(57)【要約】  当該発明は、与えられた波長で制御された単一のモードの横断の放射を放出するファイバーを有するレーザーデバイス（１）に関係するが、それは、ポンプ波を放出することが可能な少なくとも一つのレーザーダイオード（１）及び二つの末端を有するシースに入れられた増幅させる光学部品のファイバーセグメント（６）、増幅させる光学部品のファイバー（２）がコア及びポンピングシースを含むものであること、ファイバーが希土類のドーパントでドープされたものであること、を備えると共に、ファイバーのコアが、１２μｍ及び２００μｍの間における直径を有することにおいて、並びに、デバイス（１）が、ファイバーの少なくとも一つの末端へポンピングシースにおけるポンプ波を結合させるための結合させる手段（４）及び上記のセグメント（６）の二つの末端で与えられた波長におけるレーザービームを再注入することが可能な共振器、上記の共振器が与えられた波長でフィルター処理を行うと共にファイバー（６）において通過した後で吸収されてしまってないものであるポンプ波をファイバー（６）へと再注入するように注入手段（４）との相互作用の可能なキャビティ内の波長選択的な手段（５、１３）を含むものであること、を含むことにおいて、特徴付けられたものである。
2012501532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
与えられた波長で制御された横断の単一のモードの放射を放出するファイバーレーザーデバイスであって、
ポンプ波を放出することが可能な少なくとも一つのレーザーダイオード、
二つの末端を有するシースに入れられた増幅させる光学部品のファイバーセクション、上記の増幅させる光学部品のファイバーがコア及びポンピングシースを備えること、ファイバーが希土類のドーパントでドープされたものであること、
を備える、ファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記増幅させる光学部品のファイバーのコアは、１２μｍ及び２００μｍの間の範囲にわたる直径を有すること、及び、
前記デバイスは、
前記ファイバーの少なくとも一つの末端へ前記ポンピングシースにおいて前記ポンプ波を結合させるためのポンプ波を結合させる手段、及び、
上記のセクションの両方の末端へ前記与えられた波長でレーザービームを再注入することが可能な共振器、
上記の共振器が前記与えられた波長でフィルター処理すると共に前記ファーバーにおける通過の後でまた前記ファイバーへと吸収されたものではないポンプ波を再注入するように前記注入手段と協働することが可能なキャビティー内の波長選択的な素子を備えること、
を備えること
を特徴とする、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項２】
請求項１に従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記結合させる手段は、二つのレンズ、上記レンズが少なくとも後に続くレンズ、マイクロレンズ、円柱面のレンズ、楕円面のレンズ、双曲面のレンズ、又は非球面のコンデンサーのいずれのものの中で選択されたものであること、を備える、
ファイバーレーザーデバイス。
【請求項３】
請求項１に従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記結合させる手段は、Ｎ個のポンピングダイオードのファイバーの出力へ直接的に溶接されることが可能なＮ個の多モードの入力ファイバー及び前記増幅させるファイバーへ直接的に溶接されることが可能な出力ファイバーを備えるカップラーに関係する、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項４】
請求項１に従ってファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記結合させる手段は、大きいモードの光学部品のファイバーに関係すると共に、
前記横断のセクションは、ファンネル形状の構造を採用するように累進的に細くさせられたものである、
ファイバーレーザーデバイス。
【請求項５】
先行の請求項に従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
上記の大きいモードのファイバーは、上記のファンネルが、ポンプビームを届けるファイバーの一方の末端へ及び前記大きいモードのファイバーへ他方の末端で溶接されたものであるように、前記ポンプ波を届けるファイバーと同じ直径を備えた一方の末端及び前記増幅させるファイバーのシースの直径を有する他方の末端を有する、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項６】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記選択的な素子は、後に続く素子、二色性のミラー、吸収性の又は干渉性のフィルター、増幅させるファイバーの湾曲、前記増幅させるファイバーのコアの構成物に加えられたドーパントの元素、外部の嵩のあるグレーティング、プリズム、前記増幅させるファイバーのコアに光書き込みされたブラッグ・グレーティング、又は前記増幅させるファイバーに対して外部のブラッグ・グレーティングの少なくとも一つのものから選ばれた素子に関係する、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項７】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記ファイバーは、大きいモードのエリアのファイバー又はＬＭＡ（大きいモードのエリアの）ファイバーである、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項８】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記ポンピングシースの直径は、５０μｍ及び４００μｍの間の範囲にわたる、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項９】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記コア及び前記シースは、同心のものである、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項１０】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記コアは、１２μｍと比べてより大きい直径を有する、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項１１】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記ファイバーは、少なくとも後に続く元素、イッテルビウムイオン、ネオジムイオン、ゲルマニウム、リン、ホウ素、又はフッ素のいずれのものの中で選ばれた元素でドープされたものである、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項１２】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記ファイバーは、前記コアの出力で回折限界のビームを放出することが可能なものである、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項１３】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記ファイバーは、固有に、偏光を保持するファイバーである又は固定された位置に保持されたものである、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項１４】
