JPH0864893A - 受動型調和分割モードロックレーザー - Google Patents
受動型調和分割モードロックレーザーInfo
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- JPH0864893A JPH0864893A JP6182558A JP18255894A JPH0864893A JP H0864893 A JPH0864893 A JP H0864893A JP 6182558 A JP6182558 A JP 6182558A JP 18255894 A JP18255894 A JP 18255894A JP H0864893 A JPH0864893 A JP H0864893A
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- 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
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- H01S3/1106—Mode locking
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- H01S3/1115—Passive mode locking using intracavity saturable absorbers
- H01S3/1118—Semiconductor saturable absorbers, e.g. semiconductor saturable absorber mirrors [SESAMs]; Solid-state saturable absorbers, e.g. carbon nanotube [CNT] based
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- H01S3/067—Fibre lasers
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- H01S2301/08—Generation of pulses with special temporal shape or frequency spectrum
- H01S2301/085—Generation of pulses with special temporal shape or frequency spectrum solitons
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- H01S3/082—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression
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- H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
- H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
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Abstract
(57)【要約】
【目的】受動型調和分割モードロックレーザーにおい
て、付加キャビティを用いた場合のような不安定さを排
除し、安定したモードロックを達成することを課題とす
る。 【構成】本発明は、受動型調和分割モードロックレーザ
ー100において、レーザーエネルギーを発生するため
のレーザーエネルギー発生手段と、前記レーザーエネル
ギー発生手段に接続された調和分割キャビティ200
と、前記レーザーエネルギーを前記キャビティ200内
に注入するためのポンピング手段300と、前記キャビ
ティ内でエネルギーを増幅する利得媒体202と、前記
利得媒体202を通りぬける縦軸204上に設けられた
エネルギー反射手段206と、前記光軸上に設けられ、
前記縦軸を第二の距離L、および、第二の距離Lよりも
長い第一の距離nLに分割し、受動型モードロックを発
生させる飽和吸収体400と、前記キャビティ内に発生
したレーザーエネルギーを出力するための出力手段21
6とを含むものである。
て、付加キャビティを用いた場合のような不安定さを排
除し、安定したモードロックを達成することを課題とす
る。 【構成】本発明は、受動型調和分割モードロックレーザ
ー100において、レーザーエネルギーを発生するため
のレーザーエネルギー発生手段と、前記レーザーエネル
ギー発生手段に接続された調和分割キャビティ200
と、前記レーザーエネルギーを前記キャビティ200内
に注入するためのポンピング手段300と、前記キャビ
ティ内でエネルギーを増幅する利得媒体202と、前記
利得媒体202を通りぬける縦軸204上に設けられた
エネルギー反射手段206と、前記光軸上に設けられ、
前記縦軸を第二の距離L、および、第二の距離Lよりも
長い第一の距離nLに分割し、受動型モードロックを発
生させる飽和吸収体400と、前記キャビティ内に発生
したレーザーエネルギーを出力するための出力手段21
6とを含むものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレーザーエネルギー発生
のための装置と方法に関係するものであり、特に超短パ
ルスの供給が可能な受動型モードロックレーザーに関連
するものである。
のための装置と方法に関係するものであり、特に超短パ
ルスの供給が可能な受動型モードロックレーザーに関連
するものである。
【0002】
【従来の技術】レーザー技術の分野において、従来より
能動型モードロックレーザーと受動型モードロックレー
ザーが知られている。しかし、従来の受動型モードロッ
クレーザーでは低反復率(Repetition Rate )の動作し
か期待できなかったので、超高速ビット率が望まれる通
信などの用途においては、超短パルスを得るために能動
型モードロックレーザーが使用されている。
能動型モードロックレーザーと受動型モードロックレー
ザーが知られている。しかし、従来の受動型モードロッ
クレーザーでは低反復率(Repetition Rate )の動作し
か期待できなかったので、超高速ビット率が望まれる通
信などの用途においては、超短パルスを得るために能動
型モードロックレーザーが使用されている。
【0003】受動型モードロックレーザー、特に受動型
モードロック・ファイバーレーザーは低反復率での動作
しか達成できなかった。その理由は、希土類元素をドー
ピングさせたファイバーが低利得の断面積であるため、
および、高いドーピングレベルでの交差緩和(Cross Re
laxations )により生じるファイバーのエネルギー損失
傾向のためである。この結果、典型的なファイバーの長
さはエルビウム(Erbium)イオンを用いた場合1メート
ル程度よりも短くできない。ネオジミウム(Neodymium
)ファイバならば1メートル以下の長さにすることも
可能だが、そのようなファイバーの長さは製造・処理過
程で実用的でないために一般的ではない。
モードロック・ファイバーレーザーは低反復率での動作
しか達成できなかった。その理由は、希土類元素をドー
ピングさせたファイバーが低利得の断面積であるため、
および、高いドーピングレベルでの交差緩和(Cross Re
laxations )により生じるファイバーのエネルギー損失
傾向のためである。この結果、典型的なファイバーの長
