(57)【要約】【課題】動作の安定した自己相似レーザパルスを生成できる線形共振器を有するファイバレーザを生成すること。【解決手段】本発明は線形共振器を有するファイバレーザに関する。本発明はファイバレーザを提供するが、このファイバレーザは詳細には自己相似パルスを生成するファイバレーザであり、励起光源（６）と線形共振器を含み、前記線形共振器は、２つの反射器（１）と、増幅媒体でドープした偏光維持ファイバ（３）であって、前記増幅媒体により規定される周波数範囲においてゼロより大きい正常分散β２を有する前記偏光維持ファイバ（３）と、ゼロより小さい異常分散β２を有する分散補償素子（２）と、ゼロより大きい変調度を有する非線形モード結合素子（１ｃ）と、ファイバ（３）と、分散補償素子（２）と、放射分離素子（８）と、前記共振器（１）によって画定される共通のビームパスにおいて前記２つの反射器（１）の間に配置した非線形モード結合素子（１ｂ、１ｃ）と、を含み、前記共振器の前記ビームパスに配置した構成要素の全体の分散が正常分散であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバレーザであって、詳細には自己相似パルスを生成するファイバレーザであり、励起光源（６）と線形共振器を含み、前記線形共振器が、
２つの反射器（１）と、
増幅媒体でドープした偏光維持ファイバ（３）であって、前記増幅媒体により規定される周波数範囲においてゼロより大きい正常分散β２を有する前記偏光維持ファイバ（３）と、
ゼロより小さい異常分散β２を有する分散補償素子（２）と、
ゼロより大きい変調度を有する非線形モード結合素子（１ｃ）と、
ファイバ（３）と、
分散補償素子（２）と、
放射分離素子（８）と、
前記共振器（１）によって画定される共通のビームパスにおいて前記２つの反射器（１）の間に配置した非線形モード結合素子（１ｂ、１ｃ）と、
を含み、前記共振器の前記ビームパスに配置した構成要素の全体の分散が正常分散であること、
を特徴とするファイバレーザ。
【請求項２】
長さＬの前記共振器の前記ビームパスに配置した前記構成要素の全体の分散が、β２＊Ｌ＝０．００８ｐｓ２からβ２＊Ｌ＝０．１ｐｓ２の範囲、好ましくはβ２＊Ｌ＝０．０１ｐｓ２からβ２＊Ｌ＝０．０５ｐｓ２の範囲であること、
を特徴とする請求項１に記載のファイバレーザ。
【請求項３】
前記分散補償素子（２）が少なくともわずかなカー非線形性を有すること、を特徴とする先行する請求項のうちの一項に記載のファイバレーザの構成。
【請求項４】
前記共振器が、前記共振器の前記ビームパスに配置した前記励起光源（６）の光を結合する素子（７）を含み、前記結合する素子（７）が好ましくはダイクロイックミラー（７ｂ）、ファイバカプラ、又は波長マルチプレクサ（７ａ）であること、
を特徴とする先行する請求項のうちの一項に記載のファイバレーザの構成。
【請求項５】
前記非線形モード結合素子の前記変調度が１％より大きく、好ましくは１０％より大きいこと、を特徴とする先行する請求項のうちの一項に記載のファイバレーザの構成。
【請求項６】
前記非線形モード結合素子が半導体可飽和吸収ミラー（１ｃ）であること、を特徴とする先行する請求項のうちの一項に記載のファイバレーザの構成。
【請求項７】
前記分散補償素子（２）が格子圧縮器（２ａ）、共振可飽和吸収体（１ｃ）、プリズムコンプレッサ、及び／又は中空コアファイバ（２ｂ）であること、を特徴とする先行する請求項のうちの一項に記載のファイバレーザ。
【請求項８】
前記分離素子（８）が波長マルチプレクサ、ファイバカプラ（８ａ）、偏光子（８ｂ）、又は部分反射ミラー（１ｃ）として構成した前記２つの反射器（１）のうちの１つであること、を特徴とする先行する請求項のうちの一項に記載のファイバレーザの構成。
【請求項９】
パルスを形成するための前記共振器が、前記共振器の前記ビームパスに配置した正常分散を有する偏光維持シングルモードファイバ（４）を有すること、を特徴とする先行する請求項のうちの一項に記載のファイバレーザの構成。
【請求項１０】
前記ファイバ（３、４）がシングルコアファイバ又はダブルコアファイバであること、を特徴とする先行する請求項のうちの一項に記載のファイバレーザ。
【請求項１１】
