JP2015170795A - Fiber laser equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】波長616nmまたはその近傍のレーザ光を高い強度で選択的に発振することができるファイバーレーザ装置を提供する。
【解決手段】ファイバーレーザ装置は、蛍光を発する発光物質としてプラセオジムイオンが含有されたコアを有する光ファイバーと、光ファイバーの一端面に配置された入射側ミラーおよび光ファイバーの他端面に配置された出射側ミラーよりなる共振器とを備え、励起光を入射側ミラーを介して光ファイバーの一端面に入射することにより、出射側ミラーからレーザ光を発振し、入射側ミラーおよび出射側ミラーは誘電体多層膜よりなり、616nm±3nmの波長域のいずれかの波長において、出射側ミラーの反射率が95%±1%、605nmの波長において、入射側ミラーおよび出射側ミラーの反射率が97%以上、635nmの波長において、入射側ミラーの反射率が99%以上で出射側ミラーの反射率が97%以上であることを特徴とする。
【選択図】図1A fiber laser device capable of selectively oscillating laser light having a wavelength of 616 nm or the vicinity thereof with high intensity is provided.
An optical fiber having a core containing praseodymium ions as a luminescent substance that emits fluorescence, an incident side mirror disposed on one end surface of the optical fiber, and an output side mirror disposed on the other end surface of the optical fiber And a laser beam is oscillated from the exit-side mirror by causing the excitation light to enter the one end face of the optical fiber via the entrance-side mirror. The entrance-side mirror and the exit-side mirror are made of a dielectric multilayer film. Thus, at any wavelength in the wavelength region of 616 nm ± 3 nm, the reflectance of the output side mirror is 95% ± 1%, and at the wavelength of 605 nm, the reflectivity of the incident side mirror and the output side mirror is 97% or more and 635 nm. In terms of wavelength, the reflectance of the incident side mirror is 99% or more and the reflectance of the exit side mirror is 97% or more. It is a sign.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、光ファイバーの両端面に共振器が配置されてなるファイバーレーザ装置に関する。 The present invention relates to a fiber laser device in which resonators are arranged on both end faces of an optical fiber.
分光方式の3Dシネマプロジェクタにおいては、赤色、緑色および青色の各色の光源として、互いに波長が15nm以上異なる2種類の光源が必要とされる。このような3Dシネマプロジェクタに用いられる光源としては、色再現性および寿命特性の観点から、レーザ光源を採用することが計画されている。
この3Dシネマプロジェクタにおいて、2種類の赤色レーザ光源のうち、一方の赤色レーザ光源としては、高い出力が得られることから、発振波長が640nmのレーザダイオードが採用されている。このため、他方の赤色レーザ光源には、波長625nm(640nm−15nm)以下または波長655nm(640nm+15nm)以上のレーザ光を発振するものであることが必要とされる。然るに、現在、発振波長が625nmの高出力レーザダイオードを得ることが困難である。従って、他方の赤色レーザ光源としては、発振波長が655nmのレーザダイオードを用いることが検討されている。
しかしながら、波長655nmの光の視感度(0.0816)は、例えば波長613nmの光の視感度(0.4656)に比べて極めて低い。そのため、他方の赤色レーザ光源として、発振波長が655nmのレーザダイオードを使用した場合には、十分な明るさを確保するために、大きいエネルギーが必要である、という問題がある。
In a spectral 3D cinema projector, two types of light sources having wavelengths different from each other by 15 nm or more are required as light sources of red, green, and blue colors. As a light source used for such a 3D cinema projector, it is planned to adopt a laser light source from the viewpoint of color reproducibility and lifetime characteristics.
In this 3D cinema projector, a laser diode having an oscillation wavelength of 640 nm is employed as one of the two types of red laser light sources because a high output can be obtained. Therefore, the other red laser light source is required to oscillate laser light having a wavelength of 625 nm (640 nm-15 nm) or less or a wavelength of 655 nm (640 nm + 15 nm) or more. However, at present, it is difficult to obtain a high-power laser diode having an oscillation wavelength of 625 nm. Therefore, the use of a laser diode having an oscillation wavelength of 655 nm as the other red laser light source has been studied.
However, the visibility (0.0816) of light with a wavelength of 655 nm is very low compared to the visibility (0.4656) of light with a wavelength of 613 nm, for example. Therefore, when a laser diode with an oscillation wavelength of 655 nm is used as the other red laser light source, there is a problem that a large amount of energy is required to ensure sufficient brightness.
ところで、レーザダイオード以外のレーザ光源としては、フッ化物ガラス中に希土類元素イオンがドープされたコアを有する光ファイバーを、レーザダイオードによって励起するファイバーレーザ装置が知られている(特許文献1乃至特許文献4参照。)。
By the way, as a laser light source other than the laser diode, there is known a fiber laser device that excites an optical fiber having a core doped with rare earth element ions in fluoride glass by a laser diode (
図14は、フッ化アルミニウムを主成分としたフッ化物ガラス中にプラセオジムイオン(Pr3+)がドープされた材料の蛍光スペクトルを示す図である。この図に示すように、プラセオジムイオン(Pr3+)がドープされた材料においては、波長605nmおよび波長635nmにピークを有する蛍光スペクトルが得られる。従って、光ファイバーにドープされる希土類元素イオンとして、プラセオジムイオンを用いた場合には、発振波長が605nmまたは635nmのファイバーレーザ装置を得ることが可能である。 FIG. 14 is a diagram showing a fluorescence spectrum of a material in which praseodymium ions (Pr 3+ ) are doped in fluoride glass containing aluminum fluoride as a main component. As shown in this figure, in a material doped with praseodymium ions (Pr 3+ ), a fluorescence spectrum having peaks at a wavelength of 605 nm and a wavelength of 635 nm is obtained. Therefore, when praseodymium ions are used as the rare earth element ions doped into the optical fiber, it is possible to obtain a fiber laser device having an oscillation wavelength of 605 nm or 635 nm.
