特許 7396480 光部品およびファイバレーザ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-04

(45)【発行日】2023-12-12

(54)【発明の名称】光部品およびファイバレーザ装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/067 20060101AFI20231205BHJP

   H01S 3/091 20060101ALI20231205BHJP

   G02B 6/26 20060101ALI20231205BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20231205BHJP

【ＦＩ】

H01S3/067

H01S3/091

G02B6/26

G02B6/42

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022529985

(86)(22)【出願日】2020-06-12

(86)【国際出願番号】 JP2020023181

(87)【国際公開番号】W WO2021250885

(87)【国際公開日】2021-12-16

【審査請求日】2022-10-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100153006

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 勇三

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(74)【代理人】

【識別番号】100121669

【弁理士】

【氏名又は名称】本山 泰

(72)【発明者】

【氏名】石橋 茂雄

【審査官】大西 孝宣

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２４８６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２５１００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３３４０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０７７０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１８２９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２０２３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３０４６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１８７１５９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ３／００ － ３／０２

Ｈ０１Ｓ ３／０４ － ３／０９５９

Ｈ０１Ｓ ３／０９８ － ３／１０２

Ｈ０１Ｓ ３／１０５ － ３／１３１

Ｈ０１Ｓ ３／１３６ － ３／２１３

Ｈ０１Ｓ ３／２３ － ４／００

Ｇ０２Ｂ ６／２６ － ６／２７

Ｇ０２Ｂ ６／３０ － ６／３４

Ｇ０２Ｂ ６／４２ － ６／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

屈折率ｎを有する単結晶ファイバと、固定台と、開口絞りとを備え、
入射光が前記開口絞りの開口を通過して、入射角度θで前記単結晶ファイバの端面に入射し、
前記単結晶ファイバ内の前記固定台の端面を含む平面上で反射し、
反射光が、前記単結晶ファイバの端面の平行面上において、前記入射光が進行する平面と前記反射光が進行する平面が角度２γをなして進行し、
前記反射光が、出射角度θ’で前記単結晶ファイバの端面から出射するとき、前記固定台の端面を含む平面上の反射点から前記単結晶ファイバの端面への垂線をＺ軸としたとき、前記Ｚ軸と前記単結晶ファイバの中心軸との角度がαであり、
前記固定台の端面の法線と前記単結晶ファイバの中心軸との角度がβであり、
前記単結晶ファイバの端面と前記開口絞りとの間の距離がＬであり、
前記開口の半径がｄであり、
以下の式（Ａ）を満たす前記出射角度θ’が前記Ｚ軸となす角度であり、かつ前記入射光が進行する平面からの前記Ｚ軸周りの回転角が２γである方向と、ファイバ端面に入出射する発振光のなす角度がｔａｎ^―１（ｄ／Ｌ）より大きいことを特徴とする光部品。

【数1】

【請求項2】

前記反射光が進行する平面と前記入射光が進行する平面が同一平面であり、
以下の式（Ｂ）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光部品。

【数2】

【請求項3】

前記角度αと前記角度βが等しく、
以下の式（Ｃ）と式（Ｄ）を満たすことを特徴とする請求項２に記載の光部品。

【数3】

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光部品と、前記光部品に対して前記開口絞りの反対側に配置される他の開口絞りと、共振器を構成する複数のミラーと、集光レンズと、ポンプ光光源とを備えるファイバレーザ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高効率・高安定の光部品およびレーザ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ発振および光増幅を目的として、結晶ファイバを用いた装置が開発されている。非特許文献１では、Ｃｒ^４＋：Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（Ｃｒ^４＋：ＹＡＧ）単結晶ファイバを使用しモード同期レーザを構成、中心波長１．５１μｍにおいてパルス幅１２０ｆｓの光パルスを出力している。このレーザは非線形光学顕微鏡の光源や、ＴＨｚ波発生用の光源として使用される。

