(57)【要約】【課題】安価で、しかもコンパクトな広帯域レーザー出力装置を提供する。【解決手段】シングルモードレーザーダイオード１１を光源とし、所望の周波数のパルスレーザー光を発振するレーザー発振装置１０と、そこから発振された第１レーザー光を誘導する第１光ファイバ３０と、マルチモードレーザーダイオード４０と、マルチモードレーザーダイオード４０から出力された第２レーザー光を誘導する第２光ファイバ５０と、第１光ファイバ３０により誘導された第１レーザー光と第２光ファイバにより誘導された第２レーザー光とを結合するレーザー光コンバイナ６０と、レーザー光コンバイナ６０に接続され、レーザー光コンバイナ６０によって結合された結合レーザー光を誘導し、誘導された結合レーザー光を出力するダブルクラッドファイバ７０と、を備え、ダブルクラッドファイバ７０の長さを変化させる広帯域レーザー出力装置で課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルモードのレーザーダイオードを光源とし、所望の周波数のパルスレーザー光を発振するレーザー発振装置と、
前記レーザー発振装置から発振された第１レーザー光を誘導する第１光ファイバと、
マルチモードレーザーダイオードと、
前記マルチモードレーザーダイオードから出力された第２レーザー光を誘導する第２光ファイバと、
前記第１光ファイバにより誘導された第１レーザー光と前記第２光ファイバにより誘導された第２レーザー光とを結合するレーザー光コンバイナと、
前記レーザー光コンバイナに接続され、該レーザー光コンバイナによって結合された結合レーザー光を誘導し、誘導された前記結合レーザー光を出力するダブルクラッドファイバと、
を備え、
前記ダブルクラッドファイバの長さを変化させることを特徴とする広帯域レーザー出力装置。
【請求項２】
前記ダブルクラッドファイバは、長さが異なる複数のダブルクラッドファイバが用意され、
前記レーザー光コンバイナは、所望の長さの前記ダブルクラッドファイバを自在に着脱させる着脱機構を有する、請求項１に記載の広帯域レーザー出力装置。
【請求項３】
前記レーザー発振装置から発振される前記パルスレーザー光の周波数は、１ＭＨｚ１００ＭＨｚ以下である、請求項１又は請求項２に記載の広帯域レーザー出力装置。
【請求項４】
前記レーザー発振装置から発振される前記パルスレーザー光の１パルス当たりのエネルギーは、５０ナノジュール以上２０００ナノジュール以下である、請求項３に記載の広帯域レーザー出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域レーザー出力装置に関し、さらに詳しくは、広い帯域レーザー光をコンパクトでかつ安価な構成で出力させる広帯域レーザー出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高いスペクトルパワー密度を有するスーパーコンティニウム光を発生させるための出力装置が、従来から研究されている。スーパーコンティニウム（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ）光とは、連続で広帯域なレーザー光であり、超短パルス光を非線形光学材料に入射した際、自己位相変調、相互位相変調等の非線形光学効果によって生成されるレーザー光である。
【０００３】
非特許文献１には、スーパーコンティニウム光を発生させるための出力装置に関する例が記載されている。すなわち、同文献には、パルス励起レーザー光源と、このパルス励起レーザー光源に接続された非線形イッテルビウムドープファイバ増幅器とで構成された出力装置が示されている。
【０００４】
光源はパルス励起レーザー光源であり、１０６４ｎｍでナノ秒パルスを出力するＱスイッチイッテルビウムファイバレーザーが用いられている。この光源は、飽和出力電力が０．１Ｗで、イッテルビウム増幅器利得媒体が用いられ、単一の１−Ｗダイオードによりポンピングされて、レーザー光を出力している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｐ．Ｈ．Ｐｉｇｅｒ他、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ、Ｖｏｌ１５、Ｎｏ．１８、ｐｐ．１１３５８−１１３６３（２００７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の非特許文献に代表される従来の出力装置は、出力が高すぎ、且つ効率が低いという難点がある。