(57)【要約】【課題】信頼性が高く、安価な単一偏波光ファイバレーザの提供。【解決手段】希土類添加偏波面保持光ファイバを発振媒体とする単一偏波光ファイバレーザにおいて、偏波面保持光ファイバを溶融延伸することにより、一方の偏波成分が他方の偏波成分よりも損失が０．５ｄＢ以上大きくなった偏波依存素子が、ファイバレーザ内に配置されたことを特徴とする単一偏波光ファイバレーザ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類添加偏波面保持光ファイバを発振媒体とする単一偏波光ファイバレーザにおいて、偏波面保持光ファイバを溶融延伸することにより、一方の偏波成分が他方の偏波成分よりも損失が０．５ｄＢ以上大きくなった偏波依存素子が、ファイバレーザ内に配置されたことを特徴とする単一偏波光ファイバレーザ。
【請求項２】
レーザキャビティがファイバブラッググレーティングにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の単一偏波光ファイバレーザ。
【請求項３】
使用する光ファイバが全て、単一モード偏波面保持光ファイバで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の単一偏波光ファイバレーザ。
【請求項４】
前記希土類添加偏波面保持光ファイバがダブルクラッド構造を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の単一偏波光ファイバレーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は一定の偏波面だけを有するレーザ光を発振する単一偏波光ファイバレーザに関する。本発明による単一偏波光ファイバレーザは、光通信、光ファイバセンサ、ディスプレイなどの分野で利用される。
【背景技術】
【０００２】
単一偏波光ファイバレーザに関する従来技術として、例えば、特許文献１〜３及び非特許文献１に開示された技術が挙げられる。
【特許文献１】特許２５７９４８４号公報
【特許文献２】特許２７５９９４０号公報
【特許文献３】特許３２１８６９３号公報
【非特許文献１】http://www.ils.uec.ac.jp/2004y/B-/hasegawaY.pdf
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の第２の実施例、および特許文献２においては、偏波面保持光ファイバをコイル状に巻き、一方の偏波を選択的に損失させもう一方の損失の小さい偏波の光でレーザ発振が生じるようにして、単一偏波のファイバレーザを実現している。
しかし、この方法は偏波面保持光ファイバをある一定径以下に巻く必要があるため、両偏波に対して曲げ損失の大きな光ファイバに適用した場合、生じた曲げ損失によりレーザ発振の効率が低下するという欠点がある。
特に、大出力単一モードファイバレーザにおいては、誘導ラマン散乱などの非線形現象を抑制するために、コア径が大きく、コア／クラッド間の屈折率差の小さな光ファイバを使用し、光ファイバの曲げ損失が大きくなるため、光ファイバを小さく巻くことができない。
【０００４】
特許文献３においては、共振器内に偏光ビームスプリッタ、レンズ、波長板などの空間型光部品を使用している。空間型の光部品は光学系のアライメントなどの煩雑な作業が必要であり、また振動や衝撃などにより容易にそのアライメントがずれてしまい、ひいてはレーザ発振の効率の低下や停止を引き起こしてしまうという欠点がある。
例えば、非特許文献１にでも紹介されているように、ファイバレーザの共振器中にバルク偏光子を配して、レーザ発振の単一偏光化は実現される。しかし、バルク偏光子を用いた場合、これは空間型の光部品であり、特許文献２について説明したのと同様の欠点がある。
【０００５】
非特許文献１にあるように、ファイバレーザの共振器中にインライン偏光子を配して、レーザ発振の単一偏光化は実現可能である。ここでは、二酸化チタンの結晶を用いた偏光子が紹介されているが、結晶を用いたインラインフィルタのデバイス内部では、バルク偏光子同様に空間型光部品が用いられている。したがって、特許文献２、特許文献３について説明したのと同様に、インライン偏光子を作製する際には、光軸アライメントなどの煩雑な作業を行う必要がある。