しかしながら、3Dシネマプロジェクタにおける他方の赤色レーザ光源としては、発振波長が625nmであることが必要であるため、発振波長が635nmのファイバーレーザ装置を使用することはできない。
また、DCI(Digital Cinema Initiatives)規格においては、赤色光の色再現限界値が613nmである。このため、3Dシネマプロジェクタにおける他方の赤色レーザ光源として、発振波長が605nmのファイバーレーザ装置を使用することはできない。
このように、3Dシネマプロジェクタにおける他方の赤色レーザ光源として使用可能な波長613〜625nmのレーザ光を発振するファイバーレーザ装置は製品化されておらず、その製品開発が望まれている。
However, since the other red laser light source in the 3D cinema projector needs to have an oscillation wavelength of 625 nm, a fiber laser device having an oscillation wavelength of 635 nm cannot be used.
Further, in the DCI (Digital Cinema Initiatives) standard, the color reproduction limit value of red light is 613 nm. For this reason, a fiber laser device having an oscillation wavelength of 605 nm cannot be used as the other red laser light source in the 3D cinema projector.
Thus, a fiber laser device that oscillates laser light with a wavelength of 613 to 625 nm that can be used as the other red laser light source in a 3D cinema projector has not been commercialized, and development of the product is desired.
本発明の目的は、波長616nmまたはその近傍のレーザ光を高い強度で選択的に発振することができるファイバーレーザ装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fiber laser device capable of selectively oscillating laser light having a wavelength of 616 nm or its vicinity with high intensity.
本発明のファイバーレーザ装置は、蛍光を発する発光物質としてプラセオジムイオンが含有されたコアを有する光ファイバーと、この光ファイバーの一端面に配置された入射側ミラーおよび当該光ファイバーの他端面に配置された出射側ミラーよりなる共振器とを備えてなり、励起光を前記入射側ミラーを介して前記光ファイバーの一端面に入射することにより、前記出射側ミラーからレーザ光を発振するファイバーレーザ装置において、
前記入射側ミラーおよび前記出射側ミラーの各々は、誘電体多層膜によって構成されており、
616nm±3nmの波長域のいずれかの波長において、前記出射側ミラーの反射率が95%±1%であり、
605nmの波長において、前記入射側ミラーの反射率が99%以上であり、かつ、前記出射側ミラーの反射率が97%以上であり、
635nmの波長において、前記入射側ミラーの反射率が99%以上であり、かつ、前記出射側ミラーの反射率が97%以上であることを特徴とする。
The fiber laser device of the present invention includes an optical fiber having a core containing praseodymium ions as a light emitting substance that emits fluorescence, an incident side mirror disposed on one end surface of the optical fiber, and an output side disposed on the other end surface of the optical fiber. A fiber laser device that oscillates laser light from the exit-side mirror by making excitation light incident on one end surface of the optical fiber via the entrance-side mirror.
Each of the incident side mirror and the emission side mirror is constituted by a dielectric multilayer film,
In any wavelength in the wavelength region of 616 nm ± 3 nm, the reflectance of the exit side mirror is 95% ± 1%,
At a wavelength of 605 nm, the reflectance of the incident side mirror is 99% or more, and the reflectance of the emission side mirror is 97% or more,
At a wavelength of 635 nm, the reflectance of the incident side mirror is 99% or more, and the reflectance of the exit side mirror is 97% or more.
また、本発明のファイバーレーザ装置は、蛍光を発する発光物質としてプラセオジムイオンが含有されたコアを有する光ファイバーと、この光ファイバーの一端面に配置された入射側ミラーおよび当該光ファイバーの他端面に配置された出射側ミラーよりなる共振器とを備えてなり、励起光を前記入射側ミラーを介して前記光ファイバーの一端面に入射することにより、前記出射側ミラーからレーザ光を発振するファイバーレーザ装置において、
前記入射側ミラーおよび前記出射側ミラーの各々は、誘電体多層膜によって構成されており、
616nm±3nmの波長域のいずれかの波長において、前記出射側ミラーの反射率が95%±1%であり、
605nmの波長において、前記入射側ミラーの反射率または出射側ミラーの反射率が90%以下であり、
635nmの波長において、前記入射側ミラーの反射率が99%以上であり、かつ、前記出射側ミラーの反射率が97%以上であることを特徴とする。
Further, the fiber laser device of the present invention is an optical fiber having a core containing praseodymium ions as a light emitting substance that emits fluorescence, an incident side mirror disposed on one end surface of the optical fiber, and an other end surface of the optical fiber. A fiber laser device that oscillates laser light from the exit-side mirror by entering excitation light into one end surface of the optical fiber via the entrance-side mirror.
Each of the incident side mirror and the emission side mirror is constituted by a dielectric multilayer film,
In any wavelength in the wavelength region of 616 nm ± 3 nm, the reflectance of the exit side mirror is 95% ± 1%,
At a wavelength of 605 nm, the reflectance of the incident side mirror or the reflectance of the output side mirror is 90% or less,
At a wavelength of 635 nm, the reflectance of the incident side mirror is 99% or more, and the reflectance of the exit side mirror is 97% or more.