請求項３から１３までのいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記大きいモードのファイバーは、空気−シリカのミクロ構造化されたファイバーである、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項１５】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記ファイバーは、剛性のものであると共に純粋なシリカのロッドに保持されたものであると共に、それの外部の直径は、１ｍｍと比べてより大きいものである、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項１６】
請求項１から１４までのいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記ファイバーは、可撓性のものである、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項１７】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記ファイバーのシースは、０．５と比べてより大きい開口数を有する、空気のシースと呼ばれた、空気の穴のリングを備える空気の穴のリングで作られた、前記ポンプ波を案内することが可能な、導波路である、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項１８】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
実質的に９７７ｎｍの波長における波の案内は、前記ドープされたコアを囲む光軸に対して平行な空気の穴のアレイによって行われる、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項１９】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記ファイバーは、空気−シリカのミクロ構造化されたファイバーの族に所属する、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項２０】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記与えられた波長は、赤外の範囲に位置させられたものである、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項２１】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記ファイバーは、１０１０ｎｍ及び１１００ｎｍの間におけるスペクトルの帯域における寄生放射のレーザーシースが、６０ｄＢと比べてより小さいままであるように、低減された長さを有する、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項２２】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記レーザーダイオードは、９１０ｎｍ及び９４０ｎｍの間におけるスペクトルの帯域においてポンプ波を放出する、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項２３】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記レーザーダイオードは、１０及び１０００Ｗの間におけるパワーを届ける、ファイバーレーザーデバイス。
【請求項２４】
先行の請求項のいずれか一つに従ったファイバーレーザーデバイスにおいて、
前記ポンプ波は、５０μｍ及び８００μｍの間における範囲にわたる直径の多モードのファイバーへ結合させられる、ファイバーレーザーデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
当該発明は、高い平均のパワーを備えた単一のモードの横断のビームを届ける光学部品のファイバーのレーザーデバイスに関係する。
【０００２】
本発明は、９７０ｎｍ及び９８５ｎｍの間におけるスペクトルの帯域において放出する高いパワーのファイバーのレーザーに関係する。
【背景技術】
【０００３】
光学部品のファイバーの通信ネットワークの分野において、９７６ｎｍに近い赤外の波長を有するエルビウムイオンでドープされたポンピング増幅器のための効率的な及び高度に輝かしいレーザーの源を有することは、必要なことである。この高いポンプのパワー密度は、増幅されたスペクトルのチャネルの数における同時の増加及び／又は長い距離のネットワークにわたる二つの増幅器の間における距離の増加を考慮することを可能なことにする。
【０００４】
これらの通信ネットワークにおいて、必要なポンプのパワーは、最も高い可能性のあるものであると共に、ビームは、回折限界にあるもののままであるべきである（即ち、同時に、高いパワー及び高い輝度を有するものである）。
【０００５】
約９７６ｎｍの高い輝度及び高いパワーの基音のレーザー源を有することは、周波数変換の段階を介して、同じ特性（パワー及び輝度）を備えた青色の倍音の源をもまた有することを許容する。
【０００６】
おおよそ４８８ｎｍのこの青色の倍音の波長は、生物学、外科学、及び内科学の分野において好ましく使用される。
【０００７】
実質的に４８８ｎｍでのレーザー源は、一般には、アルゴンガスレーザーである。これらの源は、時々、５１４．５ｎｍ及び４８８ｎｍの間における波長に位置を定められた二つの線を備える。
【０００８】
実質的に５１４．５ｎｍ及び４８８ｎｍにおける二つの線を備えたレーザー源は、これらの波長で直接的に放出する固体状態のレーザーの無いものである際には、気体の媒体において行われる。
【０００９】
生物学又は内科学の分野において、それにおいてはそれらがある用途を見出すが、実質的に４８８ｎｍのこれらのレーザー源は、好ましくは、最も小さい可能性のある体積にビームを集束させるように優れた空間的な品質を有するべきである。
【００１０】
実質的に９７６ｎｍで放出するこれらのファイバーのレーザー源の別の用途は、レーザー及び増幅器の高いパワーのポンピングの可能性である。到達させられることができるものである高いポンプの強度は、定常的な、トリガーされた、又は超短いパルスのレジメにおいて、エルビウム又はイッテルビウムイオンでドープされたファイバーの又は結晶の増幅させる媒体の短い発振器又は増幅器を達成することを可能なことにする。
【００１１】
今日では、赤外の範囲における実質的に９７６ｎｍにおけるこのスペクトルの帯域は、半導体レーザーダイオードから得られる。
【００１２】
これらのレーザーダイオードは、好ましくは、横断の単一のモードのレーザーダイオード（低いパワー）及び／又は高いパワーのレーザーダイオード（多モード）に関係する。
【００１３】
赤外の波長の範囲におけるレーザー源を使用することの選抜は、それらが差し出す利点、特に、それらの小型さ、それらのライフスパン、それらの高い電気的な効率、又はそれらの低い製造するコスト、によって正当化される。
【００１４】
さらに、これらのレーザーダイオードの選抜は、ビームの品質及び出力の間における妥協であることができるのみであるが、それは、高いパワー密度が要求されるところの状況における不可避の欠点である。