【0003】

従来の光部品やファイバレーザ装置において、図１４～図１７に示すように、単結晶ファイバ８１をレーザ発振器に組み込む際は、専用のファイバ固定台８２に取り付ける（特許文献１）。図１４、１５、１６は、それぞれファイバ固定台８２の上面図、正面図、側面図である。ここで使用されているファイバ固定台８２は上下２個の金属ブロック８２１、８２２を積み重ねた構造を持つ。それら２個のブロックの内側表面には、半長円型の断面を有する直線の溝８２３、８２４がそれぞれ形成されている。それらは重ねた際に同じ位置となり、断面が長円型の穴が形成される。

【0004】

図１７に示すように、溝８２３、８２４に単結晶ファイバ８１が挟まれ、金属薄膜を間に介して固定される。この構造によって良好な排熱が行われ、適度な応力複屈折を単結晶ファイバ８１に誘起することによりレーザ発振偏波の制御が可能になる。ファイバ固定台８２の端面９２は単結晶ファイバ８１が挟まる溝８２３、８２４の方向に対し垂直である。単結晶ファイバ８１のサイズは（非特許文献１）では、直径１２０μｍ、長さ約４０ｍｍである。ファイバ固定台８２もおおむね同じ長さに設定している。

【0005】

図１８に、従来の光部品やファイバレーザ装置の端部の上面図を示す。ファイバ固定台８２に固定された単結晶ファイバ８１の端部は、おおよそ長さ１００－５００μｍ固定台８２より突き出している。単結晶ファイバ８１と固定台８２の長さを厳密（発振波長程度以下）に合わせることは加工費用が大きくなり現実的でない。

【0006】

また、固定台８２の端面９２と単結晶ファイバ８１の端面９１が同一面になると、緩衝用の金属薄膜が単結晶ファイバ８１の端面９１にかかり、光路の一部を塞いで発振効率を下げてしまう恐れがある。このように、単結晶ファイバ８１の端部の突出部９４は光部品やファイバレーザ装置において必要である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特許第５６１２５４０号公報

【非特許文献】

【0008】

【文献】Shigeo Ishibashi and Kazunori Naganuma,“Mode-locked operation of Cr4+:YAG single-crystal fiber laser with external cavity”, Opt. Express 22, 6764-6771 (2014)．

【文献】A.Yariv、「光エレクトロニクスの基礎」第３版、1988年、丸善、pp.181-187.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、単結晶ファイバ８１の固定台８２に挟まれた部分９３は応力がかかっているのに対し、突出した端部（突出部）９４には応力がかかっていない。このため、単結晶ファイバ８１内の固定台８２の端面と同一面９５付近において、単結晶ファイバ８１内に屈折率の境界が生じ、レーザ発振光９６が反射する。（実際は発振光９６と反射光９７は同じ光路を辿るが、図１８中では発振光９６と反射光９７を判別しやすいように反射光９７の位置を紙面上方にずらして示す。）

【0010】

この反射光がレーザ発振光に混ざると、レーザ共振器に副共振器が生じ、レーザ発振光９６のスペクトルに周期的変調がかかる（非特許文献２）。その結果、モード同期発振のしきい値が増大すること、モード同期パルスが共振器周回内に２個以上生じやすくなってしまうことが問題となっていた。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上述したような課題を解決するために、本発明に係る光部品は、屈折率ｎを有する単結晶ファイバと、固定台と、開口絞りとを備え、入射光が前記開口絞りの開口を通過して、入射角度θで前記単結晶ファイバの端面に入射し、前記単結晶ファイバ内の前記固定台の端面を含む平面上で反射し、反射光が、前記単結晶ファイバの端面の平行面上において、前記入射光が進行する平面と前記反射光が進行する平面が角度２γをなして進行し、前記反射光が、出射角度θ’で前記単結晶ファイバの端面から出射するとき、前記固定台の端面を含む平面上の反射点から前記単結晶ファイバの端面への垂線をＺ軸としたとき、前記Ｚ軸と前記単結晶ファイバの中心軸との角度がαであり、前記固定台の端面の法線と前記単結晶ファイバの中心軸との角度がβであり、前記単結晶ファイバの端面と前記開口絞りとの間の距離がＬであり、前記開口の半径がｄであり、以下の式（Ａ）を満たす前記出射角度θ’が前記Ｚ軸となす角度であり、かつ前記入射光が進行する平面からの前記Ｚ軸周りの回転角が２γである方向と、ファイバ端面に入出射する発振光のなす角度がｔａｎ^―１（ｄ／Ｌ）より大きいことを特徴とする。