さはエルビウム(Erbium)イオンを用いた場合1メート
ル程度よりも短くできない。ネオジミウム(Neodymium
)ファイバならば1メートル以下の長さにすることも
可能だが、そのようなファイバーの長さは製造・処理過
程で実用的でないために一般的ではない。
【0004】この結果、受動型モードロックファイバー
レーザーのキャビティにおける基本周波数は通常100
メガヘルツ程度に制限されている。受動型モードロック
・ファイバーレーザーのキャビティに付加キャビティを
補足することによって高反復率を得ることができるが、
これでは様々なキャビティ間の位相変動に敏感なレーザ
ーになってしまい、安定な動作が期待できなくなる。
レーザーのキャビティにおける基本周波数は通常100
メガヘルツ程度に制限されている。受動型モードロック
・ファイバーレーザーのキャビティに付加キャビティを
補足することによって高反復率を得ることができるが、
これでは様々なキャビティ間の位相変動に敏感なレーザ
ーになってしまい、安定な動作が期待できなくなる。
【0005】この結果、現在では能動型変調技術を用い
てより高い調和モードロックを達成する能動型モードロ
ックファイバーレーザーの開発が注目されている。この
ような能動型変調技術は位相変動の影響を受けにくく、
数ギガヘルツ(Several GHz)程度の反復率で比較的安
定したパルストレインを発生できる。より高い調和モー
ドロックを達成するためには能動型モードロックレーザ
ーが適しているが、その場合、電子回路などを用いた能
動型の変調が必要になる。このような背景から、能動型
の変調を必要とせず、より高い調和モードロックを達成
できる受動型モードロックレーザーの開発が望まれてい
る。受動型モードロック技術では変調用の電子回路が不
要なので、低コストで効率的なレーザーが提供できる。
てより高い調和モードロックを達成する能動型モードロ
ックファイバーレーザーの開発が注目されている。この
ような能動型変調技術は位相変動の影響を受けにくく、
数ギガヘルツ(Several GHz)程度の反復率で比較的安
定したパルストレインを発生できる。より高い調和モー
ドロックを達成するためには能動型モードロックレーザ
ーが適しているが、その場合、電子回路などを用いた能
動型の変調が必要になる。このような背景から、能動型
の変調を必要とせず、より高い調和モードロックを達成
できる受動型モードロックレーザーの開発が望まれてい
る。受動型モードロック技術では変調用の電子回路が不
要なので、低コストで効率的なレーザーが提供できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、受動型調和
分割モードロックレーザーにおいて、付加キャビティを
用いた場合のような不安定さを排除し、安定したモード
ロックを達成することを課題とする。
分割モードロックレーザーにおいて、付加キャビティを
用いた場合のような不安定さを排除し、安定したモード
ロックを達成することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本第1発明は、受動型調
和分割モードロックレーザーにおいて、レーザーエネル
ギーを発生するためのレーザーエネルギー発生手段と、
前記レーザーエネルギー発生手段に接続された調和分割
キャビティと、前記レーザーエネルギーを前記キャビテ
ィ内に注入するためのポンピング手段と、前記キャビテ
ィ内でエネルギーを増幅する利得媒体と、前記利得媒体
を通りぬける縦軸上に設けられたエネルギー反射手段
と、前記光軸上に設けられ、前記縦軸を第二の距離、お
よび、第二の距離よりも長い第一の距離に分割し、受動
型モードロックを発生させる飽和吸収体と、前記キャビ
ティ内に発生したレーザーエネルギーを出力するための
出力手段とを含むものである。
和分割モードロックレーザーにおいて、レーザーエネル
ギーを発生するためのレーザーエネルギー発生手段と、
前記レーザーエネルギー発生手段に接続された調和分割
キャビティと、前記レーザーエネルギーを前記キャビテ
ィ内に注入するためのポンピング手段と、前記キャビテ
ィ内でエネルギーを増幅する利得媒体と、前記利得媒体
を通りぬける縦軸上に設けられたエネルギー反射手段
と、前記光軸上に設けられ、前記縦軸を第二の距離、お
よび、第二の距離よりも長い第一の距離に分割し、受動
型モードロックを発生させる飽和吸収体と、前記キャビ
ティ内に発生したレーザーエネルギーを出力するための
出力手段とを含むものである。
【0008】本第2発明は、受動型調和分割モードロッ
クレーザーにおいて、飽和吸収体により第一、第二の距
離に調和区分されたキャビティを有し、レーザーエネル
ギーを発生させるエネルギー発生手段と、前記エネルギ
ー発生手段が発生したレーザーエネルギーを前記キャビ
ティに注入するための注入手段とを含み、前記第一の距
離が前記第二の距離よりも長いものである。
クレーザーにおいて、飽和吸収体により第一、第二の距
離に調和区分されたキャビティを有し、レーザーエネル
ギーを発生させるエネルギー発生手段と、前記エネルギ
ー発生手段が発生したレーザーエネルギーを前記キャビ
ティに注入するための注入手段とを含み、前記第一の距
離が前記第二の距離よりも長いものである。
【0009】
【作用】飽和吸収体は入射するレーザーエネルギーのレ
ベルが高い時にはレーザーエネルギーを通過させるが、
入射するレーザーエネルギーのレベルが低い時にはレー
ザーエネルギーの通過を阻む特性を有する。第1および
第2発明では、利得媒体から第二キャビティミラーに向
かって移動する複数のパルスと第二キャビティミラーか
ら利得媒体に向かって移動する複数のパルスが飽和吸収
体内で衝突し、飽和吸収体に入射するエネルギーが高く
なった時にのみパルスが飽和吸収体を通過し得る。キャ
ビティ内の飽和吸収体の位置において常時パルスが衝突
するモードでのみパルスが飽和吸収体を通過し得るの
で、安定したモードロックが得られる。
ベルが高い時にはレーザーエネルギーを通過させるが、
入射するレーザーエネルギーのレベルが低い時にはレー
ザーエネルギーの通過を阻む特性を有する。第1および
第2発明では、利得媒体から第二キャビティミラーに向
かって移動する複数のパルスと第二キャビティミラーか
ら利得媒体に向かって移動する複数のパルスが飽和吸収
体内で衝突し、飽和吸収体に入射するエネルギーが高く
なった時にのみパルスが飽和吸収体を通過し得る。キャ
ビティ内の飽和吸収体の位置において常時パルスが衝突
するモードでのみパルスが飽和吸収体を通過し得るの
で、安定したモードロックが得られる。
【0010】
【発明の効果】本発明によれば、位相変化に敏感な、い
かなる付加キャビティをも用いることなく、安定した受
動型モードロックが得られる。また、本発明では変調の
ための電子回路を用いることなく、高い反復率で安定し
たパルストレインが発生できる。
かなる付加キャビティをも用いることなく、安定した受
動型モードロックが得られる。また、本発明では変調の
ための電子回路を用いることなく、高い反復率で安定し
たパルストレインが発生できる。
【0011】
【実施例】図1は本発明の実施例の基本構成を示すブロ
ック図である。受動型モードロックレーザー100はレ
ーザーキャビティ200として設計されたレーザーエネ
ルギー発生手段を含む。本発明の特徴として、レーザー
エネルギー発生手段は、例えばFabry-Perot キャビティ
のような調和分割キャビティである。受動型モードロッ
クレーザー100はさらにレーザーエネルギーをレーザ
ーキャビティー200に注入するためのポンピング手段
