(57)【要約】【課題】簡易な制御でサージパルスの発生を抑制し、強度が安定した光パルス列を出力することができるパルスレーザ装置を提供すること。【解決手段】連続レーザ光を出力する光源部と、電気パルス信号列を出力するパルス発生手段と、前記パルス発生手段に接続し前記電気パルス信号列によって駆動して励起光パルス列を出力する励起光源と、前記光源部および前記励起光源に接続し前記励起光パルス列が希土類元素を励起することによって前記連続レーザ光を増幅する希土類元素添加光ファイバとを有する光増幅部と、を備える。【選択図】    図１
2008198874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続レーザ光を出力する光源部と、
電気パルス信号列を出力するパルス発生手段と、
前記パルス発生手段に接続し前記電気パルス信号列によって駆動して励起光パルス列を出力する励起光源と、前記光源部および前記励起光源に接続し前記励起光パルス列が希土類元素を励起することによって前記連続レーザ光を増幅する希土類元素添加光ファイバとを有する光増幅部と、
を備えることを特徴とするパルスレーザ装置。
【請求項２】
前記希土類元素添加光ファイバはダブルクラッド型の構造を有するものであることを特徴とする請求項１に記載のパルスレーザ装置。
【請求項３】
前記希土類元素は、イットリビウムおよびエルビウムの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のパルスレーザ装置。
【請求項４】
前記励起光源は、前記希土類元素添加光ファイバに前記連続レーザ光と同一方向から前記励起光パルス列を入力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のパルスレーザ装置。
【請求項５】
前記励起光源は、前記希土類元素添加光ファイバに前記連続レーザ光とは逆方向から前記励起光パルス列を入力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のパルスレーザ装置。
【請求項６】
前記光源部は互いに波長が異なる連続レーザ光を出力する複数の光源を備え、
前記光源部に接続し前記複数の光源から出力する各連続レーザ光源を合波して前記光増幅部に出力する光合波器を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のパルスレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスレーザ光を生成するパルスレーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光源から発生する矩形波状の信号光パルス列をＹｂなどの希土類元素が添加された希土類元素添加光ファイバを用いてレーザ増幅し、この増幅された増幅光パルス列をレーザマーキング等に用いるパルスレーザ装置がある。
【０００３】
上述した構成のパルスレーザ装置において、信号光パルス列は所定の繰り返し周期でオンとオフの状態を繰り返す。一方、希土類元素に励起エネルギーを供給する励起光源は励起光を希土類元素添加光ファイバに供給し続けるが、信号光パルス列がオフの状態においては誘導放出が起こらないため、希土類元素は極めて高い励起状態となっている。ここで、信号光パルス列がオン状態となって信号光が希土類元素添加光ファイバに入力すると、希土類元素が蓄積した励起エネルギーが急激に放出されて尖頭値が極めて高いサージパルスが発生し、その後は緩和振動が発生するため、増幅光パルス列の強度が極めて不安定になる。
【０００４】
なお、上述したパルスレーザ装置と同様の構成のレーザマーキング装置において、光源から信号光パルス列を出力しないマーキングの休止期間においては励起光を低い強度のものに切替え、光源から信号光パルス列を出力するマーキング時においては励起光を高い強度のものに切り替えることによって、希土類元素が極めて高い励起状態になるのを防止し、増幅光パルス列の強度を安定させる技術が開示されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４１１８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された技術を、信号光パルス列のオン／オフ状態に対応して発生するサージパルス防止に適応しようとする場合、励起光の切り替え制御を極めて高速に行わなければならないため、制御が煩雑になるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な制御でサージパルスの発生を抑制し、強度が安定した光パルス列を出力することができるパルス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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るパルスレーザ装置は、連続レーザ光を出力する光源部と、電気パルス信号列を出力するパルス発生手段と、前記パルス発生手段に接続し前記電気パルス信号列によって駆動して励起光パルス列を出力する励起光源と、前記光源部および前記励起光源に接続し前記励起光パルス列が希土類元素を励起することによって前記連続レーザ光を増幅する希土類元素添加光ファイバとを有する光増幅部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るパルスレーザ装置は、上記の発明において、前記希土類元素添加光ファイバはダブルクラッド型の構造を有するものであることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るパルスレーザ装置は、上記の発明において、前記希土類元素は、イットリビウムおよびエルビウムの少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るパルスレーザ装置は、上記の発明において、前記励起光源は、前記希土類元素添加光ファイバに前記連続レーザ光と同一方向から前記励起光パルス列を入力することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るパルスレーザ装置は、上記の発明において、前記励起光源は、前記希土類元素添加光ファイバに前記連続レーザ光とは逆方向から前記励起光パルス列を入力することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るパルスレーザ装置は、上記の発明において、前記光源部は互いに波長が異なる連続レーザ光を出力する複数の光源を含み、前記光源部に接続し前記複数の光源から出力する各連続レーザ光源を合波して前記光増幅部に出力する光合波器を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、励起光源が電気パルス信号列によって駆動して励起光パルス列を出力し、励起光パルス列が希土類元素を励起することによって連続レーザ光を増幅するので、簡易な制御でサージパルスの発生を抑制し、強度が安定した光パルス列を出力することができるパルスレーザ装置を実現できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、図面を参照して本発明に係るパルスレーザ装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るパルスレーザ装置の構成を模式的に表した概略図である。図１に示すように、このパルスレーザ装置１００は、光源２０と、パルス発生器３と、光増幅器４０とを備える。
【００１７】
光源２０は、連続レーザ光を出力する半導体レーザダイオードであるＬＤ２１と、ＬＤ２１に接続し、狭い帯域の光を反射するファイバブラッググレーティング（Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ）であるＦＢＧ２２ａを形成した光ファイバ２２とを備える。ＦＢＧ２２ａは、ＬＤ２１が出力する連続レーザ光の中心波長を含む狭い帯域の光を反射することで、ＬＤ２１に対して外部光共振器として作用する。その結果、光源２０は、スペクトル幅が狭い連続レーザ光Ｌ１を出力する光源として動作する。光源２０から出力する連続レーザ光Ｌ１の特性は、たとえば中心波長が約１０６４ｎｍ、スペクトル幅が５ｐｍ以下、光強度が約２３０ｍＷである。なお、光ファイバ２２のＦＢＧ２２ａを形成した部分の近傍にヒータやペルチェ素子などの温度調整手段を取り付け、温度を変化させることによってＦＢＧ２２ａの反射波長を変化させて、連続レーザ光Ｌ１の波長を制御してもよい。
【００１８】
