(57)【要約】【課題】本発明は、ジャイアントパルス光の発生を抑制することのできるファイバレーザ及びファイバレーザの連続光発振方法を提供することを目的とする。【解決手段】本願発明に係るファイバレーザは、第１のミラー２と第２のミラー３とにより形成された共振器と、共振器の光路に設けられ、希土類元素が添加された希土類添加光ファイバ１と、希土類元素を励起する励起光源５と、を備えたファイバレーザであって、光路には、希土類元素の自然放出光が第１のミラー２から希土類添加光ファイバ１への帰還を抑制する帰還抑制部７を有し、帰還抑制部７は、励起光源５の立ち上げ時の寄生発振が発生するおそれがある期間に、第１のミラー２から帰還量を一時的に増加させて共振器によるパルス発振をさせることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の反射部と第２の反射部とにより形成された共振器と、
前記共振器の光路に設けられ、希土類元素が添加された希土類添加光ファイバと、
前記希土類元素を励起する励起光源と、
を備えたファイバレーザであって、
前記光路には、前記希土類元素の自然放出光が前記第１の反射部から前記希土類添加光ファイバへの帰還を抑制する帰還抑制部を有し、
前記帰還抑制部は、前記励起光源の立ち上げ時の寄生発振が発生するおそれがある期間に、前記第１の反射部から帰還量を一時的に増加させて前記共振器によるパルス発振をさせることを特徴とするファイバレーザ。
【請求項２】
前記帰還抑制部は、前記励起光源が、ファイバレーザが連続光発振可能なパワーを越えるまで、所定の周期で前記帰還量を一時的に増加させることを繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のファイバレーザ。
【請求項３】
希土類元素が添加された希土類添加光ファイバをレーザ媒体としたファイバレーザの連続光発振方法であって、
前記希土類元素の自然放出光が共振器の一方のミラーから前記希土類添加光ファイバへの帰還を抑制した状態で、励起光源からの励起光の入射を始める励起開始工程と、
予め定められた寄生発振が起こるより短い時間経過後に、前記抑制されていた帰還を一時的に増やして、前記共振器によるＱスイッチ発振させるスイッチング工程と、
前記励起光源が、前記寄生発振が起き得る励起光パワーを越える励起光パワーより大きな出力まで立ち上がった後に、前記希土類元素の自然放出光の一方のミラーを介した前記希土類添加光ファイバへの帰還を抑制しない一定状態として、連続光発振状態にする連続発振工程と、
を有することを特徴とするファイバレーザの連続光発振方法。
【請求項４】
前記スイッチング工程において、所定の周期で前記帰還量を一時的に増加させてＱスイッチ発振を繰り返すことを特徴とする請求項３に記載のファイバレーザの連続光発振方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバレーザ及びファイバレーザの連続光発振方法に関し、特に寄生発振によるジャイアントパルス光の発生を抑制することができるファイバレーザ及びファイバレーザの連続光発振方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ媒質に希土類添加光ファイバなどの光ファイバを用いたファイバレーザが提案されている（例えば、特許文献１乃至５参照。）。希土類添加光ファイバを用いたファイバレーザでは、希土類添加光ファイバからの光が励起光源に入射するのを防ぐために、希土類添加光ファイバと励起光源の間の光路に光アイソレータが挿入されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３５８３８８号公報
【特許文献２】特開２００２−５３０８７５号公報
【特許文献３】特開２００３−２９０６０号公報
【特許文献４】特開２００８−２５４００６号公報
