(57)【要約】 【課題】戻り光を低減させることができる光ファイバ装置、光ファイバ装置の製造方法、及びモード同期光ファイバレーザ装置を提供すること。【解決手段】モード同期光ファイバレーザ装置１の光ファイバ装置１６は、光ファイバ１６１と、この光ファイバ１６１の端面上に設けられた反射防止膜１６Ｂと、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃと、保護膜であるＳｉＯ２膜１６Ｄとを備える。光ファイバ１６１の端面は、光ファイバの光軸に対して傾斜した傾斜面であり、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃは、傾斜面と略平行に設けられている。前記傾斜面の傾斜角度は、６°以上である。【選択図】 図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと、この光ファイバの端面上に設けられたカーボンナノチューブを含有する層とを備え、
前記光ファイバの端面は、前記光ファイバの光軸に対して傾斜した傾斜面であり、
前記カーボンナノチューブを含有する層は、前記傾斜面と略平行に設けられていることを特徴とする光ファイバ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバ装置において、
前記傾斜面と、前記光ファイバの光軸と直交する面とがなす角度が６°以上であることを特徴とする光ファイバ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光ファイバ装置において、
前記光ファイバの端面上には、反射防止膜が設けられていることを特徴とする光ファイバ装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の光ファイバ装置において、
前記カーボンナノチューブを含有する層上には、このカーボンナノチューブを含有する層を覆う保護膜が設けられていることを特徴とする光ファイバ装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光ファイバ装置において、
前記光ファイバの端部が挿通されたフェルールを有し、
前記フェルールの端面および前記光ファイバの前記端面は略同一平面上にあり、
前記フェルールの端面および前記光ファイバの前記端面上には無機物質を含有する反射防止膜が設けられ、
この反射防止膜上に前記カーボンナノチューブを含有する層が設けられるとともに、前記カーボンナノチューブを含有する層上には、無機物質を含有する前記保護膜が設けられ、
前記反射防止膜の外周部は、前記カーボンナノチューブを含有する層により被覆されておらず、
前記保護膜は、前記反射防止膜の外周部に接触していることを特徴とする光ファイバ装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載の光ファイバ装置において、
前記カーボンナノチューブを含有する層は、前記カーボンナノチューブと、バインダ材とを含有することを特徴とする光ファイバ装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れかに記載の光ファイバ装置において、
前記カーボンナノチューブは、端部がカルボキシル基、水酸基のうちの少なくとも何れか一つにより装飾されたオープンエンドのカーボンナノチューブであることを特徴とする光ファイバ装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れかに記載の光ファイバ装置において、
前記光ファイバは、偏波保持光ファイバにより構成されていることを特徴とする光ファイバ装置。
【請求項９】
請求項１から８の何れかに記載の光ファイバ装置において、
前記光ファイバの前記端面上には、レーザ光源からの光により励起される光増幅媒体によって増幅された光が入射するフィルタが設けられ、
前記フィルタは、前記レーザ光源から出射される光を反射するとともに、増幅された前記光を透過させるものであり、
前記フィルタの光出射側に前記カーボンナノチューブを含有する層が設けられていることを特徴とする光ファイバ装置。
【請求項１０】
レーザ光源を有するとともに、
前記レーザ光源からの光が供給される光増幅領域が形成され、
前記光増幅領域から出射された光の一部を再度、前記光増幅領域に導入するとともに、前記光増幅領域から出射された光の他の一部を出力するモード同期光ファイバレーザ装置であって、
請求項１から９の何れかに記載の光ファイバ装置を備えることを特徴とするモード同期光ファイバレーザ装置。
【請求項１１】
光ファイバを備える光ファイバ装置の製造方法であって、
前記光ファイバの端面を前記光ファイバの光軸に対して傾斜した傾斜面とする工程と、
前記光ファイバの端面に、カーボンナノチューブを含有する層を設ける工程とを備え、
カーボンナノチューブを含有する層を設ける前記工程は、カーボンナノチューブを溶媒に分散させ、遠心分離した後、上澄みを抽出し、前記光ファイバの端面上に塗布する工程を含むことを特徴とする光ファイバ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ装置、光ファイバ装置の製造方法、及びモード同期光ファイバレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信分野において、光増幅器等の様々な光学機器からのノイズ、すなわち増幅自然放出光（ＡＳＥ）を減らし、ＳＮ比を向上させる試みがなされている。例えば、可飽和吸収体であるカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を使用して、ノイズの透過を防止し、ＳＮ比を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
具体的には、特許文献１には、光ファイバの端面およびフェルールの端面に、カーボンナノチューブを含有する層（ＣＮＴ層）を形成し、さらに、カーボンナノチューブを含有する層上に紫外線硬化樹脂を塗布する構成が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８００２８号公報（第７頁、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の技術は以下の点で改善の余地を有している。
光ファイバからの光は、光ファイバの端面とカーボンナノチューブを含有する層（ＣＮＴ層）との界面で反射されるとともに、ＣＮＴ層の外表面（光ファイバの端面と反対側の表面）で反射される。
光ファイバの端面とＣＮＴ層との界面、およびＣＮＴ層の外表面は垂直面となっているので、光ファイバの端面とＣＮＴ層との界面での反射光、ＣＮＴ層の外表面での反射光が、光ファイバのコア内部に戻ってしまい、戻り光が発生する。
これに加え、光ファイバの端面上にＣＮＴ層が設けられた構成となっているため、光ファイバの端面とＣＮＴ層との界面からの戻り光と、ＣＮＴ層の外表面からの戻り光とが光ファイバ内部で干渉してしまうおそれもある。
そのため、特許文献１に開示されたような構成をモード同期光ファイバレーザ装置に適用した場合には、戻り光の影響により、光ファイバレーザ装置のモード同期がくずれてしまう可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、戻り光を低減させることができる光ファイバ装置、光ファイバ装置の製造方法、及びモード同期光ファイバレーザ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光ファイバ装置は、光ファイバと、この光ファイバの端面上に設けられたカーボンナノチューブを含有する層とを備え、前記光ファイバの端面は、前記光ファイバの光軸に対して傾斜した傾斜面であり、前記カーボンナノチューブを含有する層は、前記傾斜面と略平行に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
ここで、光ファイバの端面上に、カーボンナノチューブを含有する層が直接設けられていてもよく、他の層や、膜を介して、光ファイバの端面上にカーボンナノチューブを含有する層が間接的に設けられていてもよい。
また、光ファイバの種類は特に限られず、例えば、光増幅媒体として希土類が添加された希土類添加光ファイバ等であってもよい。
光ファイバの端面が傾斜面となっているので、この光ファイバの端面で反射した反射光は、光ファイバの光軸に対し、斜めに進む。そのため、反射光は光ファイバのコアの外部に抜けることとなる。これにより、戻り光の発生を防止できる。
また、カーボンナノチューブを含有する層は傾斜面である光ファイバの端面と略平行であるため、カーボンナノチューブを含有する層の表面も傾斜面となる。従って、カーボンナノチューブを含有する層の表面で反射した反射光も、光ファイバのコアの外部に抜けることとなり、これにより、戻り光の発生を防止できる。
さらに、本発明では、光ファイバの端面での反射光、カーボンナノチューブを含有する層の表面での反射光は、光ファイバのコアの外部に抜けることとなるので、光ファイバ内部で反射光同士が干渉しあうこともない。
ここで、カーボンナノチューブを含有する層が光ファイバの傾斜面と略平行であるとは、本発明の効果を奏する範囲程度の誤差を許容することを意味する。
【０００８】
さらに、本発明では、傾斜面と、前記光ファイバの光軸と直交する面とがなす角度が６°以上であることが好ましい。なかでも、前記角度は８°以上であることが好ましい。また、前記角度は、２０°以下であることが好ましく、さらには、前記角度は１２°以下であることがより好ましい。
このように、傾斜面と、光ファイバの光軸と直交する面とがなす角度を６°以上とすることで、確実に、戻り光の発生を防止することができる。
【０００９】
また、本発明では、光ファイバの端面上には、反射防止膜が設けられていることが好ましい。
反射防止膜を形成することで、反射光の発生を低減させることができる。
【００１０】
さらに、本発明では、前記カーボンナノチューブを含有する層上には、このカーボンナノチューブを含有する層を覆う保護膜が設けられていることが好ましい。
カーボンナノチューブを含有する層上に保護膜を形成することで、カーボンナノチューブを含有する層を保護し、カーボンナノチューブの脱落を防止することができる。
ここで、保護膜としては、ＳｉＯ２膜、Ｓｉ膜、ＴａＯ５膜、ＭｇＯ膜、ＭｇＦ２膜等が例示できる。保護膜は、光の透過により劣化しにくく、耐熱性、耐久性の高いものであることが好ましい。さらには、保護膜としては、カーボンナノチューブを含有する層との密着性に優れているものが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明では、前記光ファイバの端部が挿通されたフェルールを有し、前記フェルールの端面および前記光ファイバの端面は略同一平面上にあり、前記フェルールの端面および前記光ファイバの端面上には無機物質を含有する反射防止膜が設けられ、この反射防止膜上に前記カーボンナノチューブを含有する層が設けられるとともに、前記カーボンナノチューブを含有する層上には、無機物質を含有する前記保護膜が設けられ、前記反射防止膜の外周部は、前記カーボンナノチューブを含有する層により被覆されておらず、前記保護膜は、前記反射防止膜の外周部に接触していることが好ましい。
反射防止膜の外周部は、カーボンナノチューブを含有する層により被覆されておらず、保護膜は、反射防止膜の外周部に接触している。反射防止膜は、無機物質を含有する層であるため、無機物質を含有する保護膜との密着性がよい。そのため、保護膜のはがれを防止することができ、確実にカーボンナノチューブを含有する層を保護することができる。
ここで、フェルールの端面および光ファイバの端面上に、反射防止膜、カーボンナノチューブを含有する層、保護膜を形成する場合において、前記反射防止膜を、光ファイバのコアの屈折率およびカーボンナノチューブを含有する層の屈折率を考慮した反射防止膜とし、前記保護膜を空気の屈折率およびカーボンナノチューブを含有する層の屈折率を考慮した反射防止膜としてもよい。
このような構成とすることで、反射光の発生を確実に抑制することができる。
【００１２】
さらに、本発明では、前記カーボンナノチューブを含有する層は、前記カーボンナノチューブと、バインダ材とを含有することが好ましい。
カーボンナノチューブを含有する層がバインダ材を含有することにより、カーボンナノチューブの脱落を防止することができる。
ここで、バインダ材としては、カーボンナノチューブ同士を結着させるようなものであればよく、さらには、光ファイバ内を伝播する光を透過するようなものであればよい。
例えば、バインダ材としては紫外線硬化型の樹脂や、ポリイミド樹脂、ＰＶＡ等の樹脂で構成されるものがあげられる。
【００１３】
また、前記カーボンナノチューブは、端部がカルボキシル基、水酸基のうちの少なくとも何れか一つにより装飾されたオープンエンドのカーボンナノチューブであることが好ましい。
このように、端部がカルボキシル基、水酸基により装飾されたオープンエンドのカーボンナノチューブを使用することで、カーボンナノチューブを溶媒に分散させやすくなる。そのため、カーボンナノチューブが均一に分散したカーボンナノチューブを含有する層を形成することが可能となる。
【００１４】
さらに、前記光ファイバは、偏波保持光ファイバにより構成されていることが好ましい。
本発明によれば、前記光ファイバを偏波保持光ファイバにより構成することで、光ファイバにより伝播される光の偏光状態を確実に保持することができる。
【００１５】
また、本発明では、前記光ファイバの前記端面上には、レーザ光源からの光により励起される光増幅媒体によって増幅された光が入射するフィルタが設けられ、前記フィルタは、前記レーザ光源から出射される光を反射するとともに、増幅された前記光を透過させるものであり、前記フィルタの光出射側に前記カーボンナノチューブを含有する層が設けられていることが好ましい。
レーザ光源からの光のほとんどは、光増幅媒体で吸収されるが、レーザ光源からの一部の光が光増幅媒体で吸収されないことがある。レーザ光源からの光は一般に強度が強いため、このような光がカーボンナノチューブを含有する層に入射すると、カーボンナノチューブを含有する層が劣化するおそれがある。
また、レーザ光源からの強い光がカーボンナノチューブを含有する層に入射すると、カーボンナノチューブを含有する層の可飽和特性が飽和するおそれがある。そのため、カーボンナノチューブを含有する層をノイズが透過してしまう可能性がある。
本発明では、光ファイバ装置の光ファイバの端面上に、レーザ光源から出射される光を反射するとともに、光増幅媒体で増幅された光を透過させるフィルタを設けているので、カーボンナノチューブを含有する層にレーザ光源からの光が入射されるのを防ぐことができる。これにより、カーボンナノチューブを含有する層の劣化を防止することができる。さらには、カーボンナノチューブを含有する層の可飽和特性の飽和を防止することができる。
なお、前記フィルタは、光ファイバの端面上に直接形成されていてもよく、光ファイバの端面上に形成された他の膜、層を介して間接的に形成されていてもよい。
さらに、カーボンナノチューブを含有する層は、前記フィルタ上に直接形成されていてもよく、他の層や、膜を介して間接的に形成されていてもよい。
【００１６】
本発明のモード同期光ファイバレーザ装置は、レーザ光源を有するとともに前記レーザ光源からの光が供給される光増幅領域が形成され、前記光増幅領域から出射された光の一部を再度、前記光増幅領域に導入するとともに、前記光増幅領域から出射された光の他の一部を出力するモード同期光ファイバレーザ装置であって、上述した何れかの光ファイバ装置を備えることを特徴とする。
このような本発明によれば、上述した何れかの光ファイバ装置を備えているので、戻り光を低減させることができ、光ファイバレーザ装置のモード同期がくずれてしまうことを確実に防止することができる。
なお、光ファイバ装置の光ファイバを、希土類が添加された希土類添加光ファイバとした場合には、光増幅領域は、光ファイバ装置の光ファイバに形成されていることとなる。
ここで、光ファイバ装置の光ファイバの一方の端面にのみカーボンナノチューブを含有する層が設けられている場合には、カーボンナノチューブを含有する層が設けられた端面が、光ファイバの他方の端面よりも、モード同期光ファイバレーザ装置の光出力方向先端側、或いは光伝播方向先端側になるように、光ファイバ装置を配置することが好ましい。