パルス発生手段３は、所定の繰り返し周期とデューティー比とを有する電気パルス信号列Ｅ１を出力する。光増幅器４０は、極めて高い光出力を実現できるダブルクラッド光ファイバを用いた光ファイバ増幅器であって、光アイソレータ４１と、光アイソレータ４１とシングルモード光ファイバによって接続した光合波器であるＴＦＢ（Ｔａｐｅｒｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｂｕｎｄｌｅ）４２と、半導体レーザである励起光源４３−１〜４３−ｎ（ｎは整数）と、ＴＦＢ４２と励起光源４３−１〜４３−ｎとを接続するマルチモード光ファイバ４４−１〜４４−ｎと、ＴＦＢ４２に接続した希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ４５と、光出力端子４６とを備える。また、光増幅器４０は、パルス発生器３から出力した電気パルス信号列Ｅ１を増幅して励起光源４３−１〜４３−ｎに印加する電流増幅器４７を備える。
【００１９】
このパルスレーザ装置１００は以下のように動作する。まず、光源２０は連続レーザ光Ｌ１を光増幅器４０に出力する。ＴＦＢ４２は、光アイソレータ４１を通過して入力した連続レーザ光Ｌ１を、希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ４５へ結合する。一方、パルス発生器３は所定の繰り返し周期とデューティー比とを有する電気パルス信号列Ｅ１を光増幅器４０に出力する。そして、光増幅器４０において、電流増幅器４７は入力した電気パルス信号列Ｅ１を増幅して増幅電気パルス信号列Ｅ２を発生し、励起光源４３−１〜４３−ｎに出力する。励起光源４３−１〜４３−ｎは増幅電気パルス信号列Ｅ２によって駆動して波長９００〜９８０ｎｍの励起光パルス列Ｌ２をそれぞれ出力する。なお、励起光源４３−１〜４３−ｎは電気的に直列接続されているので、各励起光パルス列Ｌ２は位相が同期したものとなる。つぎに、マルチモード光ファイバ４４−１〜４４−ｎは出力した各励起光パルス列Ｌ２をＴＦＢ４２へ導波し、ＴＦＢ４２は導波した各励起光パルス列Ｌ２を連続レーザ光Ｌ１と同一の方向から希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ４５へ結合する。すなわち、光増幅器４０は、いわゆる前方励起型である。
【００２０】
希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ４５へ結合した各励起光パルス列Ｌ２は、希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ４５を伝搬しながらコア部に添加した希土類元素であるＹｂのイオンを光励起する。その結果、希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ４５へ結合した連続レーザ光Ｌ１は、希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ４５を伝搬しながら励起状態にあるＹｂイオンによってレーザ増幅される。ここで、Ｙｂイオンは励起光パルス列Ｌ２によって周期的に光励起されているため、連続レーザ光Ｌ１も励起光パルス列Ｌ２と同じ周期で増幅されて増幅光パルス列Ｌ３として光出力端子４６から出力される。
【００２１】
すなわち、パルスレーザ装置１００においては、増幅されるべきレーザ光は時間的に連続して希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ４５に入力し続けており、励起光が光パルス列となっている。その結果、Ｙｂイオンが極めて高い励起状態から急激に励起エネルギーを放出してサージパルスおよびそれに伴う緩和振動が発生するということが防止される。したがって、増幅光パルス列Ｌ３は極めて安定した強度となる。また、励起光源４３−１〜４３−ｎについては、励起光の強度の切り替えの制御をする必要がなく、簡易な制御をするだけでよい。
【００２２】
図２は、図１に示したパルスレーザ装置１００における電気パルス信号列Ｅ１、増幅電気パルス信号列Ｅ２、連続レーザ光Ｌ１、励起光パルス列Ｌ２、増幅光パルス列Ｌ３の各波形を示す図である。なお、横軸は時間、縦軸は電力または光強度を示す。図２に示すように、励起光パルス列Ｌ２は、電気パルス信号列Ｅ１および増幅電気パルス信号列Ｅ２と同一の繰返し周期Ｔおよびパルス幅Δｔを有するものとなる。その結果、時間的に強度が一定の連続レーザ光Ｌ１は、繰返し周期Ｔおよびパルス幅Δｔを有する増幅光パルス列Ｌ３として出力される。したがって、電気パルス信号列Ｅ１の繰返し周期Ｔおよびパルス幅Δｔを調整することによって、所望の繰返し周期Ｔおよびパルス幅Δｔの増幅光パルス列Ｌ３を得ることができる。なお、実際には、たとえば信号の伝搬時間等の差異によって各波形の位相はすこしづづずれるが、図２においては各波形の位相を一致させて示している。