また、装置の構造も複雑であった。すなわち、従来の出力装置は、数百Ｗクラスの大型レーザーを用いなければ、広帯域の光を発生させることができなかった。具体的に、従来の出力装置では、ピコ秒からナノ秒のパルス幅を出力しようとした場合、多くのパワーを注入しなければ非線形効果を誘起することができなかったからである。そのため、装置が高価で大型になっていた。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、安価で、しかもコンパクトな広帯域レーザー出力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明に係る広帯域レーザー出力装置は、シングルモードのレーザーダイオードを光源とし、所望の周波数のパルスレーザー光を発振するレーザー発振装置と、前記レーザー発振装置から発振された第１レーザー光を誘導する第１光ファイバと、マルチモードレーザーダイオードと、前記マルチモードレーザーダイオードから出力された第２レーザー光を誘導する第２光ファイバと、前記第１光ファイバにより誘導された第１レーザー光と前記第２光ファイバにより誘導された第２レーザー光とを結合するレーザー光コンバイナと、前記レーザー光コンバイナに接続され、該レーザー光コンバイナによって結合された結合レーザー光を誘導し、誘導された前記結合レーザー光を出力するダブルクラッドファイバと、を備え、前記ダブルクラッドファイバの長さを変化させることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれは、レーザー光コンバイナに接続され、レーザー光コンバイナによって結合された結合レーザー光を誘導し、誘導された結合レーザー光を出力するダブルクラッドファイバを用いるので、安価に構成することができる。また、ダブルクラッドファイバの長さを変化させるので、ダブルクラッドファイバから出力される結合レーザー光のスペクトル帯域を容易に変化させることができる。
【００１０】
本発明に係る広帯域レーザー出力装置において、前記ダブルクラッドファイバは、長さが異なる複数のダブルクラッドファイバが用意され、前記レーザー光コンバイナと前記長さが異なる複数のダブルクラッドファイバとを自在に着脱させる着脱機構を有している。
【００１１】
この発明によれは、上記のように、長さが異なる複数のダブルクラッドファイバを複数用意し、レーザー光コンバイナと長さが異なる複数のダブルクラッドファイバとを自在に着脱させる着脱機構を有しているので、容易にダブルクラッドファイバの長さを変化させることができる。そのため、ダブルクラッドファイバの長さに応じたスペクトル帯域を容易に得ることができる。
【００１２】
本発明に係る広帯域レーザー出力装置において、前記レーザー発振装置から発振される前記パルスレーザー光の周波数は、１ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下である。
【００１３】
この発明によれば、パルスレーザー光の周波数は、１ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下であるので、１パルスの周期をきわめて短く設定することができ、１パルス当たりのエネルギーを大きくすることができる。
【００１４】
本発明に係る広帯域レーザー出力装置において、前記レーザー発振装置から発振される前記パルスレーザー光の１パルス当たりのエネルギーは、５０ナノジュール以上２０００ナノジュール以下である。
【００１５】
この発明によれば、１パルスレーザー光の１パルス当たりのエネルギーは、５０ナノジュール以上２０００ナノジュール以下であるので、出力される結合レーザー光のスペクトル帯域を９００ｎｍから２５００ｎｍに設定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれは、安価、且つコンパクトな広帯域レーザー出力装置を提供することができる。そのため、様々な産業分野で簡便に利用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る広帯域レーザー出力装置の１つの構成例を説明するための構成図である。
【図２】異なる長さのダブルクラッドファイバへの入力パワーと出力パワーとの関係を表すグラフである。
【図３】異なる長さのダブルクラッドファイバの出力パワー最大値をそれぞれ表すグラフである。
