(57)【要約】【課題】光ファイバレーザ装置において、簡便な方法で光路内の偏光状態を制御して光出力を安定化が達成された低価格な構成のものがない。【解決手段】少なくとも２×２の入出力ポートを具備する光結合器と該入出力ポートの１組に対してピグテールファイバを含む光増幅ファイバを接続してループ状になるよう構成された光路と、該入出力ポートの他の１組に光ファイバを接続し、その両端にミラーを配置してレーザ共振構造を形成してなる光ファイバレーザ装置において、光結合器光路内に１／２波長板が挿入されてなることを特徴とする光ファイバレーザ装置。光結合器光路内に分岐比１：１のビームスプリッタを挿入してもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２×２の入出力ポートを具備する光結合器と該入出力ポートの１組に対してピグテールファイバを含む光増幅ファイバを接続してループ状になるよう構成された光路と、該入出力ポートの他の１組に光ファイバを接続し、その両端にミラーを配置してレーザ共振構造を形成してなる光ファイバレーザ装置において、光結合器光路内に１／２波長板が挿入されてなることを特徴とする光ファイバレーザ装置。
【請求項２】
光結合器光路内に分岐比１：１のビームスプリッタを挿入してなる請求項１記載の光ファイバレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は簡便な方法で光路内の偏光状態を制御して光出力の安定化が達成された光ファイバレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバレーザ装置は、光出力の品質や出力、取り扱いの容易性、等の優れた特徴があるために、近年急激に普及してきた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ファイバレーザの構成は、光増幅ファイバに励起光を入射してループ型やファブリーペロ（ＦＰ）型等のレーザ発振構造を用いてレーザ光を出力させるものである。ファイバレーザに要求される特性として、出力やビーム品質に加えて光出力の安定性が重要な特性となっている。
【０００４】
光出力の安定性は、種々の要因によって変動するが、温度や機械的安定性は勿論であるが、光路内でのモード変動や偏光の変動等が重要な因子となっている。モード変動等はコア径、コア／クラッド間の比屈折率差等の光路パラメータによって低減することが可能である。しかしながら、偏光状態はランダムに変化することから、出力を安定化するためには偏光を制御する工夫が不可欠であった。
【０００５】
従来、偏光を制御するために、何らかの偏光制御素子を光路内に設置する必要があったが、その具体的な例を図４及び図５に示す。
【０００６】
図４は、偏波の制御のために、レーザ共振器を構成するためにその一端にファラデーミラーを設置した例である。本例では、ファラデーミラー３４と出力ミラー３２との間でレーザ共振器を構成しているが、ファラデーミラーにより共振器光路内の偏光状態を一定にさせるものである。この場合、共振器自体は極めて簡単な構成となる。
【０００７】
図５は、レーザ共振器を構成する光路内に偏波制御器を設置した例である。光増幅ファイバ４１に対してその両端にミラーを設置して共振器を構成するものであるが、全反射ミラー４３及び出力ミラー４２はレーザ発振波長に選択されている。出力ミラー４２はレーザ光波長に対して部分反射特性を有している。本例ではこの両ミラーで形成される共振器光路内に４５の偏光制御器を設置している。
【０００８】
この場合には偏波制御器を一定にして偏波状態を一定にすることも可能であるが、より安定性を向上させるために偏光状態をモニターし、偏波制御器を稼動させて偏光状態を所定の状態に保つ能動的な制御も可能である。
【非特許文献１】オプトロニクス、２００５年、１１月号、Laser Focus World、August 2005、pp.66
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図４に示したような、偏波の制御のために、レーザ共振器を構成するためにその一端にファラデーミラーを設置した場合には、共振器自体は極めて簡単な構成となるが、ファラデーミラー自体は波長板やファラデー素子等多数の部品により構成されるため高価な素子であることからコスト低減が容易ではなかった。さらに、長時間にわたるドリフト的なレーザ光出力値の変動が数％の割合で発生することが避けられない。
【００１０】
また、図５に示したようなレーザ共振器を構成する光路内に偏波制御器を設置した場合には、偏光制御器を能動的に制御することも可能であるので、その場合には、レーザ光出力値の変動を１％以下に抑制することも可能であるが、制御電子回路等が必要になってコストを上昇させる要因となり、また、装置の小型化にも支障があった。
【００１１】
以上のように従来技術においては、偏光状態を制御してレーザ光出力を安定化させるための簡便な方法がなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、少なくとも２×２の入出力ポートを具備する光結合器と該入出力ポートの１組に対してピグテールファイバを含む光増幅ファイバを接続してループ状になるよう構成された光路と、該入出力ポートの他の１組に光ファイバを接続し、その両端にミラーを配置してレーザ共振構造を形成してなる光ファイバレーザ装置において、光結合器光路内に１／２波長板が挿入されてなることを特徴とする光ファイバレーザ装置である。
【００１３】
また、光結合器光路内に分岐比１：１のビームスプリッタを挿入してなる上記の光ファイバレーザ装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ファイバレーザ共振器内に生じる偏光状態のランダムな変動に起因するレーザ光出力の変動の問題を簡便な方法によって解決した光ファイバレーザ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、少なくとも２×２の入出力ポートを具備する光結合器と該入出力ポートの１組に対してピグテールファイバを含む光増幅ファイバを接続してループ状になるよう構成された光路と、該入出力ポートの他の１組に光ファイバを接続し、その両端にミラーを配置してレーザ共振構造を形成してなる光ファイバレーザ装置において、光結合器光路内に１／２波長板が挿入されてなることを最も主要な特徴とする。従来の技術とは、光路内に偏光制御器やファラデーミラーに換えて１／２波長板を設置していることが異なる。
