特許 7560817 モード同期レーザー装置およびモード同期方法

(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】2024-09-25

(45)【発行日】2024-10-03

(54)【発明の名称】モード同期レーザー装置およびモード同期方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/11 20230101AFI20240926BHJP

【ＦＩ】

H01S3/11

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2022528923

(86)(22)【出願日】2021-06-04

(86)【国際出願番号】 JP2021021465

(87)【国際公開番号】W WO2021246531

(87)【国際公開日】2021-12-09

【審査請求日】2022-12-13

(31)【優先権主張番号】P 2020098091

(32)【優先日】2020-06-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】504190548

【氏名又は名称】国立大学法人埼玉大学

(73)【特許権者】

【識別番号】519318764

【氏名又は名称】セブンシックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】塩田 達俊

(72)【発明者】

【氏名】西浦 匡則

【審査官】佐藤 美紗子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０８００１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３９２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５１３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０１７４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００４８１１０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０９－３２１３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５０２４３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ３／００ － ３／０２

Ｈ０１Ｓ ３／０４ － ３／０９５９

Ｈ０１Ｓ ３／１０ － ３／１０２

Ｈ０１Ｓ ３／１０５－ ３／１３１

Ｈ０１Ｓ ３／１３６－ ３／２１３

Ｈ０１Ｓ ３／２３ － ４／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザー光を生成するモード同期レーザー装置であって、
共振器内に設けられ、通過波長特性が少なくとも２つ以上の波長において極大値を有し、前記通過波長特性に応じて、光の波長成分を選択的に通過させるフィルタ部を備え、
前記レーザー光の発振後において、前記レーザー光の発振波長の波長成分である第１波長成分が、前記共振器内における前記レーザー光の伝搬経路において遮断されることなく前記共振器内を周回し、
前記第１波長成分における前記レーザー光の発振が、前記フィルタ部が通過させた前記レーザー光の第２波長成分であって前記第１波長成分とは異なる第２波長成分により、誘発される、
モード同期レーザー装置。

【請求項2】

可飽和吸収体として機能するＮＡＬＭを更に備える、請求項１に記載のモード同期レーザー装置。

【請求項3】

前記フィルタ部の前記通過波長特性は、いずれかの前記極大値の波長を含み、前記第１波長成分を選択的に通過させる第１通過帯域と、いずれかの前記極大値の波長を含み、前記第２波長成分を選択的に通過させる第２通過帯域とを有する
請求項１または２に記載のモード同期レーザー装置。

【請求項4】

レーザー光を生成するモード同期レーザー装置であって、
共振器内に設けられ、通過波長特性が少なくとも２つ以上の波長において極大値を有し、前記通過波長特性に応じて、光の波長成分を選択的に通過させるフィルタ部と、
前記レーザー光の伝搬経路に設けられ、光ファイバーを含むか、または光ファイバーに接続される増幅部と、
を備え、
前記レーザー光の発振後において、前記レーザー光の発振波長の波長成分である第１波長成分が、前記共振器内における前記レーザー光の伝搬経路において遮断されることなく前記共振器内を周回し、
前記フィルタ部の前記通過波長特性は、いずれかの前記極大値の波長を含み、前記第１波長成分を選択的に通過させる第１通過帯域と、いずれかの前記極大値の波長を含み、前記発振波長とは異なる波長成分である第２波長成分を選択的に通過させる第２通過帯域とを有し、
前記光ファイバーの、前記第２波長成分の分布特性における誘導放出断面積は、前記第１波長成分の分布特性における誘導放出断面積よりも大きい、
モード同期レーザー装置。

【請求項5】

前記フィルタ部が通過させた前記レーザー光の前記第２波長成分は、前記発振波長における発振を誘発する
請求項４に記載のモード同期レーザー装置。

【請求項6】

前記第２通過帯域の幅は、前記第１通過帯域の幅よりも狭い
請求項３から５のいずれか一項に記載のモード同期レーザー装置。

【請求項7】

前記共振器において前記レーザー光を増幅する増幅部を備え、
前記増幅部はＹｂファイバーを含み、
前記第１通過帯域の中心波長および前記第２通過帯域の中心波長が、ともに１０２０ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下である
請求項３から６のいずれか一項に記載のモード同期レーザー装置。

【請求項8】

前記共振器において前記レーザー光を増幅する増幅部を備え、
前記増幅部はＥｒファイバーを含み、
前記第１通過帯域の中心波長および前記第２通過帯域の第２中心波長が、ともに１５３０ｎｍ以上、１５５５ｎｍ以下もしくは１５５５ｎｍ以上、１６００ｎｍ以下である
請求項３から６のいずれか一項に記載のモード同期レーザー装置。

【請求項9】

前記共振器において前記レーザー光を増幅する増幅部を備え、
前記増幅部はＮｄファイバーを含み、
前記第１通過帯域の中心波長および前記第２通過帯域の中心波長が、ともに１０６０ｎｍ以上、１０８０ｎｍ以下もしくは８８８ｎｍ以上、９１４ｎｍ以下である
請求項３から６のいずれか一項に記載のモード同期レーザー装置。

【請求項10】

前記共振器において前記レーザー光を増幅する増幅部を備え、
前記増幅部はＴｍファイバーを含み、
前記第１通過帯域の中心波長および前記第２通過帯域の中心波長が、ともに１９６０ｎｍ以上、２０２０ｎｍ以下もしくは１８６０ｎｍ以上、１９６０ｎｍ以下である
請求項３から６のいずれか一項に記載のモード同期レーザー装置。

【請求項11】

前記第１通過帯域および前記第２通過帯域は可変であり、
前記第１通過帯域の中心波長および前記第２通過帯域の中心波長の波長差を増加させた場合に、前記第１通過帯域の幅を増加させる
請求項３から１０のいずれか一項に記載のモード同期レーザー装置。

【請求項12】

前記第１通過帯域および前記第２通過帯域は可変であり、
前記第１通過帯域の中心波長および前記第２通過帯域の中心波長の波長差を減少させた場合に、前記第２通過帯域の幅を減少させるか、または、前記第２通過帯域における減衰率を増加させる
請求項３から１０のいずれか一項に記載のモード同期レーザー装置。

