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JPH10206662A - Optical fiber laser - Google Patents

Optical fiber laser

Info

Publication number
JPH10206662A
JPH10206662A JP514797A JP514797A JPH10206662A JP H10206662 A JPH10206662 A JP H10206662A JP 514797 A JP514797 A JP 514797A JP 514797 A JP514797 A JP 514797A JP H10206662 A JPH10206662 A JP H10206662A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
laser
earth metal
wavelength
metal element
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.)
Pending
Application number
JP514797A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masateru Tadakuma
昌輝 忠隈
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP514797A priority Critical patent/JPH10206662A/en
Publication of JPH10206662A publication Critical patent/JPH10206662A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber laser as a light source which transmits plural stable spectrum whose line width and interval are short, without requiring multiple number of laser light sources which have various wavelength. SOLUTION: The optical fiber laser consists of an optical fiber 11 to which rare earth metal element is added as a laser active medium, an optical fiber grating 12 having prescribed reflection wavelength at one end 11a of the optical fiber 11, connected optical fiber gratings 131-13n in series which have various prescribed reflection wavelength, which is within wavelength range of the optical fiber grating 12, at the other end 11b of the optical fiber 11, and an excitation light source 14 for entering excitation light which excites natural radiation into the optical fiber 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主に光通信用光源
として用いられる光ファイバレーザに関するもので、特
に希土類金属元素を添加した光ファイバを使用した光フ
ァイバレーザに関するものである。
The present invention relates to an optical fiber laser mainly used as a light source for optical communication, and more particularly to an optical fiber laser using an optical fiber doped with a rare earth metal element.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光通信網の拡大に伴い光通信シス
テムは高速化、大容量化が要望されている。この結果、
波長多重(WDM;Wavelength Division Multiplex )通信
システムにおいて、例えば波長1.55μm 帯で多数の波長
の光(4 波〜32波)を狭い波長間隔で伝送させる試みが
行われている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the expansion of an optical communication network, an optical communication system has been demanded to have a higher speed and a larger capacity. As a result,
2. Description of the Related Art In a wavelength division multiplexing (WDM) communication system, for example, an attempt has been made to transmit light of a large number of wavelengths (four to 32 waves) in a wavelength band of 1.55 μm at narrow wavelength intervals.

【0003】このため発振波長が数nm異なった発振波長
幅の狭い光源が必要となる。この光源としてErをレーザ
媒体とした光ファイバレーザが盛んに研究されている。
光ファイバレーザは、増幅媒体の利得が高いため共振器
内部で大きなフィネスを得ることができるので、発振ス
ペクトル線幅は数kHz にまで挟線幅化が可能である。光
ファイバにより共振器を構成した光ファイバレーザに
は、共振器の形として二種類がある。一つはファブリー
ペロー型(反射型)で、もう一つがリング型である。レ
ーザ共振器ではレーザ媒質の利得スペクトルの自然幅の
中で共振器長の周期に対応する縦モードが多数発振す
る。このため単一波長のレーザ出力を得るためにはモー
ド選択(波長選択)素子を共振器内に挿入する必要があ
る。
For this reason, a light source having a narrow oscillation wavelength width having oscillation wavelengths different by several nm is required. As this light source, an optical fiber laser using Er as a laser medium has been actively studied.
Since the optical fiber laser can obtain a large finesse inside the resonator due to the high gain of the amplification medium, the oscillation spectral line width can be narrowed to several kHz. There are two types of resonators in an optical fiber laser in which a resonator is formed by optical fibers. One is a Fabry-Perot type (reflection type), and the other is a ring type. In the laser resonator, many longitudinal modes corresponding to the period of the resonator length oscillate within the natural width of the gain spectrum of the laser medium. Therefore, in order to obtain a laser output of a single wavelength, it is necessary to insert a mode selection (wavelength selection) element into the resonator.

【0004】これまでに報告された文献では、 (1) ファブリーペローエタロン (J.L.Zyskind,J.W.Sulhoff,J.Stone,D.J.Digiovanni,
L.W.Stulz,H.M.Presby,A.Piccirilli and P.E.Pramayon
、Electron.Lett.,27,No.21,1950 (1991) ) (2) ファイバグレーティング (例えば、S.V.Chernikov, and J.R.Taylor 、Opt.Let
t. 18,No.23,2023 (1993)) (3) Mach-Zehnder干渉計 (E.W.Dianov,T.R.Martirosian,O.G.Okhotnikov,and V.
M.Paramonov 、OFC/IOOC'93 Technical Digest WG6 p10
3) などがモード選択素子として用いられている。
In the literature reported so far, (1) Fabry-Perot etalon (JLZyskind, JWSulhoff, J. Stone, DJ Digiovanni,
LWStulz, HMP Presby, A. Piccirilli and PEPramayon
Electron Lett., 27, No. 21, 1950 (1991)) (2) Fiber grating (for example, SVChernikov, and JRTaylor, Opt.
t. 18, No. 23, 2023 (1993)) (3) Mach-Zehnder interferometer (EWDianov, TRMartirosian, OGOkhotnikov, and V.
M. Paramonov, OFC / IOOC'93 Technical Digest WG6 p10
3) are used as mode selection elements.