【図４】１ｍの長さのダブルクラッドファイバの出力の波長と強度の関係を表すグラフである。
【図５】４ｍの長さのダブルクラッドファイバの出力の波長と強度の関係を表すグラフである。
【図６】９ｍの長さのダブルクラッドファイバの出力の波長と強度の関係を表すグラフである。
【図７】１０．５ｍの長さのダブルクラッドファイバの出力の波長と強度の関係を表すグラフである。
【図８】１２．１ｍの長さのダブルクラッドファイバの出力の波長と強度の関係を表すグラフである。
【図９】１パルスあたりエネルギーが異なるパルス波を入力したときのダブルクラッドファイバへの入力パワーと出力パワーとの関係を表すグラフである。
【図１０】１パルスのエネルギーが７２．６ｎＪのときのダブルクラッドファイバの出力の波長と強度の関係を表すグラフである。
【図１１】１パルスのエネルギーが１３２ｎＪのときのダブルクラッドファイバの出力の波長と強度の関係を表すグラフである。
【図１２】１パルスのエネルギーが４２７ｎＪのときのダブルクラッドファイバの出力の波長と強度の関係を表すグラフである。
【図１３】実験に用いた、図１に示した広帯域レーザー出力装置とは異なる形態の装置の構成図である。
【図１４】白色光をダブルクラッドファイバに入力したときの出力の波長と強度の関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する装置の実施形態は、本発明の技術的思想の一例であり、本発明の技術的範囲は、以下の記載や図面だけに限定されるものではなく、同様の技術的思想の発明を含んでいる。
【００１９】
［基本構成］
本発明に係る広帯域レーザー出力装置１は、図１に示すようにレーザー発振装置１０、第１光ファイバ３０、マルチモードレーザーダイオード４０、第２光ファイバ５０、レーザー光コンバイナ６０、及びダブルクラッドファイバ７０を備えている。また、図１には示されていないが、この広帯域レーザー出力装置１には、平行光を形成するためのコリメータレンズが設けられる。
【００２０】
レーザー発振装置１０は、シングルモードのレーザーダイオード１１を光源とし、所望の周波数のパルスレーザー光を発振している。第１光ファイバ３０は、レーザー発振装置１０から発振された第１レーザー光を誘導している。マルチモードレーザーダイオード４０は、シングルモード以外のレーザー光を出力するダイオードである。第２光ファイバ５０は、マルチモードレーザーダイオード４０から出力された第２レーザー光を誘導している。また、レーザー光コンバイナ６０は、第１光ファイバ３０により誘導された第１レーザー光と第２光ファイバ５０により誘導された第２レーザー光とを結合している。
【００２１】
ダブルクラッドファイバ７０は、レーザー光コンバイナ６０に接続されており、レーザー光コンバイナ６０によって結合された結合レーザー光を誘導し、誘導された結合レーザー光を出力している。そして、このダブルクラッドファイバ７０は、その長さを変えることができるように構成されている。
【００２２】
本発明に係る広帯域レーザー出力装置１によれば、安価、且つコンパクトな広帯域レーザー出力装置１を提供することができる。そのため、様々な産業分野で簡便に利用することが可能になる。例えば、本発明に係る広帯域レーザー出力装置１は、光学機器の分野、医療機器の分野、農業の分野等に適用することができる。
【００２３】
［広帯域レーザー出力装置の具体的な構成］
以下、本発明に係る広帯域レーザー出力装置１の構成及び作用について具体的に説明する。
【００２４】
広帯域レーザー出力装置１は、上述したように、レーザー発振装置１０、第１光ファイバ３０、マルチモードレーザーダイオード４０、第２光ファイバ５０、レーザー光コンバイナ６０、及びダブルクラッドファイバ７０を備えている。
【００２５】
〈レーザー発振装置〉
レーザー発振装置１０は、１パルスの周期が短く、１パルスあたり当たりのエネルギーが低いパルス波のレーザー光を出力している。図１に示したレーザー発振装置１０は、本発明の広帯域レーザー出力装置１に適用する装置の一例である。本発明に係る広帯域レーザー出力装置１に適用するレーザー発振装置は、１パルスの周期が短く、１パルスあたり当たりのエネルギーが低いパルス波のレーザー光を出力することができれば、図１に示した構成のものには限定されない。
【００２６】