【請求項13】

前記モード同期レーザー装置が出力する前記レーザー光において、前記第２波長成分の大きさは、前記第１波長成分の１０％以下である
請求項１から１２のいずれか一項に記載のモード同期レーザー装置。

【請求項14】

前記第２波長成分における波長は、前記第１波長成分における波長よりも小さい、請求項１から１３のいずれか一項に記載のモード同期レーザー装置。

【請求項15】

前記レーザー光を伝搬する偏波保持ファイバーを更に備える
請求項１から１４のいずれか一項に記載のモード同期レーザー装置。

【請求項16】

前記フィルタ部は、前記レーザー光の発振を開始するためのモード同期パルスを通過させる
請求項１から１４のいずれか一項に記載のモード同期レーザー装置。

【請求項17】

レーザー光をモード同期させるモード同期方法であって、
前記レーザー光の共振器内において、少なくとも２つ以上の波長において極大値を有する通過波長特性に応じて、光の第１波長成分と、前記第１波長成分と異なる第２波長成分とを選択的に通過させて、前記レーザー光をモード同期させ、
前記レーザー光の発振後において、前記レーザー光の発振波長の波長成分である前記第１波長成分が、前記レーザー光の伝搬経路の全てを伝搬することにより、前記共振器内を周回し、
前記第２波長成分が、前記第１波長成分における前記レーザー光の発振を誘発する、
モード同期方法。

【請求項18】

前記通過波長特性は、いずれかの前記極大値の波長を含み前記第１波長成分を選択的に通過させる第１通過帯域と、いずれかの前記極大値の波長を含み前記第２波長成分を選択的に通過させる第２通過帯域とを有する、請求項１７に記載のモード同期方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２つの異なる波長を選択的に用いることで自己始動モード同期を簡単に実現する方法およびレーザー装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、パルス幅が数十ピコ秒以下のレーザー光を出力するレーザー装置として光ファイバー等を用いたモード同期レーザー光源が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
特許文献１ ＵＳ８４１６８１７号
特許文献２ ＵＳ７９４０８１６号

【解決しようとする課題】

【0003】

ピコ秒やフェムト秒パルスレーザー光を生成するレーザー装置においては、簡便な方法でモード同期レーザー発振し、短時間で安定することが好ましい。最近では、ファイバー小型で低コスト、環境安定性に優れたモード同期ファイバーレーザーが多くの産業用途で使用されている。特に、環境安定性に優れた偏波保持ファイバー（ＰＭＦ）で構成され、また、レーザーの発振波長において正常分散を示す光学部品のみを用いたモード同期ファイバーレーザー（ＡＮＤｉ ＭＬＦＬ : Ａｌｌ Ｎｏｒｍａｌ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｍｏｄｅ－Ｌｏｃｋｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ）は、高いパルスエネルギーを出力することができるため、微細加工などの応用に適している。通常、モード同期の自己始動のためには、励起光源として用いる半導体レーザーの出力調整や、偏波制御、温度制御などが必要であった。ＰＭＦを用いて構成したＡＮＤｉ ＭＬＦＬにおいても自己始動は難しく、モード同期の自己始動のためには、励起光源として用いる半導体レーザーの出力変調など複雑な制御が必要となっていた。さらに、ＡＮＤｉ ＭＬＦＬを構成する可飽和吸収部に半導体可飽和吸収ミラーなどの素子を用いず、可飽和吸収部に非線形偏波回転や非線形増幅ループミラーを用いるようなＡＮＤｉ ＭＬＦＬでは特に自己始動が難しかった。また、レーザー装置においてはレーザー発振波長の選択肢が広いことが好ましいが、モード同期レーザーでは発振波長の選択性は低く、誘導放出断面積の小さな波長におけるモード同期レーザー発振を得ることは難しかった。

【一般的開示】

【0004】

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、自己始動モード同期を簡単に実現するモード同期パルス光生成フィルタ（フィルタ部）を備え、それを備えることでピコ秒やフェムト秒パルスレーザー光を生成するレーザー装置を提供する。レーザー装置は、共振器内にレーザー光を増幅して出力する増幅部を備えてよい。モード同期パルス光生成フィルタは、共振器内に設けられてよい。モード同期パルス光生成フィルタの通過波長特性が少なくとも２つ以上の波長において極大値を有してよい。モード同期パルス光生成フィルタは、当該通過波長特性に応じて、光の波長成分を選択的に通過させてよい。

【0005】

モード同期パルス光生成フィルタの通過波長特性は、レーザー光の発振波長の波長成分である第１波長成分を選択的に通過させる第１通過帯域と、発振波長とは異なる波長成分である第２波長成分を選択的に通過させる第２通過帯域とを有してよい。

【0006】

フィルタ部は、レーザー光の伝搬経路において一つの場所に設けられた一つのフィルタであってよい。フィルタ部は、異なる場所に設けられた二つ以上のフィルタを有してもよい。一つのバンドパスフィルタに第１通過帯域および第２通過帯域の両方が設定されてよい。第１通過帯域を選択する光ファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧと称する）と、第２通過帯域を選択するＦＢＧが、レーザー光の伝搬経路に設けられてよい。

【0007】

フィルタ部の通過波長特性は、２つの極大値の間に、極小値を有していてよい。極小値は、低いほうの極大値と比べて－１０ｄＢ以上減衰した値であってよい。極小値は、当該極大値と比べて－２０ｄＢ以上減衰していてよい。極小値は、当該極大値と比べて－３０ｄＢ以上減衰していてよい。フィルタ部の通過波長特性は、２つの極大値の間がつながっていてよい。フィルタ部の通過波長特性は、２つの極大値の間がつながっていなくてよい。フィルタ部の通過波長特性は、第１通過帯域および第２通過帯域の間に、他の成分を有していてもよい。他の成分は、線状の成分であってよい。

