JPH0897491A - 全ファイバレーザ - Google Patents

全ファイバレーザ

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JPH0897491A
JPH0897491A JP22978494A JP22978494A JPH0897491A JP H0897491 A JPH0897491 A JP H0897491A JP 22978494 A JP22978494 A JP 22978494A JP 22978494 A JP22978494 A JP 22978494A JP H0897491 A JPH0897491 A JP H0897491A
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JP
Japan
Prior art keywords
fiber
input
optical fiber
loop mirror
light
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Pending
Application number
JP22978494A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Aso
潔 麻生
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 1台で2つ以上の異なる波長の発振光が得ら
れる全ファイバレーザを提供する。 【構成】 ファイバループミラー5、6の一方の出入力
端光ファイバ同士を希土類元素添加光ファイバ10で接続
すると共に、ファイバループミラー5の他方の入力端光
ファイバ8に励起光を入力してファイバループミラー6
の他方の出力端光ファイバ9から増幅された発振光を出
力させるようにした全ファイバレーザにおいて、ファイ
バループミラー5の入力端光ファイバ8に異なる二つの
波長の励起光λ1p、λ2pを入力してファイバループミラ
ー6の出力端光ファイバ9から増幅された異なる二つの
波長の発振光λ1e、λ2eを出力すべく、励起光λ1pとは
異なる波長の励起光λ2pに対応した他の希土類元素添加
光ファイバ11の両端を、光ファイバ10に光カプラ12、13
を介して並列接続したことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、異なる波長のレーザ光
を発振する全ファイバレーザに関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の全ファイバレーザの概念図
である。
【0003】同図に示すように全ファイバレーザは、ル
ープ状の光ファイバ1、2を光カプラ3、4で接続した
2つのファイバループミラー(fiber loopm
irror又はfiber loop reflect
or)5、6の間に、Nd(ネオジム)を添加した光フ
ァイバ7を接続し、入力側ファイバループミラー5の入
力端光ファイバ8に波長806nmの励起光λp を入力
し、出力側ファイバループミラー6の出力端光ファイバ
9から波長1066nmの発振光λe を出力するように
したものである(I.D.Miller,D.B.Mo
rtimore,B.J.Ainslie,W.P.U
rquhart,S.P.Craing,C.A.Mi
ller and D.B.Payne:New al
l− fiber laser,OFC/IOOC´8
7,Reno,WI3(Jan,1987))。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の全ファイバレーザは、光ファイバに添加される希土
類元素及び励起光の波長によって発振する光の波長が決
定するので1つの波長の光しか発振できない。このた
め、複数の波長の発振光が必要な場合、複数の全ファイ
バレーザが必要となり、台数分だけ大きな設置場所を必
要とする。
【0005】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、1台で2つ以上の異なる波長の発振光が得られる全
ファイバレーザを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ループ状の光ファイバを光カプラで接続し
て入出力側ファイバループミラーをそれぞれ形成し、入
出力側ファイバループミラーの一方の出入力端光ファイ
バ同士を希土類元素添加光ファイバで接続すると共に、
入力側ファイバループミラーの他方の入力端光ファイバ
に励起光を入力して出力側ファイバループミラーの他方
の出力端光ファイバから増幅された発振光を出力させる
ようにした全ファイバレーザにおいて、入力側ファイバ
ループミラーの入力端光ファイバに異なる二つの波長の
励起光を入力して出力側ファイバループミラーの出力端
光ファイバから増幅された異なる二つの波長の発振光を
