(57)【要約】【課題】光共振装置および、その光共振装置の発振光を光ファイバへ入力する方法に関し、発振光を光ファイバへ直接入力することを目的とする。【解決手段】曲面の反射面をもつ反射鏡Ａと光ファイバと媒質を備え、反射鏡Ａは半透膜の反射膜Ａをもち、光ファイバは端部に半透膜の反射膜Ｂをもち、反射膜Ａと反射膜Ｂは対向し、反射膜Ａと反射膜Ｂとの間に媒質が配置されたものであって、反射鏡Ａの裏面から入射される入射光が反射鏡Ａを透過して反射膜Ｂで反射し、反射膜Ａと反射膜Ｂとの間で反射を繰り返して共振し、媒質により発振または波長変換した光を直接に該光ファイバへ入力する。【選択図】　図１
2004117477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面の反射面をもつ反射鏡Ａと光ファイバと媒質を備え、
該反射鏡Ａは半透膜の反射膜Ａをもち、該光ファイバは端部に半透膜の反射膜Ｂをもち、該反射膜Ａと該反射膜Ｂは対向し、該反射膜Ａと該反射膜Ｂとの間に該媒質が配置されたものであって、
該反射鏡Ａの裏面から入射される入射光が該反射鏡Ａを透過して該反射膜Ｂで反射し、該反射膜Ａと該反射膜Ｂとの間で反射を繰り返して共振し、該媒質により発振または波長変換した光を直接に該光ファイバへ入力することを特徴とする光共振装置。
【請求項２】
該媒質は光学的非線形結晶であることを特徴とする請求項１に記載の光共振装置。
【請求項３】
光パラメトリック発振もしくは光パラメトリック増幅を行うものであることを特徴とする請求項２に記載の光共振装置。
【請求項４】
入射光に対して高調波を発生または波長変換するものであることを特徴とする請求項２に記載の光共振装置。
【請求項５】
該反射鏡Ａの入射光が入射される側に光学系を備え、該反射鏡Ａを通過した光が該反射膜Ｂとの間で共振し、光ファイバのコアの部分にビームウェストを作るものであることを特徴とする請求項１、２、３もしくは４に記載の光共振装置。
【請求項６】
曲面の反射面をもつ反射鏡Ａと光ファイバと媒質により光発振させ、発振光を該光ファイバに入力させる方法において、
該反射鏡Ａは半透膜の反射膜Ａをもち、該光ファイバは端部に半透膜の反射膜Ｂをもち、該反射膜Ａと該反射膜Ｂは対向し、該反射膜Ａと該反射膜Ｂとの間に該媒質が配置されたものであって、
該反射鏡Ａの裏面から入射される入射光が該反射鏡Ａを透過して該反射膜Ｂで反射し、該反射膜Ａと該反射膜Ｂとの間で反射を繰り返し、該媒質により発振または波長変換した光を該光ファイバに直接入力することを特徴とする発振光の光ファイバへの入力方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光共振装置および、その光共振装置の発振光を光ファイバへ入力する方法に関するものであり、特にレーザ光の入射光に対して光高調波の生成、波長変換、光パラメトリック発振もしくは光パラメトリック増幅を行う光共振装置および発振光の光ファイバへの入力方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の光パラメトリック発振装置もしくは第２高調波発振装置の構成を示す（例えば非特許文献１参照）。図３において、１は反射鏡Ａであって、凹面鏡であり、反射膜Ａを備えるものである。２は反射膜Ａであり光に対して半透明な膜である。３は光ファイバである。５は反射鏡Ｂであって、凹面鏡であり、反射膜Ｂを備えるものである。６は反射膜Ｂであり半透膜である。反射鏡Ａと反射鏡Ｂで光共振器を構成し、媒質２０にビームウェスト２６ができる。２０は媒質であって、光学的な非線形結晶である。２５はレンズであって、凸レンズである。５４は入射光である。
【０００３】
図３の構成において、励起光である入射光５４は反射鏡Ａを透過し、反射鏡Ｂと反射鏡Ａの間で反射を繰り返す（以後、多重反射と称する）。励起光は反射鏡Ａと反射鏡Ｂの間で多重反射する間に媒質２０を通過し、媒質２０を励起する。媒質２０で励起された光は反射鏡Ａと反射鏡Ｂの間で共振して発振し、その発振光の一部は反射膜Ｂを通過する。反射膜Ｂを透過した光ファイバ３の端部に焦点が合わせられているレンズ２５に集められ、光ファイバ３に入力される。
【０００４】
【非特許文献１】
小原　實等著、「レーザ応用工学」コロナ社　１９９８年９　月２５日，Ｐ３９
