レーザ装置
【課題】光パルス間で発生するＡＳＥ光の発生を抑制可能なレーザ装置を提供すること。
【解決手段】実施形態のレーザ装置は、第１の波長帯域で発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器を所定の周波数でパルス動作させるレーザ駆動部と、前記レーザ発振器の光出力を増幅する光ファイバ増幅部と、前記光ファイバアンプ部の増幅用光ファイバに、第２の波長帯域の励起光を供給する励起光源と、前記増幅用光ファイバに、その励起準位のエネルギーを消費させる第３の波長帯域のエネルギー消費光を前記所定の周波数に同期して供給するエネルギー消費光源と、を有する。
【解決手段】実施形態のレーザ装置は、第１の波長帯域で発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器を所定の周波数でパルス動作させるレーザ駆動部と、前記レーザ発振器の光出力を増幅する光ファイバ増幅部と、前記光ファイバアンプ部の増幅用光ファイバに、第２の波長帯域の励起光を供給する励起光源と、前記増幅用光ファイバに、その励起準位のエネルギーを消費させる第３の波長帯域のエネルギー消費光を前記所定の周波数に同期して供給するエネルギー消費光源と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ファイバ増幅器を有するレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ発振器から出力される光出力を光ファイバ増幅器で増幅するレーザ装置は高出力化が可能であり、通信、医療、光計測、機械加工等の多くの分野で用いられている。このようなレーザ装置は、ＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）光源と呼ばれる。
【０００３】
従来のＭＯＰＡ光源は、図１０に示すように、シード光を発生させるレーザ発振器（ＭＯ）１００と、このシード光を増幅する光増幅器（ＰＡ）１０１から構成される。レーザ発振器１００はレーザ１０２と、これをパルス駆動する駆動回路１０３から構成される。
【０００４】
また、光増幅器１０１に光ファイバ増幅器を用いる場合は、光増幅用ファイバ１０４、光増幅用ファイバ１０４にドープされた希土類イオンの励起準位にキャリアを励起するための励起光源１０５、および励起光を光増幅用ファイバ１０４に結合するカプラ１０６などから構成され、シード光が増幅されて高出力な出力光１０７が出力される。
【０００５】
例えば、光増幅用ファイバ１０４にＴｍ（ツリウム）がドープされた光ファイバ増幅器１０１を仮定した場合は、励起光源１０５として、波長７９３ｎｍのＣＷ動作可能なレーザダイオードを用い、レーザ発振器（ＭＯ）１００の出力には、波長１８００ｎｍから２１００ｎｍのシード光を用いる。
【０００６】
図１１を用いてこのようなＭＯＰＡ光源の動作を説明する。図１１（ａ）は、レーザ発振器１００から出力されるシード光の光出力波形１１１を示し、図１１（ｂ）は、励起光源１０５の光出力波形１１２（符号の添え字ｐはパルス、ｃは連続を表す）を示している。また、図１１（ｃ）は、レーザ増幅器１０１の光出力波形１１３を示している。
【０００７】
通常、レーザ発振器１００をパルス動作させ、励起光源１０５の出力をＣＷ（Continues Wave）光１１２ｃとした場合、光ファイバ増幅器１０１からの出力には、シード光パルス１１１が増幅された出力光１１３ｃに加え、自然放出光が増幅されたＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光１１４が出力される。
【０００８】
このＡＳＥ光１１４は、光ファイバ増幅器１０１出力をＳＨＧなど（ＳＨＧ：Second harmonic generation）の波長変換結晶に入射させる場合には、熱的な負担を与えることになる。また、センシングなどの光計測用途ではノイズの原因になる。
【０００９】
これを防止するために、図１１の矢印に示すようにレーザ発振器１００の光出力波形１１１の光パルスにタイミングに合わせて、励起光源１０５の光出力１１２ｐをＯＮ／ＯＦＦさせることが考えられている。光パルス周波数が１０Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度の低周波であれば、励起光源１０５のパルス幅とタイミングをシード光出力波形１１１のパルス動作周波数と同期させて調整することにより、ＡＳＥ光１１４を有効に除去することが可能である。しかし、パルス動作周波数が２００Ｈｚ以上になると、光増幅用ファイバの励起準位にキャリアを十分励起する時間（パルス幅）が確保できないため、光ファイバ増幅器１０１からの光出力１１３ｐが低下するという問題が生じる。このためこの方法は概ね１００Ｈｚ以下の低周波のみに有効である。尚、ここでは説明のためこの方法を「励起光源ＯＮ／ＯＦＦ方式」と呼ぶことにする。
【００１０】
また、ＡＳＥ光の過剰な発生を抑制するために一定出力の雑音抑制光を光増幅用ファイバに供給するものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２７３４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、上記問題を解決し、光パルス間で発生するＡＳＥ光の発生を抑制可能なレーザ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を達成するために、実施形態のレーザ装置は、第１の波長帯域で発振するレーザ発振器と、前記レーザ発振器を所定の周波数でパルス動作させるレーザ駆動部と、前記レーザ発振器の光出力を増幅する光ファイバ増幅部と、前記光ファイバ増幅部の増幅用光ファイバに、第２の波長帯域の励起光を供給する励起光源と、前記増幅用光ファイバに、その励起準位のエネルギーを消費させる第３の波長帯域のエネルギー消費光を前記所定の周波数に同期して供給するエネルギー消費光源と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係るレーザ装置のブロック構成図。
【図２】同実施形態に係るエネルギー消費光源駆動部のブロック構成図。
【図３】同実施形態に係るレーザ装置の動作を説明する図。（ａ）は光ファイバ増幅器用励起光源の光出力波形、（ｂ）はレーザ発振器の光出力波形、（ｃ）は、エネルギー消費光源の光出力波形、（ｄ）は、光ファイバ増幅器の光出力波形である。
【図４】３準位系レーザのエネルギー準位を表す概念図。
【図５】単一パルスで構成されるエネルギー消費光源のパルス光送出タイミング図。（ａ）はレーザ発振器出力、（ｂ）はエネルギー消費光源の入力光パルスを示す。