前記増幅媒体がイッテルビウム（Ｙｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、若しくはネオジム（Ｎｄ）、又はそれらの元素の混合物であること、を特徴とする先行する請求項のうちの一項に記載のファイバレーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は線形共振器を有するファイバレーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバレーザは一般に周知のものである。ファイバレーザは詳細には超短パルスを生成することができるため、例えば光通信、光学的測定、レーザ手術、又は材料加工等の種々の分野に適している。
【０００３】
工業的に堅牢性、すなわち寿命の長さと安定性、小型であること、性能、及び複雑度／コストは、かかるレーザの使用を決定する最も重要な基準である。従って、ファイバレーザの開発はこの方向で進んでいる。
【０００４】
ファイバレーザは実質的に、増幅媒体としてのドープファイバを有する光励起共振器を含む。共振器内で増幅が光損失を上回る場合に、レーザ発振を生成することができる。
【０００５】
通常、ドーピングは希土類元素、例えばエルビウムやイッテルビウムで行う。
【０００６】
共振器を作製するには種々の構成が可能である。２つの反射器の間にファイバを配置する線形共振器が知られている。
【０００７】
この種のファイバレーザは、米国特許第６５７０８９２Ｂ１に開示されている。
【０００８】
上記の特許に記載のファイバレーザは、第１反射器と第２反射器とによって規定される光共振器と、特定の波長又は特定のスペクトル領域の励起光を生成する励起光源と、共振器内に配置されて励起光に合わせられるドープファイバと、ファイバに励起光を結合させる光結合器と、第２反射器に隣接して配置され、レーザの波長において強度依存吸収に影響する可飽和吸収体とを含む。
【０００９】
使用するファイバは、詳細には偏光を維持するファイバであり得る。よって、レーザ内で偏光を維持するために必要な更なる要素を要することなく、主軸に沿ったレーザの偏光が維持される。
【００１０】
かかるファイバの偏光維持特性により、それらのファイバに導かれるレーザ光は外部の干渉を極めて受けにくい。非偏光維持性のファイバでは、例えばファイバの屈折率を局所的に変化させる音響発振等の外部の干渉を受けると、レーザ光又はレーザパルスはその伝播を永久に阻害され、レーザが不安定になるおそれがある。
【００１１】
レーザが安定して機能することが望ましい場合には特に偏光維持ファイバを使用することができる。
【００１２】
可飽和吸収体は異なる縦モードを受動的に結合する非線形の素子である。こうして、詳細にはレーザ波長において短レーザパルスを生成することができる。
【００１３】
米国特許第６５７０８９２Ｂ１号に開示されているファイバレーザの構成は、ソリトンを生成するために考案されたものである。このことは増幅媒体によって規定される周波数範囲におけるファイバの分散が異常分散である、すなわちβ２［ｐｓ２／ｍ］が０より小さいことで明らかである。
【００１４】
しかし、自己相似パルスはかかる構成では生成できない。
【００１５】
双曲線正割関数によって決定されるソリトンの形状とは対照的に、自己相似パルスは放物線形状を有することができる。自己相似パルスはその伝播中に延長又は圧縮しても、その放物線形状を維持することができる。パルスエネルギーが高い場合、ソリトンと他のパルス形状に比べて放物線形状のパルスだけは、漏れ出る（「波漏出伝播」）ことなく共振器内で伝播することができる。
【００１６】
ファイバレーザでは、これまでも約１０ｐＪのエネルギーまでのソリトンを生成することが可能であった。ソリトンや他の種類のパルスに比べて、自己相似パルスの場合には十分に高いパルスエネルギーが可能であること、詳細には（放物線形状であるために）特にその後の増幅手段において高いエネルギーを有する短パルスを生成できるという特徴を有している。
【００１７】
【特許文献１】米国特許第６５７０８９２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従って、本発明の目的は、動作の安定した自己相似レーザパルスを生成できる線形共振器を有するファイバレーザを生成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は独立請求項に記載するファイバレーザによって目的を達成する。