【０００６】
さらに、前述した特許文献２，３及び非特許文献１に開示された従来技術は、いずれも空間型の偏光依存素子を用いているが、一般に空間型の偏光依存素子は、高価な光学結晶を用いているため、安価に単一偏波光ファイバレーザを構成できない。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、信頼性が高く、安価な単一偏波光ファイバレーザの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、希土類添加偏波面保持光ファイバを発振媒体とする単一偏波光ファイバレーザにおいて、偏波面保持光ファイバを溶融延伸することにより、一方の偏波成分が他方の偏波成分よりも損失が０．５ｄＢ以上大きくなった偏波依存素子が、ファイバレーザ内に配置されたことを特徴とする単一偏波光ファイバレーザを提供する。
【０００９】
本発明の単一偏波光ファイバレーザにおいて、レーザキャビティがファイバブラッググレーティングにより構成されていることが好ましい。
【００１０】
本発明の単一偏波光ファイバレーザにおいて、使用する光ファイバが全て、単一モード偏波面保持光ファイバで構成されていることが好ましい。
【００１１】
本発明の単一偏波光ファイバレーザにおいて、前記希土類添加偏波面保持光ファイバがダブルクラッド構造を有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の単一偏波光ファイバレーザは、偏波面保持光ファイバを溶融延伸することにより、一方の偏波成分が他方の偏波成分よりも損失が０．５ｄＢ以上大きくなった偏波依存素子をファイバレーザに結合した構成としたので、偏波面保持光ファイバをコイル状に巻いて一方の偏波を選択的に損失させる従来技術と比べて、偏波面保持光ファイバをコイル状に巻く必要がなくなり、曲げ損失の比較的大きな偏波面保持光ファイバも適用可能となるので、使用ファイバの選択の自由度を広げることができる。
また、前記偏波依存素子を用いることで、従来技術での空間型光部品を用いた場合と比べ、煩雑な光軸調整が不要になり、製造が容易になる。また、偏波依存素子を用いることにより、空間型光部品を用いた場合に振動や衝撃による光軸のずれなどが生じるという問題を防ぐことができる。従って、本発明によれば、安価であり、振動や衝撃に強い信頼性の高い単一偏波光ファイバレーザが実現可能となる。
また、高価な光学結晶を用いる必要がないので、安価に単一偏波光ファイバレーザを構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の単一偏波光ファイバレーザの実施形態を説明する。
図１は、本発明の単一偏波光ファイバレーザの一実施形態を示す構成図である。また、図２は、図１に示す単一偏波光ファイバレーザに用いられた偏波依存素子の構造を示す構成図である。これらの図中、符号１０１は励起用レーザダイオード、１０２ａ〜１０２ｄは融着接続部、１０３及び１０６はファイバブラッググレーティング、１０４は希土類添加偏波面保持光ファイバ、１０５は偏波依存素子、２０１は偏波面保持光ファイバ、２０２は延伸部、２０３は石英板、２０４ａ及び２０４ｂは固定部である。
【００１４】
本実施形態の単一偏波光ファイバレーザは、発振媒体である希土類添加偏波面保持光ファイバ１０４と、この希土類添加偏波面保持光ファイバ１０４の一端側に接続された励起用レーザダイオード１０１と、この励起用レーザダイオード１０１の出力端と希土類添加偏波面保持光ファイバ１０４の一端との間に融着接続部１０２ａ，１０２ｂにて融着接続されて介在された第１のファイバブラッググレーティング１０３と、希土類添加偏波面保持光ファイバ１０４の他端側に接続された第２のファイバブラッググレーティング１０６と、この第２のファイバブラッググレーティング１０６の一端と希土類添加偏波面保持光ファイバ１０４の他端との間に融着接続部１０２ｃ，１０２ｄにて融着接続されて介在された偏波依存素子１０５とを備えて構成されている。