【0012】

【数1】

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、高効率・高安定のファイバ増幅器と固定台とを備える光部品およびレーザ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光部品の概要図である。

【図2】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る光部品の外観図である。の上面図である。

【図3】図３は、本発明の第１の実施の形態における固定台の外観図である。

【図4】図４は、本発明の第１の実施の形態における固定台の上面図である。

【図5】図５は、本発明の第１の実施の形態における固定台の正面図である。

【図6】図６は、本発明の第１の実施の形態における固定台の側面図である。

【図7】図７は、本発明の第１の実施の形態に係る光部品の正面図である。

【図8】図８は、本発明の第１の実施の形態に係る光部品の端部周辺の上面図である。

【図9】図９は、本発明の第１の実施の形態におけるファイバ端面と開口絞りの関係を示す図である。

【図10】図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る光部品の端部周辺の上面図である。

【図11】図１１は、本発明の第２の実施の形態における発振光と反射光の軌跡を示す図である。

【図12】図１２は、本発明の第３の実施の形態における発振光と反射光の軌跡を示す図である。

【図13】図１３は、本発明の第４の実施の形態に係るファイバレーザ装置の概要図である。

【図14】図１４は、従来の光部品における固定台の上面図である。

【図15】図１５は、従来の光部品における固定台の正面図である。

【図16】図１６は、従来の光部品における固定台の側面図である。

【図17】図１７は、従来の光部品における固定台の正面図である。

【図18】図１８は、従来の光部品の端部周辺の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態に係る光部品１０について図１～図９を参照して説明する。

【0016】

＜光部品の構成＞
図１に、本実施の形態に係る光部品１０の概要図を示す。光部品１０は、単結晶ファイバ１１と、固定台１２とを備える。単結晶ファイバ１１は、固定台１２に固定される。また、２個の開口絞り１３１、１３２が、単結晶ファイバ１１を挟んで対向して配置される。入射光１４は開口絞り１３１の開口を通過して単結晶ファイバ１１に入射する、出射光１５は開口絞り１３２の開口を通過して出射する。

【0017】

図２に、本実施の形態に係る光部品１０の鳥観図を示す（開口絞り１３１、１３２は図示せず）。固定台１２は、２個１組の銅製ブロック１２１、１２２により構成される。単結晶ファイバ１１は、固定台１２の２個１組の銅製ブロック１２１、１２２により上下から挟み込まれ、固定台１２に固定される。固定台１２のブロック１２１、１２２には、アルミニウム等の熱伝導性の良い金属を用いてもよい。また、固定台１２は、四隅のネジ２２により、ベースとなる銅製の台２１上に固定される。以下、ファイバ１１の中心軸１６と略平行な方向を「ファイバ１１の中心軸方向」という。

【0018】

単結晶ファイバ１１の先端は、固定台１２の端面３２より外側に２００μｍ程度突出して固定される。このファイバ１１の先端の突出部は長すぎると、固定台１２による冷却が十分にできない。また、突出部が長すぎると、後述のように、反射光がファイバ１１の端面３１から出射せずに、ファイバ１１側面で全反射してファイバ１１内を伝播するレーザ光に影響を与える可能性が有る。したがって、突出部の長さは５０μｍ以上５００μｍが望ましい。

【0019】

図３に、ファイバ固定台１２の鳥観図を示す。また、図４、５、６それぞれに、ファイバ固定台１２の上面図、正面図、側面図を示す。

【0020】

本実施の形態におけるファイバ固定台１２は、従来のファイバ固定台と異なり、両端面が略平行に傾斜している。固定台１２における２個のブロック１２１、１２２を重ねるときに対向するそれぞれの面（以下、「光軸方向端面」という。）は、略同一形状であり、整合して重ね合わさる。ここで、光軸方向端面は完全に整合して重ね合わさる必要はなく、ファイバ１１の中心軸方向にずれが生じてもよい。このずれは２５０μｍ程度であれば許容され、この場合、固定台１２の端面３２には２個のブロック１２１、１２２の境界で段差が生じる。