また、本発明のファイバーレーザ装置は、蛍光を発する発光物質としてプラセオジムイオンが含有されたコアを有する光ファイバーと、この光ファイバーの一端面に配置された入射側ミラーおよび当該光ファイバーの他端面に配置された出射側ミラーよりなる共振器とを備えてなり、励起光を前記入射側ミラーを介して前記光ファイバーの一端面に入射することにより、前記出射側ミラーからレーザ光を発振するファイバーレーザ装置において、
前記入射側ミラーおよび前記出射側ミラーの各々は、誘電体多層膜によって構成されており、
616nm±3nmの波長域のいずれかの波長において、前記出射側ミラーの反射率が95%±1%であり、
605nmの波長において、前記入射側ミラーの反射率または前記出射側ミラーの反射率が90%以下であり、
635nmの波長において、前記入射側ミラーの反射率または前記出射側ミラーの反射率が90%以下であることを特徴とする。
Further, the fiber laser device of the present invention is an optical fiber having a core containing praseodymium ions as a light emitting substance that emits fluorescence, an incident side mirror disposed on one end surface of the optical fiber, and an other end surface of the optical fiber. A fiber laser device that oscillates laser light from the exit-side mirror by entering excitation light into one end surface of the optical fiber via the entrance-side mirror.
Each of the incident side mirror and the emission side mirror is constituted by a dielectric multilayer film,
In any wavelength in the wavelength region of 616 nm ± 3 nm, the reflectance of the exit side mirror is 95% ± 1%,
At a wavelength of 605 nm, the reflectance of the incident side mirror or the reflectance of the output side mirror is 90% or less,
The reflectance of the incident side mirror or the reflectance of the exit side mirror is 90% or less at a wavelength of 635 nm.
また、本発明のファイバーレーザ装置は、蛍光を発する発光物質としてプラセオジムイオンが含有されたコアを有する光ファイバーと、この光ファイバーの一端面に配置された入射側ミラーおよび当該光ファイバーの他端面に配置された出射側ミラーよりなる共振器とを備えてなり、励起光を前記入射側ミラーを介して前記光ファイバーの一端面に入射することにより、前記出射側ミラーからレーザ光を発振するファイバーレーザ装置において、
前記入射側ミラーおよび前記出射側ミラーの各々は、誘電体多層膜によって構成されており、
616nm±3nmの波長域のいずれかの波長において、前記出射側ミラーの反射率が95%±1%であり、
605nmの波長において、前記入射側ミラーの反射率が99%以上であり、かつ、前記出射側ミラーの反射率が97%以上であり、
635nmの波長において、前記入射側ミラーの反射率が90%以下であることを特徴とする。
この構成の本発明のファイバーレーザ装置においては、前記出射側ミラーの反射率が、635nmの波長において、90%以下であることが好ましい。
Further, the fiber laser device of the present invention is an optical fiber having a core containing praseodymium ions as a light emitting substance that emits fluorescence, an incident side mirror disposed on one end surface of the optical fiber, and an other end surface of the optical fiber. A fiber laser device that oscillates laser light from the exit-side mirror by entering excitation light into one end surface of the optical fiber via the entrance-side mirror.
Each of the incident side mirror and the emission side mirror is constituted by a dielectric multilayer film,
In any wavelength in the wavelength region of 616 nm ± 3 nm, the reflectance of the exit side mirror is 95% ± 1%,
At a wavelength of 605 nm, the reflectance of the incident side mirror is 99% or more, and the reflectance of the emission side mirror is 97% or more,
The reflectance of the incident side mirror is 90% or less at a wavelength of 635 nm.
In the fiber laser device of the present invention having this configuration, the reflectance of the output side mirror is preferably 90% or less at a wavelength of 635 nm.
本発明のファイバーレーザ装置によれば、共振器を構成する出射側ミラーが、或いは入射側ミラーおよび出射側ミラーの両方が、特定の分光反射率特性を有するため、波長616nmまたはその近傍のレーザ光を高い強度で選択的に発振することができる。 According to the fiber laser device of the present invention, since the exit side mirror constituting the resonator, or both the entrance side mirror and the exit side mirror have specific spectral reflectance characteristics, a laser beam having a wavelength of 616 nm or in the vicinity thereof. Can be selectively oscillated with high intensity.
以下、本発明のファイバーレーザ装置の実施の形態について説明する。
[ファイバーレーザ装置の構成]
図1は、本発明のファイバーレーザ装置の一例における構成を示す説明用断面図である。このファイバーレーザ装置は、励起光を受けて蛍光を発する光ファイバー10と、光ファイバー10内に発生した蛍光を共振する共振器20と、光ファイバー10に入射される励起光を出射する励起用レーザ素子30と、光ファイバー10および励起用レーザ素子30を結合するための結合用レンズユニット35とを備えてなる。
Hereinafter, embodiments of the fiber laser device of the present invention will be described.
