(57)【要約】  【課題】  小型で、かつ、外部からエネルギーを加えることなく光を増幅したりレーザー発振を行うことのできる装置は今日まで存在しなかった  【解決手段】  本発明は、光ファイバなどの光導波路が非常に低い光減衰率を持つことを利用して、原則円周長１メートルの光導波路に太陽光やレーザ光を入射し、周回させることで、環状光導波路内の光子数を増やし、その光を多岐用途に活用することで、エネルギーフリーな光の増幅、ならびに、前記光の増幅に伴うエネルギーの増幅を可能にした。【選択図】            図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を入射する光入射口と、
光入射口から入射した光を円運動させ、光が１周するに際して減損する割合が５０％未満である環状光導波路と、
を有する光蓄積リング。
【請求項２】
光蓄積リングから光を取出し可能な光出射口をさらに有する請求項１に記載の光蓄積リング。
【請求項３】
環状光導波路は光ファイバーからなる請求項１又は２に記載の光蓄積リング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状光導波路に光を無限に導入し、導入した光を一瞬に放出し、エネルギーに還元する、光蓄積リングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光エネルギーを効率よく電気や熱に還元することは、化石燃料の枯渇などの環境問題を解決するための技術の一翼を担っている。
【０００３】
光エネルギーを効率よく電気や熱に還元する技術の一つとして、太陽電池が挙げられる。太陽電池は、光起電力効果を利用して、太陽光を電力に変換するものであり、既に、一般家庭や宇宙ステーションなどで実用されている。火力発電のように化石燃料を燃焼させてエネルギーを得る発電とは異なり、太陽電池は、太陽光のみをエネルギー源とすることで、燃料の枯渇の心配がなく、また、発電時に伴う二酸化炭素などの温室効果を伴うガスや有害なガスの発生もなく、環境問題が高らかに叫ばれている今日の産業活動においては希望の星ともいえる発電方法である。
【０００４】
また、レーザ光の誕生から今日までに、種々のレーザが開発され、その性能は日々改善の方向へ向かっている。たとえば、特許文献１においては、通信などに応用される光ファイバがレーザ光発振に用いられている。レーザ技術はレーザ光発振技術の側面、そして、アプリケーションの側面双方において多用に進歩し、未だその進歩はとどまることを知らない。今日では、レーザ光は通信など生活インフラに用いられるまでになっている。高速通信を可能にするレーザ技術は、ITリテラシーが人々の生活に欠かせなくなった今日において、絶対必須の技術であるといえる。
【特許文献１】特許第3331726号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、太陽電池により高電力を得るには、面積の大きい太陽電池パネルを用いなければならず、使用環境によっては十分な電力を確保できない場合がある。また、太陽電池による発電は天候に左右されるもので、確実に電力を供給することはできない。太陽電池も、有効なエネルギー獲得手段としては今まだ発展途上の段階にある。
【０００６】
また、たいていのレーザは、レーザ光発振のために多大な電力を必要とする。レーザ光が通信や医療など社会インフラに多様される今日において、レーザ発振に多大なエネルギーが必要とされることは、エネルギー資源の枯渇や、化石燃料の燃焼に伴う温室ガスの発生などの環境問題が深刻である現代において、改善すべき問題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本件発明は、光ファイバなどの光導波路が非常に低い光減衰率を持つことを利用して、太陽光やレーザ光などの光を環状光導波路内に連続的に入射・周回させることで、環状光導波路内の光子数を増やし、その光を多岐用途に活用することで、エネルギーフリーな光の増幅手段、ならびに、前記光の増幅に伴うエネルギーの増幅手段を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、環状光導波路内において光子数を増やすことで、汎用型レーザから発振されるレーザ光と同程度のエネルギーを持つ光を得ることができる。
【０００９】
また本発明は、光ファイバなどの光導波路と、光導波路の接続機器のみからなり、環状光導波路内での光子数増大の際に外からのエネルギーを必要としない。
【００１０】
また本発明では、原則円周長１メートルの光導波路を環状にして用いる。そのため、大掛かりな装置を置くスペースなど必要としない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しうる。なお、以下の実施形態と請求項の関係は次の通りである。
実施形態１は、主に請求項１、および、３などについて説明する。
実施形態２は、主に請求項２、および、３などについて説明する。