【００２３】
なお、図３は、図１に示す希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ４５の模式的な断面および対応する屈折率プロファイルを示す図である。図３に示すように、希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ４５は、Ｙｂのイオンを添加したコア部４５ａと、コア部４５ａの外周に形成したコア部４５ａよりも屈折率が低い内部クラッド部４５ｂと、内部クラッド部４５ｂの外周に形成した内部クラッド部４５ｂよりも屈折率が低い外部クラッド部４５ｃと、を備え、屈折率プロファイル４５ｄを有するものである。希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ４５に入力した励起光パルス列Ｌ２は、コア部４５ａおよび内部クラッド部４５ｂをマルチモードで伝搬しながらコア部４５ａに添加したＹｂイオンを光励起し、連続レーザ光Ｌ１は、コア部４５ａをシングルモードで伝搬し、励起状態にあるＹｂイオンによってレーザ増幅される。
【００２４】
つぎに、パルスレーザ装置１００の特性について具体的に説明する。図４は、繰り返し周波数が１００Ｈｚであってデューティー比が５０％の電気パルス信号列Ｅ１を用いた場合の増幅光パルス列Ｌ３の波形を示す図である。なお、図４において、横軸は時間、縦軸は増幅光パルス列Ｌ３を光オシロスコープで観測した際の測定電圧値を示し、破線で示した電圧レベルが５Ｗの光強度に対応する。図４に示すように、増幅光パルス列Ｌ３は、サージパルスが発生しておらず強度が安定しており、電気パルス信号列Ｅ１と同様に繰り返し周波数が１００Ｈｚであってデューティー比が５０％の光パルス列となることが確認された。
【００２５】
一方、図５は、繰り返し周波数が１ｋＨｚであってデューティー比が５０％の電気パルス信号列Ｅ１を用いた場合の増幅光パルス列Ｌ３の波形を示す図である。図５に示すように、増幅光パルス列Ｌ３は、繰り返し周波数が図４の場合よりも高い１ｋＨｚであっても、サージパルスが発生しておらず強度が安定しており、電気パルス信号列Ｅ１と同様の波形を有する光パルス列となることが確認された。
【００２６】
なお、図５において、増幅光パルス列Ｌ３の波形の立ち上がりおよび立ち下りの部分がなだらかな形状になっているが、これは、電流増幅器４７の時間応答特性を反映したものと考えられる。したがって、電気パルス信号列Ｅ１の繰り返し周波数に応じた時間応答特性の電流増幅器４７を適宜選択することによって、より矩形に近い波形の増幅光パルス列Ｌ３を得ることができる。
【００２７】
つぎに、図６〜８は、電気パルス信号列Ｅ１の繰り返し周波数を１ｋＨｚ、デューティー比をそれぞれ２０％、５０％、９０％とし、さらに電流増幅器４７の利得を制御して、増幅光パルス列Ｌ３のオン状態での強度が６Ｗ、１２Ｗ、１７Ｗ、２２Ｗとなるように励起光パルス列Ｌ２の強度を制御した場合の、増幅光パルス列Ｌ３の波形を示す図である。なお、図６〜８において、波形Ｓ１、Ｓ５、Ｓ９は強度が２２Ｗの場合、波形Ｓ２、Ｓ６、Ｓ１０は強度が１７Ｗの場合、波形Ｓ３、Ｓ７、Ｓ１１は強度が１２Ｗの場合、波形Ｓ４、Ｓ８、Ｓ１２は強度が６Ｗの場合をそれぞれ示す。図６〜８に示すように、増幅光パルス列Ｌ３は、デューティー比および強度を変化させても、サージパルスが発生しておらず強度が安定しており、電気パルス信号列Ｅ１と同様の波形を有する光パルス列となることが確認された。なお、上述の電流増幅器４７の利得の制御方法は、周知の制御方法であって煩雑なものではない。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態１に係るパルスレーザ装置１００は、励起光源４３−１〜４３−ｎが電気パルス信号列Ｅ１を増幅して得た増幅電気パルス信号列Ｅ２によって駆動して励起光パルス列Ｌ２を出力し、励起光パルス列Ｌ２が希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ４５に添加したＹｂイオンを励起することによって連続レーザ光Ｌ１を増幅するので、簡易な制御でサージパルスの発生を抑制し、強度が安定した増幅光パルス列Ｌ３を出力することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２に係るパルスレーザ装置について説明する。本実施の形態２に係るパルスレーザ装置は、光増幅部において、励起光源が希土類元素添加光ファイバに連続レーザ光とは逆方向から励起光パルス列を入力する点が、実施の形態１に係るパルスレーザ装置とは異なる。