[Configuration of fiber laser device]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the configuration of an example of the fiber laser device of the present invention. This fiber laser device includes an
[光ファイバー]
光ファイバー10は、レーザ媒質となる断面円形の線状のコア15と、このコア15の外周面を覆うよう一体的に設けられた円筒状のクラッド16とにより構成されている。この光ファイバー10は、例えばジルコニアよりなる円筒状のファイバーチューブ17内に挿入されている。光ファイバー10におけるクラッド16とファイバーチューブ17とは、例えば耐熱性接着剤によって接着されている。
また、光ファイバー10の両端面は、発振波長(例えば616nm)の波長λに対して、1/5λの精度で鏡面仕上げが施されている。これにより、光ファイバー10の一端面(図において左端面)は、励起光が入射される入射側端面11とされ、光ファイバー10の他端面が、レーザ光が出射される出射側端面12とされている。
[Optical fiber]
The
Further, both end surfaces of the
光ファイバー10におけるコア15を構成する材料としては、母材中に、励起光を受けて蛍光を発する発光物質としてプラセオジムイオン(Pr3+)が含有されてなるものが用いられる。
コア15の母材としては、AlF3 −BaF2 −SrF2 −CaF2 −MgF2 −YF3 等のフッ化アルミニウムを主成分としたフッ化物ガラス、ZBLANP(ZrF4 −BaF2 −LaF3 −AlF3 −NaF−PbF2 )等のZr系フッ化物ガラスなどを用いることができる。
コア15中におけるプラセオジムイオンの割合は、例えば500〜6000ppmである。
As a material constituting the core 15 in the
As a base material of the core 15, fluoride glass mainly composed of aluminum fluoride such as AlF 3 —BaF 2 —SrF 2 —CaF 2 —MgF 2 —YF 3 , ZBLANP (ZrF 4 —BaF 2 —LaF 3 —AlF). Zr fluoride glass such as 3 -NaF-PbF 2 ) can be used.
The ratio of praseodymium ions in the
光ファイバー10におけるクラッド16を構成する材料としては、Al系フッ化物ガラス、Zr系フッ化物ガラスなどを用いることができる。
As a material constituting the clad 16 in the
光ファイバー10の全長は、例えば30〜100mmである。
また、光ファイバー10におけるコア15の外径は、例えば7〜40μmである。
The total length of the
Moreover, the outer diameter of the core 15 in the
[共振器]
共振器20は、光ファイバー10の入射側端面11に配置された入射側ミラー21と、光ファイバー10の出射側端面12に配置された出射側ミラー22とにより構成されている。
[Resonator]
The
共振器20における入射側ミラー21および出射側ミラー22の各々は、例えばSiO2 よりなる低屈折率層と例えばTa2 O5 よりなる高屈折率層とが交互に積層されてなる誘電体多層膜により構成されている。入射側ミラー21および出射側ミラー22を構成する誘電体多層膜の厚みは、2〜5μmであることが好ましい。この厚みが過小である場合には、所望の分光反射率特性を実現することが困難である。一方、この厚みが過大である場合には、ファイバー軸に対して角度を持った光が入射側ミラー21または出射側ミラー22で反射される際に、コア15中に戻らない光(損失)が増加し、レーザの効率が悪くなる。
入射側ミラー21を構成する誘電体多層膜における低屈折率層および高屈折率層の層数は、それぞれ10〜25層(合計で20〜50層)である。
また、出射側ミラー22を構成する誘電体多層膜における低屈折率層および高屈折率層の層数は、それぞれ10〜25層(合計で20〜50層)である。
Each of the
The number of low refractive index layers and high refractive index layers in the dielectric multilayer film constituting the
Moreover, the number of layers of the low refractive index layer and the high refractive index layer in the dielectric multilayer film constituting the
入射側ミラー21としては、励起用レーザ素子30からの励起光の透過率が大きく、発振されるレーザ光の波長域の光の反射率が大きいものが用いられる。
出射側ミラー22としては、616nm±3nmの波長域のいずれかの波長において反射率が95%±1%である分光反射率特性を有するものが用いられる。出射側ミラー22における616nm±3nmの波長域の光の反射率が過小である場合には、コア15の内部での蓄積エネルギーが十分でないため、励起光の入射エネルギーの閾値(レーザ発振の閾値)が大きくなり、効率が悪くなる。一方、出射側ミラー22における616nm±3nmの波長域の光の反射率が過大である場合には、コア15内でのわずかな吸収や拡散等により取り出し出力が減少する。実験的には、95%が最適であることが判明している。
As the
As the
また、共振器20は、下記の条件(1)〜条件(5)のいずれかを満足するものである。
条件(1):
605nmの波長において、入射側ミラー21の反射率が99%以上であり、かつ、出射側ミラー22の反射率が97%以上であり、また635nmの波長において、入射側ミラー21の反射率が99%以上であり、かつ、出射側ミラー22の反射率が97%以上である。
条件(2):
605nmの波長において、入射側ミラー21の反射率または出射側ミラー22の反射率が90%以下であり、また635nmの波長において、入射側ミラー21の反射率が99%以上であり、かつ、出射側ミラー22の反射率が97%以上である。
条件(3):
605nmの波長において、入射側ミラー21の反射率または出射側ミラー22の反射率が90%以下であり、また635nmの波長において、入射側ミラー21の反射率または出射側ミラー22の反射率22が90%以下である。
条件(4):
605nmの波長において、入射側ミラー21の反射率が99%以上であり、かつ、出射側ミラー22の反射率が97%以上であり、また635nmの波長において、入射側ミラー21の反射率が90%以下である。
条件(5):
条件(4)において、更に、635nmの波長において、出射側ミラー22の反射率が90%以下である。すなわち、605nmの波長において、入射側ミラーの反射率が99%以上であり、かつ、出射側ミラーの反射率が97%以上であり、また635nmの波長において、入射側ミラーの反射率および出射側ミラーの反射率が90%以下である。
The
Condition (1):
At the wavelength of 605 nm, the reflectance of the
Condition (2):
At the wavelength of 605 nm, the reflectivity of the
Condition (3):
At the wavelength of 605 nm, the reflectance of the
Condition (4):
At the wavelength of 605 nm, the reflectance of the
Condition (5):
In condition (4), the reflectance of the