【００１２】
<<実施形態１>>
<実施形態１の概要>
本実施形態は図１に示すように、環状光導波路に関する発明である。図１の概念図は、その一例を示したものである。
太陽光（０１０２）やレーザ光などの光を、レンズ（０１０３）と、光導入路（０１０４）、光スイッチ（０１０５）と、合波器（０１０６）を経て環状光導波路（０１０１）内へ導入する。光スイッチ（０１０５）がＯＮの状態である限り、環状光導波路（０１０１）内には無限に光が入射する。環状光導波路（０１０１）に、内部の光減衰率が１周あたり５０％未満のものを用いることで、環状光導波路（０１０１）に入射光が無限に入射している限り、環状光導波路（０１０１）内を周回している周回光の全エネルギーは、入射してくる入射光のエネルギーより小さくなることはない。このことを利用し、入射光を環状光導波路（０１０１）内に無限に導入し環状光導波路（０１０１）内の周回光の光子数を増やしていくのが、本光蓄積リングの技術的特徴である。
【００１３】
以下には、本件発明について、具体的に詳しく述べていく。
【００１４】
（機能ブロックの説明：概要）図２に示すのは、本件発明である光蓄積リングの機能ブロックを示すものである。この機能ブロックにあるように、本件発明の光蓄積リングは、光入射口（０２０１）と、環状光導波路（０２０２）と、からなる。
【００１５】
光入射口（０２０１）は、入射光を環状光導波路（０２０２）へと導入する機能を持つ。環状光導波路（０２０２）は光入射口から入射した光を周回させる。また、環状光導波路（０２０２）は、周回光が一周するに際して光の減損する割合が５０％未満であるものを利用する。
さらに、この図２を見ながら、各部について簡単に説明していく。
【００１６】
（機能ブロックの説明：光入射口について）光入射口（０２０１）は、図２の機能ブロックに示すように、レンズ（０２０３）により集束した入射光を、光スイッチ（０２０４）と、合波路（０２０５）と、を介して、環状光導波路（０２０２）へと導入する。ここでは、レンズ（０２０３）は一般的な凸レンズを用いる。
光ファイバスイッチ（０２０４）は、図３に示すようなファイバ駆動型光ファイバスイッチが妥当であるが、光スイッチ（０２０４）における入射光の減衰が環状光導波路（０２０２）での光子数増加に支障をきたさなければ、ファイバ駆動型光ファイバスイッチ以外の機構を持つものでもよい。ちなみに、図３に例示するファイバ駆動型光ファイバスイッチは、入力側の光ファイバ（０３０１）を固定している固定部（０３０２）と、出力側の光ファイバ（０３０３）を固定している固定部（０３０５）と、出力側の光ファイバ（０３０３）を駆動し入力側の光ファイバ（０３０１）の光軸と出力側の光ファイバ（０３０３）の光軸を一致させる経路切替用可動ブロック（０３０６）と、経路切替用可動ブロック（０３０６）を駆動させる電磁アクチュエータ（０３０７）と、からなる。ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（図３）をＯＮにする電気信号が電磁アクチュエータ（０３０７）に伝えられることで電磁アクチュエータ（０３０７）から電磁力が発生し、経路切替用可動ブロック（０３０６）を移動する。経路切替用可動ブロック（０３０６）の移動に伴い、入力側の光ファイバ（０３０１）の光軸と出力側の光ファイバ（０３０３）の光軸が一致し、入力側の光ファイバ（０３０１）から入射された入射光が出力側の光ファイバ（０３０３）に入射する。また、ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（図３）をＯＦＦにする電気信号が電磁アクチュエータ（０３０７）に伝えられることで電磁アクチュエータ（０３０７）から電磁力が発生し、上記場合とは逆方向に経路切替用可動ブロック（０３０６）が移動する。経路切替用可動ブロック（０３０６）の移動に伴い、入力側の光ファイバ（０３０１）の光軸と単純放出側の光ファイバ（０３０４）の光軸が一致し、入力側の光ファイバ（０３０１）から入射された入射光が単純放出側の光ファイバ（０３０４）へと入射する。この状態では、入力側の光ファイバ（０３０１）から入射された入射光は出力側の光ファイバ（０３０３）へと入射されず、入射光は環状光導波路（０３０８）へ導入されない。ちなみに、本実施形態における光スイッチ（０２０４）は、環状光導波路（０２０２）内に入射する入射光の量を調整する必要がある場合などに用いるもので、本実施形態の用途によっては設置する必要のない場合も招来する。なお、図３におけるファイバ駆動型光ファイバスイッチでは、逆に、出力側の光ファイバ（０３０３）から入射光を受付け、入力側の光ファイバ（０３０１）へと導入することもできる。
合波器（０２０５）は、環状光導波路（０２０２）の途中に設けられ、レンズ（０２０３）からの入射光を環状光導波路（０２０２）へと導入する。ここでは、レンズ（０２０３）からの入射光を環状光導波路（０２０２）へと導く装置として合波器（０２０５）を示しているが、ＷＤＭカプラなど、複数の光ファイバから入射した光をひとつにまとめる機能があれば、環状光導波路（０２０２）での光子数増加に支障をきたすような入射光の減衰が生じない限りで、転用可能である。