300を含んでいる。
ック図である。受動型モードロックレーザー100はレ
ーザーキャビティ200として設計されたレーザーエネ
ルギー発生手段を含む。本発明の特徴として、レーザー
エネルギー発生手段は、例えばFabry-Perot キャビティ
のような調和分割キャビティである。受動型モードロッ
クレーザー100はさらにレーザーエネルギーをレーザ
ーキャビティー200に注入するためのポンピング手段
300を含んでいる。
【0012】図1の実施例に示されているように、調和
分割されたキャビティ200は、キャビティ200の中
にエネルギーを増幅するための利得媒体202を含む。
利得媒体202は、軽い増幅作用がある(すなわち、利
得がある)いかなる希土ドープファイバーとなりうる。
理解を容易にするため、以後は利得媒体202としてエ
ルビウムイオンでドーピングされたファイバーを持つレ
ーザーを例にとって説明する。しかしながら、エルビウ
ムイオンでドーピングされたファイバーの代わりに、ネ
オジウムイオン等でドーピングされたその他の希土ドー
プファイバーが使用可能であることは言うまでもない。
分割されたキャビティ200は、キャビティ200の中
にエネルギーを増幅するための利得媒体202を含む。
利得媒体202は、軽い増幅作用がある(すなわち、利
得がある)いかなる希土ドープファイバーとなりうる。
理解を容易にするため、以後は利得媒体202としてエ
ルビウムイオンでドーピングされたファイバーを持つレ
ーザーを例にとって説明する。しかしながら、エルビウ
ムイオンでドーピングされたファイバーの代わりに、ネ
オジウムイオン等でドーピングされたその他の希土ドー
プファイバーが使用可能であることは言うまでもない。
【0013】更に、本発明はファイバーレーザーだけに
限定されず、バルク半導体を利得媒体として用いたバル
ク(Bulk)固体レーザーや半導体レーザー等、他のレー
ザーにも利用できる。また、キャビティ200にレーザ
ーエネルギーを注入する際には光学的または電気的なポ
ンピング方法を使用することが可能であるが、一般的に
光学的な方法はバルク固体レーザーと共に使用されるこ
とが好ましく、電気的な方法は半導体レーザーと共に使
用されることが好ましい。
限定されず、バルク半導体を利得媒体として用いたバル
ク(Bulk)固体レーザーや半導体レーザー等、他のレー
ザーにも利用できる。また、キャビティ200にレーザ
ーエネルギーを注入する際には光学的または電気的なポ
ンピング方法を使用することが可能であるが、一般的に
光学的な方法はバルク固体レーザーと共に使用されるこ
とが好ましく、電気的な方法は半導体レーザーと共に使
用されることが好ましい。
【0014】調和分割キャビティ200は、また、利得
媒体202を通過して、矢印204により示された縦軸
に沿った方向にエネルギーを反射するための反射手段を
含む。図1に示されているように、エネルギー反射手段
はキャビティ200の第一端に位置する第一キャビティ
ミラー206を含む。第一キャビティミラー206は部
分的な反射鏡で、キャビティ200中のレーザーエネル
ギーの一部を漏洩させる。
媒体202を通過して、矢印204により示された縦軸
に沿った方向にエネルギーを反射するための反射手段を
含む。図1に示されているように、エネルギー反射手段
はキャビティ200の第一端に位置する第一キャビティ
ミラー206を含む。第一キャビティミラー206は部
分的な反射鏡で、キャビティ200中のレーザーエネル
ギーの一部を漏洩させる。
【0015】更に、エネルギー反射手段はキャビティ2
00の第二端に位置する第二キャビティミラー208を
含んでいる。第二端は第一端の反対側に位置しており、
第一キャビティミラー206と第二キャビティミラー2
08の間がキャビティ200となる。第二キャビティミ
ラー208はキャビティ200中のレーザーエネルギー
を全て反射する全反射鏡である。第一キャビティミラー
206および第二キャビティミラー208は当業者が使
用している公知の鏡体であるので、鏡体に関する詳細な
説明は省略する。
00の第二端に位置する第二キャビティミラー208を
含んでいる。第二端は第一端の反対側に位置しており、
第一キャビティミラー206と第二キャビティミラー2
08の間がキャビティ200となる。第二キャビティミ
ラー208はキャビティ200中のレーザーエネルギー
を全て反射する全反射鏡である。第一キャビティミラー
206および第二キャビティミラー208は当業者が使
用している公知の鏡体であるので、鏡体に関する詳細な
説明は省略する。
【0016】調和分割されたキャビティ200は、縦軸
204に沿って位置する飽和吸収体210を含む。飽和
吸収体210はキャビティ200の縦軸204を第一と
第二の距離に分割する。飽和吸収体210はキャビティ
に発生するレーザー波長の周辺にバンド端を有する半導
体の飽和吸収体であり得る。しかしながら、理解を容易
にするために以下の説明では多重量子ウェル(Multiple
Quantum Well )飽和吸収体を使用した例を用いて説明
する。
204に沿って位置する飽和吸収体210を含む。飽和
吸収体210はキャビティ200の縦軸204を第一と
第二の距離に分割する。飽和吸収体210はキャビティ
に発生するレーザー波長の周辺にバンド端を有する半導
体の飽和吸収体であり得る。しかしながら、理解を容易
にするために以下の説明では多重量子ウェル(Multiple
Quantum Well )飽和吸収体を使用した例を用いて説明
する。
【0017】多重量子ウェル飽和吸収体は、例えばAlIn
As障壁(Barriers)とGaInAsウェルに基づいて形成され
得る。飽和吸収体210は第一キャビティミラー206
と第二キャビティミラー208の間に位置している。第
一キャビティミラー206と飽和吸収体210の間の距
離が第一の距離nLを、飽和吸収体210と第二キャビ
ティミラー208の間の距離が第二の距離Lを構成す
る。第一の距離nLが第二の距離Lと異なるため、飽和
吸収体210はキャビティ200の中の非対称な位置に
配置されており、飽和吸収体210の非対称な配置が調
和分割を形成する。
As障壁(Barriers)とGaInAsウェルに基づいて形成され
得る。飽和吸収体210は第一キャビティミラー206
と第二キャビティミラー208の間に位置している。第
一キャビティミラー206と飽和吸収体210の間の距
離が第一の距離nLを、飽和吸収体210と第二キャビ
ティミラー208の間の距離が第二の距離Lを構成す
る。第一の距離nLが第二の距離Lと異なるため、飽和
吸収体210はキャビティ200の中の非対称な位置に
配置されており、飽和吸収体210の非対称な配置が調
和分割を形成する。
【0018】当業者であれば、受動型モードロックレー
ザー100の中において、レーザービームが通過する媒
体の違いによりレーザービームの波長が一定でないこと
は容易に理解し得るであろう。すなわち、キャビティ2
00の中を移動するレーザービームの周波数は常に一定
であるが、大気やファイバーといった媒体の相違により
レーザービームに波長の変化が発生する。本発明では前
述した第一の距離nLが第二の距離Lのn倍(nは整
数、すなわち、n=1 、2 、3 、4 ・・・)として定義
されるが、媒体の相違による波長の変化を考慮するた
め、以後の説明において距離Lは往復経路の光学的な長
さと定義する。距離Lを光学的な長さとして定義するこ
とにより、媒体の相違による波長の変化が考慮される。
ザー100の中において、レーザービームが通過する媒
体の違いによりレーザービームの波長が一定でないこと