上記の条件(1)〜条件(5)のいずれかを満足することにより、波長605nm若しくはその近傍のレーザ光、および635nm若しくはその近傍のレーザ光の少なくとも一方が発振することを防止できる。
具体的に説明すると、605nmの波長において、入射側ミラー21の反射率または出射側ミラー22の反射率が90%以下であることによれば、波長605nmまたはその近傍の光は、吸収損失が大きくなるため、レーザ発振した光を出射側ミラー22から放射することを防止することができる。
同様に、635nmの波長において、入射側ミラー21の反射率または出射側ミラー22の反射率が90%以下であることによれば、光ファイバー10のコア15中において、波長635nmまたはその近傍の光が、レーザ発振することを防止することができる。
また、605nmの波長において、入射側ミラー21の反射率が99%以上であって、かつ、出射側ミラー22の反射率が97%以上であることによれば、光ファイバー10のコア15中において、波長605nmまたはその近傍の光が、その増幅が不十分で反転分布状態にならないため、レーザ発振することを防止することができる。
同様に、635nmの波長において、入射側ミラー21の反射率が99%以上であって、かつ、出射側ミラー22の反射率が97%以上であることによれば、光ファイバー10のコア15中において、波長635nmまたはその近傍の光が、レーザ発振することを防止することができる。
By satisfying any of the above conditions (1) to (5), it is possible to prevent at least one of the laser beam having a wavelength of 605 nm or its vicinity and the laser beam having a wavelength of 635 nm or its vicinity from oscillating.
More specifically, when the reflectance of the
Similarly, when the reflectance of the
Further, at the wavelength of 605 nm, the reflectivity of the
Similarly, at the wavelength of 635 nm, the reflectivity of the
上記の条件(1)〜条件(5)のいずれも満足しない場合には、波長605nm若しくはその近傍のレーザ光、または635nm若しくはその近傍のレーザ光が発振されるおそれがある。 If none of the above conditions (1) to (5) is satisfied, there is a possibility that a laser beam having a wavelength of 605 nm or its vicinity or a laser beam having a wavelength of 635 nm or its vicinity may be oscillated.
尚、入射側ミラー21または出射側ミラー22に半値幅10nm程度の狭帯域ミラーを使用して発振波長を制限することも可能であるが、誘電体多層膜の層数が80層(8μm)以上必要であり、このようなミラーを用いた場合には、前述したようにレーザの効率が極端に悪くなってしまう。
It is possible to limit the oscillation wavelength by using a narrow band mirror having a half width of about 10 nm for the
入射側ミラー21の一例を挙げると、23層のSiO2 よりなる低屈折率層と23層のTa2 O5 よりなる高屈折率層とが交互に積層された誘電体多層膜によって構成され、低屈折率層の厚みの合計が1.6μm、高屈折率層の厚みの合計が2.3μmである。この例の入射側ミラー21の分光反射率曲線図を図2に示す。この入射側ミラー21は、波長570〜640nmの波長域の光の反射率が99%以上で、波長430〜480nmの光の透過率が95%以上である。
An example of the
入射側ミラー21の他の例を挙げると、25層のSiO2 よりなる低屈折率層と25層のTa2 O5 よりなる高屈折率層とが交互に積層された誘電体多層膜によって構成され、低屈折率層の厚みの合計が1.6μm、高屈折率層の厚みの合計が2.6μmである。この例の入射側ミラー21の分光反射率曲線図を図3に示し、この図3に示す分光反射率曲線の部分拡大図を図4に示す。この入射側ミラーは、波長430〜480nmの光の透過率が95%以上で、波長560〜620nmの光の反射率が99%以上で、波長635nmの光の反射率が90%以下である。
As another example of the
出射側ミラー22の一例を挙げると、27層のSiO2 よりなる低屈折率層と27層のTa2 O5 よりなる高屈折率層とが交互に積層された誘電体多層膜によって構成され、低屈折率層の厚みの合計が2.4μm、高屈折率層の厚みの合計が2.3μmである。この例の出射側ミラー22の分光反射率曲線図を図5に示し、この図5に示す分光反射率曲線の部分拡大図を図6に示す。この出射側ミラー22は、波長616nmの光の反射率が95%、波長605nmの光の反射率が99.2%、波長635nmの光の反射率が99.8%である。
An example of the
出射側ミラー22の他の例を挙げると、21層のSiO2 よりなる低屈折率層と21層のTa2 O5 よりなる高屈折率層とが交互に積層された誘電体多層膜によって構成され、低屈折率層の厚みの合計が2.2μm、高屈折率層の厚みの合計が1.6μmである。この例の出射側ミラー22の分光反射率曲線図を図7に示し、この図7に示す分光反射率曲線の部分拡大図を図8に示す。この出射側ミラー22は、波長619nmの光の反射率が95.2%、波長605nmの光の反射率が81%、波長635nmの光の反射率が92.2%である。
To give another example of the
[励起用レーザ素子および結合用レンズユニット]
励起用レーザ素子30は、結合用レンズユニット35を介して、共振器20における入射側ミラー21に対向するよう配置されている(図1参照)。
励起用レーザ素子30としては、光ファイバー10のコア15中のプラセオジムイオンを励起し得る波長の光、例えば430〜480nmの波長域の青色光を出射するものが用いられる。このような励起用レーザ素子30の具体例としては、GaN系レーザダイオードなどが挙げられる。
結合用レンズユニット35は、2つのレンズ36,37が励起用レーザ素子30から出射される励起光の光路に沿って並ぶよう配置されて構成されている。
[Excitation laser element and coupling lens unit]
The
As the
The
本発明のファイバーレーザ装置によれば、共振器20を構成する出射側ミラー22が、或いは入射側ミラー21および出射側ミラー22の両方が、特定の分光反射率特性を有するため、波長616nmまたはその近傍のレーザ光を高い強度で選択的に発振することができる。
According to the fiber laser device of the present invention, since the
〈実施例1〉
図1に示す構成に従い、下記の仕様のファイバーレーザ装置を作製した。このファイバーレーザ装置を作動させ、発振されるレーザ光の分光スペクトルを分解能が約1nmの分光器で測定した。結果を図11に示す。
<Example 1>
In accordance with the configuration shown in FIG. 1, a fiber laser device having the following specifications was produced. This fiber laser device was operated, and the spectrum of the oscillated laser beam was measured with a spectrometer having a resolution of about 1 nm. The results are shown in FIG.