【特許文献５】特開２００９−１０１４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ファイバレーザの励起光源立ち上げ時に、希土類添加光ファイバの励起状態が過渡的に高まり、尖頭値の高いジャイアントパルス光が発生する現象がある。これは寄生発振と呼ばれ、ジャイアントパルス光によって、希土類添加光ファイバのコア若しくは端面又は励起光源が損傷してしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、ジャイアントパルス光の発生を抑制することのできるファイバレーザ及びファイバレーザの連続光発振方法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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本願発明のファイバレーザ及びファイバレーザの連続光発振方法は、ファイバレーザの励起光源立ち上げ時等の寄生発振のおそれがある期間に強制的にパルス発振を誘発させることによって、寄生発振によるジャイアントパルス光の発生を抑制することを特徴とする。
【０００７】
具体的には、本願発明に係るファイバレーザは、第１の反射部と第２の反射部とにより形成された共振器と、前記共振器の光路に設けられ、希土類元素が添加された希土類添加光ファイバと、前記希土類元素を励起する励起光源と、を備えたファイバレーザであって、前記光路には、前記希土類元素の自然放出光が前記第１の反射部から前記希土類添加光ファイバへの帰還を抑制する帰還抑制部を有し、前記帰還抑制部は、前記励起光源の立ち上げ時の寄生発振が発生するおそれがある期間に、前記第１の反射部から帰還量を一時的に増加させて前記共振器によるパルス発振をさせることを特徴とする。
【０００８】
寄生発振は、励起状態の希土類添加光ファイバから発生する自然放出光が希土類添加光ファイバ内で散乱して希土類添加光ファイバ内を往復し、誘導放出により光増幅することによって発生する。帰還抑制部を備えるため、共振器の少なくとも一部を構成する希土類添加光ファイバの励起状態が局所的に高まることなく定常パルス発振を誘発させることができる。これにより、本願発明に係るファイバレーザは、ファイバレーザの励起光源立ち上げ時等の寄生発振によるジャイアントパルス光の発生を抑制することができる。
【０００９】
本願発明のファイバレーザでは、前記帰還抑制部は、前記励起光源が、このファイバレーザが連続光発振可能なパワーを越えるまで、所定の周期で前記帰還を一時的に増加させることを繰り返してもよい。
ジャイアントパルス光は、ファイバレーザの励起光源の立ち上げ開始から、このファイバレーザが連続発振するまでの間に発生するおそれがある。このため、本発明に係るファイバレーザは、ファイバレーザの励起光源立ち上げ時における寄生発振によるジャイアントパルス光の発生を抑制することができる。
【００１０】
具体的には、本願発明に係るファイバレーザの連続光発振方法は、希土類元素が添加された希土類添加光ファイバをレーザ媒体としたファイバレーザの連続光発振方法であって、前記希土類元素の自然放出光が共振器の一方のミラーから前記希土類添加光ファイバへの帰還を抑制した状態で、励起光源からの励起光の入射を始める励起開始工程と、予め定められた寄生発振が起こるより短い時間経過後に、前記抑制されていた帰還を一時的に増やして、前記共振器によるＱスイッチ発振させるスイッチング工程と、前記励起光源が、前記寄生発振が起き得る励起光パワーを越える励起光パワーより大きな出力まで立ち上がった後に、前記希土類元素の自然放出光の一方のミラーを介した前記希土類添加光ファイバへの帰還を抑制しない一定状態として、連続光発振状態にする連続発振工程と、を有する。
【００１１】
寄生発振は、励起状態の希土類添加光ファイバから発生する自然放出光が希土類添加光ファイバ内で散乱して希土類添加光ファイバ内を往復し、誘導放出により光増幅することによって発生する。このため、スイッチング工程を有することで、希土類添加光ファイバの励起状態が局所的に高まることなく定常パルス発振を誘発させることができる。これにより、本願発明に係るファイバレーザの連続光発振方法は、ファイバレーザの励起光源立ち上げ等の寄生発振によるジャイアントパルス光の発生を抑制することができる。
【００１２】
本願発明のファイバレーザの連続光発振方法では、前記スイッチング工程において、所定の周期で前記帰還量を一時的に増加させてＱスイッチ発振を繰り返してもよい。