【図６】複数のパルスで構成されるエネルギー消費光源のパルス光送出タイミング図。（ａ）はレーザ発振器出力、（ｂ）はエネルギー消費光源の入力光パルスを示す。
【図７】同実施形態に係る光増幅用ファイバの構成例。
【図８】第２の実施形態に係るレーザ装置のブロック構成図。
【図９】同実施形態に係るエネルギー消費光源の光パルス送出タイミングを説明する図。（ａ）は単一パルスの場合、（ｂ）は複数パルスの場合である。
【図１０】従来のＭＯＰＡ光源のブロック構成図。
【図１１】従来のＭＯＰＡ光源の動作を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、発明を実施するための実施形態について図１から図１１を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
（第1の実施形態）
図１は、第１の実施形態のレーザ装置のブロック構成を示している。図１に示すように、本実施形態のレーザ装置は、シード光を発生するレーザ発振器（ＭＯ）１０とレーザ発振器１０から出力するシード光パルスを増幅する光ファイバ増幅器（ＰＡ）２０から構成されている。
【００１７】
レーザ発振器１０は、ファイバレーザ発振器１１と、このファイバレーザ発振器１１を光励起により発振させるためのレーザ発振器用励起光源１２、このレーザ発振器用励起光源１２を制御してレーザ発振器１０をパルス動作させ、その光出力パルス周波数を制御する発振器用励起光源駆動回路１３、および光出力を一方向に出力させ、反射戻り光の影響を防止する光アイソレータ１４を有する。
【００１８】
ファイバレーザ発振器１１は、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｔｍなどの希土類が添加された発振用光ファイバ１５の両端にＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）などで構成される高反射率なミラー１１ａ、１１ｂが設けられている。このミラー１１ａ、１１ｂは、発振波長に対して高反射率特性を有しているがレーザ発振器用励起光源１２の波長に対しては透過する特性を有する。
【００１９】
光ファイバ増幅器２０は、光増幅用ダブルクラッドファイバ２１、光増幅用ファイバ２１に利得を生じさせるための光ファイバ増幅器用励起光源２２、この光ファイバ増幅器用励起光源２２を駆動する増幅器用励起光源駆動回路２３、ＡＳＥ光を減少させるため励起エネルギーに蓄積された過剰のキャリアを消費させるエネルギー消費光源２４、このエネルギー消費光源２４をレーザ発振器１０から出力される光パルスの周波数と同期して駆動するエネルギー消費光源駆動回路２５、光出力パルスの伝搬方向と逆方向に沿って、光ファイバ増幅器用励起光源２２とエネルギー消費光源２４の光出力を光増幅用ダブルクラッドファイバ２１のインナークラッドに伝搬させるためのマルチモードコンバイナー２６、および光ファイバ増幅器用励起光源２２とエネルギー消費光源２４の光出力を光増幅用ダブルクラッドファイバ２１の端部で無反射終端を行う無反射終端部２７を有する。以上の構成によってＡＳＥ光を抑制した光出力２８が得られる。
【００２０】
また、図２にエネルギー消費光源駆動部２５のブロック構成を示す。エネルギー消費光源駆動部２５は、エネルギー消費光源２４をレーザ発振器１００の光出力パルス周波数と同期させるための駆動条件設定部２５１と、この駆動条件でエネルギー消費光源２４を駆動するエネルギー消費光源駆動回路２５２を有する。
【００２１】
駆動条件設定部２５１は、レーザ発振器１０の光出力パルス周波数と同期させるための同期情報を取得し、エネルギー消費光パルスの送出タイミングを調整する送出タイミング調整部２５３、エネルギー消費光のパルス幅を調整するパルス幅調整部２５４、およびエネルギー消費光の光出力を調整する光出力調整部２５５を有する。
【００２２】
以上の構成によって、本実施形態の動作について図３を用いて説明を行う。図３（ａ）は光ファイバ増幅器用励起光源２２の光出力波形、図３（ｂ）はレーザ発振器１０の光出力波形、図３（ｃ）は、消費エネルギー光源２４の光出力波形、（ｄ）は、光ファイバ増幅器２０の光出力波形である。
【００２３】
まず、本実施形態では、図３（ａ）に示すように光ファイバ増幅器用励起光源２２の光出力波形３１は一定出力とする。この時、図３（ｂ）に示すように、レーザ発振器１０の光出力波形は、周期（１／ｆｐ）（ｆｐ：光パルス繰り返し周波数）で発振し、光出力パルス３２を出力させているものとする。
【００２４】
ここで、図３（ｃ）の矢印に示すように、エネルギー消費光源２４の光出力パルス３３を、レーザ発振器１０の光出力パルス３２間に挿入して光増幅用ダブルクラッドファイバ２１に結合することにより、光増幅用ダブルクラッドファイバ２１の励起準位に過剰に溜まったキャリアを誘導放出によって消費させ、図３（ｄ）に示すように、光ファイバ増幅器２０からはＡＳＥ光の発生が抑制された光出力パルス３４を得ることができる。
【００２５】
図４は、３準位系ファイバレーザのエネルギー準位を表す概念図である。コアにＴｍ（ツリウム）がドープされた光増幅用ダブルクラッドファイバ２１の励起準位として３準位系を仮定している。光ファイバ増幅器用励起光源２２によって基底準位Ｅ０にあるキャリア（電子）は、第１の励起準位Ｅ１へ励起され、所定のキャリア緩和時間τで第１のエネルギーＥ１より低い第２の励起準位Ｅ２に遷移する。第２の励起準位Ｅ２に遷移したキャリアは、レーザ発振器１００から入力されるシード光を誘導放出過程により増幅する。
【００２６】
従って、光ファイバ増幅器用励起光源２２（１０５）の光出力を、シード光の光パルス周波数に同期させて供給する「励起光源ＯＮ／ＯＦＦ方式」では、光パルス周波数が高くなると光ファイバ増幅器１０１から出力される光パルス１１３ｃの出力レベルを著しく低下させるが、この原因は、第１の励起準位Ｅ１から第２の励起準位Ｅ２へのキャリア緩和が十分できないためであり、このキャリア緩和時間τによって動作周波数が律速されていると考えられる。
【００２７】
また光出力の低下防止のためには、光ファイバ用増幅器用励起光源２２（１０５）の光出力をＣＷとして光増幅用ダブルクラッドファイバ２１（１０４）に供給する必要があるが、逆に光パルス周波数が低周波の場合にはＡＳＥ光が顕著に発生する。この理由は、キャリア緩和時間τ経過した後においても、シード光が入力されないため、第２の励起準位Ｅ２に過剰にキャリアが蓄積する。そのため第２の励起準位Ｅ２から基底準位Ｅ０に遷移して発生する自然放出光のレベルが増加し、この自然放出光が光ファイバ増幅器２０内部でさらに増幅されることによりＡＳＥ光の出力レベルが増加する。
【００２８】
本実施形態では、このＡＳＥ光を抑制するためにエネルギー消費光を用いる。エネルギー消費光の波長帯域は、光増幅用ダブルクラッドファイバの増幅利得を有する波長帯域内に設定を行う。
