(57)【要約】【課題】簡素な光学構成で、高エネルギーのパルス光を高い繰り返し周波数で発振可能なファイバレーザ光源とそれを用いた波長変換レーザ装置を提供する。【解決手段】レーザ活性物質を含むファイバの両端にファイバグレーティングを設けたレーザ共振器と、前記ファイバの一端に光学的に接続され前記レーザ共振器をレーザ発振しないように調節された第１のレーザ光を入射する第１の励起用レーザ光源と、前記第１の励起用レーザ光源により前記ファイバ与えられた励起エネルギーに加えることで前記レーザ共振器をレーザ発振できる強度変調された第２のレーザ光を前記ファイバの他端に入射する第２の励起用レーザ光源と、を設けたファイバレーザ光源。【選択図】図１
2011204834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ活性物質を含むファイバの両端にファイバグレーティングを設けたレーザ共振器と、
前記ファイバの一端に光学的に接続され前記レーザ共振器をレーザ発振しないように調節された第１のレーザ光を入射する第１の励起用レーザ光源と、
前記第１の励起用レーザ光源により前記ファイバ与えられた励起エネルギーに加えることで前記レーザ共振器をレーザ発振できる強度変調された第２のレーザ光を前記ファイバの他端に入射する第２の励起用レーザ光源と、
を設けたファイバレーザ光源。
【請求項２】
レーザ活性物質を含む第１のファイバと第２のファイバとを光学的に結合してその両端にファイバグレーティングを設けたレーザ共振器と、
前記第２のファイバを励起しないように前記第１のファイバの一端に励起光を入射する第１の励起用レーザ光源と、
前記レーザ共振器を励起させるために前記第１の励起用レーザ光源から前記第１のファイバに与えられた励起エネルギーに加えて前記第２のファイバの一端に強度変調された励起光を入射する第２の励起用レーザ光源と、を設けたファイバレーザ光源。
【請求項３】
前記第１の励起用レーザ光源、前記第２の励起用レーザ光源、前記第１のファイバ、および前記第２のファイバは、次の（数１）と（数２）の双方を満たす請求項２に記載のファイバレーザ光源。
【数１】
2011204834.tif 000008
【数２】
2011204834.tif 000009
但し、
Ｐ１（Ｗ）は、前記第１の励起用レーザ光源の出力、
Ｐ２（Ｗ）は、前記第２の励起用レーザ光源の出力、
Ｌ１（ｍ）は、前記第１のファイバの長さ、
Ｌ２（ｍ）は、前記第２のファイバの長さ、
αｌ（ｄＢ／ｍ）は、前記第１のファイバでの前記第１の励起用レーザ光源に対する吸収係数、
α２（ｄＢ／ｍ）は、前記第２のファイバでの前記第２の励起用レーザ光源に対する吸収係数、
とする。
【請求項４】
（図６）
レーザ活性物質を含む第１のファイバと第２のファイバとを光学的に結合してその両端にファイバグレーティングを設けたレーザ共振器と、
前記第２のファイバを励起しないように前記第１ファイバの一端と前記第１のファイバのファイバグレーティングとの間に各々励起光を入射する第１と第２の励起用レーザ光源と、
前記レーザ共振器を励起させるために前記第１と第２の励起用レーザ光源から前記第１のファイバに与えられた励起エネルギーに加えて前記第２のファイバの一端に強度変調された励起光を入射する第３の励起用レーザ光源と、を設けたファイバレーザ光源。
【請求項５】
（図７）
レーザ活性物質を含む第１のファイバと第２のファイバとを光学的に結合してその両端にファイバグレーティングを設けたレーザ共振器と、
前記第２のファイバを励起しないように前記第１のファイバの一端に励起光を入射する第１の励起用レーザ光源と、
前記レーザ共振器を励起させるために前記第１の励起用レーザ光源から前記第１のファイバに与えられた励起エネルギーに加えて前記第１のファイバの一端に強度変調された励起光を入射する第２の励起用レーザ光源と、
を設けたファイバレーザ光源。
【請求項６】
前記第１の励起用レーザ光源、前記第２の励起用レーザ光源、前記第１のファイバおよび前記第２のファイバは、次の（数３）と（数４）の双方を満たす請求項５に記載のファイバレーザ光源。
【数３】
2011204834.tif 000010
【数４】
2011204834.tif 000011
但し、
Ｐ１（Ｗ）は第１の励起用レーザ光源の出力、
Ｐ２（Ｗ）は第２の励起用レーザ光源の出力
α３（ｄＢ／ｍ）は第１の励起用レーザ光源に対する第１のファイバの吸収係数、
α４（ｄＢ／ｍ）は第２の励起用レーザ光源に対する第１のファイバの吸収係数、
α６（ｄＢ／ｍ）は第２の励起用レーザ光源に対する第２のファイバの吸収係数
Ｌ１（ｍ）は、前記第１のファイバの長さ、
Ｌ２（ｍ）は、前記第２のファイバの長さ、
とする。
【請求項７】
前記第１と第２の励起用ＬＤとが互いに同期して出力変調されており、
前記第２の励起用ＬＤを前記第１の励起用ＬＤの消灯後に遅延して点灯する請求項１〜６のいずれか記載のファイバレーザ光源。
【請求項８】
前記第１の励起用ＬＤが連続光である請求項１〜６のいずれか記載のファイバレーザ光源。
【請求項９】
前記第１と第２の励起用レーザ光源と異なる波長の半導体レーザからなり、前記第１または第２のファイバの少なくともいずれかが、前記第１および第２の励起用レーザ光源に対して異なる吸収係数を有している請求項１〜６のいずれか記載のファイバレーザ光源。
【請求項１０】
前記第２の励起用レーザ光源が横モードシングルの半導体レーザであり、前記第２のレーザからの出力が前記第２のファイバのコアに入力している請求項１〜３のいずれかに記載のファイバレーザ光源。
【請求項１１】
前記第２の励起用レーザ光源が横モードシングルの半導体レーザであり、前記第２のレーザからの出力が前記第１のファイバのコアに入力している請求項５または６記載のファイバレーザ光源。
【請求項１２】
請求項１〜１１記載のいずれかのファイバレーザ光源と前記ファイバレーザ光源からのパルス光を波長変換する周期状の分極反転構造有する非線形光学結晶からなる波長変換素子とを備え、
