(57)【要約】【課題】小型化した高出力な直線偏光のファイバレーザを提供する。【解決手段】シード光を生成するシード光源部と、このシード光源部から出射されたシード光を増幅させるプリアンプと、プリアンプからの出射光に対して、この出射光のシード波長は透過させ、該シード波長の周辺に吸収特性を持たせるとともに、出射光の直線偏光性を維持させる偏光部と、偏光部から入射した信号光の強度を励起光の投入によって増幅させるファイバ増幅器とを備えるファイバレーザ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シード光を生成するシード光源部と、
このシード光源部から出射されたシード光を増幅させるプリアンプと、
前記プリアンプからの出射光に対して、この出射光のシード波長は透過させ、該シード波長の周辺に吸収特性を持たせるとともに、前記出射光の直線偏光性を維持させる偏光部と、
前記偏光部から入射した信号光の強度を励起光の投入によって増幅させるファイバ増幅器とを備えるファイバレーザ。
【請求項２】
前記シード光源部は、波長域１．５５μｍのパルス状の励起光を出力する励起光用レーザダイオードと、
このレーザダイオードの発振光を増幅させる励起光増幅ユニットと、
希土類としてツリウム（Ｔｍ：Thulium）をドープし、前記第２の励起光を入射して波長２μｍ帯のシード光を発振する第２の光ファイバから構成されている請求項１に記載のファイバレーザ。
【請求項３】
前記プリアンプは、ツリウム（Ｔｍ：Thulium）をドープした第３の光ファイバと、
波長域０．８μｍ帯の励起光を生成する第２のレーザダイオードと、該励起光を前記第３の光ファイバに入射するとともに前記第３の光ファイバから出射される波長２μｍ帯のレーザ光を透過するコンバイナから構成される請求項１記載のファイバレーザ。
【請求項４】
前記偏光板は、Ｈｏ：ＹＡＧ結晶を基板材料とし、入出射の端面はブリュースタ角に設定する請求項１に記載のファイバレーザ。
【請求項５】
前記偏光板の入出射の端面に、薄膜ポラライザをコーティングした請求項３に記載のファイバレーザ。
【請求項６】
前記偏光板は、Ｈｏ：ＹＡＧ結晶を基板材料とし、キューブ型の薄膜ポラライザである請求項１に記載のファイバレーザ。
【請求項７】
前記ファイバ増幅器は、
０．８μｍ帯の励起光を生成する少なくとも１つのレーザダイオードと、
ツリウムをドープし、端面両側またはどちらか一方から前記レーザダイオードからの励起光を入射して、信号光である２μｍ近傍の波長域の光を増幅する第４の光ファイバと、
前記偏光部からの直線偏光の信号光と、前記レーザダイオードの励起光を入出射する光学系とから構成される請求項１に記載のファイバレーザ。
【請求項８】
シード光を生成するシード光源部と、
このシード光源部から出射されたシード光に対して、この出射光のシード波長は透過させ、該シード波長の周辺に吸収特性を持たせるとともに、前記出射光の直線偏光性を維持させる偏光部と、
前記偏光部から入射した信号光の強度を励起光の投入によって増幅させるファイバ増幅器とを備えるファイバレーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ファイバレーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバレーザはゲインが高く、波長帯域も広いという特徴がある。このため、特定波長（シード光）をファイバで増幅する場合、シード光以外の波長の自然放出光が増幅される自然放射増幅光（Amplified Spontaneous Emission：ＡＳＥ）が発生しやすい。
【０００３】
また、直線偏光を増幅する場合、偏波保持ファイバを用いることで直線偏光性を維持した増幅器が可能であるが、ファイバの熱などによる応力で直線偏光性が低下する。多段での増幅の場合は、段間での偏波保持ファイバの角度ずれも直線偏光性の低下原因となる。高効率でのファイバアンプには、ＡＳＥの抑制や直線偏光性の維持が課題となっている。
【０００４】
従来、ＡＳＥに対してはファイバ・ブラッグ・グレーティング（Fiber Bragg Grating：ＦＢＧ）などのフィルタを段間に挿入することで、その増幅を抑制している。また、直線偏光に関しては、光偏光子（ポラライザ）を挿入する対策がなされている。
【０００５】