【００２０】
本発明はファイバレーザを提供する。このファイバレーザは詳細には自己相似パルスを生成するファイバレーザであり、励起光源と線形共振器を含み、前記線形共振器は、２つの反射器と、増幅媒体でドープした偏光維持ファイバであって、前記増幅媒体により規定される周波数範囲においてゼロより大きい正常分散β２を有する前記偏光維持ファイバと、ゼロより小さい異常分散β２を有する分散補償素子と、ゼロより大きい変調度を有する非線形モード結合素子と、ファイバと、分散補償素子と、放射分離素子と、前記共振器によって画定される共通のビームパスにおいて前記２つの反射器の間に配置した非線形モード結合素子と、を含み、前記共振器の前記ビームパスに配置した構成要素の全体の分散が正常分散であることを特徴とする。
【００２１】
共振器の全体の分散は、自己相似パルスの最初の生成を可能とするべく正常分散、即ちβ２＞０とする。この分散はビームパスに配置した光学要素の選択によって決まる。
【００２２】
さらに、偏光維持ファイバは本発明による正常分散を有する。
【００２３】
基本的に、異常分散を有するファイバを使用すると共に更なる光学要素によってこの分散を補償することで、システム全体が正常分散を有するようにすることも考えられる。しかし異常分散を有するファイバの場合、自己相似パルスを有するレーザの安定した動作は不可能であることがわかった。
【００２４】
共振器内で分散を適切に調整して所望のパルス波形を形成できるようにするために、分散補償素子を備える。この素子を備えることによって、ファイバの分散とはほとんど無関係に、詳細には自己相似パルスの生成を可能とする範囲に分散を設定することができる。
【００２５】
変調度が０より大きい非線形モード結合素子により、詳細にはレーザの自己始動動作が可能である。
【００２６】
モード結合素子を他の構成要素、特にファイバから分離するために、偏光維持ファイバを使用して、増幅とパルスの形成を達成することができる。偏光維持ファイバを使用することにより、外部干渉が発生して複屈折に変化が生じても、レーザは安定した動作を行うことが可能である。
【００２７】
基本的に、ドープファイバの変化の少なくとも１つによって共振器内に励起光を生成する光源は全て、励起光源として適切である。例えばＬＥＤ又は好適にはレーザダイオードを使用できる。
【００２８】
分散及び／又はパワーを変えることによって他の動作モードを設定することができるが、他の動作モードとしては例えば、拡張パルスを生成するモードや、詳細には共振器内のパワーがより高いことにより複数のパルスが共振器内で所定の間隔と反復率で循環する、いわゆる「束縛状態」の動作モードがある。ただし本発明によれば、自己相似パルスを生成することが好適である。
【００２９】
偏光維持ファイバの代わりに、調整的に偏光を１つのみ誘導するファイバを使用してもよい。以下では、特にこのことについて再度言及しなくとも、偏光維持ファイバについて述べる場合にはこの種のファイバを代替案として含めることを意図する。
【００３０】
本発明の有利な展開例を従属請求項に記載する。
【００３１】
本発明の有利な展開例では、長さＬの共振器のビームパスに配置する構成要素の全体の分散は、β２＊Ｌ＝０．００８ｐｓ２からβ２＊Ｌ＝０．１ｐｓ２の範囲、好ましくはβ２＊Ｌ＝０．０１ｐｓ２からβ２＊Ｌ＝０．０５ｐｓ２の範囲とする。
【００３２】
β２＊Ｌ＝０．００８ｐｓ２からβ２＊Ｌ＝０．０１ｐｓ２の範囲では、自己相似パルスを有するレーザの安定した動作が可能であるが、この範囲の境界部分では安定性が低下する。よって共振器の分散は、β２＊Ｌ＝０．０１ｐｓ２からβ２＊Ｌ＝０．０５ｐｓ２の範囲であることが好ましい。
【００３３】
なお、上記の分散範囲は線形共振器における自己相似パルスの生成に対する基準である。このような基準は一般的に、例えば環状の形状を有する共振器のような他の共振器の形状には当てはまらない。この基準は環状の形状では極めて異なることがわかっている。
【００３４】
本発明の有利な展開例では、分散補償素子は少なくともわずかなカー非線形性を有するものとする。
【００３５】
カー効果は非線形性効果であり、その源となるのは、媒体において生成される非線形的偏光であり、この偏光により光の伝播が変化する。この非線形性のために、この効果は極わずかでなければ共振器内のパルスの発生、詳細には自己相似パルスの発生を乱すことになる。