前記波長変換された高調波レーザ光を出力する波長変換レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス発振可能なファイバレーザおよび波長変換レーザを得るレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１μｍ帯の波長の光を発生するレーザ光源には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザ等の固体レーザが主流であり、これらを用いたレーザ加工機やこれらの光を基本波とした可視光源などが実現されている。ところが、大出力のレーザ出力を得るためには、レーザ媒質の冷却が必要となり装置が大型になる。そこで、簡単な冷却でＷ級の高出力が出力できるファイバレーザ光源が注目とされている。
【０００３】
このファイバレーザの基本動作について説明する。レーザ活性物質を含むファイバの両端側にファイバグレーティングを設けて一対の反射ミラーを形成する共振器を作り、励起用レーザ光源からの励起光をファイバの一端から入射する。この励起光はファイバに含まれるレーザ活性物質で吸収されると、レーザ活性物質が自然発光を発生する。ファイバ内部で発生した自然発光は、共振器の中を何度も反射して往復する間に、位相のそろった光となり、レーザ活性物質により増幅されて光強度が増加する。同時に、ファイバグレーティングにより波長選択されるので、波長のそろったレーザ発振となる。なお、ファイバとファイバグレーティングとは、接続部で融着接続されており、励起用レーザ光源は電流駆動される。
【０００４】
また、出力光の一部をビームスプリッタで分離し、出力光をモニターするための受光素子で受光されたのち電気信号に変換されて利用される。この変換された信号の強度が所望の出力が得られる強度になるように、出力制御部は励起用レーザ電流源でレーザ光源の駆動電流を調整する。そうするとレーザ光源からの励起光の強度が調整され、ファイバレーザの基本波の出力強度が調整される。このことにより波長変換装置の出力の強度は一定に保たれる、いわゆるオートパワーコントロール（以下、「ＡＰＣ」と略する）が安定に動作することとなる。
【０００５】
ところで、レーザ光源としては、高いピークパワーを持つパルス光源であれば、穴あけなどのレーザ加工、高効率波長変換などさらに用途が広がる。しかしながら、実用段階となっているのは連続発振のタイプであり、レーザ溶接などに用途が限られている。ファイバを用いた光源でパルス発振させるためには、変調された種光源をファイバアンプで増幅する構成が主流となっている。
【０００６】
加えて、ファイバレーザで発生した基本波から、波長変換装置で高調波を発生させる場合でも、同じ平均出力においては、連続光を波長変換するより高いピークパワーを持つパルス状の基本波光を発生させる方が、基本波から高調波への変換効率を向上させることができるため、ファイバレーザのパルス発振は効率向上に大きく貢献する。
【０００７】
ファイバレーザのパルス化は、通信応用分野等で検討されている。例えば、ファイバレーザに主共振器と副共振器を設け共振器内に光変調器を挿入し、光変調器により主共振器と副共振器のビート位相を整合させパルスを発生させる方法がある（例えば、特許文献１参照。）。また、異常分散特性を持つ光ファイバに高い強度のパルス光を入力し、周波数シフト効果により、狭帯域パルス光を発生させる方法（特許文献２）、ファイバレーザ共振器のファイバグレーティング部に過飽和吸収効果を持たせる方法（特許文献３）が示されている。また、予期しない光サージパルスを発生させない励起用ＬＤの変調方法についての技術も開示されている（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平２−８７５８７号公報
【特許文献２】特開平８−１４６４７４号公報
【特許文献３】特開２００５−１７４９９３号公報
【特許文献４】特開２００７−１４２３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び２に開示された方法は、高い繰り返し周波数でパルス光を発生できるが、種光とそれを増幅する光増幅器が必要であり、複雑な光学構成と制御を必要とする。また共振器内部に変調器や特許文献３に示す過飽和吸収体を挿入して、ファイバレーザの伝搬損失を変調し、Ｑスイッチ動作によるパルス光を発生する方法がある。しかし、これらの方法は、複雑な光学構成が必要なことに加えて、変調器等の挿入により共振器の損失が増大するため、繰り返し周波数を高めることが難しい。さらに特許文献４に示されたサージパルスの発生方法は、簡単な構成でパルス発振が可能であるが、エネルギーの蓄積が制限されるため、高エネルギーのパルス発振が難しい。すなわち、前記従来の構成では、簡素な光学構成で、高エネルギーのパルス光を高い繰り返し周波数で出力できないという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡素な光学構成で、高エネルギーのパルス光を高い繰り返し周波数で発振可能なファイバレーザ光源とそれを用いた波長変換レーザ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】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明のファイバレーザ光源は、レーザ活性物質を含むファイバの両端にファイバグレーティングを設けたレーザ共振器と、前記ファイバの一端に光学的に接続され前記レーザ共振器をレーザ発振しないように調節された第１のレーザ光を入射する第１の励起用レーザ光源と、前記第１の励起用レーザ光源により前記ファイバ与えられた励起エネルギーに加えることで前記レーザ共振器をレーザ発振できる強度変調された第２のレーザ光を前記ファイバの他端に入射する第２の励起用レーザ光源と、を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の波長変換レーザ装置は、請求項１〜１０記載のいずれかのファイバレーザ光源と前記ファイバレーザ光源からのパルス光を波長変換する波長変換素子とを備え、前記波長変換された高調波レーザ光を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のファイバレーザ光源とそれを用いた波長変換レーザ装置によれば、高エネルギーのパルス光を高い繰り返し周波数で発振することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１における短波長光源の構成図と特性要因図
