光ファイバ通信分野におけるファイバーレーザー

光ファイバ通信分野におけるファイバーレーザー

そのファイバーレーザー希土類元素を添加したガラスファイバーを利得媒体とするレーザーを指します。ファイバーレーザーはファイバー増幅器をベースに開発することができ、その動作原理は次のとおりです。縦方向励起ファイバーレーザーを例に挙げます。希土類金属イオンを添加したファイバーの一部を、反射率を選択した2枚のミラーの間に配置します。ポンプ光は左側のミラーからファイバーに入射します。左側のミラーはすべてのポンプ光を透過し、レーザー光を完全に反射することで、ポンプ光を有効に利用し、ポンプ光が共振して出力光が不安定になるのを防ぎます。右側の内視鏡はレーザー部分を通過させることで、レーザー光のフィードバックを形成し、レーザー出力を得ます。ポンプ波長の光子は媒体に吸収され、イオン数反転を起こし、最終的にドープファイバー媒体で誘導放出を発生させてレーザーを出力します。

ファイバーレーザーの特徴：レーザー媒体自体が導波媒体であるため、高い結合効率が得られます。変換効率が高く、閾値が低く、放熱効果に優れています。また、広い調整範囲、優れた分散性と安定性を備えています。ファイバーレーザーは、効率的な波長変換器とも言えます。つまり、ポンプ光の波長をドープされた希土類イオンのレーザー発振波長に変換します。このレーザー発振波長は、ファイバーレーザーの出力光波長そのものです。これはポンプ波長によって制御されず、材料中の希土類ドーピング元素によってのみ決定されます。したがって、希土類イオンの吸収スペクトルに対応する、異なる短波長・高出力の半導体レーザーをポンプ光源として利用することで、異なる波長のレーザー出力を得ることができます。

ファイバーレーザーの分類：ファイバーレーザーには多くの種類があります。利得媒質の違いにより、希土類添加ファイバーレーザー、非線形効果ファイバーレーザー、単結晶ファイバーレーザー、プラスチックファイバーレーザーに分類できます。ファイバー構造の違いにより、シングルクラッドファイバーレーザーとダブルクラッドファイバーレーザーに分類できます。添加元素の違いにより、エルビウム、ネオジム、プラセオジムなど10種類以上に分類できます。励起方式の違いにより、光ファイバ端面励起、マイクロプリズム側光結合励起、リング励起などに分類できます。共振空洞の構造の違いにより、FP共振空洞ファイバーレーザー、環状共振空洞ファイバーレーザー、「8」字型共振空洞レーザーなどに分類できます。動作モードの違いにより、パルス光ファイバレーザー、連続発振レーザーなどに分類できます。ファイバーレーザーの開発は加速しており、現在、様々な高出力レーザー, 超短パルスレーザー、 そして狭線幅可変レーザー次々と登場しています。次にファイバーレーザーは、高出力、優れたビーム品質、そしてより高いパルスピークの方向へと進化し続けるでしょう。