【００１７】
（機能ブロックの説明：環状光導波路について）次に、環状光導波路（０２０２）について説明する。環状光導波路とは、前述のように、レンズ（０２０３）から入射された光を無限に導入し、環状光導波路（０２０２）内の光子数を増加させるものである。そのために、環状光導波路（０２０２）は、光が一周するに際して光の減損する割合が５０％未満であるものを利用する必要がある。例として、通信や光学機構などに汎用的に用いられる光ファイバーがあげられる。ただし、光ファイバの多くは近赤外領域の光を通過させる場合において、高い光反射率を示す。それに比べ、可視光を通過させるための光ファイバは、通常、近赤外領域の光を通過させるための光ファイバに比べ、光反射率は低い。環状光導波路（０２０２）に光ファイバを用いる場合は、環状光導波路（０２０２）内で周回する光をどのような用途に用いるかによって、光ファイバ内を通過させる光の波長と、その波長の光を通過させられる光ファイバを適宜選択する必要がある。環状光導波路（０２０２）内で周回する光を、図５に示すような光ファイバスイッチを用いて取り出し、光を吸収して熱を放射する気体に照射し、前記光を吸収して熱を放射する気体から発生する熱を取り出し、エネルギーとして活用する場合を想定する。一般に、分子は分子間の振動により熱を発生する。そして、多くの物質は赤外領域に分子振動吸収帯を持つので、この場合は、環状光導波路（０２０２）に入射してきた光のうち、赤外領域の光を多く取り出す必要があり、そのためには赤外領域の光を強く反射させる光ファイバが適当と考える。
【００１８】
環状光導波路（０２０２）内に入射した入射光は、環状光導波路（０２０２）内で減衰し消滅するまで、環状光導波路（０２０２）内を周回し続ける。光スイッチ（０２０４）がＯＮの状態である限り、環状光導波路（０２０２）内には無限に光が入射する。
また、環状光導波路（０２０２）には、内部の光減衰率が１ｍあたり５０％未満のものを用いる。ゆえに、環状光導波路（０２０２）に入射光が無限に入射している限り、環状光導波路（０２０２）内を周回している周回光の全エネルギーは、入射してくる入射光のエネルギーより小さくなることはない。これは以下のように考える。環状光導波路（０２０２）を周回する周回光が１ｋｍあたり約１５ｄＢ減衰する場合のことを想定する。これを周回光の減衰率に換算すると、環状光導波路（０２０２）１メーターあたり周回光の約０．１３８％の光子が消滅することになる。ここで、環状光導波路（０２０２）の円周長が１メーターであるとし、入射時の入射光の光子数が１００だとすると、入射した光が環状光導波路（０２０２）を一周する際、最初に入射してきた入射光の光子の数は９９．８６に減少する。ここで、合波器（０２０５）から入射してきた光子数１００の入射光が合流する。この時点で環状光導波路（０２０２）内の周回光の光子数は１９９．８６である。次に、合流してきた周回光と、既に一周している周回光が一緒に、環状光導波路（０２０２）内を周回する。そして、合流してきた周回光と、既に一周している周回光が一周周回を終えると、環状光導波路（０２０２）内では周回光の減衰が起きるので、周回光の光子数は１９９．５９になる。このように、周回し続ける周回光に、さらに合波器（０２０５）から一定量の入射光が導入されることで、環状光導波路（０２０２）内の周回光の光子数はどんどん増えていくことになる。図４に、環状光導波路（０２０２）内の周回光の光子数と環状光導波路（０２０２）での周回光の光減衰率との関係式（０４０４）を示す。ここで、d（０４０１）は環状光導波路（０２０２）の光減衰率、Ｂ（０４０２）は合波器（０２０５）から新たに環状光導波路（０２０２）に導入される入射光の光子数、an（０４０３）はn週目の周回光の光子数である。また、このように環状光導波路（０２０２）内の周回光の光子数が増加する様子を図５に示す。図５に示すように、環状光導波路（０２０２）の光減衰率が１ｋｍあたり１５ｄＢである場合、一旦環状光導波路（０２０２）に光を入射してから約２７マイクロ秒後には、環状光導波路内を周回する光子数は入射光子数の約７２３．３倍になり、それ以上光子数が増えることはない。ただし、図４に示す計算、および、図５に示す数値は飽くまで一旦環状光導波路（０２０２）に入射光が入射してから環状光導波路（０２０２）を一周するまで新たに入射光は入射しない、という近似のもとで計算を行った上での結果である。実際は、入射光は途切れることなく常に環状光導波路（０２０２）に入射し続ける。従って、入射光の光子数に対して環状光導波路（０２０２）を周回する周回光の実際上の光子数は図５に示す値より大きくなる。
【００１９】