【００３６】
本発明の有利な展開例では、励起光源の結合光に対する共振器のビームパスに配置した素子を有するが、この結合素子はダイクロイックミラー、ファイバカプラ、又は波長マルチプレクサであることが好ましい。
【００３７】
本発明の有利な展開例では、非線形のモード結合素子の変調度は１％より大きい、好ましくは１０％より大きいものとする。
【００３８】
本発明の有利な展開例では、非線形のモード結合素子は半導体可飽和吸収ミラーであるものとする。
【００３９】
半導体可飽和吸収ミラー（ＳＥＳＡＭ）は、半導体工学で製造される可飽和吸収体とミラーを組み合わせたものである。通常、かかるＳＥＳＡＭはブラッグ（Ｂｒａｇｇ）ミラーと吸収体層を含む。材料と設計を変えることにより、例えば波長、変調度、及び再生時間のようなＳＥＳＡＭのパラメータを特定の用途に適応させることができる。
【００４０】
この種の半導体ミラーは、受動モード結合に影響する。よって、モード結合のための動的な素子は不要である。さらに、半導体ミラーを２つの反射器のうちの１つに置き換えることで、構成要素を１つ減らした構造とすることができる。
【００４１】
代替的に、ＳＥＳＡＭではなく、２つの反射器のうちの１つと組み合わせて可飽和吸収体を使用することができる。この場合、吸収体は送信において動作する。
【００４２】
可飽和吸収体という環境における変調度は、光が影響する吸収／反射の最大の変化であり、このことは特定の波長と強度を有する吸収体に影響する。変調度は、共振器内で伝播するパルスのモード結合のプロセスを決めるものである。
【００４３】
レーザの自己始動に対して変調度は決定パラメータである。変調度はこの点に関して、共振器の増幅と相関している。共振器における増幅が低ければ、レーザの自己始動を可能とするには低い変調度が必要である。増幅が高い場合には、それに対応した高い値を変調度に選択することができる。
【００４４】
本発明によれば、実質的に速いパルスの形成にとって有利であることから１０％の変調度が好適である。しかし、より低い変調度、例えば１％より大きい範囲の変調度であっても基本的には可能である。
【００４５】
本発明の有利な展開例では、分散補償素子は格子圧縮器、共振可飽和吸収体、プリズム圧縮器、及び／又は中空コアファイバであるものとする。
【００４６】
特に、それらの素子はカー非線形性があったとしても極めてわずかであるという条件を満たすものである。
【００４７】
本発明の有利な展開例では、分離素子は波長マルチプレクサ、ファイバカプラ、偏光子、あるいは部分的に反射ミラーとして構成される２つの反射器のうちの１つであるものとする。
【００４８】
本発明の有利な展開例では、パルス形成のための共振器は、共振器のビームパスに配置される正常分散を有する偏光維持シングルモードファイバを有するものとする。
【００４９】
かかるファイバの長さによって、詳細にはレーザのパルス繰返し数を所望の値に調整することができる。レーザの動作が安定していることから、偏光維持ファイバを使用することが有利である。本発明によれば、共振器内のすべてのファイバを偏光維持ファイバとすることが好ましい。
【００５０】
本発明の有利な展開例では、ファイバはシングルコアファイバ又はダブルコアファイバであるものとする。
【００５１】
ダブルコアファイバは特に、高いパルスエネルギーを生成するレーザの操作に適している。かかるファイバでは、レーザ光はファイバの（偏光維持）コア内を進むが、励起光は本質的にこのコアを囲む内部ケーシング内を通る。内部ケーシングのまわりの外部ケーシングがより低い屈折率を有することで、ファイバからの励起光の発生が阻止される。励起光はファイバ内で伝播する際にファイバの内部コアを突き抜ける。コア内のレーザ活性原子はこのようにして励起させることができる。
【００５２】
シングルコアファイバに比べて、ダブルコアファイバはより高い力で励起光を結合することができる。
【００５３】
例えば、このようなファイバの材料としては石英ガラスが可能である。
【００５４】
本発明の有利な展開例では、増幅媒体はイッテルビウム（Ｙｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、若しくはネオジム（Ｎｄ）、又はそれらの元素の混合物であるものとする。