[光ファイバー]
光ファイバーの全長:40mm
コアの材質:フッ化アルミニウムを主成分としたフッ化物ガラス中に3000ppmのプラセオジムイオンがドープされてなるもの
コアの外径:15μm
[共振器]
入射側ミラーの構成:SiO2 (波長500nmの光による屈折率=1.46)よりなる低屈折率層(層数=23、合計の厚み=1.6μm)とTa2 O5 (波長500nmの光による屈折率=2.03)よりなる高屈折率層(層数=23、合計の厚み=2.3μm)とが交互に積層されてなる誘電体多層膜(全体の厚み=3.9μm)によって構成した。
入射側ミラーの分光反射率特性:図2に示す通り(波長430〜480nmの光の透過率>95%、波長570〜640nmの光の反射率>99%)。
出射側ミラーの構成:SiO2 よりなる低屈折率層(層数=27、合計の厚み=2.4μm)とTa2 O5 よりなる高屈折率層(層数=27、合計の厚み=2.3μm)とが交互に積層されてなる誘電体多層膜(全体の厚み=4.7μm)によって構成した。
出射側ミラーの分光反射率特性:図5および図6に示す通り(波長616nmの光の反射率が95%、波長605nmの光の反射率が99.2%、波長635nmの光の反射率が99.8%)。
なお、この共振器は、条件(1)を満足するものである。
[励起用レーザ素子]
GaN系レーザダイオード(励起光のピーク波長=445nm)を使用した。
[Optical fiber]
Total length of optical fiber: 40mm
Core material: Fluoride glass composed mainly of aluminum fluoride, doped with 3000 ppm praseodymium ions Core outer diameter: 15 μm
[Resonator]
Configuration of incident side mirror: low refractive index layer (number of layers = 23, total thickness = 1.6 μm) made of SiO 2 (refractive index by light of
Spectral reflectance characteristics of the incident side mirror: As shown in FIG. 2 (transmittance of light with a wavelength of 430 to 480 nm> 95%, reflectivity of light with a wavelength of 570 to 640 nm> 99%).
Configuration of output side mirror: low refractive index layer made of SiO 2 (number of layers = 27, total thickness = 2.4 μm) and high refractive index layer made of Ta 2 O 5 (number of layers = 27, total thickness = 2) .3 μm) and a dielectric multilayer film (overall thickness = 4.7 μm).
Spectral reflectance characteristics of the exit side mirror: As shown in FIGS. 5 and 6 (the reflectance of light having a wavelength of 616 nm is 95%, the reflectance of light having a wavelength of 605 nm is 99.2%, and the reflectance of light having a wavelength of 635 nm is 99.8%).
This resonator satisfies the condition (1).
[Excitation laser element]
A GaN-based laser diode (excitation light peak wavelength = 445 nm) was used.
〈実施例2〉
共振器のミラーを下記の仕様のものに変更したこと以外は、実施例1と同様の構成のファイバーレーザ装置を作製した。このファイバーレーザ装置を作動させ、発振されるレーザ光の分光スペクトルを測定した。結果を図12に示す。
<Example 2>
A fiber laser device having the same configuration as that of Example 1 was manufactured except that the resonator mirror was changed to one having the following specifications. The fiber laser device was operated, and the spectrum of the oscillated laser beam was measured. The results are shown in FIG.