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光共振装置は反射鏡ＡとＢの二つを備えていた。そのため、反射鏡Ｂでの吸収およびレンズ２５での吸収があり、効率的でなかった。また、反射鏡を二つ備えているので部品点数が多く、光ファイバでの入力効率が悪かった。
【０００６】
本発明は、媒質で励起された光を光ファイバに直接入射する光共振装置および、発振光の光ファイバへの入力方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光共振装置は、曲面の反射面をもつ反射鏡Ａと光ファイバと媒質を備え、該反射鏡Ａは半透膜の反射膜Ａをもち、該光ファイバは端部に半透膜の反射膜Ｂをもち、該反射膜Ａと該反射膜Ｂは対向し、該反射膜Ａと該反射膜Ｂとの間に該媒質が配置されたものであって、該反射鏡Ａの裏面から入射される入射光が該反射鏡Ａを透過して該反射膜Ｂで反射し、該反射膜Ａと該反射膜Ｂとの間で反射を繰り返して共振し、該媒質により発振または波長変換した光を直接に該光ファイバへ入力する。
【０００８】
本発明の光共振装置で発振した発振光の光ファイバへの入力方法は、曲面の反射面をもつ反射鏡Ａと光ファイバと媒質により光発振させ、発振光を該光ファイバに入力させる方法において、該反射鏡Ａは半透膜の反射膜Ａをもち、該光ファイバは端部に半透膜の反射膜Ｂをもち、該反射膜Ａと該反射膜Ｂは対向し、該反射膜Ａと該反射膜Ｂとの間に該媒質が配置されたものであって、
該反射鏡Ａの裏面から入射される入射光が該反射鏡Ａを透過して該反射膜Ｂで反射し、該反射膜Ａと該反射膜Ｂとの間で反射を繰り返し、該媒質により発振または波長変換した光を該光ファイバに直接入力する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明の光共振装置の実施の形態を示す。図１（ａ）、（ｂ）および（ｃ）において１は反射鏡Ａであって、曲面の光反射面をもつものである。２は反射膜Ａであって、光に対して半透明な半透膜である。３は光ファイバであって、端面に反射膜Ｂを有するものである。４は反射膜Ｂであって、半透膜である。光ファイバ３において、１０、１２はクラッドである。１１はコアである。２０は媒質であり、ＫＴＰ、ＬｉＮｂＯ３　、ＫＤＰ、Ｂａ２　ＮａＮｂ５　Ｏ１５、ＣＯ（ＮＨ２　）２　、ＢＢＯ等の光に対して非線形の結晶である。図１（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の違いは、図１（ａ）の反射膜Ｂは平面反射膜であるのに対し、図１（ｂ）および（ｃ）では反射膜Ｂは曲面をもっている。図１（ｃ）は入射光を光共振器へモードマッチングするためのレンズ２５を備えている。また、励起光（ポンプ光）の光源としては、ＹＡＧレーザ、Ｎｄ３＋：ＣａＷＯ４　、Ｎｄ３＋：ｇｌａｓｓ、ｒｕｂｙ、Ａｒ＋　、Ｔｉ：Ｓａｐｐｉｒｅ等の固体レーザ、あるいは、半導体レーザ等が使用でき、気体レーザでも良い。
【００１０】
図１（ａ）の反射鏡Ａの反射面の形状は、入射光が反射膜Ａと反射膜Ｂの間で多重反射されるような曲面をもつようにする。図１（ｂ）と（ｃ）の反射鏡Ａと反射膜Ｂの反射面の形状は入射光が反射鏡Ａと反射膜Ｂの間で多重反射するような曲面をもつようにする。また、反射鏡Ａおよび光ファイバ３は左右に移動でき、良好な共振が得られるように、両者の距離を調整することができる。
【００１１】
図１（ａ）の構成の動作を説明する。入射光（励起光）ａ、ｂ、ｃは反射鏡Ａを透過した後、反射膜Ｂで反射し、反射膜Ａと反射膜Ｂの間で多重反射する。反射鏡Ａを透過する光が光ファイバ３のコア１１の部分に絞られて入射されるようにすると、光の利用効率が良くなる。同様に、反射膜Ａで反射される光も光ファイバ３のコア１１の部分に絞られるようにすると光の利用効率がよくなる。反射膜Ａと反射膜Ｂで多重反射する間に、媒質２０で励起された光は反射膜Ａと反射膜Ｂにより共振することにより発振し、その発振光は半透膜である反射膜４の光ファイバ３のコア１１部分から一部の光が透過し、コア１１により光ファイバへ導かれる。図１（ａ）の構成ではビームウェストは反射膜Ｂのところにできる。そのため、媒質２０は反射膜Ｂに近い位置に配置するのが励起光のエネルギーを光発振に有効に利用できるので良い。
【００１２】
