JPH03501431A - Surface pump type phased array laser oscillator using a looped fiber bundle - Google Patents

Surface pump type phased array laser oscillator using a looped fiber bundle

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JPH03501431A
JPH03501431A JP1507596A JP50759689A JPH03501431A JP H03501431 A JPH03501431 A JP H03501431A JP 1507596 A JP1507596 A JP 1507596A JP 50759689 A JP50759689 A JP 50759689A JP H03501431 A JPH03501431 A JP H03501431A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 面ポンプ型の、ループ状ファイバー束によるフェイズドアレイレーザ発振器 技術分野 本発明は、2つの光学的に研摩された端面が互いに積層されて1つの出力開口を なしているループ状ファイバーレーザかうなるフェイズドアレイレーザの発振/ 増幅システムであって、レーザ発振器を構成する場合にはその開口の近くに単一 のレーザミラーが配置され、あるいはレーザ増幅器を構成する場合には、出力開 口との間でインデックス整合がとられている光学的な窓が、その開口の近くに配 置され、上記ファイバーを束ねたレーザ媒質が上記阜−の開口を構成しているフ ァイバーの画先端を介して光学的に励起されるものに関する0本発明をレーザ発 振器として構成した場合には、単一のレーザミラーが、個別のファイバーレーザ の先端の出力のすべてを加重された位相同期されたビームとして、部分的に伝搬 せしめてレーザビームの出力とする。本発明をレーザ増幅器として構成する場合 には、外側の表面に非反射剤が塗布されるとともに反対側で出力開口との間でイ ンデックス整合された光学的な窓を介して、そこで増幅される入力ビームが増幅 器の中に入って偏光ビームとしてそこを通過する。[Detailed description of the invention] name of invention Surface pump type phased array laser oscillator using a looped fiber bundle Technical field The present invention is characterized in that two optically polished end faces are stacked together to form one output aperture. Oscillation of loop-shaped fiber laser and phased array laser an amplification system, with a single When a laser mirror is arranged or a laser amplifier is configured, the output opening is An optical window index-aligned with the mouth is placed near the aperture. The laser medium made by bundling the fibers is placed in the frame constituting the opening of the valve. The present invention relates to what is optically excited through the image tip of the fiber. When configured as a shaker, a single laser mirror connects individual fiber lasers. partially propagates all of the tip output as a weighted, phase-locked beam. At least the output of the laser beam. When configuring the present invention as a laser amplifier is coated with anti-reflective material on the outside surface and has an anti-reflective coating on the opposite side between it and the output aperture. The input beam is amplified through an index-matched optical window. It enters the vessel and passes through it as a polarized beam.

本発明は、工業、医療および防衛の分野で、g1数可能なレーザビームを生成す るものとして利用される。The present invention is useful for producing g1 countable laser beams in the industrial, medical and defense fields. It is used as a

従来技術の概要 従来技術では、ファイバー束を基礎にしたフェイズドアレイレーザ装置は、ドー プされた光フアイバーレーザ発振器を相互に積層して構成されており、これによ り各ファイバーレーザ発振器が全体にわたって励起され、あるいは励起された光 によって部分的に励起されるように光結合装置によってその特定の部分で励起さ れた光と結合するようにし、あるいは、いわゆる側面励起法として知られている レーザ発振の技術である直接的な励起させるようにしていた。Overview of conventional technology In the prior art, phased array laser devices based on fiber bundles It is composed of optical fiber laser oscillators stacked on top of each other. The entire fiber laser oscillator is pumped or the pumped light is excited in that particular part by the optocoupler to be partially excited by This is also known as the so-called lateral excitation method. They used direct excitation using laser oscillation technology.

こうした従来技術のフェイズドアレイ、つまりファイバー束を基礎にしたレーザ 装置における出力開口を経て励起させる技術では、効率良く励起させることがで きない。それは、ファイバ一端面ではその外装材(タラツディング)が大部分の 断面面積を占め、ドープされたファイバーの占める面積の割合が小さくなるから である。従来の装置でファイバーレーザの端面に励起された光を効率良く入射す るための結合手段とするフェイズドアレイレーザには、複雑で高価なマイクロレ ンズを端面毎に並べたものが使用され、これによって励起された光を対応するフ ァイバー芯と一致するように収束させている。従来のフェイズドアレイレーザ装 置は、また多重的にその出力ビームが撹乱されることによって散乱され、半導体 レーザダイオードが一体に積層されて構成される従来装置の場合には、入力され る電気エネルギーの60%以上がアレイ本体で消費されるために、出力開口での 加熱の条件が厳しくなってしまう。These conventional phased array, or fiber bundle based, lasers The technique of excitation via the output aperture in the device can excite efficiently. I can't. This is because most of the sheathing material on one end of the fiber is occupies the cross-sectional area, and the proportion of the area occupied by the doped fiber becomes smaller. It is. How to efficiently inject excited light into the end face of a fiber laser using conventional equipment Phased array lasers, which are used as a coupling means for Lenses arranged on each end face are used, and the excited light is directed to the corresponding lens. It is converged to match the fiber core. Conventional phased array laser system The device is also multiplied by its output beam being disturbed and scattered by the semiconductor. In the case of conventional equipment configured with laser diodes stacked together, the input Since more than 60% of the electrical energy is consumed in the array body, the output aperture The heating conditions become stricter.