【図２】レーザの利得スイッチによるパルス発生の原理図
【図３】本発明の効果を示す比較となる短波長光源の構成図と特性要因図
【図４】本発明の実施例１における短波長光源の特性要因図
【図５】本発明の実施例１における短波長光源の特性要因図
【図６】本発明の他の構成の短波長光源の構成図
【図７】本発明の実施例２における短波長光源の構成図と特性要因図
【図８】本発明の他の構成の短波長光源の構成図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のファイバレーザ光源をについて説明する前に、一般的な利得スイッチを利用したレーザのパルス発振の原理について図２を用いて説明する。図２（ａ）に一般的なレーザ構造を示す。レーザ媒質２２を２つのミラー２４、２５ではさんだ共振器構造に、励起光２１を入射して、レーザ発振した出力光２２を得る。
【００１６】
図２（ａ）の構造において、図２（ｂ）に示すようにステップ状に強度変調された励起光２１をレーザ媒質２２に入力すると、レーザ媒質２２内では図２（ｃ）に示すように時間とともに内部エネルギーが増大する。この内部エネルギーは、レーザ媒質２２が発振状態にない場合には、図の点線で示したレーザ発振レベルを超えて過飽和状態となる。過飽和状態でレーザ発振が始まると蓄積されたエネルギーが一度に放出されるため、図２（ｄ）に示すようにパルス光が発生する。これが利得スイッチによるパルス発生の原理である。
【００１７】
利得スイッチは簡単な構成でパルス発振が可能となる利点がある。一方、共振器内部に蓄積できるエネルギーが限られるため高エネルギーのパルス発振が難しい。そのため、より高エネルギーのパルス発振を行うため、Ｑスイッチによるパスル発振がある。Ｑスイッチとは、レーザ共振器内部に共振器損失を切り替える変調素子を挿入する方法である。一般的には、電気的または機械的な変調器を挿入して共振器損失をスイッチングする。変調器により共振器損失を大きくすることでレーザ発振を抑圧し、レーザ媒質にエネルギーを蓄積する。エネルギーを蓄積した状態で、変調器により共振器損失を低減すると、レーザ発振状態となり蓄積されたエネルギーがパルス光となって出力する。これが、Ｑスイッチレーザである。
【００１８】
Ｑスイッチレーザは大きなエネルギー蓄積が出来るので、高エネルギーのパルス光を発生できる。ところが、共振器内部に変調器を挿入するため、利得スイッチに比べて光学系が複雑になる。また変調器自体の損失も大きいためレーザの発振効率が低下する。そのため、平均出力の向上が難しい。
【００１９】
本発明は、従来のファイバレーザの構成に新たな励起用ＬＤを加えるだけで低損失のＱスイッチ動作を可能にし、高エネルギーのパルス光発振を可能にするものである。これによって、パルスエネルギーの向上と平均出力の大幅な増大が可能となる。以下、本発明の実施の形態にかかるレーザ応用装置について、図面を参照しながら説明する。なお、図面で同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合もある。
【００２０】
（実施の形態１）
本実施の形態における実施例の一つを図１に示している。ここでは、一例として、波長が９１５ｎｍである第１と第２の励起用ＬＤ１００１、１００２を用い、１０６４ｎｍのレーザ光をパルス出力するパルスファイバレーザについて説明する。Ｙｂドープファイバには、ダブルクラッドファイバを用いた。ダブルクラッドファイバは光活性物質であるＹｂをドープしたコアと２重のクラッド構造からなる。クラッド部に９１５ｎｍの励起光を入力するとコア部に吸収されレーザ媒質を励起し、コアで１０６４ｎｍのレーザ発振をおこす。Ｙｂドープファイバ１００６、１００５はファイバグレーティング（ＦＢＧ）１００３、１００４に挟まれ共振器を形成している。ＦＢＧの反射波長は、１０６４ｎｍになるものを選択する。ＦＢＧが形成されたファイバ１００３、１００４、Ｙｂドープファイバ１００６、１００５はそれぞれ融着により接続されている。
【００２１】
第１の励起用ＬＤ１００２は複数のＬＤからなり、コンバイナ１００９で一つのファイバに励起光を集められた後、Ｙｂドープファイバ１００５のクラッド部に結合している。詳細を説明すると、７×１と呼ばれるコンバイナ１００９を第１の励起用ＬＤに使用した。７×１のコンバイナは７本のマルチモードファイバと１本のシングルモードファイバ１００８を束ねたコンバイナ構成であり、シングルモードファイバ１００８はＹｂドープファイバのコアに接続して、レーザ発振したパルス光を外部に取り出す構成になっている。図１では波長変換素子の変換効率を高めるため、シングルモードファイバ１００８に偏波保存ファイバを用いた。マルチモードファイバには、第１の励起用ＬＤが接続されており、ダブルクラッドファイバであるＹｂファイバのクラッド部に励起光を導入する。第２の励起用ＬＤはマルチモードの励起用ＬＤであり、Ｙｂドープファイバの他端から導入されている。Ｙｂドープファイバ１００５に蓄積されたエネルギーが高エネルギーパルスとなってレーザ放出される。このレーザ光は、コアに接続された偏波保存ファイバ１００８を通って外部に出力され、ＳＨＧモジュール１００７によって高調波に変換される。
【００２２】
本発明の特徴は、第２の励起用ＬＤ１００１により共振器内の伝搬損失をスイッチングすることで、ファイバレーザのＱスイッチ動作を実現した点にある。そのため、ファイバ１００６が第１の励起用ＬＤ１００２により励起されないようにファイバ１００５の伝播損失を調整し、第２の励起用ＬＤによって変調することで共振器損失をスイッチングできるようにファイバ１００６の伝搬損失を調整することにある。
【００２３】