また、環状光導波路（０２０２）に、光ファイバなど、特定の波長の光を強く反射し他の波長の光をあまり強く反射しない性質を持つ光導波路を用い、環状光導波路（０２０２）を２つ以上つなげることで、環状光導波路（０２０２）に波長選択性を持たせることも可能である。これは図６のような装置により可能である。λｎｍ付近の波長の光のみ光減衰率が低い光ファイバを環状光導波路に用い、環状光導波路を２つ設置し（０６０１）、双方を接続し、うち片方にのみ光入射口を設置する。入射光を１つ目の環状光導波路（０６０２）に導入し、１マイクロ秒後に入射用光スイッチ（０６０４）を閉じ、環状光導波路（０６０２）内を周回する周回光をわずかに減衰させる。ここで、λｎｍ付近の波長の光以外の光は強く減衰し、λｎｍ付近の波長の光以外の光はあまり減衰しない。この偏波長性のある光を２つめの環状光導波路（０６０３）に導入し、２つめの環状光導波路（０６０３）内で光子数を増加させる。以上の操作により、λｎｍ付近の波長の光のみ光子数を増やすことができる。
【００２０】
ところで、図２には示さなかったが、環状光導波路（０２０２）を周回する光を取り出し、利用するためには、環状光導波路（０２０２）途中に、図３に示すような光ファイバスイッチを設置するなど、環状光導波路（０２０２）途中に、光の分岐点が必要となる。また、その光の分岐点は、環状光導波路（０２０２）での光子数増加に支障をきたすようなものであってはならない。
【００２１】
以上が、本件発明の光蓄積リングの機能ブロックに従った各構成要件の説明となる。
【００２２】
<実施形態１の具体的使用例>
図７に示すのは、本実施形態の光蓄積リングの具体的使用例の一つであるファイバレーザ発振システムを表す概略図である。この図を用いて、本実施形態の光蓄積リングにおける具体的構成例・処理例を説明する。
【００２３】
（具体的実施例：光入射口について）図７において、光入射口は、太陽（０７０１）からの入射光を取り込むレンズドファイバ（０７０２）と、レンズドファイバ（０７０２）から入射してきた入射光を入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０３）へと導く光取込用光ファイバ（０７０４）と、入射用合波器（０７０５）への入射光の入射を制御する入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０３）と、入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０３）に入射してきた入射光を入射用合波器（０７０５）へと導く光導入用光ファイバ（０７０６）と、光導入用光ファイバ（０７０６）から入射してきた入射光を環状光ファイバ（０７０７）へと導入する入射用合波器（０７０５）と、からなる。なお、レンズドファイバ（０７０２）、光取込用光ファイバ（０７０４）、光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０３）、光導入用光ファイバ（０７０６）、入射用合波器（０７０５）については、９８０ｎｍの赤外光に対応したものを用いる。また、光取込用光ファイバ（０７０４）、光導入用光ファイバ（０７０６）については、まっすぐに設置する。これは、光ファイバの曲げによる光損失を防ぐためである。
【００２４】
レンズドファイバ（０７０２）は、太陽（０７０１）からの入射光を光取込用光ファイバ（０７０４）へと導く。この光取込用光ファイバ（０７０４）に入射してきた入射光は、入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０３）を通過する。この際、入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０３）がＯＮの状態であるとき、光取込用光ファイバ（０７０４）から入射してきた入射光は、入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０３）を通過し、光導入用光ファイバ（０７０６）へと進む。入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０３）がＯＦＦの状態であるとき、光取込用光ファイバ（０７０４）から入射してきた入射光は、入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０３）を通過し、光放出用光ファイバ（０７０８）へと進み、光導入用光ファイバ（０７０６）へは進まない。つまり、入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０３）がＯＦＦの状態では、環状光ファイバ（０７０７）には入射光は取り込まれない。光導入用光ファイバ（０７０６）に入射した入射光は入射用合波器（０７０５）へ導入され、環状光ファイバ（０７０７）へ送り出される。
【００２５】