【0008】

レーザー装置が出力するレーザー光において、第２波長成分の大きさは、第１波長成分の１０％以下であってよい。

【0009】

第２フィルタ部の通過帯域幅は、第１フィルタ部の通過帯域幅よりも狭くてよい。

【0010】

第２フィルタ部の通過帯域幅が、０．２ｎｍ以上であってよい。

【0011】

第２フィルタ部の通過帯域幅が、４．６ｎｍ以下であってよい。

【0012】

第２フィルタ部の第２波長成分に対する減衰率は、第１フィルタ部の第１波長成分に対する減衰率よりも大きくてよい。

【0013】

第１フィルタ部の通過帯域の第１中心波長と、第２フィルタ部の通過帯域の第２中心波長との波長差が１８ｎｍ以下であってよい。

【0014】

波長差が９ｎｍ以上であってよい。

【0015】

増幅部はＹｂファイバーを含んでよい。第１中心波長および第２中心波長が、ともに１０２０ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下であってよい。

【0016】

増幅部はＥｒファイバーを含んでよい。第１中心波長および第２中心波長が、ともに１５３０ｎｍ以上、１５５５ｎｍ以下もしくは、１５５５ｎｍ以上、１６００ｎｍ以下であってよい。

【0017】

増幅部はＮｄファイバーを含んでよい。第１中心波長および第２中心波長が、ともに１０６０ｎｍ以上、１０８０ｎｍ以下もしくは、８８８ｎｍ以上、９１４ｎｍ以下であってよい。

【0018】

増幅部はＴｍファイバーを含んでよい。第１中心波長および第２中心波長が、ともに１９６０ｎｍ以上、２０２０ｎｍ以下もしくは、１８６０ｎｍ以上、１９６０ｎｍ以下であってよい。

【0019】

第１通過帯域および第２通過帯域は可変であってよい。第１中心波長および第２中心波長の波長差を増加させた場合に、第１通過帯域の幅を増加させてよい。

【0020】

第１中心波長および第２中心波長の波長差を減少させた場合に、第２通過帯域の幅を減少させてよい。または、第２通過帯域における減衰率を増加させてよい。

【0021】

レーザー装置は、レーザー光を直線偏光にするポラライザーを備えてよい。レーザー装置は、レーザー光を伝搬する偏波保持ファイバーを備えてよい。レーザー装置は、可飽和吸収体として機能するＮＡＬＭを備えてよい。

【0022】

増幅部はＹｂやＥｒ等の希土類を含む平面導波路であってよい。

【0023】

レーザー装置は、光伝送部を伝送しているレーザー光と、励起レーザー光とを結合するレーザー入力部を備えてよい。レーザー入力部は、ＷＤＭ（波長分割多重）カプラーであってよい。

【0024】

レーザー装置は、光伝送部を伝送しているレーザー光のうち、予め定められた割合を出力するレーザー出力部を備えてよい。レーザー入力部とレーザー出力部との間には、レーザー光の周回方向を規定する光アイソレータが設けられてよい。

【0025】

レーザー装置は、光伝送部と可飽和吸収部とを結合する結合部を備えてよい。結合部は、ＮＡＬＭのループに入力されるレーザー光を、ループを時計回りに伝搬する成分と、ループを反時計回りに伝搬する成分とに分離してよい。

【0026】

レーザー装置は、レーザー光を反射する反射部を備えてよい。増幅部に近い構成から、第２フィルタ部、第１フィルタ部および反射部の順番で配置されてよい。反射部は、第１フィルタ部を通過した第１波長成分のレーザー光を、第１フィルタ部に反射してよい。

【0027】

本発明の第２の態様においては、レーザー光をモード同期させるモード同期方法を提供する。当該方法は、レーザー光が伝搬する経路において、少なくとも２つ以上の波長において極大値を有する通過波長特性に応じて、光の波長成分を選択的に通過させて、レーザー光をモード同期させる。

【0028】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の一つの実施形態に係るレーザー装置１００の構成例を示す図である。

【図2】フィルタ部１０の通過波長特性の一例を示す図である。

【図3】光伝送部１０１における電子のエネルギー準位を説明する図である。

【図4】増幅部２０に用いられるＹｂファイバーの誘導放出断面積を示す図である。

【図5】第２フィルタ部１０－２を有することで、第１波長における発振を短時間で安定化させることができることを説明する概念図である。

【図6】第２フィルタ部１０－２を設けない場合の、励起レーザーおよびレーザー光の時間波形および波長分布を示す図である。

【図7】第２フィルタ部１０－２を設けた場合の、励起レーザーおよびレーザー光の時間波形および波長分布を示す図である。

【図8】光伝送部１０１および可飽和吸収部１０２の構成例を示す図である。

【図9A】図８のフィルタ部１０に設定した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の一例を示す図である。

【図9B】図９Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。

【図10A】第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。

【図10B】図１０Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。

【図11A】第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。

【図11B】図１１Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。

【図12A】第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。

【図12B】図１２Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。

【図13A】第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。

【図13B】図１３Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。

【図14A】第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。

【図14B】図１４Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。

【図15】フィルタ部１０の他の構成例を示す図である。

【図16】光伝送部１０１の他の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0031】

図１は、本発明の一つの実施形態に係るレーザー装置１００の構成例を示す図である。レーザー装置１００は、予め定められた発振帯域の波長成分を有するレーザー光を生成する装置である。レーザー装置１００は、パルス幅がピコ秒オーダー（例えば、１ピコ秒から１０００ピコ秒）またはフェムト秒オーダー（例えば、１フェムト秒から１０００フェムト秒）のレーザー光を生成してよい。本明細書では、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長のうち、強度が最大となる波長を第１波長（または発振波長）と称する。また、レーザー装置１００が出力するレーザー光に含まれる光のうち、第１波長の成分を第１波長成分と称する。発振帯域は、第１波長を中心とする帯域であってよい。

