JPH11168252A - 小型固体レーザー - Google Patents

小型固体レーザー

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JPH11168252A
JPH11168252A JP9335276A JP33527697A JPH11168252A JP H11168252 A JPH11168252 A JP H11168252A JP 9335276 A JP9335276 A JP 9335276A JP 33527697 A JP33527697 A JP 33527697A JP H11168252 A JPH11168252 A JP H11168252A
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辰也 戸丸
Peteck Halvoe
ペテック ハルヴォエ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルス発振時の繰り返し周波数の高速化が可
能な小型化された固体レーザーを提供すること。 【解決手段】 利得結晶１の右側の面とチャープミラー
２の右側の面でキャビティを構成する。チャープミラー
２の方向から励起光を入射し利得結晶１の側から出力光
４を取り出す。チャープミラーを採用することにより分
散補償のためのパーツを小型化する。また利得結晶にミ
ラーのコーティングを施すことにより必要なミラーの数
を減らしレーザー系全体を小型化する。その結果繰り返
し周波数も大きくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、小型固体レーザー
に関し、特に波長多重通信用の多波長光源、分光用高帯
域光源、測距用超短パルス光源、計測器用超短パルス光
源の分野で利用される小型固体レーザーに関する。
【０００２】
【従来の技術】固体レーザーのキャビティ構造はこれま
でに色々と考案されている（例えば、光学 第２４巻 第
７号 ３７８ページ）。基本的構成はキャビティを構成
するための４枚以上のミラー、利得媒体としての固体結
晶、固体結晶で生じる波長分散を補償するためのプリズ
ム対または回折格子対である。この基本的構成では構成
要素数が多く、またプリズム対や回折格子対による分散
補償系ではその対の間を数十センチメートル以上離さな
くてはならず、小型化することができない。またパルス
発振させた場合、キャビティを小型化していないと繰り
返し周波数を大きくすることができない。従来の固体レ
ーザーの繰り返し周波数は100 MHz程度である。通信用
等で利用するためには数GHz以上の繰り返し周波数が必
要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】固体レーザーを通信用
等で使用可能にするために、小型化し、繰り返し周波数
を数GHz以上にすることが課題である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】固体レーザーを小型化す
るためには構成要素数を減らし、プリズム対や回折格子
対を使わないで利得結晶で生じる波長分散を補償する必
要がある。分散補償の方法として本発明では多層膜コー
ティングにより作られるチャープミラー（R. Szipoecs
他、Optics Letters, Vol. 19, 201 (1994)）を使う。
この方法によると数十ミクロンのコーティング厚で分散
補償が達成され、大幅な小型化が可能になる。またこの
多層膜コーティングはミラーとして働いているので、必
要なミラーの数を減らすことにもなる。
【０００５】利得結晶は従来の方法では光を透過させて
いるだけであるが、本発明では利得結晶の片面に反射コ
ーティング、あるいはチャープミラーコーティング、あ
るいは可飽和吸収体ミラーをコーティングするので、利
得結晶の片面がミラーになっており必要なミラーの数を
減らすことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に図を参照して本発明の実施
例について説明する。図１から図４に小型固体レーザー
の構成例を示す。小型固体レーザーは利得結晶１の右側
の面とチャープミラー２の右側の面でキャビティを構成
する。励起光源３からの入射光と出力光４の入出力の方
法により図１から図４の種類に分類される。図１ではチ
ャープミラー２の方向から励起光を入射し利得結晶１の
