ファイバーレーザー共振器およびファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法
【課題】光学非線形性を利用することで発振されるレーザー光の同調波長域を拡張することで、広帯域性を保持し、また、レーザー共振器内に発生するＡＳＥノイズを低減する。
【解決手段】広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、上記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、上記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、上記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給されたＲＦ信号の周波数に応じた波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、上記音響光学波長可変フィルターへＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、上記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を部分反射する第２の帰還素子とを有する。
【解決手段】広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、上記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、上記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、上記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給されたＲＦ信号の周波数に応じた波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、上記音響光学波長可変フィルターへＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、上記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を部分反射する第２の帰還素子とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバーレーザー共振器およびファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法に関し、さらに詳細には、ファイバーレーザー共振器内に配置された利得ファイバーにより発生する非線形光学効果を利用してレーザー光を発生させ、かつ、不要なレーザー光の発生を抑制することが可能なファイバーレーザー共振器およびファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信などで使用されている光ファイバーのガラスにレーザー活性な元素を添加した利得ファイバーを用いて構成したファイバーレーザー共振器が、例えば、半導体製造工程などの電子産業分野などにおける微細加工技術への応用を目指して種々提案されている。
【０００３】
なお、利得ファイバーとは、具体的には、光ファイバーの光導波層にレーザーの活性媒質として、例えば、エルビウム（Ｅｒ）イオンやイットリビウム（Ｙｂ）イオンなどの希土類イオンをドープするようにして構成されたものである。
ここで、上記した従来のファイバーレーザー共振器は、高強度の光を伝播するものであるが、この際、断面積が小さく、かつ、細長い利得ファイバー内に高強度の光が閉じこめられるため、様々な非線形光学効果が誘起されることが知られている。
【０００４】
例えば、ファイバーレーザー共振器においてラマン散乱が発生した場合には、信号光に対して利得ファイバーのファイバー材質が有する材質固有のフォノン振動数の分だけシフトした波長にストークスシフトしたストークス光が発生する。
【０００５】
このようなラマン散乱による非線形効果は、信号光からエネルギーを散逸させるため、通常はファイバーレーザー共振器の問題点として捉えられるが、これを積極的に利用して発振波長の拡張を行うことが可能である。
【０００６】
例えば、利得ファイバーと複数のファイバーブラッググレーティング（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ：ＦＢＧ）とよりなるファイバーレーザー共振器を構成し、内側の共振器で基本波を共振させるとともに、外側の共振器でストークス光を共振させることにより、ストークスシフトした波長でレーザー発振を行う技術が非特許文献１に開示されている。
【０００７】
こうしたラマン散乱による非線形効果を利用したファイバーレーザー共振器によると、例えば、利得ファイバーとしてイットリビウム（Ｙｂ）イオンを添加した石英ファイバーを用いた場合には、基本波として１０８０ｎｍの光を発生させると、その１次ストークス光として約１１４０ｎｍの光が発生され、また、２次ストークス光として約１２１０ｎｍの光が発生されるため、発光イオンが有する本来の波長とは異なる波長を有する光を多種発振させることが可能となる。
【０００８】
しかしながら、ファイバーブラッググレーティングやミラーはある決まった帯域のみを反射させるものであるため、これらを利用して反射帯域を大きく変化させることは不可能である。
【０００９】
即ち、発振されるスペクトルはファイバーブラッググレーティングやミラーの反射特性に依存するものであり、ファイバーレーザー共振器を一度構成した後では、異なる波長の光を発振させるなど波長を制御することは容易でないという問題点があった。
【００１０】
また、ファイバーレーザー共振器は、一般的に線幅の広い発光スペクトルを示すレーザー光を発生させるものであるため、波長範囲が広帯域の反射素子を用いた場合には広帯域での発振となるので、線幅の狭いレーザー光が必要であるような用途には適していないものである。
【００１１】
ここで、非特許文献２には、ファイバーレーザー共振器内部にプリズムをおいて、取り出したい波長に応じた回折角でファイバーレーザー共振器を構成する方法で基本波を閉じこめ、ストークス光を透過するミラーから波長可変ストークス光だけを取り出すという例が開示されているが、線幅はプリズム分散で制限されるため一般にブロードになることや、また、機械的な回転機構がファイバーレーザー共振器に存在するために、機械的に不安定であるという問題点があった。
【００１２】
一方、ファイバーレーザー共振器の他の問題点として、強い光増幅自然放出（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：ＡＳＥ）ノイズを有するという問題点があった。
【００１３】
上記ＡＳＥノイズは、自然散乱光が利得ファイバーレーザー内で増幅されることにより励起エネルギーがノイズとなり、相対的に信号光へのエネルギーが低下するため、効率の低下やノイズの増加といった問題を招くおそれがあり、特に、小径の利得ファイバーに励起光が閉じこめられるファイバーレーザー共振器において問題となるものであった。
【００１４】
より詳細には、パルス動作をさせたファイバーレーザー共振器においては、特に繰り返し周波数が低い場合には、パルスとパルスとの間においてＡＳＥノイズが急増するものである。
【００１５】
ここで、ＡＳＥノイズを低減するための手法としては、ＡＳＥノイズが成長する前にＡＳＥノイズをファイバーレーザー共振器外に取り出してしまう手法が挙げられる。
【００１６】
一般的によく知られているファブリペロー型ファイバーレーザー共振器では、ファイバーブラッググレーティングや狭帯域ミラーなどの帯域反射素子をファイバーレーザー共振器内に配置しており、それらの素子の持つ反射帯域のレーザー光のみがファイバーレーザー共振器内に戻って増幅させるためＡＳＥノイズの増加を抑えることが可能である。
【００１７】
しかしながら、このような帯域反射素子はその反射帯域が固定されているか、わずかにしか調整することができないものであるため、ファイバレーザー共振器の特徴の一つである、広帯域性は完全に損なわれてしまうという新たな問題点を招来するものであった。
【００１８】
また、分光などのように、信号光に極めて高いスペクトル純度を要求される応用においては、連続波ファイバーレーザー共振器においても避けることができない非常に低出力のＡＳＥノイズが測定に影響を与える恐れがあるという問題点があった。
【００１９】
こうしたノイズの低減のため、複屈折性を有する結晶などにより構成される音響光学波長可変フィルター（ＡＯＴＦ：Ａｃｏｕｓｔ Ｏｐｔｉｃ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｌｔｅｒ）と利得ファイバーとを組み合わせて波長可変ファイバーレーザー共振器を構成する技術が、以下に示した非特許文献３に開示されているが、利得ファイバーに由来する非線形光学効果を含めて制御しようとする技術は示されていない。
【００２０】
また、以下に示した特許文献１乃至３には、波長可変固体ファイバーレーザー共振器内に音響光学波長可変フィルターを配置し、外部からの電気信号により波長同調を実現した技術が開示されているが、これは固体レーザーの持つ発振波長の同調のみを目的としたものである。
【非特許文献１】Ｓ．Ａ．Ｓｋｕｂｃｈｅｎｋｏ、Ｍ．Ｙ．Ｖｙａｔｋｉｎ、Ｄ．Ｖ．Ｇａｐｏｎｔｓｅｖ、ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ、Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．１６、１０１４（２００４）
【非特許文献２】Ｒ．Ｈ．Ｓｔｏｌｅｎ、Ｃ．Ｌｉｎ、Ｊ．Ｓｈａｈ、Ｒ．Ｆ．Ｌｅｈｅｎｙ、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．１４、８６０（１９７８）
【非特許文献３】Ｄ．Ａ．Ｓｍｉｔｈ，Ｍ．Ｗ．Ｍａｅｄａ，Ｊ．Ｊ．Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｊ．Ｓ．Ｐａｔｅｌ，Ｍ．Ａ．Ｓａｉｆｉ，Ａ．Ｖｏｎ Ｌｅｈｍａｎ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．１６，３８７（１９９１）
【特許文献１】特開平８−１３９３９８号公報
【特許文献２】特開平９−２９８３３１号公報
【特許文献３】特開平９−２９８３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光学非線形性を利用することで発振されるレーザー光の同調波長域を拡張することにより、波長範囲の広帯域性を保持するようにしたファイバーレーザー共振器およびファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法を提供しようとするものである。
【００２２】
また、本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ファイバーレーザー共振器内に発生するＡＳＥノイズを低減するようにしたファイバーレーザー共振器およびファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明は、ファイバーレーザー共振器内に音響光学波長可変フィルターを挿入し、ファイバーレーザー共振器内に発生する所望の波長を有するレーザー光以外の光の強度を任意に制御可能であるようにしたものである。
【００２４】
従って、本発明によれば、利得ファイバーの利得の存在する波長を指定してレーザー発振された場合には、音響光学波長可変フィルタの透過スペクトル幅に応じた狭線幅のレーザーが発振されるようになり、このとき一方の反射素子の反射率を当該波長に対してやや低下させたものを適用することで、基本波での発振が可能となり、かつ、音響光学波長可変フィルタに印加する電気信号の周波数を増減させると、利得ファイバーの利得の範囲内で波長可変することができ、波長範囲の広帯域性を保持することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、機械的な可動による動作を行わないので、機械的に安定で、かつ、再現性が高いレーザー発振を実現でき、ファイバーレーザー共振器内に発生するＡＳＥノイズを低減することができる。
【００２６】
即ち、本発明のうち請求項１に記載のファイバーレーザー共振器は、広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、上記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、上記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、上記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給されたＲＦ信号の周波数に応じた波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、上記音響光学波長可変フィルターへＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、上記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を部分反射する第２の帰還素子とを有するようにしたものである。
【００２７】
また、本発明のうち請求項２に記載のファイバーレーザー共振器は、広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、上記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、上記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、上記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給されたＲＦ信号の周波数に応じた波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、上記音響光学波長可変フィルターへＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、上記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を全反射する第２の帰還素子とを有するようにしたものである。
【００２８】
また、本発明のうち請求項３に記載のファイバーレーザー共振器は、広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、上記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、上記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、上記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給された周波数の異なる複数種類のＲＦ信号の周波数に応じて、それぞれ異なる波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、上記音響光学波長可変フィルターに周波数の異なる複数種類のＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、上記音響光学波長可変フィルターにより回折されたそれぞれ異なる波長の光のなかで、所定の波長の光を全反射するととともに上記所定の波長とは異なる波長の光を部分反射する第２の帰還素子とを有するようにしたものである。