【００３０】
図９は、本実施の形態２に係るパルスレーザ装置の構成を模式的に表した概略図である。図９に示すように、このパルスレーザ装置２００は、実施の形態１に係るパルスレーザ装置１００と同様の光源２０およびパルス発生器３と、光増幅器５０とを備える。
【００３１】
光増幅器５０は、光増幅器４０と同様にダブルクラッド光ファイバを用いた光ファイバ増幅器であって、光アイソレータ５１と、光アイソレータ５１に接続した希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ５５と、希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ５５に接続したＴＦＢ５２と、半導体レーザである励起光源５３−１〜５３−ｍ（ｍは整数）と、ＴＦＢ５２と励起光源５３−１〜５３−ｍとを接続するマルチモード光ファイバ５４−１〜５４−ｍと、光出力端子５６と、電流増幅器５７とを備える。
【００３２】
このパルスレーザ装置２００の動作は上述したパルスレーザ装置１００と同様であるが、パルスレーザ装置２００においては、ＴＦＢ５２が励起光源５３−１〜５３−ｍから出力する各励起光パルス列を連続レーザ光とは逆方向から希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ５５へ結合する。すなわち、光増幅器５０は、いわゆる後方励起型である。その結果、光増幅器５０は、希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ５５に添加したＹｂイオンを、増幅光パルス列が出力する側において比較的高い励起状態にすることができるので、より強度が高く安定した増幅光パルス列を光出力端子５６から出力することができる。
【００３３】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３に係るパルスレーザ装置について説明する。本実施の形態３に係るパルスレーザ装置は、光増幅部において、励起光源が希土類元素添加光ファイバに連続レーザ光と同一方向および逆方向、すなわち双方向から励起光パルス列を入力する点が、実施の形態１、２に係るパルスレーザ装置とは異なる。
【００３４】
図１０は、本実施の形態３に係るパルスレーザ装置の構成を模式的に表した概略図である。図１０に示すように、このパルスレーザ装置３００は、実施の形態１、２に係るパルスレーザ装置１００、２００と同様の光源２０およびパルス発生手段３と、光増幅器６０とを備える。
【００３５】
光増幅器６０は、光増幅器４０、５０と同様にダブルクラッド光ファイバを用いた光ファイバ増幅器であって、光アイソレータ６１と、光アイソレータ６１とシングルモード光ファイバによって接続したＴＦＢ６２ａと、半導体レーザである励起光源６３ａ−１〜６３ａ−ｎと、ＴＦＢ６２ａと励起光源６３ａ−１〜６３ａ−ｎとを接続するマルチモード光ファイバ６４ａ−１〜６４ａ−ｎと、ＴＦＢ６２ａに接続した希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ６５と、希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ６５に接続したＴＦＢ６２ｂと、半導体レーザである励起光源６３ｂ−１〜６３ｂ−ｍと、ＴＦＢ６２ｂと励起光源６３ｂ−１〜６３ｂ−ｍとを接続するマルチモード光ファイバ６４ｂ−１〜６４ｂ−ｍと、光出力端子６６と、電流増幅器６７とを備える。
【００３６】
このパルスレーザ装置３００の動作は上述したパルスレーザ装置１００、２００と同様であるが、パルスレーザ装置３００においては、ＴＦＢ６２ａが励起光源６３ａ−１〜６３ａ−ｎから出力する励起光パルス列を連続レーザ光と同一方向から希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ６５へ結合し、ＴＦＢ６２ｂが励起光源６３ｂ−１〜６３ｂ−ｍから出力する励起光パルス列を連続レーザ光とは逆方向から希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ６５へ結合する。すなわち、光増幅器６０は、いわゆる双方向励起型である。その結果、希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ６５へ入力する各励起光パルス列の強度の総和を極めて高くすることができるので、一層強度が高く安定した増幅光パルス列を光出力端子６６から出力することができる。