ジャイアントパルス光は、ファイバレーザの励起光源の立ち上げ開始から、レーザが連続発振するまでの間に発生するおそれがある。このため、本発明に係るファイバレーザの連続光発振方法は、ファイバレーザの励起光源立ち上げ時等の寄生発振によるジャイアントパルス光の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ジャイアントパルス光の発生を抑制することができるファイバレーザ及びファイバレーザの連続光発振方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係るファイバレーザの構成例を示す。
【図２】本実施形態に係るファイバレーザ１０の立ち上げ状態の一例であり、（ａ）はレーザ出力パワーを示し、（ｂ）は帰還抑制部の損失を示し、（ｃ）は励起光パワーを示す。
【図３】帰還抑制部を備えないファイバレーザの光出力と反転分布率を示す。
【図４】本実施形態に係るファイバレーザの光出力と反転分布率を示す。
【図５】実施例１における帰還抑制部の変調信号を示す。
【図６】実施例１におけるファイバレーザの出力時間変化を示す。
【図７】実施例２における帰還抑制部の変調信号を示す。
【図８】実施例２におけるファイバレーザの出力時間変化を示す。
【図９】比較例におけるファイバレーザの出力時間変化を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１６】
図１に、本実施形態に係るファイバレーザ１０の構成例を示す。本実施形態に係るファイバレーザ１０は、第１の反射部である第１のミラー２と第２の反射部である第２のミラー３を備える。この第１のミラー２と第２のミラー３により共振器を形成する。この共振器の光路の少なくとも一部は、レーザ増幅媒体としての希土類元素が添加された希土類添加光ファイバ１が用いられる。また、ファイバレーザ１０は、希土類添加光ファイバ１の希土類元素を励起するための励起光を出力する励起光源５と、励起光源５から出力される励起光を希土類添加光ファイバ１に導く励起光コンバイナ６を備える。さらに、ファイバレーザ１０は、その共振器の光路中に、希土類元素からの自然放出光及び誘導放出光が第１のミラー２から希土類添加光ファイバ１への帰還を抑制する帰還抑制部７を有し、この帰還抑制部７の帰還量を制御するための帰還制御部８を備える。
【００１７】
希土類添加光ファイバ１は、Ｙｂなどの少なくとも１種類の希土類元素がコアに添加されている光増幅用光ファイバである。電流制御部４は、半導体レーザで構成される励起光源５の駆動電流を制御することによって、励起光の出力パワーを制御する。励起光源５は、希土類添加光ファイバ１に添加されている希土類元素を励起準位に遷移可能な波長を含む励起光を出力する。本実施形態に係るファイバレーザ１０においては、希土類添加光ファイバ１の希土類元素を十分に励起するため、複数の励起光源５を備える。励起光コンバイナ６は、複数の励起光源５からの励起光を合波する。励起光コンバイナ６からの励起光は、希土類添加光ファイバ１のガラス部全体に入力される。第１のミラー２及び第２のミラー３は、例えばファイバブラッググレーティングであり、希土類添加光ファイバ１で放出される希土類元素からの自然放出光及び誘導放出光の少なくとも一部の波長帯域の光を所定の反射率で共振器へ反射する。本実施形態に係るファイバレーザ１０において、励起光コンバイナ６は、ファイバブラッググレーティング（第２のミラー３）が形成されたファイバに接続される。励起光は、第２のミラー３が形成されたファイバから共振器に入射される。希土類元素を十分に励起することにより放出する自然放出光及び誘導放出光が、第１のミラー２及び第２のミラー３で構成される共振器でレーザ発振を起こす。第１のミラー２は、レーザ発振波長において所定の透過率で透過するように形成されている。レーザ発振によって発生したレーザ光は、第１のミラー２から一部透過して、ファイバレーザ１０から出射される。
【００１８】
帰還抑制部７は、第１のミラー２と第２のミラー３の間の光共振器の光路に挿入される。帰還抑制部７は、帰還制御部８からの信号に応じて、希土類添加光ファイバ１で発生した自然放出光及び誘導放出光が第１のミラー２で反射して再び光共振器に帰還することを抑制する。帰還抑制部７は、例えば、自然放出光の波長帯域の光の透過損失を可変することができる音響光学素子（Ａ／Ｏ素子）や電気光学素子（Ｅ／Ｏ素子）などの損失可変光学素子である。この音響光学素子は、帰還制御部８から出力された高周波電圧により透過光の損失を制御することができる。透過損失を増加させることにより、希土類添加光ファイバ１で発生した自然放出光及び誘導放出光が再び光共振器に帰還することを抑制することができ、透過損失を減少させることにより、希土類添加光ファイバ１で発生した自然放出光及び誘導放出光が第１のミラー２で反射して再び光共振器に帰還させることができる。帰還抑制部７は、希土類添加光ファイバ１と第１のミラー２の間に配置されることが好ましい。これにより、帰還抑制部７の透過損失の影響によるレーザ出力光のパワーの低下を防ぐことができる。