[共振器]
入射側ミラーの構成:SiO2 よりなる低屈折率層(層数=25、合計の厚み=1.6μm)とTa2 O5 よりなる高屈折率層(層数=25、合計の厚み=2.6μm)とが交互に積層されてなる誘電体多層膜(全体の厚み=4.2μm)によって構成した。
入射側ミラーの分光反射率特性:図3および図4に示す通り(波長430〜480nmの光の透過率>95%、波長560〜620nmの光の反射率>99%、波長635nmの光の反射率<90%)。
出射側ミラーの構成:SiO2 よりなる低屈折率層(層数=21、合計の厚み=2.2μm)とTa2 O5 よりなる高屈折率層(層数=21、合計の厚み=1.6μm)とが交互に積層されてなる誘電体多層膜(全体の厚み=3.8μm)によって構成した。
出射側ミラーの分光反射率特性:図7および図8に示す通り(波長619nmの光の反射率=95.2%、波長605nmの光の反射率=81%、波長635nmの光の反射率=89.9%)。
なお、この共振器は、条件(3)を満足するものである。
[Resonator]
Structure of incident side mirror: low refractive index layer made of SiO 2 (number of layers = 25, total thickness = 1.6 μm) and high refractive index layer made of Ta 2 O 5 (number of layers = 25, total thickness = 2) .6 μm) and a dielectric multilayer film (overall thickness = 4.2 μm).
Spectral reflectance characteristics of incident side mirror: as shown in FIG. 3 and FIG. 4 (transmittance of light of wavelength 430 to 480 nm> 95%, reflectivity of light of wavelength 560 to 620 nm> 99%, reflection of light of
Configuration of exit side mirror: low refractive index layer made of SiO 2 (number of layers = 21, total thickness = 2.2 μm) and high refractive index layer made of Ta 2 O 5 (number of layers = 21, total thickness = 1) .6 μm) and a dielectric multilayer film (overall thickness = 3.8 μm).
Spectral reflectance characteristics of the output side mirror: as shown in FIGS. 7 and 8 (reflectance of light having a wavelength of 619 nm = 95.2%, reflectance of light having a wavelength of 605 nm = 81%, reflectance of light having a wavelength of 635 nm = 89.9%).
This resonator satisfies the condition (3).
〈比較例1〉
出射側ミラーを下記の仕様のものに変更したこと以外は、実施例1と同様の構成のファイバーレーザ装置を作製した。このファイバーレーザ装置を作動させ、発振されるレーザ光の分光スペクトルを測定した。結果を図13に示す。
出射側ミラーの構成:SiO2 よりなる低屈折率層(層数=10、合計の厚み=1.5μm)とTa2 O5 よりなる高屈折率層(層数=9、合計の厚み=0.5μm)とが交互に積層されてなる誘電体多層膜(全体の厚み=2.0μm)によって構成した。
出射側ミラーの分光反射率特性:図9および図10に示す通り(波長616nmの光の反射率が95%、波長605nmの光の反射率が95.3%、波長635nmの光の反射率が92%)。
<Comparative example 1>
A fiber laser device having the same configuration as that of Example 1 was manufactured except that the emission side mirror was changed to one having the following specifications. The fiber laser device was operated, and the spectrum of the oscillated laser beam was measured. The results are shown in FIG.
Configuration of exit side mirror: low refractive index layer made of SiO 2 (number of layers = 10, total thickness = 1.5 μm) and high refractive index layer made of Ta 2 O 5 (number of layers = 9, total thickness = 0) .5 μm) and a dielectric multilayer film (overall thickness = 2.0 μm).
Spectral reflectance characteristics of the exit side mirror: As shown in FIGS. 9 and 10 (the reflectance of light having a wavelength of 616 nm is 95%, the reflectance of light having a wavelength of 605 nm is 95.3%, and the reflectance of light having a wavelength of 635 nm is 92%).
図11および図12に示す結果から、実施例1および実施例2に係るファイバーレーザ装置によれば、波長616nmまたはその近傍のレーザ光を高い強度で選択的に発振することができることが確認された。
従って、実施例1および実施例2に係るファイバーレーザ装置のように、共振器を構成する出射側ミラーの分光反射率、または出射側ミラーおよび入射側ミラーの両方の分光反射率を制御することで、波長616nmまたはその近傍のレーザ光を高い強度で選択的に発振することができることが確認された。
From the results shown in FIGS. 11 and 12, it was confirmed that the fiber laser device according to Example 1 and Example 2 can selectively oscillate laser light having a wavelength of 616 nm or its vicinity with high intensity. .
Therefore, as in the fiber laser devices according to the first and second embodiments, by controlling the spectral reflectance of the output side mirror that constitutes the resonator, or the spectral reflectance of both the output side mirror and the incident side mirror. It was confirmed that laser light having a wavelength of 616 nm or its vicinity can be selectively oscillated with high intensity.
10 光ファイバー
11 入射側端面
12 出射側端面
15 コア
16 クラッド
17 ファイバーチューブ
20 共振器
21 入射側ミラー
22 出射側ミラー
30 励起用レーザ素子
35 結合用レンズユニット
36,37 レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記入射側ミラーおよび前記出射側ミラーの各々は、誘電体多層膜によって構成されており、
616nm±3nmの波長域のいずれかの波長において、前記出射側ミラーの反射率が95%±1%であり、
605nmの波長において、前記入射側ミラーの反射率が99%以上であり、かつ、前記出射側ミラーの反射率が97%以上であり、
635nmの波長において、前記入射側ミラーの反射率が99%以上であり、かつ、前記出射側ミラーの反射率が97%以上であることを特徴とするファイバーレーザ装置。 An optical fiber having a core containing praseodymium ions as a luminescent substance that emits fluorescence, and a resonator composed of an incident side mirror disposed on one end face of the optical fiber and an output side mirror disposed on the other end face of the optical fiber In the fiber laser device that oscillates the laser light from the exit side mirror by making the excitation light incident on one end surface of the optical fiber through the entrance side mirror,
Each of the incident side mirror and the emission side mirror is constituted by a dielectric multilayer film,
In any wavelength in the wavelength region of 616 nm ± 3 nm, the reflectance of the exit side mirror is 95% ± 1%,
At a wavelength of 605 nm, the reflectance of the incident side mirror is 99% or more, and the reflectance of the emission side mirror is 97% or more,
A fiber laser device, wherein, at a wavelength of 635 nm, the reflectance of the incident side mirror is 99% or more and the reflectance of the emission side mirror is 97% or more.