【0032】

レーザー装置１００は、レーザー光が伝搬する経路に設けられたフィルタ部１０、増幅部２０、および、可飽和吸収部１０２を備える。可飽和吸収部１０２は、入射したレーザー光のうち、比較的に強度の低い時間成分の波長を吸収する。また可飽和吸収部１０２は、比較的に強度の高い時間成分は、吸収せずに伝搬させる。つまり可飽和吸収部１０２は、レーザー光の時間波形のうち、強度の低い裾部分を吸収し、強度の大きいピーク部分を通過させことで、レーザー光のパルスを、時間軸において狭帯域化する。可飽和吸収部１０２を設けることで、レーザー光を短パルス化できる。

【0033】

フィルタ部１０および増幅部２０は、光ファイバーを含む構成であってよく、光ファイバーに接続される構成であってもよい。フィルタ部１０および増幅部２０は、レーザー光が周回するループ中に配置されていてよく、レーザー光が往復する経路中に配置されていてもよい。また、フィルタ部１０、増幅部２０および可飽和吸収部１０２の各々は、レーザー装置１００における特定の箇所に配置された単独の部品または回路であってよく、レーザー装置１００において分散して配置された複数の部品または回路により構成されてもよい。また、レーザー装置１００が全体として、フィルタ部１０、増幅部２０または可飽和吸収部１０２として機能してもよい。つまり、レーザー装置１００の光ファイバー等の各構成部品が組み合わされて、フィルタ部１０、増幅部２０または可飽和吸収部１０２としての機能を奏してもよい。レーザー装置１００においてレーザー光を伝搬する光ファイバーは、少なくとも一部が偏波保持ファイバー（ＰＭＦ）であってよい。レーザー装置１００を構成する全ての光ファイバーが、偏波保持ファイバーであってもよい。

【0034】

また、共通の部品が、フィルタ部１０、増幅部２０、および、可飽和吸収部１０２の少なくとも２つとして機能してもよい。例えば増幅部２０がフィルタ部１０の少なくとも一部の機能を奏してよく、可飽和吸収部１０２がフィルタ部１０の少なくとも一部の機能を奏してもよい。

【0035】

増幅部２０は、通過するレーザー光の強度を増幅する。増幅部２０は、例えば希土類等の不純物が添加された光ファイバーを有してよい。当該不純物は例えばイッテルビウム（Ｙｂ）であるが、これに限定されない。また光ファイバーの材料は、例えば石英ガラスであるが、これに限定されない。増幅部２０は、ＹｂやＥｒ（エルビウム）等の希土類を含む平面導波路を有していてもよい。

【0036】

フィルタ部１０は、所定の通過波長特性を有し、当該通過波長特性に応じて、光（本例では、自然放射増幅光もしくはレーザー光）の波長成分を選択的に通過させる。通過波長特性とは、各波長において、入射される光の強度に対して通過させる光の強度の割合を示す特性である。一例としてフィルタ部１０は、所定の通過帯域以外の波長成分を減衰させるバンドパスフィルタである。フィルタ部１０の通過波長特性は、少なくとも２つ以上の波長において極大値を有する。本例のフィルタ部１０は、レーザー光の発振を開始するためのモード同期パルスを通過させるフィルタとして機能する。

【0037】

なお、レーザー装置１００は、光ファイバーを伝搬するレーザー光を直線偏光にするポラライザーを有してよい。ポラライザーとフィルタ部１０間の偏波保持ファイバーの偏光軸の調整により、フィルタ部１０からポラライザーを透過するレーザー光の強度を調整してもよい。

【0038】

図２は、フィルタ部１０の通過波長特性の一例を示す図である。図２における横軸は、フィルタ部１０を伝搬する光の波長を示しており、縦軸は、フィルタ部１０における各波長の透過率を示している。透過率は、フィルタ部１０を通過する前の光の強度に対する、フィルタ部１０を通過した後の光の強度の割合である。

【0039】

フィルタ部１０の通過波長特性とは、レーザー装置１００全体の通過波長特性であってよい。一例としてレーザー光が所定のループ経路を周回する場合、フィルタ部１０の通過波長特性とは、レーザー光がループ経路を１周したときの通過波長特性であってよい。また、レーザー光が所定の経路を往復する場合、フィルタ部１０の通過波長特性とは、レーザー光が当該経路を１往復したときの通過波長特性であってよい。レーザー装置１００が明示的なフィルタを備えている場合、フィルタ部１０の通過波長特性とは、当該フィルタの特性であってもよい。明示的なフィルタとは、例えばＦＢＧのようにフィルタとして公知の構造を有する部品である。

【0040】

上述したように、通過波長特性は、少なくとも２つの極大値（本例では極大値２０１、極大値２０２）を有する。本例では、極大値２０１の波長がレーザー装置１００の発振波長（第１波長λ１と称する）に対応する。ただし、極大値２０１の波長は、発振波長と厳密に一致していなくてもよい。また、極大値２０２の波長（第２波長λ２と称する）は、発振波長とは異なる波長である。また、本例の通過波長特性は、各極大値を頂点とする山形の特性を有しているが、所定の波長幅で連続して極大値を示す平坦な特性を有していてもよい。

【0041】

フィルタ部１０は、第１波長λ１を含む第１通過帯域３０１と、第２波長λ２を含む第２通過帯域３０２とを有する。図２においては、第１波長λ１が第２波長λ２より大きい例を示しているが、第１波長λ１は第２波長λ２より小さくてもよい。本例において各通過帯域は、透過率が極大値の半分以上の帯域である。上述したように第１通過帯域３０１は、第１波長λ１（発振波長）を含む帯域である。つまり第１通過帯域３０１は、入射した自然放射増幅光もしくはレーザー光のうち、発振帯域の波長成分である第１波長成分を選択的に通過させる。第２通過帯域３０２は、第１波長λ１とは異なる第２波長λ２を含む帯域である。本明細書では、経路を伝搬する自然放射増幅光もしくはレーザー光に含まれる第２波長λ２の成分を第２波長成分と称する。第２通過帯域３０２は、入射した自然放射増幅光もしくはレーザー光のうち、発振帯域とは異なる波長成分である第２波長成分を選択的に通過させる。