次に、Ｑスイッチ動作を実現するための具体的な構成条件を説明する。第１の励起用ＬＤ１００２によるファイバ１００６でのレーザ発振を抑圧するには、ファイバ１００５での励起光減衰率を十分に大きく取る必要がある。様々な条件で実験した結果、ファイバ１００６に到達する第１の励起用ＬＤ１００２の光を０．２Ｗ以下に抑える必要があることが分かった。そのための条件式を（数１）に示す。
【００２４】
【数１】
2011204834.tif 000003
【００２５】
ここで、
α１（ｄＢ／ｍ）は第１の励起ＬＤ１００２からの励起光に対するＹｂドープファイバ１００５の吸収係数、
Ｌ１（ｍ）はファイバ１００５の長さ、
Ｐ１（Ｗ）は第１の励起ＬＤ１００２の出力、である。
【００２６】
一方、第２の励起用ＬＤ１００１によりファイバ１００６の伝搬損失を低減するには、パルス光に対する伝搬損失が最大となるファイバ１００６と１００５との接続点の励起光強度を十分大きくすれば良い。先の実験結果より、この励起光強度は０．２Ｗ以上必要である。これを満たす条件式を（数２）に示す。
【００２７】
【数２】
2011204834.tif 000004
【００２８】
ここで、
α２（ｄＢ／ｍ）は第２の励起ＬＤ１００１からの励起光に対するＹｂドープファイバ１００６の吸収係数、
Ｌ２（ｍ）はファイバ１００６の長さ、
Ｐ２（Ｗ）は第２の励起ＬＤ１００１の出力、である。
【００２９】
この（数１）と（数２）とを同時に満足するように、第１の励起ＬＤ１００２、第２の励起ＬＤ１００１、ファイバ１００５、ファイバ１００６とを選べば、図１の構成のファイバレーザはＱスイッチ動作が可能となる。以上を、図１（ｂ）および（ｃ）を用いて説明する。
【００３０】
図１（ｂ）に励起光の強度分布を示す。第１の励起用ＬＤ１００２からの光はＹｂドープファイバ１００５でほぼ吸収されＹｂドープファイバ１００６には到達しない。ファイバ１００６は励起光が到達しないので、１０６４ｎｍの光に対する共振器損失が大きくなり、レーザ発振が抑圧される。レーザ発振が起きないため、図１（ｂ）に示す様にＹｂドープファイバ１００５内部に光エネルギーが蓄積されていく。エネルギーが蓄積された状態で、第２の励起用ＬＤ１００１を点灯すると、図１（ｃ）に示すように、２つのＦＢＧ１００３、１００４で挟まれた領域全体に波長９１５ｎｍの励起光が行き渡り、１０６４ｎｍの光に対する共振器損失が低下する。この共振器損失の低下によりレーザ発振が可能となり、Ｙｂドープファイバ１００５に蓄積されたエネルギーが高エネルギーパルスとなって放出される。
【００３１】
以上のように、第２の励起用ＬＤ１００１を用いて共振器内部の損失を制御できるので、Ｑスイッチ動作が可能となる。すなわち、第２の励起用ＬＤによって共振器損失を変調できるため、非常に簡単な構成でのＱスイッチ動作が可能となる。また、Ｙｂドープファイバ自体をＱスイッチの変調素子として使うことで、共振器損失が小さく、高効率な出力特性が実現できる。
【００３２】
次に、図１の構成において、具体的数値を示し、本発明のパルスレーザの動作詳細を説明する。第１の励起用ＬＤ１００２は波長９１５ｎｍの半導体レーザを２個用い合計出力を２０Ｗとし、第２の励起用ＬＤ１００１は波長９１５ｎｍの半導体レーザを１個用い出力を２Ｗとした。Ｙｂドープファイバ１００５、１００６には、コア径６μｍ、クラッド径１２５μｍの偏波保存Ｙｂドープファイバを用いた。また、Ｙｂドープファイバの吸収係数は、９１５ｎｍの励起光でクラッド励起した時に約０．７ｄＢ／ｍとなるものを用いた。
【００３３】
Ｙｂドープファイバ１００５の長さを（数１）の条件を満たすように計算する。本実施例では、第１の励起用ＬＤからの励起光がファイバ１００５とファイバ１００６の接続点で０．１６Ｗ減衰させるとし、Ｙｂドープファイバ１００５の長さを３０ｍとした。この条件で、Ｙｂドープファイバ１００６の長さを（数２）の条件を満たすように計算する。本実施例では、第２の励起用ＬＤからの励起光をファイバ１００５とファイバ１００６の接続点で０．４Ｗ減衰させるとし、Ｙｂドープファイバ１００５の長さを１０ｍとした。
【００３４】
以上のように構成すると、第１と第２の励起用ＬＤを点灯時には、ファイバ１００５とファイバ１００６の接続点における励起光強度は合計で０．５６Ｗとなり、図１（ｃ）の状態になるので共振器全体が励起状態になる。すなわち、第２の励起用ＬＤ１００１をオン・オフさせるだけで、１０６４ｎｍの光に対する共振器の損失を変調出来、Ｑスイッチ動作によるパルス光発振が可能となる。
【００３５】
本実施例では、第１と第２の励起用ＬＤを変調することでパルスピーク３００Ｗを得た。これをＳＨＧモジュール１００７で波長変換することで、波長５３２ｎｍの出力を得た。このときのパルスピークは１５０Ｗであった。これは、第１の励起用ＬＤの変調のみでパルス光を発生する従来の構成に比べて、２倍以上の高出力である。
【００３６】
なお、図１では、説明を分かり易くするため、二個のＹｂドープファイバ１００５、１００６で共振器を構成する例で説明した。これに限定されるものではなく、一個のＹｂドープファイバにて共振器を構成してもよい。そのときには、第１の励起用ＬＤが共振器を構成するファイバを励起しない程度の出力に調整すればよい。すなわち、ファイバ共振器の中間地点で減衰するような出力を与え、第２の励起用ＬＤによりＱスイッチ動作を行えば良い。ファイバ共振器に与える第１と第２の励起用ＬＤの出力や中間地点の決め方は、前述した計算式である（数１）および（数２）を利用して決定できる。
【００３７】
次に、それぞれの励起用ＬＤの変調方法の詳細を説明する。パルス発光を効率よく行うには、第１と第２の励起用ＬＤ１００２、１００１は同期して変調する必要がある。その理由は、第１の励起用ＬＤで蓄積したエネルギーを第２の励起用ＬＤを点灯することでパルス光として共振器から放出するからである。この蓄積されたエネルギーはレーザ発振しない場合でも、自然発光としてエネルギーを失っていく。そのため、第１と第２の励起用ＬＤを同期して変調すれば蓄積と放出を短時間で繰り返すことが出来る。出力されるレーザパルス波形は、主に第２の励起用ＬＤの変調波形で決まるので、第２の励起用ＬＤの変調波形のみ注意すれば良い。このように、第１の励起用ＬＤでＹｂドープファイバにエネルギーを蓄積した状態で第２の励起用ＬＤを点灯すれば、励起光を損失することなく効果的にパルス発振が行える。