【００２９】
また、本発明のうち請求項４に記載のファイバーレーザー共振器は、広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、上記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、上記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、上記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給された周波数の異なる複数種類のＲＦ信号の周波数に応じて、それぞれ異なる波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、上記音響光学波長可変フィルターに周波数の異なる複数種類のＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、上記音響光学波長可変フィルターにより回折されたそれぞれ異なる波長の光を全反射する第２の帰還素子とを有するようにしたものである。
【００３０】
また、本発明のうち請求項５に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法は、本発明のうち請求項１に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法であって、上記光源により上記利得ファイバーに入力された励起光を第１の帰還素子と第２の帰還素子との間で増幅し、上記ＲＦ電源により供給されたＲＦ信号の周波数に応じて上記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を上記第２の帰還素子により部分反射して、上記第２の帰還素子から上記音響光学波長可変フィルターにより回折された光の一部を出力するようにしたものである。
【００３１】
また、本発明のうち請求項６に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法は、本発明のうち請求項２に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法であって、上記光源により上記利得ファイバーに入力された励起光を第１の帰還素子と第２の帰還素子との間で増幅し、上記ＲＦ電源により供給されたＲＦ信号の周波数に応じて上記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を上記第２の帰還素子により全反射して、上記音響光学波長可変フィルターにより回折されない光を出力するようにしたものである。
【００３２】
また、本発明のうち請求項７に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法は、本発明のうち請求項３に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法であって、上記光源により上記利得ファイバーに入力された励起光を第１の帰還素子と第２の帰還素子との間で増幅し、上記ＲＦ電源により供給された周波数の異なる複数種類のＲＦ信号の周波数に応じて上記音響光学波長可変フィルターにより回折されたそれぞれ異なる波長の光のなかで、上記第２の帰還素子により所定の波長の光を全反射するととともに上記所定の波長とは異なる波長の光を部分反射して、上記第２の帰還素子から上記所定の波長とは異なる波長の光を出力するようにしたものである。
【００３３】
また、本発明のうち請求項８に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法は、本発明のうち請求項４に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法であって、上記光源により上記利得ファイバーに入力された励起光を第１の帰還素子と第２の帰還素子との間で増幅し、上記ＲＦ電源により供給された周波数の異なる複数種類のＲＦ信号の周波数に応じて上記音響光学波長可変フィルターにより回折されたそれぞれ異なる波長の光を全反射して、上記音響光学波長可変フィルターにより回折されない光を出力するようにしたものである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、以上説明したように構成されているため、光学非線形性を利用することで発振されるレーザー光の同調波長域を拡張することにより、波長範囲の広帯域性を保持したファイバーレーザー共振器およびファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法を提供することができるという優れた効果を奏する。
【００３５】
また、本発明は、以上説明したように構成されているため、ファイバーレーザー共振器内に発生するＡＳＥノイズを低減したファイバーレーザー共振器およびファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法を提供することができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるファイバーレーザー共振器およびファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法の実施の形態について詳細に説明するものとする。
【００３７】
図１には、本発明の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０の概念構成説明図が示されており、この本発明の第１の実施の形態によるによるファイバーレーザー共振器１０は、所謂、ファブリペロー型共振器であって、反射素子である出力ミラー１２とファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧ）１４との間に、励起用半導体レーザー光源２６（後述する。）により生成されたレーザー光たる励起光を利得ファイバー１８（後述する。）に導入するカップラー１６と、その端部をカップラー１６に接続されるとともに光ファイバーのコアにレーザー活性媒質をドープされてなり励起用半導体レーザー光源２６により生成された励起光によって励起されてレーザー光を出力する利得ファイバー１８と、利得ファイバー１８の端部１８ｂに接続されるとともに利得ファイバー１８より出力されたレーザー光をコリメートレンズ２２（後述する。）に入射するためのカップラー２０と、カップラー２０の後段に配置されるとともにカップラー２０より出射されたレーザー光を平行光とするコリメートレンズ２２と、ファイバーレーザー共振器１０の光路上のコリメートレンズ２２と出力ミラー１２との間に配置されるとともに図示しない高周波電源（ＲＦ電源）より高周波信号（ＲＦ信号）を供給することにより所定の波長のレーザー光を回折することが可能になる音響光学波長可変フィルター２４とを有して構成されている。
【００３８】
なお、レーザー共振器１０においては、励起光はレーザー共振器１０の外部に配設された励起用半導体レーザー光源２６により生成されるものであり、当該励起用半導体レーザー光源２６は利得物質を持たないパッシブファイバー２８を介してカップラー１６に接続されている。
【００３９】
即ち、励起用半導体レーザー光源２６により生成された励起光は、パッシブファイバー２８を介してファイバーレーザー共振器１０内に配設されたカップラー１６に入射するようになされている。
【００４０】
また、上記した音響光学波長可変フィルター２４近傍には、音響光学波長可変フィルター２４へＲＦ信号を入力する手段として、図示しないＲＦ電源が配置されており、当該ＲＦ電源は、図示しないパーソナルコンピューターによって音響光学波長可変フィルター２４へ供給するＲＦ信号の周波数を制御可能であるようになされている。
【００４１】
なお、音響光学波長可変フィルター２４内部で回折されるレーザー光は、こうしたＲＦ電源より供給されるＲＦ信号の周波数によって決定されるものである。
【００４２】
そして、音響光学波長可変フィルター２４によって回折されたレーザー光たる回折光は、出力ミラー１２の反射率に応じてファイバーレーザー共振器１０内に反射されるとともに、出力ミラー１２の透過率に応じてファイバーレーザー共振器１０の外部へ出射される。
【００４３】
一方、音響光学波長可変フィルター２４によって回折されない非回折光は、ファイバーレーザー共振器１０の外部に出力されるようになされている。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、一方の帰還素子である出力ミラー１２は、波長１０３０ｎｍの光に対して３０％の反射率を備えるとともに７０％の透過率を備えるように構成するものとする。
【００４５】
また、本実施の形態においては、他方の帰還素子であるファイバーブラッググレーティング１４は、広帯域の波長の光を高反射率で反射することができるものを用いるが、具体的には、波長１０３０ｎｍの光に対して９９％の反射率を有することにより波長を特定することが可能であるものとする。
【００４６】
さらに、利得ファイバー１８としては、本実施の形態においては、利得媒質としてイッテルビウム（Ｙｂ）を用いており、波長範囲を１０００〜１１２０ｎｍとした利得ファイバーを用いた。
【００４７】
さらにまた、本実施の形態においては、音響光学波長可変フィルター２４として、空間型の音響光学波長可変フィルターを用いるようにした。
【００４８】
また、励起用半導体レーザー光源２６は、本実施の形態においては、励起光として波長９７５ｎｍのレーザー光を生成するものとした。
【００４９】
以上の構成において、本発明の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０においては、音響光学波長可変フィルター２４にＲＦ電源よりＲＦ信号が入力されると、音響光学波長可変フィルター２４はＲＦ電源より入力されたＲＦ信号の周波数に応じて、音響光学波長可変フィルター２４内に発生される音響波の周波数によって決定された光のみを回折するようになる。
【００５０】
一方、励起用半導体レーザー光源２６により生成された励起光が、パッシブファイバー２８およびカップラー１６を介して利得ファイバー１８の端部１８ａより利得ファイバー１８へ入射され、この励起光により利得ファイバー１８のレーザー活性媒質が励起される。
【００５１】
ファイバーレーザー共振器１０は、ファイバーブラッググレーティング１４と出力ミラー１２との間で、音響光学波長可変フィルター２４の回折光に対して構成されている。利得ファイバー１８は広い利得波長帯域を持っているが、波長可変フィルター２４によりそのうちの制限された狭い波長域だけが回折され、ファイバーレーザー共振器１０の内部を循環することが可能となるため、この選択された狭い帯域の光のみがレーザー光となって出力ミラー１２から外部へと出射される。
【００５２】
次に、上記したファイバーレーザー共振器１０の動作についてより詳細に説明することとするが、音響光学波長可変フィルター２４は、例えば、特開平９−１７２２１５号公報に開示されるレーザー共振器に用いられる音響光学波長可変フィルタと同様な構成のものを用いればよいので、それに関する構成や作用など詳細な説明は省略するものとする。
【００５３】
また、以下の説明においては、出力ミラー１２より回折光として波長１０３０ｎｍのレーザー光（以下、適宜にレーザー光λ１と称するものとする。）を出力する場合について説明する。
【００５４】
このように、波長１０３０ｎｍのレーザー光λ１を回折光として得るため、音響光学波長可変フィルター２４としては、ＴｅＯ２結晶等を用い、ＲＦ電源より供給されるＲＦ信号の周波数は、当該波長１０３０ｎｍのレーザー光λ１を回折するのに適した周波数を設定するものとする。
【００５５】
はじめに、励起用半導体レーザー光源２６を駆動してレーザー光を発振させ、そのレーザー光を励起光としてパッシブファイバー２８を介してカップラー１６に入射する。
【００５６】
カップラー１６に入射された励起光は、カップラー１６から利得ファイバー１８の端部１８ａを通って利得ファイバー１８内に入射され、利得ファイバー１８内ではレーザー活性媒質が励起される。
【００５７】
そして、レーザー光は利得ファイバー１８の端部１８ｂより出射され、カップラー２０を通過した後にコリメートレンズ２２により集光される。
【００５８】
こうしてコリメートレンズ２２により平行光とされたレーザー光は、音響光学波長可変フィルター２４に入射されることになる。
【００５９】
このとき、音響光学波長可変フィルター２４には、波長１０３０ｎｍのレーザー光λ１を回折するのに適した周波数のＲＦ信号がＲＦ電源より供給されているので、音響光学波長可変フィルター２４により波長１０３０ｎｍのレーザー光λ１が回折され、当該回折された回折光たるレーザー光λ１が出力ミラー１２に到達する。
【００６０】
ここで、本実施の形態においては、出力ミラー１２は、波長１０３０ｎｍの光、即ち、回折光たるレーザー光λ１に対して３０％の反射率を備えるとともに７０％の透過率を備えているので、出力ミラー１２に到達したレーザー光λ１は、上記した反射率に応じて出力ミラー１２により反射されてファイバーブラッググレーティング１４まで帰還し、また、上記した透過率に応じて出力ミラー１２を透過してファイバーレーザー共振器１０の外部へ出射される。
【００６１】
つまり、出力ミラー１２に到達したレーザー光λ１の一部は、出力ミラー１２により反射されて、再び、音響光学波長可変フィルター２４、コリメートレンズ２２およびカップラー２０を通過して利得ファイバー１８の端部１８ｂより利得ファイバー１８に入射される。
【００６２】
さらに、利得ファイバー１８を通過したレーザー光λ１は、利得ファイバー１８の端部１８ａより出射されてカップラー１６に入射する。
【００６３】
次に、カップラー１６から出射されたレーザー光λ１は、ファイバーブラッググレーティング１４へ到達する。
【００６４】
そして、ファイバーブラッググレーティング１４へ到達したレーザー光のうちレーザー光λ１のみがファイバーブラッググレーティング１４により反射されて、再度カップラー１６に入射され、上記と同様に、レーザー光λ１はカップラー１６を出射し、利得ファイバー１８の端部１８ｂより利得ファイバー１８に入射し、レーザー光λ１は利得ファイバー１８の端部１８ｂより出射され、カップラー２０およびコリメートレンズ２２を通過して音響光学波長可変フィルター２４に到達することになる。
【００６５】
上記したように、音響光学波長可変フィルター２４にはレーザー光λ１を回折するのに適した周波数のＲＦ信号がＲＦ電源より供給されているので、レーザー光λ１は音響光学波長可変フィルター２４において回折され、回折光が出力ミラー１２に到達する。
【００６６】