【0042】

フィルタ部１０は、レーザー光の伝搬経路（つまり、レーザー光の共振器内）において一つの場所に設けられた一つのフィルタであってよく、異なる場所に設けられた二つ以上のフィルタを有してもよい。一例として、一つのバンドパスフィルタに第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の両方が設定されてよい。他の例では、第１通過帯域３０１を選択する光ファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧと称する）と、第２通過帯域３０２を選択するＦＢＧが、レーザー光の伝搬経路に設けられてもよい。

【0043】

なお、フィルタ部１０の通過波長特性は、２つの極大値の間に、極小値２０３を有していてよい。極小値２０３は、低いほうの極大値と比べて－１０ｄＢ以上減衰した値であってよい。極小値２０３は、当該極大値と比べて－２０ｄＢ以上減衰していてよく、－３０ｄＢ以上減衰していてもよい。また、フィルタ部１０の通過波長特性は、２つの極大値の間がつながっていてよく、つながっていなくてもよい。２つの極大値の間がつながっているとは、例えば極小値２０３が、低いほうの極大値の１０％以上の場合である。また、フィルタ部１０の通過波長特性は、第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の間に、他の成分２０４を有していてもよい。成分２０４は、例えば線状の成分であってよい。

【0044】

フィルタ部１０の通過波長特性が２つの極大値を有することで、レーザー光の伝搬経路の少なくとも一部分において、レーザー光は第１波長成分と第２波長成分を含む。レーザー光が、第１波長成分（発振波長）とは異なる第２波長成分を含むことで、第１波長λ１における発振を誘発することができ、第１波長λ１における発振を短時間で安定化させることができる。

【0045】

図３は、増幅部２０におけるＹｂが添加された光ファイバーの電子のエネルギー準位を説明する図である。図３の例では、Ｙｂが添加された光ファイバーを含む例を示すが、レーザー媒質はこれに限定されず、他の希土類が添加された光ファイバーでもよく、希土類が添加されたＬＩＮＢＯ３やリン酸ガラス系、石英ガラス系の平面導波路でもよい。励起準位とレーザー上準位は同一でもよく、エネルギー準位はこれに限定されない。増幅部２０の電子は、レーザー下準位１および２よりもレーザー上準位の電子数が多い、反転分布の状態となる。

【0046】

励起準位の電子が、より低い準位に遷移することで、エネルギー準位差に応じた波長の光が放出される。レーザー上準位の電子が多様な準位に遷移することで、レーザー光には多様な波長成分が含まれる。本例では、第１波長λ１に相当するレーザー下準位をレーザー下準位１とし、第２波長λ２に相当するレーザー下準位をレーザー下準位２とする。

【0047】

図４は、増幅部２０に用いられるＹｂファイバーの誘導放出断面積を示す図である。図４において横軸は波長であり、縦軸は断面積である。図４の例では、光ファイバーがＹｂを含む例を示すが、光ファイバーの材料はこれに限定されない。

【0048】

フィルタ部１０における第１波長λ１は、図４に示す波長成分の分布特性において、誘導放出断面積が一定以上の波長に設定される。第１波長λ１を選択的に通過させることで、第１波長λ１で発振しやすくなる。また、フィルタ部１０における第２波長λ２も、波長成分の分布特性において、誘導放出断面積が一定以上の波長に設定される。第２波長λ２は、波長成分の分布特性における断面積が、第１波長λ１よりも大きい波長に設定されてよい。

【0049】

図５は、第２通過帯域３０２を有することで、第１波長λ１における発振を短時間で安定化させることができることを説明する概念図である。図５では、増幅部２０を伝送するレーザー光に含まれる第１波長成分と、第２波長成分の時間波形を分離して示している。

【0050】

図１の増幅部２０において、Ｑスイッチ動作により第２波長成分で大きな誘導放出が起こると、図３において説明したレーザー下準位２の電子量が増加する。これにより、レーザー上準位とレーザー下準位２間の反転分布は小さくなり、第２波長成分は時間とともに小さくなっていく。一方で、第１波長成分では大きな誘導放出が起きないため、レーザー上準位とレーザー下準位１間では反転分布が維持される。これにより、第１波長成分が適度に増幅され、第１波長における発振が短時間で生じやすくなる。

【0051】

一般的なモード同期レーザーでは、一度モード同期パルス発振が停止してしまった場合、再度モード同期パルスを得るために、レーザー励起用の半導体レーザーの駆動電流の再調整が必要である。これには通常、数十秒から数分程度の時間がかかる。本方法では、何らかの要因で第１波長における発振が停止してしまった場合であっても、第２波長成分が存在することで第１波長における発振を自動で且つ高速に再開できる。

【0052】

図６は、第１通過帯域３０１を設け、第２通過帯域３０２を設けない場合の、励起レーザーおよびレーザー光の時間波形および波長分布を示す図である。レーザー光は、レーザー装置１００が出力するレーザー光である。

【0053】

段階５０１において励起レーザー光の強度を大きくする。励起レーザー光の強度を大きくすると、レーザー光には強度の大きい発振成分が生じる（段階Ｓ５０２）。段階Ｓ５０２の状態は、数秒から数分間継続する。励起レーザー光の強度を維持すると、時間波形では、複数のモード同期パルスが発生する（段階Ｓ５０３）。この状態で、励起レーザー光の強度を下げていくと、所定の発振波長のモード同期パルスが残存する（段階Ｓ５０４）。

【0054】

このように、第２通過帯域３０２を設けない場合、レーザー光の発振を開始させるために、励起レーザー光の強度を大きく上げて、非常に高強度のパルスを生成するＱスイッチ発振を起こす（段階Ｓ５０２）。その後、高強度のパルスが複数のパルスに分かれて発振器内に１個以上のパルスが存在するマルチパルス発振と呼ばれる状態になる（段階Ｓ５０３）。最後に、励起レーザー光の強度を下げることで、安定なシングルパルス発振を実現する（段階Ｓ５０４）。このため、所定の発振波長のレーザー光を生成するのに、数分程度要する場合があった。

