(57)【要約】【課題】希土類元素イオンが添加されたコアを有するファイバーを、レーザーダイオードによって励起してレーザービームを発生させるファイバーレーザーにおいて、より多くの発振波長を実現する。【解決手段】Ｓｍ３＋が添加されたコアを持つファイバー13をＧａＮ系レーザーダイオード11によって励起し、該ファイバー13における  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ５／２  、  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ７／２  、あるいは  ４Ｆ３／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移によってレーザービーム15を発生させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｍ３＋が添加されたコアを持つファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ５／２  、  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ７／２  、あるいは  ４Ｆ３／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移によってレーザービームを発生させる構成を有することを特徴とするファイバーレーザー。
【請求項２】
前記  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ５／２  の遷移によって波長が556〜576ｎｍのレーザービームを発生させる構成を有することを特徴とする請求項１記載のファイバーレーザー。
【請求項３】
前記  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ７／２  の遷移によって波長が605〜625ｎｍのレーザービームを発生させる構成を有することを特徴とする請求項１記載のファイバーレーザー。
【請求項４】
前記  ４Ｆ３／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移によって波長が640〜660ｎｍのレーザービームを発生させる構成を有することを特徴とする請求項１記載のファイバーレーザー。
【請求項５】
前記ファイバーが、希土類元素イオンとしてＳｍ３＋のみがコアに添加されたものであることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載のファイバーレーザー。
【請求項６】
前記ＧａＮ系レーザーダイオードが、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからなる活性層を有するものであることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載のファイバーレーザー。
【請求項７】
Ｓｍ３＋が添加されたコアを持つファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ５／２  、  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ７／２  、あるいは  ４Ｆ３／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有することを特徴とするファイバーアンプ。
【請求項８】
前記  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ５／２  の遷移によって556〜576ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅することを特徴とする請求項７記載のファイバーアンプ。
【請求項９】
前記  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ７／２  の遷移によって605〜625ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅することを特徴とする請求項７記載のファイバーアンプ。
【請求項１０】
前記  ４Ｆ３／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移によって640〜660ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅することを特徴とする請求項７記載のファイバーアンプ。
【請求項１１】
前記ファイバーが、希土類元素イオンとしてＳｍ３＋のみがコアに添加されたものであることを特徴とする請求項７から１０いずれか１項記載のファイバーアンプ。
【請求項１２】
前記ＧａＮ系レーザーダイオードが、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからなる活性層を有するものであることを特徴とする請求項７から１１いずれか１項記載のファイバーアンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類元素イオンが添加されたコアを有するファイバーを、レーザーダイオード（半導体レーザー）によって励起してレーザービームを発生させるファイバーレーザーに関するものである。
【０００２】
また本発明は、希土類元素イオンが添加されたコアを有するファイバーをレーザーダイオードで励起して蛍光を生じさせ、ファイバーに入射した光をこの蛍光によって増幅するファイバーアンプに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
例えば電子情報通信学会技報，LQE95-30(1995)p.30や、Optics communications 86(1991)p.337に示されるように、Ｐｒ３＋が添加された弗化物系のコアを有するファイバーをレーザーダイオードによって励起してレーザービームを発生させるファイバーレーザーが知られている。
【０００４】
また、同じく上記文献に示されるように、Ｐｒ３＋が添加されたコアを有するファイバーをレーザーダイオードによって励起して蛍光を生じさせ、この蛍光の波長領域に含まれる光をファイバーに入射させて該蛍光のエネルギーによって増幅するファイバーアンプが知られている。
【０００５】
特に後者の文献には、Ａｒレーザー励起のＰｒ３＋ドープファイバーレーザーが記載されており、476.5ｎｍ励起による491ｎｍ、520ｎｍ、605ｎｍ、635ｎｍの発振が確認されている。
【０００６】
ところで、上記のファイバーレーザーやファイバーアンプは、青色や緑色領域のレーザービームを発生させたり、あるいは増幅することが可能であるから、それらによって、カラー感光材料にカラー画像を書き込むための光源を構成することも考えられる。
【０００７】
しかし、上記Ａｒレーザー励起のファイバーレーザーやファイバーアンプは、カラー画像書き込み等のために数Ｗ〜数10Ｗクラスのパワーで励起しようとすると、水冷手段が必要となることから、装置の大型化、低寿命、低効率の問題を招く。
【０００８】
上記の事情に鑑みて本出願人は、特願平１０−６３７０号（特開平１１−２０４８６２号参照）において、効率良く高出力の青色領域や緑色領域のレーザービームを発生可能で、小型に形成することができ、しかも出力やビーム品質の安定性が高いファイバーレーザーを提案した。このファイバーレーザーは、前述のＰｒ３＋が添加されたコアを持つファイバーを、ＧａＮ系レーザーダイオードによって励起する構成を有することを特徴とするものである。
【０００９】
また本出願人は、同じく特願平１０−６３７０号において、青色領域や緑色領域のレーザービームを効率良く増幅可能で、小型に形成することができ、しかも出力やビーム品質の安定性が高いファイバーアンプも提案した。このファイバーアンプは、Ｐｒ３＋が添加されたコアを持つファイバーを、ＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該励起により生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有するものである。
【００１０】
さらに本出願人は、特願平１１−２０６８１７号（特開２００１−３６１６８号参照）において、Ｅｒ３＋、Ｈｏ３＋、Ｄｙ３＋、Ｅｕ３＋、Ｓｍ３＋、Ｐｍ３＋およびＮｄ３＋のうちの少なくとも１つとＰｒ３＋とが共ドープされたコアを持つファイバーを、ＧａＮ系レーザーダイオードによって励起するようにしたファイバーレーザーや、上記と同様のファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、この励起によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅するファイバーアンプを提案した。
【特許文献１】特開平１１−２０４８６２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記特開平１１−２０４８６２号や特開２００１−３６１６８号に示されるファイバーレーザーのようにＧａＮ系レーザーダイオードを励起源として、さらに別の多くの波長で発振し得るファイバーレーザーを提供することを目的とする。
【００１２】
さらに本発明は、上記特開平１１−２０４８６２号や特開２００１−３６１６８号に示されるファイバーアンプのようにＧａＮ系レーザーダイオードを励起源として、さらに別の多くの波長の光を増幅することができるファイバーアンプ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】
【００１３】
本発明による一つのファイバーレーザーは、Ｈｏ３＋が添加されたコアを持つファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける  ５Ｓ２  →  ５Ｉ７  、あるいは  ５Ｓ２  →  ５Ｉ８  の遷移によってレーザービームを発生させる構成を有するものである。このファイバーレーザーは、より具体的には、  ５Ｓ２  →  ５Ｉ７  の遷移によって波長が740〜760ｎｍのレーザービームを発生させたり、あるいは  ５Ｓ２  →  ５Ｉ８  の遷移によって波長が540〜560ｎｍのレーザービームを発生させる構成をとることができる。
【００１４】
なお、上記Ｈｏ３＋が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は420ｎｍとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてＨｏ３＋のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。
【００１５】