【００２９】
尚、本実施形態のレーザ装置の出力波長を用いて通信や、計測を行う場合は、エネルギー消費光とシード光を増幅利得内の異なる波長に設定した方が雑音の観点から好ましい場合もある。
【００３０】
次に、図５を用いてレーザ発振器１０から出力されるシード光パルス間に挿入するエネルギー消費光源のパルス光送出タイミングについて説明する。図５（ａ）に示すように、レーザ発振器１０から出力される光パルス間の１周期について、光パルス周波数ｆｐで規定される１周期間（１／ｆｐ）で繰り返されるシード光パルスを前方光パルス３２ｓ、後方光パルス３２ｅとする。図５（ｂ）に示すように、パルス幅Ｗのエネルギー消費光パルス３３ｐの送出タイミングは、シード光前方パルス３２ｓよりＴ１時間経過した後に設定され、エネルギー消費光パルス３３ｐと次のシード光後方パルス３２ｅの時間間隔はＴ２時間に設定される。
【００３１】
時間Ｔ１が、第１の励起準位Ｅ１から第２の励起準位Ｅ２へキャリアが遷移するキャリア緩和時間τより長いと自然放出光が光ファイバ増幅器２０内で増幅され、ＡＳＥ光の出力レベルが増加するため、時間Ｔ１は概ねキャリア緩和時間τよりは短い時間に設定し、エネルギー消費光パルス３３ｐによって第２の励起準位Ｅ２のキャリアを消費させるように設定する。
【００３２】
時間Ｔ２については、後方シード光パルス３２ｅに対して、反転分布を生じさせるキャリア数までキャリア密度を上昇させる必要があるため、エネルギー消費光パルス３３ｐの立下りによって第２の励起準位Ｅ２のキャリア消費が停止した後、概ねキャリア緩和時間τ程度の時間が設定されることが好ましい。
【００３３】
以上の説明は、定性的な説明であって、シード光パルス３２ｓ、３２ｅおよびエネルギー消費パルス３３ｐの光出力レベルやパルス幅などの条件によって励起準位Ｅ２に蓄積または消費されるキャリア数は異なるため、これら時間Ｔ１、Ｔ２は、実験等により最適な時間に設定する必要がある。
【００３４】
また、図５ではエネルギー消費光パルス３３ｐについて単一パルスを仮定したが、図６に示すように、エネルギー消費光パルスを複数のパルスに分解して供給してもよい。図６（ｂ）では、２つのエネルギー消費光パルス３３ｐ１，３３ｐ２の場合について示している。エネルギー消費光パルス３３ｐ１，３３ｐ２のパルス幅をそれぞれＷ１、Ｗ２とし、そのパルス間隔を時間Ｔ３とする。
【００３５】
上述の議論と同様に、時間Ｔ３は、キャリア緩和時間τよりは短い時間に設定することが好ましい。この場合もエネルギー消費光の光出力レベル、パルス幅、送出タイミングは、シード光パルスのパルス幅、光出力、繰り返し周波数などの光出力特性なども加味して実験することにより、光増幅特性を犠牲にすることなくＡＳＥ光の発生を抑制できる駆動条件を駆動条件設定部２５に設定する。
【００３６】
なお、シード光パルスがキャリア緩和時間τの逆数（１／τ）よりも十分高い周波数で駆動される場合には、励起準位Ｅ２に存在するキャリアは連続するシード光パルスの誘導放出によって消費される。この場合は過剰なＡＳＥ光は発生しないため、エネルギー消費光パルスの供給は特に必要ではない。
【００３７】
図７は、光増幅用ファイバの構成例である。本実施形態の光増幅用ダブルクラッドファイバ２１は、コア７１に光を増幅するための希土類（Ｔｍ）が添加されている。そしてコア７１の周囲を囲むインナークラッド７２と、その外周をさらに覆うアウタークラッド７３の２層のクラッド構造を有する。インナークラッド７２の屈折率は、アウタークラッド７３の屈折率より高く構成されていることにより、アウタークラッド７３をクラッドとし、インナークラッド７２をコアとして光を伝搬させることができる。このインナークラッド７２をコアとして伝搬する光はマルチモードである。 また、本実施形態の光増幅用ダブルクラッドファイバ２１は、光ファイバ増幅器用励起光源２２およびエネルギー消費光源２４の光をインナークラッドに供給するためのマルチモードコンバイナー２６を備え、増幅器用励起光源２２の光を供給する光供給ポート２６ｐ、エネルギー消費光を供給する光供給ポート２６ｃを光増幅用ダブルクラッドファイバ２１の出力側に備える。これにより、光ファイバ増幅器用励起光およびエネルギー消費光は、シード光の増幅、伝搬方向とは逆方向に沿って供給される。
【００３８】
このようにエネルギー消費光は、インナークラッド７２内をシード光とは逆行して伝搬するため、第２の励起準位Ｅ２に蓄積したキャリアを消費するのみで逆方向に増幅することはない。しかし、逆方向に伝搬するエネルギー消費光がレーザ発振器１０に入力されるとレーザ発振特性に影響を与えるため除去する必要がある。特にレーザ発振器１０においてダブルクラッドファイバを用いている場合、アイソレータ１４はコア７１を伝搬するシングルモードにのみ効果があるため、インナークラッドを伝搬する光に対する光終端が必要になる。
【００３９】
従って光増幅用ダブルクラッドファイバ２１には、マルチモードコンバイナー２６の反対側の端部に、無反射終端部２７が形成されており、光供給ポート２６ｐ、２６ｃから供給された増幅器用励起光およびエネルギー消費光はこの部分で終端され、レーザ発振器１０に入力されたり、光増幅用ダブルクラッドファイバ２１内部で多重反射することを防止することができる。
【００４０】
この無反射終端部２７は、例えば増幅用ダブルクラッドファイバ２１のアウタークラッド７３の一部を除去し、インナークラッド７２の屈折率以上の屈折率を有するコーティング剤７４でインナークラッド７２の外周をコーティングすることによって形成できる。
【００４１】
矢印で示すインナークラッドを伝搬する光は、この無反射終端部２７によって、伝搬モードから放射モードとなるため、光は損失となりコーティング剤７４の部分で吸収される。
【００４２】
また、上述したように光供給ポート２６ｃから供給されたエネルギー消費光は、コア７１を通過する時には増幅されるが、インナークラッド７２を伝搬する時は、増幅されず損失となるため、増幅用ダブルクラッドファイバ２１の長さ、損失条件などによっては、必ずしも無反射終端部２７はなくても良い。また、この無反射終端部２７は必ずしも端部にある必要はない。
【００４３】
以上述べたように、第１の実施形態によれば、ＡＳＥ光の発生を抑制するために、エネルギー消費光をシード光パルス間に供給することにより、過剰に蓄積した励起準位のキャリアを消費させることができるため、ＡＳＥ光を大幅に減少することが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態は、原理的には低周波から高周波までのどのような光パルスの繰り返し周波数に対してもＡＳＥ光が有効に低減できる。特に従来の「励起光源ＯＮ／ＯＦＦ方式」のように２００Ｈｚ以上の光パルスの繰り返し周波数において光出力の低減が生じることがないという効果を奏する。