【００１７】
本発明の光ファイバ装置の製造方法は、光ファイバを備える光ファイバ装置の製造方法であって、前記光ファイバの端面を前記光ファイバの光軸に対して傾斜した傾斜面とする工程と、前記光ファイバの端面に、カーボンナノチューブを含有する層を設ける工程とを備え、カーボンナノチューブを含有する層を設ける前記工程は、カーボンナノチューブを溶媒に分散させ、遠心分離した後、上澄みを抽出し、前記光ファイバの端面上に塗布する工程を含むことを特徴とする。
【００１８】
ここで、本発明では、カーボンナノチューブを含有する層を設ける工程において、カーボンナノチューブを分散させた溶媒を遠心分離した後、上澄みを抽出し、この上澄みを再度遠心分離して、さらに上澄みを抽出するという作業を複数回繰り返した後、上澄みを光ファイバの端面に塗布することが好ましい。
このような本発明によれば、カーボンナノチューブを分散させた溶媒を遠心分離した後、上澄みを抽出し、この上澄みを少なくとも光ファイバの端面に塗布しているので、可飽和吸収特性に優れたカーボンナノチューブを含有する層を形成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、戻り光を低減させることができる光ファイバ装置、光ファイバ装置の製造方法、及びモード同期光ファイバレーザ装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第一実施形態）
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
本実施形態は、光ファイバの端面が、光ファイバの光軸に対して傾斜した傾斜面であり、光ファイバの端面上には、傾斜面と略平行なカーボンナノチューブを含有する層が設けられている光ファイバ装置に関するものである。
図１には、このような光ファイバ装置を有するモード同期光ファイバレーザ装置１が示されている。
具体的には、モード同期光ファイバレーザ装置１は、励起用レーザ光源１１と、ＷＤＭ（optical wavelength division multiplexed ）モジュール１２と、励起用レーザ光源１１からの励起光が供給される光増幅器１３と、ハーフミラーモジュール１４と、これらを接続する複数の光ファイバ装置１５と、光ファイバ装置１６とを備える。
【００２１】
ＷＤＭモジュール１２、光増幅器１３、ハーフミラーモジュール１４は、光ファイバ装置１５，１６によりリング状に接続されている。
ＷＤＭモジュール１２は、光を一方向に流すためのアイソレータ１２１と、このアイソレータ１２１よりも、光の伝播方向先端側に配置されたＷＤＭフィルタ１２２とを備える。アイソレータ１２１およびＷＤＭフィルタ１２２は、筐体１２３内に配置されている。
ＷＤＭフィルタ１２２は、９８０ｎｍ波長付近の光を反射し、１５５０ｎｍ波長付近の光を透過するものである。すなわち、励起用レーザ光源１１からの光を反射するとともに、ハーフミラーモジュール１４から、光ファイバ装置１６を介して導入された光を透過するものである。
ＷＤＭフィルタ１２２には、反射防止膜（図示略）が成膜されている。
【００２２】
励起用レーザ光源１１は、ＷＤＭモジュール１２のＷＤＭフィルタ１２２に向かってレーザ光を照射するように配置されている。この励起用レーザ光源１１は、レーザダイオードであり、本実施形態では、波長９７５ｎｍのレーザ光を出力パワー６０ｍＷで出力している。
【００２３】
励起用レーザ光源１１と、ＷＤＭモジュール１２との間には、光ファイバ装置１５が配置されており、励起用レーザ光源１１からの光を、ＷＤＭモジュール１２へと導いている。
この光ファイバ装置１５は、光ファイバ１５２と、この光ファイバ１５２の一端に取り付けられたフェルール１５１と、コリメータレンズＬとを備える。
コリメータレンズＬは、光ファイバ１５２からの光を平行光にかえるものであり、非球面レンズである。このコリメータレンズＬと、フェルール１５１とは、筐体１５３に収容されており、相対位置が固定されている。
光ファイバ１５２は、シングルモードの偏波保持光ファイバである。
フェルール１５１は、光ファイバ１５２の一方の端部が挿入されるものである。このフェルール１５１は、本体部１５１Ａと、この本体部１５１Ａの先端に挿入されるとともに本体部１５１Ａから突出した突出部１５１Ｂとを備える。本体部１５１Ａは、金属製、例えば、ＳＵＳ製である。この本体部１５１Ａは、大径部１５１Ａ１と、この大径部１５１Ａ１に一体成形され、大径部１５１Ａ１よりも径の小さい小径部１５１Ａ２とを有する。
突出部１５１Ｂは、本体部１５１Ａの大径部１５１Ａ１に挿入されており、大径部１５１Ａ１よりも径が小さくなっている。この突出部１５１Ｂは、セラミック製である。
この突出部１５１Ｂの一方の端面（大径部１５１Ａ１と反対側に位置する端面）と、フェルール１５１に挿入された光ファイバ１５２の端面とは同一平面上にあり、光ファイバ１５２の光軸に対して傾斜した傾斜面となっている。
また、光ファイバ１５２の端面及び、フェルール１５１の突出部１５１Ｂの一方の端面上には、反射防止膜（図示略）が成膜されている。
【００２４】
ＷＤＭモジュール１２の光伝播方向先端側にも、光ファイバ装置１５が接続されている。
この光ファイバ装置１５は、励起用レーザ光源１１と、ＷＤＭモジュール１２との間に配置された光ファイバ装置１５と同様の構成の光ファイバ装置であり、光ファイバ１５２と、この光ファイバ１５２の一端に取り付けられたフェルール１５１と、コリメータレンズＬと、筐体１５３とを備える。
この光ファイバ装置１５の光ファイバ１５２の他端は、光増幅器１３に接続されている。
【００２５】
光増幅器１３は、ＷＤＭモジュール１２、励起用レーザ光源１１よりも光の伝播方向先端側に配置されている。
光増幅器１３は、希土類添加光ファイバを有する。この希土類添加光ファイバは、シングルモードの光ファイバのコア部分にイッテルビウム（Ｙｂ）や、エルビウム（Ｅｒ）等の希土類（光増幅媒体）が添加された光ファイバである。前記光増幅媒体は、励起用レーザ光源１１からの光により励起され、光を増幅する。
本実施形態では、例えば、波長１５５０ｎｍ付近で大きな利得を有するエルビウム（Ｅｒ）添加光ファイバを使用する。
この希土類添加光ファイバが光増幅領域となる。
【００２６】
さらに、光増幅器１３の光伝播方向先端側には、光ファイバ装置１５が配置されている。そして、光増幅器１３は光ファイバ装置１５を介してハーフミラーモジュール（分岐手段）１４に接続されている。
【００２７】
このハーフミラーモジュール１４は、アイソレータ１４１と、このアイソレータ１４１よりも光伝播方向先端側に配置されたハーフミラー１４２とを備える。これらのアイソレータ１４１およびハーフミラー１４２は筐体１４３内に配置されている。
ハーフミラー１４２は、アイソレータ１４１から送出される光の一部を反射するとともに、アイソレータ１４１から送出される光の他の一部を透過する。ここで、本実施形態では、ハーフミラー１４２により反射される反射光と、ハーフミラー１４２を透過する透過光との割合は、１：１である。反射された光は、筐体１４３外部に取り出され、光ファイバ装置１５のコリメータレンズＬ、フェルール１５１を介して、光ファイバ１５２からレーザ光として出力される。
一方、ハーフミラー１４２を透過した光は、ハーフミラーモジュール１４に接続された光ファイバ装置１６に入射し、光ファイバ装置１６によりＷＤＭモジュール１２まで導かれる。
なお、ハーフミラー１４２には反射防止膜（図示略）が形成されている。
【００２８】
ハーフミラーモジュール１４とＷＤＭモジュール１２とは、光ファイバ装置１６を介して接続されている。
光ファイバ装置１６は、光を伝播する光ファイバ１６１と、光ファイバ１６１の一対の端部にそれぞれ接続された一対のフェルール１５１，１６３と、一対のコリメータレンズＬとを備える。
一対のコリメータレンズＬのうち、ハーフミラーモジュール１４側のコリメータレンズＬは、ハーフミラー１４２を透過した光を、光ファイバ１６１に集光させるためのものである。ハーフミラーモジュール１４側のコリメータレンズＬは、フェルール１５１とともに筐体１５３内に配置されている。