また、本発明による別のファイバーレーザーは、Ｓｍ３＋が添加されたコアを持つファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ５／２  、  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ７／２  、あるいは  ４Ｆ３／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移によってレーザービームを発生させる構成を有するものである。このファイバーレーザーは、より具体的には、  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ５／２  の遷移によって波長が556〜576ｎｍのレーザービームを発生させたり、あるいは  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ７／２  の遷移によって波長が605〜625ｎｍのレーザービームを発生させたり、さらには  ４Ｆ３／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移によって波長が640〜660ｎｍのレーザービームを発生させる構成をとることができる。
【００１６】
なお、上記Ｓｍ３＋が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は404ｎｍとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてＳｍ３＋のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。
【００１７】
また、本発明によるさらに別のファイバーレーザーは、Ｅｕ３＋が添加されたコアを持つファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける  ５Ｄ０  →  ７Ｆ２  の遷移によってレーザービームを発生させる構成を有するものである。このファイバーレーザーは、より具体的には、  ５Ｄ０  →  ７Ｆ２   の遷移によって波長が579〜599ｎｍのレーザービームを発生させる構成をとることができる。
【００１８】
なお、上記Ｅｕ３＋が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は394ｎｍとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてＥｕ３＋のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。
【００１９】
また、本発明によるさらに別のファイバーレーザーは、Ｄｙ３＋が添加されたコアを持つファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける  ４Ｆ９／２  →  ６Ｈ１３／２  あるいは  ４Ｆ９／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移によってレーザービームを発生させる構成を有するものである。このファイバーレーザーは、より具体的には、  ４Ｆ９／２  →  ６Ｈ１３／２  の遷移によって波長が562〜582ｎｍのレーザービームを発生させたり、あるいは  ４Ｆ９／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移によって波長が654〜674ｎｍのレーザービームを発生させる構成をとることができる。
【００２０】
なお、上記Ｄｙ３＋が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は390ｎｍとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてＤｙ３＋のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。
【００２１】
また、本発明によるさらに別のファイバーレーザーは、Ｅｒ３＋が添加されたコアを持つファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける  ４Ｓ３／２  →  ４Ｉ１５／２  あるいは  ２Ｈ９／２  →  ４Ｉ１３／２  の遷移によってレーザービームを発生させる構成を有するものである。このファイバーレーザーは、より具体的には、  ４Ｓ３／２  →  ４Ｉ１５／２  の遷移によって波長が530〜550ｎｍのレーザービームを発生させたり、  ２Ｈ９／２  →  ４Ｉ１３／２  の遷移によって波長が544〜564ｎｍのレーザービームを発生させる構成をとることができる。
【００２２】
なお、上記Ｅｒ３＋が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は406ｎｍあるいは380ｎｍとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてＥｒ３＋のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。
【００２３】
また、本発明によるさらに別のファイバーレーザーは、Ｔｂ３＋が添加されたコアを持つファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける  ５Ｄ４  →  ７Ｆ５  の遷移によってレーザービームを発生させる構成を有するものである。このファイバーレーザーは、より具体的には、  ５Ｄ４  →  ７Ｆ５  の遷移によって波長が530〜550ｎｍのレーザービームを発生させる構成をとることができる。
【００２４】
なお、上記Ｔｂ３＋が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は380ｎｍとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてＴｂ３＋のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。
【００２５】
一方、上記構成の各ファイバーレーザーにおいて、励起光源としてのＧａＮ系レーザーダイオードは、より具体的には、例えばＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからなる活性層を有するものを使用することができる。
【００２６】
一方、本発明による一つのファイバーアンプは、Ｈｏ３＋が添加されたコアを持つファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける  ５Ｓ２  →  ５Ｉ７  、あるいは  ５Ｓ２  →  ５Ｉ８  の遷移によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有するものである。このファイバーアンプは、より具体的には、  ５Ｓ２  →  ５Ｉ７  の遷移によって740〜760ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅したり、  ５Ｓ２  →  ５Ｉ８  の遷移によって540〜560ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成をとることができる。
【００２７】
なお、上記Ｈｏ３＋が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は420ｎｍとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてＨｏ３＋のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。
【００２８】
また、本発明による別のファイバーアンプは、Ｓｍ３＋が添加されたコアを持つファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ５／２  、  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ７／２  、あるいは  ４Ｆ３／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有するものである。このファイバーアンプは、より具体的には、  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ５／２  の遷移によって556〜576ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅したり、  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ７／２  の遷移によって605〜625ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅したり、あるいは  ４Ｆ３／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移によって640〜660ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成をとることができる。
【００２９】
なお、上記Ｓｍ３＋が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は404ｎｍとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてＳｍ３＋のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。
【００３０】
また、本発明によるさらに別のファイバーアンプは、Ｅｕ３＋が添加されたコアを持つファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける  ５Ｄ０  →  ７Ｆ２  の遷移によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有するものである。このファイバーアンプは、より具体的には、  ５Ｄ０  →  ７Ｆ２   の遷移によって579〜599ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成をとることができる。
【００３１】
なお、上記Ｅｕ３＋が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は394ｎｍとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてＥｕ３＋のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。
【００３２】