（具体的実施例：環状光導波路について）次に、図７において、環状光導波路は、環状光ファイバ（０７０７）と、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０９）と、アウトプット用光ファイバ（０７１０）と、レーザ発振用合波器（０７１１）と、レーザ発振用光ファイバ（０７１２）と、レーザ発振用光ファイバ（０７１２）の経路中に位置しＥｒイオンがドープされているレーザ発振部位（０７１３）と、レーザ光増幅用のミラー（０７１４）と、レーザ発振用光ファイバ（０７１２）から発振したレーザ光を外部へ取り出すための偏光ビームスプリッタ（０７１５）と、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０９）のＯＮ/ＯＦＦを制御するパルスジェネレータ（０７１６）と、からなる。なお、環状光ファイバ（０７０７）、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０９）、アウトプット用光ファイバ（０７１０）、レーザ発振用合波器（０７１１）、レーザ発振用光ファイバ（０７１２）については、９８０ｎｍの赤外光に対応したものを用いる。レーザ発振部位（０７１３）を励起するために９８０ｎｍの赤外光が必要となるからである。また、環状光ファイバ（０７０７）には、長さ１ｍ、伝送損失が１ｋｍあたり１５dBのものを用いる。また、環状光ファイバ（０７０７）は、その曲率が全域にわたって均一になるように設置する。
【００２６】
入射用合波器（０７０５）から入射してきた入射光は、環状光ファイバ（０７０７）内を周回する。図５に示すように、入射光を環状光ファイバ（０７０７）内に導入し始めてから２７マイクロ秒後には、環状光ファイバ（０７０７）内の周回光の光子数は、入射用合波器（０７０５）を経て入射してくる入射光子数の約７２３．３倍になる。これをもとに、環状光ファイバ（０７０７）内を周回する周回光から得られる光のエネルギーを計算する。まず、地球上に降り注ぐ１日あたりの太陽のエネルギーは１ｍ２あたり１５MJである。レンズドファイバ（０７０２）の直径が３ｃｍであるとして、１秒間あたりレンズドファイバ（０７０２）に入射する入射光のエネルギーは約２１７ｍWである。これが、環状光ファイバ（０７０７）内で周回することにより、周回光から得られるエネルギーは一秒間あたり１５６Wになる。
パルスジェネレータ（０７１６）は、レーザ発振部位（０７１３）からレーザ光が０．１秒ごとに発振するように設定する。これは、入射光を環状光ファイバ（０７０７）内に導入し始めてから２７マイクロ秒以降は、どれだけ入射光を環状光ファイバ（０７０７）内に導入しても環状光ファイバ（０７０７）内の周回光の光子数が増えないからであることと、ナノ秒単位の細かい時間制御を要求されない簡易なパルスジェネレータを用いることでコスト削減を図るためである。
上記パルスジェネレータ（０７１６）の設定に基づきアウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０９）はＯＮ/ＯＦＦを繰り返す。アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０９）がＯＮの状態であるとき、環状光ファイバ（０７０７）から入射してきた周回光は、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０９）を通過し、アウトプット用光ファイバ（０７１０）へと進む。アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０９）がＯＦＦの状態であるとき、環状光ファイバ（０７０７）から入射してきた周回光は、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０９）を通過し、環状光ファイバ（０７０７）へと進み、アウトプット用光ファイバ（０７１０）へは進まない。つまり、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０９）がＯＦＦの状態では、周回光は環状光ファイバ（０７０７）内を回り続けることになる。
アウトプット用光ファイバ（０７１０）に入射した周回光は、レーザ発振用合波器（０７１１）を経てレーザ発振用光ファイバ（０７１２）へと導入され、レーザ発振部位（０７１３）を励起する。ここでは、周回光はレーザ発振部位（０７１３）のＥｒイオンの４Ｉ１１/２を励起する。４Ｉ１１/２を励起されたＥｒイオンは無放射緩和過程により４Ｉ１３/２に緩和し、１５５０ｎｍのレーザ光を発振する。発振したレーザ光はミラー（０７１４）の間を往復し、レーザ発振部位（０７１３）を通過することでその強度は増幅し、偏光ビームスプリッタ（０７１５）から放出される。
【００２７】
<実施形態１：処理の流れ>
図８は、本実施形態に係る光蓄積リングにおける処理の流れを示すフロー図を例示する。
【００２８】
まず、ユーザがパルスジェネレータ（０７１６）電源をＯＮにし、パルスジェネレータ（０７１６）を設定する動作を受けて、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０９）のＯＮ/ＯＦＦ動作をどのようなタイミングで行うか調整する（Ｓ０８０１）。