一対のコリメータレンズＬのうちＷＤＭモジュール１２側のコリメータレンズＬは、光ファイバ１６１からの光を平行光とし、この平行光をＷＤＭモジュール１２に導入するためのものである。ＷＤＭモジュール１２側のコリメータレンズＬは、フェルール１６３とともに筐体１６４内に配置されている。
【００２９】
光ファイバ１６１は、シングルモードの偏波保持光ファイバである。
この光ファイバ１６１の一対の端部は、それぞれフェルール１５１，１６３に挿入されている。
フェルール１６３は、フェルール１５１と同様の構造であり、本体部１６３Ａと、この本体部１６３Ａの先端に挿入されるとともに本体部１６３Ａから突出した突出部１６３Ｂとを備える。本体部１６３Ａは、大径部１６３Ａ１と、この大径部１６３Ａ１に一体成形され、大径部１６３Ａ１よりも径の小さい小径部１６３Ａ２とを有する。
突出部１６３Ｂは、図２にも示すように、本体部１６３Ａの大径部１６３Ａ１に挿入されており、大径部１６３Ａ１よりも径が小さくなっている。この突出部１６３Ｂは、セラミック製である。
図２に示すように、突出部１６３Ｂの一方の端面（大径部１６３Ａ１と反対側に位置する端面）と、フェルール１６３に挿入された光ファイバ１６１の端面とは同一平面上にあり、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａは、光ファイバ１６１の光軸Ｘ（光ファイバ１６１の長手方向）に対して傾斜した傾斜面となっている。
傾斜面の傾斜角度θは、６°以上、１２°以下であり、好ましくは、８°以上、１２°以下である。ここで傾斜角度θは、光ファイバ１６１の光軸Ｘに直交する面と、傾斜面とがなす角度である。
【００３０】
さらに、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａ上には、図２に示すように、反射防止膜１６Ｂと、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃと、ＳｉＯ２膜（保護膜）１６Ｄとが積層されている。
反射防止膜１６Ｂは、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａに沿って、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａと略平行に形成されている。この反射防止膜１６Ｂは、無機材料で構成されており、例えば、ＳｉＯ２膜と、Ｔａ２Ｏ５膜とが積層された構成となっている。反射防止膜１６Ｂは、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａの全面を覆うように形成されている。
【００３１】
さらに、この反射防止膜１６Ｂ上には、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃが形成されている。
カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃは、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａの傾斜に沿って形成されており、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃは、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａと略平行になっている。
なお、図３に示すように、このカーボンナノチューブを含有する層１６Ｃの平面形状は、反射防止膜１６Ｂの平面形状（すなわち、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａから構成される面の平面形状）よりも小さく、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃは、反射防止膜１６Ｂの外周部上には形成されていない。従って、反射防止膜１６Ｂの外周部が露出した状態となっている。なお、図３においては、後述するＳｉＯ２膜１６Ｄは図示されていない。
なお、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃは、少なくとも、光ファイバ１６１の端面１６１Ａのうち、光ファイバ１６１のコアを覆うように形成されていればよい。
【００３２】
ここで、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃに含有されるカーボンナノチューブは、図４に示すように、１２００ｎｍ〜２０００ｎｍに可飽和吸収特性を有するものである。
なお、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃに含有されるカーボンナノチューブは、モード同期光ファイバレーザ装置１から出射される光の波長を含む波長領域で可飽和吸収特性を示すものであればよく、図４に示すような、広い波長領域で可飽和吸収特性を有するものに限られない。
【００３３】
また、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃに含有されるカーボンナノチューブは、端部がカルボキシル基あるいは水酸基により装飾されたオープンエンドのカーボンナノチューブであることが好ましい。端部がカルボキシル基、或いは水酸基により装飾されたオープンエンドのカーボンナノチューブは、溶媒中に分散させやすいため、カーボンナノチューブが均一に分散したカーボンナノチューブを含有する層１６Ｃを形成することが可能となる。
また、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃに含有されるカーボンナノチューブは、単層のカーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）であることが好ましい。
さらに、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃの厚みは０．１μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。
【００３４】
図２に示すように、ＳｉＯ２膜１６Ｄは、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃ上に設けられている。
ＳｉＯ２膜１６Ｄは、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａを覆う大きさ形状である。すなわち、ＳｉＯ２膜１６Ｄは、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃの平面形状よりも大きく、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃ全面を覆っている。また、ＳｉＯ２膜１６Ｄの外周部は、反射防止膜１６Ｂの外周部に接触している。
さらに、ＳｉＯ２膜１６Ｄもフェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａの傾斜に沿って形成されており、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａと略平行になっている。
【００３５】
なお、光伝播方向後端側（ハーフミラーモジュール１４側）のフェルール１５１の突出部１５１Ｂの端面および光ファイバ１６１の端面上には、反射防止膜（図示略）が形成されているものの、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃ、ＳｉＯ２膜１６Ｄは形成されていない。
【００３６】
このような光ファイバ装置１６は、次のようにして製造される。
まず、光ファイバ１６１の一対の端部をそれぞれ、フェルール１６３、１５１に挿入する。このとき、光ファイバ１６１およびフェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１は光ファイバ１６１の光軸に対して垂直な垂直面であり、傾斜面となっていない。その後、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および前記光ファイバ１６１の端面を、光ファイバ１６１の光軸に対して傾斜した傾斜面とする。具体的には、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および前記光ファイバ１６１の端面をななめ研磨して、傾斜面を形成する。