このようにして、レーザー光λ１は、ファイバーレーザー共振器１０内の出力ミラー１２とファイバーブラッググレーティング１４との間を往復して増幅される。
【００６７】
ところで、上記のようにして基本波となるレーザー光、即ち、レーザー光λ１をファイバーレーザー共振器１０内部に閉じこめて発振している状態で、ファイバーレーザー共振器１０内で増幅されたレーザー光の強度がラマン散乱の発生の閾値を上回った際には、基本波となるレーザー光と比べて利得ファイバーが有する利得媒質のフォノン周波数に相応する分だけ波長シフトした光である１次ストークス光Ｓ１が、ファイバーレーザ共振器１０内部に新たに発生する。
【００６８】
本実施の形態においては、基本波となるレーザー光λ１のみを回折するようなＲＦ信号を音響光学波長可変フィルター２４に供給しているため、こうして発生した１次ストークス光Ｓ１は、音響光学波長可変フィルター２４において回折されず、非回折光として音響光学波長可変フィルター２４よりレファイバーレーザー共振器１０の外部へ出射される。
【００６９】
ここで、図２には、ファイバーレーザー共振器における出力ミラーの反射率の状態と、音響光学波長可変フィルターの状態（音響光学波長可変フィルターが回折するレーザー光の種類を示す。）と、ファイバーレーザー共振器より出力される回折光および非回折光の出力強度を概念的に示した説明図とをまとめた図表が示されている。
【００７０】
また、図３には、本実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０より出力される回折光および非回折光について図示した概念説明図が示されている。
【００７１】
上記した図２の（ａ）の欄には、ファイバーレーザー共振器１０における出力ミラー１２の反射率の状態と、音響光学波長可変フィルター２４の状態（音響光学波長可変フィルター２４が回折するレーザー光の種類を示す。）と、ファイバーレーザー共振器１０より出力される回折光および非回折光の出力強度を概念的に示した説明図が示されているが、この図２の（ａ）の欄および図３に図示されているように、ファイバーレーザー共振器１０においては、出力ミラー１２としてレーザー光λ１を部分反射するものを用い、さらに、レーザー光λ１のみを回折するように音響光学波長可変フィルター２４に対してＲＦ信号を供給したので、１次ストークス光Ｓ１が非回折光として得られるとともに、レーザー光λ１が回折光として得られる。
【００７２】
そして、１次ストークス光Ｓ１は非回折光として音響光学波長可変フィルター２４を出射されてからはファイバーレーザー共振器１０内に帰還し増幅されずに外部へ出力されるため、得られる光の強度は弱いものであり、ブロードな波形を有するものとなる。
【００７３】
一方、回折光であるレーザー光λ１は、ファイバーレーザー共振器１０内で増幅されて出射されるため、得られる光の強度は強いものであり、線幅の狭い波形を有するものとなる。
【００７４】
このように、上記した本実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０によれば、ファイバーレーザー共振器１０を構成する部材の角度を変更するなどの操作を行わずに、機械的な可動部分を持たない素子を用いて、非線形光学効果によって発生された１次ストークス光などのレーザー光と基本波であるレーザー光とを分離することが可能であり、ＡＳＥノイズに対しては高い損失を与えたまま、信号光の共振波長をＲＦ信号で制御することが可能となるため、結果として低ノイズの波長可変レーザー装置となるファイバーレーザー共振器を実現することができる。
【００７５】
また、上記した本実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０によれば、音響光学波長可変フィルター２４に供給するＲＦ信号の周波数で制御することにより、非線形光学効果によって信号光から派生して発生するレーザー光を音響光学波長可変フィルター２４により回折することも可能である。
【００７６】
即ち、ファイバーレーザー共振器１０においては、ファイバーレーザー共振器１０から出力されるレーザー光の波長の制御およびレーザー光の外部への取り出しを、音響光学波長可変フィルター２４に供給するＲＦ信号の周波数で制御することができる。
【００７７】
次に、図４を参照しながら、本発明による第２の実施の形態によるファイバーレーザー共振器２００について説明する。
【００７８】
このファイバーレーザー共振器２００は、上記の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０と比較すると、出力ミラー１２に代えて出力ミラー２２０を備える点と、音響光学波長可変フィルター２４に異なる２種類の周波数のＲＦ信号を与える点とが異なるものである。
【００７９】
なお、以下の説明においては、図１乃至図３を参照しながら説明した本発明の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は適宜に省略することとする。
【００８０】
ファイバーレーザー共振器２００における出力ミラー２２０は、ファイバーレーザー共振器２００内で発生するレーザー光λ１に対して全反射し、かつ、ファイバーレーザー共振器２００内で発生する１次ストークス光Ｓ１に対して部分反射するように構成されたミラーである。
【００８１】
また、音響光学波長可変フィルター２４に与えられる異なる２種類の周波数のＲＦ信号とは、レーザー光λ１を回折するために要する周波数のＲＦ信号と１次ストークス光Ｓ１を回折するために要する周波数のＲＦ信号とである。
【００８２】
即ち、ファイバーレーザー共振器２００は、出力ミラー２２０からファイバーレーザー共振器２００の外部へ１次ストークス光Ｓ１を出力することを目的とするものである。
【００８３】
このため、音響光学波長可変フィルター２４には、レーザー光λ１を回折するのに適した周波数のＲＦ信号と１次ストークス光であるレーザー光を回折するのに適した周波数のＲＦ信号との異なる２種類の周波数のＲＦ信号が供給されることになる。
【００８４】
以下に、ファイバーレーザー共振器２００の動作について詳細に説明するが、上記構成を有するファイバーレーザー共振器２００内で発生したレーザー光λ１は、出力ミラー２２０において全反射されるため、上記の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０の場合と同様の原理により、出力ミラー２２０とＦＢＧ１４との間で往復することで増幅し、出力ミラー２２０より出力されずに増幅し続けるものである。
【００８５】
そして、増幅されたレーザー光λ１の強度がラマン散乱の発生の閾値を上回ったところで、基本波に比べて利得ファイバーが有する媒質のフォノン周波数に相応する分だけ波長シフトした光である１次ストークス光Ｓ１が、ファイバーレーザー共振器２００内部に新たに発生する。
【００８６】
ファイバーレーザー共振器２００においては、音響光学波長可変フィルター２４に対してレーザー光λ１と同様に１次ストークス光Ｓ１も回折されるようにＲＦ信号が供給されているため、こうしてファイバーレーザー共振器２００内に発生した１次ストークス光Ｓ１が音響光学波長可変フィルター２４より回折されて第２の回折光として出力ミラー２２０へ出射され、出力ミラー２２０でその一部が反射されるとともにその一部がファイバーレーザー共振器２００の外部に出射される。
【００８７】
上記した図２の（ｃ）の欄には、ファイバーレーザー共振器２００における出力ミラー２２０の反射率の状態と、音響光学波長可変フィルター２４の状態（音響光学波長可変フィルター２４が回折するレーザー光の種類を示す。）と、ファイバーレーザー共振器２００より出力される回折光および非回折光の出力強度を概念的に示した説明図が示されているが、この図２の（ｃ）の欄および図４に図示されているように、ファイバーレーザー共振器２００においては、出力ミラー２２０としてレーザー光λ１を全反射するとともに１次ストークス光Ｓ１を部分反射するものを用い、さらに、レーザー光λ１と１次ストークス光Ｓ１とを回折するように音響光学波長可変フィルター２４に対してＲＦ信号を供給したので、レーザー光λ１と１次ストークス光Ｓ１とがともに回折光として得られ、音響光学波長可変フィルター２４を出射した回折光たるレーザー光λ１は、出力ミラー２２０により全反射されてファイバーレーザー共振器２００内に帰還され、一方、音響光学波長可変フィルター２４を出射した回折光たる１次ストークス光Ｓ１は、強度が強く、かつ、線幅の狭い波形を有するレーザー光としてファイバーレーザー共振器２００の外部に出力される。
【００８８】
また、ファイバーレーザー共振器２００においては、上記した１次ストークス光Ｓ１が発生された原理と同様な原理で、ファイバーレーザー共振器２００内で増幅された１次ストークス光Ｓ１の強度がラマン散乱の発生の閾値を上回った際には、１次ストークス光Ｓ１と比べて利得ファイバーが有する媒質のフォノン周波数に相応する分だけ波長シフトした光である２次ストークス光Ｓ２が、ファイバーレーザー共振器２００内部に新たに発生する。
【００８９】
こうした２次ストークス光Ｓ２は、音響光学波長可変フィルター２４において回折されずに出射されるため、非回折光としてファイバーレーザー共振器２００外部に出射される（図４を参照する。）。
【００９０】
なお、上記した図２の（ｃ）の欄には、音響光学波長可変フィルター２４より出射された２次ストークス光の波形が示されているが、この２次ストークス光は、ファイバーレーザー共振器２００内で増幅されずにファイバーレーザー共振器２００の外部へ出射されるため、出力強度が弱く、かつ、ブロードな波形の光となるものである。
【００９１】
上記したように、第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０で得られる効果に加えて、第２の実施の形態によるファイバーレーザー共振器２００において、線幅を狭くした１次ストークス光を音響光学波長可変フィルター２４の回折光として取り出すことが可能となる。
【００９２】
即ち、音響光学波長可変フィルター２４に供給するＲＦ信号の周波数を適当に選ぶことにより、利得ファイバーが有する発振波長の拡張を行うことが可能になり、従来の技術では実現し得なかった、任意の波長で発振する狭線幅レーザー光を生成し、かつ、波長可変可能であるファイバーレーザー共振器を実現できるものである。
【００９３】
以上において説明したように、ファイバーレーザー共振器１０、２００は、機械的な可動部分を持たない素子を用いて構成しているため、従来の利得ファイバーを用いたファイバーレーザー共振器とは異なり、一連の動作に機械的な可動による部分を全く含まないため、機械的安定性が高く、かつ、高い再現性を有するファイバーレーザー共振器を実現することが可能となる。
【００９４】
さらに、ファイバーレーザー共振器１０、２００において音響光学波長可変フィルター２４を動作させることは、共振器のＱ値に対して任意のスペクトルプロファイルを与えることとなるため、レーザー発振装置として様々な機能を付加することが可能となる。
【００９５】
一般的に、音響光学波長可変フィルター２４を制御するパラメータとして、入力するＲＦ信号の周波数および入力強度がある。
【００９６】
上記ＲＦ信号の周波数については、回折されるレーザー光の波長に対して一意に決まるため、入力するＲＦ周波数に応じてレーザー光に対する回折波長が選択されることとなる。
【００９７】
また、上記ＲＦ信号の入力強度については、音響光学波長可変フィルター２４におけるレーザー光の回折効率を決定するものである。ここで、回折効率が高い場合、ファイバーレーザー共振器の損失が低い状態になるものである。また、回折効率が低い場合、ファイバーレーザー共振器の損失が大きい状態になるものであり、全体の利得を低下させていることを意味する。
【００９８】
一方、レーザー媒質である利得ファイバーの利得は波長に依存性があり、利得を持つ波長の範囲であったとしても、波長によって利得の高いものと低いものがある。
【００９９】
さらに、ファイバーレーザー共振器の他の構成部材が、波長に対する依存性を持つと言えるものであるため、ある波長では損失が少なくなり、また、ある波長では損失が大きくなるということが一般的である。
【０１００】
従って、音響光学波長可変フィルタ２４においてもファイバーレーザー共振器全体においても、波長によって利得の高い波長と低い波長とがあることになる。
【０１０１】
そして、一般的に利得が高いほどレーザーからの出力強度を取り出しやすい。
【０１０２】
そのため、上記した本発明によるファイバーレーザー共振器において、ＲＦ信号の入力強度によって回折効率を波長ごとにきめ細かく制御すれば、ファイバーレーザー共振器全体の利得が波長依存しないように設定することが可能になり、波長可変領域の中で、いずれの波長を選択したとしても常に一定の強度を出力させることができる。
【０１０３】
さらにまた、この手法により、出力強度に対して任意の波長依存性を持たせることも可能になるものである。
【０１０４】
さらに、ファイバーレーザー共振器１０、２００によれば、基本波の共振波長を変化させることにより、取り出されるストークス光の波長もまた変化するので、簡易な構成で利得ファイバーが持つ高い非線形光学効果を積極的に利用して、利得ファイバー１８によって発生できる波長範囲を拡張することが可能となる。
【０１０５】
さらにまた、ファイバーレーザー共振器１０、２００は、音響光学波長可変フィルター２４の後段に出力ミラー１２、２２０を配置することによって利得ファイバ１８から出力される不要なスペクトルの光を抑制できるため、分光などスペクトルノイズを嫌う応用にも適している。
【０１０６】
なお、上記した各実施の形態は、以下の（１）乃至（６）に示すように変形することができるものである。
【０１０７】
（１）上記した第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０では、発生するレーザー光λ１に対して部分反射する出力ミラー１２を用いるものとしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、ファイバーレーザー共振器１０の変形例である図５に図示したファイバーレーザー共振器１００のように、レーザー光λ１に対して全反射する出力ミラー１２０を用いてもよいものである。
【０１０８】
より詳細には、ファイバーレーザー共振器１００は、上記の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０と比べると、出力ミラー１２に代えて出力ミラー１２０を備える点においてのみ異なる。
【０１０９】
なお、以下の説明においては、図１乃至図３を参照しながら説明したファイバーレーザー共振器１０と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は適宜に省略することとする。
【０１１０】
ここで、ファイバーレーザー共振器１００の動作について説明すると、ファイバーレーザー共振器１００内で発生したレーザー光λ１は出力ミラー１２０において全反射され、出力ミラー１２０とファイバーブラッググレーティング１４との間で往復することで増幅し続けるものである。
【０１１１】
