(57)【要約】【課題】光ファイバ端面でのレーザ光の反射を低減し、ファイバ内で発生する連続レーザ発振を抑制して、高効率なパルス増幅を得ることができる光増幅装置を得る。【解決手段】光ファイバ４の一端部であって集光部材６との間に設けたマッチング材収納部材５と、マッチング材収納部材５内に収納し光ファイバのコアと略同じ屈折率の媒体からなるマッチング材７とを具備した光増幅装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスレーザ光を射出するシード光源と、
前記パルスレーザ光と結合する励起光を射出する励起用光源と、
前記パルスレーザ光を一端から導入し、光路を形成して、他端から射出する光ファイバと、
前記光ファイバにおいて、少なくとも、前記一端部及び前記他端部の何れか一方には設けられ、前記光ファイバのコアと略同じ屈折率の媒体からなるマッチング材を有するマッチング材収納部材とを有し、
前記光ファイバにおいて、前記パルスレーザ光の増幅を行うことを特徴とする光増幅装置。
【請求項２】
前記励起用光源は、前記光ファイバの一端部側および他端部側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置。
【請求項３】
前記光ファイバは、コアの外周側に第１クラッドを配設し、該第１クラッドの外周側に第２クラッドを配設したことを特徴とする請求項１又は２記載の光増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術はシード光源からのレーザパルスを光ファイバにより増幅する光増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シード光源からのレーザパルスを励起した増幅用光ファイバに入射して増幅しようとした場合、光ファイバの両端面での反射により、光ファイバ内部で連続発振のレーザ光が発生し、それに励起エネルギーが取られてしまいレーザパルスの増幅効率が下がってしまう現象が起きていた。また端面に反射防止膜の蒸着が考えられるが、損傷強度が低く、高出力には適用できない。
【０００３】
そこで、従来このような問題点を改善できるファイバレーザの一例が公知である（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１の概略構成は、石英系ファイバを使用してレーザ発振を行うファイバレーザにおいて、例えばＹｂ3+からなるレーザ活性物質を含み、少なくとも一つの光路を形成する光ファイバが束状になっている光ファイバ束と、光ファイバ束にレーザ活性物質を励起するための励起光を導入する励起光導入部と、少なくとも前記光ファイバ束の側面の一部を覆い、励起光を反射して繰返し前記レーザ活性媒質に吸収されるように配置された励起光反射部と、励起光により励起されたレーザ活性物質に起因するレーザ光を出力するレーザ出力部とからなっている。
【０００５】
ここで、励起光導入部が光ファイバからなり、光ファイバ束とともに束ねられている。そして、光ファイバ束の空間は光ファイバのクラッドとほぼ同一の屈折率を有する媒質例えばマッチングオイルで満たされている。
【特許文献１】特開２０００−３４０８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、構成された公知例では、１本の連続したレーザファイバを複数回折り返して束ね、その束の隙間をマッチングオイルで満たし、レーザファイバの束及びマッチングオイルを透明フッ素樹脂クラッド及び鏡面金メッキ金属治具で覆い、そこに励起光を導入することとしたため、導入された励起光は、透明フッ素樹脂クラッド及び鏡面金メッキ金属治具で反射しながら、レーザファイバの束が有する個々ドープコアに吸収されることとなり、励起光の吸収率は非常に高くなり、発振効率を向上させることが可能となる。
【０００７】
しかしながら、以上述べた公知例は、励起用レーザダイオードからの励起光を光ファイバにエネルギを与えるために、レーザ光の反射をなくして光ファイバ内にレーザ光を入れやすくしたものであり、光ファイバの端面の光の反射を無くすようにしたものではない。
【０００８】