【００３８】
レーザパルス幅を短くするためには、異なる波長の光源を用いることも有効である。第２の励起用ＬＤとして吸収係数の大きな波長を用いることで、ファイバ長を短くできる。例えば第２の励起用ＬＤとして９７５ｎｍの波長の光を用いるとＹｂドープファイバの吸収係数が９１５ｎｍの光に比べて２倍以上大きくなる。このため、第２の励起用ＬＤに９７５ｎｍの光源を用いることでＹｂドープファイバ１００６のファイバ長を短くして、レーザパルス幅の圧縮を行うことができる。
【００３９】
励起用ＬＤの変調するときの駆動波形について図５を用いて説明する。利得スイッチによりパルス発振した場合の入力電流に対するパルス出力の関係を図５（ａ）に示す。図中の波形Ａは励起用ＬＤの駆動電流を、波形Ｂは光パルス発振波形を示す。励起用ＬＤに駆動電流を与えると、Ｔ１時間遅れて光パルス発振Ｐ１が生じる。その後、Ｔ２時間後にＰ１よりも小さなパルス出力Ｐ２が現れ、波形Ｂに示すように指数的に出力が減衰しながら微小なパルス発振を繰り返す。これは緩和振動と呼ばれる現象である。これによってパルスの立ち下がり速度が遅くなる。この立ち下がり速度の遅さは、パルス光を加工などに使用する場合には大きな問題になる。加工などに使用する場合には、急峻な立ち下がり速度を持つ単峰性の良いパルス光が求められるからである。そのため、緩和振動を抑圧しなければならない。
【００４０】
そのため、本発明では、第２の励起用ＬＤを遮断することで共振器損失を増大させ、緩和振動を強制的に抑圧出来る構成とした。緩和振動を抑圧するには、ファイバ１００６に残留するエネルギーの寿命を短くして短時間で未励起状態に戻せば良い。そのために、本発明では、第１の励起用ＬＤに比べて第２の励起用ＬＤの出力を一桁小さくするとともにファイバ１００６の長さを短くして励起エネルギーの残留時間を短くしている。その結果、パルスの立ち下がりを急峻にすることが出来る。さらに立ち下がり時間を短縮するには、第２の励起用ＬＤ１００１の出力をファイバコアに直接入力することでファイバ１００６の長さを短くすることも有効である。
【００４１】
また第２の励起用ＬＤ１００１を点灯するタイミングは、第１の励起用ＬＤ１００２の消灯後、僅かな遅延時間をおいて点灯するのが良い。すなわち、図５（ｂ）に示すように第１の励起用ＬＤの駆動電流を遮断した直後〜１００μｓの間に第２の励起用ＬＤに駆動電流を与える。ファイバ１００５に蓄積されたエネルギーは、第１の励起用ＬＤを消灯すると時間とともにエネルギーを失う。これはファイバに蓄積された光エネルギーに関係する。蓄積された光エネルギーの変化を測定すると、励起光を２０Ｗとしたとき、励起光消灯後の約１００μｓは光エネルギーが保持され、その後急速に減衰することが分かった。このため、第１の励起用ＬＤ１００２を消灯後１００μｓ以内に第２の励起用ＬＤを点灯すれば、エネルギー損失無くレーザパルスを発生できる。
【００４２】
また、この遅延時間を設けて第２の励起用ＬＤを点灯することで、パルスの発光効率が向上する。これは、この遅延時間の期間に、蓄積された光のエネルギー分布がファイバの伝搬方向に平均化されるためである。そのため、第１の励起用ＬＤ消灯後の１０μｓ〜１００μｓの遅延時間を設けて第２の励起用ＬＤを点灯するほうがより好ましい。
【００４３】
また第２の励起用ＬＤでパルス幅を圧縮することも可能となる。第２の励起用ＬＤを短時間点灯することで、点灯時間のみパルス光を発生することができる。第２の励起用ＬＤは共振器ロスを高速に変調できるため、パルス幅の圧縮が可能となる。低出力の励起用ＬＤを用いることで高速の変調動作が可能となるため、短パルス発生に有効である。
【００４４】
なお、パルス出力を増大させるために図６に示すように、Ｙｂドープファイバ１００６に間隔を空けて複数の箇所から第１の励起用ＬＤ１００２を接続する構成も可能である。励起用ＬＤ１００２を、離間して複数箇所で接続することで励起光が増大し高出力のパルス光発生が可能となる。
【００４５】
なお、Ｙｂドープファイバとしてコア径６μｍのシングルモードファイバについて説明したが、コア径を大きくすることでファイバでの蓄積エネルギーが増大しパルスエネルギーをさらに高めることが可能となる。コア径を大きくするとシングルモード条件を維持するのが難しくなるが、フォトニックファイバなどの構造を用いることでシングルモード条件を保ったままコア径増大が可能となるので、コアの断面積を増大し、より高出力のパルス光発生が可能となる。コア径としては直径１０μｍ以上が好ましい。
【００４６】
以上説明したように、本発明の構成によれば、第１の励起用ＬＤが予めファイバ１００５への光の蓄積エネルギーを高めた状態で、第２の励起用ＬＤによりＱスイッチ動作を行う。これによって、１パルス当たりのエネルギーを大幅に高めたレーザパルスを発生できるのが、本発明の第１の利点である。
【００４７】
本発明の第２の利点は、パルス発振の繰り返し周波数を高くできる点である。これによってパルス出力の平均出力を増大できる。図３は、従来の構成であるＹｂドープファイバ１００６からなる共振器と励起用の励起用ＬＤ３００１を用いたレーザ光源である。図３（ｂ）上図に示すように、励起用ＬＤ３００１をｔ２時間のパルス幅を持つ駆動電流をｔ１時間間隔で与えると、ファイバレーザからの出力は図３（ｂ）下図に示すようにパルス発振する。その場合、パルスの平均出力は、同様の構成で連続発振した場合に比べて、ｔ２／ｔ１に低下する。
【００４８】
平均出力をあげるにはｔ１を短くすれば良い。図５で説明したように、ファイバレーザはパルス発振を行った後、共振器内部では小さなパルスが連続的に発生している。これは緩和振動パルスとよばれるもので、共振器内部で発振状態が続いていることを示している。この緩和振動が収まらないうちに次の励起を始めると、過飽和なエネルギー蓄積が行えないため、高いピークパワーが得られない。緩和振動を抑えるにはｔ２に対してｔ１を十分長く取る必要がある。従って、図３の構成では、ｔ１を短縮するのが難しい。