本発明ではこうした欠点や操作上の課題を、ファイバーの芯の直径がその外装材 の厚みに略々等しいか、それ以上のファイバーを使用することによって克服した 。In the present invention, these drawbacks and operational issues can be resolved by adjusting the diameter of the fiber core to the sheathing material. This was overcome by using fibers with a thickness approximately equal to or greater than .

理想的には、光ファイバーとしては、その外装材の中に複数の芯を含んでおり、 その芯の直径がそれらを互いに分離している距離より大きく構成されたものであ ることが好ましい。なお好ましい実施例にあフては、本発明はレーザ光を発する イオンがドープされた多重の芯からなるファイバーが使用される。かかる構成に より、こうしたファイバーの光学的に研摩された端面により形成される開口面に 投射されたレーザ光の大部分が、そのファイバー芯線を通過可能になる。例えば 、良く規準された狭い可視帯域での励起された光は、それが温度制御により位相 同期されている積層されたレーザダイオードから放射されれば、本発明装置の端 面から高い効率でもって注入することが可能になる。Ideally, an optical fiber would contain multiple cores within its outer sheath. are constructed in such a way that the diameter of their core is greater than the distance separating them from each other. It is preferable that Furthermore, in a preferred embodiment, the present invention emits laser light. A multicore fiber doped with ions is used. In such a configuration The aperture formed by the optically polished end face of these fibers Most of the projected laser light can pass through the fiber core. for example , the excited light in a well-standardized narrow visible band is phase controlled by temperature control. If emitted from synchronized stacked laser diodes, the end of the device according to the invention It becomes possible to inject from the surface with high efficiency.

本発明では、同様に上記ファイバーの中のレーザ光を、その偏光平面を磁気的に 回転させながら伝搬させることもできる。In the present invention, similarly, the polarization plane of the laser light inside the fiber is magnetically changed. It is also possible to propagate while rotating.

発明の背景 ファイバー束レーザの先駆的な研究は、1963年の英国の王立レーダ研究所に おける研究者によってなされ、その時点で商業的な有用性を持つ光フアイバー束 がレーザ光を伝搬することが明らかにされた。初期の目標は、初期のレーザレー ダシステムでのレーザ棒の媒体から可撓性のある被膜まで、コヒーレントに結合 された光ファイバー群をファイバー束にして開口と接続させることにあった。し かし、こうした実験によれば、初期の光ファイバーがレーザ光の伝達に利用され るには全く適切なものでないことが示された。1970年代になされた隼−モー ドの光フアイバー技術の出現によって、それは見直されることになり、1979 年にはいくつかの研究の詳細が出版(ヒユーズ アンド ガラタフ アプライド  オプティックス、USA18巻13号、2098.1979年7月発行)され 、その後1984年には、英国と合衆国の特許庁でキー要素が付けられて分類さ れた。ファイバー束を基礎にしたフェイズドアレイレーザ装置を開発するための 開拓的な努力に基づいて、販売することを目指した最初の発明品が、特許文献の 形式で記述された(ヒユーズ、合衆国特許第4,682,335号 1987年 7月21日)。Background of the invention Pioneering research on fiber bundle lasers was conducted at the Royal Radar Institute in the UK in 1963. optical fiber bundles with commercial utility at that time. was revealed to propagate laser light. The initial goal was to create an early laser Coherently couples laser rod media to flexible coatings in laser systems The objective was to form a group of optical fibers into a fiber bundle and connect them to an aperture. death However, these experiments suggest that early optical fibers were used to transmit laser light. It has been shown that this method is not suitable at all. Hayabusa made in the 1970s With the advent of optical fiber technology in Details of some of the research were published in Optics, USA Vol. 18, No. 13, 2098. Published July 1979) Then, in 1984, the patent offices of the United Kingdom and the United States classified it with key elements. It was. for developing a phased array laser device based on fiber bundles. Based on pioneering efforts, the first invention intended for sale was published in the patent literature. (Hughes, U.S. Pat. No. 4,682,335, 1987) July 21).