【００１５】
また偏波依存素子１０５は、図２に示すように、一部を溶融延伸して形成された延伸部２０２を有する偏波面保持光ファイバ２０１と、石英板２０３とを備えて構成されている。偏波面保持光ファイバ２０１の延伸部２０２を含む部分は、石英板２０３に載せ、延伸部２０２の両側部分を紫外線硬化型樹脂などの接着剤で接着固定して固定部２０４ａ，２０４ｂとし、石英板２０３に固定することで機械的強度を高めている。
【００１６】
この偏波依存素子１０５は、偏波面保持光ファイバ２０１を溶融延伸することにより、一方の偏波成分が他方の偏波成分よりも損失が０．５ｄＢ以上大きい特性を有している。一方の偏波成分の損失と他方の偏波成分の損失との差が０．５ｄＢ未満であると、十分な偏波特性が得られなくなり、単一偏波のレーザ光が得られなくなる。
【００１７】
励起用レーザダイオード１０１は、例えば、波長９１５ｎｍのレーザ光を単一モード光ファイバピグテールから出射する構造の発光素子を用いることができる。
第１のファイバブラッググレーティング１０３は、偏波面保持光ファイバに形成され、光ファイバ中を伝播する光（例えば波長１０６４ｎｍの光）を実質上全て反射し、励起光（例えば波長９７６ｎｍの光）を透過するようになっている。
励起用レーザダイオード１０１と第１のファイバブラッググレーティング１０３は、融着接続部１０２ａにおいて光ファイバ融着接続機を用いて融着接続されている。
【００１８】
希土類添加偏波面保持光ファイバ１０４は、コアに希土類元素（例えばイッテルビウム（Ｙｂ））が添加された単一モード光ファイバであり、融着接続部１０２ｂにおいて、第１のファイバブラッググレーティング１０３と融着接続されている。この融着の際には、第１のファイバブラッググレーティング１０３と希土類添加偏波面保持光ファイバ１０４の２つのファイバの偏波面保持軸を合わせるように融着接続されるが、これは市販されている偏波面保持光ファイバ用融着接続機を用いることで容易に実現できる。
【００１９】
偏波依存素子１０５は、融着接続部１０２ｃにおいて、希土類添加偏波面保持光ファイバ１０４と偏波面保持軸を合わせて融着接続されている。
第２のファイバブラッググレーティング１０６は、偏波面保持光ファイバに形成され、光ファイバ中を伝播する光（例えば波長１０６４ｎｍの光）を反射するようになっている。この偏波依存素子１０５と第２のファイバブラッググレーティング１０６も偏波面保持軸を合わせた状態で融着接続部１０２ｄにおいて融着接続されている。
【００２０】
偏波依存素子１０５は、偏波面保持光ファイバ２０１の一部を、例えば酸水素火炎などの熱源で、加熱溶融延伸し、適切な偏波特性を有する延伸部２０２を形成し、さらに石英板に固定して延伸部を保護することにより作製する。偏波面保持光ファイバ２０１を溶融延伸すると、延伸するにしたがって、まず一方の偏波成分（偏波成分１）の損失が上昇し、次いでそれに直交する偏波成分（偏波成分２）の損失が上昇する。例えば、一対の応力付与部材の中間に光ファイバのコアが配された構造の偏波面保持光ファイバ（いわゆるＰＡＮＤＡファイバ）の場合、このファイバを延伸すると、まずファースト軸光と呼ばれる、２つの応力付与部材とコアを結ぶ線に垂直な電界振幅成分を有した光の損失が上昇する。この性質を用いると、偏波成分２の上昇が生じる前に溶融延伸を停止すれば、偏波成分１の損失が大きく、偏波成分２の損失が小さい素子を実現できる。このとき、延伸部２０２に曲げが与えられると、両方の偏波に対して損失が上昇してしまうため、延伸部２０２を直線状に保つ必要がある。そのため、図２に示したように、延伸部２０２を剛性の高い基材等に固定する。本例示では、石英板２０３上に紫外線硬化型のエポキシ接着剤を用いて延伸部を固定している。
【００２１】
特許第３２１９４１５号公報に開示されているように、励起光源と一対のファイバブラッググレーティングと希土類添加ファイバとにより、ファイバブラッググレーティングの反射波長でレーザ発振するファイバレーザを構成することができる。