それぞれの対策に対しては、それぞれの対策部品を追加する必要がある。そのため、装置の小型化、低コスト化にデメリットとなっている。また、2μmファイバレーザでは用途も限られていることから一般的にフィルタもなく、ＡＳＥ対策自体が課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１２５９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、小型化した高出力な直線偏光のファイバレーザを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態のファイバレーザは、シード光を生成するシード光源部と、このシード光源部から出射されたシード光を増幅させるプリアンプと、前記プリアンプからの出射光に対して、この出射光のシード波長は透過させ、該シード波長の周辺に吸収特性を持たせるとともに、前記出射光の直線偏光性を維持させる偏光部と、前記偏光部から入射した信号光の強度を励起光の投入によって増幅させるファイバ増幅器とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係わるファイバレーザの概略構成例を示す構成図である。
【図２】シード光波長以外で発生するＡＳＥを表す図である。
【図３】Ｈｏ：ＹＡＧ結晶の吸収スペクトルを表す図である。
【図４】第２の実施形態に係わるファイバレーザの概略構成例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係わるファイバレーザの概略構成例を示す構成図である。
【００１２】
図１に示すように、ファイバレーザ１００は、大別すると、シード光源部１０と、プリアンプ２０と、偏光部３０と、ファイバ増幅器４０を備えている。
【００１３】
シード光源部１０は、パルス状のシード光を生成するものである。
【００１４】
シード光源部１０は、パルス状の励起光を出力する励起光用レーザダイオード１１と、励起光増幅ユニット１２と、希土類としてツリウム（Ｔｍ：Thulium）をドープした第２の光ファイバ１３３でシード光を発振するシード発振部１３から構成されている。
【００１５】
励起光用レーザダイオード１１の波長は、半導体の構成元素によって変化する。本実施形態に係る励起光用レーザダイオード１１は、波長域１．５５μｍで発振させるので、構成元素はＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰあるいはＡｌＧａＩｎＡｓ／ＩｎＰが好適である。
【００１６】
本実施形態に係る励起光増幅ユニット１２は、励起光用レーザダイオード１１の発振光を増幅させるものである。励起光増幅ユニット１２は、第１のレーザダイオード１２１と第１のコンバイナ１２２、希土類としてエルビウム（Er：Erbium）をドープした第１の光ファイバ１２３とで構成されている。第１のレーザダイオード１２１は、０．９８μｍの第１の励起光を生成するものである。第１のコンバイナ１２２は、第１のレーザダイオード１２１の第１の励起光を光ファイバ１２３に入射し、光ファイバ１２３で増幅されたレーザダイオード１１からのパルス状の第２の励起光を出射するものである。例えば、クラッド励起光式の励起光コンバイナが好適である。
【００１７】
シード発振部１３は、波長１．９８μｍのレーザ光を発振するものである。第２の光ファイバ１３３は、２μｍ近傍の波長域でゲインのある希土類としてツリウムをドープしてあり、第２の光ファイバ１３３の両端部には、ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）（ファイバ・ブラッグ・グレーティング）１３１，１３２が結合されている。ＦＢＧ１３１，１３２は、光線の特定の波長成分のみ（本実施形態では、波長１．９８μｍの成分）を反射させ、それ以外の波長を全て透過させる。励起光増幅ユニット１２から増幅されたパルス状の第２励起光を入射することで、シード発振部１３は、シード光となるパルス状の波長１．９８μｍのレーザ光を発振する。
【００１８】
プリアンプ２０は、シード光源部１０から出射されたシード光を増幅（パワーアップ）させるものである。プリアンプ２０は、例えばツリウム（Ｔｍ：Thulium）をドープした第３の光ファイバ２１と、励起光ユニット２２とから構成することができる。励起光ユニット２２は、第２のレーザダイオード２２１と第２のコンバイナ２２２から構成することができる。
【００１９】
ツリウムをドープした第３の光ファイバ２１は、入射した２μｍ近傍の波長域の光を増幅する。
【００２０】
第２のコンバイナ２２２は、第２のレーザダイオード２２１からの励起光を第３の光ファイバ２１に入射し、光ファイバ２１で増幅されたシード光源部１０からの波長１．９８μｍのシード光を出射すものである。例えば、クラッド励起光式の励起光コンバイナが好適である。
【００２１】
偏光部３０は、プリアンプ２０とファイバ増幅器４０との段間に挿入されるフィルタの機能を果たすもので、プリアンプ２０からの出射光に対して出射光のシード波長は透過させ、該シード波長の周辺に吸収特性を持たせるとともに、直線偏光性を維持させるものである。偏光部３０は、コリメートレンズ３１と、偏光板３２と、反射ミラー３３から構成されている。
【００２２】
コリメートレンズ３１は、プリアンプ２０からの出射光を平行光とするものである。
【００２３】
偏光板３２は、電場の振動方向が入射面に平行な偏光成分であるＰ偏光を出射させる。
【００２４】