【0005】図13、図14に従来の光ファイバグレー
ティイングを用いた光ファイバレーザの構成例を示す。
図13に示す光ファイバレーザ100において、10
2、104はファイバグレーティング、103はレーザ
活性媒質を添加した光ファイバ、105は波長分割多重
型方向性結合器、106は光アイソレータ、107は励
起光源である。図14に示す光ファイバレーザ110
は、図13に示す光ファイバレーザ100を応用したも
のである。図14において、111、112および11
3、114は光ファイバグレーティング、115および
116はレーザ活性媒質を添加した光ファイバである。
図14に示すレーザ共振器は一つの励起光源117に対
し二つの共振器115A、116Aが存在し、互いに異
なる波長出力を持っている。従って図14に示す光ファ
イバレーザ110は、波長多重同時発振レーザとして波
長多重通信用光源として検討されている。
FIGS. 13 and 14 show examples of the configuration of an optical fiber laser using a conventional optical fiber grating.
In the optical fiber laser 100 shown in FIG.
Reference numerals 2 and 104 denote fiber gratings, 103 denotes an optical fiber doped with a laser active medium, 105 denotes a wavelength division multiplexing directional coupler, 106 denotes an optical isolator, and 107 denotes an excitation light source. Optical fiber laser 110 shown in FIG.
Is an application of the optical fiber laser 100 shown in FIG. In FIG. 14, 111, 112 and 11
Reference numerals 3 and 114 are optical fiber gratings, and 115 and 116 are optical fibers to which a laser active medium is added.
In the laser resonator shown in FIG. 14, two resonators 115A and 116A exist for one pumping light source 117, and have different wavelength outputs. Accordingly, the optical fiber laser 110 shown in FIG. 14 has been studied as a wavelength division multiplexing communication light source as a wavelength division multiplex simultaneous oscillation laser.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】光源が波長分割多重通
信システムに使用できるために重要となる特性として、
光源の発振スペクトルの波長、スペクトル線幅、波長の
安定性および波長多重性が挙げられる。光源の発振スペ
クトルの幅は、できるだけ小さくして高密度の多重化を
得ることが重要である。波長多重化の場合、スペクトル
線幅とその形状は隣接するチャンネル間の漏話レベルに
直接影響を与える。スペクトル線幅が数kHz の細い発振
スペクトルを持ち、スペクトルが互いに重ならない一組
の光源は、あるスペクトル領域内で波長多重化のために
用いるのは効果的である。
The characteristics that are important for the light source to be used in a wavelength division multiplexing communication system include:
Examples include the wavelength of the oscillation spectrum of the light source, the spectral line width, the stability of the wavelength, and the wavelength multiplexing. It is important that the width of the oscillation spectrum of the light source be as small as possible to obtain high-density multiplexing. In the case of wavelength multiplexing, the spectral line width and its shape have a direct effect on the level of crosstalk between adjacent channels. A set of light sources having a narrow oscillation spectrum with a spectral line width of several kHz and non-overlapping spectra is effective for wavelength multiplexing within a certain spectral range.

【0007】また理想的な安定的連続光源とは発振波長
及び強度の変動のない発振線幅が狭い単一波長(単一縦
モード)発振のレーザである。例えば、レーザ媒体とし
てEr添加光ファイバを使用した場合、その増幅帯域は15
50nm付近で30nm前後の幅を持ち、レーザ発振する際に
は、多数の縦モードが同時に発振してしまい単一モード
にはならない。ここで波長を安定化するためには共振器
内にモード選択素子を挿入して一つの縦モードを選択す
る必要がある。光ファイバレーザにおいて多く用いられ
るモード選択素子は誘電体フィルタ、エタロンフィルタ
等であるが、これらのフィルタは狭帯域の波長幅(0.1n
m 以下)を選択するのは難しく挿入損失が大きいことも
レーザ出力に影響を与える。
[0007] An ideal stable continuous light source is a single-wavelength (single longitudinal mode) laser having a narrow oscillation line width without fluctuation in oscillation wavelength and intensity. For example, when an Er-doped optical fiber is used as a laser medium, its amplification band is 15
It has a width of around 30 nm around 50 nm, and when oscillating a laser, many longitudinal modes oscillate simultaneously and do not become a single mode. Here, in order to stabilize the wavelength, it is necessary to insert a mode selection element in the resonator to select one longitudinal mode. Mode selection elements often used in optical fiber lasers are dielectric filters, etalon filters, and the like. These filters have a narrow band width (0.1n).
m) is difficult to select, and the large insertion loss also affects the laser output.

【0008】さらに波長多重通信に用いるには、発振波
長が数nm異なる多数の光源が必要になる。波長多重通信
で従来用いられている光源は主として半導体レーザであ
るが、その場合には多重用に用いる数の波長の異なるレ
ーザ光源をそろえる必要がある。
Further, for use in wavelength division multiplexing communication, a large number of light sources having oscillation wavelengths different by several nm are required. The light source conventionally used in the wavelength division multiplexing communication is mainly a semiconductor laser. In this case, it is necessary to prepare a number of laser light sources having different wavelengths used for multiplexing.

【0009】本発明は上記の課題を解決し、多重用に用
いる数の波長の異なるレーザ光源をそろえる必要がな
く、複数の線幅が細く間隔が小さい安定性に優れた発振
スペクトルを有した光源となる光ファイバレーザを提供
することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems, and does not require the use of laser light sources having different numbers of wavelengths used for multiplexing. It is an object of the present invention to provide an optical fiber laser.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために以下のような手段を有している。
The present invention has the following means to solve the above problems.