図１に示したレーザー発振装置１０は、光源としてシングルモードレーザーダイオード１１が用いられている。このシングルモードレーザーダイオード１１は、強度分布が中心で大きく、外側に向かうにしたがって確率分布的に小さくなるＴＥＭ００モードのレーザー光を出力している。こうしたレーザー発振装置１０としては、例えば、フェムト秒光源を用いることができる。フェムト秒光源をレーザー発振装置１０として用いた場合、出力したレーザー光の一部をプローブ光にして超高速な時間分解分光を行うことが可能になる。
【００２７】
シングルモードレーザーダイオード１１の直後には、アイソレータ１２が設けられている。アイソレータ１２は、光ファイバの内部で光の向きを一方向にのみ誘導する機能を有している。図１において、アイソレータ１２は、図１の右側から左側にのみ光を誘導していている。
【００２８】
アイソレータ１２の下流側には、光波長多重通信器１３が設けられている。この光波長多重通信器１３は、シングルモードレーザーダイオード１１からアイソレータ１２を介して延びる光ファイバ１４と、後述するシングルクラッドファイバ２３と、が接続されており、両方の光ファイバ１４，２３により誘導されたレーザー光を結合させている。
【００２９】
光波長多重通信器１３の下流側には、１本の光ファイバ１５が延びている。この光ファイバ１５の先端をなす出力部分の下流側には、４分の１波長板１６と、２分の１波長板１７とがこの順番に配置されている。４分の１波長板１６は、レーザー光の位相を４分の１だけずらし、２分の１波長板１７は、レーザー光の位相を２分の１ずらしている。２分の１波長板１７の下流側には、偏向ビームスプリッタ１８が配置されている。この偏向ビームスプリッタ１８は、その内部に入力されたレーザー光を２方向に分岐させている。分岐させる方向は、偏向ビームスプリッタ１８の後ろ側に設けられ、レーザー発振装置１０の外部にパルス波を出力する出力部１０ａの方向と、この偏向ビームスプリッタ１８にレーザー光が入力された方向に対して直角をなし、バンドパスフィルタ１９が配置された方向である。バンドパスフィルタ１９は、誘電体多層膜により特定の波長のみを透過する機能を有している。
【００３０】
バンドパスフィルタ１９の下流側には、ミラー２０が配置されている。このミラー２０は、バンドパスフィルタ１９を透過したレーザー光を、後述するシングルクラッドファイバ２３に向けて反射している。ミラー２０とシングルクラッドファイバ２３との間には、アイソレータ２１と４分の１波長板２２とがこの順番に配置されている。
【００３１】
シングルクラッドファイバ２３は、先端が入力部２３ａとして構成されており、ミラー２０により反射され、アイソレータ２１及び４分の１波長板２２を透過したレーザー光を入力させている。また、シングルクラッドファイバ２３は、後端が前述した光波長多重通信器１３に接続されている。
【００３２】
このレーザー発振装置１０は、光波長多重通信器１３、光ファイバ、２つの４分の１波長板１６，２２、２分の１波長板１７、偏向ビームスプリッタ１８、バンドパスフィルタ１９、ミラー２０、アイソレータ２１及びシングルクラッドファイバ２３により、レーザー光のループ回路を形成している。レーザー発振装置１０から発信されるパルス波の周波数は、このループ回路の長さを変化させることによって、変化される。具体的に、シングルクラッドファイバ２３の長さを変更することによりループ回路の長さが変化する。
【００３３】
このレーザー発振装置１０は、低い値のエネルギーであって、１パルスの周期が短いパルス波を出力している。
【００３４】
具体的に、レーザー発振装置１０から発振されるパルスレーザー光の周波数は、１ＭＨｚ以上、１００ＭＨｚ以下である。レーザー発振装置１０が発信する１パルスあたりの周期として表した場合、１ピコ秒以上、１０ナノ秒以下である。とりわけ、このレーザー発振装置１０では、１パルスの周期が１０ピコ秒以下にして用いることができる点に大きな特徴がある。
【００３５】
レーザー発振装置１０が発振する１パルスあたりのエネルギーは、５０ナノジュール以上、２０００ナノジュール以下である。従来用いていた発振装置では、１パルスあたりのエネルギーが約２０００ナノジュールである。したがって、本発明に係る広帯域レーザー出力装置１では、１パルスあたりのエネルギーが従来の約２０分の１程度に抑えられる。
【００３６】
〈第１光ファイバ〉