【００１９】
帰還制御部８は、演算回路、クロック、メモリを備え、電流制御部４と電気的に接続され、電流制御部４の電流制御情報を取得する。メモリには、帰還抑制部７の帰還抑制タイミングを指示する情報、および、帰還抑制部７に出力する高周波電圧に関する情報を予め記憶されている。
【００２０】
希土類添加光ファイバ１の希土類元素が所定の反転分布状態にある場合に、帰還抑制部７の損失が所定より小さくなり、共振器としてのゲインが正であれば、共振器による意図したレーザ発振が起こる。一方、帰還抑制部７の損失を所定より大きくすれば、希土類添加光ファイバ１の希土類元素を励起しても、共振器としてのゲインが正になることは無いため、共振器間のレーザ発振を防止することができる。
【００２１】
次に、従来のファイバレーザの立ち上げ、すなわち励起光源５をＯＦＦ状態からＯＮ状態にする場合の動作について説明する。励起光源５は、ＯＦＦ状態（出力：０）からファイバレーザ１０が連続光発振するために必要な光出力となるまでに、所定の立ち上がり時間が掛かる。励起光源５をＯＦＦ状態からＯＮ状態とし始めた直後（電流を流し始めた直後）は、励起光源５の光出力は弱い。一方、この時、希土類添加光ファイバ１の希土類元素は基底状態である（反転分布状態ではない）ため、励起光が供給される位置近傍で励起光の大きな吸収が起こり、その部分だけが励起状態となる。このとき、希土類元素であるＹｂ原子が励起されない領域では、希土類添加光ファイバ１は励起光に対して吸収体として作用する。Ｙｂ原子が励起されて誘導放出が生じる（利得がある）光ファイバ領域では、発生した自然放出光が誘導放出により増幅される。この光共振器の一部で増幅された誘導放出光の一部は、光ファイバ中で後方に散乱される。この後方散乱光は、励起されて利得がある希土類添加光ファイバ１内を戻りながらさらに増幅される。この増幅された誘導放出光の一部は、光ファイバ中で後方に再度散乱される。この散乱と増幅を繰り返すことで、寄生発振による尖頭値が高いジャイアントパルスが発生する場合がある。このように希土類添加光ファイバ１の希土類元素の励起開始状態において、散乱されなかった光は、共振器を第１のミラー２に向かって伝搬するが、吸収体として作用する光ファイバ領域の割合が大きいため、ファイバレーザ共振器全体の利得は損失よりも小さく、ファイバレーザ共振器としてのレーザ発振は起きない。
【００２２】
さらに励起光源５の出力が大きくなり、所定のパワーを超えると、希土類添加光ファイバ１の希土類元素を共振器全長に亘って、反転分布状態を形成することができるため、希土類添加光ファイバ１の長さ方向に局所的な利得媒体と吸収体とが存在するという状況は解消される。このように、希土類添加光ファイバ１が共振器全長に亘って、励起された状態となれば、共振器全体としての利得が、寄生発振の原因となる散乱による寄生的な共振の利得（共振器全体の損失）より大きくなるため、寄生発振は起きず、共振器による所望の連続レーザ発振を得ることができる。
【００２３】
なお、励起光源５をＯＦＦ状態から規定の定常状態に立ち上がるまでに、寄生発振が起こる条件は、希土類添加光ファイバ１の励起光の吸収係数、利得、散乱係数、励起光源が立ち上がるまでの時定数等により決まるため、使用する希土類添加光ファイバ、励起光源、及び電流制御部が決まれば、実験、シミュレーション等で予め知ることができる。
【００２４】