そして、ファイバーレーザー共振器１００内に発生した１次ストークス光Ｓ１は、音響光学波長可変フィルター２４より非回折光としてファイバーレーザー共振器１００の外部へ出射されるものであり、ファイバーレーザー共振器１００の外部へ出射される非回折光である１次ストークス光Ｓ１は、図２の（ｂ）の欄に示されるように、出力強度が強く、かつ、ブロードな波形の形状を有するレーザー光である。
【０１１２】
一方、回折光であるレーザー光λ１は、出力ミラー１２０によって全反射されるため、出力ミラー１２０から出力される回折光の出力強度は微弱なものとなる。
【０１１３】
従って、上記したファイバーレーザー共振器１００によれば、１次ストークス光Ｓ１をファイバーレーザー共振器１００の外部へ出力することができるものである。
【０１１４】
（２）上記した第２の実施の形態によるレーザー共振器２００では、発生するレーザー光λ１に対して全反射し、かつ、１次ストークス光Ｓ１に対して部分反射する出力ミラー２２０を用いるものとしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、ファイバーレーザー共振器２００の変形例である図６に図示したレーザー共振器３００のように、レーザー光λ１および１次ストークス光Ｓ１の双方に対して全反射する出力ミラー３２０を用いてもよいものである。
【０１１５】
より詳細には、ファイバーレーザー共振器３００は、上記の第２の実施の形態によるファイバーレーザー共振器２００と比べると、出力ミラー２２０に代えて出力ミラー３２０を有する点においてのみ異なる。
【０１１６】
なお、以下の説明においては、図１乃至図４を参照しながら説明したファイバーレーザー共振器２００と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は適宜に省略することとする。
【０１１７】
ここで、ファイバーレーザー共振器３００の動作について説明すると、ファイバーレーザー共振器３００内で発生したレーザー光λ１および１次ストークス光Ｓ１は出力ミラー３２０において全反射され、出力ミラー３２０とファイバーブラッググレーティング１４との間で往復することで増幅し続けるものである。
【０１１８】
そして、ファイバーレーザー共振器３００内に発生したレーザー光λ１および１次ストークス光Ｓ１は、外部へ取り出されることなく増幅を続けるため、出力ミラー３２０から出力される回折光の出力強度は微弱なものとなる。
【０１１９】
また、ファイバーレーザー共振器３００においても、ファイバーレーザー共振器２００と同様の原理により、増幅された１次ストークス光Ｓ１から２次ストークス光Ｓ２が発生するものである。
【０１２０】
こうした２次ストークス光Ｓ２は、図２の（ｄ）の欄に示されるように、強い出力強度を有するとともにブロードな波形の形状を有するレーザー光である。
【０１２１】
従って、上記したファイバーレーザー共振器３００によれば、２次ストークス光Ｓ２をファイバーレーザー共振器３００の外部へ出力することができるものである。
【０１２２】
（３）上記した各実施の形態においては、広帯域の波長の光を反射する反射素子を用いたファブリペロー型共振器により上記した各実施の形態のファイバーレーザー共振器を構成したが、これに限られるものではないことは勿論であり、部分結合デバイスを使用したリング型共振器により上記した各実施の形態のレーザー共振器を構成してもよい。
【０１２３】
（４）上記した各実施の形態においては、ファイバーレーザー共振器を構成する帰還素子の一方をミラーとするとともに他方をファイバーブラッググレーティングとしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、双方の帰還素子にファイバーブラッググレーティングを用いてもよいし、また、ファイバーループなどの素子を適用するようにしてもよい。
【０１２４】
（５）上記した各実施の形態や各変形例においては、空間導波用の音響光学波長可変フィルターを用いた場合について説明したが、これに限られるものではないことは勿論であり、ファイバー結合された音響光学波長可変フィルターを用いるようにしてもよい。
【０１２５】
（６）上記した各実施の形態や各変形例においては、ＲＦ電源より２種類の周波数のＲＦ信号を音響光学波長可変フィルター２４に供給する場合について説明したが、これに限られるものではないことは勿論であり、３種類以上の複数種類の周波数のＲＦ信号を音響光学波長可変フィルター２４に供給するようにして、それに応じて出力ミラー１２、１２０、２２０、３２０の反射率を選択し、出力ミラー１２、１２０、２２０、３２０から複数種類のレーザー光を音響光学波長可変フィルター２４の回折光として出力するようにしてもよいし、また、複数種類のレーザー光を音響光学波長可変フィルター２４の非回折光として出力するようにしてもよい。
【０１２６】
（７）上記した各実施の形態や各変形例においては、音響光学波長可変フィルタにより回折された回折光を直接出力ミラーに入射するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、音響光学波長可変フィルタと出力ミラーとの間に、回折光の分散を補正するための分散補正用プリズムを配設してもよいものである。
【０１２７】
図７には、ファイバーレーザー共振器４００が図示されている。レーザー共振器４００は、上記第１の実施の形態によるレーザー共振器１０と比べると、出力ミラー１２と音響光学波長可変フィルタ２４との間に補正用プリズム４０２を有する点においてのみ異なる。
【０１２８】
このように、出力ミラーと音響光学波長可変フィルタとの間に補正用プリズムを配置することにより、出力ミラーより出射されるレーザー光の方向性を一定にすることが可能になる。
【０１２９】
（８）上記した各実施の形態や各変形例においては、光出力を音響光学波長可変フィルター側に配置した出力ミラーから取り出す場合について説明したが、これに限られるものではないことは勿論であり、レーザー共振器を循環する回折光を、音響光学波長可変フィルターと利得ファイバーとを挟んで反対側に配置される帰還素子から取り出しても良いものである。
【０１３０】
（９）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（８）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明は、分光装置などのようなスペクトルノイズを嫌う分野に用いるレーザー発振装置などに利用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器の概念構成説明図である。
【図２】図２は、ファイバーレーザー共振器における出力ミラーの反射率の状態と、音響光学波長可変フィルターの状態（音響光学波長可変フィルターが回折するレーザー光の種類を示す。）と、ファイバーレーザー共振器より出力される回折光および非回折光の出力強度を概念的に示した説明図とをまとめた図表であり、（ａ）の欄は第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器に関するものであり、また、（ｂ）の欄は第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器の変形例に関するものであり、また、（ｃ）の欄は第２の実施の形態によるファイバーレーザー共振器に関するものであり、また、（ｄ）の欄は第２の実施の形態によるファイバーレーザー共振器の変形例に関するものである。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器より出力される回折光および非回折光について図示した概念説明図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態によるファイバーレーザー共振器より出力される回折光および非回折光について図示した概念説明図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器の変形例であるレーザー共振器より出力される回折光および非回折光について図示した概念説明図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施の形態によるファイバーレーザー共振器の変形例であるレーザー共振器より出力される回折光および非回折光について図示した概念説明図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態によるレーザー共振器の変形例であるファイバーレーザー共振器を図示した概念説明図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０、１００、２００、３００ ファイバーレーザー共振器
１２、１２０、２２０、３２０ 出力ミラー
１４ ファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧ）
１６、２０ カップラ
１８ 利得ファイバー
２２ コリメートレンズ
２４ 音響光学波長可変フィルター（ＡＯＴＦ）
２６ 励起半導体光源
２８ パッシブファイバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバーレーザー共振器およびファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法に関し、さらに詳細には、ファイバーレーザー共振器内に配置された利得ファイバーにより発生する非線形光学効果を利用してレーザー光を発生させ、かつ、不要なレーザー光の発生を抑制することが可能なファイバーレーザー共振器およびファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信などで使用されている光ファイバーのガラスにレーザー活性な元素を添加した利得ファイバーを用いて構成したファイバーレーザー共振器が、例えば、半導体製造工程などの電子産業分野などにおける微細加工技術への応用を目指して種々提案されている。
【０００３】
なお、利得ファイバーとは、具体的には、光ファイバーの光導波層にレーザーの活性媒質として、例えば、エルビウム（Ｅｒ）イオンやイットリビウム（Ｙｂ）イオンなどの希土類イオンをドープするようにして構成されたものである。
ここで、上記した従来のファイバーレーザー共振器は、高強度の光を伝播するものであるが、この際、断面積が小さく、かつ、細長い利得ファイバー内に高強度の光が閉じこめられるため、様々な非線形光学効果が誘起されることが知られている。
【０００４】
例えば、ファイバーレーザー共振器においてラマン散乱が発生した場合には、信号光に対して利得ファイバーのファイバー材質が有する材質固有のフォノン振動数の分だけシフトした波長にストークスシフトしたストークス光が発生する。
【０００５】
このようなラマン散乱による非線形効果は、信号光からエネルギーを散逸させるため、通常はファイバーレーザー共振器の問題点として捉えられるが、これを積極的に利用して発振波長の拡張を行うことが可能である。
【０００６】
例えば、利得ファイバーと複数のファイバーブラッググレーティング（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ：ＦＢＧ）とよりなるファイバーレーザー共振器を構成し、内側の共振器で基本波を共振させるとともに、外側の共振器でストークス光を共振させることにより、ストークスシフトした波長でレーザー発振を行う技術が非特許文献１に開示されている。
【０００７】
こうしたラマン散乱による非線形効果を利用したファイバーレーザー共振器によると、例えば、利得ファイバーとしてイットリビウム（Ｙｂ）イオンを添加した石英ファイバーを用いた場合には、基本波として１０８０ｎｍの光を発生させると、その１次ストークス光として約１１４０ｎｍの光が発生され、また、２次ストークス光として約１２１０ｎｍの光が発生されるため、発光イオンが有する本来の波長とは異なる波長を有する光を多種発振させることが可能となる。
【０００８】
しかしながら、ファイバーブラッググレーティングやミラーはある決まった帯域のみを反射させるものであるため、これらを利用して反射帯域を大きく変化させることは不可能である。
【０００９】
即ち、発振されるスペクトルはファイバーブラッググレーティングやミラーの反射特性に依存するものであり、ファイバーレーザー共振器を一度構成した後では、異なる波長の光を発振させるなど波長を制御することは容易でないという問題点があった。
【００１０】
また、ファイバーレーザー共振器は、一般的に線幅の広い発光スペクトルを示すレーザー光を発生させるものであるため、波長範囲が広帯域の反射素子を用いた場合には広帯域での発振となるので、線幅の狭いレーザー光が必要であるような用途には適していないものである。
【００１１】
ここで、非特許文献２には、ファイバーレーザー共振器内部にプリズムをおいて、取り出したい波長に応じた回折角でファイバーレーザー共振器を構成する方法で基本波を閉じこめ、ストークス光を透過するミラーから波長可変ストークス光だけを取り出すという例が開示されているが、線幅はプリズム分散で制限されるため一般にブロードになることや、また、機械的な回転機構がファイバーレーザー共振器に存在するために、機械的に不安定であるという問題点があった。
【００１２】
一方、ファイバーレーザー共振器の他の問題点として、強い光増幅自然放出（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ：ＡＳＥ）ノイズを有するという問題点があった。
【００１３】
上記ＡＳＥノイズは、自然散乱光が利得ファイバーレーザー内で増幅されることにより励起エネルギーがノイズとなり、相対的に信号光へのエネルギーが低下するため、効率の低下やノイズの増加といった問題を招くおそれがあり、特に、小径の利得ファイバーに励起光が閉じこめられるファイバーレーザー共振器において問題となるものであった。
【００１４】
より詳細には、パルス動作をさせたファイバーレーザー共振器においては、特に繰り返し周波数が低い場合には、パルスとパルスとの間においてＡＳＥノイズが急増するものである。
【００１５】
ここで、ＡＳＥノイズを低減するための手法としては、ＡＳＥノイズが成長する前にＡＳＥノイズをファイバーレーザー共振器外に取り出してしまう手法が挙げられる。
【００１６】
一般的によく知られているファブリペロー型ファイバーレーザー共振器では、ファイバーブラッググレーティングや狭帯域ミラーなどの帯域反射素子をファイバーレーザー共振器内に配置しており、それらの素子の持つ反射帯域のレーザー光のみがファイバーレーザー共振器内に戻って増幅させるためＡＳＥノイズの増加を抑えることが可能である。
【００１７】
しかしながら、このような帯域反射素子はその反射帯域が固定されているか、わずかにしか調整することができないものであるため、ファイバレーザー共振器の特徴の一つである、広帯域性は完全に損なわれてしまうという新たな問題点を招来するものであった。
【００１８】
また、分光などのように、信号光に極めて高いスペクトル純度を要求される応用においては、連続波ファイバーレーザー共振器においても避けることができない非常に低出力のＡＳＥノイズが測定に影響を与える恐れがあるという問題点があった。
【００１９】
