JPH03504302A - レーザ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 レーザ この発明は、レーザに関する。

それぞれのレベルがイオンのグラウンド状態の上にあるレーザ媒体中のイオンの 上下のレーザレベル間のレーザ転移に動作が異存しているレーザが知られている 。上方レーザレベル（Ｕ　Ｌ　Ｌ）中のイオンの平均寿命が下方レーザレベル（ ＬＬＬ）中のイオンの平均寿命よりも長いならば、グラウンド状態からイオンを 励起することによって恐らくはＵＬＬの上のレベルを介してＵＬＬをポビュレー トするためのレーザ媒体のポピユレーションはレーザ作用が進行できるようにＵ ＬＬとＬＬＬとの間のポピユレーション反転を維持するために使用されることが できる。しかしながらもしも、ＵＬＬの、ｒオンの寿命がＬＬＬ中のイオンの寿 命よりも短いならば、レーザ転移はＬＬＬ中のイオンの増大がレーザ作用に必要 なポピユレーション反転を破壊するために自己終了することが知られている。そ の結果そのような自己終了レーザは通常パルス形態でのみ動作し、ＬＬＬはポピ ユレーションパルス間の無出力の時間を与える。

そのような転移の一例はエルビウムイオンの’Ｉ１１．’２から１１３２への転 移であり、それは調査される主媒体の大部分において自己終了である。エルビウ ムイオンの自己終了転移は２．７乃至３μｍのレーザ出力を生成し、それはもし も延長高ポンプ強度が必要とされる。ポンプ用ランプの寿命か短いことによって 長い動作が阻まれ、レーザ媒体を冷却することが必要である。

この発明の目的は、本来自己終了レーザ転移であるものの連続波レーザ作用を維 持するためにそのような高パワーのポンプを必要としないレーザを提供すること である。

したがって、この発明は、レーザ空洞と、イオンのグラウンド状態よりそれぞれ 上にある上下のレーザレベルを育するレーザイオンを伴って空洞内に配置された レーザ媒体と、レーザ作用中上下のレーザレベル間のポピユレーション反転を維 持するために下方レーザレベルからイオンを高めるためにＪｌ；ｙＩな波長およ び強度の励起エネルギを供給するためのポンピング手段とを具備しているレーザ を提供する。

この装置はまた自己終了でない４レベルレーザで普通のようにグラウンド状態か らＵＬＬにイオンを励起するのに十分な強度の第２の波長でポンピングを行うポ ンプ手段を必要とする可能性もある。連続波レーザを生成するためにポピユレー ション反転を維持する手段を与えるための励起された状態吸収の使用は、自己終 了でないレーザ転移を行うためにイオン間相互作用を必要としないので高いドー パント密度の使用を不必要にする。その代りに例えばレーザによって高い効率で ポンピングされて低いドーパント密度が使用できる。これは特にレーザ媒体がド ープされた光ファイバを含む場合であり、光フアイバ手段の導波特性として、高 いパワー密度が大きなト１」互作用長にわたって維持されることができる。これ はまた光フアイバコアが高い表面対容積比を有するで熱効率が高い。好ましい装 置においてはイオンをＬＬＬから上昇させるポンプ励起エネルギの波長および強 度は、グラウンド状態から少なくとも上方レーザレベルへイオンを上昇させるの に適するように選択される。これは非常に簡単な装置を提Ｃ！（シ、それにおい ては単一の波長の光源がイオンをＵＬＬにポンプし、飽和を阻止するためにＬＬ Ｌをデボピュレートするために使用されることができる。

添付図面を参照にして以下この発明の実施例およびその動作方法を説明するが、 これは単なる例示に過ぎないものである。

第１図は、この発明によるレーザの１実施例の概略図である。

第２図は、−膜化された４レベルレーザのエネルギレベル図である。

第３図は、ガラス中のＥｒ３＋のエネルギレベル図である。

第４図は、３波長の励起エネルギにおけるポンピングを示す第３図に示された図 である。

第５図は、単一波長におけるポンピングを示す第３図に示された図である。

第６図は、第２の単一波長におけポンピングを示す第３図に示された図である。

第１図は２．７μｍにおいて高度に反射性の（９５％、９９％以上）銹電体ミラ ー２，４によって定められたレーザ空洞を備えたレーザを示し、それらミラーは レーザ媒体を構成する０、０８６モル％のＥｒ３＋でドープされｔこフロロジル コネート（ＺＢＩ八Ｎへ）ガラスの４０μｍのコア８を有する０、５　ｍの長さ の単一モード光ファイバと接触している。アルゴン・ｒオンレーザＩＯは以下説 明するように光フアイバレーザ８をポンプするように配置されている。

第２図を参照すると、−膜化された４レベルレーザのエネルギ図が示されている 。イオンは励起エネルギによりグラウンド状態からポンプレベルに励起される。

イオンは準安定性（メタステーブル）上方レーザレベルＤＬＬに到達するまで放 射性または非放射性転移によって減衰する。もしもポピユレーション反転が低い レーザレベルで設定されることができれば、レーザ転移はＵＬＬとＬＬＬとの間 で設定されることができる。