本実施形態に係る偏光板３２は、Ｈｏ：ＹＡＧ結晶を基板材料とし、薄膜ポラライザを端面にコーティングする。Ｈｏ：ＹＡＧ結晶は、イットリウムとアルミニウムの複合酸化物から成るガーネット構造の結晶に、ホルミウム（Holmium：Ｈｏ）をドープしたものである。
【００２５】
さらに、入出射の端面は、ブリュースタ角に設定する。ブリュースタ角は、屈折率の異なる物質の界面においてＰ偏光の反射率が０となる入射角である。
【００２６】
偏光板３２は、小型化するためにキューブ型の薄膜ポラライザが好適である。
【００２７】
ファイバ増幅器４０は、入射した信号光の強度を励起光の投入によって増幅させるものである。
【００２８】
ファイバ増幅器４０は、第３のレーザダイオード４１と、第１の光学系４２と、ツリウムをドープした第４の光ファイバ４３と、第４のレーザダイオード４４と、第２の光学系４５から構成されている。
【００２９】
第３のレーザダイオード４１、第４のレーザダイオード４４は、波長０．８μｍの励起光を生成する。
【００３０】
第１の光学系４２は、偏光部３０から直線偏光及び第３のレーザダイオード４１からの励起光を入射して、第４の光ファイバ４３に投入させるためのものである。
【００３１】
第１の光学系４２は、例えばコリメートレンズ４２１、４２２とダイクロイックミラー４２３か構成することができる。
【００３２】
第３の光ファイバ４３は、ツリウムをドープした光ファイバで、入射した２μｍ近傍の波長域の光を増幅する。
【００３３】
第２の光学系４５は、第４のレーザダイオード４４からの励起光を光ファイバ４３に入射し、光ファイバ４３からの増幅した信号光を出射させるものである。第２の光学系４５は、例えばコリメートレンズ４５１、４５２とダイクロイックミラー４５３から構成することができる。以上のようにして、ファイバ増幅器４０の出力端から、波長１．９８μｍの光が出射される。
【００３４】
以上のように構成されたファイバレーザ１００の特性について説明する。
【００３５】
図２は、シード光波長以外で発生するＡＳＥを表す図である。図２は、シード光の波長が１９８０ｎｍの場合に、アセンブリ等で散乱光が増えることにより発生するＡＳＥを示している。
【００３６】
図３は、Ｈｏ：ＹＡＧ結晶の吸収スペクトルを表す図である。横軸は波長、縦軸は吸収係数を示している。図３に示すように、Ｈｏ：ＹＡＧ結晶は、シード波長（１９８０ｎｍ）は透過し、ＡＳＥの２０２０〜２１００ｎｍ周辺に吸収特性を持っている。
【００３７】
そこで、本実施形態では、ファイバアンプの段間で、シード波長以外の光を吸収させるＨｏ：ＹＡＧ結晶を基板材料した薄膜ポラライザを挿入し、該薄膜ポラライザにおいて入出射端面をブリュースタ角にする。
【００３８】
本実施形態によれば、ＡＳＥ抑制と直線偏光性の維持対策を、１つのユニットで実現できるので、ファイバレーザを小型化することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態に係わるファイバレーザ２００の概略構成例を示す構成図である。ファイバレーザ２００は、大別すると、シード光源部１０と、偏光部３０と、ファイバ増幅器４０を備えている。第２の実施形態では、図４に示すように、第１の実施形態におけるシード光源部１０から出射されたシード光を増幅（パワーアップ）させるプリアンプ２０を省略したものである。
【００４０】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態に比べて、より小型化したファイバレーザを得ることができる。
【００４１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１００、２００・・・ファイバレーザ
１０・・・シード光源部
１１・・・シード光用レーザダイオード
１２・・・・励起光増幅ユニット
１２１・・・第１のレーザダイオード
１２２・・・第１のコンバイナ
１２３…・第１の光ファイバ
１３…シード発振部
１３１，１３２…ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）
１３３・・・・第２の光ファイバ
２０・・・プリアンプ
２１・・・・第３の光ファイバ
２２・・・励起光ユニット
２２１・・・第２のレーザダイオード
２２２・・・第２のコンバイナ
３０・・・偏光部
３１・・・コリメートレンズ
３２・・・偏光板
３３・・・反射ミラー
４０・・・ファイバ増幅器
４１・・・第３のレーザダイオード
４２・・・第１の光学系
４２１、４２２・・・コリメートレンズ
４２３・・・ダイクロイックミラー
４３・・・第４の光ファイバ
４４・・・第４のレーザダイオード
４５・・・第２の光学系
４５１、４５２・・・コリメートレンズ
４５３・・・ダイクロイックミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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