【0055】

図７は、第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を設けた場合の、励起レーザーおよびレーザー光の時間波形および波長分布を示す図である。上述したように、第２通過帯域３０２を設けることで、第１波長λ１での発振が可能となる。本例では、段階Ｓ６０１において励起レーザー光の強度を大きくしなくてもよく、Ｑスイッチ発振で生成されるパルスが比較的小さい。その結果、マルチパルス発振の状態を経ることなく、第１波長λ１での発振が開始される（Ｓ６０３）。一例では、Ｙｂファイバーを用いて、第１波長λ１を１０４０ｎｍ、第２波長λ２を１０３０ｎｍとした場合に、平均２秒以内にレーザー光を生成できた。

【0056】

図８は、レーザー装置１００の構成例を示す図である。本例のレーザー装置１００は、光伝送部１０１および可飽和吸収部１０２を有する。光伝送部１０１は、フィルタ部１０、増幅部２０として機能する長尺のファイバー部２３、増幅部２１、レーザー入力部３０、レーザー出力部４０、光ファイバー５０、光アイソレーター６０および結合部７０を有する。光伝送部１０１の各構成要素は、光ファイバー５０により接続されている。本例の光伝送部１０１においては、レーザー光が光伝送部１０１中をループする。また、光伝送部１０１は、各構成要素が光ファイバーにより形成された、全ファイバー装置であってよい。本例の光伝送部１０１は、光ファイバー５０により可飽和吸収部１０２と接続されており、光伝送部１０１と可飽和吸収部１０２との間でレーザー光が往復する。本例では可飽和吸収部１０２として、非線形増幅ループミラー（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇ Ｌｏｏｐ Ｍｉｒｒｏｒ：ＮＡＬＭ）を用いている。

【0057】

レーザー入力部３０には、励起レーザー光が入力される。レーザー入力部３０は、光伝送部１０１を伝送しているレーザー光と、励起レーザー光とを結合して、光ファイバー５０を伝送させる。レーザー入力部３０は、例えばＷＤＭ（波長分割多重）カプラーである。

【0058】

本例の増幅部２１は、レーザー入力部３０と、レーザー出力部４０との間に設けられている。なお、ループ状の光伝送部１０１において、構成Ａと、構成Ｂとの間とは、レーザー光の周回方向において、構成Ａから構成Ｂまでの領域を指す。増幅部２１はＹｂが添加された光ファイバー（ＹＤＦ）を有してよい。長尺のファイバー部２３は、レーザー入力部３０と、レーザー出力部４０との間に設けられている。本例のファイバー部２３は、増幅部２１と、レーザー出力部４０との間に設けられている。ファイバー部２３は、非偏波保持ファイバー（Ｎｏｎ－ＰＭＦ）を有してよい。ファイバー部２３および増幅部２１はいずれか一方だけが設けられていてもよい。ファイバー部および増幅部２１は、励起レーザー光により、光伝送部１０１を伝送しているレーザー光の強度を増幅する。長尺のファイバー部２３および増幅部２１の配置は、図８の例に限定されない。

【0059】

レーザー入力部３０とレーザー出力部４０との間には、レーザー光の周回方向を規定する光アイソレーター６０が設けられてよい。本例の光アイソレーター６０は、増幅部２１と長尺のファイバー部２３との間に設けられている。

【0060】

本例のレーザー出力部４０は、長尺のファイバー部２３と、フィルタ部１０との間に配置されている。レーザー出力部４０は、光伝送部１０１を伝送しているレーザー光のうち、予め定められた割合を出力する。例えばレーザー出力部４０は、通過するレーザー光の１０％から８０％程度を、出力レーザー光として外部に出力する。レーザー出力部４０を通過するレーザー光に対する出力レーザー光の比率の下限は、１０％より小さくてもよい（例えば１％）。また当該比率の上限は、９０％程度であってもよい。残りのレーザー光は、光伝送部１０１を伝送する。レーザー出力部４０は、例えばＯＣ（出力カプラー）である。

【0061】

フィルタ部１０は、光伝送部１０１を伝送するレーザー光のうち、設定される通過帯域の波長成分を通過させ、通過帯域外の波長成分は減衰させる。本例のフィルタ部１０は、図１から図７において説明した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２が設定される光学バンドパスフィルタである。フィルタ部１０とレーザー出力部４０との間には、光アイソレーター６０が設けられてよい。

【0062】

結合部７０は、光伝送部１０１と可飽和吸収部１０２とを結合する。本例の結合部７０は、ＮＡＬＭのループに入力されるレーザー光を、ループを時計回りに伝搬する成分と、ループを反時計回りに伝搬する成分とに分離する。本例の結合部７０は、ファイバー部２３と、レーザー出力部４０との間に配置されているが、結合部７０の配置はこれに限定されない。

【0063】

可飽和吸収部１０２は、レーザー入力部３０を通過したレーザー光を受け取り、所定の強度以下のパルスの時間成分を構成する波長成分を吸収する。可飽和吸収部１０２は、光伝送部１０１から受光したレーザー光のうち、所定の強度より高い波長成分を光伝送部１０１に入力する。

【0064】

本例の可飽和吸収部１０２は、時計回りに伝搬する成分と、反時計回りに伝搬する成分とに対して、強度差に応じて位相差を生じさせる。結合部７０においては、２つの成分の位相差に応じた透過特性で、可飽和吸収部１０２から光伝送部１０１にレーザー光を伝搬する。このため、可飽和吸収部１０２は、比較的に低強度の時間成分については減衰させ、比較的に高強度の時間成分については光伝送部１０１の時計回り方向に伝搬させる。

【0065】

本例の可飽和吸収部１０２は、増幅部１０３、光ファイバー１０６、レーザー入力部１０４を有する。可飽和吸収部１０２の各構成要素は、光ファイバー１０６によりループ状に接続されている。レーザー入力部１０４は、励起レーザー光と、可飽和吸収部１０２を反時計回りに伝送しているレーザー光とを結合する。

【0066】

増幅部１０３は、結合部７０からレーザー入力部１０４に時計回りで向かう経路に配置され、レーザー光を増幅する。増幅部１０３は、例えばＹｂがドープされた光ファイバーである。