また、本発明によるさらに別のファイバーアンプは、Ｄｙ３＋が添加されたコアを持つファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける  ４Ｆ９／２  →  ６Ｈ１３／２  あるいは  ４Ｆ９／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有するものである。このファイバーアンプは、より具体的には、  ４Ｆ９／２  →  ６Ｈ１３／２  の遷移によって562〜582ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅したり、あるいは  ４Ｆ９／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移によって654〜674ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成をとることができる。
【００３３】
なお、上記Ｄｙ３＋が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は390ｎｍとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてＤｙ３＋のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。
【００３４】
また、本発明によるさらに別のファイバーアンプは、Ｅｒ３＋が添加されたコアを持つファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける  ４Ｓ３／２  →  ４Ｉ１５／２  あるいは  ２Ｈ９／２  →  ４Ｉ１３／２  の遷移によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有するものである。このファイバーアンプは、より具体的には、  ４Ｓ３／２  →  ４Ｉ１５／２  の遷移によって530〜550ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅したり、あるいは  ２Ｈ９／２  →  ４Ｉ１３／２  の遷移によって544〜564ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成をとることができる。
【００３５】
なお、上記Ｅｒ３＋が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は406ｎｍあるいは380ｎｍとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてＥｒ３＋のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。
【００３６】
また、本発明によるさらに別のファイバーアンプは、Ｔｂ３＋が添加されたコアを持つファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける  ５Ｄ４  →  ７Ｆ５  の遷移によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有するものである。このファイバーアンプは、より具体的には、  ５Ｄ４  →  ７Ｆ５  の遷移によって530〜550ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成をとることができる。
【００３７】
なお、上記Ｔｂ３＋が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は380ｎｍとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてＴｂ３＋のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。
【００３８】
一方、上記構成の各ファイバーアンプにおいても、励起光源としてのＧａＮ系レーザーダイオードは、より具体的には、例えばＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからなる活性層を有するものを使用することができる。
【発明の効果】
【００３９】
Ｈｏ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｄｙ３＋、Ｅｒ３＋およびＴｂ３＋は波長380〜420ｎｍに吸収帯があり、ＧａＮ系レーザーダイオードによって励起され得る。波長380〜430ｎｍはＧａＮ系レーザーダイオードが比較的発振しやすい波長帯であり、そして特に波長400〜410ｎｍは、現在提供されているＧａＮ系レーザーダイオードの最大出力が得られる波長帯であるので、これらのＨｏ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｄｙ３＋、Ｅｒ３＋およびＴｂ３＋をＧａＮ系レーザーダイオードによって励起すれば、励起光の吸収量を大きく確保可能で、それにより、高効率化および高出力化が達成される。
【００４０】
そして、先に例を挙げた通り、これらのＨｏ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｄｙ３＋、Ｅｒ３＋およびＴｂ３＋による蛍光の波長帯は広い範囲に亘るので、従来に無い波長で発振するファイバーレーザーを得ることが可能となる。
【００４１】
一方、ＧａＮ系レーザーダイオードは熱伝導係数が130 Ｗ／ｍ℃と、ＺｎＭｇＳＳｅ系レーザーダイオードの４Ｗ／ｍ℃等と比べて極めて大きい。またそれに加えて、転移の移動度もＺｎＭｇＳＳｅ系レーザーダイオードと比べて非常に小さいことから、ＣＯＤ（カタストロフィック・オプティカル・ダメージ）が非常に高く、高寿命、高出力が得やすいものである。このように高寿命、高出力が得やすいＧａＮ系レーザーダイオードを励起光源として用いたことにより、本発明のファイバーレーザーは、高寿命で、高出力のレーザービームを発生可能となる。
【００４２】
なお励起光源であるＧａＮ系レーザーダイオードとしては、単一縦、横モード型のものを使用できることは勿論、その他ブロードエリア型、フェーズドアレー型、あるいはＭＯＰＡ型の高出力タイプのものを１個または複数個使用することもできる。そのようにすることにより本発明のファイバーレーザーは、さらなる高出力、例えばＷ（ワット）クラスの高出力を得ることも可能である。
【００４３】
以上説明した全ての効果は、本発明のファイバーアンプにおいても同様に得られるものであり、よって本発明のファイバーアンプによれば、広い範囲に亘る波長の光を強力に増幅可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、ファイバーレーザーとして構成された第１〜６の実施の形態について説明する。
【００４５】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態によるファイバーレーザーを示すものである。このファイバーレーザーは、励起光としてのレーザービーム10を発するレーザーダイオード11と、発散光であるレーザービーム10を集光する集光レンズ12と、Ｈｏ３＋がドープされたコアを持つファイバー13とからなる。
【００４６】
レーザーダイオード11としては、発振波長420ｎｍのブロードエリア型のＧａＮ系レーザーダイオードが用いられている。
【００４７】
またファイバー13は図２に断面形状を示すように、断面正円形のコア20と、その外側に配された断面ほぼ矩形の第１クラッド21と、その外側に配された断面正円形の第２クラッド22とからなる。コア20はＨｏ３＋が例えば１ａｔ％ドープされたＺｒ系弗化物ガラス、例えばＺＢＬＡＮＰ（ＺｒＦ４−ＢａＦ２−ＬａＦ３−ＡｌＦ３−ＡｌＦ３−ＮａＦ−ＰｂＦ２）からなり、第１クラッド21は一例としてＺＢＬＡＮ（ＺｒＦ４−ＢａＦ２−ＬａＦ３−ＡｌＦ３−ＮａＦ）からなり、第２クラッド22は一例としてポリマーからなる。
【００４８】
なおコア20は上記ＺＢＬＡＮＰに限らず、ＺＢＬＡＮや、Ｉｎ／Ｇａ系弗化物ガラス、例えばＩＧＰＺＣＬすなわち（ＩｎＦ３−ＧａＦ３−ＬａＦ３）−（ＰｂＦ２−ＺｎＦ２）−ＣｄＦ等を用いて形成されてもよい。
【００４９】
集光レンズ12により集光された波長420ｎｍのレーザービーム10は、上記ファイバー13の第１クラッド21に入力され、そこを導波モードで伝搬する。つまりこの第１クラッド21は、励起光であるレーザービーム10に対してはコアとして作用する。
【００５０】
レーザービーム10は、このように伝搬する間にコア20の部分も通過する。コア20においては、入射したレーザービーム10によってＨｏ３＋が励起され、  ５Ｓ２  →  ５Ｉ８  の遷移によって波長550ｎｍの蛍光が生じる。この蛍光はコア20を導波モードで伝搬する。
【００５１】
ＺＢＬＡＮＰからなるコア20においては、その他に、  ５Ｓ２  →  ５Ｉ７  の遷移による波長750ｎｍの蛍光等が発生し得る。そこで、ファイバー13の入射端面13ａには、波長550ｎｍに対してＨＲ（高反射）で、波長750ｎｍ等の他の蛍光並びに励起波長420ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13ｂには、波長550ｎｍの光を１％だけ透過させるコートが施されている。
【００５２】
それにより、上記波長550ｎｍの蛍光はファイバー13の両端面13ａ、13ｂ間で共振して、レーザー発振を引き起こす。こうして波長550ｎｍの緑色のレーザービーム15が発生し、このレーザービーム15はファイバー13の出射端面13ｂから前方に出射する。
【００５３】
なお本例では、レーザービーム15はコア20においてシングルモードで、一方励起光であるレーザービーム10は第１クラッド21においてマルチモードで伝搬する構成とされている。それにより、高出力のブロードエリア型レーザーダイオード11を励起光源に適用して、レーザービーム10を高い結合効率でファイバー13に入力させることが可能となっている。
【００５４】
また、第１クラッド21の断面形状がほぼ矩形とされているため、レーザービーム10がクラッド断面内で不規則な反射経路を辿り、コア20に入射する確率が高められている。
【００５５】
それに加えて波長420ｎｍは、ＧａＮ系レーザーダイオード11の大きな出力が得られる波長帯にあるので、コア20における波長420ｎｍのレーザービーム10の吸収量が大きくなり、高効率化および高出力化が達成される。具体的に本実施の形態においては、ファイバー13の長さが１ｍのとき、出力300ｍＷのレーザーダイオード11を用いて、出力150ｍＷの緑色のレーザービーム15を得ることができた。
【００５６】
なお、Ｈｏ３＋がドープされたコア20を持つファイバー13を用いる場合は、前述の  ５Ｓ２  →  ５Ｉ７  の遷移によって波長750ｎｍの蛍光も発生し得るので、ファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートの設定次第で、波長750ｎｍのレーザービームを発振させることも可能である。