【００１５】
実に、数ワットを放出する、高いパワーのレーザーダイオードが、即ち、弱い空間的な品質の、高い多モードのビームを有するのに対して、横断の単一のモードのレーザーダイオードは、数百ミリワットにまで制限されたパワーを届ける。
【００１６】
これらの制限を軽減する為に、Ｎ．Ｌｉｃｈｔｅｎｓｔｅｉｎ，Ｙ．Ｍａｎｚ，Ｐ．Ｍａｕｒｏｎ，Ａ．Ｆｉｌｙ及びＳ．Ａｒｉｔによる“ＩＥＥＥ  １９ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｌａｓｅｒ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｄｉｇｅｓｔ，ＴｈＡ６，ｐｐ．４５−６（２００４）”と呼ばれた文書から抽出された、刊行物“Ｓｉｎｇｌｅｍｏｄｅ  ｅｍｉｔｔｅｒ  ａｒｒａｙ  ｌａｓｅｒ  ｂａｒｓ  ｆｏｒ  ｈｉｇｈ−ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”に記載された赤外のレーザー源は、先行技術から知られてきたものである。この刊行物は、１×３μｍのレーザーダイオードからの１．４Ｗのパワーで９７６ｎｍの放射を発生させる半導体増幅器を記載する。
【００１７】
さらに、この増幅器において、発生させられたパワーは、小さい放出する表面の結果として数ワットに制限される。
【００１８】
このように、パワーを増加させるための解決手段は、高いパワーを得ることを可能なものにするが、しかし、およそ４−５ｎｍのより重要なスペクトルの幅を備えたものであるファンネルに整形されたレーザーダイオードの使用である。
【００１９】
そのような解決手段は、文献“Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  １９ｔｈ  ＩＳＬＣ，ＩＥＥＥ，ｐｐ．４３−４（２００４）”において出版された、“Ｎｅａｒｌｙ−ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ９８０ｎｍ  ｔａｐｅｒｅｄ  ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ  ｌａｓｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ａｎ  ｏｕｔｐｕｔ  ｐｏｗｅｒ  ｏｆ  ６．７Ｗ”と呼ばれた且つＫ．Ｐａｓｃｈｋｅ、Ｂ．Ｓｕｍｐｆ、Ｆ．Ｄｉｔｔｍａｒ、Ｇ．Ｅｒｂｅｒｔ、Ｊ．Ｆｒｉｃｋｅ、Ａ．Ｋｎａｕｅｒ、Ｓ．Ｓｃｈｗｅｒｔｆｅｇｅｒ、Ｈ．Ｗｅｎｚｅｌ、及びＧ．Ｔｒａ（ウムラウト）ｎｋｌｅによって書かれた刊行物に記載されたものである。
【００２０】
しかしながら、ファンネルに整形されたレーザーダイオードと同様の源の主要な欠点は、温度に対する、並びに従って加熱する構造に及びポンピングのパワーに、それらのスペクトルの高い依存性である。
【００２１】
追加として、そのような解決手段は、それが、敏感な整列を要求するので、実施することが難しい、高価なものであると共に、高い負担を呈示すると共に、信頼できないことを欠点としてもつものである。
【００２２】
その上、そのようなレーザーが届けることができるところの最大のパワーは、約１０Ｗに制限される。
【００２３】
従って、９７６ｎｍにおけるビームを二倍にすることによる実質的に４８８ｎｍにおけるＴＥＭ００の放射の生成は、また１Ｗまで制限される。他方では、Ａｒの技術による４８８ｎｍにおける放射の直接的な放出は、数Ｗまで制限される。
【００２４】
さらには、それは、前の技術のレーザーのアーキテクチャーから知られたことであるが、そこでは、増幅器の媒体は、実質的に９７６ｎｍでレーザー源を実現することに使用されたＹｂイオンによってドープされた材料である。これらのレーザーのアーキテクチャーは、９１０ｎｍ及び９４０ｎｍの間におけるスペクトルの帯域にわたって放出する光学的なポンピングデバイスを備える。
【００２５】
ポンピングされたダイオードの、希土類のイオン、例えばイッテルビウムイオン、でドープされた材料に基づいた解決手段は、結晶又は光学部品のファイバーのいずれかを使用するが、それにおいてドーパントイオンは、組み込まれたものである。ファイバーの解決手段は、十分にファイバーにされた解決手段を備えた、及び従って、小型の超安定な及び信頼性のある、ものであるという利点を有する。
【００２６】
追加として、希土類イオンでドープされた固体の増幅する及び実質的に９７６ｎｍで放出する媒体によってもたらされた解決手段より、ポンプによってもたらされたパワー及び８０％のところまで行くことができるものであるレーザーによって届けられたパワーの間における視覚光学的な変換をなすことを許容する。
【００２７】
しかしながら、実質的に９７７ｎｍのレーザーの波長におけるイッテルビウムイオンでドープされた固体の増幅器の媒体（結晶又はシリカ）の放出は、ポンピングビームの及びポンピングレベルの、増幅器の幾何学的構成（増幅する媒体の横断の断面及び長さ）についての相当な制約を伴う。実質的に９７７ｎｍの波長でこの放出を生じさせる為には、ポンピングの強度は、限界の値を超えるべきであるが、イッテルビウムイオンでドープされたシリカについての上記の透明度の強度（〜３０ｋＷ／ｃｍ２）は、それが、実質的に９１５ｎｍでポンピングされるとき、及び、実質的に９７７ｎｍで放出することが望まれることであるとき、光学的な増幅を実現することに必要なものである。増幅する媒体が、イッテルビウムイオンでドープされた結晶であるとき、必要なポンプの強度は、ポンプレーザーを高度に集束させることによって得られるが、結晶の有用な長さが、ポンプビームのレイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）ゾーンによって制限されるものである。ポンプ源は、結晶の長さにわたって透明度を保証することが十分に輝かしいものが選ばれるべきである。ドープされた光学部品のファイバーによってもたらされた解決手段は、ポンプビームが、ファイバーによって案内される際に、レイリーの長さにわたってこの制約を予防するが、それは、長いファイバーの長さにわたって高いポンプの強度を得ることを可能なものにする。ドープされたゾーン（ファイバーのコア）においてポンプの強度を最大化するために、単一のモードのドープされたコアにポンプ波を直接的に注入することは、最初に提案されてきたものである。しかしながら、このポンピングの技術は、回折によって制限された９１０ｎｍ及び９４０ｎｍの間の範囲にわたるバンドにおける半導体レーザーダイオード（又はいずれの他のレーザー源）の使用を要求すると共に、従って、パワフルなものではない（＜１Ｗ）。別の解決手段は、ポンピングシースと呼ばれた、ドープされたコアと同心の案内するシースを通じてよりパワフルなマルチモードのポンプを案内することに存する。しかしながら、この後者のものは、ファイバーのいずれの点でも、透明度の強度に対して上等な条件の局所的なポンプの強度を保証するために制限されたセクションを有するべきである。
【００２８】