【００４５】
尚、本実施形態は、Ｔｍがコアにドープされたレーザ装置について説明したが、他の希土類がドープされた光ファイバについても同様の効果を有する。また、エネルギー消費光をシード光の伝搬方向と逆方向に供給したが、順方向に供給しても一定の効果が得られる。
【００４６】
（第２の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態をさらに簡略化した構成で同様の効果を奏する実施形態について説明する。図８は、第２の実施形態に係るレーザ装置のブロック構成図である。
【００４７】
本実施形態のレーザ装置は、第１の実施形態と同様に、シード光を発生するレーザ発振器（ＭＯ）１０とレーザ発振器１０から出力するシード光パルスを増幅する光ファイバ増幅器（ＰＡ）８０から構成されている。レーザ発振器１０は、第１の実施形態と同じなため説明を省略する。
【００４８】
光ファイバ増幅器８０は、第１の実施形態の構成からエネルギー消費光源２４とエネルギー消費光源駆動回路２５を廃し、その代わりにシード光の一部をエネルギー消費光として用いる。
【００４９】
すなわち、第１の実施形態と同様に、光増幅用ダブルクラッドファイバ２１、光増幅用ファイバ２１に利得を生じさせるための光ファイバ増幅器用励起光源２２、この光ファイバ増幅器用励起光源２２を駆動する増幅器用励起光源駆動回路２３、光出力パルスの伝搬方向と逆方向に沿って、光ファイバ増幅器用励起光源２２とエネルギー消費光源の光出力を光増幅用ダブルクラッドファイバ２１のインナークラッドに供給するマルチモードコンバインナー２６、および光ファイバ増幅器用励起光源２２とエネルギー消費光源２４の光出力を光増幅用ダブルクラッドファイバ２１の端部で無反射終端を行う無反射終端部２７に加え、シード光を所定の分岐比で分岐する分岐カプラ８１、および分岐したシード光を所定の時間だけ遅延させる光遅延回路８２を設ける。
【００５０】
ここで第１の実施例における光出力調整部２５５、パルス幅調整部２５４、および送出タイミング調整部２５３の機能がどのようにして達成されるかについて述べる。
【００５１】
光出力調整は、分岐カプラ８１の分岐比によって調整が可能である。また、必要に応じて光アッテネータを挿入してもよい。
【００５２】
光送出タイミングにおいては、図９（ａ）に示すように、光ファイバ等の光導波路９１ａを用いて遅延し、シード光パルス間の所定の位置に供給できるように遅延時間を制御する。シード光の分岐光をエネルギー消費光として用いているため、光パルス周波数と自動的に同期が取れるという利点を持つ。
【００５３】
また、光パルス幅の調整については、図９（ｂ）に示すように、複数の遅延回路（図９では２つの遅延回路９１ａ、９１ｂ）を設け、カプラ９２で分岐し、カプラ９３にて合波することにより、図５、６で示した、送出タイミング条件を満足することが可能となる。
【００５４】
以上述べたように、第２の実施形態によれば、エネルギー消費光源２４とエネルギー消費光源駆動回路２５を廃し、その代わりにシード光の一部をエネルギー消費光として用いるためレーザ装置の装置構成が簡略化される。しかもパッシブ部品の追加のみで、第１の実施形態と同様な効果が得られるため、高信頼性や低価格化に大いに貢献する。
【００５５】
本実施形態によれば、レーザ装置の光出力パルス間で発生するＡＳＥ光の発生を大幅に抑制することが可能となる。
【００５６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、レーザ発振器１０としてファイバレーザについて記述したが、半導体レーザなどを用いてもよい。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５７】
１０…レーザ発振器、
１１…ファイバレーザ発振器、
１１ａ、１１ｂ…ファイバブラッググレーティング、
１２…レーザ発振器用励起光源、
１３…発振器用励起光源駆動回路、
１４…光アイソレータ、
２０…光ファイバ増幅器、
２１…光増幅用ダブルクラッドファイバ、
２２…光ファイバ増幅器用励起光源、
２３…増幅器用励起光源駆動回路、
２４…エネルギー消費光源、
２５…エネルギー消費光源駆動回路、
２６…マルチモードコンバイナー、
２７…無反射終端部、
７１…コア、
７２…インナークラッド、
７３…アウタークラッド、
７４…コーティング剤、
８２…光遅延回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ファイバ増幅器を有するレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ発振器から出力される光出力を光ファイバ増幅器で増幅するレーザ装置は高出力化が可能であり、通信、医療、光計測、機械加工等の多くの分野で用いられている。このようなレーザ装置は、ＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amplifier）光源と呼ばれる。
【０００３】
従来のＭＯＰＡ光源は、図１０に示すように、シード光を発生させるレーザ発振器（ＭＯ）１００と、このシード光を増幅する光増幅器（ＰＡ）１０１から構成される。レーザ発振器１００はレーザ１０２と、これをパルス駆動する駆動回路１０３から構成される。
【０００４】
また、光増幅器１０１に光ファイバ増幅器を用いる場合は、光増幅用ファイバ１０４、光増幅用ファイバ１０４にドープされた希土類イオンの励起準位にキャリアを励起するための励起光源１０５、および励起光を光増幅用ファイバ１０４に結合するカプラ１０６などから構成され、シード光が増幅されて高出力な出力光１０７が出力される。
【０００５】
例えば、光増幅用ファイバ１０４にＴｍ（ツリウム）がドープされた光ファイバ増幅器１０１を仮定した場合は、励起光源１０５として、波長７９３ｎｍのＣＷ動作可能なレーザダイオードを用い、レーザ発振器（ＭＯ）１００の出力には、波長１８００ｎｍから２１００ｎｍのシード光を用いる。
【０００６】
図１１を用いてこのようなＭＯＰＡ光源の動作を説明する。図１１（ａ）は、レーザ発振器１００から出力されるシード光の光出力波形１１１を示し、図１１（ｂ）は、励起光源１０５の光出力波形１１２（符号の添え字ｐはパルス、ｃは連続を表す）を示している。また、図１１（ｃ）は、レーザ増幅器１０１の光出力波形１１３を示している。
【０００７】
通常、レーザ発振器１００をパルス動作させ、励起光源１０５の出力をＣＷ（Continues Wave）光１１２ｃとした場合、光ファイバ増幅器１０１からの出力には、シード光パルス１１１が増幅された出力光１１３ｃに加え、自然放出光が増幅されたＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光１１４が出力される。