ユーザが入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０３）をＯＮにする動作を受け、入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０３）がＯＮの状態になる（Ｓ０８０２）。
レンズドファイバ（０７０２）が太陽からの入射光を受け付け、光取込用光ファイバ（０７０４）、入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０３）、光導入用光ファイバ（０７０６）、入射用合波器（０７０５）へと導く（Ｓ０８０３）。
環状ファイバ（０７０７）へ入射光を導入し、入射光を環状ファイバ（０７０７）で周回させる（Ｓ０８０４）。
アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０９）がＯＮになった瞬間に、周回光をアウトプット用光ファイバ（０７１０）に導入し、レーザ発振用合波器（０７１１）、レーザ発振用光ファイバ（０７１２）へと導く（Ｓ０８０５）。
周回光が入射したことで、レーザ発振部位（０７１３）のＥｒイオンが励起する（Ｓ０８０６）。
レーザ発振部位（０７１３）から波長１５５０ｎｍの光を誘導放射する（Ｓ０８０７）。
誘導放射した１５５０ｎｍの光を、２つのミラー（０７１４）で反射させ、レーザ発振部位（０７１３）を何度も通過させることで、波長１５５０ｎｍのレーザ光を発振する（Ｓ０８０８）。
発振した波長１５５０ｎｍのレーザ光を、偏光ビームスプリッタ（０７１５）により、外部へ出力する（Ｓ０８０９）。
レーザの発振を終了する場合、ユーザが入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０３）をＯＦＦにする動作を受け、入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０３）をＯＦＦにする（Ｓ０８１０）。
ユーザがパルスジェネレータ（０７１６）電源をＯＦＦにする動作を受けて、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（０７０９）のＯＮ/ＯＦＦ動作を終了する（Ｓ０８１１）。
【００２９】
<実施形態１：効果>
本実施形態に係る光蓄積リングによれば、従来のレーザ発振に比べ格段に低いエネルギーでレーザー発振が可能となる。
【００３０】
<<実施形態２>>
<実施形態２の概要>
本実施形態は図９に示すように、環状光導波路に関する発明である。図８の概念図は、その一例を示したものである。
光導入部分を構成するレンズ（０９０１）、光導入路（０９０２）、光スイッチ（０９０３）、合波器（０９０４）と、環状光導波路部分を構成する環状光導波路（０９０５）に関しては、<実施形態１の概要>と同じである。ただし、本実施形態における環状光導波路（０９０５）には、アウトプット用光スイッチ（０９０６）と、アウトプット用光導波路（０９０７）とからなる光出射口が備えられている。本実施形態においては、前記光出射口から、環状光導波路（０９０５）を周回する周回光を取り出し、多岐用途に活用する。
【００３１】
以下には、本件発明について、具体的に詳しく述べていく。
【００３２】
（機能ブロックの説明：概要）図１０に示すのは、本件発明である光蓄積リングの機能ブロックを示すものである。この機能ブロックにあるように、本件発明の光蓄積リングは、光入射口（１００１）と、環状光導波路（１００２）と、光出射口（１００３）と、からなる。
【００３３】
光入射口（１００１）は、入射光を環状光導波路（１００２）へと導入する機能を持つ。環状光導波路（１００２）は光入射口（１００１）から入射した周回光を周回させる。また、環状光導波路（１００２）は、周回光が一周するに際して光の減損する割合が５０％未満であるものを利用する。そして、光出射口（１００３）は環状光導波路（１００２）から周回光を取り出すために用いる。
さらに、この図１０を見ながら、各部について簡単に説明していく。
【００３４】
（機能ブロックの説明：光入射口について）光入射口（１００１）については、<<実施形態１>>の（機能ブロックの説明：光入射口について）と同じである。
【００３５】
（機能ブロックの説明：環状光導波路について）環状光導波路（１００２）については、<<実施形態１>>の（機能ブロックの説明：環状光導波路について）とほぼ同様である。
ただし、本実施形態における光蓄積リングには、環状光導波路（１００２）途中に、図９に示すアウトプット用光スイッチ（０９０６）のような、光の分岐点（１００４）を設置する。環状光導波路（１００２）を周回する周回光を取り出し、利用するためである。また、その光の分岐点（１００４）は、環状光導波路（１００２）での周回光子数増加に支障をきたすようなものであってはならない。
【００３６】
（機能ブロックの説明：光出射口について）次に、光出射口（１００３）について説明する。光出射口（１００３）は、環状光導波路（１００２）を周回する周回光を取り出し、光蓄積リングの外へ出力する。