【００３７】
（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４に係るパルスレーザ装置について説明する。本実施の形態４に係るパルスレーザ装置は、光源部が互いに波長の異なる連続レーザ光を出力する複数の光源を備え、この光源部に接続し、複数の光源から出力する各連続レーザ光源を合波して光増幅部に出力する光合波器を備える点が、実施の形態１〜３に係るパルスレーザ装置とは異なる。
【００３８】
図１１は、本実施の形態４に係るパルスレーザ装置の構成を模式的に表した概略図である。図１１に示すように、このパルスレーザ装置４００は、実施の形態１に係るパルスレーザ装置１００の光源２０と同様の光源２０ａ、２０ｂと、パルス発生器３と、光増幅器４０とを備え、さらに光合波器である３ｄＢカプラＣとを備える。
【００３９】
光源２０ａ、２０ｂは、互いに波長の異なる連続レーザ光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂをそれぞれ出力する。３ｄＢカプラＣは、連続レーザ光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂをほぼ１：１の強度比で合波して光増幅器４０に出力する。パルス発生器３および光増幅器４０は、実施の形態１の場合と同様に動作して合波した連続レーザ光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂをレーザ増幅し、増幅光パルス列Ｌ５を出力する。
【００４０】
増幅光パルス信号列Ｌ５は、互いに異なる波長を有する同期した２つの光パルス列を合成した合成光パルス列となる。すなわち、本実施の形態４に係るパルスレーザ装置４００は、個々の光源から光パルス列を出力してこれらの光パルス列を同期させて合成する場合よりも、より簡易な構成で合成光パルス列を安定した強度で出力することができる。なお、３ｄＢカプラＣの代わりに、異なる波長の光を低光損失で合波できるＷＤＭカプラを用いてもよい。
【００４１】
なお、上記実施の形態１〜４においては、希土類元素としてＹｂを用いたが、エルビウム（Ｅｒ）を用いてもよい。また、光源が出力する連続レーザ光の波長は、希土類元素が有する増幅帯域内の波長を適宜選択でき、たとえばＹｂであれば波長１０００〜１１５０ｎｍの範囲の波長であり、Ｅｒであれば波長１５２０〜１６１０ｎｍの範囲の波長である。
【００４２】
また、本発明に係るパルスレーザ装置は、ＰＰＬＮ等の非線形光学媒質からなる第二次高調波発生（ＳＨＧ）素子と組み合わせて、レーザディスプレイの緑色光源として好適に用いることができる。とくに、実施の形態４に係るパルスレーザ装置は、連続レーザ光の波長をそれぞれ１０６０ｎｍ、１０６４ｎｍに設定し、ＳＨＧ素子を用いて波長が５３０ｎｍ、５３２ｎｍの同期した合成光パルス列を発生させることによって、より高品質のレーザディスプレイを実現できる緑色光源となる。
【００４３】
また、本発明に係るパルスレーザ装置は、ＳＨＧ素子と組み合わせて、細胞の蛍光観察に用いるフローサイトメータ用の光源としても好適に用いることができる。
【００４４】
ところで、ＳＨＧ素子は、非線形光学結晶などを用いて第二高調波を発生させる手段であり、上述のように、波長１０６４ｎｍの光を入力すると、第二次高調波光である波長５３２ｎｍの緑色光を発生させる。すなわち、ＳＨＧ素子を用いることで、入力光の波長を半分の長さにしてエネルギーを２倍にすることができる。
【００４５】
また、ＳＨＧ素子には、１Ｗ程度以上の高い光入力で用いられるバルク型のものと、それ以下の比較的低い光入力レベルで用いられる導波路型のものがある。したがって、本発明に係るパルスレーザ装置の出力する光パルス列が、オン状態で１Ｗ程度以上の光強度を有する場合は、バルク型のＳＨＧ素子と組み合わせるのが好適であり、オン状態で１Ｗ程度以下、たとえば１００ｍＷ程度の光強度を有する場合は、導波炉型のＳＨＧ素子と組み合わせるのが好適である。
【００４６】