【００５５】
Ｙｂ、Ｅｒ、又はＮｄでドープした石英ガラスファイバは、レーザ遷移の周波数範囲で正常分散を有する。よってそれらの要素は、上記の種類のファイバレーザに適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
本発明によるファイバレーザに関する複数の実施形態と図面を参照して、本発明を説明する。
【００５７】
図１は本発明によるファイバレーザの第１実施形態を示す。
【００５８】
励起光源６と線形共振器を有するファイバレーザが示してある。共振器は２つの反射器２と、ゼロより大きい正常分散β２を有する増幅媒体でドープした偏光維持ファイバ４と、異常分散を有する分散補償素子２と、放射を分離する素子８と、非線形モード結合素子とを含む。
【００５９】
さらに、励起光源の放射を結合する素子７があり、また正常分散を有する偏光維持シングルモードファイバ４が２つある。
【００６０】
光学要素は反射器１によって規定される共通のビームパスに配置する。
【００６１】
１つの外部反射器は、本実施形態では１００％反射ミラー１ａである。
【００６２】
格子圧縮器２ａは分散補償素子２としてミラー１ａの正面に配置する。格子圧縮器２ａは２つのグリッドを有しており、それらは第１次（＞９５％、１０２０から１０８０ｎｍ）で高透過のグリッド離間１２５０ライン／ｍｍの石英ガラスでできている。グリッドはおよそ１６ミリの間隔を持たせてリトロー角（４０°）で配置する。
【００６３】
上記に続き、１０３５ｎｍの波長と０．０２４ｐｓ２／ｍの分散で７μｍのモードフィールド直径を有するＰＡＮＤＡ９８０型の石英ガラスで製造した偏光維持シングルモードファイバ４ａがある。この場合、ファイバの長さは特定のパルス形成と繰返し数を変えるために２．６０ｍとする。基本的にこのファイバは、使用目的により別の長さ又は直径としてもよい。
【００６４】
ファイバ４ａは格子圧縮器に直接接続せず、それらの間には間隙が存在する。ファイバから光が散乱することなく送られるように、ファイバは小さい角度（８°まで）で研磨する。
【００６５】
ファイバ４ａの他端はドープファイバ３に接続する。この場合、ファイバ３は長さ３１０ｍｍであり、Ｙｂでドープした偏光維持ファイバ３ａは石英ガラスで製造されている。ファイバの励起光の吸収は９７６ｎｍの波長で約３００ｄＢ／ｍであり、モードフィールド直径は４．８μｍである。このファイバ部分では、共振器内で伝播する光又はレーザパルスが共振作用によって増幅される。増幅中のＧＶＤ（群速度分散）と非線形性の効果を無視することができるため、ここで使用する増幅ファイバ３ａを最小の長さとすることで、アンドープファイバ４内のレーザ光の増幅スペクトルのフィルタリングと非線形的な展開を分離することができる。
【００６６】
励起光を結合する素子７はファイバ３ａの他端に接続するが、本例では波長マルチプレクサ（ＷＤＭ）７ａである。この場合、９７６ｎｍの波長で４００ｍＷの最大出力パワーを有するシングルモードダイオード６ａを励起光源６として使用した。
【００６７】
更なる偏光維持シングルモードファイバ４をＷＤＭ７ａに接続する。このファイバ４ｂはファイバ４ａと同じ種類のものであるが、長さ２．６９ｍである。
【００６８】
ファイバ４ｂの他端は、本例では偏光維持カプラ８ａである分離素子８に接続する。この特別な場合の分離比は３０：７０である。
【００６９】
本例では可飽和吸収ミラー（ＳＡＭ)１ｂである第２反射器１によって、最終的に共振器を密閉する。反共振ファブリペロー半導体可飽和吸収ミラーを可飽和吸収ミラーとして使用したが、この変調度は約３０％、飽和閾値約１００μＪ／ｃｍ２、再生時間はピコセカンドの範囲にある。
【００７０】
飽和閾値を達成するために、吸収体１ｂにレーザ光の焦点を合わせる望遠鏡を、２つのレンズ５を用いて生成する。
【００７１】
個々のファイバ同士の間の良好な光学的接続を保証するために、ファイバ同士を互いに接続した。
【００７２】
偏光軸を１つのみ形成することを保証するために、本例では格子圧縮器２ａとファイバ４ａの間に遅軸であるλ／２板を配置した。
【００７３】
図２は本発明によるファイバレーザの第２実施形態を示す。
【００７４】