この発明は、位相同期されたファイバーレーザ束の開発の重要な側面を包摂する ものであって、その中でレーザ発振システムの端面な経由する励起された光の入 口をモジュール化することで、ループ状のレーザファイバ束を切替えるレーザ発 振器が実現され、これによりレーザ発振のしきい値での側面励起を可能にするレ ーザ発振システムである。この発明がレーザパルスの増幅器として使用される場 合には、その端面でのパルスの励起は、上記増幅器の自己発振を防止するための 進行波の形式でなされ、それは、増幅されるレーザパルスの通過に先立って励起 された増幅器に蓄積されたエネルギーを消費する過程でもある。This invention encompasses important aspects of the development of phase-locked fiber laser bundles. A system in which excited light is incident through the end face of a laser oscillation system. By modularizing the opening, laser emission that switches the loop-shaped laser fiber bundle is possible. An oscillator is realized, which enables lateral excitation at the threshold of laser oscillation. This is a laser oscillation system. When this invention is used as a laser pulse amplifier, If the pulse excitation at the end face is in the form of a traveling wave, which is excited prior to the passage of the laser pulse to be amplified. It is also a process that consumes the energy stored in the amplifier.

この発明は基本的にはガラスレーザであって、そこで解決されていることは、固 体の締や平板状のガラスレーザ媒体を用いるときに直面する厳しい操作上の問題 である。すなわち第1に、熱伝導率の低いガラスを、容易に冷却するために極め て薄いガラス繊維(ファイバー)が使用され、しかも使用されるガラス繊維が相 対的に長くなるために、全体のゲインの通路についての熱負荷が最小にされる。This invention is basically a glass laser, and the solution is that Severe operational challenges encountered when using body restraints and flat glass laser media It is. Firstly, in order to easily cool glass with low thermal conductivity, Thin glass fibers are used, and the glass fibers used are mutually exclusive. Due to its relative length, the thermal load on the entire gain path is minimized.

第2に、レーザ媒体中で生じるレーザビームの自己崩壊に伴なう放射によって引 き起される自己焦点化の問題は、ファイバーの芯の厚さがレーザ光の増幅される 波長と略々等しいことにより、避けることができる。Second, the radiation caused by the self-destruction of the laser beam that occurs in the laser medium The problem with self-focusing is that the thickness of the fiber core increases the amplification of the laser light. This can be avoided by making it approximately equal to the wavelength.

増幅器として使用する際には、この発明は、ファラディ効果に基づいて、ファイ バーの芯を透過するレーザ光の偏光面の回転を可能にしており、そのために、全 体として、あるいは部分的に磁場の中に置くことを可能にしている。このファラ デイ回転効果は、常に同一回転方向に作用するから、本発明では、偏光面を回転 させる有効な技術となる。入力されたレーザビームの偏光面をこのように回転さ せているため、この発明の増幅器を直列に接続して、光学的に結合すれば、多段 の増幅器として構成することが可能になる0本発明を発振器として、かつ増幅器 として構成する場合では、それは連続してかつ平均した出力レベルまで計数可能 (スケーラプル)になる。When used as an amplifier, the invention is based on the Faraday effect. It is possible to rotate the plane of polarization of the laser beam that passes through the core of the bar. This makes it possible to place the body or parts of it in a magnetic field. This farah The Day rotation effect always acts in the same rotational direction, so in the present invention, the plane of polarization can be rotated. This is an effective technique for The polarization plane of the input laser beam is rotated in this way. Therefore, if the amplifiers of this invention are connected in series and optically coupled, multi-stage The present invention can be configured as an oscillator and as an amplifier. When configured as (scalar pull).

発明の目的 本発明の目的は、ループ状のファイバー束のレーザをその端面から光学的に励起 する手段を提供することである。又、端面に入射されるパルス状に励起された光 によって光学的に切換えられるループ状のファイバー束の発振器を提供すること も、1つの目的である。Purpose of invention The object of the present invention is to optically excite a loop-shaped fiber bundle laser from its end face. The goal is to provide the means to do so. In addition, pulsed excited light incident on the end face providing a looped fiber bundle oscillator optically switched by is also one purpose.

本発明の他の目的は、ファイバーレーザの側面励起によってこの発明装置のファ イバー束本体をしきい値でレーザ発振させることである。Another object of the present invention is to provide a fiber laser for this inventive device by means of side pumping of a fiber laser. This is to cause the fiber bundle body to oscillate as a laser at a threshold value.

本発明の他の目的は、単位面積/体積当りの熱負荷を最小にするレーザ構造を提 供することである。Another object of the invention is to provide a laser structure that minimizes the heat load per unit area/volume. It is to provide.

さらに他の目的は、レーザゲイン媒体の中での自己焦点化の機会を最小にするレ ーザ媒体の構成を提供することである。Yet another objective is to minimize the chance of self-focusing within the laser gain medium. The purpose is to provide the configuration of the user media.

本発明の目的は、その直径が相互の分離距離より大きく、タラッディング媒質の 共有された力によって保護されたファイバーレーザの芯を提供することである。The object of the invention is to provide a talading medium whose diameter is larger than the mutual separation distance. The purpose is to provide a fiber laser core protected by shared power.

伝搬するレーザ光の偏光面を回転させるための磁場形成手段を提供することも、 同様に、本発明の目的である。Providing a magnetic field forming means for rotating the polarization plane of the propagating laser beam, Similarly, it is an object of the present invention.