同様に、フェルール１５１の突出部１５１Ｂの端面およびフェルール１５１に挿入された光ファイバ１６１の端部の端面も斜め研磨して、傾斜面とする。
【００３７】
次に、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａ上に反射防止膜１６Ｂを形成する。反射防止膜１６Ｂは真空蒸着により形成することができる。
その後、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａ上の反射防止膜１６Ｂ上にカーボンナノチューブを含有する層１６Ｃを形成する。
まず、カーボンナノチューブを溶媒に分散させ、遠心分離する。ここでは、超音波で、カーボンナノチューブを溶媒に分散させる。
その後、上澄みを抽出する。この上澄みを再度、遠心分離し、再度上澄みを抽出する。遠心分離および上澄みの抽出を複数回繰り返した後、上澄みを、反射防止膜１６Ｂ上に塗布する。
なお、カーボンナノチューブを分散させる溶媒としては、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ジクロロエタン、アルコール等があげられるが、なかでも、ＤＭＦを使用することが好ましい。
【００３８】
反射防止膜１６Ｂ上に上澄みを塗布する際には、上澄みをスプレーガン（塗布手段）により反射防止膜１６Ｂ上に散布するが、被塗布面（すなわち、反射防止膜１６Ｂ表面）に向かって、加熱空気を送りながら上澄みを散布することが好ましい。加熱空気の送気方向は、スプレーガンによる上澄みの散布方向と略一致する方向であることが好ましい。
このように加熱空気を送気しながら、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃを形成することで、溶媒を確実に蒸発させることができる。カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃに溶媒が残存する場合には、溶媒にカーボンナノチューブが付着し、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃにおいて、カーボンナノチューブにムラが生じる。
これに対し、本実施形態では、溶媒を確実に蒸発させることができるので、カーボンナノチューブのムラの発生を防止することができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、反射防止膜１６Ｂの外周部上には、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃを形成しない。
本実施形態では、反射防止膜１６Ｂのうち、光ファイバ１６１の端面１６１Ａ上部に該当する部分（少なくとも光ファイバ１６１のコアを覆っている部分）のみに選択的にカーボンナノチューブを含有する層を形成する。
まず、反射防止膜１６Ｂの光ファイバ１６１の端面１６１Ａ上部に該当する部分を露出させるとともに、反射防止膜１６Ｂの外周部を覆うマスクを用意する。このマスクは、アルミ板、ＳＵＳ板等で構成され、中央に孔が空いている。このマスクを反射防止膜１６Ｂ上に設置すると、マスクの孔から、反射防止膜１６Ｂの中央部分（光ファイバ１６１の端面１６１Ａの上部に該当する部分）が露出する。
次に、スプレーガンにより、カーボンナノチューブを含有する分散液を散布する。
このように、反射防止膜１６Ｂ上に、アルミ板、ＳＵＳ板等のマスクを設置することで、反射防止膜１６Ｂの外周部上にカーボンナノチューブを含有する層１６Ｃが形成されてしまうのを防止できる。
また、スプレーガンにより、反射防止膜１６Ｂ上全面にカーボンナノチューブを含有する層を形成した後、反射防止膜１６Ｂの外周部が露出するように、カーボンナノチューブを含有する層の外周部を削ってもよい。
以上のようにして、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃを形成した後、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃ上にＳｉＯ２膜１６Ｄを形成する。
ＳｉＯ２膜１６Ｄは真空蒸着により形成することができる。
以上のようにして、光ファイバ装置１６を得ることができる。
【００４０】
次に、モード同期光ファイバレーザ装置１を用いたレーザ発振について説明する。
モード同期光ファイバレーザ装置１の電源が投入され、励起用レーザ光源１１に電流が加えられると、レーザ光が出力され、ＷＤＭモジュール１２内に導入される。そして、この光は、ＷＤＭフィルタ１２２で反射され、光ファイバ装置１５を介して、光増幅器１３に導入される。光増幅器１３では、増幅が行われ、増幅された光は、光ファイバ装置１５を介して、ハーフミラーモジュール１４に導入される。ハーフミラーモジュール１４では、ハーフミラー１４２により、一部の光を反射するとともに、他の一部の光を透過する。反射された光は、光ファイバ装置１５を介してレーザ光として出力される。
一方、透過した光は、光ファイバ装置１６を介して、ＷＤＭモジュール１２に導入される。
ここで、モード同期光ファイバレーザ装置１に電源を投入した当初では、モード同期光ファイバレーザ装置１内を循環する光の強度が弱いため、不安定な多モード発振が行われる。
光がモード同期光ファイバレーザ装置１内を循環するにつれて、光の強度が大きくなる。そして、カーボンナノチューブの可飽和吸収特性が出現するパワーに達すると、カーボンナノチューブの可飽和吸収特性の回復時間に依存して、モード同期状態となり、図５に示すような安定なパルス発振状態に達する。
【００４１】
図５の横軸は時間であり、縦軸は、出力された光の強度である。パルス繰り返し時間間隔は、１７．１ｎｓであり、繰り返し周波数は、５８．３５ＭＨｚである。
発振波長の中心値は、モード同期光ファイバレーザ装置１の構成系の損失波長依存性および、光増幅器１３での増幅率波長依存性で決まる。図６に示すように、出力スペクトルの中心波長は、１５５８ｎｍとなる。
さらに、図７に示すように、波形のパルス幅は、０．５８ピコ秒である。
【００４２】
次に、モード同期光ファイバレーザ装置１の効果について説明する。
光ファイバ装置１６の光ファイバ１６１の端面１６１Ａは、光ファイバ１６１の光軸に対して傾斜した傾斜面であるため、光ファイバ１６１の端面１６１Ａに入射した光は、光ファイバ１６１の端面１６１Ａで正反射しない。すなわち、図２に示すように、反射光Ｌ１が光ファイバ１６１の光軸Ｘに対し、斜めに進むため、反射光Ｌ１は光ファイバ１６１のコア外部に抜けることとなる。従って、戻り光を防止することができる。
これに加え、光ファイバ１６１の端面１６１Ａ上に、反射防止膜１６Ｂを形成しているので、光ファイバ１６１の端面１６１Ａに入射した光の反射自体を低減させることができる。
【００４３】
さらに、本実施形態では、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａに沿って、反射防止膜１６Ｂ、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃ、ＳｉＯ２膜１６Ｄを形成している。
反射防止膜１６Ｂおよびカーボンナノチューブを含有する層１６Ｃの界面、カーボンナノチューブを含有する層１６ＣおよびＳｉＯ２膜１６Ｄの界面、さらには、ＳｉＯ２膜１６Ｄの外表面は、全て傾斜面となっている。そのため、反射防止膜１６Ｂおよびカーボンナノチューブを含有する層１６Ｃの界面、カーボンナノチューブを含有する層１６ＣおよびＳｉＯ２膜１６Ｄの界面、さらには、ＳｉＯ２膜１６Ｄの外表面で光ファイバ１６１から出射した光が反射し、反射光Ｌ１が生じることがあっても、図２に示すように、反射光Ｌ１が光ファイバ１６１の光軸Ｘに対し、斜めに進むため、反射光Ｌ１は光ファイバ１６１のコアの外部に抜けることとなる。従って、戻り光を防止することができる。