今までのところ、９１０ｎｍ及び９４０ｎｍの間における帯域にわたったポンピングダイオードの制限されたパワーは、〜２５μｍにおけるポンピングシースの直径を制限することを導いたが、使用されたポンピングのレベル及び使用されたファイバーの幾何学的構造における強い制約を備えた、実質的に９７７ｎｍの赤外の波長の範囲にわたって最大で３．５Ｗの平均のパワーを届ける希土類イオンでドープされた光学部品のファイバーのレーザー源を開発することをもまた許容するものである。これらの仕事は、それが、今までのところ、実質的に９７７ｎｍにおけるファイバーのレーザーの放出の記録のレベルを表してきたものであるが、刊行物［Ｋ．Ｈ．Ｙｌｌａ（ウムラウト）  Ｊａｒｋｋｏ，Ｒ．Ｓｅｌｖａｓ，Ｄ．Ｂ．Ｓｏｈ，Ｊ．Ｋ．Ｓａｈｕ，Ｃ．Ａ．Ｃｏｄｅｍａｒｄ，Ｊ．Ｎｉｌｌｓｏｎ，Ｓ．Ａ．Ａｌｌａｍ  ａｎｄ  Ａ．Ｂ．Ｇｒｕｄｉｎｉｎ，“Ａ  ３．５Ｗ  ９７７ｎｍ  ｊａｃｋｅｔｅｄ  ａｉｒ  ｃｌａｄ  ｆｉｂｅｒ  ｌａｓｅｒ  ｙｔｔｅｒｂｉｕｍ  ｄｏｐｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ｌａｓｅｒ”，ＯＳＡ  Ｔｒｅｎｄｓ  ｉｎ  Ｏｐｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ．  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｌａｓｅｒｓ  Ｖｏｌ．３４，（２０００）］に報告される。
【００２９】
今日では、半導体レーザーの技術の技術的な進歩は、市場において入手可能な９１０ｎｍ及び９４０ｎｍの間における帯域にわたって高度にパワーを与えられた（１０Ｗ−１Ｗ）のファイバーのレーザーダイオードを作ることに至ったが、それにおいては、多モードのビームは、ファイバーに届けられると共に、それの直径は、約０．２２の開口数の下に１００μｍ及び８００μｍの間におけるものである。一度よりパワフルなダイオードが使用されると、材料の透明度を達することが要求されたポンピングのレベルへ結び付けられた制約を予防することは、可能性のあることである。
【００３０】
しかしながら、これらの高度にパワフルなダイオードの使用と適合性のポンプシースの直径を有するファイバーの使用は、実質的に９７７ｎｍにおけるレーザーの放出についての新しい物理的なロックに至る。実に、単一のモードのレーザービームを放出するために、ドープされたファイバーのコアは、制限された直径のコアを与えるはずである。刊行物［Ｋ．Ｈ．Ｙｌｌａ（ウムラウト）  Ｊａｒｋｋｏ，Ｒ．Ｓｅｌｖａｓ，Ｄ．Ｂ．Ｓｏｈ，Ｊ．Ｋ．Ｓａｈｕ，Ｃ．Ａ．Ｃｏｄｅｍａｒｄ，Ｊ．Ｎｉｌｌｓｏｎ，Ｓ．Ａ．Ａｌｌａｍ  ａｎｄ  Ａ．Ｂ．Ｇｒｕｄｉｎｉｎ，“Ａ  ３．５Ｗ  ９７７ｎｍ  ｊａｃｋｅｔｅｄ  ａｉｒ  ｃｌａｄ  ｆｉｂｅｒ  ｌａｓｅｒ  ｙｔｔｅｒｂｉｕｍ  ｄｏｐｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ｌａｓｅｒ”ＯＳＡ  Ｔｒｅｎｄｓ  ｉｎ  Ｏｐｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ．Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｌａｓｅｒｓ  Ｖｏｌ．３４，（２０００）］において使用されたファイバーは、９μｍの直径のコアを有する。
【００３１】
現今では、古典的なファイバーの技術は、回折によって制限されたもののままであるために約１２μｍのコアの直径を越えて行くことを許容するものではない。このように、ポンプシースにおいて伝播するポンプ波及びドープされたコアの間における重なり合いは、非常に小さいものである。
【００３２】
ポンプ波及びドープされたコアの間におけるこの小さい重なり合いを考慮すると、注入されたポンプ波を吸収することに必要なファイバーの長さは、典型的には、数メートルのものである、数十メートルのものでさえある。
【００３３】
さらに、ファイバーの長さが、増加させられるとき、１０１０ｎｍ及び１１００ｎｍの間の帯域における波長を有するレーザーのラインは、それのためにはこれらのファイバーが通常使用されるのであるが、ラインのものと比べてはるかにより高いゲインを有すると共に、それのまわりには実質的に９７７ｎｍのレーザーの放射を得ることは、望まれることである。これの寄生のゲインの及びそれから結果として生じるところの制限の影響の研究は、刊行物［Ｊ．Ｎｉｌｓｓｏｎ，Ｊ．Ｄ．Ｍｉｎｅｌｌｙ，Ｒ．Ｐａｓｃｈｏｔｔａ，Ａ．Ｃ．Ｔｒｏｐｐｅｒ，ａｎｄ  Ａ．Ｃ．Ｈａｎｎａ，“Ｒｉｎｇ  ｄｏｐｅｄ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｐｕｍｐｅｄ  ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ  ｔｈｒｅｅ  ｌｅｖｅｌ  ｆｉｂｅｒ  ｌａｓｅｒ”，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２３，３５５（１９９８）］において述べられたものである。
【００３４】
このように、約９７７ｎｍにおける赤外ファイバーのレーザー源を得るために、１０１０ｎｍ−１１００ｎｍのスペクトルの帯域における寄生のゲインを制限するために適度に短いファイバーを使用することは、当を得たことである。しかしながら、この条件を達成するファイバーは、それのコアの制限されたセクションの観点で、レーザーダイオードのポンプ波を吸収するものではない不便を有することになる。そのようなファイバーで設計されたレーザーは、このように、低い及び制限されたパワーのものであることになる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００３５】
【非特許文献１】Ｎ．Ｌｉｃｈｔｅｎｓｔｅｉｎ，Ｙ．Ｍａｎｚ，Ｐ．Ｍａｕｒｏｎ，Ａ．Ｆｉｌｙ  ａｎｄ  Ｓ．Ａｒｉｔ，“ＩＥＥＥ  １９ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｌａｓｅｒ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｄｉｇｅｓｔ，ＴｈＡ６，ｐｐ．４５−４６（２００４）
【非特許文献２】Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  １９ｔｈ  ＩＳＬＣ，ＩＥＥＥ，ｐｐ．４３−４（２００４）
【非特許文献３】Ｋ．Ｈ．Ｙｌｌａ（ウムラウト）  Ｊａｒｋｋｏ，Ｒ．Ｓｅｌｖａｓ，Ｄ．Ｂ．Ｓｏｈ，Ｊ．Ｋ．Ｓａｈｕ，Ｃ．Ａ．Ｃｏｄｅｍａｒｄ，Ｊ．Ｎｉｌｌｓｏｎ，Ｓ．Ａ．Ａｌｌａｍ  ａｎｄ  Ａ．Ｂ．Ｇｒｕｄｉｎｉｎ，ＯＳＡ  Ｔｒｅｎｄｓ  ｉｎ  Ｏｐｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ．Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｌａｓｅｒｓ  Ｖｏｌ．３４，（２０００）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
当該発明は、レーザーシステムの出力で実質的に９７７ｎｍの波長で赤外の基音の波長の範囲のレーザー源を発生させることにおいて遭遇された技術的な困難に結び付けられた問題を解決することを目的とするが、それにおいては増幅させる媒体は、希土類イオンでドープされた光学部品のファイバーである。このレーザーは、小型の、低いコストの、及び高度にパワフルなものである。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
当該発明は、ドープされたファイバーの使用によって高度にパワフルなファイバーのレーザーデバイスを改善することを呈示するが、それにおいては、コアの直径は、標準的な単一のモードのファイバーの直径に対して比較された際に、高度に増加させられたものであると共に、それは、レーザービームのパワーを増加させるように単一のモードの光学的な案内をレーザー波に提供することが可能なことである。
【００３８】