そこで、本実施形態に係るファイバレーザ１０において、寄生発振を抑圧するために、ファイバレーザ立ち上げ時にＱスイッチ方式を利用している。すなわち、予め分かっている立ち上げ時の寄生発振が発生しうる期間において、所定のタイミングで帰還抑制部７の損失を大きい状態からから小さい状態（帰還を小さい状態から大きい状態）にさせて共振器によるＱスイッチパルス発振をさせる。このように意図的なＱスイッチパルス発振を起こすことにより、希土類添加光ファイバ１の長さ方向の局在的な励起状態の緩和を促進することができる。第一回のＱスイッチパルス発振後の励起光源５の出力が、寄生発振し得る状態であれば、励起光源５の立ち上げをさらに進めながら、所定時間後に再度Ｑスイッチパルス発振を起こす。これを、寄生発振しえない励起光源５の出力まで繰り返すことにより、寄生発振しえない励起光源５の出力に到達したときに帰還抑制部７の損失を最小にして、安定した連続光レーザ発振を行うことができる。なお、帰還抑制部７が制御する損失は、共振器による発振波長（ミラーの波長帯域）を含むことが好ましい。
【００２５】
次に、本実施形態に係るファイバレーザの連続光発振方法について説明する。図２は、本実施形態に係るファイバレーザ１０の立ち上げ状態の一例を示す図である。図２（ａ）は、ファイバレーザ１０のレーザ出力パワーを示し、（ｂ）は帰還抑制部７の希土類添加光ファイバ１の自然放出光の損失を示し、（ｃ）は励起光パワーを示す。なお、励起光パワーＰＳは、励起光源５の立ち上がりから、寄生発振が起こりえる上限の励起光源５のパワーであり、励起光源、希土類添加光ファイバ、第１のミラー及び第２のミラーを決めれば、予め一意に決まる値である。
【００２６】
まず、励起開始工程において、励起光源５から希土類添加光ファイバ１に励起光を入射し始める。この時、帰還抑制部７は、希土類添加光ファイバ１の自然放出光のピークを含む波長帯域の光透過損失が所定の大きい状態に設定されている。この状態では、希土類添加光ファイバ１で発生した自然放出光および誘導放出光が第１のミラー２で反射して再び光共振器に帰還することが抑制されているので、ファイバレーザ共振器によるレーザ発振が起きることはない。
【００２７】
次に、スイッチング工程において、ファイバレーザ１０において励起開始から寄生発振が発生するおそれがある時間よりも短い時間（ｔ１）に、帰還抑制部７の透過損失を一時的に減少させる。すなわち、自然放出光及び誘導放出光の第１のミラー２を介した希土類添加光ファイバ１への帰還を増やす。この時（ｔ１）までに、希土類添加光ファイバ１は、励起光の入射により、所定の励起状態となっている。これにより、共振器の損失が過渡的に減少し、Ｑスイッチ発振が起こる。帰還抑制部７の透過損失を下げた状態は、ｔ２＝ｔ１＋ｔａまで維持する。この第１回目のＱスイッチパルス発振後のｔ２における励起光源５の出力が、寄生発振し得る状態（ＰＳ以下）であれば、励起光源５の立ち上げをさらに進めながら、帰還抑制部７の透過損失を、希土類添加光ファイバ１で発生した自然放出光および誘導放出光が第１のミラー２で反射して再び光共振器に帰還して共振器によるレーザ発振が起きることはない量まで再び増加させる（ｔ２）。この後、所定の時間（ｔｂ）経過後（ｔ３＝ｔ２＋ｔｂ）に、再度、帰還抑制部７の透過損失を一時的に減少させてＱスイッチパルス発振を起こす。このような動作を繰り返し、励起光源５は、出力パワーがＰＳを超えた後（ｔＳ）に所定の出力パワーに安定出力させる。本実施形態に係るファイバレーザの連続光発振方法においては、スイッチング工程において、４回のＱスイッチ発振を起こしている。
【００２８】
図２（ｂ）において帰還抑制部７の損失量の変化を矩形状に増減させる例を示したが、所定のタイミングでＱスイッチ発振を起こすことができる帰還量の変動であれば、変化の態様は矩形状に限らず、パルス状等であってもよい。このとき、励起開始から帰還抑制部７の損失を小さくするまでの時間ｔ１は、寄生発振が発生するおそれがある時間よりも短い時間にする。励起開始から第１回目のＱスイッチ発振までの間隔（ｔ１）、および、第１回目のＱスイッチ発振と第２回目以降のＱスイッチ発振との間隔（ｔｂ）は、寄生発振が起きない間隔に設定される。これらの間隔ｔ１、および、ｔｂは、励起光源５、希土類添加光ファイバ１、第１のミラー２、第２のミラー３を決めれば、予め実験もしくはシミュレーションにより定めることができる。
【００２９】
次に、連続発振工程において、励起光源５の出力パワーがＰｓを超えた後、帰還抑制部７の損失を最小にして、安定した連続光レーザ発振を行う。以上の立ち上げ方法により、ファイバレーザ１０は、ＯＦＦ状態から寄生発振を起こすことなく連続発振させることができる。これにより、寄生発振により発生するジャイアントパルスによって、励起光源５やファイバコア、端面の損傷を防ぎ、安全に連続発振に移行することができる。