第１図の実施例に示すようなガラスの生体（ホスト）中のＥｒ”は２．７μｒｎ を放射するＵＬＬ’　　Ｉ、、　２とＬＬＬ４１．。

、・２との間のレーザ転移を有する。それら両方のレベルはグラウンド状態’　 Ｉ　ｌ　６．’２より上にある。ＵＬＬおよびＬＬＬに対して測定された寿命時 間は７　、８ｍｓおよび１０　、２ｍｓであり、すなわちこのレーザ転移は自己 終了型である。次に第４図を参照するとポンピングの概要が第３図のエネルギレ ベル図に重畳して示されており、それにおいてアルゴン・ｒオンレーザＩＯは全 ラインモードで動作されている。レーザ動作に支配的である主波長は４８８ｎｍ であり、それはイオンをグラウンド状態から’　Ｆ　７．’２レベルに励起し、 波長５１４ｎ＋ｎは２Ｈ，，２レベルに励起して第１の波長グループを形成し、 一方波長４７（ｉ、５ｎｏ＋は’　Ｉ　＋３，２Ｌ　Ｌ　Ｌから’Ｃ；、、２： 　　２に＋５２：　　’Ｇ９２の３レベルにイオンを励起し、後者はレーザ動作 期間中上下のレーザレベルＵＬＬとＬＬＬとの間のポピユレーション反転を維持 する。

第５図および第６図は、ただ一つのポンプ波長が必要とされるポンピング方法を 示している。ＬＬＬからのイオンの励起およびグラウンド状態からＵＬＬより上 へのイオンの励起に対して適切な波長および強度を有する励起エネルギを選択す ることによって、２．７μｍの’ｌ１ｌ−２から’１１３．’２へのレーザ転移 はただ一つの波長においてのみポンピングによって連続的に維持されることがで きる。Ｅｒ”に対する例として、第１図のレーザ媒体は第５図および第６図にそ れぞれ示されているように次の転移を同時に生じる波長である（それぞれ４７０ ．５ｎｍおよび７８５ｒ＋ｍ）。

１１５／’２から’　Ｆ　７　／　２へ、および’Ｉｌｌ、２から’Ｇ７．．２ 　：２Ｋ　１ｓ、−１２：　　’　Ｇ　９．／２へ、または’　ｌ　Ｉ　５．− ’２から４■７．・２へ、および’　Ｉ　ｌ　３．’２から２Ｈ，、、，２へこ の後者の方法は半導体レーザポンプを使用して構成されるので特に魅力的である 。

それぞれ１Ｏ１３および１１．８ｄＢ／ｍの吸収を伴う４８８ｎｍの４Ｆ７２レ ベルへ、または５１４ｎＩｍの２Ｈ，、２レベルへのいずれかのＩＷ以上による ポンピングは、イオンとイオンの相互作用が低いレーザレベルを著しくデボピュ レートするように充分に強くないことを示唆するレーザ作用を生成しない。しか しながら吸収が４．２６Ｂ／ｍである４７０．５ｎｍのポンピングは２．７０２ 　ｕ口１において連続波レーザ作用を生じる。しきい値発射パワーは吸収パワー の７３ｍＶに対応する１９１ｍｗである。

この発明はＥｒ３＋以外の自己終了レーザ転移にも適用可能であり、ＬＬＬから のＥＳＡが利用できるメカニズムである光フアイバ以外のレーザ媒体の形態が使 用されることができることを二２識すべきである。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．レーザ空洞と、 通常の自己終了レーザ転移を形成するイオンのグラウンド状態よりそれぞれ上に ある上下のレーザレベルを有するレーザイオンを伴って前記空洞内に配置された レーザ媒体と、連続波レーザを生成するために十分な上下のレーザレベル開のポ ピュレーション反転を維持するために下方レーザレベルからイオンを高いレベル に移動させるために適切な波長および強度の励起エネルギを供給するためのポン ピング手段とを具備しているレーザ。
2. ２．ポンピング手段は全ラインモードで動作するアルゴンイオンレーザを具備し ている請求項１記載のレーザ。
3. ３．励起エネルギはグラウンド状態から上方レーザレベルにイオンを上昇させる ために適切な波長および強度を有している請求項１記載のレーザ。
4. ４．レーザ媒体は導波体である請求項１乃至３のいずれか１項記載のレーザ。
5. ５．導波体は光ファイバである請求項４記載のレーザ。
6. ６．レーザ媒体はフロロジルコネートガラスをホスト材料とするエルビウムイオ ンである請求項５記載のレーザ。
7. ７．励起エネルギは４Ｉ１５／２から４Ｆ７／２への転移に対応している請求項 ６記載のレーザ。
8. ８．励起エネルギは４Ｉ１５／２から４Ｉ７／２への転移に対応している請求項 ６記載のレーザ。
9. ９．ポンピング手段が半導体レーザである請求項８記載のレーザ。