【００４９】
一方、本発明の構成では第２の励起用ＬＤ１００１を消灯すると、図１（ｂ）で示すようにファイバ１００６を励起させる光エネルギーが無くなる。このため、共振器に大きな損失が出来るので、緩和振動を高速に遮断できる。緩和振動を抑えられるので、第２の励起用ＬＤ１００１の消灯時間を短くできる。従って、本発明の構成では、パルス間隔を短くできる。これを図に示したのが図４である。図４（ａ）は、第１の励起用ＬＤのみでパルス発生させた場合であり、図３（ｂ）と同じ構成となり、パルス間隔はｔ１である。図４（ｂ）は第１と第２の励起用ＬＤを使ってパルス発生させた場合である。緩和振動を抑圧できるためパルス間隔ｔ４２を短縮できる。さらに図４（ｃ）は、第２の励起用ＬＤのみをスイッチングすることでパルス発振を行う構成であり、パルス間隔ｔ４３は、さらに短縮できる。同じパルスエネルギーでパルス間隔はｔ１＞ｔ４２＞ｔ４３となり、本構成を採用することでパルス間隔が短く出来るので平均出力が向上する。図４（ｃ）においては第１の励起用ＬＤはデューティ比が１００％であり、第１の励起用ＬＤからパルス光への変換効率は連続発振での変換効率と同等まで向上できる。
【００５０】
本発明の第３の利点は、パルス幅を広げることが出来る点である。パルス光源にはパルス幅の狭い短パルスを必要とされる分野とパルス幅の広い長パルスを必要とする分野がある。長パルスを必要とするのはＳｉなどの軟材料の加工であり、パルスピークを抑えて高エネルギーのパルスを入力することで材料へのダメージを抑えた加工が可能となる。パルス幅は共振器長とほぼ比例関係にあるので、パルス幅を広げるには共振器長を広くとるが、ファイバレーザでは共振器長を容易に広げることができるという利点がある。長パルスと呼ばれるパルス幅は一般的に１００ｎｓ〜１０００ｎｓ程度である。なお、固体レーザを用いるとパルス幅１０〜９０ｎｓ程度が限界であり、このような長パルスを出すのが難しい。
【００５１】
本発明のファイバレーザにおいて長パルスを出すのに必要な共振器長を実験的に求めたところ、１００〜１０００ｎｓのパルス幅を得るには、共振器長として１０ｍ〜１００ｍの長さが必要であることが分かった。従来の構成では、共振器長が長くなると緩和振動時間が長くなって繰り返し周波数を上げるのが難しくなる。しかし、本発明の構成では、第２の励起用ＬＤによって緩和振動を抑圧できるため、このような長い共振器に対しても繰り返し周波数を高めることが出来る。
【００５２】
さらに共振器長が長くなり、共振器内部で励起光が届かない領域が発生する場合には図６の構成が有効である。図６において、第１の励起用ＬＤ１００２に加えて第３の励起用ＬＤ１０１０により共振器の途中から励起光を導入している。これによって長いファイバに対して励起光が十分届くようにしている。ファイバ１００５には第１および第３の励起用ＬＤの励起光が到達しない構成であり、図１と同様の原理で第２の励起用ＬＤ１００１をオン／オフすれば、パルス発振が出来る。本構成の特徴は、長いファイバ長によりパルス幅の増大が図れる。さらに、ファイバ長増大により蓄積エネルギーを高めることができるため高エネルギーのパルス発振が可能になる。
【００５３】
なお、図６において第３の励起用ＬＤを用いた構成を示したが、ファイバ長をさらに長くするには第４、第５の励起用ＬＤと、多段構成にすることでファイバ長を長くできる。このような構成においても共振器損失を変調するファイバ１００５と第２の励起用ＬＤを共振器内に挿入することで繰り返し周波数の向上が図れる。
【００５４】
本発明の構成の特長は、図３に示す一般的なファイバレーザの構成に、Ｙｂドープファイバ１００６と第２の励起用ＬＤを追加した簡素な構成で高出力のパルス光源が実現できることである。また全ての部品がファイバ接続で構成されているため、光学的に安定で、量産性に優れた構成が実現できている。通常変調器では１０Ｗ以上の出力を扱う場合、光学部品の損傷を避けるためビームを広げてパワー密度を低減させるバルク光学系が使用される。このため変調器などの挿入損失が増大する。本発明の構成では、全てファイバ部品で構成されるため、低損失化が可能になる。
【００５５】
なお、本実施例では、ドープファイバをＹｂドープファイバで説明したが、これ以外のレーザ活性物質を含むファイバであれば適用できる。すなわち、レーザ活性物質としてドープされた、Ｅｒ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｔｍ、Ｈｏなどの希土類や、これらを混合したファイバでも良い。ドープする希土類を変えることで発振波長を選択できる。また、ファイバを進行方向に複数の部分に分割し、それぞれに異なるドープ材料またはドープ濃度のファイバを接続する構成にすると、高速なパルス変調が可能となる。第２の励起用ＬＤが励起するドープファイバ１００６のドープ濃度を上げることでファイバの吸収係数を上げてファイバ長を短くすることで、パルス幅の圧縮が可能となる。
【００５６】
また、第１励起用ＬＤの出力は、必要とされるパルス出力、パルス間隔により可変する必要がある。前述したがＹｂドープ１００５に蓄積できるエネルギーには限界があり、これを超えると異常発振がおきる。これを防止するためには、蓄積できるエネルギーを超えない値に、第１の励起用ＬＤの出力エネルギーを調整することが重要である。例えば、パルス間隔が長い場合には、第１の励起用ＬＤの出力および点灯時間を調整して蓄積エネルギーを調整する必要がある。
【００５７】
なお、第１の励起用ＬＤは高出力化のためハイパワーのＬＤが必要であるが、駆動電流が大きいので、高速スイッチングが難しく、エネルギーロスが発生する。本発明の構成では、スイッチング速度は第２の励起用ＬＤにより決まるため、第１の励起用ＬＤには高速の変調を必要としない。第２の励起用用ＬＤの出力を小さくして高速化を図ることで、駆動回路の低消費電力化、簡略化が実現できるという利点がある。
【００５８】