は容易に理解し得るであろう。すなわち、キャビティ2
00の中を移動するレーザービームの周波数は常に一定
であるが、大気やファイバーといった媒体の相違により
レーザービームに波長の変化が発生する。本発明では前
述した第一の距離nLが第二の距離Lのn倍(nは整
数、すなわち、n=1 、2 、3 、4 ・・・)として定義
されるが、媒体の相違による波長の変化を考慮するた
め、以後の説明において距離Lは往復経路の光学的な長
さと定義する。距離Lを光学的な長さとして定義するこ
とにより、媒体の相違による波長の変化が考慮される。
【0019】レーザーエネルギー発生手段200はさら
にレーザーエネルギー出力手段216を含む。本実施例
においてレーザーエネルギー出力手段216は第一キャ
ビティミラー206である。本実施例においては第一キ
ャビティミラー206が二つの機能を果たしている。す
なわち、第一キャビティミラー206は入射するレーザ
ーエネルギーの一部をキャビティ200へ反射し、残り
を通過させて出力エネルギーとする。図1において、第
一キャビティミラー206は出力カップラ218を含
む。
にレーザーエネルギー出力手段216を含む。本実施例
においてレーザーエネルギー出力手段216は第一キャ
ビティミラー206である。本実施例においては第一キ
ャビティミラー206が二つの機能を果たしている。す
なわち、第一キャビティミラー206は入射するレーザ
ーエネルギーの一部をキャビティ200へ反射し、残り
を通過させて出力エネルギーとする。図1において、第
一キャビティミラー206は出力カップラ218を含
む。
【0020】第一キャビティミラー206が出力エネル
ギーを出し得るように、第一キャビティミラー206は
位置決め手段220に搭載される。位置決め手段220
は第一キャビティミラー206の出力カップラ218を
調整し、キャビティ200の往復経路長を調節する。こ
の位置決め調整によりトライ・アンド・エラーで調和分
割を最適化し得る。第一キャビティミラー206の最適
位置が決定した後に、もし必要であれば、位置決め手段
206を取り外して第一キャビティミラー206を固定
しても良い。
ギーを出し得るように、第一キャビティミラー206は
位置決め手段220に搭載される。位置決め手段220
は第一キャビティミラー206の出力カップラ218を
調整し、キャビティ200の往復経路長を調節する。こ
の位置決め調整によりトライ・アンド・エラーで調和分
割を最適化し得る。第一キャビティミラー206の最適
位置が決定した後に、もし必要であれば、位置決め手段
206を取り外して第一キャビティミラー206を固定
しても良い。
【0021】詳細な説明は省略するが、本実施例では第
一キャビティミラー206の位置だけではなく、第二キ
ャビティミラー208の位置や飽和吸収体210の位
置、あるいは、それらの組み合わせを調節できる。当業
者であれば、これらの位置決め調整を行うための手段は
容易に考えられるであろう。また、レーザーエネルギー
出力手段216は利得媒体202から放射されたレーザ
ーエネルギーを第一キャビティミラー206上に集中さ
せるための第三レンズ222を含む。第三レンズ222
は利得媒体202と出力カップラ218の間で伝達され
るレーザーエネルギーの損失を最少にする。
一キャビティミラー206の位置だけではなく、第二キ
ャビティミラー208の位置や飽和吸収体210の位
置、あるいは、それらの組み合わせを調節できる。当業
者であれば、これらの位置決め調整を行うための手段は
容易に考えられるであろう。また、レーザーエネルギー
出力手段216は利得媒体202から放射されたレーザ
ーエネルギーを第一キャビティミラー206上に集中さ
せるための第三レンズ222を含む。第三レンズ222
は利得媒体202と出力カップラ218の間で伝達され
るレーザーエネルギーの損失を最少にする。
【0022】本実施例において、第一キャビティミラー
206から飽和吸収体210への距離は、飽和吸収体2
10から第二キャビティミラー208への距離のn倍に
なるように選ばれている。この結果、飽和吸収体210
にポンプ302からの短いパルスが入射した際、入射し
たパルスが飽和吸収体210を通過するためには飽和吸
収体210に逆伝搬パルスが入射する必要がある。言い
換えると、利得媒体202から第二キャビティミラー2
08に向かって移動するパルスと第二キャビティミラー
208から利得媒体202に向かって移動する逆伝搬パ
ルスが飽和吸収体210において衝突した時にのみパル
スが飽和吸収体210を通過し、モードロック作用が発
生する。
206から飽和吸収体210への距離は、飽和吸収体2
10から第二キャビティミラー208への距離のn倍に
なるように選ばれている。この結果、飽和吸収体210
にポンプ302からの短いパルスが入射した際、入射し
たパルスが飽和吸収体210を通過するためには飽和吸
収体210に逆伝搬パルスが入射する必要がある。言い
換えると、利得媒体202から第二キャビティミラー2
08に向かって移動するパルスと第二キャビティミラー
208から利得媒体202に向かって移動する逆伝搬パ
ルスが飽和吸収体210において衝突した時にのみパル
スが飽和吸収体210を通過し、モードロック作用が発
生する。
【0023】第一キャビティミラー206および第二キ
ャビティミラー208に対する飽和吸収体210の位置
により、(n+1)番目のパルスがキャビティ200の
中で同時に振動する時、飽和吸収体210は理想的に飽
和し、安定した高調和モードロックが得られる。例え
ば、キャビティ200の基本振動数の第17次高調波でモ
ードロックが発生し、利得媒体202の中に安定したパ
ルストレインが発生し得る。この場合、本実施例では2
60メガヘルツの反復率が得られる。この際、飽和吸収
体210の領域内におけるパルスの衝突を確実にするた
めに飽和吸収体210の位置を調整する必要があり、要
求される飽和吸収体210の位置決め精度は1パルス幅
程度になる。この要求精度はフィードバック制御無しで
簡単に達成できる。
ャビティミラー208に対する飽和吸収体210の位置
により、(n+1)番目のパルスがキャビティ200の
中で同時に振動する時、飽和吸収体210は理想的に飽
和し、安定した高調和モードロックが得られる。例え
ば、キャビティ200の基本振動数の第17次高調波でモ
ードロックが発生し、利得媒体202の中に安定したパ
ルストレインが発生し得る。この場合、本実施例では2
60メガヘルツの反復率が得られる。この際、飽和吸収
体210の領域内におけるパルスの衝突を確実にするた
めに飽和吸収体210の位置を調整する必要があり、要
求される飽和吸収体210の位置決め精度は1パルス幅
程度になる。この要求精度はフィードバック制御無しで
簡単に達成できる。
【0024】飽和吸収体210と衝突するエネルギー密
度は、トライ・アンド・エラーで飽和吸収体210の飽
和特性に整合させるために、および、パルス・バンチン
グ(Pulse-Bunching)または不安定な反復率を避けるた
めに高精度で制御されなければならない。さらに、飽和
吸収体210の飽和エネルギーはファイバー・レーザー
のソリトン・エネルギーと整合していなければならず、
キャビティ200の全長は無調整で高品質のパルスを確
実に発生させるためにソリトン周期と整合していなけれ
ばならない。
度は、トライ・アンド・エラーで飽和吸収体210の飽
和特性に整合させるために、および、パルス・バンチン
グ(Pulse-Bunching)または不安定な反復率を避けるた
めに高精度で制御されなければならない。さらに、飽和
吸収体210の飽和エネルギーはファイバー・レーザー