第１光ファイバ３０は、レーザー発振装置１０から発振されたレーザー光を誘導する機能を有している。この第１光ファイバ３０の種類は、特に限定されないが、シングルモードの光ファイバであって、線径が１２５μｍ以上、２５０μｍ以下の光ファイバが用いられる。第１光ファイバ３０の長手方向の途中には、アイソレータ３１が設けられている。このアイソレータ３１は、第１光ファイにより誘導されるレーザー光を１方向にのみ誘導させる機能を有している。具体的に、アイソレータ３１は、図１の上側から下側に向かう方向にのみレーザー光を誘導する。
【００３７】
〈マルチモードレーザーダイオード〉
マルチモードとは、シングルモード以外のモードを意味する。マルチモードレーザーダイオード４０は、シングルモード以外のレーザー光を出力している。
【００３８】
〈第２光ファイバ〉
第２光ファイバ５０は、マルチモードレーザーダイオード４０と、後述するレーザー光コンバイナ６０とを接続している。第２光ファイバ５０は、マルチモードレーザーダイオード４０から出力されたレーザー光をレーザー光コンバイナ６０に誘導している。
【００３９】
〈レーザー光コンバイナ〉
レーザー光コンバイナ６０は、レーザー発振装置１０から発振され、第１光ファイバ３０によって誘導されたレーザー光と、マルチモードレーザーダイオード４０から出力され、第２光ファイバ５０によって誘導されたレーザー光とを結合させている。レーザー光コンバイナ６０は、結合された結合レーザー光を次のダブルクラッドファイバ７０に出力している。
【００４０】
本実施形態の広帯域レーザー出力装置１のように、第１光ファイバ３０により誘導されたレーザー光と第２光ファイバ５０により誘導されたレーザー光とを結合させてダブルクラッドファイバに入力させる。
このように構成した場合、第１光ファイバ３０を通り、アイソレータ３１を通過した種光（シード光）は、第２光ファイバ５０により誘導されたレーザー光とポンプコンバイナ６０により結合され、後述するダブルクラッドファイバ７０に入る。この広帯域レーザー出力装置１において、ダブルクラッドファイバ７０は、増幅器として機能する。第２光ファイバ５０を通過したマルチモードレーザーダイオード４０からのレーザー光によりダブルクラッドファイバ７０が励起され、種光（シード光）が増幅される。これにより、マルチモードレーザーダイオード４０を使うことができ、増幅器として機能させる光ファイバにダブルクラッドファイバ７０を用いることができ、安価にすることができる。
【００４１】
〈ダブルクラッドファイバ〉
ダブルクラッドファイバ７０は、コアの外側を構成するクラッドが二重構造に構成された光ファイバである。例えば、ダブルクラッドファイバ７０は、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類元素が添加されたコアを有しており、コアよりも屈折率が低い第１クラッドと第１クラッドよりもさらに屈折率が低い第２クラッドとによって、そのコアの周囲が二重のクラッド層により取り囲まれて構成されている。なお、こうしたダブルクラッドファイバ７０は、一般に、ファイバレーザの高出力な発振媒体として用いられている。
【００４２】
ダブルクラッドファイバ７０は、その長手方向の一端がレーザー光コンバイナ６０に接続されており、他端が出力部７０ａとして構成されている。ダブルクラッドファイバ７０は、レーザー光コンバイナ６０によって結合された結合レーザー光をレーザー光コンバイナ６０から出力部７０ａまで結合レーザー光を誘導している。
【００４３】
このダブルクラッドファイバ７０に入力されるレーザー光は、レーザー光発振装置１０から発振されたパルス波及びマルチレーザーダイオードから出力されたレーザー光が結合された結合レーザー光である。こうした結合レーザー光をダブルクラッドファイバ７０で誘導してから出力させることによって、この実施形態の広帯域レーザー出力装置１は、レーザー光発振装置１０から発振されたパルス波の周波数に応じたスペクトル幅を有する出力を生じさせている。
【００４４】
すなわち、レーザー光発振装置１０から発振されるパルス波の周波数が小さくなると１パルス当たりが有するエネルギーが大きくなる。そして、ダブルクラッドファイバ７０の出力は、入力されたパルス波が有する１パルス当たりが有するエネルギーの大きさに応じたスペクトル帯域を有する。
【００４５】
そして、広帯域レーザー出力装置１は、この実施形態のダブルクラッドファイバ７０の長さに応じ、ダブルクラッドファイバ７０から出力される結合レーザー光のスペクトル帯域を変化させている。この広帯域レーザー出力装置１は、ブルクラッドファイバ７０の長さを変化させることにより、ダブルクラッドファイバ７０から出力される結合レーザー光のスペクトル帯域を変化させている点に大きな特徴がある。