【0011】本発明のうち請求項1の光ファイバレーザ
は、希土類金属元素を添加した光ファイバをレーザ活性
媒質とし、前記光ファイバの一方の端部に所定の反射波
長幅を持つ光ファイバグレーティングが設けられ、前記
光ファイバの他方の端部に前記光ファイバグレーティン
グの波長選択域に含まれるそれぞれ異なった所定の反射
波長幅を持つ複数の光ファイバグレーティングが直列に
接続され、前記希土類金属元素を添加した光ファイバに
自然放出光を励起させる励起光を入力する励起光源が設
けられていることを特徴とする。
In the optical fiber laser according to the present invention, an optical fiber doped with a rare earth metal element is used as a laser active medium, and an optical fiber grating having a predetermined reflection wavelength width is provided at one end of the optical fiber. A plurality of optical fiber gratings having different predetermined reflection wavelength widths included in the wavelength selection region of the optical fiber grating are connected in series to the other end of the optical fiber, and the rare earth metal element is added. An excitation light source for inputting excitation light for exciting spontaneous emission light to the optical fiber is provided.

【0012】本発明のうち請求項2の光ファイバレーザ
は、希土類金属元素を添加した光ファイバの両端に設け
られた光ファイバグレーティングの内側にそれぞれ方向
性結合器が設けられ、前記方向性結合器を介して前記希
土類金属元素を添加した光ファイバに並行に光ファイバ
が配置されていること特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the optical fiber laser according to the second aspect, the directional couplers are provided inside the optical fiber gratings provided at both ends of the optical fiber doped with the rare earth metal element. An optical fiber is arranged in parallel with the optical fiber to which the rare earth metal element is added via the optical fiber.

【0013】本発明のうち請求項3の光ファイバレーザ
は、希土類金属元素を添加した光ファイバに並行に配置
された光ファイバに方向性結合器が設けられ、前記方向
性結合器から出力光が出射されること特徴とする。
In the optical fiber laser according to a third aspect of the present invention, a directional coupler is provided in an optical fiber arranged in parallel with the optical fiber doped with a rare earth metal element, and output light is output from the directional coupler. It is characterized by being emitted.

【0014】本発明のうち請求項4の光ファイバレーザ
は、希土類金属元素を添加した光ファイバに入力する励
起光源からの励起光は波長分割型方向性結合器を介して
入力されること特徴とする。
In the optical fiber laser according to a fourth aspect of the present invention, the excitation light from the excitation light source input to the optical fiber doped with a rare earth metal element is input via a wavelength division type directional coupler. I do.

【0015】本発明の請求項1の光ファイバレーザによ
れば、希土類金属元素を添加した光ファイバをレーザ活
性媒質として、その両端に設けられた光ファイバグレー
ティングにより共振器として作用する。レーザ活性媒質
で増幅された光は共振器の反射端を構成する両端に設置
された光ファイバグレーティングにより、反射条件にあ
った波長のみが選択され反射する。ここで、一方の反射
端はそれぞれ反射波長が異なる光ファイバグレーティン
グが複数個、直列に設けられたもので、他方の反射端は
一方に設けられた反射波長が異なる複数の光ファイバグ
レーティングの全ての反射波長選択域を含む光ファイバ
グレーティングとなっているので、レーザ活性媒質が1
つであるにも関わらず共振条件の異なる複数個の光ファ
イバグレーティング反射波長に対応するそれぞれ独立し
た多波長同時発振が達成される。すなわち、光ファイバ
グレーティングを共振器の両端に設置することにより反
射端と波長選択素子の両方の役割を担うことになる。
According to the optical fiber laser of the first aspect of the present invention, an optical fiber doped with a rare earth metal element is used as a laser active medium, and an optical fiber grating provided at both ends thereof acts as a resonator. With respect to the light amplified by the laser active medium, only the wavelengths that meet the reflection conditions are selected and reflected by the optical fiber gratings provided at both ends constituting the reflection end of the resonator. Here, one reflection end is provided with a plurality of optical fiber gratings having different reflection wavelengths in series, and the other reflection end is provided with all of the plurality of optical fiber gratings having different reflection wavelengths provided on one side. Since the optical fiber grating includes the reflection wavelength selection region, the laser active medium is 1
In spite of this, simultaneous independent multi-wavelength oscillation corresponding to a plurality of optical fiber grating reflection wavelengths having different resonance conditions is achieved. That is, by providing the optical fiber grating at both ends of the resonator, it plays a role of both the reflection end and the wavelength selection element.

【0016】本発明の請求項2の光ファイバレーザによ
れば、希土類金属元素を添加した光ファイバに並行に光
ファイバが配置されているので、両者の両端に設けられ
た方向性結合器の作用により希土類金属元素を添加した
光ファイバ中を伝搬するレーザ共振条件を満たすレーザ
光の進行方向を一方向に規定できる。ここで、希土類金
属元素を添加した光ファイバ中に進行波を伝搬させるこ
とによって、定在波で問題となる空間的ホールバーニン
グ効果を抑えることができる。
According to the optical fiber laser of the second aspect of the present invention, since the optical fiber is arranged in parallel with the optical fiber doped with the rare-earth metal element, the operation of the directional couplers provided at both ends of the two. Thereby, the traveling direction of the laser light satisfying the laser resonance condition propagating in the optical fiber doped with the rare earth metal element can be defined in one direction. Here, by propagating the traveling wave in the optical fiber to which the rare earth metal element is added, the spatial hole burning effect which is a problem with the standing wave can be suppressed.

【0017】本発明の請求項3の光ファイバレーザによ
れば、出力光は希土類金属元素を添加した光ファイバに
並行に配置された光ファイバに設けられた方向性結合器
から取り出されるため、方向性結合器の出力比を調節す
ることによりレーザ効率の向上が容易である。
According to the optical fiber laser of the third aspect of the present invention, the output light is extracted from the directional coupler provided in the optical fiber arranged in parallel with the optical fiber doped with the rare earth metal element. By adjusting the output ratio of the sexual coupler, it is easy to improve the laser efficiency.