【０００８】
このＡＳＥ光１１４は、光ファイバ増幅器１０１出力をＳＨＧなど（ＳＨＧ：Second harmonic generation）の波長変換結晶に入射させる場合には、熱的な負担を与えることになる。また、センシングなどの光計測用途ではノイズの原因になる。
【０００９】
これを防止するために、図１１の矢印に示すようにレーザ発振器１００の光出力波形１１１の光パルスにタイミングに合わせて、励起光源１０５の光出力１１２ｐをＯＮ／ＯＦＦさせることが考えられている。光パルス周波数が１０Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度の低周波であれば、励起光源１０５のパルス幅とタイミングをシード光出力波形１１１のパルス動作周波数と同期させて調整することにより、ＡＳＥ光１１４を有効に除去することが可能である。しかし、パルス動作周波数が２００Ｈｚ以上になると、光増幅用ファイバの励起準位にキャリアを十分励起する時間（パルス幅）が確保できないため、光ファイバ増幅器１０１からの光出力１１３ｐが低下するという問題が生じる。このためこの方法は概ね１００Ｈｚ以下の低周波のみに有効である。尚、ここでは説明のためこの方法を「励起光源ＯＮ／ＯＦＦ方式」と呼ぶことにする。
【００１０】
また、ＡＳＥ光の過剰な発生を抑制するために一定出力の雑音抑制光を光増幅用ファイバに供給するものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２７３４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、上記問題を解決し、光パルス間で発生するＡＳＥ光の発生を抑制可能なレーザ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を達成するために、実施形態のレーザ装置は、第１の波長帯域で発振するレーザ発振器と、前記レーザ発振器を所定の周波数でパルス動作させるレーザ駆動部と、前記レーザ発振器の光出力を増幅する光ファイバ増幅部と、前記光ファイバ増幅部の増幅用光ファイバに、第２の波長帯域の励起光を供給する励起光源と、前記増幅用光ファイバに、その励起準位のエネルギーを消費させる第３の波長帯域のエネルギー消費光を前記所定の周波数に同期して供給するエネルギー消費光源と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係るレーザ装置のブロック構成図。
【図２】同実施形態に係るエネルギー消費光源駆動部のブロック構成図。
【図３】同実施形態に係るレーザ装置の動作を説明する図。（ａ）は光ファイバ増幅器用励起光源の光出力波形、（ｂ）はレーザ発振器の光出力波形、（ｃ）は、エネルギー消費光源の光出力波形、（ｄ）は、光ファイバ増幅器の光出力波形である。
【図４】３準位系レーザのエネルギー準位を表す概念図。
【図５】単一パルスで構成されるエネルギー消費光源のパルス光送出タイミング図。（ａ）はレーザ発振器出力、（ｂ）はエネルギー消費光源の入力光パルスを示す。
【図６】複数のパルスで構成されるエネルギー消費光源のパルス光送出タイミング図。（ａ）はレーザ発振器出力、（ｂ）はエネルギー消費光源の入力光パルスを示す。
【図７】同実施形態に係る光増幅用ファイバの構成例。
【図８】第２の実施形態に係るレーザ装置のブロック構成図。
【図９】同実施形態に係るエネルギー消費光源の光パルス送出タイミングを説明する図。（ａ）は単一パルスの場合、（ｂ）は複数パルスの場合である。
【図１０】従来のＭＯＰＡ光源のブロック構成図。
【図１１】従来のＭＯＰＡ光源の動作を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、発明を実施するための実施形態について図１から図１１を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
（第1の実施形態）
図１は、第１の実施形態のレーザ装置のブロック構成を示している。図１に示すように、本実施形態のレーザ装置は、シード光を発生するレーザ発振器（ＭＯ）１０とレーザ発振器１０から出力するシード光パルスを増幅する光ファイバ増幅器（ＰＡ）２０から構成されている。
【００１７】
レーザ発振器１０は、ファイバレーザ発振器１１と、このファイバレーザ発振器１１を光励起により発振させるためのレーザ発振器用励起光源１２、このレーザ発振器用励起光源１２を制御してレーザ発振器１０をパルス動作させ、その光出力パルス周波数を制御する発振器用励起光源駆動回路１３、および光出力を一方向に出力させ、反射戻り光の影響を防止する光アイソレータ１４を有する。
【００１８】
ファイバレーザ発振器１１は、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｔｍなどの希土類が添加された発振用光ファイバ１５の両端にＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）などで構成される高反射率なミラー１１ａ、１１ｂが設けられている。このミラー１１ａ、１１ｂは、発振波長に対して高反射率特性を有しているがレーザ発振器用励起光源１２の波長に対しては透過する特性を有する。
【００１９】
光ファイバ増幅器２０は、光増幅用ダブルクラッドファイバ２１、光増幅用ファイバ２１に利得を生じさせるための光ファイバ増幅器用励起光源２２、この光ファイバ増幅器用励起光源２２を駆動する増幅器用励起光源駆動回路２３、ＡＳＥ光を減少させるため励起エネルギーに蓄積された過剰のキャリアを消費させるエネルギー消費光源２４、このエネルギー消費光源２４をレーザ発振器１０から出力される光パルスの周波数と同期して駆動するエネルギー消費光源駆動回路２５、光出力パルスの伝搬方向と逆方向に沿って、光ファイバ増幅器用励起光源２２とエネルギー消費光源２４の光出力を光増幅用ダブルクラッドファイバ２１のインナークラッドに伝搬させるためのマルチモードコンバイナー２６、および光ファイバ増幅器用励起光源２２とエネルギー消費光源２４の光出力を光増幅用ダブルクラッドファイバ２１の端部で無反射終端を行う無反射終端部２７を有する。以上の構成によってＡＳＥ光を抑制した光出力２８が得られる。
【００２０】
また、図２にエネルギー消費光源駆動部２５のブロック構成を示す。エネルギー消費光源駆動部２５は、エネルギー消費光源２４をレーザ発振器１００の光出力パルス周波数と同期させるための駆動条件設定部２５１と、この駆動条件でエネルギー消費光源２４を駆動するエネルギー消費光源駆動回路２５２を有する。
【００２１】