【００４６】
ダブルクラッドファイバ７０の長さを変化させる手法としては、広帯域レーザー出力装置１に、長さが異なる複数のダブルクラッドファイバ７０を設けておき、このダブルクラッドファイバ７０の中から必要に応じた長さのダブルクラッドファイバ７０を選択することが挙げられる。選択されたダブルクラッドファイバ７０は、その長手方向の一端がレーザー光コンバイナ６０に接続される。
【００４７】
このダブルクラッドファイバ７０の一端は、レーザー光コンバイナ６０に対して自在に着脱させることができるように構成されている。例えば、ダブルクラッドファイバ７０の一端とレーザー光コンバイナ６０とには、ダブルクラッドファイバ７０をレーザー光コンバイナ６０に対して自在に着脱させるための着脱機構６５が設けられている。
【００４８】
測定器８０は、ダブルクラッドファイバ７０からの出力を測定している。測定器８０は、出力パワーやスペクトル帯域等を測定する。この測定器８０としては、例えば、パワーメータ、スペクトラムアナライザ、又は分光器等を用いるとよい。
【００４９】
ここで、ダブルクラッドファイバ７０の長さを変えることにより、出力されたレーザー光のスペクトル帯域が変化する原理を説明する。
増幅器として機能するダブルクラッドファイバ７０にレーザー光が入射して直ぐの段階では、非線形効果は小さい。種光（シード光）が増幅されると共に自己位相変調が誘起されると、増幅と自己位相変調とが同時に起こるようになる。また、パルスはチャープし、スペクトル幅が拡大しながらパルス幅も伸びる。長波長側の成分が波長１．３μｍ以上の異常分散領域に入るとソリトンが発生し、時間的に分裂する。そして、ラマン誘導により長波長側のソリトンが発生し、ソリトンは分裂を繰り返す。長波長側のパルスによって、短波長側にアンチストークスパルスが生成される。このようにしてスペクトルの帯域が変化する。
【００５０】
［実験例１］
実験例１では、本発明に係る広帯域レーザー出力装置１が備えるダブルクラッドファイバ７０の長さが出力に与える影響を確認するために、図１に示した装置を用い、広帯域レーザー出力装置１のダブルクラッドファイバ７０から出力されたレーザー光の出力パワーとスペクトル帯域とを測定した。以下、測定結果について説明する。
【００５１】
実験に用いた広帯域レーザー出力装置１を構成するレーザー発振装置１０を構成する主な構成部品は、次のとおりである。光源に用いたシングルモードレーザーダイオード１１は、ＩＩ-ＶＩ社のＬＣ９６２ＵＦ７６Ｐ-２０Ｒ型であり、光波長多重通信器１３は、Ｌｉｇｈｔ  Ｓｔａｒ社のＦＷＤＭ-０６９８-０００-１-１-８-０（ＣＡＴ００２３）型である。また、シングルクラッドファイバ２３は、線径が１２５μｍのイッテルビウム（Ｙｂ）ドープファイバ（Ｙｔｔｅｒｂｉｕｍ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ：ＹＤＦ）を用いた。一方、マルチモードレーザーダイオード４０は、ＢＷＴ社のＫ９７６Ａ０２ＲＮ-９．０００Ｗ型のレーザーダイオードを用いた。
【００５２】
そしてダブルクラッドファイバ７０は、線径が１２５μｍのイッテルビウム添加ダブルクラッドファイバ７０を用いた。実験は、長さが異なる５種類のダブルクラッドファイバ７０について行った。
【００５３】
出力パワー及び帯域の測定には、Ｇｅｎｔｅｃ社のＵＰ１９Ｋ-１５Ｓ-Ｈ１５型の測定器と浜松ホトニクス社のＣ１１１１８ＧＡ型の測定器とを用いた。
【００５４】
〈出力パワーの測定〉
まず、ダブルクラッドファイバ７０から出力されるレーザー光の出力パワーの測定を行った。測定に用いたダブルクラッドファイバ７０の長さは、１ｍ、４ｍ、９ｍ、１０．５ｍ、１２ｍの５種類である。測定は、レーザー発振装置１０の光源を構成するシングルモードダイオードの出力パワーを徐々に変化させ、その変化に伴って、ダブルクラッドファイバ７０から出力されるレーザー光の出力パワーを測定した。測定結果を図２に示す。図２の横軸は、シングルモードダイオードの出力パワーを表し、図２の縦軸は、ダブルクラッドファイバ７０から出力されるレーザー光の出力パワーを表している。横軸及び縦軸の単位はいずれもワットである。
【００５５】
図２に示すように、各長さのダブルクラッドファイからの出力パワーは、シングルモードダイオードの出力パワーの増大に伴って、それぞれ増大している。
【００５６】