【００５７】
＜第２の実施の形態＞
この第２の実施の形態によるファイバーレーザーは、図１に示したファイバーレーザーと基本的に同様の構成を有するものであるので、以下この図１中の番号を流用して説明する（後述する第３〜６の実施の形態も同様）。
【００５８】
このファイバーレーザーは図１に示したファイバーレーザーと比べると、ファイバー13のコア20にドープされている希土類元素イオン、およびファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートが異なるものである。
【００５９】
すなわち本実施の形態において、ファイバー13のコア20にはＳｍ３＋が１ａｔ％ドープされている。またコア20における  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ５／２  の遷移を利用して波長566ｎｍのレーザービームを発生させるために、ファイバー13の入射端面13ａには、波長566ｎｍに対してＨＲ（高反射）で、他の  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ７／２  の遷移による波長615ｎｍの蛍光および  ４Ｆ３／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移による波長650ｎｍの蛍光等、並びに励起波長404ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13ｂには、波長566ｎｍの光を１％だけ透過させるコートが施されている。そしてここではレーザーダイオード11として、発振波長404ｎｍのものが用いられている。
【００６０】
この構成においては、ファイバー13の長さが１ｍのとき、出力200ｍＷのＧａＮ系レーザーダイオード11を用いて、出力110ｍＷの波長566ｎｍのレーザービーム15を得ることができた。
【００６１】
なお、Ｓｍ３＋がドープされたコア20を持つファイバー13を用いる場合は、前述の  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ７／２  の遷移による波長615ｎｍの蛍光や、  ４Ｆ３／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移による波長650ｎｍの蛍光も発生し得るので、ファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートの設定次第で、波長615ｎｍのレーザービームや波長650ｎｍのレーザービームを発振させることも可能である。
【００６２】
＜第３の実施の形態＞
この第３の実施の形態によるファイバーレーザーも、図１に示したファイバーレーザーと比べると、ファイバー13のコア20にドープされている希土類元素イオン、およびファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートが異なるものである。
【００６３】
すなわち本実施の形態において、ファイバー13のコア20にはＥｕ３＋が１ａｔ％ドープされている。また、コア20における  ５Ｄ０  →  ７Ｆ２   の遷移によって波長589ｎｍのレーザービームを発生させるために、ファイバー13の入射端面13ａには、波長589ｎｍに対してＨＲ（高反射）で、他の遷移による蛍光、並びに励起波長394ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13ｂには、波長589ｎｍの光を１％だけ透過させるコートが施されている。そしてここではレーザーダイオード11として、発振波長394ｎｍのものが用いられている。
【００６４】
この構成においては、ファイバー13の長さが１ｍのとき、出力100ｍＷのＧａＮ系レーザーダイオード11を用いて、出力40ｍＷの波長589ｎｍのレーザービーム15を得ることができた。
【００６５】
＜第４の実施の形態＞
この第４の実施の形態によるファイバーレーザーも、図１に示したファイバーレーザーと比べると、ファイバー13のコア20にドープされている希土類元素イオン、およびファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートが異なるものである。
【００６６】
すなわち本実施の形態において、ファイバー13のコア20にはＤｙ３＋が１ａｔ％ドープされている。また、コア20における  ４Ｆ９／２  →  ６Ｈ１３／２  の遷移を利用して波長572ｎｍのレーザービームを発生させるために、ファイバー13の入射端面13ａには、波長572ｎｍに対してＨＲ（高反射）で、他の  ４Ｆ９／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移による波長664ｎｍの蛍光等、並びに励起波長390ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13ｂには、波長572ｎｍの光を１％だけ透過させるコートが施されている。そしてここではレーザーダイオード11として、発振波長390ｎｍのものが用いられている。
【００６７】
この構成においては、ファイバー13の長さが１ｍのとき、出力100ｍＷのＧａＮ系レーザーダイオード11を用いて、出力50ｍＷの波長572ｎｍのレーザービーム15を得ることができた。
【００６８】
なお、Ｄｙ３＋がドープされたコア20を持つファイバー13を用いる場合は、前述の  ４Ｆ９／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移による波長664ｎｍの蛍光も発生し得るので、ファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートの設定次第で、波長664ｎｍのレーザービームを発振させることも可能である。
【００６９】
＜第５の実施の形態＞
この第５の実施の形態によるファイバーレーザーも、図１に示したファイバーレーザーと比べると、ファイバー13のコア20にドープされている希土類元素イオン、およびファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートが異なるものである。
【００７０】
すなわち本実施の形態において、ファイバー13のコア20にはＥｒ３＋が１ａｔ％ドープされている。また、コア20における  ２Ｈ９／２  →  ４Ｉ１３／２  の遷移を利用して波長554ｎｍのレーザービームを発生させるために、ファイバー13の入射端面13ａには、波長554ｎｍに対してＨＲ（高反射）で、他の  ４Ｓ３／２  →  ４Ｉ１５／２  の遷移による波長540ｎｍの蛍光等、並びに励起波長406ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13ｂには、波長554ｎｍの光を１％だけ透過させるコートが施されている。そしてここではレーザーダイオード11として、発振波長406ｎｍのものが用いられている。
【００７１】
この構成においては、ファイバー13の長さが１ｍのとき、出力200ｍＷのＧａＮ系レーザーダイオード11を用いて、出力120ｍＷの波長554ｎｍのレーザービーム15を得ることができた。
【００７２】
なお、Ｅｒ３＋がドープされたコア20を持つファイバー13を用いる場合は、前述の  ４Ｓ３／２  →  ４Ｉ１５／２  の遷移による波長540ｎｍの蛍光も発生し得るので、ファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートの設定次第で、波長540ｎｍのレーザービームを発振させることも可能である。
【００７３】
また、このＥｒ３＋がドープされたコア20を持つファイバー13を用いる場合、その励起波長は上述の406ｎｍの他に、380ｎｍとすることもできる。
【００７４】
＜第６の実施の形態＞
この第６の実施の形態によるファイバーレーザーも、図１に示したファイバーレーザーと比べると、ファイバー13のコア20にドープされている希土類元素イオン、およびファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートが異なるものである。
【００７５】
すなわち本実施の形態において、ファイバー13のコア20にはＴｂ３＋が１ａｔ％ドープされている。また、コア20における  ５Ｄ４  →  ７Ｆ５  の遷移によって波長540ｎｍのレーザービームを発生させるために、ファイバー13の入射端面13ａには、波長540ｎｍに対してＨＲ（高反射）で、他の遷移による蛍光、並びに励起波長380ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13ｂには、波長540ｎｍの光を１％だけ透過させるコートが施されている。そしてここではレーザーダイオード11として、発振波長380ｎｍのものが用いられている。
【００７６】
この構成においては、ファイバー13の長さが１ｍのとき、出力100ｍＷのＧａＮ系レーザーダイオード11を用いて、出力30ｍＷの波長540ｎｍのレーザービーム15を得ることができた。
【００７７】
次に、ファイバーアンプとして構成された第７〜１２の実施の形態について説明する。
【００７８】
＜第７の実施の形態＞
図３は、本発明の第７の実施の形態によるファイバーアンプを示すものである。このファイバーアンプは、励起光としての波長420ｎｍのレーザービーム10を発するレーザーダイオード11と、発散光であるレーザービーム10を平行光化するコリメーターレンズ50と、平行光となったレーザービーム10を集光する集光レンズ51と、Ｈｏ３＋がドープされたコアを持つファイバー53とを有している。
【００７９】
またコリメーターレンズ50と集光レンズ51との間には、ビームスプリッタ52が配されている。そしてこのビームスプリッタ52の図中下方には、波長550ｎｍのレーザービーム55を発するＳＨＧ（第２高調波発生）レーザー56が配設されている。このレーザービーム55はコリメーターレンズ57によって平行光化され、平行光となったレーザービーム55は上記ビームスプリッタ52に入射する。
【００８０】
ファイバー53は、基本的には図２に示されたファイバー13と同様の構成を有するが、その端面53ａおよび53ｂには、以上述べた各波長に対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施されている。
【００８１】
一方ＳＨＧレーザー56は、基本波光源としてのＤＢＲ（分布ブラッグ反射型）レーザーダイオードから発せられた波長1100ｎｍのレーザービームを、周期ドメイン反転構造を有する非線形光学材料からなる光導波路に入射させて、１／２の波長つまり550ｎｍのレーザービーム55を得るものである。