【0021】

それぞれの重ね合わさる面には、単結晶ファイバ１１を固定するために直線の溝１２３、１２４が形成されている。この溝１２３、１２４の断面形状は、光源単結晶の放熱及び固定のために、半長円形状であることが望ましい。

【0022】

ブロック１２１、１２２のそれぞれの面を対向させて重ねた際に、それぞれの面に形成された溝１２３、１２４は同じ位置に重なり、図５に示すように、断面が長円形状の穴が形成される。この溝にＣｒ^４＋：ＹＡＧの単結晶ファイバ１１が挟まれ、５μm～５０μmの厚さのインジウム箔を間に介して固定される。

【0023】

本実施の形態では、インジウム箔を用いたが、これに限らず、柔軟性を有する金属箔や樹脂製の箔を用いてもよい。熱伝導性が良い材料であれば、さらによい。これによって良好な排熱が行われ、適度な応力複屈折を単結晶ファイバ１１に誘起することによりレーザ発振偏波の制御が可能になる。

【0024】

図７に、光部品１０の正面図を示す（開口絞り１３１，１３２は図示せず）。固定台１２の溝１２３、１２４に単結晶ファイバ１１が固定される。ここで、単結晶ファイバ１１のサイズが直径１２０μｍ、長さ約４０ｍｍなので、ファイバ固定台１２の溝１２３、１２４の長さはおおむね同じ長さに設定する。

【0025】

また、固定台１２の溝は、断面が半長円形状であり、ブロックとファイバ１１の間に挟み込むインジウム箔の厚さ（５μｍ～５０μｍ）を考慮して、対向するブロック面（ファセット）間の間隔が１２０μｍとして、幅を１５０μｍ、深さを５５μｍとする。固定台１２の溝のサイズはこれに限らず、ファイバ１１のサイズに合わせて、ファイバ１１を良好に固定できればよい。

【0026】

＜光部品の動作原理＞
本実施の形態に係る光部品１０の動作原理を説明する。図８に、本実施の形態に係る光部品１０の一方の端面近傍の上面図を示す。初めに、説明を簡略化するために、図８に示すファイバ１１の端面３１と固定台１２の端面３２とが平行である場合、換言すれば、ファイバ１１の端面３１の傾斜角度αと固定台１２の端面３２の傾斜角度βが等しい場合について説明する。

【0027】

ここで、ファイバ１１の端面３１の傾斜角度αは、ファイバ１１の概ね楕円形状の端面３１の長軸を水平面と平行にしたときのファイバ１１の端面３１の法線がファイバ１１の中心軸方向となす角度をいう。一方、固定台１２の端面３２の傾斜角度βは、固定台１２の端面３２の法線とファイバ１１の中心軸方向がなす角度をいう。

【0028】

単結晶ファイバ１１は、固定台１２の端面３２から突出して固定されている。図８では、説明を容易にするために、入射光（発振光）４１のファイバ１１の端面３１に入射する成分のみを示す。

【0029】

単結晶ファイバ１１において、固定台１２に挟まれた部分には応力がかかる。以下、この応力がかかる部分を「応力付与部」３３という。一方、単結晶ファイバ１１先端の突出部３４は固定台１２に挟まれていないので、応力がかからない。

【0030】

その結果、固定台１２の端面３２付近において、単結晶ファイバ１１の応力付与部３３と突出部３４との境界で、屈折率差が生じるので、ファイバ１１の先端の端面３１から入射した入射光（発振光）４１が、この境界で反射する。換言すれば、入射光（発振光）４１は、ファイバ１１内部における固定台１２の端面３２と略同一の面で反射する。