【００３０】
次に、本実施形態に係るファイバレーザ１０の立ち上げ時に寄生発振を抑制することができることについて、ファイバレーザの光出力と反転分布率との関係から説明する。発明者によれば、寄生発振によるジャイアントパルスは、希土類添加光ファイバを励起状態としたときの反転分布率に依存することがわかった。図３に、帰還抑制部７を備えないファイバレーザの光出力と反転分布率を示す。励起光パワー（定常時）は５Ｗ、励起光自体の立ち上がり時間は０とした。図３（ａ）はレーザ出力パワーの時間変化を示し、図３（ｂ）は第２のミラー３からのファイバ長（ｍ）における反転分布率（％）の時間変化を示す。時間は、励起されていない状態（基底状態）から、励起光の入射開始時間を０としている。また、励起光は、ファイバ長：０（第２のミラー３）の側から入射させている。図３（ｂ）に示すように、反転分布率は時間経過とともに上昇していく。例えば、ファイバレーザの立ち上げ時（０ｍｓ）から０．０２ｍｓ後にかけては励起光の入射端の反転分布率が上昇し、ファイバレーザの立ち上げ時から０．０５ｍｓ後にファイバ長方向での反転分布率に偏りができ始め、ファイバレーザの立ち上げ時から０．０５７ｍｓ後には、ファイバ長方向の一部分のファイバ領域が反転分布率１００％に達している。その後、図３（ａ）に示すように、寄生発振によるジャイアントパルスが発生している。ジャイアントパルス発生時の反転分布率は１００％と高く、励起状態の電子が一度にエネルギーを放出するため非常に尖頭値が高いパルスとなってしまう。
【００３１】
図４に、本実施形態に係るファイバレーザ１０の光出力と反転分布率を示す。図４（ａ）はレーザ出力パワーの時間変化を示し、図４（ｂ）は第２のミラー３からのファイバ長（ｍ）における反転分布率（％）の時間変化を示す。帰還抑制部７が時間０〜１ｍｓの間で自然放出光の帰還抑制状態と帰還状態を１００回繰り返した場合、この周期に対応した定常パルス発振し、反転分布率はファイバの長さ方向に１００％となるような局在を作ることなく徐々に上昇する。ファイバレーザの立ち上げ時から１ｍｓの時点では、第１のミラー２と第２のミラー３の間で連続してレーザ発振する励起光パワーの励起光を励起光源５が出力している。この場合、ファイバレーザの立ち上げ時から１ｍｓ以降は帰還抑制部７の透過損失を最小（帰還率最大）にして自然放出光が希土類添加光ファイバ１に帰還される状態にしている。こうすることで、希土類添加光ファイバ１全長に亘って、所定の反転分布率より高くなるにつれファイバレーザの出力パワーが振動し、寄生発振が起こることなく最終的に連続発振へ移行する。なお、この連続発振開始時の光出力の振動のピーク値は、寄生発振時の光出力のピーク値と比較して十分小さく、ファイバレーザを構成する部品等に損傷を与えるものではない。
【００３２】
なお、帰還抑制部７は、希土類添加光ファイバ１へ自然放出光の帰還量を高速に（例えば１μｓ以下）増減させてＱスイッチングを行えるものであればよく、損失可変光学素子に限定されない。例えば、帰還抑制部７は、第１のミラー２の反射率を可変する反射率可変手段であってもよいし、光の減衰率を可変する減衰率可変手段であってもよいし、第１のミラー２の反射方向を可変する反射方向可変手段であってもよい。
【００３３】
また、希土類元素添加光ファイバ１は高強度の励起光を入射できるよう低屈折率樹脂で被覆されたダブルクラッド構造となっていてもよい。希土類元素添加光ファイバ１に高強度の励起光を入射するために、電流制御部４で励起光源５を動作させることで複数の励起光源５からの光を励起光コンバイナ６により光結合してもよい。希土類元素添加光ファイバ１に高強度の励起光を入射するために、励起光源５には、高出力の半導体レーザ光を使用することが好ましい。さらに、本実施形態に係るファイバレーザ１０においては、励起光を第２のミラー３を通して入射させる構成としたが、希土類添加光ファイバ１のクラッドに励起光を導入する構成であれば、第１のミラー２と第２のミラー３との共振器の間にカプラを設ける構成であっても良い。また、出射側の第１のミラー２は、ファイバブラックミラーによるものとしたが、所望の発振波長に対して所定の反射率を示すものであれば、多層膜ミラーで構成しても良いし、帰還抑制部７に用いる音響光学素子や電気光学素子（Ｅ／Ｏ素子）の端面のフレネル反射を用いても良い。