【0018】本発明の請求項4の光ファイバレーザによ
れば、励起光源からの励起光は波長分割多重型方向性結
合器を介して入力されるので、光ファイバグレーティン
グの反射波長領域とは無関係に励起光源の波長の種類を
複数用いることが可能となる。この結果、励起光の波長
帯域を広く採ることができる。
According to the optical fiber laser of the fourth aspect of the present invention, since the pumping light from the pumping light source is input via the wavelength division multiplex type directional coupler, it is independent of the reflection wavelength region of the optical fiber grating. It is possible to use a plurality of types of wavelengths of the excitation light source. As a result, the wavelength band of the excitation light can be widened.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下に本発明の光ファイバレーザ
の実施の形態を図1ないし図12を参照してより詳細に
説明する。 (実施例1)図1に示す光ファイバレーザ10はレーザ
活性媒質としての希土類金属元素を添加した光ファイバ
11と、この光ファイバ11の一方の端部11aに所定
の反射波長幅を持つ光ファイバグレーティング12と、
前記光ファイバ11の他方の端部11bにn個の光ファ
イバグレーティング131 〜13n を備えている。n個
の光ファイバグレーティング131 〜13n はそれぞれ
前記の光ファイバグレーティング12の反射波長幅内で
それぞれ異なった所定の反射波長幅を有している。図1
において、14は励起光源、15は光アイソレータであ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the optical fiber laser according to the present invention will be described below in more detail with reference to FIGS. (Embodiment 1) An optical fiber laser 10 shown in FIG. 1 has an optical fiber 11 doped with a rare earth metal element as a laser active medium, and an optical fiber having a predetermined reflection wavelength width at one end 11a of the optical fiber 11. Grating 12,
The other end 11b of the optical fiber 11 is provided with n optical fiber gratings 131 to 13n. The n optical fiber gratings 131 to 13n have different predetermined reflection wavelength widths within the reflection wavelength width of the optical fiber grating 12, respectively. FIG.
In the figure, 14 is an excitation light source, and 15 is an optical isolator.

【0020】レーザ活性媒質としての光ファイバ11に
添加する希土類金属元素は、例えば、1.55μm の波長を
出力する場合にはエルビウムが、2.0 μm の波長を出力
する場合にはホロニウムが、そして1.06μm の波長を出
力する場合にはイツテリビウムをドープすることにより
達成される。図1に示す光ファイバレーザ10は光ファ
イバグレーティング12とn個の光ファイバグレーティ
ング131 〜13n でn個の共振条件の異なる共振器を
形成している。
The rare earth metal element added to the optical fiber 11 as a laser active medium is, for example, erbium when outputting a wavelength of 1.55 μm, holonium when outputting a wavelength of 2.0 μm, and 1.06 μm. Is output by doping with ytterbium. In the optical fiber laser 10 shown in FIG. 1, an optical fiber grating 12 and n optical fiber gratings 131 to 13n form n resonators having different resonance conditions.

【0021】すなわち、n個の光ファイバグレーティン
グ131 〜13n は反射端と波長選択素子の両方の役割
を担っている。光ファイバグレーティング12は、光フ
ァイバグレーティング131 〜13nの反射波長領域を
全て含むものであるので広い反射波長領域を持つ光ファ
イバグレーティングである必要がある。この広い反射波
長領域を持つ光ファイバグレーティングとして、例えば
チャープドファイバグレーティングが用いられる。チャ
ープドファイバグレーティングとは、光ファイバ中のコ
アに形成される屈折率変化の周期が一様でなく、光ファ
イバの長手方向に沿って周期を減少させたものである。
That is, the n optical fiber gratings 131 to 13n have a role as both a reflection end and a wavelength selection element. Since the optical fiber grating 12 includes all the reflection wavelength regions of the optical fiber gratings 131 to 13n, it is necessary that the optical fiber grating has a wide reflection wavelength region. For example, a chirped fiber grating is used as an optical fiber grating having a wide reflection wavelength region. A chirped fiber grating is one in which the period of the change in the refractive index formed in the core in the optical fiber is not uniform, but the period is reduced along the longitudinal direction of the optical fiber.

【0022】図2はチャープドグレーティングのグレー
ティング周期が変化している様子を示している。広い波
長幅の光を入射させると、波長に対応した周期のグレー
ティングで反射する。すなわち波長によって反射する位
置の違いにより、光路差が生じ、この性質を利用して光
ファイバ通信システムにおける波長分散補償に使用され
ている。チャープドブラッググレーティングの波長特性
の一例を図3に示す。図4は図1に示す光ファイバレー
ザ10のレーザ出力特性の一例を示すものである。
FIG. 2 shows how the grating period of the chirped grating changes. When light having a wide wavelength width is incident, the light is reflected by a grating having a period corresponding to the wavelength. That is, an optical path difference is generated due to a difference in a reflection position depending on a wavelength, and this property is used for chromatic dispersion compensation in an optical fiber communication system. FIG. 3 shows an example of the wavelength characteristic of the chirped Bragg grating. FIG. 4 shows an example of the laser output characteristics of the optical fiber laser 10 shown in FIG.

