請求項３】 前記周波数同調手段は、前記レーザ光を
前記光ファイバリング内で単一方向にのみ周回させる手
段を有することを特徴とする請求項１のレーザ。 - 【請求項４】 前記光ファイバリングは単一モード光フ
ァイバを有することを特徴とする請求項１のレーザ。 - 【請求項５】 前記光ファイバリングから前記レーザ光
の一部を抽出する手段をさらに有することを特徴とする
請求項１のレーザ。 - 【請求項６】 前記光ファイバリング内の他の素子によ
り周回するレーザ光に導入される偏光の変化を補償する
手段をさらに有することを特徴とする請求項１のレー
ザ。 - 【請求項７】 前記エルビウムドープファイバは半導体
レーザによってポンピングされることを特徴とする請求
項２のレーザ。 - 【請求項８】 光ファイバリングと、前記光ファイバリ
ング内を周回するレーザ光にゲインを提供する増幅器
と、前記光ファイバリング内に設けられ、電気制御信号
に応答して前記レーザ光を所望の周波数に維持する維持
手段を有し、前記維持手段はファブリペロー同調素子で
あることを特徴とする電気的同調ファイバレーザ。 - 【請求項９】 前記増幅器はエルビウムドープファイバ
であることを特徴とする請求項８のレーザ。 - 【請求項１０】 前記光ファイバリング内で前記レーザ
光を単一方向にのみ周回させる手段をさらに有すること
を特徴とする請求項８のレーザ。 - 【請求項１１】 ファイバファブリペローエタロンを同
調素子として有することを特徴とするエルビウムドープ
ファイバリングレーザ。 - 【請求項１２】 エルビウムドープファイバ増幅器とレ
ーザの周波数を電気的に制御する同調素子とを有し、前
記同調素子はファイバファブリペローエタロンであるこ
とを特徴とするリングレーザ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US706135 | 1991-05-28 | ||
| US07/706,135 US5132976A (en) | 1991-05-28 | 1991-05-28 | Electrically tunable fiber ring laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05175577A true JPH05175577A (ja) | 1993-07-13 |
| JP2648417B2 JP2648417B2 (ja) | 1997-08-27 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4139622A Expired - Fee Related JP2648417B2 (ja) | 1991-05-28 | 1992-05-06 | リングレーザ |
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|---|---|
| US (1) | US5132976A (ja) |
| EP (1) | EP0516332A3 (ja) |
| JP (1) | JP2648417B2 (ja) |
| CA (1) | CA2064488C (ja) |
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