また、この実験では、シングルモードダイオードの出力パワーが最大であるときの、各長さのダブルクラッドファイバ７０の最大出力についても測定した。図３は最大出力を測定した結果をグラフに示したものである。図３に示すように、各長さのダブルクラッドファイバ７０の最大出力は、１ｍのダブルクラッドファイバ７０の最大出力が２．３ワット、４ｍのダブルクラッドファイバ７０の最大出力が４．３ワット、９ｍのダブルクラッドファイバ７０の最大出力が４．４ワット、１０．５ｍのダブルクラッドファイバ７０の最大出力が２．９ワット、１２ｍのダブルクラッドファイバ７０の最大出力が２．８ワットであった。
【００５７】
〈出力帯域の測定〉
次に、ダブルクラッドファイバ７０から出力されるレーザー光の帯域の測定を行った。測定に用いたダブルクラッドファイバ７０の長さは、１ｍ、４ｍ、９ｍ、１０．５ｍ、１２．１ｍの５種類である。測定は、レーザー発振装置１０から１０ＭＨｚのパルスレーザー光を出力し、各長さのダブルクラッドファイバ７０から出力されるレーザー光の帯域を測定した。
【００５８】
また、測定は、各長さのダブルクラッドファイバ７０について、レーザー発振装置１０から出力されるパルスレーザー光の出力パワーを３段階に変化させてそれぞれ行った。具体的に、１ｍのダブルクラッドファイバ７０は、０．５ワット、１．５ワット、２．４ワットについて行った。４ｍのダブルクラッドファイバ７０は、１．０ワット、３．０ワット、４．３ワットについて行った。９ｍのダブルクラッドファイバ７０は、１．０ワット、３．０ワット、４．４ワットについて行った。１０．５ｍのダブルクラッドファイバ７０は、１．０ワット、２．０ワット、２．９ワットについて行った。そして、１２．１ｍのダブルクラッドファイバ７０は、１．０ワット、２．０ワット、２．８ワットについて行った。
【００５９】
測定した結果を図４から図８に示す。図４から図８は、１ｍのダブルクラッドファイバ７０、４ｍのダブルクラッドファイバ７０、９ｍのダブルクラッドファイバ７０、１０．５ｍのダブルクラッドファイバ７０、１２．１ｍのダブルクラッドファイバ７０の測定結果をそれぞれ示している。各図の横軸は、波長を表している。また、各図の縦軸は、強度を表している。
【００６０】
［実験例２］
実験例２では、本発明に係る広帯域レーザー出力装置１が備えるダブルクラッドファイバ７０に入力されるパルスレーザー光の周波数が出力に与える影響を確認するために、図１に示した装置を用い、広帯域レーザー出力装置１のダブルクラッドファイバ７０から出力されたレーザー光の出力パワーと帯域とを測定した。以下、測定結果について詳しく説明する。この実験例２では、ダブルクラッドファイバ７０として、長さが９ｍのものを用いた。
【００６１】
〈出力パワーの測定〉
まず、ダブルクラッドファイバ７０から出力されるレーザー光の出力パワーの測定を行った。この実験では、レーザー発振装置１０の光源を構成するシングルモードダイオードの出力パワーを徐々に変化させ、その変化に伴って、ダブルクラッドファイバ７０から出力されるレーザー光の出力パワーを測定した。また、測定は、レーザー発振装置１０から発振されるパルスレーザー光の１パルスあたりのエネルギーが、７２．６ナノジュール、１３２ナノジュール、４２３ナノジュールの３段階についそれぞれ行った。測定結果を図９に示す。図９の横軸は、シングルモードダイオードの出力パワーを表し、図９の縦軸は、ダブルクラッドファイバ７０から出力されるレーザー光の出力パワーを表している。横軸及び縦軸の単位はいずれもワットである。
【００６２】
図９に示すように、各長さのダブルクラッドファイからの出力パワーは、シングルモードダイオードの出力パワーの増大に伴って、それぞれ増大している。
【００６３】
また、この実験では、シングルモードダイオードの出力パワーが最大であるときの、各長さのダブルクラッドファイバ７０の最大出力についても測定した。
【００６４】
１パルスのエネルギーが７２．６ナノジュールの場合、ダブルクラッドファイバ７０への入力パワーが、４３．７ミリワットのときに出力が最大となった。そのときの最大値は、５．２ミリワットであった。また、入力したパルスレーザー光の周波数は、７１．６ＭＨｚである。
【００６５】
１パルスのエネルギーが１３２ナノジュールの場合、ダブルクラッドファイバ７０への入力パワーが、５５．６ミリワットのときに出力が最大となった。そのときの最大値は、５．０ミリワットであった。また、入力したパルスレーザー光の周波数は、３７．８ＭＨｚである。
【００６６】