こうしたノイズの低減のため、複屈折性を有する結晶などにより構成される音響光学波長可変フィルター（ＡＯＴＦ：Ａｃｏｕｓｔ Ｏｐｔｉｃ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｌｔｅｒ）と利得ファイバーとを組み合わせて波長可変ファイバーレーザー共振器を構成する技術が、以下に示した非特許文献３に開示されているが、利得ファイバーに由来する非線形光学効果を含めて制御しようとする技術は示されていない。
【００２０】
また、以下に示した特許文献１乃至３には、波長可変固体ファイバーレーザー共振器内に音響光学波長可変フィルターを配置し、外部からの電気信号により波長同調を実現した技術が開示されているが、これは固体レーザーの持つ発振波長の同調のみを目的としたものである。
【非特許文献１】Ｓ．Ａ．Ｓｋｕｂｃｈｅｎｋｏ、Ｍ．Ｙ．Ｖｙａｔｋｉｎ、Ｄ．Ｖ．Ｇａｐｏｎｔｓｅｖ、ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ、Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．１６、１０１４（２００４）
【非特許文献２】Ｒ．Ｈ．Ｓｔｏｌｅｎ、Ｃ．Ｌｉｎ、Ｊ．Ｓｈａｈ、Ｒ．Ｆ．Ｌｅｈｅｎｙ、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．１４、８６０（１９７８）
【非特許文献３】Ｄ．Ａ．Ｓｍｉｔｈ，Ｍ．Ｗ．Ｍａｅｄａ，Ｊ．Ｊ．Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｊ．Ｓ．Ｐａｔｅｌ，Ｍ．Ａ．Ｓａｉｆｉ，Ａ．Ｖｏｎ Ｌｅｈｍａｎ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．１６，３８７（１９９１）
【特許文献１】特開平８−１３９３９８号公報
【特許文献２】特開平９−２９８３３１号公報
【特許文献３】特開平９−２９８３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光学非線形性を利用することで発振されるレーザー光の同調波長域を拡張することにより、波長範囲の広帯域性を保持するようにしたファイバーレーザー共振器およびファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法を提供しようとするものである。
【００２２】
また、本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ファイバーレーザー共振器内に発生するＡＳＥノイズを低減するようにしたファイバーレーザー共振器およびファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明は、ファイバーレーザー共振器内に音響光学波長可変フィルターを挿入し、ファイバーレーザー共振器内に発生する所望の波長を有するレーザー光以外の光の強度を任意に制御可能であるようにしたものである。
【００２４】
従って、本発明によれば、利得ファイバーの利得の存在する波長を指定してレーザー発振された場合には、音響光学波長可変フィルタの透過スペクトル幅に応じた狭線幅のレーザーが発振されるようになり、このとき一方の反射素子の反射率を当該波長に対してやや低下させたものを適用することで、基本波での発振が可能となり、かつ、音響光学波長可変フィルタに印加する電気信号の周波数を増減させると、利得ファイバーの利得の範囲内で波長可変することができ、波長範囲の広帯域性を保持することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、機械的な可動による動作を行わないので、機械的に安定で、かつ、再現性が高いレーザー発振を実現でき、ファイバーレーザー共振器内に発生するＡＳＥノイズを低減することができる。
【００２６】
即ち、本発明のうち請求項１に記載のファイバーレーザー共振器は、広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、上記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、上記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、上記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給されたＲＦ信号の周波数に応じた波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、上記音響光学波長可変フィルターへＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、上記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を部分反射する第２の帰還素子とを有するようにしたものである。
【００２７】
また、本発明のうち請求項２に記載のファイバーレーザー共振器は、広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、上記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、上記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、上記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給されたＲＦ信号の周波数に応じた波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、上記音響光学波長可変フィルターへＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、上記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を全反射する第２の帰還素子とを有するようにしたものである。
【００２８】
また、本発明のうち請求項３に記載のファイバーレーザー共振器は、広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、上記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、上記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、上記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給された周波数の異なる複数種類のＲＦ信号の周波数に応じて、それぞれ異なる波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、上記音響光学波長可変フィルターに周波数の異なる複数種類のＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、上記音響光学波長可変フィルターにより回折されたそれぞれ異なる波長の光のなかで、所定の波長の光を全反射するととともに上記所定の波長とは異なる波長の光を部分反射する第２の帰還素子とを有するようにしたものである。
【００２９】
また、本発明のうち請求項４に記載のファイバーレーザー共振器は、広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、上記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、上記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、上記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給された周波数の異なる複数種類のＲＦ信号の周波数に応じて、それぞれ異なる波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、上記音響光学波長可変フィルターに周波数の異なる複数種類のＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、上記音響光学波長可変フィルターにより回折されたそれぞれ異なる波長の光を全反射する第２の帰還素子とを有するようにしたものである。
【００３０】
また、本発明のうち請求項５に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法は、本発明のうち請求項１に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法であって、上記光源により上記利得ファイバーに入力された励起光を第１の帰還素子と第２の帰還素子との間で増幅し、上記ＲＦ電源により供給されたＲＦ信号の周波数に応じて上記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を上記第２の帰還素子により部分反射して、上記第２の帰還素子から上記音響光学波長可変フィルターにより回折された光の一部を出力するようにしたものである。
【００３１】
また、本発明のうち請求項６に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法は、本発明のうち請求項２に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法であって、上記光源により上記利得ファイバーに入力された励起光を第１の帰還素子と第２の帰還素子との間で増幅し、上記ＲＦ電源により供給されたＲＦ信号の周波数に応じて上記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を上記第２の帰還素子により全反射して、上記音響光学波長可変フィルターにより回折されない光を出力するようにしたものである。
【００３２】
また、本発明のうち請求項７に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法は、本発明のうち請求項３に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法であって、上記光源により上記利得ファイバーに入力された励起光を第１の帰還素子と第２の帰還素子との間で増幅し、上記ＲＦ電源により供給された周波数の異なる複数種類のＲＦ信号の周波数に応じて上記音響光学波長可変フィルターにより回折されたそれぞれ異なる波長の光のなかで、上記第２の帰還素子により所定の波長の光を全反射するととともに上記所定の波長とは異なる波長の光を部分反射して、上記第２の帰還素子から上記所定の波長とは異なる波長の光を出力するようにしたものである。
【００３３】
また、本発明のうち請求項８に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法は、本発明のうち請求項４に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法であって、上記光源により上記利得ファイバーに入力された励起光を第１の帰還素子と第２の帰還素子との間で増幅し、上記ＲＦ電源により供給された周波数の異なる複数種類のＲＦ信号の周波数に応じて上記音響光学波長可変フィルターにより回折されたそれぞれ異なる波長の光を全反射して、上記音響光学波長可変フィルターにより回折されない光を出力するようにしたものである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、以上説明したように構成されているため、光学非線形性を利用することで発振されるレーザー光の同調波長域を拡張することにより、波長範囲の広帯域性を保持したファイバーレーザー共振器およびファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法を提供することができるという優れた効果を奏する。
【００３５】
また、本発明は、以上説明したように構成されているため、ファイバーレーザー共振器内に発生するＡＳＥノイズを低減したファイバーレーザー共振器およびファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法を提供することができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるファイバーレーザー共振器およびファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法の実施の形態について詳細に説明するものとする。
【００３７】
図１には、本発明の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０の概念構成説明図が示されており、この本発明の第１の実施の形態によるによるファイバーレーザー共振器１０は、所謂、ファブリペロー型共振器であって、反射素子である出力ミラー１２とファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧ）１４との間に、励起用半導体レーザー光源２６（後述する。）により生成されたレーザー光たる励起光を利得ファイバー１８（後述する。）に導入するカップラー１６と、その端部をカップラー１６に接続されるとともに光ファイバーのコアにレーザー活性媒質をドープされてなり励起用半導体レーザー光源２６により生成された励起光によって励起されてレーザー光を出力する利得ファイバー１８と、利得ファイバー１８の端部１８ｂに接続されるとともに利得ファイバー１８より出力されたレーザー光をコリメートレンズ２２（後述する。）に入射するためのカップラー２０と、カップラー２０の後段に配置されるとともにカップラー２０より出射されたレーザー光を平行光とするコリメートレンズ２２と、ファイバーレーザー共振器１０の光路上のコリメートレンズ２２と出力ミラー１２との間に配置されるとともに図示しない高周波電源（ＲＦ電源）より高周波信号（ＲＦ信号）を供給することにより所定の波長のレーザー光を回折することが可能になる音響光学波長可変フィルター２４とを有して構成されている。
【００３８】
なお、レーザー共振器１０においては、励起光はレーザー共振器１０の外部に配設された励起用半導体レーザー光源２６により生成されるものであり、当該励起用半導体レーザー光源２６は利得物質を持たないパッシブファイバー２８を介してカップラー１６に接続されている。
【００３９】
即ち、励起用半導体レーザー光源２６により生成された励起光は、パッシブファイバー２８を介してファイバーレーザー共振器１０内に配設されたカップラー１６に入射するようになされている。
【００４０】
また、上記した音響光学波長可変フィルター２４近傍には、音響光学波長可変フィルター２４へＲＦ信号を入力する手段として、図示しないＲＦ電源が配置されており、当該ＲＦ電源は、図示しないパーソナルコンピューターによって音響光学波長可変フィルター２４へ供給するＲＦ信号の周波数を制御可能であるようになされている。
【００４１】
なお、音響光学波長可変フィルター２４内部で回折されるレーザー光は、こうしたＲＦ電源より供給されるＲＦ信号の周波数によって決定されるものである。
【００４２】
そして、音響光学波長可変フィルター２４によって回折されたレーザー光たる回折光は、出力ミラー１２の反射率に応じてファイバーレーザー共振器１０内に反射されるとともに、出力ミラー１２の透過率に応じてファイバーレーザー共振器１０の外部へ出射される。