本発明は、前述した従来の技術の問題点を解決するためになされたもので、光ファイバ端面でのレーザ光の反射を低減し、ファイバ内で発生する連続レーザ発振を抑制して、高効率なパルス増幅を得ることができる光増幅装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、パルスレーザ光を射出するシード光源と、前記パルスレーザ光と結合する励起光を射出する励起用光源と、前記パルスレーザ光を一端から導入し、光路を形成して、他端から射出する光ファイバと、前記光ファイバにおいて、少なくとも、前記一端部及び前記他端部の何れか一方には設けられ、前記光ファイバのコアと略同じ屈折率の媒体からなるマッチング材を有するマッチング材収納部材とを有し、前記光ファイバにおいて、前記パルスレーザ光の増幅を行うことを特徴とする光増幅装置である。
【００１０】
前記目的を達成するため、請求項２に対応する発明は、次のようにしたものである。前記励起用光源は、前記光ファイバの一端部側および他端部側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光増幅装置である。
【００１１】
前記目的を達成するため、請求項３に対応する発明は、次のようにしたものである。前記光ファイバは、コアの外周側に第１クラッドを配設し、該第１クラッドの外周側に第２クラッドを配設したことを特徴とする請求項１又は２記載の光増幅装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光ファイバ端面でのレーザ光の反射を低減し、ファイバ内で発生する連続レーザ発振を抑制して、高効率なパルス増幅を得ることができる光増幅装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の光増幅装置の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
本実施形態の光増幅装置は、パルスレーザ光を光ファイバ４に入射する入射側と、パルスレーザ光を増幅する光ファイバ４と、光ファイバ４によって増幅されたレーザパルスを目的とする位置に出射（出力）する出射側とを備えている。
【００１５】
入射側は、シード光源１と、反射鏡２と、部分反射鏡例えばダイクロイックミラ３と、レーザダイオード８からなる。シード光源１は、シード光であるパルスレーザ光を照射する。反射鏡２は、該シード光を光ファイバ４側に全反射する。レーザダイオード８は、光ファイバ４内の光軸方向と一致する方向に励起光を照射する。ダイクロイックミラ３は、反射鏡２で全反射されたシード光とレーザダイオード８からの励起光を合成（結合）して光ファイバ４側に入射させる。
【００１６】
出射側は、レーザダイオード９と部分反射鏡例えばダイクロイックミラ１０と、波長変換器１１からなる。レーザダイオード９は、光ファイバ４内の光軸方向と一致する方向に励起光を照射する。ダイクロイックミラ１０は、レーザダイオード８からの励起光を光ファイバ４側に透過させると共に光ファイバ４により増幅されたレーザパルスを波長変換器１１に反射させる。波長変換器１１は、光ファイバ４により増幅されたレーザパルスの波長例えば２μｍを、例えば３μｍに変換する。
【００１７】
光ファイバ４は、その両端部に該光ファイバのコアと例えば同じ屈折率のマッチング材を収納する断面テーパ状(断面コーン状) のマッチング材収納部材５を設けると共に、この開口部に集光部材例えば集光レンズ６により閉塞するように配設されている。光ファイバ４は、図３に示すように、コア４１の外周側に第１クラッド４２を配設し、該第１クラッド４２の外周側に第２クラッド４３を配設したものである。
【００１８】
各マッチング材収納部材５には、光ファイバ４のコア４１と略同じ（同じ又はこれと近似を含む）屈折率の媒体例えばマッチングオイルからなるマッチング材７が収納例えば充填されている。
【００１９】
このような構成のものにおいて、シード光源１からのシード光は、反射鏡２によって全反射されてシード反射光となる。レーザダイオード８からの励起光は、ダイクロイックミラ３を透過し、この透過光となる。この透過光と、前記シード反射光は、ダイクロイックミラ３と入射側のマッチング材収納部材５の間において合成（結合）される。この合成された光は、入射側の集光レンズ６で集光されて入射側のマッチング材収納部材５内のマッチング材７に導かれる。このマッチング材７に導かれた光は、光ファイバ４内に入射される。光ファイバ４内では、励起光のエネルギによりシード光が増幅されて出射側のマッチング材収納部材５内のマッチング材７に導かれる。このマッチング材７に導かれた光は、集光レンズ６により平行光に変更される。この変更された平行光は、ダイクロイックミラ１０により反射されて波長変換器１１に導かれる。なお、シード光源１のシード光は、例えば１Ｗであるのに対して波長変換器１１に入力されるパルスレーザ光は例えば１５Ｗとなってる。波長変換器１１で波長変換された光は、例えば距離を測定するために使用される。