駆動条件設定部２５１は、レーザ発振器１０の光出力パルス周波数と同期させるための同期情報を取得し、エネルギー消費光パルスの送出タイミングを調整する送出タイミング調整部２５３、エネルギー消費光のパルス幅を調整するパルス幅調整部２５４、およびエネルギー消費光の光出力を調整する光出力調整部２５５を有する。
【００２２】
以上の構成によって、本実施形態の動作について図３を用いて説明を行う。図３（ａ）は光ファイバ増幅器用励起光源２２の光出力波形、図３（ｂ）はレーザ発振器１０の光出力波形、図３（ｃ）は、消費エネルギー光源２４の光出力波形、（ｄ）は、光ファイバ増幅器２０の光出力波形である。
【００２３】
まず、本実施形態では、図３（ａ）に示すように光ファイバ増幅器用励起光源２２の光出力波形３１は一定出力とする。この時、図３（ｂ）に示すように、レーザ発振器１０の光出力波形は、周期（１／ｆｐ）（ｆｐ：光パルス繰り返し周波数）で発振し、光出力パルス３２を出力させているものとする。
【００２４】
ここで、図３（ｃ）の矢印に示すように、エネルギー消費光源２４の光出力パルス３３を、レーザ発振器１０の光出力パルス３２間に挿入して光増幅用ダブルクラッドファイバ２１に結合することにより、光増幅用ダブルクラッドファイバ２１の励起準位に過剰に溜まったキャリアを誘導放出によって消費させ、図３（ｄ）に示すように、光ファイバ増幅器２０からはＡＳＥ光の発生が抑制された光出力パルス３４を得ることができる。
【００２５】
図４は、３準位系ファイバレーザのエネルギー準位を表す概念図である。コアにＴｍ（ツリウム）がドープされた光増幅用ダブルクラッドファイバ２１の励起準位として３準位系を仮定している。光ファイバ増幅器用励起光源２２によって基底準位Ｅ０にあるキャリア（電子）は、第１の励起準位Ｅ１へ励起され、所定のキャリア緩和時間τで第１のエネルギーＥ１より低い第２の励起準位Ｅ２に遷移する。第２の励起準位Ｅ２に遷移したキャリアは、レーザ発振器１００から入力されるシード光を誘導放出過程により増幅する。
【００２６】
従って、光ファイバ増幅器用励起光源２２（１０５）の光出力を、シード光の光パルス周波数に同期させて供給する「励起光源ＯＮ／ＯＦＦ方式」では、光パルス周波数が高くなると光ファイバ増幅器１０１から出力される光パルス１１３ｃの出力レベルを著しく低下させるが、この原因は、第１の励起準位Ｅ１から第２の励起準位Ｅ２へのキャリア緩和が十分できないためであり、このキャリア緩和時間τによって動作周波数が律速されていると考えられる。
【００２７】
また光出力の低下防止のためには、光ファイバ用増幅器用励起光源２２（１０５）の光出力をＣＷとして光増幅用ダブルクラッドファイバ２１（１０４）に供給する必要があるが、逆に光パルス周波数が低周波の場合にはＡＳＥ光が顕著に発生する。この理由は、キャリア緩和時間τ経過した後においても、シード光が入力されないため、第２の励起準位Ｅ２に過剰にキャリアが蓄積する。そのため第２の励起準位Ｅ２から基底準位Ｅ０に遷移して発生する自然放出光のレベルが増加し、この自然放出光が光ファイバ増幅器２０内部でさらに増幅されることによりＡＳＥ光の出力レベルが増加する。
【００２８】
本実施形態では、このＡＳＥ光を抑制するためにエネルギー消費光を用いる。エネルギー消費光の波長帯域は、光増幅用ダブルクラッドファイバの増幅利得を有する波長帯域内に設定を行う。
【００２９】
尚、本実施形態のレーザ装置の出力波長を用いて通信や、計測を行う場合は、エネルギー消費光とシード光を増幅利得内の異なる波長に設定した方が雑音の観点から好ましい場合もある。
【００３０】
次に、図５を用いてレーザ発振器１０から出力されるシード光パルス間に挿入するエネルギー消費光源のパルス光送出タイミングについて説明する。図５（ａ）に示すように、レーザ発振器１０から出力される光パルス間の１周期について、光パルス周波数ｆｐで規定される１周期間（１／ｆｐ）で繰り返されるシード光パルスを前方光パルス３２ｓ、後方光パルス３２ｅとする。図５（ｂ）に示すように、パルス幅Ｗのエネルギー消費光パルス３３ｐの送出タイミングは、シード光前方パルス３２ｓよりＴ１時間経過した後に設定され、エネルギー消費光パルス３３ｐと次のシード光後方パルス３２ｅの時間間隔はＴ２時間に設定される。
【００３１】
時間Ｔ１が、第１の励起準位Ｅ１から第２の励起準位Ｅ２へキャリアが遷移するキャリア緩和時間τより長いと自然放出光が光ファイバ増幅器２０内で増幅され、ＡＳＥ光の出力レベルが増加するため、時間Ｔ１は概ねキャリア緩和時間τよりは短い時間に設定し、エネルギー消費光パルス３３ｐによって第２の励起準位Ｅ２のキャリアを消費させるように設定する。
【００３２】
時間Ｔ２については、後方シード光パルス３２ｅに対して、反転分布を生じさせるキャリア数までキャリア密度を上昇させる必要があるため、エネルギー消費光パルス３３ｐの立下りによって第２の励起準位Ｅ２のキャリア消費が停止した後、概ねキャリア緩和時間τ程度の時間が設定されることが好ましい。
【００３３】
以上の説明は、定性的な説明であって、シード光パルス３２ｓ、３２ｅおよびエネルギー消費パルス３３ｐの光出力レベルやパルス幅などの条件によって励起準位Ｅ２に蓄積または消費されるキャリア数は異なるため、これら時間Ｔ１、Ｔ２は、実験等により最適な時間に設定する必要がある。
【００３４】
また、図５ではエネルギー消費光パルス３３ｐについて単一パルスを仮定したが、図６に示すように、エネルギー消費光パルスを複数のパルスに分解して供給してもよい。図６（ｂ）では、２つのエネルギー消費光パルス３３ｐ１，３３ｐ２の場合について示している。エネルギー消費光パルス３３ｐ１，３３ｐ２のパルス幅をそれぞれＷ１、Ｗ２とし、そのパルス間隔を時間Ｔ３とする。
【００３５】
上述の議論と同様に、時間Ｔ３は、キャリア緩和時間τよりは短い時間に設定することが好ましい。この場合もエネルギー消費光の光出力レベル、パルス幅、送出タイミングは、シード光パルスのパルス幅、光出力、繰り返し周波数などの光出力特性なども加味して実験することにより、光増幅特性を犠牲にすることなくＡＳＥ光の発生を抑制できる駆動条件を駆動条件設定部２５に設定する。
【００３６】
なお、シード光パルスがキャリア緩和時間τの逆数（１／τ）よりも十分高い周波数で駆動される場合には、励起準位Ｅ２に存在するキャリアは連続するシード光パルスの誘導放出によって消費される。この場合は過剰なＡＳＥ光は発生しないため、エネルギー消費光パルスの供給は特に必要ではない。
【００３７】