【００４３】
一方、音響光学波長可変フィルター２４によって回折されない非回折光は、ファイバーレーザー共振器１０の外部に出力されるようになされている。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、一方の帰還素子である出力ミラー１２は、波長１０３０ｎｍの光に対して３０％の反射率を備えるとともに７０％の透過率を備えるように構成するものとする。
【００４５】
また、本実施の形態においては、他方の帰還素子であるファイバーブラッググレーティング１４は、広帯域の波長の光を高反射率で反射することができるものを用いるが、具体的には、波長１０３０ｎｍの光に対して９９％の反射率を有することにより波長を特定することが可能であるものとする。
【００４６】
さらに、利得ファイバー１８としては、本実施の形態においては、利得媒質としてイッテルビウム（Ｙｂ）を用いており、波長範囲を１０００〜１１２０ｎｍとした利得ファイバーを用いた。
【００４７】
さらにまた、本実施の形態においては、音響光学波長可変フィルター２４として、空間型の音響光学波長可変フィルターを用いるようにした。
【００４８】
また、励起用半導体レーザー光源２６は、本実施の形態においては、励起光として波長９７５ｎｍのレーザー光を生成するものとした。
【００４９】
以上の構成において、本発明の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０においては、音響光学波長可変フィルター２４にＲＦ電源よりＲＦ信号が入力されると、音響光学波長可変フィルター２４はＲＦ電源より入力されたＲＦ信号の周波数に応じて、音響光学波長可変フィルター２４内に発生される音響波の周波数によって決定された光のみを回折するようになる。
【００５０】
一方、励起用半導体レーザー光源２６により生成された励起光が、パッシブファイバー２８およびカップラー１６を介して利得ファイバー１８の端部１８ａより利得ファイバー１８へ入射され、この励起光により利得ファイバー１８のレーザー活性媒質が励起される。
【００５１】
ファイバーレーザー共振器１０は、ファイバーブラッググレーティング１４と出力ミラー１２との間で、音響光学波長可変フィルター２４の回折光に対して構成されている。利得ファイバー１８は広い利得波長帯域を持っているが、波長可変フィルター２４によりそのうちの制限された狭い波長域だけが回折され、ファイバーレーザー共振器１０の内部を循環することが可能となるため、この選択された狭い帯域の光のみがレーザー光となって出力ミラー１２から外部へと出射される。
【００５２】
次に、上記したファイバーレーザー共振器１０の動作についてより詳細に説明することとするが、音響光学波長可変フィルター２４は、例えば、特開平９−１７２２１５号公報に開示されるレーザー共振器に用いられる音響光学波長可変フィルタと同様な構成のものを用いればよいので、それに関する構成や作用など詳細な説明は省略するものとする。
【００５３】
また、以下の説明においては、出力ミラー１２より回折光として波長１０３０ｎｍのレーザー光（以下、適宜にレーザー光λ１と称するものとする。）を出力する場合について説明する。
【００５４】
このように、波長１０３０ｎｍのレーザー光λ１を回折光として得るため、音響光学波長可変フィルター２４としては、ＴｅＯ２結晶等を用い、ＲＦ電源より供給されるＲＦ信号の周波数は、当該波長１０３０ｎｍのレーザー光λ１を回折するのに適した周波数を設定するものとする。
【００５５】
はじめに、励起用半導体レーザー光源２６を駆動してレーザー光を発振させ、そのレーザー光を励起光としてパッシブファイバー２８を介してカップラー１６に入射する。
【００５６】
カップラー１６に入射された励起光は、カップラー１６から利得ファイバー１８の端部１８ａを通って利得ファイバー１８内に入射され、利得ファイバー１８内ではレーザー活性媒質が励起される。
【００５７】
そして、レーザー光は利得ファイバー１８の端部１８ｂより出射され、カップラー２０を通過した後にコリメートレンズ２２により集光される。
【００５８】
こうしてコリメートレンズ２２により平行光とされたレーザー光は、音響光学波長可変フィルター２４に入射されることになる。
【００５９】
このとき、音響光学波長可変フィルター２４には、波長１０３０ｎｍのレーザー光λ１を回折するのに適した周波数のＲＦ信号がＲＦ電源より供給されているので、音響光学波長可変フィルター２４により波長１０３０ｎｍのレーザー光λ１が回折され、当該回折された回折光たるレーザー光λ１が出力ミラー１２に到達する。
【００６０】
ここで、本実施の形態においては、出力ミラー１２は、波長１０３０ｎｍの光、即ち、回折光たるレーザー光λ１に対して３０％の反射率を備えるとともに７０％の透過率を備えているので、出力ミラー１２に到達したレーザー光λ１は、上記した反射率に応じて出力ミラー１２により反射されてファイバーブラッググレーティング１４まで帰還し、また、上記した透過率に応じて出力ミラー１２を透過してファイバーレーザー共振器１０の外部へ出射される。
【００６１】
つまり、出力ミラー１２に到達したレーザー光λ１の一部は、出力ミラー１２により反射されて、再び、音響光学波長可変フィルター２４、コリメートレンズ２２およびカップラー２０を通過して利得ファイバー１８の端部１８ｂより利得ファイバー１８に入射される。
【００６２】
さらに、利得ファイバー１８を通過したレーザー光λ１は、利得ファイバー１８の端部１８ａより出射されてカップラー１６に入射する。
【００６３】
次に、カップラー１６から出射されたレーザー光λ１は、ファイバーブラッググレーティング１４へ到達する。
【００６４】
そして、ファイバーブラッググレーティング１４へ到達したレーザー光のうちレーザー光λ１のみがファイバーブラッググレーティング１４により反射されて、再度カップラー１６に入射され、上記と同様に、レーザー光λ１はカップラー１６を出射し、利得ファイバー１８の端部１８ｂより利得ファイバー１８に入射し、レーザー光λ１は利得ファイバー１８の端部１８ｂより出射され、カップラー２０およびコリメートレンズ２２を通過して音響光学波長可変フィルター２４に到達することになる。
【００６５】
上記したように、音響光学波長可変フィルター２４にはレーザー光λ１を回折するのに適した周波数のＲＦ信号がＲＦ電源より供給されているので、レーザー光λ１は音響光学波長可変フィルター２４において回折され、回折光が出力ミラー１２に到達する。
【００６６】
このようにして、レーザー光λ１は、ファイバーレーザー共振器１０内の出力ミラー１２とファイバーブラッググレーティング１４との間を往復して増幅される。
【００６７】
ところで、上記のようにして基本波となるレーザー光、即ち、レーザー光λ１をファイバーレーザー共振器１０内部に閉じこめて発振している状態で、ファイバーレーザー共振器１０内で増幅されたレーザー光の強度がラマン散乱の発生の閾値を上回った際には、基本波となるレーザー光と比べて利得ファイバーが有する利得媒質のフォノン周波数に相応する分だけ波長シフトした光である１次ストークス光Ｓ１が、ファイバーレーザ共振器１０内部に新たに発生する。
【００６８】
本実施の形態においては、基本波となるレーザー光λ１のみを回折するようなＲＦ信号を音響光学波長可変フィルター２４に供給しているため、こうして発生した１次ストークス光Ｓ１は、音響光学波長可変フィルター２４において回折されず、非回折光として音響光学波長可変フィルター２４よりレファイバーレーザー共振器１０の外部へ出射される。
【００６９】
ここで、図２には、ファイバーレーザー共振器における出力ミラーの反射率の状態と、音響光学波長可変フィルターの状態（音響光学波長可変フィルターが回折するレーザー光の種類を示す。）と、ファイバーレーザー共振器より出力される回折光および非回折光の出力強度を概念的に示した説明図とをまとめた図表が示されている。
【００７０】
また、図３には、本実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０より出力される回折光および非回折光について図示した概念説明図が示されている。
【００７１】
上記した図２の（ａ）の欄には、ファイバーレーザー共振器１０における出力ミラー１２の反射率の状態と、音響光学波長可変フィルター２４の状態（音響光学波長可変フィルター２４が回折するレーザー光の種類を示す。）と、ファイバーレーザー共振器１０より出力される回折光および非回折光の出力強度を概念的に示した説明図が示されているが、この図２の（ａ）の欄および図３に図示されているように、ファイバーレーザー共振器１０においては、出力ミラー１２としてレーザー光λ１を部分反射するものを用い、さらに、レーザー光λ１のみを回折するように音響光学波長可変フィルター２４に対してＲＦ信号を供給したので、１次ストークス光Ｓ１が非回折光として得られるとともに、レーザー光λ１が回折光として得られる。
【００７２】
そして、１次ストークス光Ｓ１は非回折光として音響光学波長可変フィルター２４を出射されてからはファイバーレーザー共振器１０内に帰還し増幅されずに外部へ出力されるため、得られる光の強度は弱いものであり、ブロードな波形を有するものとなる。
【００７３】
一方、回折光であるレーザー光λ１は、ファイバーレーザー共振器１０内で増幅されて出射されるため、得られる光の強度は強いものであり、線幅の狭い波形を有するものとなる。
【００７４】
このように、上記した本実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０によれば、ファイバーレーザー共振器１０を構成する部材の角度を変更するなどの操作を行わずに、機械的な可動部分を持たない素子を用いて、非線形光学効果によって発生された１次ストークス光などのレーザー光と基本波であるレーザー光とを分離することが可能であり、ＡＳＥノイズに対しては高い損失を与えたまま、信号光の共振波長をＲＦ信号で制御することが可能となるため、結果として低ノイズの波長可変レーザー装置となるファイバーレーザー共振器を実現することができる。
【００７５】
また、上記した本実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０によれば、音響光学波長可変フィルター２４に供給するＲＦ信号の周波数で制御することにより、非線形光学効果によって信号光から派生して発生するレーザー光を音響光学波長可変フィルター２４により回折することも可能である。
【００７６】
即ち、ファイバーレーザー共振器１０においては、ファイバーレーザー共振器１０から出力されるレーザー光の波長の制御およびレーザー光の外部への取り出しを、音響光学波長可変フィルター２４に供給するＲＦ信号の周波数で制御することができる。
【００７７】
次に、図４を参照しながら、本発明による第２の実施の形態によるファイバーレーザー共振器２００について説明する。
【００７８】
このファイバーレーザー共振器２００は、上記の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０と比較すると、出力ミラー１２に代えて出力ミラー２２０を備える点と、音響光学波長可変フィルター２４に異なる２種類の周波数のＲＦ信号を与える点とが異なるものである。
【００７９】
なお、以下の説明においては、図１乃至図３を参照しながら説明した本発明の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は適宜に省略することとする。
【００８０】
ファイバーレーザー共振器２００における出力ミラー２２０は、ファイバーレーザー共振器２００内で発生するレーザー光λ１に対して全反射し、かつ、ファイバーレーザー共振器２００内で発生する１次ストークス光Ｓ１に対して部分反射するように構成されたミラーである。
【００８１】
また、音響光学波長可変フィルター２４に与えられる異なる２種類の周波数のＲＦ信号とは、レーザー光λ１を回折するために要する周波数のＲＦ信号と１次ストークス光Ｓ１を回折するために要する周波数のＲＦ信号とである。
【００８２】
即ち、ファイバーレーザー共振器２００は、出力ミラー２２０からファイバーレーザー共振器２００の外部へ１次ストークス光Ｓ１を出力することを目的とするものである。
【００８３】
このため、音響光学波長可変フィルター２４には、レーザー光λ１を回折するのに適した周波数のＲＦ信号と１次ストークス光であるレーザー光を回折するのに適した周波数のＲＦ信号との異なる２種類の周波数のＲＦ信号が供給されることになる。
【００８４】
以下に、ファイバーレーザー共振器２００の動作について詳細に説明するが、上記構成を有するファイバーレーザー共振器２００内で発生したレーザー光λ１は、出力ミラー２２０において全反射されるため、上記の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０の場合と同様の原理により、出力ミラー２２０とＦＢＧ１４との間で往復することで増幅し、出力ミラー２２０より出力されずに増幅し続けるものである。
【００８５】
そして、増幅されたレーザー光λ１の強度がラマン散乱の発生の閾値を上回ったところで、基本波に比べて利得ファイバーが有する媒質のフォノン周波数に相応する分だけ波長シフトした光である１次ストークス光Ｓ１が、ファイバーレーザー共振器２００内部に新たに発生する。
【００８６】
ファイバーレーザー共振器２００においては、音響光学波長可変フィルター２４に対してレーザー光λ１と同様に１次ストークス光Ｓ１も回折されるようにＲＦ信号が供給されているため、こうしてファイバーレーザー共振器２００内に発生した１次ストークス光Ｓ１が音響光学波長可変フィルター２４より回折されて第２の回折光として出力ミラー２２０へ出射され、出力ミラー２２０でその一部が反射されるとともにその一部がファイバーレーザー共振器２００の外部に出射される。
【００８７】
上記した図２の（ｃ）の欄には、ファイバーレーザー共振器２００における出力ミラー２２０の反射率の状態と、音響光学波長可変フィルター２４の状態（音響光学波長可変フィルター２４が回折するレーザー光の種類を示す。）と、ファイバーレーザー共振器２００より出力される回折光および非回折光の出力強度を概念的に示した説明図が示されているが、この図２の（ｃ）の欄および図４に図示されているように、ファイバーレーザー共振器２００においては、出力ミラー２２０としてレーザー光λ１を全反射するとともに１次ストークス光Ｓ１を部分反射するものを用い、さらに、レーザー光λ１と１次ストークス光Ｓ１とを回折するように音響光学波長可変フィルター２４に対してＲＦ信号を供給したので、レーザー光λ１と１次ストークス光Ｓ１とがともに回折光として得られ、音響光学波長可変フィルター２４を出射した回折光たるレーザー光λ１は、出力ミラー２２０により全反射されてファイバーレーザー共振器２００内に帰還され、一方、音響光学波長可変フィルター２４を出射した回折光たる１次ストークス光Ｓ１は、強度が強く、かつ、線幅の狭い波形を有するレーザー光としてファイバーレーザー共振器２００の外部に出力される。
【００８８】