図１（ｂ）の動作も図１（ａ）と同様である。反射膜Ｂの反射面の形状が曲面であるため、ビームウェストの位置を任意に設定できる。図１（ｃ）は光入射側のレンズ２５により光共振装置へのモードマッチングを行うため、入射効率が上がる。図１（ｂ）および（ｃ）の場合も、反射鏡Ａを透過する光が光ファイバ３のコア１１の部分だけに入射されるようにすると光の利用効率が良くなる。また、反射膜Ａで反射される光も光ファイバ３のコア１１の部分だけに反射すると光の利用効率が良くなる。図１（ｂ）および（ｃ）の構成では、ビームウェストは反射膜Ａと反射膜Ｂの間で比較的に反射膜Ｂに近い位置にできる。媒質２０はビームウェストのできる位置に配置するのが励起光のエネルギーを光発振に有効に利用できるので良い。
【００１３】
図２は本発明の光共振装置を備える光発振装置の構成の実施の形態を示す。図１（ａ）の光共振装置を備える場合の装置構成を示す。図２において、３０は光源であって、コヒーレントな励起光（ポンプ光）を発生するものである。例えばレーザ光源である。３１は光発振装置である。３５は入射光学系であり、光源３０で発生した励起光を光発振部４０に導くものである。４０は光発振部であって、光発振させるものであり、例えば入射光に対して光パラメトリック発振、光パラメトリック増幅あるいは入射光に対する高調波を発生するものである。光発振部４０において、１は反射鏡Ａであって、曲面の反射面をもつものである。２は反射鏡Ａの反射膜であって、半透膜である。３は光ファイバである。４は反射膜Ｂであって、光ファイバ３の端部に設けているものである。２０は媒質である。４２は位置調整装置１であって、反射鏡Ａの位置を調整するものである。４３は位置調整装置２であって、光ファイバ３の反射膜Ｂの位置を調整するものである。なお、図２の光発振装置において、図１（ｂ）、（ｃ）の光共振装置の構成をもつようにする場合には、光ファイバを図１（ｂ）、（ｃ）のように曲面の反射膜Ｂをもつ光共振装置を使用する。
【００１４】
図２の構成において、光源３０で発生した励起光は入射光学系３５で導かれて反射鏡１に入射し、透過して反射膜Ｂで反射する。反射鏡１の反射膜Ａと反射膜Ｂの間で多重反射する間に媒質２０で励起された光は反射膜Ａと反射膜Ｂの間で共振することにより発振し、その発振光の一部は反射膜Ｂを透過して光ファイバ３に導かれる。
【００１５】
図２の光発振装置を光パラメトリック共振器（ＯＰＯ）として使用する場合には、アイドラ光の角周波数をωｉ　、シグナル光の角周波数をωｓ　としたとき、角周波数ωｐ　（＝ωｓ　＋ωｉ　）の励起光（ポンプ光）を入射光とする。ポンプ光は媒質２０を通過しながら反射鏡Ａと反射膜Ｂとの間で反射を繰り返す間に、光パラメトリック共振により、角振動数ωｓ　とωｉ　の光が発振する。その出力光は反射膜Ｂを通して直接光ファイバ３に導かれる。
【００１６】
あるいは、図２の光発振装置を光パラメトリック増幅器（ＯＰＡ）として使用する場合には、角周波数ωｐ　の励起光（ポンプ光）と角周波数ωｓ　のシグナル光を入射することにより、ωｓ　とωｉ　が増幅されるので、増幅された出力光を光ファイバへ直接導くことができる。
【００１７】
図２の光発振装置を波長変換装置として使用する場合には、角周波数ω１　と角周波数ω２　の励起光（ポンプ光）を入射する。媒質２０によりω３　＝ω１　±ω２　が励起されるので、ω３　の光を光ファイバ３へ直接入力する。ω１　＝ω２　の場合には第２高調波発振器（ＳＨＧ）となる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、光反射を行わせる部分は反射鏡Ａの反射膜Ａと光ファイバの端部に設けた反射膜Ｂの二つだけで、媒質で励起された光を光ファイバに直接入射するので、媒質で励起された光が効率良く光ファイバに導かれる。また、従来独立して設けられていた反射鏡Ｂがないので部品点数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の装置構成の実施の形態を示す図である。
【図３】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
１：反射鏡Ａ
２：反射膜Ａ
３：光ファイバ
４：反射膜Ｂ
１０、１２：クラッド
１１：コア
２０：媒質
２５：レンズ
【図１】
2004117477.tif 000003
【図２】
2004117477.tif 000004
【図３】
2004117477.tif 000005