【００１６】
図１に、本発明の実施形態の一例を示す。図２は光結合器８の構成例を示す。なお、一点鎖線は光路を表している。
光増幅ファイバ１の両端は、光結合器８の入出力ポートであってクロスポートとなる１０ａ、１１ｂに接続され、また、他のクロスポートである１０ｂ、１１ａの入出力ポートは、それぞれの出力ミラー２、全反射ミラー３に接続されている。これら入出力ポートの１０ａと１１ｂ、１０ｂと１１ａが、コリメートレンズ１２ａ、１２ｂによって接続される。
【００１７】
レーザ動作させるには、励起ＬＤ７からの励起光を合波器６により、入射する。入射された励起光は、光結合器８を通して光増幅ファイバ１に導入される。励起光により生じた誘導放出光は、光結合器８を通して全反射ミラー３で反射され、もとの経路を逆に辿って出力ミラー２で部分反射される。出力ミラー２と全反射ミラー３の間で共振器が構成されることから、この共振器内でレーザ発振する。
【００１８】
誘導放出光は、出力ミラー２と全反射ミラー３で構成される共振器を１往復する間に４回も１／２波長板を通過することになる。光はそのたび毎に位相がπ／２だけ回転する。従って、光が共振器内を往復するための所要時間の１／４の時間以上の時間周期で変動する偏光状態に対しては、偏光面の回転によって偏光状態が均一化される。そのため、偏光の変動によるレーザ光出力の変動は偏光状態が均一化されることによって抑制されることになる。
【実施例１】
【００１９】
以下、実施例により具体的に説明する。
【００２０】
光増幅ファイバ１には、市販のＺｒＦ４系フッ化物光ファイバで、活性イオンとしてプラセオジウム７００ｐｐｍが添加された長さ４ｍの光ファイバを用いた。フッ化物光ファイバと石英光ファイバの接合は、端面を８度研磨してオプティカルコンタクトさせることで結合した。
出力ミラー２と全反射ミラー３は誘電体多層膜で形成されたもので反射率は、波長１３０５ｎｍにおいてそれぞれ９８．８％および３５．７％であった。
【００２１】
光結合器は、２芯のコリメータを用いて構成し、市販の１／２波長板を挿入した。励起ＬＤには、９８０ｎｍの励起ＬＤを用い、合波器には、９８０／１３１０ｎｍのファイバ型カップラを用いた。
【００２２】
本構成において、励起ＬＤからの励起光出力がほぼ２０ｍＷのときにレーザ発振が起こり、励起光出力が２９０ｍＷでレーザ光出力約３２ｍＷが得られた。出力の安定性に対しては、励起ＬＤへの供給電流を４７０ｍＡと一定にし、レーザ光出力を３１ｍＷとなるように３０分間放置した後、レーザ光出力の経時変化を調べた。１時間以内のレーザ光出力の変動は、３１ｍＷに対してほぼ＋／−０．８％以内に抑制されていた。
【００２３】
この変動は、偏波制御器を用いて能動的に制御した場合に相当する安定性であり、本実施例に示す簡便な方法で十分な安定性が得られる利点があることを示すものである。
【００２４】
なお、偏光状態の変動は１秒かそれ以下の周期で生じると考えられるのでこの間に光が共振器内を往復する回数は数億回にも達するので、１／２波長板によって偏光状態は十分に均一化がなされることによって偏光状態の変動による出力変動は十分に抑制されるのである。
【実施例２】
【００２５】
図２に示した光結合器光路内に、１／２波長板に加え、ビームスプリッタ２３を設置して実施した。この場合の光結合器を図３に示す。実施例１と同じ条件にてレーザ出力光の安定性を調べたところ、安定性は実施例１に比べて僅かであるが改善し、出力変動は、＋／−０．６％となった。ビームスプリッタを加えることにより、光の経路が２倍となることから偏光面の変動がより均一化して出力変動が低減されたものである。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、光通信分野における通信システムはもちろん、評価・測定など光伝送の応用分野にも利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１で用いた光結合器の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例２で用いた光結合器の構成を示す図である。
【図５】共振器光路内に偏光制御器を設置した従来の光ファイバレーザ装置の例を示す図である。
【図４】全反射ミラーにファラデーミラーを設置した従来の光ファイバレーザ装置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    光増幅ファイバ
２    出力ミラー
３    全反射ミラー
６    合波器
７    励起ＬＤ
８    光結合器
９    １／２波長板
１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ    入出力ポート
１２ａ、１２ｂ    コリメートレンズ
２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ    入出力ポート
２２ａ、２２ｂ    コリメートレンズ
２３    ビームスプリッタ
３１    光増幅ファイバ
３２    出力ミラー
３４    ファラデーミラー
３６    合波器
３７    励起ＬＤ
４１    光増幅ファイバ
４２    出力ミラー
４３    全反射ミラー
４５    偏光制御器
４６    合波器
４７    励起ＬＤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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