JPS6019679B2 - レ−ザ発振装置 - Google Patents
レ−ザ発振装置Info
- Publication number
- JPS6019679B2 JPS6019679B2 JP15041980A JP15041980A JPS6019679B2 JP S6019679 B2 JPS6019679 B2 JP S6019679B2 JP 15041980 A JP15041980 A JP 15041980A JP 15041980 A JP15041980 A JP 15041980A JP S6019679 B2 JPS6019679 B2 JP S6019679B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- optical
- optical fiber
- oscillation
- resonator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は例えば光通信方式の光源に適用され、固体、
半導体、ガスなどのしーザ媒質を用いたレーザ発振装置
に関し、特に長波長において多波長の光世力を容易に得
ようとするものである。
半導体、ガスなどのしーザ媒質を用いたレーザ発振装置
に関し、特に長波長において多波長の光世力を容易に得
ようとするものである。
今日の光通信の動向として、レーザは通信用光源に用い
られ、光ファイバーは伝送媒体は用いられている。光フ
ァイバーはしーザとは別にレーザ共振器外に設けられて
いる。Ｎｄ３十：ＹＡＧレーザで光ファイバーを励起し
たファイバラマソレーザやＮｄ系含有のファイバーによ
るレーザに関する報告はあるが、これらはファイバーを
レーザ共振器内の導波路として用いてない点で大きくこ
の発明と異っている。従来共振器長が数仇のレーザは製
作出釆たが、回折損失や伝搬損失などの点から共振波長
が数１００肌のものは今まで製作出釆なかった。
られ、光ファイバーは伝送媒体は用いられている。光フ
ァイバーはしーザとは別にレーザ共振器外に設けられて
いる。Ｎｄ３十：ＹＡＧレーザで光ファイバーを励起し
たファイバラマソレーザやＮｄ系含有のファイバーによ
るレーザに関する報告はあるが、これらはファイバーを
レーザ共振器内の導波路として用いてない点で大きくこ
の発明と異っている。従来共振器長が数仇のレーザは製
作出釆たが、回折損失や伝搬損失などの点から共振波長
が数１００肌のものは今まで製作出釆なかった。
この発明は、単一モード光ファイバーをレーザ共振器内
部に挿入して共振器長を長くしてレーザ発振させること
を特徴とし、その目的は光ファイバー中の非線形光学効
果による新らしい発振波長の実現、高出力縦単一モード
レーザの実現、中継区間をレーザ共振器として長距離直
接通信方式の実現にある。以下図面について詳細に説明
する。第１図はこの発明の実施例を示し、レーザミラー
１１，１２に対物レンズ１５，１６、３は光ファイバー
、間にレーザ発振用反転分布媒質１３としてのプラズマ
レーサ管の他にこの発明では光ファイバー１４が共振器
長を長くするように挿入される。光ファイバー１４の両
端とミラー１２及び煤質１３との各間に対物レンズ１５
，１６が挿入される。光ファイバー１４及び対物レンズ
１５，１６系の単行損失より煤質１３の反転分布利得を
充分大きくする。両端のミラー１１，１２の反射率をそ
れぞれｒ，，【２とし、反転分布媒質１３の単位長さ当
りの利得をｇ（１／ｍ）、光ファイバー１４の単位長さ
当りの損失をＱ（１／ｍ）、対物レンズ１５，１６系に
よる損失をＲとする。
部に挿入して共振器長を長くしてレーザ発振させること
を特徴とし、その目的は光ファイバー中の非線形光学効
果による新らしい発振波長の実現、高出力縦単一モード
レーザの実現、中継区間をレーザ共振器として長距離直
接通信方式の実現にある。以下図面について詳細に説明
する。第１図はこの発明の実施例を示し、レーザミラー
１１，１２に対物レンズ１５，１６、３は光ファイバー
、間にレーザ発振用反転分布媒質１３としてのプラズマ
レーサ管の他にこの発明では光ファイバー１４が共振器
長を長くするように挿入される。光ファイバー１４の両
端とミラー１２及び煤質１３との各間に対物レンズ１５
，１６が挿入される。光ファイバー１４及び対物レンズ
１５，１６系の単行損失より煤質１３の反転分布利得を
充分大きくする。両端のミラー１１，１２の反射率をそ