のソリトン・エネルギーと整合していなければならず、
キャビティ200の全長は無調整で高品質のパルスを確
実に発生させるためにソリトン周期と整合していなけれ
ばならない。
【0025】図1に示した実施例では飽和吸収体210
が第一キャビティミラー206と第二キャビティミラー
208の間の非対称な位置に配置されているが、調和分
割を達成するためには他の実施例も考えられる。例え
ば、図4に示されているように、飽和吸収体400は積
層ミラー構造体404に形成された多重量子ウェル40
2として構成し得る。
が第一キャビティミラー206と第二キャビティミラー
208の間の非対称な位置に配置されているが、調和分
割を達成するためには他の実施例も考えられる。例え
ば、図4に示されているように、飽和吸収体400は積
層ミラー構造体404に形成された多重量子ウェル40
2として構成し得る。
【0026】利得媒体202から放射されたレーザーエ
ネルギーは偏光子408と四分の一波長板406を通過
して飽和吸収ミラー404へ入射する。飽和吸収ミラー
404により反射されたレーザーエネルギーは四分の一
波長板406で偏光面が回転し、偏光子408により縦
軸204に対して90度ずれた方向に配置されたキャビ
ティミラー208へ導かれる。キャビティミラー208
で反射されたレーザーエネルギーは偏光子408および
四分の一波長板406を通過して飽和吸収ミラー404
へ入射し、飽和吸収ミラー404で反射して、再び四分
の一波長板406へ入射する。
ネルギーは偏光子408と四分の一波長板406を通過
して飽和吸収ミラー404へ入射する。飽和吸収ミラー
404により反射されたレーザーエネルギーは四分の一
波長板406で偏光面が回転し、偏光子408により縦
軸204に対して90度ずれた方向に配置されたキャビ
ティミラー208へ導かれる。キャビティミラー208
で反射されたレーザーエネルギーは偏光子408および
四分の一波長板406を通過して飽和吸収ミラー404
へ入射し、飽和吸収ミラー404で反射して、再び四分
の一波長板406へ入射する。
【0027】四分の一波長板406を通過する過程でレ
ーザーエネルギーの偏光面が元の状態に復帰し、レーザ
ーエネルギーは偏光子408を通過して利得媒体202
へ戻る。この実施例では、飽和吸収体400が四重パル
ス衝突により飽和する。図4に示された実施例で、第二
キャビティミラー208は第一キャビティミラー206
の移動方向204に対して垂直な方向404に移動し得
る。第一キャビティミラー206と第二キャビティミラ
ー208を移動するための位置決め制御は図4に示され
ていないが、当業者であれば図1の位置決め手段220
がこの目的に利用できることは容易に理解できるであろ
う。
ーザーエネルギーの偏光面が元の状態に復帰し、レーザ
ーエネルギーは偏光子408を通過して利得媒体202
へ戻る。この実施例では、飽和吸収体400が四重パル
ス衝突により飽和する。図4に示された実施例で、第二
キャビティミラー208は第一キャビティミラー206
の移動方向204に対して垂直な方向404に移動し得
る。第一キャビティミラー206と第二キャビティミラ
ー208を移動するための位置決め制御は図4に示され
ていないが、当業者であれば図1の位置決め手段220
がこの目的に利用できることは容易に理解できるであろ
う。
【0028】本実施例において利得媒体202はエルビ
ウムなどをドーピングしたファイバーであり得る。本実
施例のキャビティ200では、ファイバーの全長(tota
l Single-Pass Fiber Length)が5メートルで、そのう
ち3メートルが約5×1018エルビウムイオン/cm3
でドーピングされている。エルビウムファイバーのコア
半径は2.5マイクロメートルで、遮断波長は1.1マ
イクロメートルである。しかしながら、当業者であれ
ば、図1に示したようにキャビティー200を1メート
ルのファイバーで構成し得ることは容易に理解できるで
あろう。ファイバーの長さを適宜選択することにより所
望の反復率を有する安定したパルストレインが得られ
る。
ウムなどをドーピングしたファイバーであり得る。本実
施例のキャビティ200では、ファイバーの全長(tota
l Single-Pass Fiber Length)が5メートルで、そのう
ち3メートルが約5×1018エルビウムイオン/cm3
でドーピングされている。エルビウムファイバーのコア
半径は2.5マイクロメートルで、遮断波長は1.1マ
イクロメートルである。しかしながら、当業者であれ
ば、図1に示したようにキャビティー200を1メート
ルのファイバーで構成し得ることは容易に理解できるで
あろう。ファイバーの長さを適宜選択することにより所
望の反復率を有する安定したパルストレインが得られ
る。
【0029】再び図1を参照すると、受動型モードロッ
クレーザー100はさらに、縦軸204にそって発生す
るレーザーエネルギーを飽和吸収体210上に集中させ
るエネルギー集中手段を含むことがわかる。図1のエネ
ルギー集中手段は利得媒体202から放射されたエネル
ギーを飽和吸収体210上に集中させるための第一レン
ズ212、および、第二キャビティミラー208から反
射されたエネルギーを飽和吸収体210上に集中させる
ための第二レンズ214を含む。飽和吸収体210上の
パワー密度が最大になり、飽和吸収体210が最適に飽
和するように、第一レンズ212および第二レンズ21
4の焦点の位置が飽和吸収体210の位置と一致するよ
うに第一レンズ212および第二レンズ214を選択す
ることが重要である。
クレーザー100はさらに、縦軸204にそって発生す
るレーザーエネルギーを飽和吸収体210上に集中させ
るエネルギー集中手段を含むことがわかる。図1のエネ
ルギー集中手段は利得媒体202から放射されたエネル
ギーを飽和吸収体210上に集中させるための第一レン
ズ212、および、第二キャビティミラー208から反
射されたエネルギーを飽和吸収体210上に集中させる
ための第二レンズ214を含む。飽和吸収体210上の
パワー密度が最大になり、飽和吸収体210が最適に飽
和するように、第一レンズ212および第二レンズ21
4の焦点の位置が飽和吸収体210の位置と一致するよ
うに第一レンズ212および第二レンズ214を選択す
ることが重要である。
【0030】前述のように、図1の実施例に示されてい
る受動型モードロックレーザー100はレーザーエネル
ギー注入手段300を含む。レーザーエネルギー注入手
段300は、ポンプ302として図示されたエネルギー
源を含む。ポンプ302として、電気的または光学的な
エネルギー源を含む様々なタイプのレーザーが使用でき
る。図1の実施例では利得媒体202としてエルビウム
ファイバーを使用し、ポンプ302として光学ポンプを
使用した。
る受動型モードロックレーザー100はレーザーエネル
ギー注入手段300を含む。レーザーエネルギー注入手
段300は、ポンプ302として図示されたエネルギー
源を含む。ポンプ302として、電気的または光学的な
エネルギー源を含む様々なタイプのレーザーが使用でき
る。図1の実施例では利得媒体202としてエルビウム
ファイバーを使用し、ポンプ302として光学ポンプを
使用した。
【0031】波長区分マルチプレックス・カップラ(Wa
velength-Division Multiplexing Coupler)304はポ
ンプ302をキャビティ200に接続する。第四レンズ
306として示されている焦点合わせ手段はポンプ30
2と波長区分マルチプレックス・カップラ304の間の
接続部(Interface )として利用できる。波長区分マル