【0067】

図９Ａは、図８のフィルタ部１０に設定した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の一例を示す図である。図９Ａの縦軸は、フィルタ部１０に入力されたレーザー光の強度に対する、フィルタ部１０が出力するレーザー光の強度の比を示している。つまり、強度が１の場合、フィルタ部１０における減衰は０ｄＢである。

【0068】

本例の第１通過帯域３０１は、中心波長（第１波長）が１０４０ｎｍ、帯域幅が１．８ｎｍである。また、第２通過帯域３０２は、中心波長（第２波長）が１０３０ｎｍ、帯域幅が１．５ｎｍである。図９Ａの例では、第１通過帯域３０１がガウス形状であり、第２通過帯域３０２が矩形形状であるが、第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の形状は、それぞれガウス形状および矩形形状のいずれを選択してもよい。

【0069】

図９Ｂは、図９Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。本例では、励起レーザー光を投入してから瞬時に（５秒以内）に、図９Ｂに示す波長分布を有するレーザー光が得られた。これに対して、第１通過帯域３０１だけをフィルタ部１０に設定した場合、励起レーザー光を投入してから２０分程度が経過してから、図９Ｂに示す波長分布を有するレーザー光が得られた。つまり、第２通過帯域３０２を設定することで、第１波長で発振したレーザー光を瞬時に得られることがわかる。

【0070】

なお、レーザー装置１００が出力するレーザー光において、第２波長成分の大きさＰ２は、第１波長成分の大きさＰ１の１０％以下であってよい。Ｐ２はＰ１の１％以下であってよく、０．１％以下であってもよい。

【0071】

第２通過帯域３０２の通過帯域幅は、第１通過帯域３０１の通過帯域幅よりも小さくてよい。フィルタ部１０の通過帯域の幅は、入力されたレーザー光の波長成分の強度が、半分以下となる波長帯域の幅であってよい。つまり、フィルタ部１０の透過率が５０％以上である波長帯域の幅であってよい。第２通過帯域３０２の通過帯域幅は、第１通過帯域３０１の通過帯域幅の９０％以下であってよく、７０％以下であってよく、５０％以下であってもよい。

【0072】

図１０Ａは、第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。本例の第１通過帯域３０１は、中心波長（第１波長）が１０４８ｎｍ、帯域幅が３．５ｎｍである。また、第２通過帯域３０２は、図９Ａの例と同一である。

【0073】

図１０Ｂは、図１０Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。本例では、励起レーザー光を投入してから５秒程度経過すれば、図１０Ｂに示す波長分布を有するレーザー光が得られた。これに対して、第１通過帯域３０１だけをフィルタ部１０に設定した場合、第１波長で発振したレーザー光は得られなかった。

【0074】

図１１Ａは、第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。本例の第１通過帯域３０１は、図９Ａの例と同一である。第２通過帯域３０２は、中心波長（第２波長）が１０３０ｎｍ、帯域幅が１．８ｎｍである。ただし、第２通過帯域３０２は、第２波長において－１．５ｄＢ減衰する。これに対し、第１通過帯域３０１は、第１波長における減衰は０ｄＢである。

【0075】

図１１Ｂは、図１１Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。本例においても、励起レーザー光を投入してから少なくとも１０秒程度経過すれば、図１１Ｂに示す波長分布を有するレーザー光が得られた。このように、第２通過帯域３０２の第２波長成分に対する減衰率は、第１通過帯域３０１の第１波長成分に対する減衰率よりも大きくてよい。第２通過帯域３０２の第２波長成分に対する減衰率は、第１通過帯域３０１の第１波長成分に対する減衰率の９０％以下であってよく、７０％以下であってよく、５０％以下であってもよい。これにより、レーザー装置１００から出力されるレーザー光において、第２波長成分を抑制しやすくなる。

【0076】

図１２Ａは、第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。本例の第１通過帯域３０１は、図９Ａの例と同一である。第２通過帯域３０２は、中心波長（第２波長）が１０３０ｎｍ、帯域幅が４．６ｎｍである。

【0077】

図１２Ｂは、図１２Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。本例においても、励起レーザー光を投入してから少なくとも１０秒程度経過すれば、図１２Ｂに示す波長分布を有するレーザー光が得られた。ただし、第２通過帯域３０２の帯域幅を大きくしたことにより、レーザー光の一部が第２通過帯域３０２を通過してしまった。一方で、第１通過帯域３０１を通過したレーザー光は、レーザー装置１００内で自己位相変調効果により波長成分が大きく広がる。第２通過帯域３０２を通過したレーザー光の一部と、自己位相変調効果により広がった波長の一部が重なりこれらの波長成分が干渉してしまっている。このため第２波長近傍の雑音成分が大きくなっている。第２通過帯域３０２の帯域幅は、４．６ｎｍ以下であることが好ましい。

【0078】

なお、第２通過帯域３０２の帯域幅を０．２ｎｍまで小さくしても、図９Ｂに示した例と同様に、第１波長で発振したレーザー光が得られた。しかし、第２通過帯域３０２の帯域幅を小さくしすぎると、第１波長でのレーザー発振がしにくくなる場合がある。第２通過帯域３０２の帯域幅は、０．２ｎｍ以上であることが好ましい。

【0079】

本例では、第２通過帯域３０２の帯域幅を変更したが、第１通過帯域３０１の帯域幅を変更しても、同様に第１波長のレーザー光を得られる。ただし、第１通過帯域３０１の帯域幅が小さすぎると、第１波長のレーザー光が得にくくなるので、第１通過帯域３０１の帯域幅は０．８ｎｍ以上であってよい。第１通過帯域３０１の帯域幅は、第２通過帯域３０２の５０％以上であってよい。

【0080】

図１３Ａは、第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。本例の第１通過帯域３０１は、図９Ａの例と同一である。第２通過帯域３０２は、中心波長（第２波長）が１０３３ｎｍ、帯域幅が１．５ｎｍである。