【００８２】
このレーザービーム55はビームスプリッタ52で反射して、レーザービーム10とともにファイバー53に入射する。ファイバー53においては、第１の実施の形態で説明した通り、レーザービーム10により励起されて波長550ｎｍの蛍光が生じる。レーザービーム55は、それと同波長の上記蛍光からエネルギーを受けて増幅され、ファイバー53の出射端面53ｂから前方に出射する。
【００８３】
本実施の形態では、ＳＨＧレーザー56の出力が１ｍＷのとき、ファイバー53から出力60ｍＷのレーザービーム55を取り出すことができた。
【００８４】
なお、ＳＨＧレーザー56の基本波光源である上記ＤＢＲレーザーダイオードに変調機能を付加させることにより、ファイバー53から増幅して取り出されるレーザービーム55を変調することも可能である。
【００８５】
また、Ｈｏ３＋がドープされたコアを持つファイバー53を用いる場合は、前述の  ５Ｓ２  →  ５Ｉ７  の遷移によって波長750ｎｍの蛍光も発生し得るので、ファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートの設定次第で、波長750ｎｍのレーザービームを増幅することも可能である。
【００８６】
＜第８の実施の形態＞
この第８の実施の形態によるファイバーアンプは、図３に示したファイバーアンプと基本的に同様の構成を有するものであるので、以下この図３中の番号を流用して説明する（後述する第９〜１２の実施の形態も同様）。
【００８７】
このファイバーアンプは図３に示したファイバーアンプと比べると、ファイバー53のコアにドープされている希土類元素イオン、およびファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートが異なるものである。
【００８８】
すなわち本実施の形態において、ファイバー53のコアにはＳｍ３＋が１ａｔ％ドープされている。またここではファイバー53の両端面53ａ、53ｂに、コアにおける  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ５／２  の遷移で生じる蛍光の波長566ｎｍおよび励起波長404ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施されている。そしてレーザーダイオード11としては、発振波長404ｎｍのものが用いられている。
【００８９】
本実施の形態では、ＳＨＧレーザー56の出力が1.5ｍＷのとき、ファイバー53から出力100ｍＷのレーザービーム55を取り出すことができた。
【００９０】
なお、Ｓｍ３＋がドープされたコアを持つファイバー53を用いる場合は、前述の  ４Ｇ５／２  →  ６Ｈ７／２  の遷移による波長615ｎｍの蛍光や、  ４Ｆ３／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移による波長650ｎｍの蛍光も発生し得るので、ファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートの設定次第で、波長615ｎｍのレーザービームや波長650ｎｍのレーザービームを増幅することも可能である。
【００９１】
＜第９の実施の形態＞
この第９の実施の形態によるファイバーアンプも、図３に示したファイバーアンプと比べると、ファイバー53のコアにドープされている希土類元素イオン、およびファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートが異なるものである。
【００９２】
すなわち本実施の形態において、ファイバー53のコアにはＥｕ３＋が１ａｔ％ドープされている。またここではファイバー53の両端面53ａ、53ｂに、コアにおける  ５Ｄ０  →  ７Ｆ２   の遷移で生じる蛍光の波長589ｎｍおよび励起波長394ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施されている。そしてレーザーダイオード11としては、発振波長394ｎｍのものが用いられている。
【００９３】
本実施の形態では、ＳＨＧレーザー56の出力が１ｍＷのとき、ファイバー53から出力50ｍＷのレーザービーム55を取り出すことができた。
【００９４】
＜第１０の実施の形態＞
この第１０の実施の形態によるファイバーアンプも、図３に示したファイバーアンプと比べると、ファイバー53のコアにドープされている希土類元素イオン、およびファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートが異なるものである。
【００９５】
すなわち本実施の形態において、ファイバー53のコアにはＤｙ３＋が１ａｔ％ドープされている。またここではファイバー53の両端面53ａ、53ｂに、コアにおける  ４Ｆ９／２  →  ６Ｈ１３／２  の遷移で生じる蛍光の波長572ｎｍおよび励起波長390ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施されている。そしてレーザーダイオード11としては、発振波長390ｎｍのものが用いられている。
【００９６】
本実施の形態では、ＳＨＧレーザー56の出力が1.5ｍＷのとき、ファイバー53から出力80ｍＷのレーザービーム55を取り出すことができた。
【００９７】
なお、Ｄｙ３＋がドープされたコアを持つファイバー53を用いる場合は、前述の  ４Ｆ９／２  →  ６Ｈ１１／２  の遷移による波長664ｎｍの蛍光も発生し得るので、ファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートの設定次第で、波長664ｎｍのレーザービームを増幅することも可能である。
【００９８】
＜第１１の実施の形態＞
この第１１の実施の形態によるファイバーアンプも、図３に示したファイバーアンプと比べると、ファイバー53のコアにドープされている希土類元素イオン、およびファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートが異なるものである。
【００９９】
すなわち本実施の形態において、ファイバー53のコアにはＥｒ３＋が１ａｔ％ドープされている。またここではファイバー53の両端面53ａ、53ｂに、コアにおける  ２Ｈ９／２  →  ４Ｉ１３／２  の遷移の遷移で生じる蛍光の波長554ｎｍおよび励起波長406ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施されている。そしてレーザーダイオード11としては、発振波長406ｎｍのものが用いられている。
【０１００】
本実施の形態では、ＳＨＧレーザー56の出力が１ｍＷのとき、ファイバー53から出力80ｍＷのレーザービーム55を取り出すことができた。
【０１０１】
なお、Ｅｒ３＋がドープされたコアを持つファイバー53を用いる場合は、前述の  ４Ｓ３／２  →  ４Ｉ１５／２  による波長540ｎｍの蛍光も発生し得るので、ファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートの設定次第で、波長540ｎｍのレーザービームを増幅することも可能である。
【０１０２】
また、このＥｒ３＋がドープされたコアを持つファイバー53を用いる場合、その励起波長は上述の406ｎｍの他に、380ｎｍとすることもできる。
【０１０３】
＜第１２の実施の形態＞
この第１２の実施の形態によるファイバーアンプも、図３に示したファイバーアンプと比べると、ファイバー53のコアにドープされている希土類元素イオン、およびファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートが異なるものである。
【０１０４】
すなわち本実施の形態において、ファイバー53のコアにはＴｂ３＋が１ａｔ％ドープされている。またここではファイバー53の両端面53ａ、53ｂに、コアにおける  ５Ｄ４  →  ７Ｆ５  の遷移で生じる蛍光の波長540ｎｍおよび励起波長380ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施されている。そしてレーザーダイオード11としては、発振波長380ｎｍのものが用いられている。
【０１０５】
本実施の形態では、ＳＨＧレーザー56の出力が1.5ｍＷのとき、ファイバー53から出力70ｍＷのレーザービーム55を取り出すことができた。
【０１０６】
なお、励起光源であるＧａＮ系レーザーダイオードとしては、ＩｎＧａＮ系材料から活性層を構成したもの、ＩｎＧａＮＡｓ系材料から活性層を構成したもの、そしてＧａＮＡｓ系材料から活性層を構成したものから適宜選択して用いることが可能である。特に、ファイバーコアの吸収帯が長波長側にずれている場合は、ＩｎＧａＮ系レーザーダイオードと比べてより長波長化が実現しやすいＩｎＧａＮＡｓ系あるいはＧａＮＡｓ系レーザーダイオードを用いるのが望ましく、それにより吸収効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるファイバーレーザーを示す概略側面図
【図２】図１のファイバーレーザーに用いられたファイバーの断面図
【図３】本発明の第３の実施の形態によるファイバーアンプを示す概略側面図
【符号の説明】
【０１０８】
10    レーザービーム（励起光）
11    ＩｎＧａＮ系レーザーダイオード
12    集光レンズ
13    ファイバー
13ａ、13ｂ    ファイバーの端面
15    レーザービーム
20    コア
21    第１クラッド
22    第２クラッド
50    コリメーターレンズ
51    集光レンズ
52    ビームスプリッタ
53    ファイバー
53ａ、53ｂ    ファイバーの端面
55    レーザービーム
56    ＳＨＧレーザー
57    コリメーターレンズ
【図１】
2008147698.tif 000003
【図２】
2008147698.tif 000004
【図３】
2008147698.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月1日(2008.5.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土類元素イオンが添加されたコアを有するファイバーを、レーザーダイオード（半導体レーザー）によって励起してレーザービームを発生させるファイバーレーザーに関するものである。
【０００２】
また本発明は、希土類元素イオンが添加されたコアを有するファイバーをレーザーダイオードで励起して蛍光を生じさせ、ファイバーに入射した光をこの蛍光によって増幅するファイバーアンプに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