この発明によれば、ダイオードレーザアレイの光出力により、その動作しきい値 まで側面励起され、その後にダイオードレーザアレイの光出力によってその出力 開口から速やかにしきい値を越えたギガヘルツ(毎秒101o−10”)< 7 レス)の範囲に至る高い繰り換えし周期のパルスとする。この発明では、ファイ バーレーザの元の束に対して多数のファイバーレーザを単に加えるだけで、高い 出力レベルに到達し、それらを励起することができる。According to the invention, the optical output of the diode laser array determines its operating threshold. Its output is then side-pumped by the optical output of the diode laser array until Gigahertz (101o-10” per second) that quickly exceeded the threshold from the opening <7 pulses with a high repetition rate reaching the range of (response). In this invention, file By simply adding many fiber lasers to the original bundle of bar lasers, high output levels can be reached and excited them.

特定のファイバーレーザの芯におけるレーザビームの強度を高めることにより、 周波数の同調についての非線形の光学的な効果であるしきい値を越えられる。By increasing the intensity of the laser beam at the core of a particular fiber laser, A threshold, which is a nonlinear optical effect on frequency tuning, can be overcome.

個々の複数のファイバーレーザのループの長さは、全体としてこの発明の出力用 の開口での位相同期の動作を確保するためには、同一でなくても良い。出力開口 での位相同期は、特定のファイバーループの長さがレーザ出力ビームの波長より も大きいごとを条件として実現される。実際問題としては、これによりファイバ ーループの長さが数メートル、レーザ光の波長が10−’ cms、とされよう 。出力ミラーでインデックス整合することにより、このミラーが光学的に10番 目の波動あるいはそれ以上に研摩されているとき、インデックス整合のための媒 質を経由し、いずれかのファイバーループを通ってミラーの表面に至るミラーか らの光の経路長は、いずれのループ経路で位相が変動するにしても、そのループ 経路の範囲内で、正確に波長と一致する。こうした条件に加えて、ドープされた ガラスのファイバーは、本発明において相対的に広いゲイン曲線を持つから、ピ ークの波長の周辺で広い波長の領域が維持される。この状況は、ピーク波長が等 しくならないという事実、即ち、レーザの波長はファイバーレーザの媒質が有す るゲイン曲線のピークに一致するにもかかわらず、スーパーモードの波長を抑制 することを可能にする。同様に、次の点にも注意するべきである。すなわち、ス ーパーモードはこの発明ではファイバーの全長について持続されている必要はな いが、それは単位断面面積(cm)当り数キロメートルに達するもので、上記レ ーザファイバーの個々のループの長さを越えていれば、つまり同時に数メートル 程度であれば十分である。The loop length of the individual fiber lasers as a whole is for the output of this invention. They do not need to be the same in order to ensure phase synchronized operation at the apertures. Output aperture Phase locking in It is also realized on the condition that it is large. In practice, this means that the fiber - Let's say that the length of the loop is several meters and the wavelength of the laser beam is 10-'cms. . By index matching on the output mirror, this mirror is optically Medium for index matching when polished to eye wave or higher fiber through either fiber loop to the surface of the mirror. The path length of the light from Accurately match the wavelength within the path. In addition to these conditions, doped Glass fibers have a relatively wide gain curve in the present invention, so A wide range of wavelengths is maintained around the wavelength of the peak. This situation means that the peak wavelengths are equal The fact that the wavelength of the laser does not change due to the fact that the fiber laser medium has suppresses the supermode wavelength even though it matches the peak of the gain curve make it possible to Similarly, the following points should be noted: In other words, The permode need not be sustained for the entire length of the fiber in this invention. However, it reaches several kilometers per unit cross-sectional area (cm), and the above level is If the length of the individual loops of the fiber is exceeded, i.e. several meters at the same time It is sufficient if it is of a certain extent.

図面の簡単な説明 本発明は、図面に関連する以下の説明によって、より良い理解が得られるであろ うが、これら図面がいかなる意味でも本発明の範囲を限定するものではない。Brief description of the drawing The invention will be better understood from the following description in conjunction with the drawings. However, these drawings are not intended to limit the scope of the invention in any way.

第1図は、ループ状のファイバーレーザの束がレーザダイオードアレイの出力に より端面励起される発振器の構成において、本発明の配置を模式的に示している 。Figure 1 shows a bundle of looped fiber lasers connected to the output of a laser diode array. FIG. 2 schematically shows the arrangement of the present invention in the configuration of an oscillator that is more end-pumped. .

第2図は、その芯が上記ファイバーの束の大部分の断面領域をなす、薄い壁で仕 切られた光ファイバーの束を示している。Figure 2 shows a thin-walled fabric whose core constitutes most of the cross-sectional area of the fiber bundle. A bundle of cut optical fibers is shown.