また、ファイバーレーザー共振器２００においては、上記した１次ストークス光Ｓ１が発生された原理と同様な原理で、ファイバーレーザー共振器２００内で増幅された１次ストークス光Ｓ１の強度がラマン散乱の発生の閾値を上回った際には、１次ストークス光Ｓ１と比べて利得ファイバーが有する媒質のフォノン周波数に相応する分だけ波長シフトした光である２次ストークス光Ｓ２が、ファイバーレーザー共振器２００内部に新たに発生する。
【００８９】
こうした２次ストークス光Ｓ２は、音響光学波長可変フィルター２４において回折されずに出射されるため、非回折光としてファイバーレーザー共振器２００外部に出射される（図４を参照する。）。
【００９０】
なお、上記した図２の（ｃ）の欄には、音響光学波長可変フィルター２４より出射された２次ストークス光の波形が示されているが、この２次ストークス光は、ファイバーレーザー共振器２００内で増幅されずにファイバーレーザー共振器２００の外部へ出射されるため、出力強度が弱く、かつ、ブロードな波形の光となるものである。
【００９１】
上記したように、第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０で得られる効果に加えて、第２の実施の形態によるファイバーレーザー共振器２００において、線幅を狭くした１次ストークス光を音響光学波長可変フィルター２４の回折光として取り出すことが可能となる。
【００９２】
即ち、音響光学波長可変フィルター２４に供給するＲＦ信号の周波数を適当に選ぶことにより、利得ファイバーが有する発振波長の拡張を行うことが可能になり、従来の技術では実現し得なかった、任意の波長で発振する狭線幅レーザー光を生成し、かつ、波長可変可能であるファイバーレーザー共振器を実現できるものである。
【００９３】
以上において説明したように、ファイバーレーザー共振器１０、２００は、機械的な可動部分を持たない素子を用いて構成しているため、従来の利得ファイバーを用いたファイバーレーザー共振器とは異なり、一連の動作に機械的な可動による部分を全く含まないため、機械的安定性が高く、かつ、高い再現性を有するファイバーレーザー共振器を実現することが可能となる。
【００９４】
さらに、ファイバーレーザー共振器１０、２００において音響光学波長可変フィルター２４を動作させることは、共振器のＱ値に対して任意のスペクトルプロファイルを与えることとなるため、レーザー発振装置として様々な機能を付加することが可能となる。
【００９５】
一般的に、音響光学波長可変フィルター２４を制御するパラメータとして、入力するＲＦ信号の周波数および入力強度がある。
【００９６】
上記ＲＦ信号の周波数については、回折されるレーザー光の波長に対して一意に決まるため、入力するＲＦ周波数に応じてレーザー光に対する回折波長が選択されることとなる。
【００９７】
また、上記ＲＦ信号の入力強度については、音響光学波長可変フィルター２４におけるレーザー光の回折効率を決定するものである。ここで、回折効率が高い場合、ファイバーレーザー共振器の損失が低い状態になるものである。また、回折効率が低い場合、ファイバーレーザー共振器の損失が大きい状態になるものであり、全体の利得を低下させていることを意味する。
【００９８】
一方、レーザー媒質である利得ファイバーの利得は波長に依存性があり、利得を持つ波長の範囲であったとしても、波長によって利得の高いものと低いものがある。
【００９９】
さらに、ファイバーレーザー共振器の他の構成部材が、波長に対する依存性を持つと言えるものであるため、ある波長では損失が少なくなり、また、ある波長では損失が大きくなるということが一般的である。
【０１００】
従って、音響光学波長可変フィルタ２４においてもファイバーレーザー共振器全体においても、波長によって利得の高い波長と低い波長とがあることになる。
【０１０１】
そして、一般的に利得が高いほどレーザーからの出力強度を取り出しやすい。
【０１０２】
そのため、上記した本発明によるファイバーレーザー共振器において、ＲＦ信号の入力強度によって回折効率を波長ごとにきめ細かく制御すれば、ファイバーレーザー共振器全体の利得が波長依存しないように設定することが可能になり、波長可変領域の中で、いずれの波長を選択したとしても常に一定の強度を出力させることができる。
【０１０３】
さらにまた、この手法により、出力強度に対して任意の波長依存性を持たせることも可能になるものである。
【０１０４】
さらに、ファイバーレーザー共振器１０、２００によれば、基本波の共振波長を変化させることにより、取り出されるストークス光の波長もまた変化するので、簡易な構成で利得ファイバーが持つ高い非線形光学効果を積極的に利用して、利得ファイバー１８によって発生できる波長範囲を拡張することが可能となる。
【０１０５】
さらにまた、ファイバーレーザー共振器１０、２００は、音響光学波長可変フィルター２４の後段に出力ミラー１２、２２０を配置することによって利得ファイバ１８から出力される不要なスペクトルの光を抑制できるため、分光などスペクトルノイズを嫌う応用にも適している。
【０１０６】
なお、上記した各実施の形態は、以下の（１）乃至（６）に示すように変形することができるものである。
【０１０７】
（１）上記した第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０では、発生するレーザー光λ１に対して部分反射する出力ミラー１２を用いるものとしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、ファイバーレーザー共振器１０の変形例である図５に図示したファイバーレーザー共振器１００のように、レーザー光λ１に対して全反射する出力ミラー１２０を用いてもよいものである。
【０１０８】
より詳細には、ファイバーレーザー共振器１００は、上記の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器１０と比べると、出力ミラー１２に代えて出力ミラー１２０を備える点においてのみ異なる。
【０１０９】
なお、以下の説明においては、図１乃至図３を参照しながら説明したファイバーレーザー共振器１０と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は適宜に省略することとする。
【０１１０】
ここで、ファイバーレーザー共振器１００の動作について説明すると、ファイバーレーザー共振器１００内で発生したレーザー光λ１は出力ミラー１２０において全反射され、出力ミラー１２０とファイバーブラッググレーティング１４との間で往復することで増幅し続けるものである。
【０１１１】
そして、ファイバーレーザー共振器１００内に発生した１次ストークス光Ｓ１は、音響光学波長可変フィルター２４より非回折光としてファイバーレーザー共振器１００の外部へ出射されるものであり、ファイバーレーザー共振器１００の外部へ出射される非回折光である１次ストークス光Ｓ１は、図２の（ｂ）の欄に示されるように、出力強度が強く、かつ、ブロードな波形の形状を有するレーザー光である。
【０１１２】
一方、回折光であるレーザー光λ１は、出力ミラー１２０によって全反射されるため、出力ミラー１２０から出力される回折光の出力強度は微弱なものとなる。
【０１１３】
従って、上記したファイバーレーザー共振器１００によれば、１次ストークス光Ｓ１をファイバーレーザー共振器１００の外部へ出力することができるものである。
【０１１４】
（２）上記した第２の実施の形態によるレーザー共振器２００では、発生するレーザー光λ１に対して全反射し、かつ、１次ストークス光Ｓ１に対して部分反射する出力ミラー２２０を用いるものとしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、ファイバーレーザー共振器２００の変形例である図６に図示したレーザー共振器３００のように、レーザー光λ１および１次ストークス光Ｓ１の双方に対して全反射する出力ミラー３２０を用いてもよいものである。
【０１１５】
より詳細には、ファイバーレーザー共振器３００は、上記の第２の実施の形態によるファイバーレーザー共振器２００と比べると、出力ミラー２２０に代えて出力ミラー３２０を有する点においてのみ異なる。
【０１１６】
なお、以下の説明においては、図１乃至図４を参照しながら説明したファイバーレーザー共振器２００と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その構成ならびに作用の詳細な説明は適宜に省略することとする。
【０１１７】
ここで、ファイバーレーザー共振器３００の動作について説明すると、ファイバーレーザー共振器３００内で発生したレーザー光λ１および１次ストークス光Ｓ１は出力ミラー３２０において全反射され、出力ミラー３２０とファイバーブラッググレーティング１４との間で往復することで増幅し続けるものである。
【０１１８】
そして、ファイバーレーザー共振器３００内に発生したレーザー光λ１および１次ストークス光Ｓ１は、外部へ取り出されることなく増幅を続けるため、出力ミラー３２０から出力される回折光の出力強度は微弱なものとなる。
【０１１９】
また、ファイバーレーザー共振器３００においても、ファイバーレーザー共振器２００と同様の原理により、増幅された１次ストークス光Ｓ１から２次ストークス光Ｓ２が発生するものである。
【０１２０】
こうした２次ストークス光Ｓ２は、図２の（ｄ）の欄に示されるように、強い出力強度を有するとともにブロードな波形の形状を有するレーザー光である。
【０１２１】
従って、上記したファイバーレーザー共振器３００によれば、２次ストークス光Ｓ２をファイバーレーザー共振器３００の外部へ出力することができるものである。
【０１２２】
（３）上記した各実施の形態においては、広帯域の波長の光を反射する反射素子を用いたファブリペロー型共振器により上記した各実施の形態のファイバーレーザー共振器を構成したが、これに限られるものではないことは勿論であり、部分結合デバイスを使用したリング型共振器により上記した各実施の形態のレーザー共振器を構成してもよい。
【０１２３】
（４）上記した各実施の形態においては、ファイバーレーザー共振器を構成する帰還素子の一方をミラーとするとともに他方をファイバーブラッググレーティングとしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、双方の帰還素子にファイバーブラッググレーティングを用いてもよいし、また、ファイバーループなどの素子を適用するようにしてもよい。
【０１２４】
（５）上記した各実施の形態や各変形例においては、空間導波用の音響光学波長可変フィルターを用いた場合について説明したが、これに限られるものではないことは勿論であり、ファイバー結合された音響光学波長可変フィルターを用いるようにしてもよい。
【０１２５】
（６）上記した各実施の形態や各変形例においては、ＲＦ電源より２種類の周波数のＲＦ信号を音響光学波長可変フィルター２４に供給する場合について説明したが、これに限られるものではないことは勿論であり、３種類以上の複数種類の周波数のＲＦ信号を音響光学波長可変フィルター２４に供給するようにして、それに応じて出力ミラー１２、１２０、２２０、３２０の反射率を選択し、出力ミラー１２、１２０、２２０、３２０から複数種類のレーザー光を音響光学波長可変フィルター２４の回折光として出力するようにしてもよいし、また、複数種類のレーザー光を音響光学波長可変フィルター２４の非回折光として出力するようにしてもよい。
【０１２６】
（７）上記した各実施の形態や各変形例においては、音響光学波長可変フィルタにより回折された回折光を直接出力ミラーに入射するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、音響光学波長可変フィルタと出力ミラーとの間に、回折光の分散を補正するための分散補正用プリズムを配設してもよいものである。
【０１２７】
図７には、ファイバーレーザー共振器４００が図示されている。レーザー共振器４００は、上記第１の実施の形態によるレーザー共振器１０と比べると、出力ミラー１２と音響光学波長可変フィルタ２４との間に補正用プリズム４０２を有する点においてのみ異なる。
【０１２８】
このように、出力ミラーと音響光学波長可変フィルタとの間に補正用プリズムを配置することにより、出力ミラーより出射されるレーザー光の方向性を一定にすることが可能になる。
【０１２９】
（８）上記した各実施の形態や各変形例においては、光出力を音響光学波長可変フィルター側に配置した出力ミラーから取り出す場合について説明したが、これに限られるものではないことは勿論であり、レーザー共振器を循環する回折光を、音響光学波長可変フィルターと利得ファイバーとを挟んで反対側に配置される帰還素子から取り出しても良いものである。
【０１３０】
（９）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（８）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明は、分光装置などのようなスペクトルノイズを嫌う分野に用いるレーザー発振装置などに利用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器の概念構成説明図である。
【図２】図２は、ファイバーレーザー共振器における出力ミラーの反射率の状態と、音響光学波長可変フィルターの状態（音響光学波長可変フィルターが回折するレーザー光の種類を示す。）と、ファイバーレーザー共振器より出力される回折光および非回折光の出力強度を概念的に示した説明図とをまとめた図表であり、（ａ）の欄は第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器に関するものであり、また、（ｂ）の欄は第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器の変形例に関するものであり、また、（ｃ）の欄は第２の実施の形態によるファイバーレーザー共振器に関するものであり、また、（ｄ）の欄は第２の実施の形態によるファイバーレーザー共振器の変形例に関するものである。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器より出力される回折光および非回折光について図示した概念説明図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態によるファイバーレーザー共振器より出力される回折光および非回折光について図示した概念説明図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態によるファイバーレーザー共振器の変形例であるレーザー共振器より出力される回折光および非回折光について図示した概念説明図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施の形態によるファイバーレーザー共振器の変形例であるレーザー共振器より出力される回折光および非回折光について図示した概念説明図である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態によるレーザー共振器の変形例であるファイバーレーザー共振器を図示した概念説明図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０、１００、２００、３００ ファイバーレーザー共振器