例えば電子情報通信学会技報，LQE95-30(1995)p.30や、Optics communications 86(1991)p.337に示されるように、Ｐｒ３＋が添加された弗化物系のコアを有するファイバーをレーザーダイオードによって励起してレーザービームを発生させるファイバーレーザーが知られている。
【０００４】
また、同じく上記文献に示されるように、Ｐｒ３＋が添加されたコアを有するファイバーをレーザーダイオードによって励起して蛍光を生じさせ、この蛍光の波長領域に含まれる光をファイバーに入射させて該蛍光のエネルギーによって増幅するファイバーアンプが知られている。
【０００５】
特に後者の文献には、Ａｒレーザー励起のＰｒ３＋ドープファイバーレーザーが記載されており、476.5ｎｍ励起による491ｎｍ、520ｎｍ、605ｎｍ、635ｎｍの発振が確認されている。
【０００６】
ところで、上記のファイバーレーザーやファイバーアンプは、青色や緑色領域のレーザービームを発生させたり、あるいは増幅することが可能であるから、それらによって、カラー感光材料にカラー画像を書き込むための光源を構成することも考えられる。
【０００７】
しかし、上記Ａｒレーザー励起のファイバーレーザーやファイバーアンプは、カラー画像書き込み等のために数Ｗ〜数10Ｗクラスのパワーで励起しようとすると、水冷手段が必要となることから、装置の大型化、低寿命、低効率の問題を招く。
【０００８】
上記の事情に鑑みて本出願人は、特願平１０−６３７０号（特開平１１−２０４８６２号参照）において、効率良く高出力の青色領域や緑色領域のレーザービームを発生可能で、小型に形成することができ、しかも出力やビーム品質の安定性が高いファイバーレーザーを提案した。このファイバーレーザーは、前述のＰｒ３＋が添加されたコアを持つファイバーを、ＧａＮ系レーザーダイオードによって励起する構成を有することを特徴とするものである。
【０００９】
また本出願人は、同じく特願平１０−６３７０号において、青色領域や緑色領域のレーザービームを効率良く増幅可能で、小型に形成することができ、しかも出力やビーム品質の安定性が高いファイバーアンプも提案した。このファイバーアンプは、Ｐｒ３＋が添加されたコアを持つファイバーを、ＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該励起により生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有するものである。
【００１０】
さらに本出願人は、特願平１１−２０６８１７号（特開２００１−３６１６８号参照）において、Ｅｒ３＋、Ｈｏ３＋、Ｄｙ３＋、Ｅｕ３＋、Ｓｍ３＋、Ｐｍ３＋およびＮｄ３＋のうちの少なくとも１つとＰｒ３＋とが共ドープされたコアを持つファイバーを、ＧａＮ系レーザーダイオードによって励起するようにしたファイバーレーザーや、上記と同様のファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、この励起によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅するファイバーアンプを提案した。
【特許文献１】特開平１１−２０４８６２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記特開平１１−２０４８６２号や特開２００１−３６１６８号に示されるファイバーレーザーのようにＧａＮ系レーザーダイオードを励起源として、さらに別の多くの波長で発振し得るファイバーレーザーを提供することを目的とする。
【００１２】
さらに本発明は、上記特開平１１−２０４８６２号や特開２００１−３６１６８号に示されるファイバーアンプのようにＧａＮ系レーザーダイオードを励起源として、さらに別の多くの波長の光を増幅することができるファイバーアンプ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】
【００１３】
本発明によるファイバーレーザーは、Ｓｍ３＋が添加されたコアを持つファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける４Ｇ５／２→６Ｈ５／２、４Ｇ５／２→６Ｈ７／２、あるいは４Ｆ３／２→６Ｈ１１／２の遷移によってレーザービームを発生させる構成を有するものである。このファイバーレーザーは、より具体的には、４Ｇ５／２→６Ｈ５／２の遷移によって波長が556〜576ｎｍのレーザービームを発生させたり、あるいは４Ｇ５／２→６Ｈ７／２の遷移によって波長が605〜625ｎｍのレーザービームを発生させたり、さらには４Ｆ３／２→６Ｈ１１／２の遷移によって波長が640〜660ｎｍのレーザービームを発生させる構成をとることができる。
【００１４】
なお、上記Ｓｍ３＋が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は404ｎｍとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてＳｍ３＋のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。
【００１５】
また、上記構成の各ファイバーレーザーにおいて、励起光源としてのＧａＮ系レーザーダイオードは、より具体的には、例えばＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからなる活性層を有するものを使用することができる。
【００１６】
一方、本発明によるファイバーアンプは、Ｓｍ３＋が添加されたコアを持つファイバーをＧａＮ系レーザーダイオードによって励起し、該ファイバーにおける４Ｇ５／２→６Ｈ５／２、４Ｇ５／２→６Ｈ７／２、あるいは４Ｆ３／２→６Ｈ１１／２の遷移によって生じる蛍光の波長領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成を有するものである。このファイバーアンプは、より具体的には、４Ｇ５／２→６Ｈ５／２の遷移によって556〜576ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅したり、４Ｇ５／２→６Ｈ７／２の遷移によって605〜625ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅したり、あるいは４Ｆ３／２→６Ｈ１１／２の遷移によって640〜660ｎｍの波長領域の蛍光を発生させて、この領域に含まれる波長の入射光を増幅する構成をとることができる。
【００１７】
なお、上記Ｓｍ３＋が添加されたコアを持つファイバーの励起波長は404ｎｍとされる。そしてこのファイバーとしては、希土類元素イオンとしてＳｍ３＋のみがコアに添加されたものを好適に用いることができる。
一方、上記構成の各ファイバーアンプにおいても、励起光源としてのＧａＮ系レーザーダイオードは、より具体的には、例えばＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮＡｓあるいはＧａＮＡｓからなる活性層を有するものを使用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
Ｈｏ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｄｙ３＋、Ｅｒ３＋およびＴｂ３＋は波長380〜420ｎｍに吸収帯があり、ＧａＮ系レーザーダイオードによって励起され得る。波長380〜430ｎｍはＧａＮ系レーザーダイオードが比較的発振しやすい波長帯であり、そして特に波長400〜410ｎｍは、現在提供されているＧａＮ系レーザーダイオードの最大出力が得られる波長帯であるので、これらの中の一つであるＳｍ３＋をＧａＮ系レーザーダイオードによって励起すれば、励起光の吸収量を大きく確保可能で、それにより、高効率化および高出力化が達成される。
【００１９】
そして、このＳｍ３＋による蛍光の波長帯は広い範囲に亘るので、従来に無い波長で発振するファイバーレーザーを得ることが可能となる。
【００２０】
一方、ＧａＮ系レーザーダイオードは熱伝導係数が130 Ｗ／ｍ℃と、ＺｎＭｇＳＳｅ系レーザーダイオードの４Ｗ／ｍ℃等と比べて極めて大きい。またそれに加えて、転移の移動度もＺｎＭｇＳＳｅ系レーザーダイオードと比べて非常に小さいことから、ＣＯＤ（カタストロフィック・オプティカル・ダメージ）が非常に高く、高寿命、高出力が得やすいものである。このように高寿命、高出力が得やすいＧａＮ系レーザーダイオードを励起光源として用いたことにより、本発明のファイバーレーザーは、高寿命で、高出力のレーザービームを発生可能となる。
【００２１】
なお励起光源であるＧａＮ系レーザーダイオードとしては、単一縦、横モード型のものを使用できることは勿論、その他ブロードエリア型、フェーズドアレー型、あるいはＭＯＰＡ型の高出力タイプのものを１個または複数個使用することもできる。そのようにすることにより本発明のファイバーレーザーは、さらなる高出力、例えばＷ（ワット）クラスの高出力を得ることも可能である。
【００２２】
以上説明した全ての効果は、本発明のファイバーアンプにおいても同様に得られるものであり、よって本発明のファイバーアンプによれば、広い範囲に亘る波長の光を強力に増幅可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、ファイバーレーザーとして構成された第１の実施の形態について説明する。
【００２４】
＜第１の参考例＞
図１は、本発明の第１の実施の形態によるファイバーレーザーを説明するための第１の参考例を示すものである。この第１の参考例のファイバーレーザーは、励起光としてのレーザービーム10を発するレーザーダイオード11と、発散光であるレーザービーム10を集光する集光レンズ12と、Ｈｏ３＋がドープされたコアを持つファイバー13とからなる。
【００２５】
レーザーダイオード11としては、発振波長420ｎｍのブロードエリア型のＧａＮ系レーザーダイオードが用いられている。
【００２６】
またファイバー13は図２に断面形状を示すように、断面正円形のコア20と、その外側に配された断面ほぼ矩形の第１クラッド21と、その外側に配された断面正円形の第２クラッド22とからなる。コア20はＨｏ３＋が例えば１ａｔ％ドープされたＺｒ系弗化物ガラス、例えばＺＢＬＡＮＰ（ＺｒＦ４−ＢａＦ２−ＬａＦ３−ＡｌＦ３−ＡｌＦ３−ＮａＦ−ＰｂＦ２）からなり、第１クラッド21は一例としてＺＢＬＡＮ（ＺｒＦ４−ＢａＦ２−ＬａＦ３−ＡｌＦ３−ＮａＦ）からなり、第２クラッド22は一例としてポリマーからなる。
【００２７】
なおコア20は上記ＺＢＬＡＮＰに限らず、ＺＢＬＡＮや、Ｉｎ／Ｇａ系弗化物ガラス、例えばＩＧＰＺＣＬすなわち（ＩｎＦ３−ＧａＦ３−ＬａＦ３）−（ＰｂＦ２−ＺｎＦ２）−ＣｄＦ等を用いて形成されてもよい。
【００２８】