第3図は、上記ファイバーの大部分の断面領域をなす複数の芯を有している、ル ープ状のファイバーレーザの束の中の1つのファイバーの断面を示している。FIG. 1 shows a cross-section of one fiber in a bundle of fiber lasers;

第4図は、本発明のループ状のファイバー束の基本的な構成ブロックである、光 ファイバーの積層された直交断面を示している。FIG. 4 shows the basic building blocks of the loop-shaped fiber bundle of the present invention. A stacked orthogonal cross-section of the fiber is shown.

第5図は、第4図に示す基本的構成ブロックを、その位相同期された出力のそれ ぞれが、全体としてもまた位相同期されるように積層された状態を示している。FIG. 5 shows the basic building blocks shown in FIG. 4 with their phase-locked outputs. Each layer is shown stacked so as to be phase-synchronized as a whole.

第6図は、本発明装置が複数結合された増幅器チェインの構成を示している。フ ァラディ回転は、上記束をなすファイバーレーザの内部でレーザビームの偏光面 を90°にわたり回転せしめ、これによってそれぞれが偏光されたビームの反射 鏡を突き抜けて出力ビームとなって伝搬可能になる。FIG. 6 shows the configuration of an amplifier chain in which a plurality of devices of the present invention are combined. centre Faraday rotation changes the polarization plane of the laser beam inside the bundle of fiber lasers mentioned above. is rotated through 90°, thereby reflecting the respective polarized beams. It passes through the mirror and becomes an output beam that can be propagated.

発明の詳細な説明 第1図において、1はイオンドープされたループ状のレーザの束であって、ファ イバーの芯の径がそれらの分離距離より大きい、単一モードの複数の光ファイバ ーからなる。2は、それぞれの先端が光学的に研磨されているループ状のレーザ ファイバ群を示し、これらが集合して本発明の単一の出力開口部を構成する。3 は、インデックスを整合させるための媒質を示し、光学的に研摩された鏡4から 上記ループ状のレーザファイバ群のいずれかを通って鏡4に戻ってくるまでの光 学的な距離を調整するために設けられており、この鏡4は光で励起される色素を 含み、この発明のレーザ発振器の構成におけるQスイッチをなしている。Detailed description of the invention In FIG. 1, 1 is a bundle of ion-doped loop lasers; multiple single-mode optical fibers whose core diameter is greater than their separation distance Consists of - 2 is a loop-shaped laser with each tip optically polished. A group of fibers is shown which collectively constitute a single output aperture of the present invention. 3 indicates the medium for matching the index, from the optically polished mirror 4 The light passes through any of the above loop-shaped laser fiber groups and returns to the mirror 4. This mirror 4 is provided to adjust the optical distance, and this mirror 4 is provided to adjust the optical distance. and serves as a Q switch in the configuration of the laser oscillator of the present invention.

第1図において、5は発光ダイオードアレイであって、これは、束1のファイバ ーレーザの芯に添加されたレーザ発光イオンの光学的な吸収IF域と一致する狭 い光学的なIF域の光を開口2を介してファイバーレーザの束1に照射するべく 設けられたものである。ダイオードアレイ5にエネルギーを与えるための電源は 、番号6で示されており、他方、フはアレイ5の光の出力を示し、この光フは、 番号8により示されている傾けて配置された反射鏡によって反射して曲げられて おり、この反射鏡8は、レーザビームの波長に対しては透過可能に構成され、番 号9により示されるこの発明装置からの位相同期された出力ビームが出力される ことを可能にしている。In FIG. 1, 5 is a light emitting diode array, which is connected to the fibers of bundle 1. - Narrow optical absorption IF range that matches the optical absorption IF range of the laser-emitting ions added to the laser core. In order to irradiate light in the optical IF range to the fiber laser bundle 1 through the aperture 2, It has been established. The power supply to give energy to diode array 5 is , is indicated by the number 6, while F indicates the light output of the array 5, and this light F is reflected and bent by the tilted reflector indicated by number 8. This reflecting mirror 8 is configured to be able to transmit the wavelength of the laser beam. A phase-locked output beam from this inventive device is output as indicated by No. 9. It makes it possible.

第2図において、番号10はファイバーレーザの束1の断面を示し、ここで番号 11によって、その外被(タラッディング)の厚さより大きな直径を有するレー ザファイバーの芯が示されている。In FIG. 2, the number 10 indicates a cross section of the bundle 1 of fiber lasers, where the number 11 with a diameter greater than the thickness of its cladding. The core of the fiber is shown.

第3図において、番号12は多重の芯をもつ光ファイバーであり、ここで番号1 3によって示されている芯は、共通の外被12により包まれ、それぞれの芯13 は共通の外被12の中で互いに分離されている距離より大きな直径をなしている 。In Figure 3, number 12 is an optical fiber with multiple cores; The wicks indicated by 3 are surrounded by a common jacket 12 and each wick 13 have a diameter greater than the distance by which they are separated from each other within the common envelope 12 .