より具体的には、当該発明は、
ポンプ波を放出することが可能な少なくとも一つのレーザーダイオード、及び、
二つの末端を有するシースに入れられた増幅する光学部品のファイバーセグメント、上記の増幅する光学部品のファイバーがそれの直径が１２μｍ及び２００μｍの間にあるものであるコア及びポンプシースを備えること、ファイバーが希土類のドーパントでドープされたものであること
を備える、与えられた波長で制御された単一のモードの横断の放射を放出するファイバーのレーザーデバイスに関係するが、上記のデバイスは、
ファイバーの少なくとも一つの末端へポンピングシースにおけるポンプ波を結合させるためのポンプ波を結合させる手段、及び、
上記のセグメントの二つの末端において与えられた波長でレーザービームを再注入することが可能な共振器、
上記の共振器が、ファイバーにおける通過の後で吸収されたものではないポンプ波を与えられた波長においてフィルター処理するように及びまたファイバーへと再注入するように注入手段と協働することが可能なキャビティー内の波長選択的な素子を備えること
を備えるものである。
【００３９】
好ましく、注入手段との選択的な手段の協働は、１０１０ｎｍ及び１１００ｎｍの間における寄生の放射のスペクトルの帯域における損失の重荷を許容する。
【００４０】
具体的な実施形態に従って、
結合させる手段は、二つのレンズ、上記のレンズが後に続くもの、マイクロレンズ、円柱面のレンズ、楕円面のレンズ、双曲面のレンズ、又は非球面のコンデンサーの少なくともいずれか一つの間で選ばれたものであること、を備えると共に、
結合させる手段は、Ｎ個のポンプダイオードのファイバーの出力へ直接的に溶接されることができるものであるＮ個の入力の多モードのファイバー及び幅広いコアを増幅させるファイバーへ直接的に溶接されることができるものである、増幅させるファイバーのものに大雑把に類似のモードの伝播を支持する案内のコア有りの又は無しの出力のファイバーを含むカップラーに関係する。
【００４１】
結合させる手段は、大きいモードの光学部品のファイバーに関係するが、それにおいては、横断の断面は、ファンネルの形状の構造を採用するように累進的に細くさせられたものである。
【００４２】
上記のファンネルが、一方の末端においてポンプビームを届けるファイバーへ溶接されると共に他方の末端において大きいモードのファイバーへ溶接されるように、増幅させるファイバーのシースの直径と同じ直径を備えた一つの末端を有する大きいモードのファイバー。
【００４３】
選択的な素子は、後に続く素子、二色性のミラー、吸収する又は干渉性のファイバー、増幅させるファイバーの湾曲、増幅させるファイバーのコアの構成物へ加えられたドーパント素子、外部の嵩のあるグレーティング、プリズム、増幅させるファイバーのコアに光書き込みされたブラッグ（Ｂｒａｇｇ）・グレーティング、増幅させるファイバーの外側のブラッグ・グレーティングの少なくとも一つのものの間で選ばれた素子に関係するが、
ファイバーは、大きいモードのエリアのファイバー、又はＬＭＡファイバーである、
ポンプのシースの直径は、０及び８００μｍの間の範囲にわたる、
コア及びシースは、同心のものである、
コアは、１２μｍと比べてより大きい直径を有する、
ファイバーは、後に続く元素、イッテルビウムイオン、ゲルマニウム、リン、ホウ素、又はフッ素の少なくとも一つのものの中から選ばれた元素でドープされたものである、
ファイバーは、コアの出力において回折限界でビームを放出することが可能なものである、
ファイバーは、固有に偏光を保持するファイバーである又は固定された位置に動かないようにされたものである、
大きいモードのファイバーは、シリカ−空気のミクロ構造化されたファイバーである、
ファイバーは、それが純粋なシリカのロッドにおいて保持されるため、剛性のものであるが、それの外部の直径は、１ｍｍと比べてより大きいものである（“ロッド−タイプのファイバー”ファイバー技術）
ファイバーは、可撓性のものある。
【００４４】
ファイバーのシースは、０．５と比べてより大きい開口数を有する、空気のシースと呼ばれた、空気の穴のリングによって形成された、ポンプ波の案内を行うことが可能な、波の案内である、
実質的に９７７ｎｍの波長における波の案内は、ドープされたコアを囲む光軸に対して平行な空気の穴のアレイによって行われる、
ファイバーは、空気−シリカのミクロ構造化されたファイバーの族に属する。
【００４５】
与えられた波長は、赤外において位置を定められたものである、
増幅させるファイバーは、６０ｄＢに対して劣等な１０１０ｎｍ−１１００ｎｍの帯域に寄生の放射のレーザーのシースを保つために低減された長さを有する、
レーザーダイオードは、１０及び１０００Ｗの間におけるパワーを届ける、及び、
ポンプ波は、多モードのファイバーへ結合させられるが、それの直径は、５０μｍ及び８００μｍの間における範囲にわたる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、当該発明の実施形態に従ったデバイスの表現を図解する。
【図２】図２は、当該発明の実施形態に従った光学部品のファイバーのセクションを表す。
【図３Ａ】図３Ａは、それらが、光学部品のファイバーにおける事例であるものである、シリカのマトリックスへと挿入されるとき、イッテルビウムイオンの吸収及び放出のスペクトルを図解する。
【図３Ｂ】図３Ｂは、イッテルビウムイオンのエネルギーレベルを図解する。
【図４】図４は、ポンプのパワーに従った三つのエネルギーレベルの高いパワーのファイバーのレーザーのパワーを図解すると共に。
【図５Ａ】図５Ａは、当該発明の実施形態に従った、レーザーの出力のスペクトルを図解する。
【図５Ｂ】図５Ｂは、当該発明の実施形態に従った、レーザーの出力のスペクトルを図解する。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
当該発明の他の特徴及び利点は、付随する図面を参照して、後に続く記載を読む際により明白なものになることになるが、それらは、
図１は、当該発明の実施形態に従ったデバイスの表現を図解する、
図２は、当該発明の実施形態に従った光学部品のファイバーのセクションを表す、
図３Ａは、それらが、光学部品のファイバーにおける事例であるものである、シリカのマトリックスへと挿入されるとき、イッテルビウムイオンの吸収及び放出のスペクトルを図解する、
図３Ｂは、イッテルビウムイオンのエネルギーレベルを図解する、
図４は、ポンプのパワーに従った三つのエネルギーレベルの高いパワーのファイバーのレーザーのパワーを図解すると共に、
図５Ａ及び５Ｂは、当該発明の実施形態に従った、レーザーの出力のスペクトルを図解する、
を図解する。
【００４８】
明りょうさの目的のために、同一の又は類似の要素は、全ての図における同一の参照符号によってマークを付けられる。
【００４９】
図Ａに図解された、当該発明に従った、デバイスの例示的な実施形態において、デバイス１は、
レーザーデバイス２、
増幅させる光学部品のファイバー６、
結合させる手段４、
波長選択的な素子５、１３を含む共振器
を備える。
【００５０】
使用されたレーザーダイオード２は、約９１５ｎｍの横断の多モードのポンピング源であるが、それのパワーは、２３０Ｗのものであると共に、それにおいては、放出された放射は、光学部品のファイバーによって届けられるが、それの直径は、４００μｍであると共に開口数ＮＡ＝０．２２を呈示するものである。
【００５１】
０．５の開口数及び８ｎｍの焦点の開口を有するレンズ１０並びに二色性のミラー９は、約９１５ｎｍのポンピング波長で完全に反射性のものである。
【００５２】