【0031】

単結晶ファイバ１１の端面３１はその法線がファイバ１１の中心軸方向に対し角度αを持つよう端面斜め研磨を施してある。また、ファイバ固定台１２の端面３２も単結晶ファイバ１１の端面３１に平行となるように、端面の法線がファイバ１１の中心軸方向に対し角度αに設定している。

【0032】

入射光（発振光）４１のファイバ１１の端面３１に対する入射角θが、スネルの法則による式（１）を満たすときに、入射光（発振光）４１は、ファイバ１１の端面３１から入射して、ファイバ１１内をファイバ１１の中心軸方向に伝播する。

【0033】

【数2】

【0034】

ｎは屈折率であり、本実施の形態で用いるＣｒ^４＋：ＹＡＧの場合、ｎ＝１．８２である。

【0035】

単結晶ファイバ１１先端の突出部３４とファイバ固定台１２による応力付与部３３に屈折率差が生じるので、入射光（発振光）４１は、ファイバ固定台１２の端面３２付近で反射する。換言すれば、入射光（発振光）４１は、ファイバ１１内部における固定台１２の端面３２と略同一の面で反射する。

【0036】

本実施の形態では、固定台１２の端面３２が傾斜しているので、反射光４２は、ファイバ１１内を伝播する入射光（発振光）４１とは異なる光路を伝播する。反射光４２がファイバ１１内を伝播する入射光（発振光）４１となす角度は２θである。

【0037】

その後、反射光４２はファイバ１１の端面３１より出射する。このときの出射角度θ’は、入射角度と等しくθである。

【0038】

したがって、固定台１２の端面３２で反射した反射光４２がファイバ１１内を伝播してファイバ１１の端面３１に入射する角度（ファイバ１１の端面３１の法線となす角度）はαであり、ファイバ１１の端面３１からの出射角度θ’（＝θ）なので、反射光４２がファイバ１１の端面３１からの出射するθは式（１）を満たす。

【0039】

出射する反射光４２が発振光４１に影響を回避するためには、反射光４２が開口絞り１３１、１３２に入射しないようにする必要がある。したがって、図９に示すように、開口絞り１３１、１３２のファイバ１１の端面３１からの距離をＬ、開口絞り１３１、１３２の開口の直径を２ｄとするときに、式（２）を満たす必要がある。

【0040】

【数3】

【0041】

本実施の形態に係る光部品１０によれば、単結晶ファイバ１１内の反射点からの反射光４２が共振器内に留まることがなく、発振光４１の縦モード分布に変調をかけることはない。

【0042】

本実施の形態では、ファイバ１１の端面３１の傾斜角度はα＝４．５°、開口絞り１３１、１３２の開口直径とファイバ１１の端面３１からの距離はそれぞれ、２ｄ＝２４ｍｍ、Ｌ＝５０ｍｍであるので、２θ＝１６．４°、ｔａｎ^－１（ｄ／Ｌ）＝１３．５°となり、式（２）は満たされる。

【0043】

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態に係る光部品５０について図１０～図１１を参照して説明する。

【0044】

本実施の形態に係る光部品５０は、第１の実施の形態と略同様の構成を有するが、ファイバ端面３１と固定台１２の端面３２とが非平行である点で異なる。

【0045】

＜光部品の構成＞
図１０に、本実施の形態に係る光部品５０の一方の端面近傍の上面図を示す。ここで、固定台１２の端面３２を含む平面上の反射点５１からファイバ１１の端面３１への垂線をＺ軸５２とする。図１１は、図１０と同様の光部品５０の一方の端面近傍について、Ｚ軸５２を紙面上下方向とする座標で示す図である。ここで、図１０中の矢印５３は、角度の正方向を示す。

【0046】

ファイバの端面３１は傾斜しており、ファイバ端面３１の法線がファイバ１１の中心軸方向と傾斜角度αをなす。また、固定台１２の端面３２は、ファイバ端面３１と同方向に傾斜し、固定台１２の端面３２の法線が進行方向との傾斜角度βをなす。