チプレックス・カップラ304は、損失無くキャビティ
200にレーザーエネルギーを注入できるもの、すなわ
ち、ポンプ302とキャビティ200内のレーザーエネ
ルギーを差動結合(Differential Coupling )できるも
のであれば、どのようなマルチプレクサ(Multiplexer
)であっても良い。
velength-Division Multiplexing Coupler)304はポ
ンプ302をキャビティ200に接続する。第四レンズ
306として示されている焦点合わせ手段はポンプ30
2と波長区分マルチプレックス・カップラ304の間の
接続部(Interface )として利用できる。波長区分マル
チプレックス・カップラ304は、損失無くキャビティ
200にレーザーエネルギーを注入できるもの、すなわ
ち、ポンプ302とキャビティ200内のレーザーエネ
ルギーを差動結合(Differential Coupling )できるも
のであれば、どのようなマルチプレクサ(Multiplexer
)であっても良い。
【0032】本実施例においては、980ナノメートル
の波長幅の中でエネルギーを発生させることができるポ
ンプ302を使用し、波長区分マルチプレックス・カッ
プラ304は980ナノメートル・ポンプを1550ナ
ノメートルのレーザーエネルギーで満たされたキャビテ
ィ200に結合できるAster WDM 1550/980を使用した。
の波長幅の中でエネルギーを発生させることができるポ
ンプ302を使用し、波長区分マルチプレックス・カッ
プラ304は980ナノメートル・ポンプを1550ナ
ノメートルのレーザーエネルギーで満たされたキャビテ
ィ200に結合できるAster WDM 1550/980を使用した。
【0033】ところで、図1の実施例に示されている個
々のレンズはレーザーエネルギーを一点に、すなわち1
0マイクロメートル程度以下のビーム径に集中させ得
る。言い換えれば、第一レンズ212と第二レンズ21
4は飽和吸収体210内においてレーザーエネルギーの
経路を10マイクロメートル以下のビーム幅(直径)へ
集中させ得る。しかしながら、個々のレンズ選択は極め
て設計的な事項である。さらに、図1の実施例ではレン
ズ222とレンズ306が波長区分マルチプレックス・
カップラ304と共に利得媒体202やその他の構成要
素に接続されているが、利得媒体202への直接接続す
ることによりレンズ222とレンズ306を省略するこ
とが可能である。
々のレンズはレーザーエネルギーを一点に、すなわち1
0マイクロメートル程度以下のビーム径に集中させ得
る。言い換えれば、第一レンズ212と第二レンズ21
4は飽和吸収体210内においてレーザーエネルギーの
経路を10マイクロメートル以下のビーム幅(直径)へ
集中させ得る。しかしながら、個々のレンズ選択は極め
て設計的な事項である。さらに、図1の実施例ではレン
ズ222とレンズ306が波長区分マルチプレックス・
カップラ304と共に利得媒体202やその他の構成要
素に接続されているが、利得媒体202への直接接続す
ることによりレンズ222とレンズ306を省略するこ
とが可能である。
【0034】逆に、もし必要ならば、さらにレンズを追
加することもできる。レーザーエネルギーを飽和吸収体
210上に集中させるために二つのレンズに追加のレン
ズを加えて、例えば四つのレンズを用いることができ
る。さらに、図1の実施例では単一の飽和吸収体210
のみが示されているが、複数の飽和吸収体を利用するこ
ともできる。
加することもできる。レーザーエネルギーを飽和吸収体
210上に集中させるために二つのレンズに追加のレン
ズを加えて、例えば四つのレンズを用いることができ
る。さらに、図1の実施例では単一の飽和吸収体210
のみが示されているが、複数の飽和吸収体を利用するこ
ともできる。
【0035】本発明は、一つまたは複数の飽和吸収体の
中で同時にパルス衝突が起きるように、一つまたは複数
の飽和吸収体を配置する点に特徴がある。例えば、二つ
の飽和吸収体を使用するときには、図1に示したキャビ
ティ200の図示左右方向に対して対称な位置に配置す
ればよい。また、三つの飽和吸収体を使用するときに
は、図1に示したキャビティ200の図示左右方向に対
称な位置に二つの飽和吸収体を配置し、さらにキャビテ
ィ200の中央に三つ目の飽和吸収体を配置すればよ
い。
中で同時にパルス衝突が起きるように、一つまたは複数
の飽和吸収体を配置する点に特徴がある。例えば、二つ
の飽和吸収体を使用するときには、図1に示したキャビ
ティ200の図示左右方向に対して対称な位置に配置す
ればよい。また、三つの飽和吸収体を使用するときに
は、図1に示したキャビティ200の図示左右方向に対
称な位置に二つの飽和吸収体を配置し、さらにキャビテ
ィ200の中央に三つ目の飽和吸収体を配置すればよ
い。
【0036】図1の実施例では線形のキャビティ200
が示されているが、線形以外のキャビティを用いること
もできる。その一例として、環状キャビティ500を用
いた実施例を図5に示す。環状キャビティ500には、
二つの飽和吸収体502と504が挿入されており、二
つの飽和吸収体502と504により環状キャビティ5
00が調和分割されている。この場合、環状キャビティ
500の円周長は(n+1)Lの光学経路長を有し、飽
和吸収体502と504が環状キャビティ500の円周
長の1/(n+1)に相当する距離Lだけ離して配置さ
れる。さらに、環状キャビティ500はドーピングされ
ていないファイバー506、エルビウム・ファイバーを
用いた利得媒体512、および、ファイバー506を利
得媒体512に接続するための二つのスプライス(Spli
ces )508を含む。
が示されているが、線形以外のキャビティを用いること
もできる。その一例として、環状キャビティ500を用
いた実施例を図5に示す。環状キャビティ500には、
二つの飽和吸収体502と504が挿入されており、二
つの飽和吸収体502と504により環状キャビティ5
00が調和分割されている。この場合、環状キャビティ
500の円周長は(n+1)Lの光学経路長を有し、飽
和吸収体502と504が環状キャビティ500の円周
長の1/(n+1)に相当する距離Lだけ離して配置さ
れる。さらに、環状キャビティ500はドーピングされ
ていないファイバー506、エルビウム・ファイバーを
用いた利得媒体512、および、ファイバー506を利
得媒体512に接続するための二つのスプライス(Spli
ces )508を含む。
【0037】図1に示した実施例において、ポンプ30
2の出力は400ミリワット程度か、それ以上にするこ
とが可能であるが、通常は1ワット以下の用途が多いも
のと推定される。使用可能なポンプの一例として、1.
55マイクロメートルの単一波長を発生する980ナノ
メートル・チタニウム−サファイヤ・レーザーが上げら
れる。波長区分マルチプレックス・カップラ304の入
出力リードには「1」、「2」、「3」および「4」と
書かれたラベルが付いている。「1」と書かれたラベル
が付いているリードはポンプ302に接続されている。
「2」と書かれたラベルが付いているリードは50%出
力カプラーをかねるキャビティミラー206に接続され
ている。「3」と書かれたラベルが付いているリードは
無用な反射が最小限になるように切断されている。
「4」と書かれたラベルが付いているリードは利得媒体
202に接続されている。
2の出力は400ミリワット程度か、それ以上にするこ
とが可能であるが、通常は1ワット以下の用途が多いも
のと推定される。使用可能なポンプの一例として、1.