前記入射側ミラーおよび前記出射側ミラーの各々は、誘電体多層膜によって構成されており、
616nm±3nmの波長域のいずれかの波長において、前記出射側ミラーの反射率が95%±1%であり、
605nmの波長において、前記入射側ミラーの反射率または出射側ミラーの反射率が90%以下であり、
635nmの波長において、前記入射側ミラーの反射率が99%以上であり、かつ、前記出射側ミラーの反射率が97%以上であることを特徴とするファイバーレーザ装置。 An optical fiber having a core containing praseodymium ions as a luminescent substance that emits fluorescence, and a resonator composed of an incident side mirror disposed on one end face of the optical fiber and an output side mirror disposed on the other end face of the optical fiber In the fiber laser device that oscillates the laser light from the exit side mirror by making the excitation light incident on one end surface of the optical fiber through the entrance side mirror,
Each of the incident side mirror and the emission side mirror is constituted by a dielectric multilayer film,
In any wavelength in the wavelength region of 616 nm ± 3 nm, the reflectance of the exit side mirror is 95% ± 1%,
At a wavelength of 605 nm, the reflectance of the incident side mirror or the reflectance of the output side mirror is 90% or less,
A fiber laser device, wherein, at a wavelength of 635 nm, the reflectance of the incident side mirror is 99% or more and the reflectance of the emission side mirror is 97% or more.
前記入射側ミラーおよび前記出射側ミラーの各々は、誘電体多層膜によって構成されており、
616nm±3nmの波長域のいずれかの波長において、前記出射側ミラーの反射率が95%±1%であり、
605nmの波長において、前記入射側ミラーの反射率または前記出射側ミラーの反射率が90%以下であり、
635nmの波長において、前記入射側ミラーの反射率または前記出射側ミラーの反射率が90%以下であることを特徴とするファイバーレーザ装置。 An optical fiber having a core containing praseodymium ions as a luminescent substance that emits fluorescence, and a resonator composed of an incident side mirror disposed on one end face of the optical fiber and an output side mirror disposed on the other end face of the optical fiber In the fiber laser device that oscillates the laser light from the exit side mirror by making the excitation light incident on one end surface of the optical fiber through the entrance side mirror,
Each of the incident side mirror and the emission side mirror is constituted by a dielectric multilayer film,
In any wavelength in the wavelength region of 616 nm ± 3 nm, the reflectance of the exit side mirror is 95% ± 1%,
At a wavelength of 605 nm, the reflectance of the incident side mirror or the reflectance of the output side mirror is 90% or less,
A fiber laser device, wherein a reflectance of the incident side mirror or a reflectance of the emission side mirror is 90% or less at a wavelength of 635 nm.
前記入射側ミラーおよび前記出射側ミラーの各々は、誘電体多層膜によって構成されており、
616nm±3nmの波長域のいずれかの波長において、前記出射側ミラーの反射率が95%±1%であり、
605nmの波長において、前記入射側ミラーの反射率が99%以上であり、かつ、前記出射側ミラーの反射率が97%以上であり、
635nmの波長において、前記入射側ミラーの反射率が90%以下であることを特徴とするファイバーレーザ装置。 An optical fiber having a core containing praseodymium ions as a luminescent substance that emits fluorescence, and a resonator composed of an incident side mirror disposed on one end face of the optical fiber and an output side mirror disposed on the other end face of the optical fiber In the fiber laser device that oscillates the laser light from the exit side mirror by making the excitation light incident on one end surface of the optical fiber through the entrance side mirror,
Each of the incident side mirror and the emission side mirror is constituted by a dielectric multilayer film,
In any wavelength in the wavelength region of 616 nm ± 3 nm, the reflectance of the exit side mirror is 95% ± 1%,
At a wavelength of 605 nm, the reflectance of the incident side mirror is 99% or more, and the reflectance of the emission side mirror is 97% or more,
A fiber laser device, wherein a reflectance of the incident side mirror is 90% or less at a wavelength of 635 nm.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2014046066A JP2015170795A (en) | 2014-03-10 | 2014-03-10 | Fiber laser equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021006236A1 (en) * | 2019-07-09 | 2021-01-14 | 株式会社金門光波 | Laser device |
| US12506318B2 (en) | 2020-02-12 | 2025-12-23 | Kimmon Koha Co., Ltd. | Ultraviolet laser apparatus |
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- 2014-03-10 JP JP2014046066A patent/JP2015170795A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021006236A1 (en) * | 2019-07-09 | 2021-01-14 | 株式会社金門光波 | Laser device |
| JP2021012980A (en) * | 2019-07-09 | 2021-02-04 | 株式会社金門光波 | Laser device |
| US12184032B2 (en) | 2019-07-09 | 2024-12-31 | Kimmon Koha Co., Ltd. | Laser apparatus |
| US12506318B2 (en) | 2020-02-12 | 2025-12-23 | Kimmon Koha Co., Ltd. | Ultraviolet laser apparatus |
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