１２、１２０、２２０、３２０ 出力ミラー
１４ ファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧ）
１６、２０ カップラ
１８ 利得ファイバー
２２ コリメートレンズ
２４ 音響光学波長可変フィルター（ＡＯＴＦ）
２６ 励起半導体光源
２８ パッシブファイバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、
前記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、
前記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、
前記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給されたＲＦ信号の周波数に応じた波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、
前記音響光学波長可変フィルターへＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、
前記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を部分反射する第２の帰還素子と
を有することを特徴とするファイバーレーザー共振器。
【請求項２】
広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、
前記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、
前記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、
前記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給されたＲＦ信号の周波数に応じた波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、
前記音響光学波長可変フィルターへＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、
前記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を全反射する第２の帰還素子と
を有することを特徴とするファイバーレーザー共振器。
【請求項３】
広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、
前記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、
前記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、
前記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給された周波数の異なる複数種類のＲＦ信号の周波数に応じて、それぞれ異なる波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、
前記音響光学波長可変フィルターに周波数の異なる複数種類のＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、
前記音響光学波長可変フィルターにより回折されたそれぞれ異なる波長の光のなかで、所定の波長の光を全反射するととともに前記所定の波長とは異なる波長の光を部分反射する第２の帰還素子と
を有することを特徴とするファイバーレーザー共振器。
【請求項４】
広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、
前記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、
前記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、
前記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給された周波数の異なる複数種類のＲＦ信号の周波数に応じて、それぞれ異なる波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、
前記音響光学波長可変フィルターに周波数の異なる複数種類のＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、
前記音響光学波長可変フィルターにより回折されたそれぞれ異なる波長の光を全反射する第２の帰還素子と
を有することを特徴とするファイバーレーザー共振器。
【請求項５】
請求項１に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法であって、
前記光源により前記利得ファイバーに入力された励起光を第１の帰還素子と第２の帰還素子との間で増幅し、
前記ＲＦ電源により供給されたＲＦ信号の周波数に応じて前記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を前記第２の帰還素子により部分反射して、
前記第２の帰還素子から前記音響光学波長可変フィルターにより回折された光の一部を出力する
ことを特徴とするファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法。
【請求項６】
請求項２に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法であって、
前記光源により前記利得ファイバーに入力された励起光を第１の帰還素子と第２の帰還素子との間で増幅し、
前記ＲＦ電源により供給されたＲＦ信号の周波数に応じて前記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を前記第２の帰還素子により全反射して、
前記音響光学波長可変フィルターにより回折されない光を出力する
ことを特徴とするファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法。
【請求項７】
請求項３に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法であって、
前記光源により前記利得ファイバーに入力された励起光を第１の帰還素子と第２の帰還素子との間で増幅し、
前記ＲＦ電源により供給された周波数の異なる複数種類のＲＦ信号の周波数に応じて前記音響光学波長可変フィルターにより回折されたそれぞれ異なる波長の光のなかで、前記第２の帰還素子により所定の波長の光を全反射するととともに前記所定の波長とは異なる波長の光を部分反射して、
前記第２の帰還素子から前記所定の波長とは異なる波長の光を出力する
ことを特徴とするファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法。
【請求項８】
請求項４に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法であって、
前記光源により前記利得ファイバーに入力された励起光を第１の帰還素子と第２の帰還素子との間で増幅し、
前記ＲＦ電源により供給された周波数の異なる複数種類のＲＦ信号の周波数に応じて前記音響光学波長可変フィルターにより回折されたそれぞれ異なる波長の光を全反射して、
前記音響光学波長可変フィルターにより回折されない光を出力する
ことを特徴とするファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法。
【請求項１】
広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、
前記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、
前記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、
前記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給されたＲＦ信号の周波数に応じた波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、
前記音響光学波長可変フィルターへＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、
前記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を部分反射する第２の帰還素子と
を有することを特徴とするファイバーレーザー共振器。
【請求項２】
広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、
前記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、
前記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、
前記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給されたＲＦ信号の周波数に応じた波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、
前記音響光学波長可変フィルターへＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、
前記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を全反射する第２の帰還素子と
を有することを特徴とするファイバーレーザー共振器。
【請求項３】
広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、
前記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、
前記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、
前記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給された周波数の異なる複数種類のＲＦ信号の周波数に応じて、それぞれ異なる波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、
前記音響光学波長可変フィルターに周波数の異なる複数種類のＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、
前記音響光学波長可変フィルターにより回折されたそれぞれ異なる波長の光のなかで、所定の波長の光を全反射するととともに前記所定の波長とは異なる波長の光を部分反射する第２の帰還素子と
を有することを特徴とするファイバーレーザー共振器。
【請求項４】
広帯域の波長の光を高反射率で反射する第１の帰還素子と、
前記第１の帰還素子の後段に配置された利得ファイバーと、
前記利得ファイバーに励起光を入力する光源と、
前記利得ファイバーの後段に配置されるとともに供給された周波数の異なる複数種類のＲＦ信号の周波数に応じて、それぞれ異なる波長の光を回折する音響光学波長可変フィルターと、
前記音響光学波長可変フィルターに周波数の異なる複数種類のＲＦ信号を供給するＲＦ電源と、
前記音響光学波長可変フィルターにより回折されたそれぞれ異なる波長の光を全反射する第２の帰還素子と
を有することを特徴とするファイバーレーザー共振器。
【請求項５】
請求項１に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法であって、
前記光源により前記利得ファイバーに入力された励起光を第１の帰還素子と第２の帰還素子との間で増幅し、
前記ＲＦ電源により供給されたＲＦ信号の周波数に応じて前記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を前記第２の帰還素子により部分反射して、
前記第２の帰還素子から前記音響光学波長可変フィルターにより回折された光の一部を出力する
ことを特徴とするファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法。
【請求項６】
請求項２に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法であって、
前記光源により前記利得ファイバーに入力された励起光を第１の帰還素子と第２の帰還素子との間で増幅し、
前記ＲＦ電源により供給されたＲＦ信号の周波数に応じて前記音響光学波長可変フィルターにより回折された光を前記第２の帰還素子により全反射して、
前記音響光学波長可変フィルターにより回折されない光を出力する
ことを特徴とするファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法。
【請求項７】
請求項３に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法であって、
前記光源により前記利得ファイバーに入力された励起光を第１の帰還素子と第２の帰還素子との間で増幅し、
前記ＲＦ電源により供給された周波数の異なる複数種類のＲＦ信号の周波数に応じて前記音響光学波長可変フィルターにより回折されたそれぞれ異なる波長の光のなかで、前記第２の帰還素子により所定の波長の光を全反射するととともに前記所定の波長とは異なる波長の光を部分反射して、
前記第２の帰還素子から前記所定の波長とは異なる波長の光を出力する
ことを特徴とするファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法。
【請求項８】
請求項４に記載のファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法であって、
前記光源により前記利得ファイバーに入力された励起光を第１の帰還素子と第２の帰還素子との間で増幅し、
前記ＲＦ電源により供給された周波数の異なる複数種類のＲＦ信号の周波数に応じて前記音響光学波長可変フィルターにより回折されたそれぞれ異なる波長の光を全反射して、
前記音響光学波長可変フィルターにより回折されない光を出力する
ことを特徴とするファイバーレーザー共振器を用いたレーザー発振方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−６７６９８（Ｐ２０１０−６７６９８Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３０９９３（Ｐ２００８−２３０９９３）
【出願日】平成２０年９月９日（２００８．９．９）
【出願人】（５９７０３６５８１）株式会社メガオプト (15)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月９日（２００８．９．９）
【出願人】（５９７０３６５８１）株式会社メガオプト (15)
【Ｆターム（参考）】
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