本実施形態でも同様に、２つのファイバブラッググレーティング１０３，１０６の反射波長においてレーザ発振が生じるが、本実施形態では、一方の偏光成分（偏光成分１）は偏波依存素子１０５により損失を受けているので、２つのファイバブラッググレーティング１０３，１０６間に形成されるレーザキャビティ内では、利得がもう一方の偏光成分（偏光成分２）よりも低くなっている。さらに、該レーザキャビティ内では両方の偏光成分が偏波面保持光ファイバにより偏波面を保持するように作られているため、レーザ発振は偏波成分２においてのみ生じる。これにより、単一偏波光ファイバレーザが実現でき、単一偏波レーザ光が第２のファイバブラッググレーティング１０６の他端側から出射される。
【００２２】
本実施形態の単一偏波光ファイバレーザは、偏波面保持光ファイバ２０１を溶融延伸することにより、一方の偏波成分が他方の偏波成分よりも損失が０．５ｄＢ以上大きくなった偏波依存素子１０５をファイバレーザに結合した構成としたので、偏波面保持光ファイバをコイル状に巻いて一方の偏波を選択的に損失させる従来技術と比べて、偏波面保持光ファイバをコイル状に巻く必要がなくなり、曲げ損失の比較的大きな偏波面保持光ファイバも適用可能となるので、使用ファイバの選択の自由度を広げることができる。
また、前記偏波依存素子１０５を用いることで、従来技術での空間型光部品を用いた場合と比べ、煩雑な光軸調整が不要になり、製造が容易になる。また、偏波依存素子１０５を用いることにより、空間型光部品を用いた場合に振動や衝撃による光軸のずれなどが生じるという問題を防ぐことができる。従って、安価であり、且つ振動や衝撃に強い信頼性の高い単一偏波光ファイバレーザが実現可能となる。
また、高価な光学結晶を用いる必要がないので、安価に単一偏波光ファイバレーザを構成できる。
【００２３】
なお、前述した実施形態の記載内容は本発明の例示であり、本発明は前記実施形態のみに限定されず、種々の修正や変更が可能である。
例えば、希土類添加偏波面保持光ファイバ１０４のコアに添加される希土類元素は、イッテリビウム（Ｙｂ）に限らない。例えば、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ネオジム（Ｎｄ）、イットリウム（Ｙ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ディスプロシウム（Ｄｙ）、サマリウム（Ｓｍ）、などが挙げられる。これらの元素を用いた場合、それぞれの元素に対応した波長の励起光が用いられる。例えば、エルビウム（Ｅｒ）を用いた場合は、波長９８０ｍｍや１４８０ｍｍの励起光を用いる。
【００２４】
また、前記実施形態では、励起レーザダイオード１０１からの励起光は単一モードファイバを通して導入されたが、マルチモード光ファイバでも構わない。この場合、ファイバブラッググレーティング１０３を形成する偏波面保持光ファイバ２０１および希土類添加偏波面保持光ファイバ１０４はダブルクラッド構造を有し、クラッド部分を励起光が伝播する構造とすることが好ましい。この構造を採用することにより、多くの励起光を導入することが可能となり、大出力のファイバレーザを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の単一偏波光ファイバレーザの一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す単一偏波光ファイバレーザに用いられた偏波依存素子の構造を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０１…励起用レーザダイオード、１０２ａ〜１０２ｄ…融着接続部、１０３及び１０６…ファイバブラッググレーティング、１０４…希土類添加偏波面保持光ファイバ、１０５…偏波依存素子、２０１…偏波面保持光ファイバ、２０２…延伸部、２０３…石英板、２０４ａ及び２０４ｂ…固定部。
【図１】
2008130658.tif 000003
【図２】
2008130658.tif 000004