【0023】以上説明したように、本発明の光ファイバ
レーザ10の特徴は、共振器を構成しているレーザ活性
媒体が一つであるにも関わらず、複数の光ファイバグレ
ーティングを用いることにより共振条件の異なる複数の
波長の光が一つのレーザ共振器から同時に発振すること
である。多波長同時出力を目的とした従来の例えば、図
14に示す光ファイバレーザ110は、両反射端に光フ
ァイバグレーティング111、112および113、1
14を用いその間にレーザ活性媒質115、116を持
つ共振器115A、116Aを複数個(図14では2
つ)直列に接続し、同一の励起光源117によってレー
ザ活性媒質を励起し各々の共振器115A、116Aに
おいてレーザ発振状態を達成させている。
As described above, the feature of the optical fiber laser 10 of the present invention is that the resonator is formed by using a plurality of optical fiber gratings in spite of the fact that only one laser active medium constitutes the resonator. That is, light of a plurality of wavelengths having different conditions oscillates simultaneously from one laser resonator. For example, a conventional optical fiber laser 110 shown in FIG. 14 for multi-wavelength simultaneous output has optical fiber gratings 111, 112 and 113,
14 and a plurality of resonators 115A and 116A having laser active media 115 and 116 between them (2 in FIG. 14).
The laser excitation medium is excited by the same excitation light source 117 to achieve a laser oscillation state in each of the resonators 115A and 116A.

【0024】しかし本発明の光ファイバレーザ10は、
一つの共振器から多波長が同時に発振しており、必要と
される光ファイバグレーティングの個数も少なくて済む
ので光ファイバレーザの構造が簡単になり、コストダウ
ンが達成される。また、レーザ共振器を構成する際、波
長選択の方法として図15に示す複合共振器120も知
られている。
However, the optical fiber laser 10 of the present invention
Since multiple wavelengths oscillate simultaneously from one resonator and the number of required optical fiber gratings is reduced, the structure of the optical fiber laser is simplified, and the cost is reduced. A composite resonator 120 shown in FIG. 15 is also known as a wavelength selection method when configuring a laser resonator.

【0025】図15の複合共振器120において、12
1はレーザ活性媒質としての希土類金属元素を添加した
光ファイバ、122、123および124は反射型共振
器を構成している反射端である。反射端122、123
および反射端124は、所定の反射率を持つミラーであ
る。この反射型の複合共振器120から出力される光は
反射端122と反射端123および反射端122と反射
端124で構成されるそれぞれの共振器の共振条件、双
方を満たしている。つまりこの構成の複合共振器120
においては、2つの共振条件を備えそれを満たすものだ
けが発振するという波長選択であり、一つの共振条件の
みが存在する。
In the composite resonator 120 shown in FIG.
1 is an optical fiber doped with a rare earth metal element as a laser active medium, and 122, 123, and 124 are reflection ends constituting a reflection type resonator. Reflecting ends 122, 123
The reflection end 124 is a mirror having a predetermined reflectance. The light output from the reflection type composite resonator 120 satisfies both the resonance conditions of the respective resonators including the reflection end 122 and the reflection end 123 and the reflection end 122 and the reflection end 124. That is, the composite resonator 120 having this configuration
In (2), the wavelength selection is such that only those having two resonance conditions and satisfying the conditions oscillate, and there is only one resonance condition.

【0026】これに対して、本発明の光ファイバレーザ
10は、レーザ活性媒質としての希土類金属元素を添加
した光ファイバの片端に設置された光ファイバグレーテ
ィングからなる一つの反射端と、他方の片端に接続され
た光ファイバグレーティングからなる複数の反射端はそ
れぞれ独立した共振状態となっているので多波長の同時
発振が可能となっている。
On the other hand, the optical fiber laser 10 of the present invention has one reflecting end composed of an optical fiber grating provided at one end of an optical fiber doped with a rare earth metal element as a laser active medium, and the other end. Since the plurality of reflection ends made of optical fiber gratings connected to each other are in an independent resonance state, simultaneous oscillation of multiple wavelengths is possible.

【0027】(実施例2)本発明の光ファイバレーザの
他の実施例を図5に示す。図5に示す光ファイバレーザ
20の特徴は、レーザ活性媒質としての希土類金属元素
を添加した光ファイバ11のそれぞれの端部11a、1
1bに方向性結合器21A、21Bが設けられているこ
とである。方向性結合器21A、21Bを介して所定の
反射波長幅を持つ光ファイバグレーティング12と、n
個の光ファイバグレーティング131 〜13n が接続さ
れている。また、方向性結合器21A、21Bを介して
希土類金属元素を添加した光ファイバ11に並行に光フ
ァイバ22が配置されている。その他は実施例1と同様
に付き、同一部位には同一符号を付して詳細な説明を省
略する。
(Embodiment 2) Another embodiment of the optical fiber laser of the present invention is shown in FIG. The optical fiber laser 20 shown in FIG. 5 is characterized in that each end 11a, 1a of the optical fiber 11 doped with a rare earth metal element as a laser active medium.
1b is provided with directional couplers 21A and 21B. An optical fiber grating 12 having a predetermined reflection wavelength width via directional couplers 21A and 21B;
Optical fiber gratings 131 to 13n are connected. Further, an optical fiber 22 is arranged in parallel with the optical fiber 11 doped with the rare earth metal element via the directional couplers 21A and 21B. The other parts are the same as in the first embodiment, and the same parts are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0028】このように、希土類金属元素を添加した光
ファイバ11に並行に光ファイバ22を配置して、両者
の両端に設けられた方向性結合器21A、21Bを介し
て希土類金属元素を添加した光ファイバ11中を伝搬す
るレーザ共振条件を満たすレーザ光の進行方向を一方向
に規定し、希土類金属元素を添加した光ファイバ11中
に進行波を伝搬させると、定在波で問題となる空間的ホ
ールバーニング効果を抑えることができる。
As described above, the optical fiber 22 is arranged in parallel with the optical fiber 11 to which the rare earth metal element is added, and the rare earth metal element is added through the directional couplers 21A and 21B provided at both ends. If the traveling direction of the laser light satisfying the laser resonance condition propagating in the optical fiber 11 is defined in one direction, and the traveling wave propagates through the optical fiber 11 doped with the rare-earth metal element, a space which becomes a problem due to the standing wave The target hole burning effect can be suppressed.