図７は、光増幅用ファイバの構成例である。本実施形態の光増幅用ダブルクラッドファイバ２１は、コア７１に光を増幅するための希土類（Ｔｍ）が添加されている。そしてコア７１の周囲を囲むインナークラッド７２と、その外周をさらに覆うアウタークラッド７３の２層のクラッド構造を有する。インナークラッド７２の屈折率は、アウタークラッド７３の屈折率より高く構成されていることにより、アウタークラッド７３をクラッドとし、インナークラッド７２をコアとして光を伝搬させることができる。このインナークラッド７２をコアとして伝搬する光はマルチモードである。 また、本実施形態の光増幅用ダブルクラッドファイバ２１は、光ファイバ増幅器用励起光源２２およびエネルギー消費光源２４の光をインナークラッドに供給するためのマルチモードコンバイナー２６を備え、増幅器用励起光源２２の光を供給する光供給ポート２６ｐ、エネルギー消費光を供給する光供給ポート２６ｃを光増幅用ダブルクラッドファイバ２１の出力側に備える。これにより、光ファイバ増幅器用励起光およびエネルギー消費光は、シード光の増幅、伝搬方向とは逆方向に沿って供給される。
【００３８】
このようにエネルギー消費光は、インナークラッド７２内をシード光とは逆行して伝搬するため、第２の励起準位Ｅ２に蓄積したキャリアを消費するのみで逆方向に増幅することはない。しかし、逆方向に伝搬するエネルギー消費光がレーザ発振器１０に入力されるとレーザ発振特性に影響を与えるため除去する必要がある。特にレーザ発振器１０においてダブルクラッドファイバを用いている場合、アイソレータ１４はコア７１を伝搬するシングルモードにのみ効果があるため、インナークラッドを伝搬する光に対する光終端が必要になる。
【００３９】
従って光増幅用ダブルクラッドファイバ２１には、マルチモードコンバイナー２６の反対側の端部に、無反射終端部２７が形成されており、光供給ポート２６ｐ、２６ｃから供給された増幅器用励起光およびエネルギー消費光はこの部分で終端され、レーザ発振器１０に入力されたり、光増幅用ダブルクラッドファイバ２１内部で多重反射することを防止することができる。
【００４０】
この無反射終端部２７は、例えば増幅用ダブルクラッドファイバ２１のアウタークラッド７３の一部を除去し、インナークラッド７２の屈折率以上の屈折率を有するコーティング剤７４でインナークラッド７２の外周をコーティングすることによって形成できる。
【００４１】
矢印で示すインナークラッドを伝搬する光は、この無反射終端部２７によって、伝搬モードから放射モードとなるため、光は損失となりコーティング剤７４の部分で吸収される。
【００４２】
また、上述したように光供給ポート２６ｃから供給されたエネルギー消費光は、コア７１を通過する時には増幅されるが、インナークラッド７２を伝搬する時は、増幅されず損失となるため、増幅用ダブルクラッドファイバ２１の長さ、損失条件などによっては、必ずしも無反射終端部２７はなくても良い。また、この無反射終端部２７は必ずしも端部にある必要はない。
【００４３】
以上述べたように、第１の実施形態によれば、ＡＳＥ光の発生を抑制するために、エネルギー消費光をシード光パルス間に供給することにより、過剰に蓄積した励起準位のキャリアを消費させることができるため、ＡＳＥ光を大幅に減少することが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態は、原理的には低周波から高周波までのどのような光パルスの繰り返し周波数に対してもＡＳＥ光が有効に低減できる。特に従来の「励起光源ＯＮ／ＯＦＦ方式」のように２００Ｈｚ以上の光パルスの繰り返し周波数において光出力の低減が生じることがないという効果を奏する。
【００４５】
尚、本実施形態は、Ｔｍがコアにドープされたレーザ装置について説明したが、他の希土類がドープされた光ファイバについても同様の効果を有する。また、エネルギー消費光をシード光の伝搬方向と逆方向に供給したが、順方向に供給しても一定の効果が得られる。
【００４６】
（第２の実施形態）
本実施形態は、第１の実施形態をさらに簡略化した構成で同様の効果を奏する実施形態について説明する。図８は、第２の実施形態に係るレーザ装置のブロック構成図である。
【００４７】
本実施形態のレーザ装置は、第１の実施形態と同様に、シード光を発生するレーザ発振器（ＭＯ）１０とレーザ発振器１０から出力するシード光パルスを増幅する光ファイバ増幅器（ＰＡ）８０から構成されている。レーザ発振器１０は、第１の実施形態と同じなため説明を省略する。
【００４８】
光ファイバ増幅器８０は、第１の実施形態の構成からエネルギー消費光源２４とエネルギー消費光源駆動回路２５を廃し、その代わりにシード光の一部をエネルギー消費光として用いる。
【００４９】
すなわち、第１の実施形態と同様に、光増幅用ダブルクラッドファイバ２１、光増幅用ファイバ２１に利得を生じさせるための光ファイバ増幅器用励起光源２２、この光ファイバ増幅器用励起光源２２を駆動する増幅器用励起光源駆動回路２３、光出力パルスの伝搬方向と逆方向に沿って、光ファイバ増幅器用励起光源２２とエネルギー消費光源の光出力を光増幅用ダブルクラッドファイバ２１のインナークラッドに供給するマルチモードコンバインナー２６、および光ファイバ増幅器用励起光源２２とエネルギー消費光源２４の光出力を光増幅用ダブルクラッドファイバ２１の端部で無反射終端を行う無反射終端部２７に加え、シード光を所定の分岐比で分岐する分岐カプラ８１、および分岐したシード光を所定の時間だけ遅延させる光遅延回路８２を設ける。
【００５０】
ここで第１の実施例における光出力調整部２５５、パルス幅調整部２５４、および送出タイミング調整部２５３の機能がどのようにして達成されるかについて述べる。
【００５１】
光出力調整は、分岐カプラ８１の分岐比によって調整が可能である。また、必要に応じて光アッテネータを挿入してもよい。
【００５２】
光送出タイミングにおいては、図９（ａ）に示すように、光ファイバ等の光導波路９１ａを用いて遅延し、シード光パルス間の所定の位置に供給できるように遅延時間を制御する。シード光の分岐光をエネルギー消費光として用いているため、光パルス周波数と自動的に同期が取れるという利点を持つ。
【００５３】
また、光パルス幅の調整については、図９（ｂ）に示すように、複数の遅延回路（図９では２つの遅延回路９１ａ、９１ｂ）を設け、カプラ９２で分岐し、カプラ９３にて合波することにより、図５、６で示した、送出タイミング条件を満足することが可能となる。
【００５４】
以上述べたように、第２の実施形態によれば、エネルギー消費光源２４とエネルギー消費光源駆動回路２５を廃し、その代わりにシード光の一部をエネルギー消費光として用いるためレーザ装置の装置構成が簡略化される。しかもパッシブ部品の追加のみで、第１の実施形態と同様な効果が得られるため、高信頼性や低価格化に大いに貢献する。
【００５５】
本実施形態によれば、レーザ装置の光出力パルス間で発生するＡＳＥ光の発生を大幅に抑制することが可能となる。