第4図では、番号14はファイバーの束の直交断面を示し、そこには番号15で 示される複数のファイバーの芯があって、それらは互いに分離されている距離よ り大きな直径を有する。直交断面14は、こうしたファイバーモジュールを近接 して密に束ねることを可能にしている。In Figure 4, number 14 indicates an orthogonal section of the fiber bundle, where number 15 indicates There are multiple fiber cores shown and they are separated from each other by a certain distance. It has a larger diameter. The orthogonal cross section 14 brings these fiber modules into close proximity. This makes it possible to bundle them tightly.

第5図では、番号16はユニット14により構成された積層されたファイバーの 束を示している。各ユニット14はコヒーレントなレーザビームを発射するため に位相同期され、またこのユニット1<の積層されたそわぞれは、最終出力ビー ム9を位相同期されたレーザビームの群に形成するために、位相同期された圧力 ビームをそれぞれに発射する。In FIG. 5, number 16 indicates the laminated fiber formed by unit 14. Showing a bunch. Each unit 14 emits a coherent laser beam. The stacked portions of this unit 1 are also phase-locked to the final output beam. phase-locked pressure to form the beam 9 into a group of phase-locked laser beams. Fire a beam at each.

第6図は、本発明装置を増幅器チェインとして、その前段の装置より大包な装置 を順次に結合して1つの系に結合したシステムの断面を示している。Figure 6 shows a device using the device of the present invention as an amplifier chain, which is larger than the previous device. This shows a cross section of a system in which the following are sequentially combined into one system.

第6図において、番号1フは増幅されるレーザ入力ビームを示し、他方、番号1 8は、開口2を介して束1の中に照射されたレーザビームの所与の偏光状態を反 射するために、傾けて配置された反射鏡を示している。番号19は磁場を示して おり、この磁場19は、90°の偏光シフトが入出力ビーム間で発生して、これ により出力ビームが反射鏡18によって伝達されるようにするために、増幅され るレーザビームがそこを通過する毎に45°づつ各ファイバーの中でレーザビー ムの偏光面を回転させるものである0番号20はレーザビームを拡張する拡大レ ンズ系でありて、これは拡張されたレーザビーム21を次の段の増幅モジュール の直径に一致させるものである。この拡大されたレーザビームは、まず番号22 により示される偏光ビームのスプリッタを通通して、番号23で示されている偏 光ビームのスプリッタをも通通し、このスプリッタ23では番号25により示さ れる電源で駆動されるダイオードアレイ24からの励起された光7を反射する。In FIG. 6, number 1 indicates the laser input beam to be amplified; 8 reflects the given polarization state of the laser beam irradiated into the bundle 1 through the aperture 2. A reflector is shown tilted to reflect the light. Number 19 indicates the magnetic field This magnetic field 19 is caused by a 90° polarization shift between the input and output beams. The output beam is amplified so that it is transmitted by the reflector 18. The laser beam moves 45 degrees into each fiber each time the laser beam passes through it. Number 20, which rotates the polarization plane of the laser beam, is a magnifying lens that expands the laser beam. This is a lens system that transmits the expanded laser beam 21 to the next stage amplification module. It is made to match the diameter of This expanded laser beam is first The polarized beam shown at number 23 is passed through the splitter of the polarized beam shown by . It also passes through a light beam splitter, in which the light beam is designated by the number 25. It reflects the excited light 7 from the diode array 24 which is driven by a power source.

番号26は、番号28によりて示されている拡張されたファイバーレーザの増幅 用の束との間で、媒質2フを介してインデックス調整されている非反射剤を塗布 した窓である8番号29は、レーザビーム21の偏光面を回転するために使用さ れる磁場を示す。Number 26 is the amplification of the extended fiber laser indicated by number 28. Apply an index-adjusted anti-reflective agent between the bundle and the second layer of media. The window 8 number 29 is used to rotate the polarization plane of the laser beam 21. This shows the magnetic field generated by the magnetic field.

番号30は、ファイバーレーザを操作するしきい値までもちあげ、本発明の増幅 器の中に横向きに照射される励起された光を示しており、一方で番号31は、連 がれている次段の増幅器に、この増幅器28から送り込まれる増幅された出力を 示している。Number 30 brings the fiber laser to the operating threshold and the amplification of the present invention. The number 31 shows the excited light shining sideways into the vessel, while the number 31 The amplified output from this amplifier 28 is sent to the next stage amplifier which is It shows.

この発明は、連続波、およびパルス状のレーザビームのいずれについても、単一 のモジュールあるいはひとつながりの複数のモジュールを使用して、高い出力レ ベルまで高めることがで診るレーザビームの生成、増幅に使用することがで包る 。本発明は、工業、医療および防衛の分野で、強力で、かつ高品位のレーザビー ムを必要とする場合に有用である。This invention can be used for both continuous wave and pulsed laser beams. High output levels can be achieved using multiple modules or multiple modules in a chain. It can be used to generate and amplify a laser beam to be examined by wrapping it with . The present invention is useful for the industrial, medical and defense fields of powerful and high quality laser beams. This is useful when you need a system.