ドープされたファイバーのシースにおけるポンプ波の結合させる手段は、それぞれ、二つの焦点のレンズ、１８ｍｍ及び８ｍｍ、１４及び１５、並びに、ポンプ波長において透明な及びレーザー波長において反射させる二色性のミラー１３を備える。
【００５３】
選択的な光学部品は、二つの二色性のミラー１１及び１２に関係する。
【００５４】
光学部品のファイバー６は、英語で“ロッドタイプのフォトニック結晶ファイバー（rod-type photonic crystal fibres）”ともまた呼ばれたフォトニック結晶のファイバーである。このファイバーは、１．２３ｍを超えるものではない低減された長さのものである。
【００５５】
このファイバーのセクションは、図２に図解されたものである。
【００５６】
古典的なファイバーとは違って、フォトニックファイバーは、必ずしも全く、ドープされたシリカのような透明な固体の材料からなるものではない、セクションにおいて、フォトニックファイバーは、空気の穴のアレイを有する。
【００５７】
これらの穴は、ファイバーの軸に対して平行なものであると共に、ファイバーに沿って縦方向に延びる。実用的には、これらの穴は、ファイバーに得られるものである穴のパターンに関して、毛細管又はシリカの柱体の組み立て品を介してプリフォームを製造することによって得られることがある。そのようなプリフォームの図面は、毛細管に対応する穴を備えたファイバーを提供する。
【００５８】
ファイバーの材料におけるこれらの穴の存在は、材料の平均の屈折率における変動を作り出す。これらの屈折率の変動は、古典的な光学部品のファイバーにおけるもののように、適切な波長における光の信号の内部全反射の案内に使用されることができる。
【００５９】
このファイバー６は、高いパワーの三つのレベルのエネルギーのファイバーのレーザーを実施することを許容するデバイス１の構成要素の素子である
このタイプのファイバーのレーザーが、より小型のもの、より安定なものであると共に、半導体の技術と比較されたとき、いずれの冷却するモードをも要求するものではないことは、留意されることである。それは、また、より良好なビームの品質を有するが、ビームの品質がファイバーの案内の性質によって課されたものであると共に、このように、それは、ラベリングの用途についてより良好な分解能を有する。
【００６０】
この光学部品のファイバーは、希土類のイオンでドープされたものであるが、それは、この実施形態において、主としてイッテルビウムである。
【００６１】
従って、それは、イッテルビウム（Ｙｂ）でドープされた光学部品のファイバーの超大きいコアのロッドタイプのもの（そうでなければ、英語で“ロッドタイプファイバー（rod-type fiber）”と呼ばれたもの）であるである。
【００６２】
イッテルビウムは、希土類のイオン又は金属のイオンのカテゴリーに属するが、それらは、レーザー源を達成するために一般的に使用される。全ての使用可能なイオンの中で、希土類のイオンの一部であるところのこれらのイッテルビウムのイオンのみが、およそ９７６ｎｍの遷移を呈示する。
【００６３】
使用されたファイバーについて、コア／シースの面積の比が、実質的に６．５のものであることは、留意されることである。
【００６４】
別の実施形態において、この比は、５及び１００の間の範囲にわたる。
【００６５】
図３Ａは、シリカにおけるＹｂ３＋イオンの吸収及び放出スペクトルを図解するが、Ｙｂ３＋イオンでドープされた材料は、９１５ｎｍに対する吸収の帯域に関連させられた、９７６ｎｍに対して非常に重要な放出の断面積を有する。
【００６６】
より詳しくは、図３Ａは、ガラスにおけるイッテルビウムの吸収の断面積が、放出の断面積と比べて大いにより重要なことであることを示す。
【００６７】
使用された結晶質の又は非晶質のマトリックスに従って、９７６ｎｍに対する放出の断面積及び９１５に対する吸収は、多かれ少なかれ高いものである。９１５ｎｍに対する数十ナノメートルの半値幅の吸収の帯域で、ダイオードのポンピングは、実行可能なことである。にもかかわらず、９７６ｎｍあたりのこの高い放出は、類似して強烈な吸収によって成し遂げられる。
【００６８】
図３Ｂにおいて、ポンピングが、多重項２  Ｆ７／２の最も低いサブレベル及び多重項３  Ｆ５／２の最も高いサブレベルの間に行われることは、留意されることである。放出は、多重項３  Ｆ５／２の最も低いサブレベル及び多重項２  Ｆ７／２の最も低いサブレベルの間で起こる。
【００６９】
このように、現実の三つのレベルの遷移は、得られるが、それは、９７６ｎｍあたりの放出を得るためにこれらの材料のポンピングに重要な制約を課すものである。
【００７０】
イッテルビウムイオンでドープされた材料は、ポンピングの欠如における９７６ｎｍあたりのいずれの放射をも吸収する。９７６ｎｍへの放出を得るために、材料のポンピングは、ドープされた媒体における９７６ｎｍの波長での透明度の占有の反転を作り出すために十分に強烈なものであるべきである。言い換えれば、９１５あたりのポンピングの強度が、９７６ｎｍに対するドープされた媒体の透明度に到達することに十分なものであることは、従って、要求されることである。材料においてレーザーの波長９７６ｎｍで吸収の相殺をすることに対応する、この強度は、透明度の強度と呼ばれたものである。
【００７１】
Ｙｂ３＋イオンでドープされたこのシリカのファイバーの使用は、ドープされた媒体にポンプを閉じこめることを可能なことにするものであると共に、このドープされた媒体の長さにわたって透明度の強度に簡単に到達する。このように、このファイバーは、ファイバーのポンプのシースにおける光の含有への実質的な長さの感謝にわたって、ドーパントのイオンとのポンプビームの高い相互作用を保証する。
【００７２】
この遷移に使用されたイッテルビウムでドープされたこのファイバーは、単一のモードのファイバー用の記録レベルの寸法（８０μｍの直径）を有する横断の単一のモードのファイバーである。ドープされたコアのそのような極度の寸法は、ドープされたコアを囲むシースの平均の屈折率を低減すると共に０．０１の次数の開口数を得ることを許容する非常に小さい空気の穴のアレイによって可能なものにされる（それの直径は、図２に図解された、素子１９、１００ｎｍと比べてより小さいものである、）。
【００７３】
実質的に９７７ｎｍにおける信号は、８０μｍの直径のドープされたコアにおいて伝播すると共に、実質的に９１５ｎｍにおけるポンプは、０．７と比べてより大きい、大きい開口数で２００μｍの直径の光学部品のシースの内側を伝播する。このシースは、（図２において図解された、素子１８）空気で充填されたミクロ構造によって定義される。このミクロ構造は、それの縦方向の軸まわりのファイバーの対称性を保存するものであるパターンに従ったコア（＞２μｍ）を定義するものと比べてはるかにより大きい穴を備える。
【００７４】
それぞれファイバーのコア及びシースを定義する穴の寸法が、望まれた案内の特性、コアの直径、シース又はコアの開口数、に従って調節されることができることは、指定されることである。
【００７５】
光学部品のシースのポンピングの構成において、このファイバーは、９１５ｎｍにおける１０ｄＢ／ｍの値のポンプの吸収を有する。
【００７６】
それは、１２３ｃｍの非常に短い長さにわたって２３０Ｗのポンプを吸収するための非常に効率的なドープされたポンプ−コアの重なり合いに対する感謝を許容する。そのような長さにわたって、ポンピングの強度は、全ての（５個の）波長選択的な素子によって補償されるためには十分に低い１０１０ｎｍ及び１１００ｎｍの間におけるスペクトルの帯域における透明度の強度及び寄生のシースに対して、ファイバーの全部の長さにわたって、均質に劣等なままである。
【００７７】