１パルスのエネルギーが４２７ナノジュールの場合、ダブルクラッドファイバ７０への入力パワーが、４４．５ミリワットのときに出力が最大となった。そのときの最大値は、４．４ミリワットであった。また、入力したパルスレーザー光の周波数は、１０．３ＭＨｚである。
【００６７】
〈出力帯域の測定〉
次に、ダブルクラッドファイバ７０から出力されるレーザー光の帯域の測定を行った。測定は、１パルスあたりのエネルギーが７２．６ナノジュール、１３２ナノジュール、４２７ナノジュールの３段階について行った。また、測定は、各長さのダブルクラッドファイバ７０について、レーザー発振装置１０から出力されるパルスレーザー光の出力パワーを３段階に変化させてそれぞれ行った。具体的に、１パルスあたりのエネルギーが７２．６ナノジュールの場合については、１．０ワット、３．０ワット、５．２ワットについて行った。１３２ナノジュールの場合については、１．０ワット、３．０ワット、４．９ワットについて行った。そして、４３２ナノジュールの場合については、１．０ワット、３．０ワット、４．４ワットについて行った。
【００６８】
測定した結果を図１０から図１２に示す。図１０から図１２は、７２．６ナノジュールの場合、１３２ナノジュールの場合、４３２ナノジュールの場合の測定結果をそれぞれ示している。各図の横軸は、波長を表している。また、各図の縦軸は、強度を表している。
【００６９】
［実験例３］
実験例３では、発振装置から白色光を発振し、ダブルクラッドファイバ７０から出力される結合光の帯域を測定した。測定に用いた装置を図１３に示す。図１３に示した装置は、図１に示した広帯域レーザー出力装置１のダブルクラッドファイバ７０と測定器との間に対物レンズとフォトニック結晶ファイバを設けたこと以外の構成はすべて同じである。そのため、図１３に示した装置に関しては、図１に示した広帯域レーザー出力装置１と同じ構成のものについて同じ符号を付して、説明を省略する。
【００７０】
図１３に示した装置では、ダブルクラッドファイバ７０と測定器との間に対物レンズと１０ｍのフォトニック結晶ファイバを設け。対物レンズは、厚さ方向の両側に凸上に膨らんだ形態のレンズを用いた。対物レンズは、ダブルクラッドファイバ７０の出力部から一定の距離だけ離れた位置に配置した。フォトニック結晶ファイバは、対物レンズと測定器との間に配置した。フォトニック結晶ファイバは、線径が２４４μｍ、コア径が４．９μｍで長さが１０ｍのもの（ニューポート社のＦ-ＮＬ-５／１０４０型）を用いた。
【００７１】
実験は、ダブルクラッドファイバ７０に入力させる光の周波数を１０ＭＨｚとし、１パルスのエネルギーを３１４ナノジュールにして行った。また、入力パワーを１．４ワット、２．５ワット、４．２ワットの３段階について実験を行った。実験に用いたダブルクラッドファイバ７０の長さは、３．７ｍである。
【００７２】
図１４は、実験の結果を表すグラフである。グラフの横軸は、波長を表し、縦軸は強度を表している。
【００７３】
以上、本発明に係る広帯域レーザー出力装置１は、ダブルクラッドファイバの長さを変えるだけで、出力のスペクトル帯域を変化させることができる。そのため、広帯域レーザー出力装置１を安価に製造することができ、且つ、広帯域レーザー出力装置１をコンパクトにすることができる。その結果、様々な産業分野で簡便に利用することが可能になる。
【符号の説明】
【００７４】
１  広帯域レーザー出力装置
１０  レーザー発振装置
１１  シングルモードレーザーダイオード
１２  アイソレータ
１３  光波長多重通信器
１４，１５  光ファイバ
１６，２２  ４分の１波長板
１７  ２分の１波長板
１８  偏向ビームスプリッタ
１９  バンドパスフィルタ
２０  ミラー
２１  アイソレータ
２３  シングルクラッドファイバ
２３ａ  入力部
３０  第１光ファイバ
３１  アイソレータ
４０  マルチモードレーザーダイオード
５０  第２光ファイバ
６０  レーザー光コンバイナ
６５  着脱機構
７０  ダブルクラッドファイバ
７０ａ  出力部
８０  測定器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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【図１３】
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【図１４】
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