本発明で実平可能な出力レベルは、出力開口の面積が小さいときに位相同期させ るために必要な条件と、出力開口が極めて大きな領域に及ぶときの位相同期に昇 水されるそれとが一致するために、実際上、どこまでも高くすることができる。The actual output level that can be achieved with the present invention is achieved by phase synchronization when the area of the output aperture is small. The conditions necessary for In order to match that of water, it can be made virtually as high as possible.

本発明装置は、励起された光が結合効率の良い阜−の開口から久って、ドープさ れたファイバーにより十分に吸収されてから再度出力されるために、効率が良い 。The device of the present invention allows the excited light to pass through the doped aperture with good coupling efficiency. It is highly efficient because it is fully absorbed by the fiber that has been absorbed and then output again. .

本発明装置は、連続波の出力モードと、高い繰り返し周期でのパルスモードのい ずれでも動作させることができる。The device of the present invention has both a continuous wave output mode and a pulse mode with a high repetition rate. It can be operated even if there is a difference.

本発明の個別のファイバーの中でレーザビームが高い強度となると鮒には、非線 形のしきい値を越える本発明の励起のレベル、および基本となるレーザ波長を全 反射するミラーから必要な波長の出力を取り出す出力開口面2での塗布の状態に 応じて、種々の異なる波長でレーザ出力を発生させる非線形の光学的プロセスが 生じることに注意しなくてはならない。When the laser beam reaches high intensity within the individual fibers of the present invention, the carp is exposed to non-linear The level of excitation of the present invention exceeds the threshold of shape, and the fundamental laser wavelength is The state of coating on the output aperture surface 2, which extracts the output of the necessary wavelength from the reflecting mirror. Depending on the You have to be careful about what happens.

本発明は、気相での選択的な励起による同位体の分離に利用するために、その構 成を変更することが可能である。The present invention has a structure for use in separating isotopes by selective excitation in the gas phase. It is possible to change the configuration.

本発明の精神とその要旨の範囲内で上述した主題に種々の変形を加えることは可 能である。Various modifications may be made to the subject matter described above within the spirit and gist of the invention. It is Noh.

Figure I Figure 2 Figure 5 国際調査報告Figure I Figure 2 Figure 5 international search report