【0029】(実施例3)本発明の光ファイバレーザの
その他の実施例を図6に示す。図6に示す光ファイバレ
ーザ30の特徴は、光ファイバグレーティング12とn
個の光ファイバグレーティング131 〜13n で形成し
ているn個の共振条件の異なる共振器の内部に方向性結
合器31が挿入され、出力光が方向性結合器31を介し
て出力されることである。その他の構成は実施例1と同
様に付き、同一部位には同一符号を付して詳細な説明を
省略する。
(Embodiment 3) FIG. 6 shows another embodiment of the optical fiber laser of the present invention. The characteristics of the optical fiber laser 30 shown in FIG.
The directional coupler 31 is inserted into n resonators formed by the optical fiber gratings 131 to 13n having different resonance conditions, and output light is output through the directional coupler 31. is there. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0030】(実施例4)本発明の光ファイバレーザの
その他の実施例を図7に示す。図7に示す光ファイバレ
ーザ40の特徴は、光ファイバグレーティング12の外
側に無反射端41が接続され、励起光源14の励起光が
光ファイバグレーティング12とn個の光ファイバグレ
ーティング131 〜13n で形成しているn個の共振条
件の異なる共振器の内部に挿入されている方向性結合器
42を介して入力されることである。その他の構成は実
施例1と同様に付き、同一部位には同一符号を付して詳
細な説明を省略する。
(Embodiment 4) FIG. 7 shows another embodiment of the optical fiber laser of the present invention. The feature of the optical fiber laser 40 shown in FIG. 7 is that the non-reflection end 41 is connected to the outside of the optical fiber grating 12, and the excitation light of the excitation light source 14 is formed by the optical fiber grating 12 and n optical fiber gratings 131 to 13n. Is input via the directional coupler 42 inserted inside the n resonators having different resonance conditions. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0031】(実施例5)本発明の光ファイバレーザの
その他の実施例を図8に示す。図8に示す光ファイバレ
ーザ50の特徴は、光ファイバグレーティング12の外
側に無反射端51が接続され、励起光源14の励起光が
光ファイバグレーティング12とn個の光ファイバグレ
ーティング131 〜13n で形成しているn個の共振条
件の異なる共振器の外部に設けられている方向性結合器
52を介して入力されることである。その他の構成は実
施例1と同様に付き、同一部位には同一符号を付して詳
細な説明を省略する。
(Embodiment 5) FIG. 8 shows another embodiment of the optical fiber laser of the present invention. The feature of the optical fiber laser 50 shown in FIG. 8 is that the non-reflection end 51 is connected to the outside of the optical fiber grating 12, and the excitation light of the excitation light source 14 is formed by the optical fiber grating 12 and n optical fiber gratings 131 to 13n. That is, the signal is input via a directional coupler 52 provided outside the n resonators having different resonance conditions. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0032】(実施例6)本発明の光ファイバレーザの
その他の実施例を図9に示す。図9に示す光ファイバレ
ーザ60の特徴は、光ファイバグレーティング12の外
側に無反射端61が接続され、励起光源14の励起光が
光ファイバグレーティング12とn個の光ファイバグレ
ーティング131 〜13n で形成しているn個の共振条
件の異なる共振器の内部に挿入されている方向性結合器
62を介して入力されることである。その他の構成は実
施例2と同様に付き、同一部位には同一符号を付して詳
細な説明を省略する。
(Embodiment 6) FIG. 9 shows another embodiment of the optical fiber laser of the present invention. The optical fiber laser 60 shown in FIG. 9 is characterized in that the non-reflection end 61 is connected to the outside of the optical fiber grating 12, and the excitation light of the excitation light source 14 is formed by the optical fiber grating 12 and n optical fiber gratings 131 to 13n. Is input via the directional coupler 62 inserted inside the n resonators having different resonance conditions. Other configurations are the same as those in the second embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0033】(実施例7)本発明の光ファイバレーザの
その他の実施例を図10に示す。図10に示す光ファイ
バレーザ70の特徴は、光ファイバグレーティング12
の外側に無反射端71が接続され、励起光源14の励起
光が光ファイバグレーティング12とn個の光ファイバ
グレーティング131 〜13n で形成しているn個の共
振条件の異なる共振器の外部に設けられている方向性結
合器72を介して入力されることである。その他の構成
は実施例2と同様に付き、同一部位には同一符号を付し
て詳細な説明を省略する。
(Embodiment 7) FIG. 10 shows another embodiment of the optical fiber laser of the present invention. The feature of the optical fiber laser 70 shown in FIG.
A non-reflection end 71 is connected to the outside, and the pumping light of the pumping light source 14 is provided outside a resonator formed by the optical fiber grating 12 and the n optical fiber gratings 131 to 13n having different resonance conditions. Is input via the directional coupler 72. Other configurations are the same as those in the second embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0034】(実施例8)本発明の光ファイバレーザの
その他の実施例を図11に示す。図11に示す光ファイ
バレーザ80の特徴は、光ファイバグレーティング13
n の外側に無反射端81が接続され、方向性結合器21
A、21Bを介して希土類金属元素を添加した光ファイ
バ11に並行に配置されている光ファイバ22に方向性
結合器82が挿入され、出力光が方向性結合器82を介
して出力されることである。その他の構成は実施例2と
同様に付き、同一部位には同一符号を付して詳細な説明
を省略する。
Embodiment 8 FIG. 11 shows another embodiment of the optical fiber laser of the present invention. The characteristic of the optical fiber laser 80 shown in FIG.
n is connected to the non-reflective end 81 outside the directional coupler 21.
A directional coupler 82 is inserted into the optical fiber 22 disposed in parallel with the optical fiber 11 doped with the rare-earth metal element through A and 21B, and output light is output through the directional coupler 82. It is. Other configurations are the same as those in the second embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0035】(実施例9)本発明の光ファイバレーザの
その他の実施例を図12に示す。図12に示す光ファイ
バレーザ90の特徴は、光ファイバグレーティング12
の外側および光ファイバグレーティング13n の外側に
無反射端91A、91Bが接続され、励起光源14の励
起光が光ファイバグレーティング12とn個の光ファイ
バグレーティング131 〜13n で形成しているn個の
共振条件の異なる共振器の内部に挿入されている方向性
結合器92を介して入力されるとともに、方向性結合器
21A、21Bを介して希土類金属元素を添加した光フ
ァイバ11に並行に配置されている光ファイバ22に方
向性結合器93が挿入され、出力光が方向性結合器93
を介して出力されることである。その他の構成は実施例
2と同様に付き、同一部位には同一符号を付して詳細な
説明を省略する。
(Embodiment 9) FIG. 12 shows another embodiment of the optical fiber laser of the present invention. The feature of the optical fiber laser 90 shown in FIG.
The non-reflection ends 91A and 91B are connected to the outside of the optical fiber grating 13n and to the outside of the optical fiber grating 13n. The signal is input via a directional coupler 92 inserted inside a resonator having different conditions, and is arranged in parallel with the optical fiber 11 doped with a rare earth metal element via the directional couplers 21A and 21B. Directional coupler 93 is inserted into the existing optical fiber 22, and the output light is
Is output via Other configurations are the same as those in the second embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項1の
光ファイバレーザによれば、希土類金属元素を添加した
光ファイバをレーザ活性媒質として、その両端に設けら
れた光ファイバグレーティングにより共振器として作用
する。レーザ活性媒質で増幅された光は共振器の反射端
を構成する両端に設置された光ファイバグレーティング
により、反射条件にあった波長のみが選択され反射す
る。ここで、一方の反射端はそれぞれ反射波長が異なる
光ファイバグレーティングが複数個、直列に設けられた
もので、他方の反射端は一方に設けられた反射波長が異
なる複数の光ファイバグレーティングの全ての反射波長
選択域を含む光ファイバグレーティングとなっているの
で、レーザ活性媒質が1つであるにも関わらず共振条件
の異なる複数個の光ファイバグレーティング反射波長に
対応するそれぞれ独立した多波長同時発振が達成され
る。すなわち、光ファイバグレーティングを共振器の両
端に設置することにより反射端と波長選択素子の両方の
役割を担うことになる。
As described above, according to the optical fiber laser of the first aspect of the present invention, the optical fiber doped with the rare earth metal element is used as the laser active medium, and the optical fiber gratings provided at both ends of the optical fiber grating resonate. Acts as a vessel. With respect to the light amplified by the laser active medium, only the wavelengths that meet the reflection conditions are selected and reflected by the optical fiber gratings provided at both ends constituting the reflection end of the resonator. Here, one reflection end is provided with a plurality of optical fiber gratings having different reflection wavelengths in series, and the other reflection end is provided with all of the plurality of optical fiber gratings having different reflection wavelengths provided on one side. Since it is an optical fiber grating that includes a reflection wavelength selection region, independent multi-wavelength simultaneous oscillations corresponding to a plurality of optical fiber grating reflection wavelengths with different resonance conditions despite having one laser active medium are provided. Achieved. That is, by providing the optical fiber grating at both ends of the resonator, it plays a role of both the reflection end and the wavelength selection element.