本実施形態の（機能ブロックの説明：環状光導波路について）において説明したとおり、環状光導波路（１００２）を周回する周回光を取り出すのには、図９に示すアウトプット用光スイッチ（０９０６）のような、光通過時に大きな光損失を伴わない分岐点（１００４）を環状光導波路（１００２）上に設置する。
また、環状光導波路（１００２）から取り出された周回光は、アウトプット用光導波路（１００５）を通り、光蓄積リングの外に出力される。
【００３７】
以上が、本件発明の光蓄積リングの機能ブロックに従った各構成要件の説明となる。
【００３８】
<実施形態２の具体的使用例>
図１１に示すのは、本実施形態の光蓄積リングの具体的使用例のひとつであるファイバ増幅型治療用レーザの概略図である。この図を用いて、本実施形態の光蓄積リングにおける具体的構成例・処理例を説明する。
【００３９】
（具体的実施例：光入射口について）本実施形態の具体的実施例にかかる光入射口は、<<実施形態１>>の（具体的実施例：光入射口について）とほぼ同様である。ただし、光源に太陽（０６０１）光ではなく入射レーザ（１１０１）光を用いる。また、入射レーザ（１１０１）については、レーザ光を連続発振するものを用いる。
【００４０】
（具体的実施例：環状光導波路について）次に、図１１において、環状光導波路は、入射用合波器（１１０２）と、環状光ファイバ（１１０３）と、からなる。なお、入射用合波器（１１０２）と、環状光ファイバ（１１０３）については、入射レーザ（１１０１）が発振するレーザ光の波長に対応したものを用いる。また、環状光ファイバ（１１０３）には、入射レーザ光の波長に対応する光ファイバのうち、伝送損失が１ｋｍあたり１５ｄＢであるものを用い、長さは１ｍとする。また、環状光ファイバ（１１０３）は、その曲率が全域にわたって均一になるように設置する。
【００４１】
入射用合波器（１１０２）から入射した入射レーザ光は、環状光ファイバ（１１０３）内を周回する。図５によれば、入射レーザ光を環状光ファイバ（１１０３）内に導入し始めてから２７マイクロ秒後には、環状光ファイバ（１１０３）内の周回レーザ光の光子数は、入射用合波器（１１０２）を経て入射してくる入射レーザ光子数の約７２３．３倍になる。
【００４２】
（具体的実施例：光出射口について）次に、図１１において、光出射口は、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０４）と、アウトプット用光ファイバ（１１０５）と、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０４）のＯＮ/ＯＦＦを制御するパルスジェネレータ（１１０７）と、からなる。なお、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０４）と、アウトプット用光ファイバ（１１０５）については、入射レーザ（１１０１）の発振するレーザ光の波長に対応したものを用いる。
【００４３】
パルスジェネレータ（１１０７）は、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０４）から周回光が０．１秒ごとに出力されるように設定する。これは、図５に示すように、入射レーザ光を環状光ファイバ（１１０３）内に導入し始めてから２７マイクロ秒以降は、どれだけ入射レーザ光を環状光ファイバ（１１０３）内に導入しても環状光ファイバ（１１０３）内の周回レーザ光の光子数が増えないからであることと、ナノ秒単位の細かい時間制御を要求されない簡易なパルスジェネレータを用いることでコスト削減を図るためである。
上記パルスジェネレータ（１１０７）の設定に基づきアウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０４）はＯＮ/ＯＦＦを繰り返す。アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０４）がＯＮの状態であるとき、環状光ファイバ（１１０３）から入射してきた周回レーザ光は、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０４）を通過し、アウトプット用光ファイバ（１１０５）へと進む。アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０４）がＯＦＦの状態であるとき、環状光ファイバ（１１０３）から入射してきた周回レーザ光は、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０４）を通過し、環状光ファイバ（１１０３）へと進み、アウトプット用光ファイバ（１１０５）へは進まない。つまり、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０４）がＯＦＦの状態では、周回レーザ光は環状光ファイバ（１１０３）内を回り続けることになる。
【００４４】