出力すべく、励起光とは異なる波長の励起光に対応した
他の希土類元素添加光ファイバの両端を、希土類元素添
加光ファイバに光カプラを介して並列接続したものであ
る。
【0007】また、本発明は、ループ状の光ファイバを
光カプラで接続して入出力側ファイバループミラーをそ
れぞれ形成し、入出力側ファイバループミラーの一方の
出入力端光ファイバ同士を希土類元素添加光ファイバで
接続すると共に、入力側ファイバループミラーの他方の
入力端光ファイバに励起光を入力して出力側ファイバル
ープミラーの他方の出力端光ファイバから増幅された発
振光を出力させるようにした全ファイバレーザにおい
て、入力側ファイバループミラーの入力端光ファイバに
異なる三つ以上の波長の励起光を入力して出力側ファイ
バループミラーの出力端光ファイバから増幅された異な
る三つ以上の波長の発振光を出力すべく、励起光とは異
なる二つ以上の波長の励起光に対応した他の二つ以上の
希土類元素添加光ファイバを、各希土類元素添加光ファ
イバの両端に光ファイバを介して他の類添加光ファイバ
を多段並列接続したものである。
【0008】
【作用】上記構成によれば、入力側ファイバループミラ
ーの入力端光ファイバに異なる波長の励起光を入力する
と、各励起光は入力側ファイバループミラーを通過した
後入力側の光カプラで分波されて励起光の波長に対応し
た希土類元素添加光ファイバに入力する。各励起光は各
希土類元素添加光ファイバに入力すると誘導放出光が発
生する。これらの誘導放出光は出力側の光カプラで合波
された後出力側ファイバループミラーで反射され、再び
出力側の光カプラで分波されて同じ希土類元素添加光フ
ァイバに入力した後入力側の光カプラで分波され入力側
ファイバループミラーで反射される。各誘導放出光は両
ファイバループミラー間で各希土類元素添加光ファイバ
内を往復し、励起光により増幅(光ポンピング)されて
エネルギーが増加する。各希土類元素添加光ファイバは
無限のエネルギーを溜め込むことはできないので、増幅
された異なる波長の発振光が出力側ファイバループミラ
ーの出力端光ファイバから出力される。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
【0010】図1は本発明の全ファイバレーザの一実施
例を示す概念図である。尚、従来例と同様の部材には共
通の符号を用いた。
【0011】同図において、5はループ状の光ファイバ
1を光カプラ3で接続して形成した入力側ファイバルー
プミラーであり、6は出力側ファイバループミラーであ
る。入力側ファイバループミラー5の出力端光ファイバ
5aと、出力側ファイバループミラー6の入力端光ファ
イバ6aとが希土類元素添加光ファイバとしてのEr+
(エルビウム)添加光ファイバ10で接続されている。
さらにこのEr+ 添加光ファイバ10の両端には他の希
土類元素添加光ファイバとしてのNd3+添加光ファイバ
11が入力側の光カプラ12及び出力側の光カプラ13
を介して並列接続されている。
【0012】これら両ファイバループミラー5、6、光
カプラ12、13、Er+ 添加光ファイバ10及びNd
3+添加光ファイバ11で全ファイバレーザが形成されて
いる。尚、希土類元素添加用の光ファイバ10、11に
は、通常の単一モード光ファイバ、1.55μm帯分散
シフト光ファイバ1.3/1.55μm帯分散フラット
光ファイバ等を用いるのが好ましい。
【0013】次に実施例の作用を述べる。
【0014】まず本実施例に用いられたファイバループ
ミラーについて説明する。
【0015】図2は図1に示した全ファイバレーザに用
いられるファイバループミラーの拡大図であり、図3は
ファイバループミラーの動作原理を説明するための説明
図である。
【0016】図2においてファイバループミラー6の入
力端光ファイバ6aに振幅A0 の光Lが入力したとし、
その反射光をLr、透過光をLtとする。
【0017】光Lがファイバループミラー6を透過する
ときの光路はA,B,C,D(光路1)及びA,C,
B,D(光路2)の2通りがあり、光Lがファイバルー
プミラー6で反射するときの光路はA,B,C,A(光
路3)及びA,C,B,A(光路4)の2通りがある。
【0018】ここでAからCのように光カプラ4で結合
を起こした光は、AからBのように光カプラ4を透過し
た光に対して位相がπ/2遅れることが知られている
(モード結合理論)。従って光Lが光路1をとったとき
の位相状態(図3(a))を基準としたとき、光路3、
4をとった光の位相はπ/2遅れ(図3(b))、光路
2をとった光の位相状態は位相がπ遅れて図3(c)の
ようになる。そして入力光のエネルギーが光カプラ4で
等分される波長では、図3(a)及び図3(c)に示し
た波形の振幅がA0 /2と等しくなるため、完全に相殺
され光は透過しない(Lt=0となる)。これに対して
光路3、4をとった光(図3(b))は完全に重なるた
め、位相がπ/2遅れるものの振幅A0 の反射光が得ら