【0047】

ここで、同方向に傾斜する場合とは、図１１に示すように、入射光（発振光）４１がファイバ１１に入射してファイバ１１内を伝播する面（以下、「発振光進行面」という。）５４と、ファイバ端面３１の法線と、固定台１２の端面３２の法線が平行である場合をいう。ここで、Ｚ軸５２に対して、固定台１２の端面３２の法線は角度α－βをなす。

【0048】

このとき、反射光４２は、ファイバ端面３１の上方から見れば、換言すれば、ファイバ端面３１の平行面上において、入射光４１の進行方向と同方向に進行する。

【0049】

＜光部品の動作原理＞
本実施の形態に係る光部品５０の動作原理を説明する。入射光（発振光）４１は入射角θでファイバ１１に入射して、ファイバ１１内を進行方向と平行に伝播し、固定台１２の端面３２付近でファイバ１１の中心軸方向と２βの角度で反射して、ファイバ端面３１に角度α－２βをもって到達し、ファイバ端面３１から出射角度θ’で出射する。

【0050】

したがって、ファイバ端面３１から出射する反射光４２の出射角度θ’は、式（３）を満たす。また、反射光４２の開口絞り１３１、１３２への入射を回避するためには、式（４）を満たす必要がある。

【0051】

【数4】

【0052】

【数5】

【0053】

本実施の形態に係る光部品５０によれば、単結晶ファイバ１１内の反射点からの反射光４２が共振器内に留まることがなく、発振光４１の縦モード分布に変調をかけることはない。

【0054】

＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態に係る光部品６０について図１２を参照して説明する。

【0055】

本実施の形態に係る光部品６０は、第１の実施の形態と略同様の構成を有するが、ファイバ端面３１と固定台１２の端面３２とが非平行である点で異なる。さらに、第２の実施の形態と略同様の構成を有するが、固定台１２の端面３２の法線が発振光進行面５４に非平行である点で異なる。

【0056】

本実施の形態に係る光部品６０では、固定台１２の端面３２が任意の方向に傾斜するので、反射光４２も任意の方向に進行する。本実施の形態では、発振光進行面５４に対して反射光４２の進行する面（以下、「反射光進行面」という。）５５がＺ軸５２を中心に所定の角度で回転するものとして、その他は入射光と反射光４２の光路を第２の実施の形態と略同様と想定する。ここで、固定台１２の端面３２を含む平面上の反射点５１からファイバ１１の端面３１への垂線をＺ軸５２とすることも第２の実施の形態と同様である。詳細を以下に説明する。

【0057】

＜光部品の構成＞
図１２は、本実施の形態に係る光部品６０の一方の端面近傍について、Ｚ軸５２を紙面上下方向とする座標で示す図である。

【0058】

ファイバ端面３１は傾斜しており、ファイバ端面３１の法線がファイバ１１の中心軸方向と傾斜角度αをなす。また、固定台１２の端面３２は傾斜し、固定台１２の端面３２の法線がＺ軸５２に対して角度α－βをなすとする。

【0059】

＜光部品の動作原理＞
本実施の形態に係る光部品６０の動作原理を説明する。入射光（発振光）４１は入射角θでファイバに入射して、ファイバ内をファイバ１１の中心軸方向に伝播する。ここで、入射光（発振光）４１は同一面内（発振光進行面）５４を進行する。

【0060】

次に、入射光（発振光）４１は、固定台１２の端面３２付近の反射点５１で反射する。

【0061】

ここで、固定台１２の端面３２の法線が、発振光進行面からＺ軸５２を中心に角度γ回転させた面上にあるとすれば、反射光４２は、Ｚ軸５２を回転軸として発振光進行面５４から角度２γ回転させた面（反射光進行面）５５上を進行する。このように、反射光４２は、ファイバ端面３１の上方から見れば、換言すれば、ファイバ端面３１の平行面上において、入射光（発振光）４１の進行方向と角度２γをなす方向に進行する。