アウトプット用光ファイバ（１１０５）に入射してきた周回レーザ光は、アウトプット用光ファイバ（１１０５）から出射され、被治療者（１１０６）に照射される。
【００４５】
<実施形態２：処理の流れ>
図１２は、本実施形態に係る光蓄積リングにおける処理の流れを示すフロー図を例示する。
【００４６】
まず、ユーザがパルスジェネレータ（１１０７）電源をＯＮにする動作と、ユーザがパルスジェネレータ（１１０７）を設定する動作を受けて、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０４）のＯＮ/ＯＦＦ動作をどのようなタイミングで行うか調整する（Ｓ１２０１）。
ユーザが入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０８）をＯＮにする動作を受け、入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０８）がＯＮの状態になる（Ｓ１２０２）。
ユーザが入射レーザ（１１０１）をＯＮにする動作を受け、入射レーザ（１１０１）が入射レーザ光を発振し、レンズドファイバ（１１０９）が入射レーザ（１１０１）からの入射レーザ光を受け付け、光取込用光ファイバ（１１１０）、入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０８）、光導入用光ファイバ（１１１１）、入射用合波器（１１０２）へと入射レーザ光を導く（Ｓ１２０３）。
環状ファイバ（１１０３）へ入射レーザ光を導入し、入射レーザ光を環状ファイバ（１１０３）で周回させる（Ｓ１２０４）。
アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０４）がＯＮになった瞬間に、周回レーザ光をアウトプット用光ファイバ（１１０５）へと導く（Ｓ１２０５）。
アウトプット用光ファイバ（１１０５）末端から周回レーザ光を被治療者（１１０６）へ向けて照射する（Ｓ１２０６）。
被治療者（１１０６）への周回レーザ光の照射を終了する場合、ユーザが入射レーザ（１１０１）をＯＦＦにする動作を受け、入射レーザ（１１０１）をＯＦＦにする（Ｓ１２０７）。
ユーザが入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０８）をＯＦＦにする動作を受け、入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０８）をＯＦＦにする（Ｓ１２０８）。
ユーザがパルスジェネレータ（１１０７）電源をＯＦＦにする動作を受けて、アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ（１１０４）のＯＮ/ＯＦＦ動作を終了する（Ｓ１２０９）。
【００４７】
<実施形態２：効果>
本実施形態に係る光蓄積リングによれば、余計なエネルギーを別途供給せずに、出力が弱いため医療目的に用いるのに十分な出力を持たないレーザが発振するレーザ光を、医療目的に用いるのに十分な出力を持つ光に変えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施形態１を説明するための概念図
【図２】実施形態１を説明するための機能ブロック図
【図３】実施形態１において用いられるファイバ駆動型光ファイバスイッチを説明するための図
【図４】実施形態１にかかる環状光導波路内での周回光子数の増加を説明するための図
【図５】実施形態１にかかる環状光導波路内での、入射光入射時を基点とする経過時間に対する周回光子数を説明するための図
【図６】実施形態１にかかる光蓄積リングに波長選択機能を追加したものを説明するための図
【図７】実施形態１の具体的実施例を説明するための図
【図８】実施形態１の処理の流れを説明する図
【図９】実施形態２を説明するための概念図
【図１０】実施形態２を説明するための機能ブロック図
【図１１】実施形態２の具体的実施例を説明するための図
【図１２】実施形態２の処理の流れを説明する図
【符号の説明】
【００４９】
０７０１  太陽
０７０２  レンズドファイバ
０７０３  入射光制御用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ
０７０４  光取込用光ファイバ
０７０５  入射用合波器
０７０６  光導入用光ファイバ
０７０７  環状光ファイバ
０７０８  光放出用光ファイバ
０７０９  アウトプット用光ファイバ駆動型光ファイバスイッチ
０７１０  アウトプット用光ファイバ
０７１１  レーザ発振用合波器
０７１２  レーザ発振用光ファイバ
０７１３  レーザ発振部位
０７１４  ミラー
０７１５  偏向ビームスプリッタ
０７１６  パルスジェネレータ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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