れる(Lr=A0 )。また、光カプラ4を完全に透過
(AからB)又は結合(AからC)する波長の光は、L
t=A0 、Lr=0となる。
【0019】すなわちファイバループミラー6は、入力
する光の波長によって反射鏡として機能させることがで
きる。ファイバループミラー5も同様の機能を有してい
る。
【0020】このようなファイバループミラー5、6を
用いた全ファイバレーザにおいて、入力側ファイバルー
プミラー5の入力端光ファイバ8に異なる波長の励起光
λ1p(例えば0.8μm又は0.98μm、1.49μ
mでもよい)、λ2pを(例えば0.78μm)入力する
と、各励起光λ1p、λ2pは入力側ファイバループミラー
5を通過した後、励起光λ1Pは、光カプラ12を透過し
た後励起光λ1Pの波長に対応したEr+ 添加光ファイバ
10に入力し、励起光λ2pは光カプラ12で結合されて
Nd3+添加光ファイバ11に入力する。
【0021】励起光λ1PがEr+ 添加光ファイバ10に
入力するとき誘導放出作用により誘導放出光λ1e(波長
1.55μm)が発生する。この誘導放出光λ1eは、光
カプラ13を透過した後、出力側ファイバループミラー
6で反射され、再び同じ光カプラ13を透過した後Er
+ 添加光ファイバ10を通過し、光カプラ12を透過し
た後入力側ファイバループミラー5で反射される。
【0022】同様に励起光λ2pはNd3+添加光ファイバ
11に入力すると誘導放出作用により誘導放出光λ
2e(波長1.33μm)が発生する。この誘導放出光λ
2eは、光カプラ13で結合された後、出力側ファイバル
ープミラー6で反射され、再び同じ光カプラ13で結合
された後Nd3+添加光ファイバ11を通過し、光カプラ
12で結合された後入力側ファイバループミラー5で反
射される。
【0023】各誘導放出光λ1e、λ2eは両ファイバルー
プミラー5、6間で希土類元素添加光ファイバ10、1
1内をそれぞれ往復し、励起光λ1p、λ2pにより増幅さ
れてエネルギーが増加する。各希土類元素添加光ファイ
バ10、11は無限のエネルギーを溜め込むことはでき
ないので、増幅された異なる波長のレーザ光(発振光)
λ1e(1.55μm)、λ2e(1.33μm)が出力側
ファイバループミラー6の出力端光ファイバ9から出力
される。
【0024】以上において本実施例では、入力側ファイ
バループミラーの入力端光ファイバに異なる二つの波長
の励起光を入力して出力側ファイバループミラーの出力
端光ファイバから増幅された異なる二つの波長の発振光
を出力すべく、励起光とは異なる波長の励起光に対応し
た他の希土類元素添加光ファイバの両端を、希土類元素
添加光ファイバに光カプラを介して並列接続したので、
1台の全ファイバレーザで2つの異なる波長の発振光が
得られる。
【0025】図4は本発明の全ファイバレーザの他の実
施例を示す図である。
【0026】図1に示した実施例との相違点は、Nd3+
添加光ファイバの両端に他の希土類元素添加光ファイバ
を光カプラを介して多段並列接続した点である。尚、図
1に示した部材と同様の部材には共通の符号を用いた。
【0027】同図においてNd3+添加光ファイバ11の
両端にはHo(ホロミウム)添加光ファイバ14が光カ
プラ15、16を介して並列接続され、Ho添加光ファ
イバ14の両端にはSm(サマリウム)添加光ファイバ
17が光カプラ18、19を介して4段に並列接続され
ている。
【0028】このような全ファイバレーザの入力端光フ
ァイバ8に、各希土類元素Er、Nd、Ho、Smに対
応した波長の励起光λ1p、λ2p、λ3p、λ4pを入力する
と、各励起光λ1p、λ2p、λ3p、λ4pは各希土類元素添
加光ファイバ10、11、14、17内を通過し、各希
土類元素添加光ファイバ10、11、14、17内で誘
導放出光λ1e、λ2e、λ3e、λ4eが発生する。各誘導放
出光λ1e、λ2e、λ3e、λ4eは両ファイバループミラー
5、6と各希土類元素添加光ファイバ10、11、1
4、17との間を反射し、各励起光λ1p、λ2p、λ3p
λ4pにより増幅される。増幅された4波長の誘導放出光
λ1e、λ2e、λ3e、λ4eは出力側ファイバループミラー
6の出力端光ファイバ9より出力される。
【0029】以上において入出力側ファイバループミラ
ーの間に4種類の希土類元素添加光ファイバを光カプラ
を介して並列接続したので、入力端光ファイバに各希土
類元素に対応した異なる波長の励起光を入力することに
より、1台の全ファイバレーザで出力側光ファイバから
異なる4波長の発振光を出力させることができる。
【0030】尚、上述した実施例では希土類元素として
Er、Nd、Ho、Smを用いたが、これらに限定され
るものではなく、他の種類の希土類元素を用いてもよ
い。また光カプラを介して並列接続される希土類元素添
加光ファイバの段数が4段の場合で説明したが、3段で
も5段以上でもよいのはいうまでもない。さらにファイ
バループミラーの光カプラはいずれもファイバ型である