【0037】本発明の請求項2の光ファイバレーザによ
れば、希土類金属元素を添加した光ファイバに並行に光
ファイバが配置されているので、両者の両端に設けられ
た方向性結合器の作用により希土類金属元素を添加した
光ファイバ中を伝搬するレーザ共振条件を満たすレーザ
光の進行方向を一方向に規定できる。ここで、希土類金
属元素を添加した光ファイバ中に進行波を伝搬させるこ
とによって、定在波で問題となる空間的ホールバーニン
グ効果を抑えることができる。
According to the optical fiber laser of the second aspect of the present invention, since the optical fiber is arranged in parallel with the optical fiber doped with the rare earth metal element, the action of the directional couplers provided at both ends of the two. Thereby, the traveling direction of the laser light satisfying the laser resonance condition propagating in the optical fiber doped with the rare earth metal element can be defined in one direction. Here, by propagating the traveling wave in the optical fiber to which the rare earth metal element is added, the spatial hole burning effect which is a problem with the standing wave can be suppressed.

【0038】本発明の請求項3の光ファイバレーザによ
れば、出力光は希土類金属元素を添加した光ファイバに
並行に配置された光ファイバに設けられた方向性結合器
から取り出されるため、方向性結合器の出力比を調節す
ることによりレーザ効率の向上が容易である。
According to the optical fiber laser of the third aspect of the present invention, the output light is extracted from the directional coupler provided in the optical fiber arranged in parallel with the optical fiber doped with the rare earth metal element. By adjusting the output ratio of the sexual coupler, it is easy to improve the laser efficiency.