【0062】

反射進行面上の反射光４２は、第２の実施の形態と同様に、入射角度α－２βでファイバ端面３１に到達して、出射角度θ’で出射する。

【0063】

したがって、図１２に示すように、反射光４２のファイバ端面３１から出射角度θ’は、スネルの法則により、式（５）を満たす。

【0064】

【数6】

【0065】

また、反射光４２の開口絞り１３１，１３２への入射を回避するためには、入射光（発振光）４１の入射角度θと、反射光４２の出射角度θ’と、発振光進行面５４と反射光進行面５５がなす角度２γによって規定される入射光４１と反射光４２のなす角度が、ｔａｎ^－１（ｄ／Ｌ）より大きい必要がある。

【0066】

本実施の形態に係る光部品６０によれば、単結晶ファイバ１１内の反射点からの反射光４２が共振器内に留まることがなく、発振光４１の縦モード分布に変調をかけることはない。

【0067】

＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施の形態に係るレーザ装置７０について図１３を参照して説明する。

【0068】

図１３に、本実施の形態に係るレーザ装置７０を示す。レーザ装置７０は、第１の実施に係る光部品１０と、光部品１０を挟んで対向する２個の開口絞り１３１、１３２と、光部品１０と開口絞り１３１、１３２を挟んで対向する前記凹面鏡７１、７２と、集光レンズ７３と、ポンプ光光源７４を備える。このように、レーザ装置７０では、凹面鏡７１、７２を設けて共振器構造を構成する。

【0069】

凹面鏡７１、７２の曲率半径は１００ｍｍである。一方の凹面鏡７１は、１．４０μｍ～１．６０μｍの波長の光に対して反射率は９９．９％であり、他方の凹面鏡７２は、出力結合鏡であり、１．４０μｍ～１．６０μｍの波長の光に対して１％の透過率を持つ。また、集光レンズ７３の焦点距離は１２０ｍｍである。また、ポンプ光光源７４は、波長１．０６４μｍのポンプ光を出射する。

【0070】

ポンプ光光源７４を出射するポンプ光を、集光レンズ７３で集光して、レーザ発振させた結果、単結晶ファイバ１１内の応力付与部での反射光の影響が抑制され、雑音が低減される発振光が得られる。

【0071】

本実施の形態では、第１の実施に係る光部品を用いるが、第２、第３の実施に係る光部品を用いても同様の結果を奏する。
本実施の形態では、レーザ共振器を構成するミラーが２枚であるが、３枚以上のミラーを用いて、Ｚ型形状、Ｘ型形状、もしくはリング型構造のレーザ共振器を構成しても同様の結果を奏する。

【0072】

本発明の実施の形態では、Ｃｒ^４＋：ＹＡＧ単結晶ファイバの場合だけではなく、他のレーザ結晶を用いた単結晶ファイバを固定する場合についても有効であることは明らかである。レーザ結晶としてＹｂ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｈｏを添加したＹＡＧ結晶、Ｔｉサファイア結晶、Ｃｒフォルステライト結晶、を用いることが出来る。また多結晶ファイバを用いる場合にも有効である。

【0073】

本発明の実施の形態では、固定台を水平面に設置した場合に、２個のブロックをファイバの上下に配置してファイバを挟み込んで固定したが、２個のブロックをファイバの左右に配置してファイバを挟み込んで固定してもよい。

【0074】

本発明に係る実施の形態では、固定台の両端面が略平行である場合を示したが、これに限らない。両端面それぞれの面が略平行でなくとも、第１～第３の実施の形態それぞれにおいて式（１）～（５）による条件を満たせばよい。

【0075】

本発明の実施の形態では、光部品およびレーザ装置の構成、動作原理において、各構成部の構造、寸法、材料等の一例を示したが、これに限らない。本発明の実施の形態に係る光部品およびレーザ装置の機能を発揮し効果を奏するものであればよい。

【産業上の利用可能性】

【0076】

本発明は、情報通信分野おける光通信用機器、システムの他、工業分野における材料加工等、医療分野に適用することができる。

【符号の説明】

【0077】

１０ 光部品
１１ 単結晶ファイバ
１２ 固定台
１３１、１３２ 開口絞り
１６ 単結晶ファイバの中心軸
３１ 単結晶ファイバの端面
３２ 固定台の端面
４１ 入射光
４２ 反射光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】