また、本発明に係るパルスレーザ装置において、光源部から光増幅部に連続レーザ光が入力するので、電気パルス信号列がオフ状態であっても、この連続レーザ光に起因する光が光増幅部から出力される場合がある。このオフ状態で出力する光は、パルスレーザ装置が出力する光パルス列のオン状態とオフ状態との光強度比である消光比を劣化させる。ここで、パルスレーザ装置とＳＨＧ素子とを組み合わせる場合、ＳＨＧ素子から出力する第二次高調波光には、２０ｄＢ程度の消光比が求められることがある。この２０ｄＢの消光比を実現するためには、オフ状態で出力する光の強度が小さくなるようにパルスレーザ装置を適宜設計し、パルスレーザ装置が出力する光パルス列の消光比が１０ｄＢより大きくなるようにすることが必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るパルスレーザ装置の構成を模式的に表した概略図である。
【図２】図１に示したパルスレーザ装置における電気パルス信号列、増幅電気パルス信号列、連続レーザ光、励起光パルス列、増幅光パルス列の各波形を示す図である。
【図３】図１に示す希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバの模式的な断面および対応する屈折率プロファイルを示す図である。
【図４】繰り返し周波数が１００Ｈｚであってデューティー比が５０％の電気パルス信号列を用いた場合の増幅光パルス列の波形を示す図である。
【図５】繰り返し周波数が１ｋＨｚであってデューティー比が５０％の電気パルス信号列を用いた場合の増幅光パルス列の波形を示す図である。
【図６】電気パルス信号列の繰り返し周波数を１ｋＨｚ、デューティー比を２０％とし、増幅光パルス列のオン状態での強度が６Ｗ、１２Ｗ、１７Ｗ、２２Ｗとなるように励起光パルス列の強度を制御した場合の、増幅光パルス列の波形を示す図である。
【図７】電気パルス信号列の繰り返し周波数を１ｋＨｚ、デューティー比を５０％とし、増幅光パルス列のオン状態での強度が６Ｗ、１２Ｗ、１７Ｗ、２２Ｗとなるように励起光パルス列の強度を制御した場合の、増幅光パルス列の波形を示す図である。
【図８】電気パルス信号列の繰り返し周波数を１ｋＨｚ、デューティー比を９０％とし、増幅光パルス列のオン状態での強度が６Ｗ、１２Ｗ、１７Ｗ、２２Ｗとなるように励起光パルス列の強度を制御した場合の、増幅光パルス列の波形を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係るパルスレーザ装置の構成を模式的に表した概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るパルスレーザ装置の構成を模式的に表した概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係るパルスレーザ装置の構成を模式的に表した概略図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００〜４００  パルスレーザ装置
２０、２０ａ、２０ｂ  光源
２１    ＬＤ
２２    光ファイバ
２２ａ  ＦＢＧ
３      パルス発生器
４０〜６０  光増幅器
４１〜６１  光アイソレータ
４２、５２、６２ａ、６２ｂ  ＴＦＢ
４３−１〜４３−ｎ、５３−１〜５３−ｍ、６３ａ−１〜６３ａ−ｎ、６３ｂ−１〜６３ｂ−ｍ  励起光源
４４−１〜４４−ｎ、５４−１〜５４−ｍ、６４ａ−１〜６４ａ−ｎ、６４ｂ−１〜６４ｂ−ｍ  マルチモード光ファイバ
４５〜６５  希土類元素添加ダブルクラッド光ファイバ
４５ａ  コア部
４５ｂ  内部クラッド部
４５ｃ  外部クラッド部
４５ｄ  屈折率プロファイル
４６〜６６  光出力端子
４７〜６７  電流増幅器
【図１】
2008198874.tif 000003
【図２】
2008198874.tif 000004
【図３】
2008198874.tif 000005
【図４】
2008198874.tif 000006
【図５】
2008198874.tif 000007
【図６】
2008198874.tif 000008
【図７】
2008198874.tif 000009
【図８】
2008198874.tif 000010
【図９】
2008198874.tif 000011
【図１０】
2008198874.tif 000012
【図１１】
2008198874.tif 000013