本実施例の構成では、出力したパルス光が第１および第２の励起用ＬＤに戻る可能性がある。この戻り光が励起用ＬＤの出力端面に戻ると、ＬＤの端面破壊が発生する。これを防止するため、励起用ＬＤには戻り光防止用の波長選択フィルターを備えるのが好ましい。ＬＤの出力近傍に波長選択フィルターを儲けることで、ファイバレーザからの戻り光を抑圧できる。
【００５９】
なお、実施例ではＹｂドープファイバ１００６と１００５を融着接続した構成を示したが、同一のファイバを１００６と１００５の領域に分割して用いることも可能である。この場合、ファイバを融着せずに単一の長いファイバを用いる。同一のファイバにおいて第１の励起用ＬＤで励起されない領域１００６を実現することでパルス発振が可能となる。接続部を少なくすることで、ファイバの損失を低減できる。さらに共振器の製造が容易になるという利点も生じる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、第２の励起用ＬＤ１００１からの光はＹｂドープファイバ１００６のコアおよびクラッドの両方を励起していたが、コアのみを励起することでより高速な変調が可能となる。一般に、励起用ＬＤは高出力が必要なため、横モードがマルチモード発振のワイドストライプの半導体レーザを用いる。このため集光特性が不十分でファイバのコアに光を入力することが難しく、ダブルクラッドファイバのクラッド部に光を入力し、長いファイバをつかって徐々にコア部に光を吸収させる構成を取っている。ところが、本発明の第２の励起用ＬＤの目的はファイバ部の伝搬損失を可変することであり、励起用ＬＤのような高出力な半導体レーザを用いる必要がない。このため、出力１Ｗ以下のシングルモードの半導体レーザを用い、Ｙｂドープファイバのコアに直接入力することで共振器損失を変調することが可能となる。シングルモードの半導体レーザでコアを直接励起することで、吸収係数が大きくなるためＹｂドープファイバ１００６の長さを大幅に低減できる。共振器長が短くなると、緩和振動時間が短くなるためパルス幅の圧縮が可能となる。また第２の励起用ＬＤの出力も小さくて済むので、スイッチング電源の小型化、低コスト化が可能となる。この場合ドープファイバ１００６にシングルクラッドのＹｂドープファイバを用いることも可能である。
【００６１】
また、本発明はファイバレーザから出力されたパルス光を波長変換素子により高調波に変換した波長変換レーザとしても応用できる。波長変換として第２高調波に変換すると短波長光の発生が可能となり、加工対象物の範囲が広がる。波長変換は非線形現象を利用するため、パルスの強度分布を変調できる。波長変換することでパルス幅を約１／２程度に圧縮できるという利点を有する。
【００６２】
さらに波長変換素子として周期状の分極反転構造有する非線形光学結晶を用いると、パルス波形整形に有効である。周期状の分極反転構造を有する波長変換素子はウォークオフがないため長い作用長を利用できる。作用長が長くなると波長変換を行う波長許容度が狭くなる。パルス波形は立ち下がり時にテールを引くため立ち下がり時間が遅くなるが、このテール部分の波長とパルスピークの波長がわずかに異なる。このため周期状の分極反転構造を有する波長変換素子により波長変換を行うと、テール部分の変換効率が低下してパルス波形が整形される利点がある。このため、非線形光学効果によるパルス幅の圧縮に加えて、パルス波形整形が可能であるという点で有効である。
【００６３】
（実施の形態２）
本発明の他の構成について図７を用いて説明する。実施の形態１と異なる点は、Ｙｂドープファイバの同一端面に第１と第２の励起用ＬＤを接続していることである。また、第１と第２の励起用ＬＤの波長が異なる。本実施例では、Ｙｂドープファイバに対して、第１の励起用ＬＤ１００２の波長が９７５ｎｍ、第２の励起用ＬＤの波長が９１５ｎｍのものを用いた。
【００６４】
図７において、第１の励起用ＬＤ１００２と第２の励起用ＬＤ１００１はコンバイナ１００９を介してＹｂドープファイバ１００５に接続されている。Ｙｂドープファイバ１００５、１００６は２つのＦＢＧ１００３、１００４に挟まれて共振器を構成している。励起用ＬＤによりＹｂドープファイバを励起することでレーザ光が発生し、偏波保存ファイバ１００８を介して外部に出力される。出力されたレーザ光は波長変換モジュール１００７によって高調波に変化される。
【００６５】
次に、本発明のファイバレーザでＱスイッチ動作させる条件を説明する。Ｙｂドープファイバは励起光源の波長によって吸収係数が異なる。第１の励起用ＬＤからの光がファイバ１００６に到達しない条件は実施の形態１で説明したように、ファイバ１００５、１００６の接続点において励起光強度が０．２Ｗ以下になる必要がある。このためには、（数３）を満足する必要がある。
【００６６】
【数３】
2011204834.tif 000005
【００６７】
ここで、
α３（ｄＢ／ｍ）は第１の励起ＬＤ１００２からの励起光に対するＹｂドープファイバ１００５の吸収係数、
Ｌ１（ｍ）はファイバ１００５の長さ、
Ｐ１（Ｗ）は第１の励起ＬＤ１００２の出力とする。
【００６８】
一方、第２の励起用ＬＤ１００１からの光により共振器を低損失化するには、共振器内で最も励起光強度の低い場所での励起光強度が０．２Ｗを超える必要がある。励起光強度が最も低くなるファイバ１００６のＦＢＧ側の端部において、励起光強度が０．２Ｗ以上になる条件を（数４）に示す。
【００６９】
【数４】
2011204834.tif 000006
【００７０】
ここで、
α４（ｄＢ／ｍ）は第２の励起用ＬＤからの励起光に対するＹｂドープファイバ１００５の吸収係数、
α５（ｄＢ／ｍ）は第１の励起用ＬＤの励起光に対するＹｂドープファイバ１００６の吸収係数、
α６（ｄＢ／ｍ）は第２の励起用ＬＤの励起光に対するＹｂドープファイバ１００６の吸収係数、
Ｐ２（Ｗ）は第２の励起用ＬＤの出力、
Ｌ２（ｍ）はファイバ１００６の長さをとする。
【００７１】
実際には、第１の励起用ＬＤの光は、ほとんど端部までは届かないので、Ｐ１＝０としてよい。従って（数４）は、（数５）のように簡略できる。
【００７２】
【数５】
2011204834.tif 000007
【００７３】
この（数３）と（数５）を共に満足する条件で図７に示した短波長光源を構成すればよい。