側から出力光４を取り出す。図２では図１とは反対で、
利得結晶１の側から励起光を入射しチャープミラー２側
から出力光４を取り出す。図３では励起光・出力光共に
チャープミラー２側である。図４では励起光・出力光共
に利得結晶１側である。
【０００７】利得結晶１の構造は図５・６・７に示すよ
うに色々な構造がある。いずれの構造でも利得結晶１の
右側の面１１は反射コーティングまたはチャープミラー
コーティングまたは可飽和吸収体ミラーのコーティング
をしてある。図１と図４の場合のように出力光４を利得
結晶１側から取り出す場合は、面１１のコーティングは
数パーセントの出力用カップリングミラーにする。図２
と図３の場合のように出力光を利得結晶１側から取り出
さない場合は、面１１のコーティングは高反射仕様であ
る。利得結晶１の左側の面１２は図５のように無反射コ
ーティングあるいは可飽和吸収体を施した場合や、図６
と図７の場合のようにブリュスタ角に研磨し反射を抑え
た場合がある。ブリュスタ角に研磨した構造の最も単純
なものが図６のように面１１を平面にカットしたもので
ある。しかしながらブリュスタ角は波長によりわずかに
異なるため超短パルス発振のようにスペクトルが広い場
合には波長ごとに利得結晶１内の光路が変化する。図７
ではそれを補正するため面１１を円柱曲面にしてある。
【０００８】チャープミラー２の構造を図８と図９に示
す。チャープミラー２は凹面鏡であり、焦点距離はキャ
ビティ内のエネルギー密度と利得結晶のカーレンズ効果
と繰り返し周波数により決定され、数十mmの程度であ
る。チャープミラーは多層膜コーティングにより作ら
れ、図８と図９の右側の面２１がそれである。図４の配
置では励起光と出力光４は利得結晶１側より入出力され
るためチャープミラー２のミラー面の反対側の面は特に
満たすべき必要条件はない(図８)。一方、図１・２・３
の配置ではチャープミラー２側から入出力があるためそ
れに対する光学系が必要である。入出力光に対してチャ
ープミラー２に凸レンズの働きを持たせると(図９)、シ
ステム全体がさらに小型化する。このとき無反射コーテ
ィング２２を施すと効果的である。
【０００９】励起光源３は固体レーザーまたは半導体レ
ーザーである。システム全体を小型化するためには半導
体レーザーを使うことが有効である。
【００１０】以上本発明による小型固体レーザーの実施
の形態を示したが、次にこの小型固体レーザーを通信用
に適用した例を示す。通信用には1.5 mm帯に発振波長を
持つCr:YAGレーザーを用いる。 Cr:YAG結晶の吸収帯は
1.05 mm付近にピークを持ち、励起光源としてはNd:YV
O4, Nd:YLF, Nd:YAGレーザー等の固体レーザー及び半導
体レーザーが使用可能である。
【００１１】Cr:YAGレーザーを超短パルス発振させると
広いスペクトル(最大で200 nm)を持つので波長多重通信
用の光源に有効である。 Cr:YAGレーザーを波長多重通
信に適用した例を図１０に示す。 Cr:YAGレーザー６１
の出力光は分波器６２により波長別に分離され、変調器
６３により波長別に変調される。その後合波器６４によ
り合波され光ファイバで伝送された後、分波器６２によ
り分波され検出器６５により波長別に検出される。図１
０から明らかなように波長多重通信用の全波長を１台の
Cr:YAGレーザー６１から取り出している。
【００１２】
【発明の効果】従来の固体レーザーは十分に小型化され
ていなかったために、その用途は専門家による実験用以
外あまり見当たらなかった。固体レーザーにはスペクト
ル帯域が広く超短パルス化が可能なものも多く半導体レ
ーザーにはない特徴を持ち合わせている。本発明により
固体レーザーが小型化されると計測機器への組み込みが
可能になり利用される用途が広範囲になる。
【００１３】波長多重通信では従来複数のレーザーを並
べて光源としていたが、Cr:YAGレーザーのような固体レ
ーザーを用いれば１台の光源から多数の波長を取り出す
ことができる。本発明により固体レーザーが小型化さ
れ、繰り返し周波数が高速化されると波長多重通信装置
に固体レーザーを組み込むことが可能になり波長多重通
信における伝送容量が大幅に増大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】小型固体レーザーの構成例を示す図。
【図２】小型固体レーザーの構成例を示す図。
【図３】小型固体レーザーの構成例を示す図。
【図４】小型固体レーザーの構成例を示す図。
【図５】利得結晶の構成例を示す図を示す図。