これにより、本実施形態では、戻り光を確実に低減させることができ、モード同期光ファイバレーザ装置１のモード同期がくずれてしまうことを確実に防止することができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、光ファイバ１６１の端面１６１Ａからの戻り光、反射防止膜１６Ｂおよびカーボンナノチューブを含有する層１６Ｃの界面、カーボンナノチューブを含有する層１６ＣおよびＳｉＯ２膜１６Ｄの界面、ＳｉＯ２膜１６Ｄの外表面からの戻り光を低減させることができるので、戻り光同士が光ファイバ１６１内部で干渉してしまうことも防止できる。
また、本実施形態では、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａと、光ファイバ１６１の光軸Ｘと直交する面とがなす角度を６°以上、１２°以下としているため、確実に、戻り光の発生を防止することができる。
【００４５】
本実施形態では、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃ上にＳｉＯ２膜１６Ｄを形成している。このＳｉＯ２膜１６Ｄにより、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃが保護されるため、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃからのカーボンナノチューブの脱落を防止することができる。
また、ＳｉＯ２膜１６Ｄは、光ファイバ１６１の端面１６１Ａから出射された光により劣化しにくく、耐性が高いため、モード同期光ファイバレーザ装置１の性能を低下させることがない。
【００４６】
さらに、本実施形態では、反射防止膜１６Ｂの外周部をカーボンナノチューブを含有する層１６Ｃで覆わず、反射防止膜１６Ｂの外周部と、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃ上に設けられるＳｉＯ２膜１６Ｄとを接触させている。反射防止膜１６Ｂは、無機材料で構成されているため、ＳｉＯ２膜１６Ｄと反射防止膜１６Ｂとの密着性は良好なものとなる。従って、ＳｉＯ２膜１６Ｄが剥がれにくくなり、ＳｉＯ２膜１６Ｄにより確実にカーボンナノチューブを含有する層１６Ｃを保護することができる。
【００４７】
本実施形態では、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃを形成する際に、カーボンナノチューブを分散させた溶媒を遠心分離した後、上澄みを抽出し、この上澄みを塗布しているので、可飽和吸収特性に優れたカーボンナノチューブを含有する層１６Ｃを形成することができる。遠心分離を行うことにより、可飽和吸収特性に優れたカーボンナノチューブのみを抽出することができるのである。
【００４８】
また、本実施形態では、光ファイバとして、偏波保持光ファイバを使用しているので、光ファイバにより伝播される光の偏光状態を保持することができる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、光ファイバカプラを使用せずに、ＷＤＭフィルタ１２２や、ハーフミラー１４２を使用して、合波、分波を行っている。
光ファイバカプラを使用して、合波、分波を行う場合には、図８に示すようなスペクトルを示すこととなり、本実施形態のようにＷＤＭフィルタ１２２や、ハーフミラー１４２を使用した場合（図６参照）に比べ、ＡＳＥ成分（スペクトルの裾の部分）が多くなる。従って、本実施形態によれば、ＡＳＥ成分の少ないモード同期光ファイバレーザ装置１を提供することができる。
また、光ファイバカプラを使用して、合波、分波を行う場合には、消光比を高く保つことが難しいが、本実施形態のようにＷＤＭフィルタ１２２や、ハーフミラー１４２を使用すれば、消光比を高く保つことが可能となる。
【００５０】
（第二実施形態）
図９を参照して、本発明の第二実施形態について説明する。
前記実施形態では、モード同期光ファイバレーザ装置１では、ＷＤＭモジュール１２、光増幅器１３、ハーフミラーモジュール１４は、光ファイバ装置１５，１６によりリング状に接続されていた。
これに対し、本実施形態では、複数の光学機器が直線状に配置されている。
具体的には、本実施形態のモード同期光ファイバレーザ装置２は、励起光を供給する励起用レーザ光源１１と、ＷＤＭモジュール２２と、励起用レーザ光源１１からの励起光が供給される光増幅器１３と、ポラライザ２７と、ハーフミラーユニット２８と、アイソレータ２９と、光ファイバ装置１５，２６とを備える。
この本実施形態のモード同期光ファイバレーザ装置２では、図９の右側が光出力方向である。
【００５１】
ＷＤＭモジュール２２は、ＷＤＭフィルタ１２２と、ミラー２２３と、これらを収容する筐体２２４を備える。
ＷＤＭフィルタ１２２の励起用レーザ光源１１と反対側の表面には反射防止膜（図示略）が形成されている。
ミラー２２３は、ＷＤＭフィルタ１２２を透過した光を反射するためのものであり、ＷＤＭフィルタ１２２よりも、光の出力方向後段側に配置されている。
このＷＤＭモジュール２２の光出力方向先端側には、前記実施形態と同様の光増幅器１３が設置されている。そして、ＷＤＭモジュール２２と、光増幅器１３とは、前記実施形態と同様に光ファイバ装置１５により接続されている。
【００５２】
さらに、光増幅器１３の光出力方向先端側には、ポラライザ２７、ハーフミラーユニット２８が設置されている。
この光増幅器１３と、ポラライザ２７、ハーフミラーユニット２８とは、光ファイバ装置２６により接続されている。
【００５３】
光ファイバ装置２６は、図１０にも示すように、前記実施形態と同様の光ファイバ１６１と、フェルール１６３と、コリメータレンズＬと、筐体１６４とを備える。
光ファイバ１６１の一方の端部は、光増幅器１３に接続されるとともに、他方の端部は、フェルール１６３に挿入されている。
【００５４】
この光ファイバ装置２６のフェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａ上には、前記実施形態と異なり、図１０に示すように、光学フィルタ２６Ｂが設けられている。
光学フィルタ２６Ｂは、９８０ｎｍ付近の光（すなわち、励起用レーザ光源１１からの光と同じ波長の光）を反射するとともに、１５５０ｎｍ付近の光（すなわち、光増幅器１３で増幅された光と同じ波長の光）を透過するものである。この光学フィルタ２６Ｂは、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａの全面を覆うとともに、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａの傾斜に沿って、端面１６３Ｂ１、端面１６１Ａと略平行に設けられている。
ここで、光学フィルタ２６Ｂとしては、ＳｉＯ２膜と、ＴａＯ５膜とを積層したものが例示できる。
【００５５】
この光学フィルタ２６Ｂ上には、カーボンナノチューブを含有する層２６Ｃが設けられている。前記実施形態のカーボンナノチューブを含有する層１６Ｃの平面の大きさは、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａから構成される平面の大きさよりも小さかったが、本実施形態のカーボンナノチューブを含有する層２６Ｃの平面の大きさは、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａから構成される平面の大きさと等しく、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａの全面を覆っている。他の点においては、カーボンナノチューブを含有する層２６Ｃは、前記実施形態のカーボンナノチューブを含有する層１６Ｃと同様である。
【００５６】
コリメータレンズＬは、フェルール１６３よりも光出力方向先端側に配置されており、光ファイバ１６１からの光を平行光としてポラライザ２７に入射させるとともに、ポラライザ２７の光出力方向先端側に配置されたハーフミラー２８１で反射された光を集光して光ファイバ１６１内に導くものである。