【0039】本発明の請求項4の光ファイバレーザによ
れば、励起光源からの励起光は波長分割多重型方向性結
合器を介して入力されるので、光ファイバグレーティン
グの反射波長領域とは無関係に励起光源の波長の種類を
複数用いることが可能となる。この結果、励起光の波長
帯域を広く採ることができる。
According to the optical fiber laser of the fourth aspect of the present invention, since the pumping light from the pumping light source is input via the wavelength division multiplex type directional coupler, it is independent of the reflection wavelength region of the optical fiber grating. It is possible to use a plurality of types of wavelengths of the excitation light source. As a result, the wavelength band of the excitation light can be widened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光ファイバレーザの一実施の形態を示
す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an optical fiber laser of the present invention.

【図2】光ファイバグレーティングのグレーティング周
期が変化している様子を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing how the grating period of an optical fiber grating changes.

【図3】光ファイバグレーティングの波長特性の一例を
示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a wavelength characteristic of an optical fiber grating.

【図4】図1の光ファイバレーザのレーザ出力特性の一
例を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a laser output characteristic of the optical fiber laser of FIG.

【図5】本発明の光ファイバレーザの他の実施の形態を
示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing another embodiment of the optical fiber laser of the present invention.

【図6】本発明の光ファイバレーザのその他の実施の形
態を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing another embodiment of the optical fiber laser of the present invention.

【図7】本発明の光ファイバレーザのその他の実施の形
態を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing another embodiment of the optical fiber laser of the present invention.

【図8】本発明の光ファイバレーザのその他の実施の形
態を示す構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram showing another embodiment of the optical fiber laser of the present invention.

【図9】本発明の光ファイバレーザのその他の実施の形
態を示す構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing another embodiment of the optical fiber laser of the present invention.

【図10】本発明の光ファイバレーザのその他の実施の
形態を示す構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram showing another embodiment of the optical fiber laser of the present invention.

【図11】本発明の光ファイバレーザのその他の実施の
形態を示す構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram showing another embodiment of the optical fiber laser of the present invention.

【図12】本発明の光ファイバレーザのその他の実施の
形態を示す構成図である。
FIG. 12 is a configuration diagram showing another embodiment of the optical fiber laser of the present invention.

【図13】従来の光ファイバレーザの一例を示す構成図
である。
FIG. 13 is a configuration diagram illustrating an example of a conventional optical fiber laser.

【図14】従来の光ファイバレーザの他の一例を示す構
成図である。
FIG. 14 is a configuration diagram showing another example of a conventional optical fiber laser.

【図15】従来の光ファイバレーザのその他の一例を示
す構成図である。
FIG. 15 is a configuration diagram showing another example of a conventional optical fiber laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 光ファイバレーザ 11 レーザ活性媒質としての希土類金属元素を添加し
た光ファイバ 11a 光ファイバの端部 11b 光ファイバの端部 12 光ファイバグレーティング 131 〜13n 光ファイバグレーティング 14 励起光源 15 光アイソレータ
Reference Signs List 10 optical fiber laser 11 optical fiber doped with rare earth metal element as laser active medium 11a end of optical fiber 11b end of optical fiber 12 optical fiber gratings 131 to 13n optical fiber grating 14 excitation light source 15 optical isolator

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 希土類金属元素を添加した光ファイバを
レーザ活性媒質とし、前記光ファイバの一方の端部に所
定の反射波長幅を持つ光ファイバグレーティングが設け
られ、前記光ファイバの他方の端部に前記光ファイバグ
レーティングの波長選択域に含まれるそれぞれ異なった
所定の反射波長幅を持つ複数の光ファイバグレーティン
グが直列に接続され、前記希土類金属元素を添加した光
ファイバに自然放出光を励起させる励起光を入力する励
起光源が設けられていることを特徴とする光ファイバレ
ーザ。
An optical fiber doped with a rare earth metal element is used as a laser active medium, an optical fiber grating having a predetermined reflection wavelength width is provided at one end of the optical fiber, and the other end of the optical fiber is provided. A plurality of optical fiber gratings having different predetermined reflection wavelength widths included in the wavelength selection region of the optical fiber grating are connected in series, and pumping to excite spontaneous emission light to the optical fiber doped with the rare earth metal element is performed. An optical fiber laser comprising an excitation light source for inputting light.
【請求項2】 希土類金属元素を添加した光ファイバの
両端に設けられた光ファイバグレーティングの内側にそ
れぞれ方向性結合器が設けられ、前記方向性結合器を介
して前記希土類金属元素を添加した光ファイバに並行に
光ファイバが配置されていること特徴とする請求項1に
記載の光ファイバレーザ。
2. A directional coupler is provided inside each of optical fiber gratings provided at both ends of an optical fiber doped with a rare-earth metal element, and the light doped with the rare-earth metal element via the directional coupler. The optical fiber laser according to claim 1, wherein an optical fiber is arranged in parallel with the fiber.
【請求項3】 希土類金属元素を添加した光ファイバに
並行に配置された光ファイバに方向性結合器が設けら
れ、前記方向性結合器から出力光が出射されること特徴
とする請求項2に記載の光ファイバレーザ。
3. The directional coupler according to claim 2, wherein a directional coupler is provided on the optical fiber arranged in parallel with the optical fiber doped with the rare earth metal element, and output light is emitted from the directional coupler. An optical fiber laser as described.
【請求項4】 希土類金属元素を添加した光ファイバに
入力する励起光源からの励起光は波長分割多重型方向性
結合器を介して入力されること特徴とする請求項1ない
し請求項3に記載の光ファイバレーザ。
4. The pump light according to claim 1, wherein the pump light from the pump light source input to the optical fiber doped with the rare earth metal element is input via a wavelength division multiplex type directional coupler. Optical fiber laser.
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