集光レンズ12により集光された波長420ｎｍのレーザービーム10は、上記ファイバー13の第１クラッド21に入力され、そこを導波モードで伝搬する。つまりこの第１クラッド21は、励起光であるレーザービーム10に対してはコアとして作用する。
【００２９】
レーザービーム10は、このように伝搬する間にコア20の部分も通過する。コア20においては、入射したレーザービーム10によってＨｏ３＋が励起され、５Ｓ２→５Ｉ８の遷移によって波長550ｎｍの蛍光が生じる。この蛍光はコア20を導波モードで伝搬する。
【００３０】
ＺＢＬＡＮＰからなるコア20においては、その他に、５Ｓ２→５Ｉ７の遷移による波長750ｎｍの蛍光等が発生し得る。そこで、ファイバー13の入射端面13ａには、波長550ｎｍに対してＨＲ（高反射）で、波長750ｎｍ等の他の蛍光並びに励起波長420ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13ｂには、波長550ｎｍの光を１％だけ透過させるコートが施されている。
【００３１】
それにより、上記波長550ｎｍの蛍光はファイバー13の両端面13ａ、13ｂ間で共振して、レーザー発振を引き起こす。こうして波長550ｎｍの緑色のレーザービーム15が発生し、このレーザービーム15はファイバー13の出射端面13ｂから前方に出射する。
【００３２】
なお本例では、レーザービーム15はコア20においてシングルモードで、一方励起光であるレーザービーム10は第１クラッド21においてマルチモードで伝搬する構成とされている。それにより、高出力のブロードエリア型レーザーダイオード11を励起光源に適用して、レーザービーム10を高い結合効率でファイバー13に入力させることが可能となっている。
【００３３】
また、第１クラッド21の断面形状がほぼ矩形とされているため、レーザービーム10がクラッド断面内で不規則な反射経路を辿り、コア20に入射する確率が高められている。
【００３４】
それに加えて波長420ｎｍは、ＧａＮ系レーザーダイオード11の大きな出力が得られる波長帯にあるので、コア20における波長420ｎｍのレーザービーム10の吸収量が大きくなり、高効率化および高出力化が達成される。具体的に本参考例においては、ファイバー13の長さが１ｍのとき、出力300ｍＷのレーザーダイオード11を用いて、出力150ｍＷの緑色のレーザービーム15を得ることができた。
【００３５】
なお、Ｈｏ３＋がドープされたコア20を持つファイバー13を用いる場合は、前述の５Ｓ２→５Ｉ７の遷移によって波長750ｎｍの蛍光も発生し得るので、ファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートの設定次第で、波長750ｎｍのレーザービームを発振させることも可能である。
【００３６】
＜第１の実施の形態＞
この第１の実施の形態によるファイバーレーザーは、図１に示したファイバーレーザーと基本的に同様の構成を有するものであるので、以下この図１中の番号を流用して説明する（後述する第２〜５の参考例も同様）。
【００３７】
このファイバーレーザーは図１に示したファイバーレーザーと比べると、ファイバー13のコア20にドープされている希土類元素イオン、およびファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートが異なるものである。
【００３８】
すなわち本実施の形態において、ファイバー13のコア20にはＳｍ３＋が１ａｔ％ドープされている。またコア20における４Ｇ５／２→６Ｈ５／２の遷移を利用して波長566ｎｍのレーザービームを発生させるために、ファイバー13の入射端面13ａには、波長566ｎｍに対してＨＲ（高反射）で、他の４Ｇ５／２→６Ｈ７／２の遷移による波長615ｎｍの蛍光および４Ｆ３／２→６Ｈ１１／２の遷移による波長650ｎｍの蛍光等、並びに励起波長404ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13ｂには、波長566ｎｍの光を１％だけ透過させるコートが施されている。そしてここではレーザーダイオード11として、発振波長404ｎｍのものが用いられている。
【００３９】
この構成においては、ファイバー13の長さが１ｍのとき、出力200ｍＷのＧａＮ系レーザーダイオード11を用いて、出力110ｍＷの波長566ｎｍのレーザービーム15を得ることができた。
【００４０】
なお、Ｓｍ３＋がドープされたコア20を持つファイバー13を用いる場合は、前述の４Ｇ５／２→６Ｈ７／２の遷移による波長615ｎｍの蛍光や、４Ｆ３／２→６Ｈ１１／２の遷移による波長650ｎｍの蛍光も発生し得るので、ファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートの設定次第で、波長615ｎｍのレーザービームや波長650ｎｍのレーザービームを発振させることも可能である。
【００４１】
＜第２の参考例＞
この第２の参考例のファイバーレーザーも、図１に示したファイバーレーザーと比べると、ファイバー13のコア20にドープされている希土類元素イオン、およびファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートが異なるものである。
【００４２】
すなわち本参考例において、ファイバー13のコア20にはＥｕ３＋が１ａｔ％ドープされている。また、コア20における５Ｄ０→７Ｆ２の遷移によって波長589ｎｍのレーザービームを発生させるために、ファイバー13の入射端面13ａには、波長589ｎｍに対してＨＲ（高反射）で、他の遷移による蛍光、並びに励起波長394ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13ｂには、波長589ｎｍの光を１％だけ透過させるコートが施されている。そしてここではレーザーダイオード11として、発振波長394ｎｍのものが用いられている。
【００４３】
この構成においては、ファイバー13の長さが１ｍのとき、出力100ｍＷのＧａＮ系レーザーダイオード11を用いて、出力40ｍＷの波長589ｎｍのレーザービーム15を得ることができた。
【００４４】
＜第３の参考例＞
この第３の参考例のファイバーレーザーも、図１に示したファイバーレーザーと比べると、ファイバー13のコア20にドープされている希土類元素イオン、およびファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートが異なるものである。
【００４５】
すなわち本参考例において、ファイバー13のコア20にはＤｙ３＋が１ａｔ％ドープされている。また、コア20における４Ｆ９／２→６Ｈ１３／２の遷移を利用して波長572ｎｍのレーザービームを発生させるために、ファイバー13の入射端面13ａには、波長572ｎｍに対してＨＲ（高反射）で、他の４Ｆ９／２→６Ｈ１１／２の遷移による波長664ｎｍの蛍光等、並びに励起波長390ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13ｂには、波長572ｎｍの光を１％だけ透過させるコートが施されている。そしてここではレーザーダイオード11として、発振波長390ｎｍのものが用いられている。
【００４６】
この構成においては、ファイバー13の長さが１ｍのとき、出力100ｍＷのＧａＮ系レーザーダイオード11を用いて、出力50ｍＷの波長572ｎｍのレーザービーム15を得ることができた。
【００４７】
なお、Ｄｙ３＋がドープされたコア20を持つファイバー13を用いる場合は、前述の４Ｆ９／２→６Ｈ１１／２の遷移による波長664ｎｍの蛍光も発生し得るので、ファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートの設定次第で、波長664ｎｍのレーザービームを発振させることも可能である。
【００４８】
＜第４の参考例＞
この第４の参考例のファイバーレーザーも、図１に示したファイバーレーザーと比べると、ファイバー13のコア20にドープされている希土類元素イオン、およびファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートが異なるものである。
【００４９】
すなわち本参考例において、ファイバー13のコア20にはＥｒ３＋が１ａｔ％ドープされている。また、コア20における２Ｈ９／２→４Ｉ１３／２の遷移を利用して波長554ｎｍのレーザービームを発生させるために、ファイバー13の入射端面13ａには、波長554ｎｍに対してＨＲ（高反射）で、他の４Ｓ３／２→４Ｉ１５／２の遷移による波長540ｎｍの蛍光等、並びに励起波長406ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13ｂには、波長554ｎｍの光を１％だけ透過させるコートが施されている。そしてここではレーザーダイオード11として、発振波長406ｎｍのものが用いられている。
【００５０】
この構成においては、ファイバー13の長さが１ｍのとき、出力200ｍＷのＧａＮ系レーザーダイオード11を用いて、出力120ｍＷの波長554ｎｍのレーザービーム15を得ることができた。
【００５１】
なお、Ｅｒ３＋がドープされたコア20を持つファイバー13を用いる場合は、前述の４Ｓ３／２→４Ｉ１５／２の遷移による波長540ｎｍの蛍光も発生し得るので、ファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートの設定次第で、波長540ｎｍのレーザービームを発振させることも可能である。
【００５２】
また、このＥｒ３＋がドープされたコア20を持つファイバー13を用いる場合、その励起波長は上述の406ｎｍの他に、380ｎｍとすることもできる。
【００５３】
＜第５の参考例＞
この第５の参考例のファイバーレーザーも、図１に示したファイバーレーザーと比べると、ファイバー13のコア20にドープされている希土類元素イオン、およびファイバー13の両端面13ａ、13ｂに施すコートが異なるものである。
【００５４】
すなわち本参考例において、ファイバー13のコア20にはＴｂ３＋が１ａｔ％ドープされている。また、コア20における５Ｄ４→７Ｆ５の遷移によって波長540ｎｍのレーザービームを発生させるために、ファイバー13の入射端面13ａには、波長540ｎｍに対してＨＲ（高反射）で、他の遷移による蛍光、並びに励起波長380ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施され、ファイバー13の出射端面13ｂには、波長540ｎｍの光を１％だけ透過させるコートが施されている。そしてここではレーザーダイオード11として、発振波長380ｎｍのものが用いられている。
【００５５】
この構成においては、ファイバー13の長さが１ｍのとき、出力100ｍＷのＧａＮ系レーザーダイオード11を用いて、出力30ｍＷの波長540ｎｍのレーザービーム15を得ることができた。
【００５６】
次に、ファイバーアンプとして構成された第２の実施の形態について説明する。