【００７４】
具体的な一例として、コア径６μｍのＹｂドープファイバを用いた場合について説明する。波長９１５ｎｍの第２の励起用ＬＤに対するファイバの吸収係数は０．７ｄＢ／ｍであり、波長９７６ｎｍの第２の励起用ＬＤに対するファイバの吸収係数は１．７ｄＢ／ｍであった。ファイバ１００５、ファイバ１００６は同一のファイバを用いた。ファイバ１００５の長さを１２ｍとし、ファイバ１００６の長さを４ｍとして、ファイバ１００５とファイバ１００６の合計を１６ｍとした。第１の励起用ＬＤの出力を２０Ｗ、第２の励起用ＬＤの出力を３Ｗとし、第１と第２の励起用ＬＤからの光をコンバイナ１００９で一つのファイバに集め、ＦＢＧ１００４が形成されたファイバを介してファイバ１００５に結合させた。
【００７５】
ファイバ内における励起光の強度分布を図７（ｂ）（ｃ）に示す。図（ｂ）は第１の励起用ＬＤのみを点灯させた場合である。９７５ｎｍの光に対するファイバ１００５の吸収係数は１．７ｄＢ／ｍなのでファイバ内で吸収されながら伝搬し、ファイバ１００５と１００６の接続点における励起光強度は０．１８Ｗとなる。このためファイバ１００６には励起光が到達しないため、共振器損失が大きくなりレーザ発振が起きない。この状態でファイバ１００５にはエネルギーが蓄積される。図（ｃ）では第２の励起用ＬＤである波長９１５ｎｍの光源を点灯した状態を示す。９１５ｎｍの光に対する吸収係数はファイバ１００５、１００６ともの０．７ｄＢ／ｍなので、ファイバ１００６と１００５の接続点における光の強度は０．４Ｗ、ファイバ１００６の出力側の端部における強度は０．２３Ｗとなる。第２の励起光を点灯することで共振器内の損失が低減され、Ｑスイッチ動作によりパルスが発振する。
【００７６】
なお、実施の形態ではファイバレーザの一例を示したものであって、（数３）と（数５）とを満足する条件でファイバレーザの構造を変更できる。例えば、ファイバ１００６をさらに長くし、第２の励起用ＬＤの出力をファイバ長に合わせて増大することで、ファイバ１００６に蓄積するエネルギーを増大させ、パルスエネルギーを大きくすることも可能である。
【００７７】
図７の構成は、コンバイナに波長の異なる励起用ＬＤを接続するだけで構成されるため、構造および製造が簡単という特長をもつ。さらに、必要となるＹｂドープファイバ長を大幅に短くできるという利点を有する。
【００７８】
なお、本実施例においては９１５ｎｍと９７５ｎｍの励起用ＬＤを用いたが、その他、ドープファイバに対して吸収係数の異なる波長ならば同様に使用できる。ドープする希土類によって吸収係数と波長の関係は異なるが、吸収係数の大きな波長を第１の励起用ＬＤとして主に励起用に用い、吸収係数の小さな波長の光源を第２のスイッチング用のＬＤに用いることでパルス発振が可能となる。
【００７９】
これまでの説明では、第２の励起用ＬＤ用光源として半導体レーザであるＬＤを用いた例を示したが、本発明はこれに限定するものではない。図８に示すようにファイバレーザの外部よりＬＥＤやランプなどの光源で励起しても良い。構成としては図１と同様に、第１の励起用ＬＤ光源でＹｂドープファイバ１００５を励起する。このとき第１の励起用ＬＤの光はＹｂドープファイバ１００６まで届かない様にファイバ長を設計する。この状態で励起するとファイバ内部にエネルギーが蓄積される。この状態でＹｂドープファイバ１００６を外部からのＬＥＤ光８００１で励起するとＹｂドープファイバ１００６が励起状態となり、共振器損失が低下してパルス光が発生する。ＬＥＤを変調することでパルス光の発生が可能となる。出力したパルス光はＳＨＧモジュール１００７によって波長変換され可視光が発生する。
【００８０】
このＳＨＧモジュールには、例えばＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3、およびこの材料に分極反転構造を形成したものを使用することができ、他のリン酸チタニルカリウム（ＫＴｉＯＰＯ4：ＫＴＰ）やＭｇ：ＬｉＴａＯ3など、およびこれらの材料に分極反転構造を形成したものを使用してもよい。  また、分極反転構造を有する非線形光学結晶、例えばＭｇ：ＬｉＮｂＯ3（コングルエント組成・ストイキオメトリー組成）、Ｍｇ：ＬｉＴａＯ3（コングルエント組成・ストイキオメトリー組成）、ＫＴＰで特に効果を発揮することができる。
【００８１】
なお、本発明の実施形態では、波長変換の一例として、赤外光（１０６４ｎｍ）から可視光（５３２ｎｍ）への変換を例にしたが、第２高調波発生以外にも、和周波発生、差周波発生、パラメトリック発振にも分極反転構造の周期を利用して、光の位相を整合させる構造を利用しているものであれば使用ができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明にかかるファイバレーザ光源とそれを用いた波長変換レーザ装置短波長光源によれば、パルスエネルギーの増大と繰り返し周波数の向上によりパルス出力を大幅に向上できる。このような高出力パルスファイバレーザによって、レーザ加工、レーザアニールなどの産業用度に適した短波長光源を実現することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１００１  第２の励起用ＬＤ
１００２  第１の励起用ＬＤ
１００３  ＦＢＧ
１００４  ＦＢＧ
１００５  Ｙｂドープファイバ
１００６  Ｙｂドープファイバ
１００７  ＳＨＧモジュール
１００８  偏波保存ファイバ
１００９  コンバイナ
１０１０  第３の励起用ＤＬ
１０１１  Ｙｂドープファイバ
３００１  励起用ＬＤ
８００１  ＬＥＤ
【図１】
2011204834.tif 000012
【図２】
2011204834.tif 000013
【図３】
2011204834.tif 000014
【図４】
2011204834.tif 000015
【図５】
2011204834.tif 000016
【図６】
2011204834.tif 000017
【図７】
2011204834.tif 000018
【図８】
2011204834.tif 000019