【００３４】
本実施形態に係るファイバレーザ１０では、希土類添加光ファイバ１の出射端面に向かって励起光を入射する後方励起方式としたが、前方励起方式としても良く、前後方励起方式としてもよい。この場合は、帰還抑制部７の配置は、励起光を入射したときに希土類添加光ファイバ１の利得が最も高くなる位置とすることが好ましい。これにより、レーザ発振光のパワーを高くすることができる。
【実施例１】
【００３５】
本実施形態に係るファイバレーザを用いて、ファイバレーザ出力を測定した。
実施例１で評価した条件を以下に記載する。希土類添加光ファイバ１は波長９７６ｎｍでの単位長さあたりの吸収量６２０ｄＢ／ｍ、ファイバ伝送損失２５ｄＢ／ｋｍ、コア／クラッド径１０μｍ／１３０μｍ、ファイバ長１１ｍであるものを使用した。第２のミラー３の反射帯域は１０６４．１８７ｎｍ〜１０６４．５２５ｎｍで励起光損失０．１ｄＢであるものを使用した。第１のミラー２の中心反射波長は１０６４．３８ｎｍ、反射率は１０％であるものを使用し、励起光源５は１台あたりの出力パワーが１０Ｗである波長９１５ｎｍの高出力半導体レーザを２台使用した。ファイバレーザ出力を測定する光検出器には光パワーメータを使用した。帰還抑制部７への印加電圧は、図５に示すとおり、繰り返し周波数１００ｋＨｚ、デューティー比１０％、電圧０Ｖ−５Ｖの矩形波とした。
【００３６】
図６に、実施例１におけるファイバレーザの出力時間変化を示す。ファイバレーザの立ち上げ時に帰還抑制部７の透過損失を時間的に変動させているため、透過損失の変動の周期に対応した定常パルスが出力される。このように、実施例１のファイバレーザの立ち上げに際しては、寄生発振によるジャイアントパルスの発生を回避している。そして、励起光パワーが連続発振閾値ＰＳを超えた後に、帰還抑制部７の希土類添加光ファイバ１へ自然放出光及び誘導放出光の帰還量を最大（透過損失が低い状態）とすることで安全に連続発振に移行させることが可能となる
【実施例２】
【００３７】
実施例２では、実施例１で評価した条件と帰還抑制部７が異なる。実施例２では、帰還抑制部７に可変光減衰器を用い、帰還抑制部７への印加電圧は図７に示すとおり、繰り返し周波数１００ｋＨｚ、デューティー比１０％、電圧０Ｖ−５Ｖの矩形波とした。
【００３８】
図８に、実施例２におけるファイバレーザの出力時間変化を示す。ファイバレーザの立ち上げ時に帰還抑制部７の透過損失を時間的に変動させているため、透過損失の変動の周期に対応した定常パルスが出力される。このように、実施例２のファイバレーザの立ち上げに際しては、寄生発振によるジャイアントパルスの発生を回避している。そして、励起光パワーが連続発振閾値ＰＳを超えた後に帰還抑制部７の希土類添加光ファイバ１へ自然放出光及び誘導放出光の帰還量を最大（透過損失を低い状態）とすることで安全に連続発振に移行させることが可能となる。
【比較例】
【００３９】
実施例１と同じ構成のファイバレーザにおいて、帰還抑制部７を希土類添加光ファイバ１へ自然放出光の帰還量を最大（透過損失が低い状態）で一定に保ち、ファイバレーザ出力を測定した。この状態は、第１のミラー２と第２のミラー３との間の共振器内に帰還抑制部７を配置しないことと実質的に等価である。図９に、比較例におけるファイバレーザの出力時間変化を示す。ファイバレーザの立ち上げから約１５μｓ後に、寄生発振によるジャイアントパルスが発生した。このジャイアントパルスは、第２のミラー３を損傷させるおそれがあるほどのパワーであった。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のファイバレーザは、高出力のファイバレーザであるため、情報通信産業のほか、レーザ加工など幅広い産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１：希土類添加光ファイバ
２：第１のミラー
３：第２のミラー
４：電流制御部
５：励起光源
６：励起光コンバイナ
７：帰還抑制部
８：帰還制御部
１０：ファイバレーザ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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