このような光ファイバ装置２６の製造方法は、前記実施形態とほぼ同様であるが、光ファイバ１６１の端面１６１Ａおよびフェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１上に光学フィルタ２６Ｂを形成する点、カーボンナノチューブを含有する層２６Ｃを形成する際に、光学フィルタ２６Ｂ上全面にカーボンナノチューブを含有する層２６Ｃを形成する点のみが前記実施形態と異なっている。
【００５７】
ハーフミラーユニット２８は、ポラライザ２７からの光の一部を反射するとともに、他の一部の光を透過する。透過した光は、アイソレータ２９に導入され、光ファイバ装置１５を介して出力される。
このハーフミラーユニット２８は、ポラライザ２７からの光の一部を反射するとともに、ポラライザ２７からの他の一部の光を透過するハーフミラー２８１と、このハーフミラー２８１が一方の光透過面に固定された透明基板２８２と、この透明基板２８２の他方の光透過面に取り付けられた反射防止膜２８３とを有する。
透明基板２８２の一方の光透過面は、モード同期光ファイバレーザ装置２の光軸に対し、垂直な垂直面となっているが、透明基板２８２の他方の光透過面はモード同期光ファイバレーザ装置２の光軸に対し傾斜した傾斜面となっている。この傾斜面に反射防止膜２８３が取り付けられている。このように傾斜面に反射防止膜２８３を形成することで、反射光の発生を確実に抑制することができる。
なお、ここでは、透明基板２８２の他方の光透過面を傾斜面としたが、これに限らず、透明基板２８２の他方の光透過面をモード同期光ファイバレーザ装置２の光軸に対し、垂直な垂直面としてもよい。
【００５８】
次に、モード同期光ファイバレーザ装置２を用いたレーザ発振について説明する。
まず、モード同期光ファイバレーザ装置２の電源が投入され、励起用レーザ光源１１に電流が加えられると、レーザ光が出力され、ＷＤＭモジュール２２内に導入される。そして、ＷＤＭモジュール２２内に導入された光は、ＷＤＭフィルタ１２２により反射され、光ファイバ装置１５を介して光増幅器１３に導入される。光増幅器１３では、増幅が行われ、増幅された光は、光ファイバ装置２６を介して、ポラライザ２７、さらには、ハーフミラーユニット２８に導入される。ハーフミラーユニット２８のハーフミラー２８１では、一部の光を反射するとともに、他の一部の光を透過する。このハーフミラー２８１を透過した光は、アイソレータ２９を介して、光ファイバ装置１５から外部に取り出される。
一方、ハーフミラー２８１で反射された光は、光ファイバ装置２６内に戻り、光増幅器１３、光ファイバ装置１５を介して、ＷＤＭモジュール２２内に導入される。ＷＤＭモジュール２２内に導入された光は、ＷＤＭフィルタ１２２を透過し、ミラー２２３により光出力方向に向かって反射される。ミラー２２３により反射された光は、ＷＤＭフィルタ１２２を通り、光ファイバ装置１５、光増幅器１３、光ファイバ装置２６、ポラライザ２７を介してハーフミラーユニット２８に導入される。
このように、本実施形態では、ハーフミラーユニット２８のハーフミラー２８１および、ＷＤＭモジュール２２のミラー２２３間で共振が行われる。
モード同期光ファイバレーザ装置２に電源を投入した当初では、光の強度が弱いため、不安定な多モード発振が行われるが、光がモード同期光ファイバレーザ装置２のハーフミラーユニット２８のハーフミラー２８１および、ＷＤＭモジュール２２のミラー２２３間を往来するにつれて、光の強度が大きくなり、カーボンナノチューブの可飽和吸収特性が出現するパワーに達すると、モード同期状態となる。
【００５９】
このようなモード同期光ファイバレーザ装置２は、前記実施形態のモード同期光ファイバレーザ装置１と同様の効果を奏することができるうえ、以下の効果を奏することができる。
モード同期光ファイバレーザ装置２の光ファイバ装置２６のフェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａ上には、９８０ｎｍ付近の光を反射するとともに、１５５０ｎｍ付近の光を透過する光学フィルタ２６Ｂを介して、カーボンナノチューブを含有する層２６Ｃが設けられている。
ここで、光増幅器１３から出力される光は、１５５０ｎｍ付近の光であるが、光増幅器１３から出力される光の一部に９８０ｎｍ付近の光が混ざることがある。この９８０ｎｍ付近の光は、励起用レーザ光源１１から出射された光であるため、非常に強度が大きい光となる。この強度が大きい光がカーボンナノチューブを含有する層２６Ｃに入射すると、カーボンナノチューブを含有する層２６Ｃが劣化もしくは、可飽和特性が飽和するおそれがある。
本実施形態では、光学フィルタ２６Ｂを設けることで、９８０ｎｍ付近の光を反射し、カーボンナノチューブを含有する層２６Ｃに９８０ｎｍ付近の光が入射することを防止しているため、カーボンナノチューブを含有する層２６Ｃの劣化を防止することができる。
また、カーボンナノチューブを含有する層２６Ｃに９８０ｎｍ付近の光が入射することを防止しているため、カーボンナノチューブを含有する層２６Ｃの可飽和特性の飽和を防止することができる。
【００６０】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
たとえば、前記各実施形態では、カーボンナノチューブを含有する層のカーボンナノチューブは、端部がカルボキシル基、水酸基により装飾されたオープンエンドのカーボンナノチューブであるとしたが、これに限られるものではない。端部が閉環したカーボンナノチューブを使用してもよい。
【００６１】
さらに、前記各実施形態では、光ファイバを偏波保持光ファイバとしたが、偏波保持光ファイバではなくてもよい。たとえば、光ファイバを偏波保持光ファイバとせずに、光ファイバ装置に偏波面コントローラ等を設けてもよい。
また、前記各実施形態では、光ファイバ装置の光ファイバ１６１の端面１６１Ａと、前記光ファイバの光軸と直交する面とがなす角度が６°以上であるとしたが、これに限らず、前記角度は適宜設定することができる。
【００６２】
さらに、前記各実施形態において、カーボンナノチューブを含有する層は、バインダ材を含有していなかったが、これに限らず、カーボンナノチューブを含有する層をバインダ材を含有するものとしてもよい。たとえば、紫外線硬化型の樹脂や、ポリイミド樹脂、ＰＶＡ等の樹脂で構成されるバインダ材を含有させ、カーボンナノチューブの脱落を防止してもよい。
【００６３】
また、前記第一実施形態では、スプレーガンにより、カーボンナノチューブを含有する分散液を散布する際に、反射防止膜１６Ｂ上に、中央に孔のあいたアルミ板、ＳＵＳ板等のマスクを設置し、反射防止膜１６Ｂの外周部を覆うことで、反射防止膜１６Ｂの外周部にカーボンナノチューブを含有する層が形成されるのを防止したが、これに限らず、たとえば、反射防止膜１６Ｂ上の中央（光ファイバ１６１の端面１６１Ａの上方に該当する部分）に前記分散液を滴下し、反射防止膜１６Ｂの外周部まで広がらないように前記分散液を広げてもよい。このように分散液を滴下して広げれば、スプレーガンにより分散液を散布する方法にくらべ、使用する分散液の量を低減させることができる。これにより、カーボンナノチューブの使用量を低減させることが可能となり、コストの低減を図ることができる。
【００６４】
さらに、前記第一実施形態では、ハーフミラーモジュール１４と、ＷＤＭモジュール１２とを接続する光ファイバ装置１６の光ファイバ１６１の端面１６１Ａおよびフェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１上に、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃを形成したが、これに限らず、ＷＤＭモジュール１２と光増幅器１３との間に配置された光ファイバ装置１５、光増幅器１３とハーフミラーモジュール１４との間に配置された光ファイバ装置１５、ハーフミラーモジュール１４で反射された光を出力するための光ファイバ装置１５の突出部の端面および光ファイバ端面を、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａと同様の傾斜面とし、この傾斜面上にカーボンナノチューブを含有する層を形成してもよい。