55マイクロメートルの単一波長を発生する980ナノ
メートル・チタニウム−サファイヤ・レーザーが上げら
れる。波長区分マルチプレックス・カップラ304の入
出力リードには「1」、「2」、「3」および「4」と
書かれたラベルが付いている。「1」と書かれたラベル
が付いているリードはポンプ302に接続されている。
「2」と書かれたラベルが付いているリードは50%出
力カプラーをかねるキャビティミラー206に接続され
ている。「3」と書かれたラベルが付いているリードは
無用な反射が最小限になるように切断されている。
「4」と書かれたラベルが付いているリードは利得媒体
202に接続されている。
【0038】波長区分マルチプレックス・カップラ30
4は、例えば二つの入力ポートと二つの出力ポートを有
するAster WDM を使用し得る。ポンプ302が発生した
レーザーエネルギーは、波長区分マルチプレックス・カ
ップラ304の「1」と書かれたラベルが付いているリ
ードから入力され、利得媒体202を経由して飽和吸収
体210に導かれる。エルビウム・ファイバーなどの利
得媒体202から第二キャビティミラー208へ向かっ
たレーザーエネルギーは第二キャビティミラー208で
反射された後、波長区分マルチプレックス・カップラ3
04へ入射し、波長区分マルチプレックス・カップラ3
04の「2」と書かれたラベルが付いているリードへ導
かれる。
4は、例えば二つの入力ポートと二つの出力ポートを有
するAster WDM を使用し得る。ポンプ302が発生した
レーザーエネルギーは、波長区分マルチプレックス・カ
ップラ304の「1」と書かれたラベルが付いているリ
ードから入力され、利得媒体202を経由して飽和吸収
体210に導かれる。エルビウム・ファイバーなどの利
得媒体202から第二キャビティミラー208へ向かっ
たレーザーエネルギーは第二キャビティミラー208で
反射された後、波長区分マルチプレックス・カップラ3
04へ入射し、波長区分マルチプレックス・カップラ3
04の「2」と書かれたラベルが付いているリードへ導
かれる。
【0039】図1の受動型モードロックレーザー100
は連続モードで動作することもできるし、パルス発振モ
ードで動作することもできる。しかしながら、本実施例
ではレーザーエネルギーのレベル(Intensity )を高く
することにより飽和吸収体210における損失が減少す
るので、パルス発振モード、特に短パルス発振モードで
の使用が好ましい。短パルス発振モードでは、飽和吸収
体210での損失を著しく減少させることができる。
は連続モードで動作することもできるし、パルス発振モ
ードで動作することもできる。しかしながら、本実施例
ではレーザーエネルギーのレベル(Intensity )を高く
することにより飽和吸収体210における損失が減少す
るので、パルス発振モード、特に短パルス発振モードで
の使用が好ましい。短パルス発振モードでは、飽和吸収
体210での損失を著しく減少させることができる。
【0040】以下、図2および図3を参照して図1の実
施例の動作を説明する。本実施例では自然に(Self-Sta
rting )モードロックが発生し、10ミリワットのモー
ドロック出力が得られる。しかしながら、使用するレー
ザーの種類により出力が適宜選択できることは言うまで
もない。典型的なファイバー・レーザーの出力は入力が
1ワット以下の場合、1〜50ミリワット程度である。
施例の動作を説明する。本実施例では自然に(Self-Sta
rting )モードロックが発生し、10ミリワットのモー
ドロック出力が得られる。しかしながら、使用するレー
ザーの種類により出力が適宜選択できることは言うまで
もない。典型的なファイバー・レーザーの出力は入力が
1ワット以下の場合、1〜50ミリワット程度である。
【0041】安定した高調和モードロックは、飽和吸収
体210へレーザーエネルギーを集中させること、およ
び、第一キャビティミラー206を調整してキャビティ
200の全長を制御することによって得られる。ファイ
バーの適切な長さがドーピングされた最適な利得媒体2
02を使用することによって、キャビティ200の中に
17個のパルスが同時発生した状態(n=17)に相当
する、216メガヘルツのパルストレイン反復率が達成
できた。図2に(n+1)×Lの全長を有するキャビテ
ィ200に発生した17個のパルスが描かれている。図
2において、個々のパルス間の分離距離は距離Lによっ
て表される。
体210へレーザーエネルギーを集中させること、およ
び、第一キャビティミラー206を調整してキャビティ
200の全長を制御することによって得られる。ファイ
バーの適切な長さがドーピングされた最適な利得媒体2
02を使用することによって、キャビティ200の中に
17個のパルスが同時発生した状態(n=17)に相当
する、216メガヘルツのパルストレイン反復率が達成
できた。図2に(n+1)×Lの全長を有するキャビテ
ィ200に発生した17個のパルスが描かれている。図
2において、個々のパルス間の分離距離は距離Lによっ
て表される。
【0042】最適の状態においても、パルストレイン
は、電気変調なしでキャビティ200の基本周波数の約
10%まで変調され得る。この変調はキャビティ200
からの漏洩や、あるいはキャビティ200の不均整に起
因するものと考えられる。しかしながら、このような漏
洩や不均整はキャビティの設計を最適化することにより
最小限に抑えることができる。調和モードロックを失う
ことなくキャビティ200の長さを±300マイクロメ
ータ程度まで調整できる。このことはモードロックの過
程が飽和吸収体210の位置の影響を受けにくいことを
示している。
は、電気変調なしでキャビティ200の基本周波数の約
10%まで変調され得る。この変調はキャビティ200
からの漏洩や、あるいはキャビティ200の不均整に起
因するものと考えられる。しかしながら、このような漏
洩や不均整はキャビティの設計を最適化することにより
最小限に抑えることができる。調和モードロックを失う
ことなくキャビティ200の長さを±300マイクロメ
ータ程度まで調整できる。このことはモードロックの過
程が飽和吸収体210の位置の影響を受けにくいことを
示している。
【0043】調和モードロックの損失は、許容範囲を越
えてキャビティ200の長さを変える時、又は、飽和吸
収体210への焦点合わせを変える時に起こり得る。こ
の場合、図3に示されているように、不安定な反復率ま
たはパルスのバンチング(Pulse Bunches )が発生し得
る。以上に説明した本実施例では、位相変化に敏感な付
加キャビティを用いずに安定した受動型モードロックが
得られ、キャビティ200の基本周波数の第17次の高
調波から260メガヘルツのパルス反復率が得られた。
また、本実施例では変調のための電子回路を用いること
なく、高い反復率で安定したパルストレインを発生でき
た。
えてキャビティ200の長さを変える時、又は、飽和吸
収体210への焦点合わせを変える時に起こり得る。こ
の場合、図3に示されているように、不安定な反復率ま
たはパルスのバンチング(Pulse Bunches )が発生し得
る。以上に説明した本実施例では、位相変化に敏感な付
加キャビティを用いずに安定した受動型モードロックが
得られ、キャビティ200の基本周波数の第17次の高
調波から260メガヘルツのパルス反復率が得られた。
また、本実施例では変調のための電子回路を用いること
なく、高い反復率で安定したパルストレインを発生でき
た。
【0044】以上本発明の好ましい実施例を紹介した
が、本発明は様々な態様で実施可能であり、本発明が実
施例に限定されないことは言うまでもない。
が、本発明は様々な態様で実施可能であり、本発明が実
施例に限定されないことは言うまでもない。
【図1】 本発明の実施例の基本構成を示すブロック図
である。
である。
【図2】 本発明の実施例から得られる典型的パルスト
レインを描いたグラフである。
レインを描いたグラフである。
【図3】 受動型モードロックファイバーレーザーにお
いて調和モードロックが失われた状態における不安定な
反復率又はパルストレインを描いたグラフである。
いて調和モードロックが失われた状態における不安定な
反復率又はパルストレインを描いたグラフである。