【００２０】
光ファイバ４の出射端側にダイクロイックミラ１０を介して設置されているレーザダイオード９は、増幅作用を増すためである。光ファイバ４の入射側のみにレーザダイオード８が設けられた場合には、増幅作用が徐々に減衰する可能性がある。本実施の形態では、光ファイバ４の両端にレーザダイオード８、９を設けて、前述のように作用させることで、そのような問題を防ぐことができる。
【００２１】
以上述べた実施形態によれば、光ファイバ４の端部に設けたマッチング材収納部材５内に光ファイバ４のコアと略同じ（同じ又はこれと近似を含む）屈折率のマッチング材７を充填（封入）したので、光ファイバ４の両端面におけるレーザ光の反射光を限りなく零％に近づけることができる。
【００２２】
光ファイバ４の端面にマッチング材収納部材等を何等設けない場合は、光ファイバ４の端面が空気と接するため、光ファイバ４内と空気との屈折率の差により、光ファイバ４の端面において光の反射が生ずることがある。光ファイバ４において、連続発振光が、その両端面（またはその一端面）で反射すれば、それによって励起エネルギーが消費されるため、パルスレーザ光の増幅に使われるエネルギーが少なくなってしまう。本実施の形態では、このような問題を抑制して、効率よく光増幅を行うことができる。
【００２３】
（変形例）
本発明は、前述した実施形態に限定されず例えば以下のように変形して実施できる。
【００２４】
１）前述した実施形態ではマッチング材収納部材５として、断面テ-パ状(断面コーン状)のものを説明したが、これを断面矩形状に形成してもよい。
【００２５】
２）前述した実施形態では、マッチング材収納部材５の開口部に、集光部材例えば集光レンズ６を配設した例を説明したが、これをマッチング材収納部材５の開口部に例えばガラスを設けた窓構成とし、この窓に近接して集光レンズ６を配設してもよい。
【００２６】
３）前述した実施形態では、光ファイバ４の両端部の開口部にダイクロイックミラ３を介してレーザダイオード８及びダイクロイックミラ１０を介してレーザダイオード９を配設した例について説明したが、例えば光増幅をあまり必要としない場合には、これらのうちの一方だけでもよい。
【００２７】
４）前述した実施形態では、光ファイバ４内にレーザダイオード８又は９からの励起光を、光ファイバ４の光軸方向と一致する方向に導くようにしたが、これを光軸に対して所定角度例えば直角となるように、光ファイバ４の外被表面から導くようにしてもよい。
【００２８】
５)前述の実施形態では、マッチング材７を有するマッチング材収納部材５は、光ファイバ４の両端に設けた例について説明しているが、光ファイバ４の入射側、または出射側の何れかの一端だけに設けることで、光ファイバ４の端部での反射を抑制して、光増幅を行うことも可能である。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、変形例を含めた異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の光増幅装置の実施形態を説明するための概略構成図。
【図２】図１の光ファイバの端部に配設するマッチング材収納部材及びこの内部に収納されるマッチング材を説明するための拡大図。
【図３】図１の光ファイバを示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１…シード光源、２…反射鏡、３…ダイクロイックミラ、４…光ファイバ、５…マッチング材収納部材、６…集光レンズ、７…マッチング材、８…レーザダイオード、９…レーザダイオード、１０…ダイクロイックミラ、１１…波長変換器。
【図１】
2006093235.tif 000003
【図２】
2006093235.tif 000004
【図３】
2006093235.tif 000005