このデバイスにおいて、レーザーダイオード２は、９１０及び９４０ｎｍの間において放射する波長の放射を放出する。
【００７８】
具体的な実施形態において、使用されたポンプレーザーダイオードは、１０Ｗから１０００Ｗまでのパワーを届けるが、ポンプビームは、自由空間において直接的に届けられる、又は、５０及び８００μｍの間における直径を有する、多モードのファイバーへ結合させられることができる。
【００７９】
ポンプダイオードから発せられた光は、輸送ファイバーへ結合させられるが、次に増幅させるファイバー６に注入されるが、光学的な手段４に感謝する。これらの結合させる手段４は、この具体的な構成において、二つのレンズ１４及び１５を備える。
【００８０】
光学的な手段４は、レーザーファイバーにおける輸送ファイバーから発せられた光を結合させるように設計される。特に、これらの光学部品のファイバーは、レーザーの出力におけるポンプの輸送ファイバーのコアのイメージがレーザーファイバーのポンプシース６の直径に実質的に等しい又はそれに対して劣等な寸法を有することを許容ものである拡大を有する。
【００８１】
同様にして、これらの光学的な手段４は、積ＯＮ１／Ｇに等しい又はそれと比べてより大きい開口数を有するが、それにおいてＧは、光学的なシステム４の拡大であると共に、ＯＮ１は、輸送ファイバーの開口数である。
【００８２】
例えば、９１５ｎｍの多モードのダイオード２が、４００μの直径の及び０．２２の開口数のファイバー、及び図２のレーザーファイバー、へ結合させられるとすれば、それにおいてポンプシーズ１８は、２００μｍの直径及び０．７の開口数を有するが、光学的な手段は、Ｇ≦２００／４００＝０．５の拡大及び少なくとも０．５のイメージの開口数を有するべきである。ここに与えられた例において、光学部品の手段は、二つの非球面のレンズ、焦点の１８ｍｍの第一のレンズ１４及び焦点の８ｍｍの第二のレンズ１５、の結合で構成される。
【００８３】
８ｍｍのレンズ１５は、０．５の開口数を有する。
【００８４】
具体的な実施形態において、これらの二つのレンズは、マイクロレンズ、円柱面の、楕円面の、若しくは双曲面の、又は非球面のコンデンサーであることができる。
【００８５】
別の実施形態において、結合させる手段は、
Ｎ個のポンピングダイオードのファイバーの出力へ直接的に溶接されることが可能なＮ個の入力の多モードのファイバー及び幅広いコアの増幅させるファイバーへ直接的に溶接されることが可能な出力のファイバーを備える結合器、
大きいモードの光学部品のファイバー、それにおいて横断の断面が、ファンネルの形状の構造を採用するように、累進的に細くされるもの、このファイバーが、ポンプ波を届けるファイバーと同じ直径を備えた一方の末端を有するもの、及び、他方の末端が、増幅させるファイバーのシースの直径を有するもの、
であることができる。
【００８６】
結合させる手段が、ファイバーの断面に関係するとき、この“ファンネル”のファイバーの二つの末端は、その次に、それぞれ、ダイオード２の輸送ファイバーの出口で及び幅広いドープされたコアの増幅させるファイバー６の入口で溶接される。
【００８７】
図２において、ファイバーは、コア１９における単一のモードの伝播及びポンピングシースにおける多モードの伝播を許容するものである幾何学的構成を有する。ポンプシースに対するコア１９の直径の比は、１０と比べてより小さいものである。この具体的な実施形態において、横断の単一のモードのファイバーは、８０μｍのドープされたコア１９の直径を備えた重要な寸法を有する。ドープされたコアのそのような寸法は、シースの平均の屈折率を低減すると共に０．０１の次数のコアの開口数を得ることを許容する非常に小さい空気の穴のアレイ（＜１００ｎｍの直径）によって可能なものにされる。
【００８８】
実質的に９７７ｎｍにおける信号は、８０μｍの直径のドープされたコア１９において伝播すると共に、その後に９１５ｎｍのポンプは、０．７に対して上等な大きい開口数を備えた２００μｍの直径の光学部品のシースの内部で伝播する。
【００８９】
このシースは、空気で充填されたミクロ構造１８によって定義される。このミクロ構造１８は、それの縦方向の軸まわりのファイバーの対称性を保存するものであるパターンに従ったコア（＞２μｍ）を定義するものと比べてはるはにより大きい穴を備える。
【００９０】
より低いパワーについて、より小さいコアを使用することは、可能なことである。ポンプシース１８に対するファイバー６のドープされたコア１９の横断の表面の比は、５及び１００の間の範囲にわたる区間におけるもの、及び好ましくは５により近いもの、のままであるべきである。ファイバーのシース６は、５０及び４００μｍの間のポンプ案内シースの直径１８を有することができる。
【００９１】
増幅させるファイバーは、実質的に９７７ｎｍの波長でのドープされたコアにおけるビームの単一のモードの伝播を有する。
【００９２】
ファイバーは、固有に、偏光を保持するファイバーである、又は単純に固定位置に保持される。ファイバーのコアは、希土類のドーパントのイオンに追加して、後に続く化学的な種、ゲルマニウム、リン、ホウ素、フッ素、の一つのもの又はより多いものを備えることがある。
【００９３】
ファイバーのドープされたコア１８は、１２μｍと比べてより大きい直径を有する。従って、それは、大きいモードのエリアファイバー又はＬＭＡファイバー（大きいモードのエリア）である。
【００９４】
大きいモードのエリアは、剛性の又は可撓性の、空気−シリカのミクロ構造化されたファイバーであることができる。ファイバー６の長さは、ファイバーの出力におけるポンピングの強度が、ファイバーの出力における透明度の強度と比べてより高いものであるように、及び、１０１０ｎｍ及び１１００ｎｍの間の帯域における望ましくないゲインが、６０ｄＢと比べてより小さいものに維持されるように、選ばれる。
【００９５】
この実施形態において、２３０Ｗの注入されたポンプについては、６３Ｗの残留のポンプのパワーは、１１Ｗの計算された透明度のパワーについて、１２３ｃｍの伝播の長さの後で、測定される。このパワーは、３０ｋＷ／ｃｍ２の透明度の強度及び３１５００μｍのポンピングシース１８の横断の断面に対応する。
【００９６】
この実施形態において、１０３０ｎｍのゲインは、実質的に５０ｄＢのものである。
【００９７】
増幅させるファイバー６から存在するレーザー波のみならずポンピングシースの出力における残留のポンプ波は、光学的な手段１０によってこのようにコリメートされる。
【００９８】
レーザー波は、ミラー９によって反射させられるが、実質的に９１５ｎｍのポンプが、反射させられないのに対して、実質的に９７７ｎｍのレーザーの波長で完全に反有する。この残留のポンプは、このように、この実施形態において９１５ｎｍのポンプ波長を高度に反射させるミラー８に入射するものである。
【００９９】
ミラーの位置は、ミラーによって反射させられたポンプビームが、レーザーのファイバーのポンプシースにおいて正確に再注入されるように、計算される。平面ミラーについては、この位置は、光学部品の手段１０を通じたレーザーのファイバーの出力の表面のイメージのものに対応する。
【０１００】
ポンプ波は、その次に、レーザーのファイバーにおける第二の飛行を行うが、このようにポンプの吸収を増加させると共に、レーザーの効率のみならず、占有の反転を増加させる。
【０１０１】
別の実施形態において、ポンプのこのリサイクルする手段は、ファイバーのコアに光書き込みされたブラッグ（Ｂｒａｇｇ）・グレーティング、若しくは自由空間におけるバルクのブラッグ・グレーティング、若しくはプリズム、又はネットワークであることができる。
【０１０２】