【００５７】
＜第６の参考例＞
図３は、本発明の第２の実施の形態によるファイバーアンプを説明するための第６の参考例を示すものである。この第６の参考例のファイバーアンプは、励起光としての波長420ｎｍのレーザービーム10を発するレーザーダイオード11と、発散光であるレーザービーム10を平行光化するコリメーターレンズ50と、平行光となったレーザービーム10を集光する集光レンズ51と、Ｈｏ３＋がドープされたコアを持つファイバー53とを有している。
【００５８】
またコリメーターレンズ50と集光レンズ51との間には、ビームスプリッタ52が配されている。そしてこのビームスプリッタ52の図中下方には、波長550ｎｍのレーザービーム55を発するＳＨＧ（第２高調波発生）レーザー56が配設されている。このレーザービーム55はコリメーターレンズ57によって平行光化され、平行光となったレーザービーム55は上記ビームスプリッタ52に入射する。
【００５９】
ファイバー53は、基本的には図２に示されたファイバー13と同様の構成を有するが、その端面53ａおよび53ｂには、以上述べた各波長に対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施されている。
【００６０】
一方ＳＨＧレーザー56は、基本波光源としてのＤＢＲ（分布ブラッグ反射型）レーザーダイオードから発せられた波長1100ｎｍのレーザービームを、周期ドメイン反転構造を有する非線形光学材料からなる光導波路に入射させて、１／２の波長つまり550ｎｍのレーザービーム55を得るものである。
【００６１】
このレーザービーム55はビームスプリッタ52で反射して、レーザービーム10とともにファイバー53に入射する。ファイバー53においては、第１の参考例で説明した通り、レーザービーム10により励起されて波長550ｎｍの蛍光が生じる。レーザービーム55は、それと同波長の上記蛍光からエネルギーを受けて増幅され、ファイバー53の出射端面53ｂから前方に出射する。
【００６２】
本参考例では、ＳＨＧレーザー56の出力が１ｍＷのとき、ファイバー53から出力60ｍＷのレーザービーム55を取り出すことができた。
【００６３】
なお、ＳＨＧレーザー56の基本波光源である上記ＤＢＲレーザーダイオードに変調機能を付加させることにより、ファイバー53から増幅して取り出されるレーザービーム55を変調することも可能である。
【００６４】
また、Ｈｏ３＋がドープされたコアを持つファイバー53を用いる場合は、前述の５Ｓ２→５Ｉ７の遷移によって波長750ｎｍの蛍光も発生し得るので、ファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートの設定次第で、波長750ｎｍのレーザービームを増幅することも可能である。
【００６５】
＜第２の実施の形態＞
この第２の実施の形態によるファイバーアンプは、図３に示したファイバーアンプと基本的に同様の構成を有するものであるので、以下この図３中の番号を流用して説明する（後述する第７〜１０の参考例も同様）。
【００６６】
このファイバーアンプは図３に示したファイバーアンプと比べると、ファイバー53のコアにドープされている希土類元素イオン、およびファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートが異なるものである。
【００６７】
すなわち本実施の形態において、ファイバー53のコアにはＳｍ３＋が１ａｔ％ドープされている。またここではファイバー53の両端面53ａ、53ｂに、コアにおける４Ｇ５／２→６Ｈ５／２の遷移で生じる蛍光の波長566ｎｍおよび励起波長404ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施されている。そしてレーザーダイオード11としては、発振波長404ｎｍのものが用いられている。
【００６８】
本実施の形態では、ＳＨＧレーザー56の出力が1.5ｍＷのとき、ファイバー53から出力100ｍＷのレーザービーム55を取り出すことができた。
【００６９】
なお、Ｓｍ３＋がドープされたコアを持つファイバー53を用いる場合は、前述の４Ｇ５／２→６Ｈ７／２の遷移による波長615ｎｍの蛍光や、４Ｆ３／２→６Ｈ１１／２の遷移による波長650ｎｍの蛍光も発生し得るので、ファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートの設定次第で、波長615ｎｍのレーザービームや波長650ｎｍのレーザービームを増幅することも可能である。
【００７０】
＜第７の参考例＞
この第７の参考例のファイバーアンプも、図３に示したファイバーアンプと比べると、ファイバー53のコアにドープされている希土類元素イオン、およびファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートが異なるものである。
【００７１】
すなわち本参考例において、ファイバー53のコアにはＥｕ３＋が１ａｔ％ドープされている。またここではファイバー53の両端面53ａ、53ｂに、コアにおける５Ｄ０→７Ｆ２の遷移で生じる蛍光の波長589ｎｍおよび励起波長394ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施されている。そしてレーザーダイオード11としては、発振波長394ｎｍのものが用いられている。
【００７２】
本実施の形態では、ＳＨＧレーザー56の出力が１ｍＷのとき、ファイバー53から出力50ｍＷのレーザービーム55を取り出すことができた。
【００７３】
＜第８の参考例＞
この第８の参考例のファイバーアンプも、図３に示したファイバーアンプと比べると、ファイバー53のコアにドープされている希土類元素イオン、およびファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートが異なるものである。
【００７４】
すなわち本参考例において、ファイバー53のコアにはＤｙ３＋が１ａｔ％ドープされている。またここではファイバー53の両端面53ａ、53ｂに、コアにおける４Ｆ９／２→６Ｈ１３／２の遷移で生じる蛍光の波長572ｎｍおよび励起波長390ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施されている。そしてレーザーダイオード11としては、発振波長390ｎｍのものが用いられている。
【００７５】
本参考例では、ＳＨＧレーザー56の出力が1.5ｍＷのとき、ファイバー53から出力80ｍＷのレーザービーム55を取り出すことができた。
【００７６】
なお、Ｄｙ３＋がドープされたコアを持つファイバー53を用いる場合は、前述の４Ｆ９／２→６Ｈ１１／２の遷移による波長664ｎｍの蛍光も発生し得るので、ファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートの設定次第で、波長664ｎｍのレーザービームを増幅することも可能である。
【００７７】
＜第９の参考例＞
この第９の参考例のファイバーアンプも、図３に示したファイバーアンプと比べると、ファイバー53のコアにドープされている希土類元素イオン、およびファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートが異なるものである。
【００７８】
すなわち本参考例において、ファイバー53のコアにはＥｒ３＋が１ａｔ％ドープされている。またここではファイバー53の両端面53ａ、53ｂに、コアにおける２Ｈ９／２→４Ｉ１３／２の遷移の遷移で生じる蛍光の波長554ｎｍおよび励起波長406ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施されている。そしてレーザーダイオード11としては、発振波長406ｎｍのものが用いられている。
【００７９】
本参考例では、ＳＨＧレーザー56の出力が１ｍＷのとき、ファイバー53から出力80ｍＷのレーザービーム55を取り出すことができた。
【００８０】
なお、Ｅｒ３＋がドープされたコアを持つファイバー53を用いる場合は、前述の４Ｓ３／２→４Ｉ１５／２による波長540ｎｍの蛍光も発生し得るので、ファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートの設定次第で、波長540ｎｍのレーザービームを増幅することも可能である。
【００８１】
また、このＥｒ３＋がドープされたコアを持つファイバー53を用いる場合、その励起波長は上述の406ｎｍの他に、380ｎｍとすることもできる。
【００８２】
＜第１０の参考例＞
この第１０の参考例のファイバーアンプも、図３に示したファイバーアンプと比べると、ファイバー53のコアにドープされている希土類元素イオン、およびファイバー53の両端面53ａ、53ｂに施すコートが異なるものである。
【００８３】
すなわち本参考例において、ファイバー53のコアにはＴｂ３＋が１ａｔ％ドープされている。またここではファイバー53の両端面53ａ、53ｂに、コアにおける５Ｄ４→７Ｆ５の遷移で生じる蛍光の波長540ｎｍおよび励起波長380ｎｍに対してＡＲ（無反射）となる特性のコートが施されている。そしてレーザーダイオード11としては、発振波長380ｎｍのものが用いられている。
【００８４】
本参考例では、ＳＨＧレーザー56の出力が1.5ｍＷのとき、ファイバー53から出力70ｍＷのレーザービーム55を取り出すことができた。
【００８５】
なお、励起光源であるＧａＮ系レーザーダイオードとしては、ＩｎＧａＮ系材料から活性層を構成したもの、ＩｎＧａＮＡｓ系材料から活性層を構成したもの、そしてＧａＮＡｓ系材料から活性層を構成したものから適宜選択して用いることが可能である。特に、ファイバーコアの吸収帯が長波長側にずれている場合は、ＩｎＧａＮ系レーザーダイオードと比べてより長波長化が実現しやすいＩｎＧａＮＡｓ系あるいはＧａＮＡｓ系レーザーダイオードを用いるのが望ましく、それにより吸収効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるファイバーレーザーを説明するための参考例を示す概略図
【図２】図１のファイバーレーザーに用いられたファイバーの断面図
【図３】本発明の第２の実施の形態によるファイバーアンプを説明するための参考例を示す概略図
【符号の説明】
【００８７】
10    レーザービーム（励起光）
11    ＩｎＧａＮ系レーザーダイオード
12    集光レンズ
13    ファイバー
13ａ、13ｂ    ファイバーの端面
15    レーザービーム
20    コア
21    第１クラッド
22    第２クラッド
50    コリメーターレンズ
51    集光レンズ
52    ビームスプリッタ
53    ファイバー
53ａ、53ｂ    ファイバーの端面
55    レーザービーム
56    ＳＨＧレーザー
57    コリメーターレンズ