が、導波路型であってもよい。
【0031】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0032】入出力側ファイバループミラーの間に2種
類以上の希土類元素添加光ファイバを並列接続したの
で、入力端光ファイバに希土類元素に対応した異なる波
長の励起光を入力することにより、1台の全ファイバレ
ーザで出力端光ファイバから異なる2波長以上の発振光
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の全ファイバレーザの一実施例を示す概
念図である。
【図2】図1に示した全ファイバレーザに用いられるフ
ァイバループミラーの拡大図である。
【図3】ファイバループミラーの動作原理を説明するた
めの説明図である。
【図4】本発明の全ファイバレーザの他の実施例を示す
図である。
【図5】従来の全ファイバレーザの概念図である。
【符号の説明】
5 入力側ファイバループミラー(ファイバループミラ
ー) 6 出力側ファイバループミラー(ファイバループミラ
ー) 8 入力端光ファイバ 9 出力端光ファイバ 10 希土類元素添加光ファイバ(Er+ 添加光ファイ
バ) 11 希土類元素添加光ファイバ(Nd3+添加光ファイ
バ) 12、13 光カプラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/07 3/082 3/094 3/17

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ループ状の光ファイバを光カプラで接続
    して入出力側ファイバループミラーをそれぞれ形成し、
    入出力側ファイバループミラーの一方の出入力端光ファ
    イバ同士を希土類元素添加光ファイバで接続すると共
    に、入力側ファイバループミラーの他方の入力端光ファ
    イバに励起光を入力して出力側ファイバループミラーの
    他方の出力端光ファイバから増幅された発振光を出力さ
    せるようにした全ファイバレーザにおいて、上記入力側
    ファイバループミラーの入力端光ファイバに異なる二つ
    の波長の励起光を入力して出力側ファイバループミラー
    の出力端光ファイバから増幅された異なる二つの波長の
    発振光を出力すべく、上記励起光とは異なる波長の励起
    光に対応した他の希土類元素添加光ファイバの両端を、
    上記希土類元素添加光ファイバに光カプラを介して並列
    接続したことを特徴とする全ファイバレーザ。
  2. 【請求項2】 ループ状の光ファイバを光カプラで接続
    して入出力側ファイバループミラーをそれぞれ形成し、
    入出力側ファイバループミラーの一方の出入力端光ファ
    イバ同士を希土類元素添加光ファイバで接続すると共
    に、入力側ファイバループミラーの他方の入力端光ファ
    イバに励起光を入力して出力側ファイバループミラーの
    他方の出力端光ファイバから増幅された発振光を出力さ
    せるようにした全ファイバレーザにおいて、上記入力側
    ファイバループミラーの入力端光ファイバに異なる三つ
    以上の波長の励起光を入力して出力側ファイバループミ
    ラーの出力端光ファイバから増幅された異なる三つ以上
    の波長の発振光を出力すべく、上記励起光とは異なる二
    つ以上の波長の励起光に対応した他の二つ以上の希土類
    元素添加光ファイバを、各希土類元素添加光ファイバの
    両端に光ファイバを介して他の類添加光ファイバを多段
    並列接続したことを特徴とする全ファイバレーザ。
JP22978494A 1994-09-26 1994-09-26 全ファイバレーザ Pending JPH0897491A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6104528A (en) * 1997-07-03 2000-08-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical fiber amplifier for achieving high gain of small signal
WO2001017077A1 (en) * 1999-08-31 2001-03-08 Corning Incorporated Wavelength-locked external cavity lasers with an integrated modulator
US6385215B1 (en) 1998-07-01 2002-05-07 Nec Corporation Laser oscillation method and device and laser scalpel

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