れぞれｒ，，【２とし、反転分布媒質１３の単位長さ当
りの利得をｇ（１／ｍ）、光ファイバー１４の単位長さ
当りの損失をＱ（１／ｍ）、対物レンズ１５，１６系に
よる損失をＲとする。
ここで反転分布煤質１３の長さを１，、光ファイバー１
４の長さを１２とすると、第１図に示したレーザ装置の
発振条件は次の様に与えられる。ｒ，ｒ２Ｒ２ｅ２（９
，一Ｑ１２）≧１ ‘１’‘１１式
を１２について解くと許容ファイバー長が求められ、下
式となる。
４の長さを１２とすると、第１図に示したレーザ装置の
発振条件は次の様に与えられる。ｒ，ｒ２Ｒ２ｅ２（９
，一Ｑ１２）≧１ ‘１’‘１１式
を１２について解くと許容ファイバー長が求められ、下
式となる。
ｌ２ｓ鼻，−を（ｌｎ点＋ｌｎ豪） ‘２１例えば波
長１．１５ムｍ比−Ｎｅレーザについて考えると、反転
分布利得は約２服／ｍである。
長１．１５ムｍ比−Ｎｅレーザについて考えると、反転
分布利得は約２服／ｍである。
ｒ，，ｒ２をともに０．９５とし、Ｒを０．６とし、波
長１．１５ムｍでの光ファイバーの損失を０．母旧／物
レーザの反転分布煤質１３の長さを２ｈとする。この場
合、Ｑ＝１．３８２×１０‐４（１一ｍ）、ｇ＝４．６
１×１０‐１（１／ｍ）、蔓（ｌｎ点＋ｌｎを）＝‐４
・６０ＸＩ。‐１となるので、１２Ｓ３．３４×１ぴ（
ｍ）‘３’ となる。
長１．１５ムｍでの光ファイバーの損失を０．母旧／物
レーザの反転分布煤質１３の長さを２ｈとする。この場
合、Ｑ＝１．３８２×１０‐４（１一ｍ）、ｇ＝４．６
１×１０‐１（１／ｍ）、蔓（ｌｎ点＋ｌｎを）＝‐４
・６０ＸＩ。‐１となるので、１２Ｓ３．３４×１ぴ（
ｍ）‘３’ となる。
従って、３物程度の光ファイバー１４をレーザ共振器中
に挿入しても、上記の条件のＨｅ−Ｎｅレーザの場合充
分発振可能となる。このときレーザ発振の縦モード間隔
△ｆは次式で与えられる。
に挿入しても、上記の条件のＨｅ−Ｎｅレーザの場合充
分発振可能となる。このときレーザ発振の縦モード間隔
△ｆは次式で与えられる。
△ｆ＝基＝３雌ＨＺ ■
但し、ｎは光ファイバー１４のコア部分の屈折率を示す
。
。
一方、１．１５仏ｍＨｅ一Ｎｅレーザの利得帯域幅は袷
んどドップラ幅で決定されるため、約８０凪ＭＨＺであ
る。従って、発振可能な縦モードスペクトル数は約２３
．３×１ぴ本となる。この様に縦モードスペクトル数が
多いため、また光ファイバーが長い状態ではしーザ煤質
の非線形引き込み効果が多く働らき、単一モード発振が
可能である。光ファイバー１４を共振器の外に設ける場
合はこのような引き込み効果はなく、また光ファイバー
１４を省略して自由空間長を長くしてミラー１１，１２
の間隔を長くしても引き込み効果は得られず、自由空間
での長さを長くすると損失が大きく、左程長くすること
はできない。第２図は第１図のプラズマレーザ管の代り
に波長１．０６仏ｍ固体レーザ用Ｎが十：ＹＡＧロッド
をレーザ発振用反転分布嬢質１３として装備した場合で
ある。
んどドップラ幅で決定されるため、約８０凪ＭＨＺであ
る。従って、発振可能な縦モードスペクトル数は約２３
．３×１ぴ本となる。この様に縦モードスペクトル数が
多いため、また光ファイバーが長い状態ではしーザ煤質
の非線形引き込み効果が多く働らき、単一モード発振が
可能である。光ファイバー１４を共振器の外に設ける場
合はこのような引き込み効果はなく、また光ファイバー
１４を省略して自由空間長を長くしてミラー１１，１２
の間隔を長くしても引き込み効果は得られず、自由空間
での長さを長くすると損失が大きく、左程長くすること
はできない。第２図は第１図のプラズマレーザ管の代り
に波長１．０６仏ｍ固体レーザ用Ｎが十：ＹＡＧロッド
をレーザ発振用反転分布嬢質１３として装備した場合で
ある。
固体レーザの単行利得は、その密度から約１は旧／仇と
ガス媒費に比べて大きい。ここで、５肌のＹＡＧロッド
を用いるとすると、５ＭＢの利得となる。前記した条件
のうちｒ，，ｒ２Ｒを同一としＱを１凪／奴とすると、
下記の光ファイバー許容挿入長を得る。１２Ｓ４８８６
×１ぴ（ｍ） 【５’この様な長さでレ
ーザ発振が実現すれば、通信の１中継区間は１台のレー
ザ共振器として構成することが可能となる。
ガス媒費に比べて大きい。ここで、５肌のＹＡＧロッド
を用いるとすると、５ＭＢの利得となる。前記した条件
のうちｒ，，ｒ２Ｒを同一としＱを１凪／奴とすると、