【００５６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。例えば、レーザ発振器１０としてファイバレーザについて記述したが、半導体レーザなどを用いてもよい。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５７】
１０…レーザ発振器、
１１…ファイバレーザ発振器、
１１ａ、１１ｂ…ファイバブラッググレーティング、
１２…レーザ発振器用励起光源、
１３…発振器用励起光源駆動回路、
１４…光アイソレータ、
２０…光ファイバ増幅器、
２１…光増幅用ダブルクラッドファイバ、
２２…光ファイバ増幅器用励起光源、
２３…増幅器用励起光源駆動回路、
２４…エネルギー消費光源、
２５…エネルギー消費光源駆動回路、
２６…マルチモードコンバイナー、
２７…無反射終端部、
７１…コア、
７２…インナークラッド、
７３…アウタークラッド、
７４…コーティング剤、
８２…光遅延回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長帯域で発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器を所定の周波数でパルス動作させるレーザ駆動部と、
前記レーザ発振器の光出力を増幅する光ファイバ増幅部と、
前記光ファイバアンプ部の増幅用光ファイバに、第２の波長帯域の励起光を供給する励起光源と、
前記増幅用光ファイバに、その励起準位のエネルギーを消費させる第３の波長帯域のエネルギー消費光を前記所定の周波数に同期して供給するエネルギー消費光源と、
を有するレーザ装置。
【請求項２】
前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス間に前記エネルギー消費光が供給され、前記エネルギー消費光源の光出力、パルス幅、送出タイミングが前記光ファイバの励起準位の緩和時間に基づいて設定される請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記増幅用光ファイバはダブルクラッドファイバで構成され、前記エネルギー消費光は前記ダブルクラッドファイバのインナークラッドを伝搬するように供給される請求項２記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記ダブルクラッドファイバの一部に、インナークラッドを伝搬する光を無反射終端する無反射終端部を有する請求項３記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記レーザ発振器の光出力の一部を所定の分岐比、分岐数で分岐するカプラと、
前記カプラで分岐された分岐光の送出タイミングを遅延させる1つ以上の遅延回路と、
を有し、前記分岐光を前記エネルギー消費光源とする請求項４記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記無反射終端部は、前記ダブルクラッドファイバのアウタークラッドの一部を除去し、インナークラッドの屈折率以上の屈折率を有するコーティング剤でインナークラッド外周がコーティングされる請求項５記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記エネルギー消費光は、前記増幅用光ファイバの光出力パルスの伝搬方向と逆方向に沿って供給され、かつ前記無反射終端部が前記増幅用光ファイバの入力側に形成される請求項６記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記第３の波長帯域内に前記第１の波長帯域が含まれる請求項２記載のレーザ装置。
【請求項１】
第１の波長帯域で発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器を所定の周波数でパルス動作させるレーザ駆動部と、
前記レーザ発振器の光出力を増幅する光ファイバ増幅部と、
前記光ファイバアンプ部の増幅用光ファイバに、第２の波長帯域の励起光を供給する励起光源と、
前記増幅用光ファイバに、その励起準位のエネルギーを消費させる第３の波長帯域のエネルギー消費光を前記所定の周波数に同期して供給するエネルギー消費光源と、
を有するレーザ装置。
【請求項２】
前記光ファイバ増幅部から出力される光パルス間に前記エネルギー消費光が供給され、前記エネルギー消費光源の光出力、パルス幅、送出タイミングが前記光ファイバの励起準位の緩和時間に基づいて設定される請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記増幅用光ファイバはダブルクラッドファイバで構成され、前記エネルギー消費光は前記ダブルクラッドファイバのインナークラッドを伝搬するように供給される請求項２記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記ダブルクラッドファイバの一部に、インナークラッドを伝搬する光を無反射終端する無反射終端部を有する請求項３記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記レーザ発振器の光出力の一部を所定の分岐比、分岐数で分岐するカプラと、
前記カプラで分岐された分岐光の送出タイミングを遅延させる1つ以上の遅延回路と、
を有し、前記分岐光を前記エネルギー消費光源とする請求項４記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記無反射終端部は、前記ダブルクラッドファイバのアウタークラッドの一部を除去し、インナークラッドの屈折率以上の屈折率を有するコーティング剤でインナークラッド外周がコーティングされる請求項５記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記エネルギー消費光は、前記増幅用光ファイバの光出力パルスの伝搬方向と逆方向に沿って供給され、かつ前記無反射終端部が前記増幅用光ファイバの入力側に形成される請求項６記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記第３の波長帯域内に前記第１の波長帯域が含まれる請求項２記載のレーザ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−９８４５７（Ｐ２０１３−９８４５７Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４２００５（Ｐ２０１１−２４２００５）
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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