【図６】利得結晶の構成例を示す図。
【図７】利得結晶の構成例を示す図。
【図８】チャープミラーの構成例を示す図。
【図９】チャープミラーの構成例を示す図。
【図１０】小型固体レーザーを波長多重通信に適用した
例を示す図。
【符号の説明】
１：利得結晶、２：チャープミラー、３：励起光源、
４：出力、５：ミラー、１１：反射ミラー・チャープミ
ラー・可飽和吸収体ミラー等のコーティング、１２：無
反射コーティングあるいは可飽和吸収体のコーティン
グ、２１：チャープミラーコーティング、２２：無反射
コーティング、６１：Cr:YAGレーザー、６２：分波器、
６３：変調器アレイ、６４：合波器、６５：検出器アレ
イ。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光を増幅する固体結晶と、前記固体結晶で
    生じる波長分散を補償する多層膜コーティングを有する
    曲面チャープミラーと、前記固体結晶を励起するための
    光源と、を有し、前記固体結晶の一つの面と前記曲面チ
    ャープミラーでキャビティを構成することを特徴とする
    小型固体レーザー。
  2. 【請求項２】前記キャビティを構成する前記固体結晶の
    一つの面は、反射膜をコーティングされているか、チャ
    ープミラー膜をコーティングされているか、または可飽
    和吸収体をコーティングされていることを特徴とする請
    求項１記載の小型固体レーザー。
  3. 【請求項３】前記固体結晶の前記一つの面の反対側の面
    は、無反射コーティングされているか、可飽和吸収体を
    コーティングされていることを特徴とする請求項２記載
    の小型固体レーザー。
  4. 【請求項４】前記固体結晶の前記一つの面の反対側の面
    に入射する光が、前記反対側の面に対してブリュースタ
    角で入射することを特徴とする請求項１に記載の小型固
    体レーザー。
  5. 【請求項５】前記固体結晶の一つの面が、平面または円
    柱曲面であることを特徴とする請求項４に記載の小型固
    体レーザー。
  6. 【請求項６】前記固体結晶内の光路を、光の波長に対応
    させて変化させて分散補償を行うことを特徴とする請求
    項４に記載の小型固体レーザー。
  7. 【請求項７】前記チャープミラーは、曲面を有し、所定
    の量の光を透過し、前記キャビティからレーザー光を取
    り出すことを特徴とする請求項２に記載の小型固体レー
    ザー。
  8. 【請求項８】前記固体結晶の一つの面は、所定の量の光
    を透過し、キャビティからレーザー光を取り出すことを
    特徴とする請求項２に記載の小型固体レーザー。
  9. 【請求項９】曲面を有する前記チャープミラーはレンズ
    機能をもつ基板を有し、前記キャビティから取り出され
    るレーザー光が所定の位置に収束することを特徴とする
    請求項７記載の小型固体レーザー。
  10. 【請求項１０】前記固体結晶の一つの面から、または前
    記曲面チャープミラーの一つの面から、前記キャビティ
    に光源からの励起光を導き入れることを特徴とする請求
    項２記載の小型固体レーザー。
  11. 【請求項１１】前記曲面チャープミラーを形成する前記
    基板は、光源からの励起光を収束するレンズであること
    を特徴とする請求項１０記載の小型固体レーザー。
  12. 【請求項１２】前記光源が、固体レーザー又は半導体レ
    ーザーであることを特徴とする請求項１記載の小型固体
    レーザー。
  13. 【請求項１３】前記固体結晶は、ＣｒをドープしたＹＡ
    Ｇ、ＴｉをドープしたＡｌ2Ｏ3、ＣｒをドープしたＬｉ
    ＳＡＦ、ＣｒをドープしたＭｇ2ＳｉＯ4、またはＮｄを
    ドープしたガラスであることを特徴とする請求項１〜１
    ２のいずれかに記載の小型固体レーザー。
  14. 【請求項１４】対向する固体結晶と、多層膜コーティン
    グを有するチャープミラーとを備えたキャビティーを有
    し、キャビティー中で光が複数回往復し、固体結晶で増
    幅されることを特徴とする小型固体レーザー。
JP9335276A 1997-12-05 1997-12-05 小型固体レーザー Pending JPH11168252A (ja)

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