さらに、前記第二実施形態においても、ＷＤＭモジュール２２と、光増幅器１３との間に配置された光ファイバ装置１５や、アイソレータ２９に接続された光ファイバ装置１５のフェルールの突出部の端面および光ファイバ端面を、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａと同様の傾斜面とし、この傾斜面上にカーボンナノチューブを含有する層を形成してもよい。
ただし、カーボンナノチューブを含有する層に励起用レーザ光源１１からの光が直接当たると、カーボンナノチューブを含有する層が劣化、もしくはカーボンナノチューブを含有する層の可飽和特性が飽和するおそれがある。これにより、カーボンナノチューブを含有する層をノイズの透過してしまう可能性がある。
そのため、光増幅器１３よりも光出力方向先端側に配置される光ファイバ装置１５の光ファイバの突出部の端面にカーボンナノチューブを含有する層を形成することが望ましい。
【００６５】
前記第一実施形態では、反射防止膜上に、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃを形成したが、これに限らず、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃ上に反射防止膜を形成してもよい。
例えば、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃをフェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１および光ファイバ１６１の端面１６１Ａ上に直接、形成する。この際、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１の外周部はカーボンナノチューブを含有する層１６Ｃにより覆われないようにする。そして、カーボンナノチューブを含有する層１６Ｃを覆うように反射防止膜を形成し、反射防止膜の外周部と、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１の外周部とが接触するようにしてもよい。
さらに、前記第各実施形態では、反射防止膜や、保護膜、光学フィルタを設けずに、少なくとも光ファイバ１６１の端面１６１Ａ上にカーボンナノチューブを含有する層のみを形成してもよい。
【００６６】
さらに、第二実施形態において、光ファイバ装置２６を９８０ｎｍ付近の光を反射するとともに、１５５０ｎｍ付近の光を透過する光学フィルタ２６Ｂを有するものとしたが、前記第一実施形態の光ファイバ装置１６の光ファイバ１６１の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１上にも同様の光学フィルタを設けてもよい。
さらに、第二実施形態のカーボンナノチューブを含有する層は、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１、光ファイバ１６１の端面１６１Ａの全面を覆うように設けられていたが、これに限らず、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１の外周部を覆わないものとしてもよい。
【００６７】
また、前記第二実施形態の光学フィルタは、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１、光ファイバ１６１の端面１６１Ａ全面を覆うように設けられていたが、これに限らず、フェルール１６３の突出部１６３Ｂの端面１６３Ｂ１の外周部を覆わないものとしてもよい。
さらに、前記各実施形態では光増幅器１３は、希土類添加光ファイバを有するものであったが、光増幅器として半導体光増幅器を有するものであってもよい。
【００６８】
また、前記各実施形態で示した励起用レーザ光源１１、光増幅器１３、光ファイバ装置１５、１６，２６等の光学機器の配置は、一例であり、前記各実施形態に限られるものではない。例えば、図１１に示すように、光学機器を配置してもよい。図１１では、ＷＤＭフィルタ１２２が光増幅器１３よりも光伝播方向先端側に配置されている。励起用レーザ光源１１からの光は、ＷＤＭフィルタ１２２で反射され、光増幅器１３とＷＤＭフィルタ１２２との間に配置されている光ファイバ装置１５に入射する。その後、光増幅器１３に入射し、光増幅器１３では、増幅が行われる。増幅された光は、再度、光増幅器１３とＷＤＭフィルタ１２２との間に配置されている光ファイバ装置１５に入射する。そして、光は、ＷＤＭフィルタ１２２、アイソレータ１４１を透過し、ハーフミラー１４２により、その一部が反射される。反射された光は、光ファイバ装置１５を介してレーザ光として出力される。
一方、透過した光は、光ファイバ装置１６を介してアイソレータ１２１に入射する。アイソレータ１２１からの光は、光ファイバ装置１５に入射し、再度、光増幅器１３に入射する。
【００６９】
さらに、前記各実施形態では、光増幅器１３の希土類添加光ファイバの両端に光ファイバ装置１５の光ファイバ１５２や、光ファイバ装置２６の光ファイバ１６１を接続していたが、これに限らず、例えば、光増幅器１３の希土類添加光ファイバの両端に直接フェルール１５１や、フェルール１６３を取り付けてもよい。
このようにすれば、モード同期光ファイバレーザ装置の共振器長を短くすることができ、繰り返し周波数を高めることができる。
また、光ファイバ装置１６の光ファイバ１６１や、光ファイバ装置２６の光ファイバ１６１を、希土類添加光ファイバとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第一実施形態にかかるモード同期光ファイバレーザ装置を示す模式図である。
【図２】光ファイバ装置の要部を示す模式図である。
【図３】光ファイバ装置の反射防止膜と、カーボンナノチューブを含有する層との関係を示す斜視図である。
【図４】カーボンナノチューブの可飽和吸収特性を示す図である。
【図５】モード同期光ファイバレーザ装置のパルス発振の様子を示す図である。
【図６】モード同期光ファイバレーザ装置から出力された光の強度と、波長との関係を示す図である。
【図７】モード同期光ファイバレーザ装置から出力された光の自己相関波形を示す図である。
【図８】光ファイバカプラを使用したモード同期光ファイバレーザ装置から出力された光の強度と、波長との関係を示す図である。
【図９】第二実施形態にかかるモード同期光ファイバレーザ装置の模式図である。
【図１０】光ファイバ装置の要部を示す図である。
【図１１】本発明の変形例にかかるモード同期光ファイバレーザ装置の模式図である。
【符号の説明】
【００７１】
１    モード同期光ファイバレーザ装置
２    モード同期光ファイバレーザ装置
１１    励起用レーザ光源
１２    ＷＤＭモジュール
１３    光増幅器
１４    ハーフミラーモジュール
１５    光ファイバ装置
１６    光ファイバ装置
１６Ｂ    反射防止膜
１６Ｃ    カーボンナノチューブを含有する層
１６Ｄ    ＳｉＯ２膜（保護膜）
２２    ＷＤＭモジュール
２６    光ファイバ装置
２６Ｂ    光学フィルタ
２６Ｃ    カーボンナノチューブを含有する層
２７    ポラライザ
２８    ハーフミラーユニット
２９    アイソレータ
１２１    アイソレータ
１２２    フィルタ
１２３    筐体
１４１    アイソレータ
１４２    ハーフミラー
１４３    筐体
１５１    フェルール
１５１Ａ    本体部
１５１Ａ１    大径部
１５１Ａ２    小径部
１５１Ｂ    突出部
１５２    光ファイバ
１５３    筐体
１６１    光ファイバ
１６１Ａ    端面
１６３    フェルール
１６３Ａ    本体部
１６３Ａ１    大径部
１６３Ａ２    小径部
１６３Ｂ    突出部
１６３Ｂ１    端面
１６４    筐体
２２３    ミラー
２２４    筐体
２８１    ハーフミラー
２８２    透明基板
２８３    反射防止膜
Ｌ    コリメータレンズ
Ｌ１    反射光
Ｘ    光軸
θ    傾斜角度
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図５】
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