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.先端で励起されるループ状のファイバレーザを束ねたレーザ発振システムは 、次を含む:(a)計数可能なファイバーレーザ束であって、そのファイバーの 芯の直径は、それら芯と芯との間の距離よりも大きく、それぞれのループ状のフ ァイバーの長さは、レーザビームの出力の波長よりも複数桁以上の単位で長く、 光学的に研摩された上記ループ状のファイバーレーザの両方の先端が一体になっ て積重ねられて単一の開口をなし、この開口が、単一の、部分的にレーザビーム を伝搬する出力用の鏡とインデックス調整されて結合されているもの。 (b)狭い光学的な帯域幅で光学的に励起する光の供給源であって、その出力波 長が上記ファイバーの束を構成するファイバーレーザの吸収帯とマッチングされ 、この光の供給源が電源と接続された半導体ダイオードのアレイによって構成さ れており、さらに励起された波長を反射してそれ以外のレーザ発振された波長は 反射しない反射鏡が、励起された光がファイバーレーザの束の内部にその束のひ とつの端面から進入できるように、かつ位相同期されたレーザビームの出力とし てこの反射鏡を介して取り出される光の出力ビームが直進するように、ファイバ ーレーザの束の出力面に関連して傾けて配置されたもの。1. A laser oscillation system is a bundle of loop-shaped fiber lasers that are excited at the tip. , comprising: (a) a countable fiber laser bundle, the fiber laser having a The diameter of the wicks is larger than the distance between the wicks, and each loop-shaped flange The length of the fiber is several orders of magnitude longer than the output wavelength of the laser beam. Both tips of the above optically polished loop-shaped fiber laser are integrated. are stacked to form a single aperture, which in turn produces a single, partially laser beam. The one that is index-adjusted and combined with the mirror for the output that propagates. (b) a source of optically excited light with a narrow optical bandwidth, the output wave of which is The fiber length is matched to the absorption band of the fiber laser constituting the fiber bundle. , this source of light consists of an array of semiconductor diodes connected to a power supply. The excited wavelength is reflected and the other laser oscillated wavelengths are A non-reflective reflector directs the excited light inside the fiber laser bundle. The output of the laser beam is phase-synchronized so that it can enter from the end face of the laser. The fiber is connected so that the output beam of light, which is extracted through the lever reflector, travels in a straight line. – arranged at an angle with respect to the output face of the laser bundle. 2.個別のファイバーレーザは、その芯を互いに分離している間隔より大きな直 径の複数の芯を有することを特徴とする請求の範囲第1項記載のシステム。2. Individual fiber lasers have a directivity greater than the spacing separating their cores from each other. 2. The system of claim 1, wherein the system has a plurality of cores of different diameters. 3.ファイバーレーザ束は、より小さい束を集めた系列からなり、それぞれの小 さい東が位相同期されたレーザビームを発射し、全体として位相同期された単一 のビームをその出力用の開口から発射していることを特徴とする請求の範囲第1 項記載のレーザシステム。3. A fiber laser bundle consists of a series of smaller bundles, each with a Saito fires a phase-locked laser beam, and a single laser beam that is phase-locked as a whole. Claim 1, characterized in that the beam is emitted from the output aperture. Laser system as described in section. 4.励起光の供給源がレーザダイオードの位相同期されたアレイからなることを 特徴とする請求の範囲第1項記載のレーザシステム。4. The excitation light source consists of a phase-locked array of laser diodes. A laser system according to claim 1, characterized in that: 5.ファイバーレーザ束は、側面から励起されて、しきい値までレーザ発振され ることを特徴とする請求の範囲第1項記載のシステム。5. The fiber laser bundle is pumped from the side and lased up to a threshold The system according to claim 1, characterized in that: 6.先端で励起されるループ状のファイバレーザを束ねたレーザ増幅システムは 、次を含む:(a)計数可能なファイバーレーザ束であって、そのファイバーの 芯の直径は、それら芯と芯との間の距離よりも大きく、それぞれのループ状のフ ァイバーの長さは、レーザビームの出力の波長よりも複数桁以上の単位で長く、 上記ループ状のファイバーレーザの両方の先端は光学的にみがかれており、それ らの先端が一体になって積重ねられて単一の開口をなし、この開口は、ひとつの 、伝搬効率の良い光学的に研摩された窓であって、その窓の出力面にレーザ光と 励起光の両波長分だけ非反射剤が塗布されているものとインデックス調整されて 結合されているもの。 (b)狭い光学的な帯域幅で光学的に励起する光の供給源であって、その出力波 長が上記増幅用のファイバーの束を構成するファイバーレーザの吸収帯とマッチ ングされ、この光の供給源が切替可能な電源と接続された半導体ダイオードのア レイによって構成されており、さらに励起された光の波長を反射してそれ以外の レーザの波長は反射しない反射鏡が、励起された光がファイバーレーザの束の内 部にその束のひとつの端面から進入できるように、かつ位相同期されたレーザビ ームの出力としてこの回転反射鏡を介して取り出される光の出力ビームが直進す るように、ファイバーレーザの束の出力面に関連して傾けて配置されたもの。 (c)上記増幅器の入力側の先端に被せられ、伝送されるレーザビームの偏光面 を90°にわたり回転せしめる磁場形成用のコイル。 (d)上記増幅器であるファイバー束の本体の周囲においてそれをそのレーザ発 振するしきい値まで励起する光源。6. A laser amplification system is a bundle of loop-shaped fiber lasers that are excited at the tip. , comprising: (a) a countable fiber laser bundle, the fiber laser having a The diameter of the wicks is larger than the distance between the wicks, and each loop-shaped flange The length of the fiber is several orders of magnitude longer than the output wavelength of the laser beam. Both tips of the above loop-shaped fiber laser are optically polished; Their tips are stacked together to form a single aperture, and this aperture , an optically polished window with good propagation efficiency, which has a laser beam and a laser beam on the output surface of the window. Anti-reflective material is coated for both wavelengths of excitation light, and the index is adjusted. what is connected. (b) a source of optically excited light with a narrow optical bandwidth, the output wave of which is The length matches the absorption band of the fiber laser that makes up the amplification fiber bundle above. The source of this light is a semiconductor diode connected to a switchable power supply. It is made up of rays, and further reflects the wavelength of the excited light to generate other wavelengths. A reflector that does not reflect the laser wavelength directs the excited light into the fiber laser bundle. The laser beam can be accessed from one end of the bundle and is phase-locked. The output beam of light extracted through this rotating reflector as the output of the beam travels straight. The fiber laser is positioned at an angle relative to the output face of the bundle, so that the (c) Polarization plane of the laser beam that is placed on the tip of the input side of the amplifier and transmitted. A coil for forming a magnetic field that rotates 90 degrees. (d) lasing it around the body of the fiber bundle which is the amplifier; A light source that excites up to the threshold of oscillation. 7.ビーム拡大用のレンズ系により互いに結合された増幅器チェインを構成し、 更に断面面積が増大する他の増幅器モジュールに対して増幅されたレーザビーム を照射する偏光レーザビーム反射鏡を含むことを特徴とする請求の範囲第6項記 載のシステム。7. constitute an amplifier chain coupled to each other by a lens system for beam expansion, Amplified laser beam for other amplifier modules with further increased cross-sectional area Claim 6, characterized in that it includes a polarized laser beam reflecting mirror that irradiates a polarized laser beam. system. 8.光ファイバーは、希土類イオンがドープされたものであることを特徴とする 請求の範囲第1項および第6項記載のシステム。8. The optical fiber is characterized by being doped with rare earth ions. A system according to claims 1 and 6.
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