二色性のミラー１３は、二つの光学的な手段１４及び１５の間に置かれる。この二色性のミラーは、約９７７ｎｍを完全に反ささせると共にポンプ波長で完全に透明なものである。
【０１０３】
約９７７ｎｍを完全に反射させる第二のミラー１１は、ポンプに対して反対のファイバーの表面を備えた共振器を形成するためにレーザービームの軌跡に置かれる。
【０１０４】
別の実施形態において、共振器は、高い反射率（ＨＲ）を備えた又は実質的に９７７ｎｍの波長で終わるものである反射率を備えたミラーに対応する。
【０１０５】
ファ一バーの末端における再注入デバイスは、実質的に９７７ｎｍの波長で反射させるファイバーのドープされたコアへと直接的に光書き込みされたブラッグ・グレーティング、又は、コアに書き込まれた実質的に９７７ｎｍの波長にわたって反射させるブラッグ・グレーティングを備えたドープされたものではないファイバーの断面であることができるが、これらのファイバーの断面は、増幅させるファイバーへ溶接されるものである。ファイバーの末端における再注入デバイスは、嵩のあるブラッグ・グレーティングであることができる。
【０１０６】
共振器を構成する一つの又は数個の素子は、波長選択的なもの、即ち、実質的に９７７ｎｍの波長で反射させるもの、及び、帯域（１０１０ｎｍ−１１００ｎｍ）において非常に低い反射率のもの、であることがある。
【０１０７】
全ての光学的な素子５は、９７７ｎｍのレーザーの波長で並びに１０１０ｎｍ及び１１００ｎｍの間の帯域において反射率＞９９％を有する完全に透明なミラー１２、並びに、１０１０ｎｍ及び１１００ｎｍの間の帯域において透過率＞９９％を有するものであるキャビティーのベースのミラー１１を備える。
【０１０８】
全体で、この全部のものは、レーザーが、９７７ｎｍあたりで自発的に発振することを保証するために１０１０ｎｍ及び１１００ｎｍの間の帯域における十分な喪失を引き起こす。
【０１０９】
別の構成において、波長にわたって選択するための手段は、
定義された波長の信号を反射させることが可能な一つの又は数個の二色性のミラー、
増幅させるファイバーの特異的な湾曲において、
１０１０ｎｍ及び１１００ｎｍの間の帯域における吸収性のファイバーのコアの構成物において追加されたドーパントの元素、又は、
ファイバーのコアにおいて光書き込みされたブラッグ・グレーティング又はファイバーの外側における嵩のあるブラッグ・グレーティング、
プリズム又はアレイ、
に関係する。
【０１１０】
このように、このデバイス１は、優れたビームの質と共に、技術の現状における１０Ｗに対して、数百ワットの次数のパワーを簡単に到達することを許容する約９７６ｎｍのパワーのレーザーを発生させることを許容する。
【０１１１】
レーザー７は、非常にパワフルなものである約９７６ｎｍの横断の単一のモードのビーム７を届ける。
【０１１２】
バーと同様の超大きいコアのＹｂでドープされたファイバー、
望まれたものはない波長における寄生のレーザーの効果の除去を許容するスペクトル的に選択的な光学部品、及び、
吸収されたものではないポンプをリサイクルすることを許容する光学部品
の組み合わせによって、デバイスは、実質的に９１５ｎｍにおけるポンプダイオードのパワーの後に続く、９７７ｎｍで、１００Ｗと比べてより多い、１ｋＷでさえも、これらのパワーのレベルを生じさせることを許容する。
【０１１３】
図４において、図解されるものは、実質的に９１５ｎｍのポンプパワーに依存する実質的に９７７ｎｍの高いパワーの三つのレベルのエネルギーのファイバーのレーザーである。
【０１１４】
レーザーの閾値は、１８Ｗ及び９１５ｎｍの間におけるダイオードのポンプのパワーの値に到達させられる。２３０Ｗにおける入手可能なポンプのパワーの最大で、レーザーは、９７７ｎｍにおいて９４Ｗまでのパワーを生じさせる。
【０１１５】
ポンプのパワー及びレーザーのパワーの間における効率的なレーザーのスロープは、４８％である。
【０１１６】
レーザービームの質は、そのようなパワーの値で優れたもののままであると共に、デバイスの性能は、ダイオードの入手可能なポンプのパワーによって制限される。
【０１１７】
図５Ａは、０．０７ｎｍの分解能を備えた光学的なスペクトル分析器から最大限の出力のパワーで測定されたレーザーの出力のスペクトルを表す。
【０１１８】
この図に示されたように、レーザーは、９７７ｎｍに中心が置かれた６ｎｍのスペクトルの区間で自発的に発振する。
【０１１９】
第二の及び第三のミラー１２、１１の組み合わせの作用の効率的なスペクトルのフィルター処理をすることが与えられたとすると、１０３０における寄生の放出は、９７７ｎｍにおけるレーザーの極大の信号より下に３５ｄＢである。
【０１２０】
スペクトルのパワーの密度の９８％と比べてより多いものは、９７５ｎｍ及び９８０ｎｍの間におけるスペクトルの区間に含有される。
【０１２１】
比較によって、図５Ｂは、ミラーのフィードバック１１を取り除くことによって得られた放出の増幅させる自発的なスペクトルのみならずレーザーの出力のスペクトルを図解する。
【０１２２】
さらには、ドープされたファイバーは、標準的な単一のモードのファイバーの直径（即ち、＜１２μｍの直径を備えたコアを有するもの）に対して比較された高度に大きいコアの直径を有する。コアの直径は、１２μｍ及び２００μｍの間で選択される。最も高いパワーに到達する為に、当該発明は、９７７ｎｍあたりのレーザー波の単一のモードの光学的な案内を保証する一方で、記録レベルのコアの直径、＞現行で８０μｍまでのもの、を有することがあるものである、屈折率の飛躍又はミクロ構造化されたものを備えた大きい空気のモード（ＬＭＡ）の特別な光学部品のファイバーの使用を実施する。
【０１２３】
当該発明に従ったデバイスは、それが、可能性のある最も多い低減された体積にビームを集束させることを許容する優れた空間的な質及び非線形のステージにおける実質的な効率を得るための十分なパワーを有する際に、４８８ｎｍにおける高いパワーのレーザーを得ることをもまた許容する。
【０１２４】
このデバイスは、実質的に４８８ｎｍの波長で直接的に放出する固体状態のレーザー媒体であるが、それは、８００及び１１００ｎｍの間で放出する固体状態の媒体を使用するデバイスと比べて、より小型のもの、より信頼性のあるもの、及びより高価なものではないもの、であるという利点を有すると共に。それに接続されるものは、周波数を混合する又は倍増させるための非線形の光学的なステージである。これらのデバイスは、９７６ｎｍで又は１０２９ｎｍで放射を生じさせること及び周波数においてそれを倍増させることに存する工程を実施する。そのような周波数を倍増させる非線形のステージは、９７６又は１０２９ｎｍでの基音のビームの特性についての相当な制約を課す。
【０１２５】
当該発明は、記載された及び図解された実施形態に少しも限定されるものではない。追加して、それは、例示的な実施形態に及び記載された変形に限定されるものではない。
【０１２６】
実に、変形において、フォトニック光学部品のファイバーは、イッテルビウムのイオンは別として希土類のイオン又は金属のイオンでドープされたものであることができる。
【図１】
2012501532.tif 000003
【図２】
2012501532.tif 000004
【図３Ａ】
2012501532.tif 000005
【図３Ｂ】
2012501532.tif 000006
【図４】
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【図５Ａ】
2012501532.tif 000008
【図５Ｂ】
2012501532.tif 000009
【国際調査報告】
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