下記の光ファイバー許容挿入長を得る。１２Ｓ４８８６
×１ぴ（ｍ） 【５’この様な長さでレ
ーザ発振が実現すれば、通信の１中継区間は１台のレー
ザ共振器として構成することが可能となる。
シングルモードファイバーを用いるとき、結合効率Ｒ＝
０．１（１瓜Ｂ）としても、ＹＡＧレーザの場合最大３
９．舷めで発振する。
０．１（１瓜Ｂ）としても、ＹＡＧレーザの場合最大３
９．舷めで発振する。
このとき、光ファイバー１４のコア径を５〜ｌｏＡｍと
するとコア中の光場密度は非常に高くなり非線形光学効
果により長波長領域での発振及び光高調波の発生が可能
となる。この場合、光フアィバ−中の誘導ラマン散乱を
用いる。即ち、長さ３００〜５００肌の低損失単一モー
ドファイバーを用いるとファイバコア部の光強度が２〜
３Ｗ程度に達したとき、ファイバー中で譲導ラマン散乱
が発生し、光の増幅が起る。共振器の損失に比べてその
利得が大きくなると、前述の理論と同様にして譲導ラマ
ン散乱により新しい波長で発振が起る。例えばＮｄ３十
：ＹＡＧレーザの場合、もとの発振線は１．０６仏ｍ、
誘導ラマンの発振線はシリカ系ファイバーの場合１．１
２舷ｍ付近に発生する。レーザ発振であるため、ラマン
出力も連続光となり、また出力も大きい。３肌ｈの共振
器の場合、ラマン出力は１．０６〆ｍ光出力に対して３
０％以上になる。
するとコア中の光場密度は非常に高くなり非線形光学効
果により長波長領域での発振及び光高調波の発生が可能
となる。この場合、光フアィバ−中の誘導ラマン散乱を
用いる。即ち、長さ３００〜５００肌の低損失単一モー
ドファイバーを用いるとファイバコア部の光強度が２〜
３Ｗ程度に達したとき、ファイバー中で譲導ラマン散乱
が発生し、光の増幅が起る。共振器の損失に比べてその
利得が大きくなると、前述の理論と同様にして譲導ラマ
ン散乱により新しい波長で発振が起る。例えばＮｄ３十
：ＹＡＧレーザの場合、もとの発振線は１．０６仏ｍ、
誘導ラマンの発振線はシリカ系ファイバーの場合１．１
２舷ｍ付近に発生する。レーザ発振であるため、ラマン
出力も連続光となり、また出力も大きい。３肌ｈの共振
器の場合、ラマン出力は１．０６〆ｍ光出力に対して３
０％以上になる。
この多波長光源は従来の強力なパルスレーザ光線による
ファイバー中のラマン散乱とは異なり、安定な連続光が
得られる利点がある。第３図は共振器則ちミラー１１，
１２間の光ファイバー１４の一部に、圧電効果による位
相変調やフアラデ回転による強度変調素子１７を取り付
けた構成例である。
ファイバー中のラマン散乱とは異なり、安定な連続光が
得られる利点がある。第３図は共振器則ちミラー１１，
１２間の光ファイバー１４の一部に、圧電効果による位
相変調やフアラデ回転による強度変調素子１７を取り付
けた構成例である。
ここに、変調素子１７、変調器ドライバ１８により駆動
される。この様に構成すれば、僅かの変調電圧又は電流
で効率のよい位相又は強度変調が実現出釆る。尚、第３
図では変調素子１７を光ファイバー１４の一部に取り付
けたが、変調素子１７をミラー１ １，１２間のいずれ
かの位置においても同様の変調が可能となる。この場合
は、さらに電気光学効果、音響光学効果を用いた変調素
子も使用出来る。光ファイバー１４として数１０物のも
のをレーザ共振器内に挿入し、これを伝送線路とすると
、変調器ドライバＩ８を送信部、光検出器１９を受信部
とすることにより長距離無中継伝送方式が実現出来る。
以上説明した様にこの発明は、数物〜数１０物の光ファ
イバーを用いることにより高出力縦単一モード化、新ら
しい発振波長の発生及び一中継区間をレーザ発振器とす
る長距離直接通信方式など多くの利点がある。
される。この様に構成すれば、僅かの変調電圧又は電流
で効率のよい位相又は強度変調が実現出釆る。尚、第３
図では変調素子１７を光ファイバー１４の一部に取り付
けたが、変調素子１７をミラー１ １，１２間のいずれ
かの位置においても同様の変調が可能となる。この場合
は、さらに電気光学効果、音響光学効果を用いた変調素
子も使用出来る。光ファイバー１４として数１０物のも
のをレーザ共振器内に挿入し、これを伝送線路とすると
、変調器ドライバＩ８を送信部、光検出器１９を受信部
とすることにより長距離無中継伝送方式が実現出来る。
以上説明した様にこの発明は、数物〜数１０物の光ファ
イバーを用いることにより高出力縦単一モード化、新ら