第２実施形態の構成は第１実施形態の構成と同様であるが、ファイバカプラ８ａが分離器である偏光器８ｂに置き換わっている。偏光子の一方の側にλ／４板９を配置し、他方の側には更なるλ／２板１０を配置する。λ／２板１０を取り除くことができるよう偏光子８ｂの偏光軸とグリッドを配置することもできる。
【００７５】
図３及び図４は、第１実施形態及び第２実施形態で示す、本発明によるファイバレーザを使用して得た結果を示す。
【００７６】
図３ａは自己相似動作モードにおける本発明によるファイバレーザの出力スペクトルを示す。自己相似パルスはスペクトルの放物線状コースで検知可能である。共振器のビームパスの構成要素の全体としての分散は約０．０３ｐｓ２であった。
【００７７】
図３ｂは、２１０ｆｓに外部から圧縮された（２８０ｆｓのＦＷＨＭ）レーザパルスの自己相関を示す。
【００７８】
図４ｂは、本発明によるファイバレーザのストレッチパルス動作モードでの、即ち非放物線状パルスが生成される出力スペクトルを示す。
【００７９】
図４ｂは束縛状態モードでの外部圧縮前後の自己相関を示す。
【００８０】
本発明によるファイバレーザの構成は第１実施形態と第２実施形態に限定されない。図５から図１２は、上記に関する更なる代替的な実施形態を示す。
【００８１】
図５は本発明によるファイバレーザの第３実施形態を示す。
【００８２】
ファイバレーザは励起光源６と線形共振器を含む。共振器は２つの反射器１を含むが、それらの反射器は本例では変調度が０より大きい、完全反射ミラー１ａと半導体可飽和吸収ミラー１ｂである。異常分散とわずかなカー非線形性を有する分散補償素子２、正常分散を有する偏光維持シングルモードファイバ４、正常分散を有する増幅媒体でドープした偏光維持ファイバ３、及び放射又はレーザ光を分離する素子８を、反射器１ａ及び１ｂで規定されるビームパスに配置する。励起光源６を介して、ドープファイバ３を励起させることができる。さらに、本例ではレンズ５である２つの光学素子をビームパスに配置する。
【００８３】
図６は、本発明によるファイバレーザの第４実施形態を示す。
【００８４】
第４実施形態は第３実施形態として示すファイバレーザを具体的に表したものである。
【００８５】
この実施形態における１つの反射器１は部分反射ミラーであり、それを介して共振器から力が分離される。分離素子８及び反射器１は１つの要素として示してある。
【００８６】
励起光源６は９７６ｎｍの励起波長を有するマルチモード（ＭＭ）ダイオード６ｂである。励起光は共振器のビームパスにおいてダイクロイックミラー７ｂを介して結合される。
【００８７】
ファイバ３は偏光維持ダブルコアファイバであり、Ｙｂでドープされており正常分散を有している。
【００８８】
ファイバ３ｂ及び４を接続して１つのファイバを形成する。ファイバの端を小さい角度（８°まで）で研磨する。
【００８９】
ファイバ３ｂ及び４の両側にはそれぞれ、ビームパスを形成するレンズ５を配置する。
【００９０】
図７は本発明によるファイバレーザの第５実施形態を示す。
【００９１】
第５実施形態は第４実施形態を変更したものである。部分反射ミラー１ｃの代わりに、完全反射ミラー１ａを使用する。レーザ光を分離するために、偏光子８ｂをビームパスに配置する。偏光子の一方の側にλ／４板９を配置し、その他方の側にはλ／２板１０を配置する。この実施の形態では格子圧縮器を分散補償素子として使用するが、この格子圧縮器はミラー１ａに最も近い光学素子として配置する。
【００９２】
図８は本発明によるファイバレーザの第６実施形態を示す。
【００９３】
第５実施形態とは対照的に、ファイバ３は偏光維持シングルコアファイバ３ａであり、このファイバはＹｂでドープされ、正常分散を有する。これに対応して、励起光源６はシングルモード励起光源である。
【００９４】
ダイクロイックミラーの代わりに、偏光維持ＷＤＭ７ａを結合素子として使用する。ＷＤＭの一方の端は励起光源に光学的に接続し、その他端はファイバ３ａと更なるシングルモードファイバ４に接続する。
【００９５】
特別な半導体可飽和吸収共振ミラー１ｄを２つの反射器の１つとして使用すれば、ミラー１ｄは一方で反射ミラー１の機能を果たし、他方では非線形モード結合素子の機能及び分散補償素子２の機能も果たす。
【００９６】
図９は本発明によるファイバレーザの第７実施形態を示す。
【００９７】
第６実施形態と対照的に、格子圧縮器２ａを分散補償素子として使用する。
【００９８】
図１０は本発明によるファイバレーザの第８実施形態を示す。