【図4】 本発明の第二実施例の基本構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図5】 本発明の第三実施例の基本構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
100:受動型モードロックレーザー 200:レーザ
ーキャビティ 300:ポンピング手段 202:利得媒
体 206:第一キャビティミラー 208:第二キ
ャビティミラー 210:飽和吸収体 212:第一レ
ンズ 214:第二レンズ 216:出力手
段 218:出力カップラ 220:位置決
め手段 302:ポンプ 400:飽和吸
収体 402:多重量子ウェル 404:積層ミ
ラー構造体 406:四分の一波長板
ーキャビティ 300:ポンピング手段 202:利得媒
体 206:第一キャビティミラー 208:第二キ
ャビティミラー 210:飽和吸収体 212:第一レ
ンズ 214:第二レンズ 216:出力手
段 218:出力カップラ 220:位置決
め手段 302:ポンプ 400:飽和吸
収体 402:多重量子ウェル 404:積層ミ
ラー構造体 406:四分の一波長板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドナルド・ジェイ・ハーター アメリカ合衆国 ミシガン州48105 アン アーバー サルグレイブ・プレイス3535
Claims (21)
- 【請求項1】 レーザーエネルギーを発生するためのレ
ーザーエネルギー発生手段、 前記レーザーエネルギー発生手段に接続された調和分割
キャビティ、 前記レーザーエネルギーを前記キャビティ内に注入する
ためのポンピング手段、 前記キャビティ内でエネルギーを増幅する利得媒体、 前記利得媒体を通りぬける縦軸上に設けられたエネルギ
ー反射手段、 前記縦軸上に設けられ、前記縦軸を第二の距離、およ
び、第二の距離よりも長い第一の距離に分割し、受動型
モードロックを発生させる飽和吸収体、および、 前記キャビティ内に発生したレーザーエネルギーを出力
するための出力手段、とを含む受動型調和分割モードロ
ックレーザー。 - 【請求項2】 前記エネルギー反射手段は、さらに、前
記キャビティの第一端に位置する第一キャビティミラ
ー、および、前記第一端の反対側に位置し、前記キャビ
ティの第二端に位置する第二キャビティミラーを有し、 前記第一キャビティミラーと前記飽和吸収体の間の距離
が前記第一の距離を構成し、前記飽和吸収体と前記第二
キャビティミラーの間の距離が前記第二の距離を構成す
る請求項1記載の受動型調和分割モードロックレーザ
ー。 - 【請求項3】 前記キャビティは、さらに、前記縦軸に
沿って発生するエネルギーを前記飽和吸収体に集中させ
るためのエネルギー集中手段を含む請求項2記載の受動
型調和分割モードロックレーザー。 - 【請求項4】 前記エネルギー集中手段は、さらに、前
記利得媒体から放射されたエネルギーを前記飽和吸収体
に集中するための第一レンズ、および、前記第二キャビ
ティミラーで反射されたエネルギーを前記飽和吸収体に
集中するための第2レンズ、 を含む請求項3記載の受動型調和分割モードロックレー
ザー。 - 【請求項5】 前記第二の距離は前記第一の長さの整数
倍である、請求項1記載の受動型調和分割モードロック
レーザー。 - 【請求項6】 前記飽和吸収体は前記キャビティ内に前
記縦軸に沿って位置し、前記飽和吸収体の境界において
パルスの衝突を発生させて衝突パルスのモードロック動
作を引き起こす、請求項1記載の受動型調和分割モード
ロックレーザー。 - 【請求項7】 前記飽和吸収体の飽和エネルギーは前記
受動型モードロックレーザーのソリトンエネルギーに整
合し、前記キャビティの全長はソリトン周期に整合して
いる、請求項1記載の受動型調和分割モードロックレー
ザー。 - 【請求項8】 前記飽和吸収体は多重量子ウェル飽和吸
収体である、請求項1記載の受動型調和分割モードロッ
クレーザー。 - 【請求項9】 前記レーザーエネルギー出力手段は、さ
らに、前記キャビティからレーザーエネルギーを放射さ
せるための出力カプラ、前記利得媒体から放射されたレ
ーザーエネルギーを前記飽和吸収体に集中させるエネル
ギー集中手段、および、前記キャビティの全長を調節す
るために前記出力カプラの位置を調整する位置調整手
段、とを含む請求項1記載の受動型調和分割モードロッ
クレーザー。 - 【請求項10】 前記エネルギー注入手段は、さらに、
エネルギー源、および、前記エネルギー注入手段を前記
キャビティに接続する波長区分マルチプレックス・カプ
ラ、とを含む請求項1記載の受動型調和分割モードロッ
クレーザー。 - 【請求項11】 前記利得媒体はエルビウム・ファイバ
ーである、請求項1記載の受動型調和分割モードロック
レーザー。 - 【請求項12】 前記キャビティの基本周波数の任意の
高調波で受動モードロックが達成される、請求項1記載
の受動型調和分割モードロックレーザー。 - 【請求項13】 前記利得媒体は任意の長さを有するフ
ァイバーである、請求項1記載の受動型調和分割モード
ロックレーザー。 - 【請求項14】 前記調和区分されたキャビティは線形
のキャビティである、請求項1記載の受動型調和分割モ
ードロックレーザー。 - 【請求項15】 前記調和区分されたキャビティは複数
の飽和吸収体を有する環状のキャビティである、請求項
1記載の受動型調和分割モードロックレーザー。 - 【請求項16】 前記飽和吸収体は前記第二キャビティ
ミラー上に形成された多重量子ウェルである、請求項1
記載の受動型調和分割モードロックレーザー。 - 【請求項17】 飽和吸収体により第一の距離、第二の
距離に調和区分されたキャビティを有し、レーザーエネ
ルギーを発生させるエネルギー発生手段、および、 前記エネルギー発生手段が発生したレーザーエネルギー
を前記キャビティに注入するための注入手段、 とを含み、前記第一の距離が前記第二の距離よりも長い
受動型調和分割モードロックレーザー。 - 【請求項18】 前記エネルギー発生手段がファイバー
・レーザーである、請求項17記載の受動型調和分割モ
ードロックレーザー。 - 【請求項19】 前記キャビティは、さらに、前記キャ
ビティ内でエネルギーを増幅する利得媒体を含み、前記
利得媒体は任意の長さを有するファイバーである、請求
項17記載の受動型調和分割モードロックレーザー。 - 【請求項20】 前記注入手段は光学的なポンプであ
る、請求項17記載の受動型調和分割モードロックレー
ザー。 - 【請求項21】 前記注入手段は電気的なポンプであ
る、請求項17記載の受動型調和分割モードロックレー
ザー。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/101,049 US5414725A (en) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | Harmonic partitioning of a passively mode-locked laser |
US08/101049 | 1993-08-03 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6182558A Pending JPH0864893A (ja) | 1993-08-03 | 1994-08-03 | 受動型調和分割モードロックレーザー |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5414725A (ja) |
JP (1) | JPH0864893A (ja) |
DE (1) | DE4427005A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1994
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- 1994-08-03 JP JP6182558A patent/JPH0864893A/ja active Pending
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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A02 | Decision of refusal |
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