しい発振波長の発生及び一中継区間をレーザ発振器とす
る長距離直接通信方式など多くの利点がある。
また、縦単一モード化により光の位相情報を用いたへテ
ロダイン通信も出来る利点がある。また単一モード光フ
ァイバーを用いることにより、単一モード光ファイバー
中の非線形光学効果により、光高調波を発生させること
ができる。
ロダイン通信も出来る利点がある。また単一モード光フ
ァイバーを用いることにより、単一モード光ファイバー
中の非線形光学効果により、光高調波を発生させること
ができる。
第１図はこの発明を波長１．１５仏ｍは−Ｎ６レーザに
実施した例を示す構成図、第２図はこの発明を波長１．
０６〃ｍＹＡＧレーザに実施した例を示す構成図、第３
図はこの発明装置に光変調器を付加した例を示す構成図
である。 １１，１２：レーザミラー、１３：レーザ反転分布煤質
、１４：光ファイバー、１５，１６：対物レンズ、１７
：変調素子、１８：変調器ドライバ、１９：光検出器。 オー図外２図 汁３図
実施した例を示す構成図、第２図はこの発明を波長１．
０６〃ｍＹＡＧレーザに実施した例を示す構成図、第３
図はこの発明装置に光変調器を付加した例を示す構成図
である。 １１，１２：レーザミラー、１３：レーザ反転分布煤質
、１４：光ファイバー、１５，１６：対物レンズ、１７
：変調素子、１８：変調器ドライバ、１９：光検出器。 オー図外２図 汁３図
Claims (1)
- １ １組のレーザミラーの内側にレザー発振用反転分布
媒質および単一モード光フアイバが設置され、これらが
レンズを介して光学的に結合されて光共振器を形成する
ことを特徴とするレーザ発振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15041980A JPS6019679B2 (ja) | 1980-10-27 | 1980-10-27 | レ−ザ発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15041980A JPS6019679B2 (ja) | 1980-10-27 | 1980-10-27 | レ−ザ発振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5773988A JPS5773988A (en) | 1982-05-08 |
| JPS6019679B2 true JPS6019679B2 (ja) | 1985-05-17 |
Family
ID=15496521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15041980A Expired JPS6019679B2 (ja) | 1980-10-27 | 1980-10-27 | レ−ザ発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6019679B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1989010018A1 (en) * | 1988-04-05 | 1989-10-19 | The Australian National University | Laser with variable-direction output beam |
| WO1991001056A1 (en) * | 1989-07-06 | 1991-01-24 | Australian Electro Optics Pty. Ltd. | Segmented, fibre coupled diode laser arrays |
| JP6190318B2 (ja) * | 2014-05-19 | 2017-08-30 | 日本電信電話株式会社 | レーザー発振器 |
| JP6190317B2 (ja) * | 2014-05-19 | 2017-08-30 | 日本電信電話株式会社 | レーザー発振器 |
-
1980
- 1980-10-27 JP JP15041980A patent/JPS6019679B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5773988A (en) | 1982-05-08 |
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