【００９９】
第６実施形態と対照的に、中空コアファイバ２ｂを分散補償素子として使用する。
【０１００】
図１１は本発明によるファイバレーザの第９実施形態を示す。
【０１０１】
第６実施形態（図８）とは対照的に、反射器としての部分反射ミラー１ｃを分離素子として使用する。ＷＤＭ７ａと共振分散補償半導体可飽和吸収ミラー１ｄとの間に配置するファイバ４を、ここでは接着剤を用いて直接半導体ミラー１ｄに接続させる。
【０１０２】
図１２は本発明によるファイバレーザの第１０実施形態を示す。
【０１０３】
第９実施形態と対照的に、中空コアファイバ２ｂを分散補償素子として使用する。この中空コアファイバ２ｂの一端をファイバ４の端に接続し、その他端は部分反射ミラー１ｃに直接接続する。
【０１０４】
これらの例で示した分散補償素子はすべて、少なくともわずかなカー非直線性を有する。プリズムコンプレッサについては言及しなかったが、プリズムコンプレッサもこのように使用することができる。原則的には、Ｙｂをドープしたファイバ３の代わりに、詳細にはＮｂ又はＥｒ等他のドープ材料でドープしたファイバ３を使用してもよい。
【０１０５】
本発明によれば、単純で堅牢且つ経済的な構成を有するファイバレーザを製造することができ、これを用いて高エネルギーを有する短パルス、詳細には自己相似パルスを生成することができる。自己相似パルスの場合、レーザの放射するパルスは線形チャープであるため、それらは共振器でフェムト秒範囲の圧縮が可能である。本発明によるレーザは、短パルス光学及び測定技術における多様な用途に適しており、パルス形状を特に増幅プロファイルと非線形性に適応させることができるため、高性能の増幅システムのソースとして特に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明によるファイバレーザの第１実施形態を示す図である。
【図２】本発明によるファイバレーザの第２実施形態を示す図である。
【図３ａ】第１実施形態及び第２実施形態に示すファイバレーザを使用して得た結果を示す図であり、自己相似動作モードにおける本発明によるファイバレーザの出力スペクトルを示す図である。
【図３ｂ】第１実施形態及び第２実施形態に示すファイバレーザを使用して得た結果を示す図であり、２１０ｆｓに外部から圧縮されたレーザパルスの自己相関を示す図である。
【図４ａ】第１実施形態及び第２実施形態に示すファイバレーザを使用して得た結果を示す図であり、本発明によるファイバレーザのストレッチパルス動作モードでの出力スペクトルを示す図である。
【図４ｂ】第１実施形態及び第２実施形態に示すファイバレーザを使用して得た結果を示す図であり、束縛状態での外部圧縮前後の自己相関を示す図である。
【図５】本発明によるファイバレーザの第３実施形態を示す図である。
【図６】本発明によるファイバレーザの第４実施形態を示す図である。
【図７】本発明によるファイバレーザの第５実施形態を示す図である。
【図８】本発明によるファイバレーザの第６実施形態を示す図である。
【図９】本発明によるファイバレーザの第７実施形態を示す図である。
【図１０】本発明によるファイバレーザの第８実施形態を示す図である。
【図１１】本発明によるファイバレーザの第９実施形態を示す図である。
【図１２】本発明によるファイバレーザの第１０実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１  反射器
２  分散補償素子
３  偏光維持ファイバ
６  励起光源
８  分離素子
【図１】
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【図２】
2009506560.tif 000004
【図３ａ】
2009506560.tif 000005
【図３ｂ】
2009506560.tif 000006
【図４ａ】
2009506560.tif 000007
【図４ｂ】
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【図５】
2009506560.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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