【0081】

図１３Ｂは、図１３Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。本例においても、励起レーザー光を投入してから少なくとも１０秒程度経過すれば、図１３Ｂに示す波長分布を有するレーザー光が得られた。ただし、第２通過帯域３０２と第１通過帯域３０１の波長差を小さくしたことにより、第２通過帯域３０２を通過したスペクトル成分が、第１通過帯域３０１を通過した後に自己位相変調効果により広がったスペクトル成分に干渉しやすくなる。このため、図１３Ｂに示すように、１０３３ｎｍ－１０４０ｎｍの帯域において、雑音成分が大きくなっている。図１３Ａの例では、第２通過帯域３０２の第２波長を変更したが、第１通過帯域３０１の第１波長を変更しても、第１波長のレーザー光を得ることができる。

【0082】

第１通過帯域３０１の中心波長（第１波長）と、第２通過帯域３０２の中心（第２波長）との波長差は、９ｎｍ以上であることが好ましい。当該波長差は１０ｎｍ以上であってもよい。また、当該中心波長の差分から、それぞれの通過帯域の帯域幅の半分を減じた値は、７．３５ｎｍであってよい。

【0083】

また、第１波長および第２波長の波長差が大きすぎると、第２波長の光が発生しても、第１波長の光を誘発しにくくなる場合がある。このため、第１波長と第２波長との波長差は、１８ｎｍ以下であることが好ましい。当該波長差は１５ｎｍ以下であってよく、１２ｎｍ以下であってもよい。また、当該中心波長の差分から、それぞれの通過帯域の帯域幅の半分を減じた値は、１６．３５ｎｍ以下であってよい。

【0084】

図１４Ａは、第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２の他の例を示す図である。本例の第２通過帯域３０２は、図９Ａの例と同一である。第１通過帯域３０１は、中心波長（第１波長）が１０４０ｎｍ、帯域幅が１．８ｎｍである。ただし、第１通過帯域３０１は、第１波長において－２．８ｄＢ減衰する。

【0085】

図１４Ｂは、図１４Ａに示した第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２を用いた場合に、レーザー装置１００が出力するレーザー光の波長分布を示す図である。本例においても、励起レーザー光を投入してから少なくとも１０秒程度経過すれば、図１４Ｂに示す波長分布を有するレーザー光が得られた。ただし、第１通過帯域３０１の減衰率を大きくしたことにより、第２波長成分（１０３０ｎｍ）の相対的な大きさが、図９Ｂの例よりも大きくなっている。このため、第１通過帯域３０１の第１波長における減衰率は、第２通過帯域３０２の第２波長における減衰率の５０％以上であってよく、７０％以上であってよく、９０％以上であってもよい。

【0086】

第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２は、増幅部２０の光ファイバーの材料に応じた帯域であることが好ましい。つまり、図４において説明したように、光ファイバーで生成されるレーザー光の強度が一定以上となる波長帯域に、それぞれの通過帯域が設定されることが好ましい。

【0087】

一例として、増幅部２０がＹｂファイバーを含む場合、第１波長および第２波長は、ともに１０２０ｎｍ以上、１０５０ｎｍ以下であることが好ましい。増幅部２０がＥｒファイバーを含む場合、第１波長および第２波長は、ともに、１５３０ｎｍ以上、１５５５ｎｍ以下もしくは１５５５ｎｍ以上、１６００ｎｍ以下であることが好ましい。一方の波長が１５３０ｎｍ以上、１５５５ｎｍ以下であり、他方の波長が１５５５ｎｍ以上、１６００ｎｍ以下であってもよい。増幅部２０がＮｄファイバーを含む場合、第１波長および第２波長は、ともに、１０６０ｎｍ以上、１０８０ｎｍ以下もしくは８８８ｎｍ以上、９１４ｎｍ以下であることが好ましい。一方の波長が１０６０ｎｍ以上、１０８０ｎｍ以下であり、他方の波長が８８８ｎｍ以上、９１４ｎｍ以下であってもよい。増幅部２０がＴｍファイバーを含む場合、第１波長および第２波長は、ともに、１９６０ｎｍ以上、２０２０ｎｍ以下もしくは１８６０ｎｍ以上、１９６０ｎｍ以下であることが好ましい。一方の波長が１９６０ｎｍ以上、２０２０ｎｍ以下であり、他方の波長が１８６０ｎｍ以上、１９６０ｎｍ以下であってもよい。

【0088】

第１通過帯域３０１および第２通過帯域３０２は可変であってよい。つまり、各通過帯域の中心波長および帯域幅が可変であってよい。例えば、第１通過帯域３０１の中心波長（第１波長）は、生成すべきレーザー光の波長に応じて変更されてよい。フィルタ部１０は、第１通過帯域３０１の中心波長（第１波長）および第２通過帯域３０２の中心波長（第２波長）の波長差を増加させた場合に、第１通過帯域３０１の帯域幅を増加させてよい。波長差が増加することで第１波長成分の誘発がされにくくなるが、第１通過帯域３０１の帯域幅を増加させることで、第１波長での発振を促進できる。

【0089】

また、第１波長および第２波長の波長差を減少させた場合、第２通過帯域３０２の帯域幅を減少させてよい。波長差が減少することで第２波長成分が第１通過帯域３０１に干渉する割合が増大するが、第２通過帯域３０２の帯域幅を減少させることで、当該干渉を抑制できる。また、第１波長および第２波長の波長差を減少させた場合、第２通過帯域３０２の第２波長における減衰率を増加させてもよい。これによっても、当該干渉を抑制できる。

【0090】

図１５は、フィルタ部１０の他の構成例を示す図である。本例のフィルタ部１０は、結合部８０を介して、ループ状の光ファイバー５０と接続されている。結合部８０は、ループ状の光ファイバー５０を周回するレーザー光をフィルタ部１０に伝搬させ、フィルタ部１０からの光をループ状の光ファイバー５０に伝搬させる。

【0091】

本例のフィルタ部１０は、第１通過帯域３０１の光を選択して伝搬させる第１フィルタ部１０－２と、第２通過帯域３０２の光を選択して伝搬させる第２フィルタ部１０－２を有する。本例の第１フィルタ部１０－１および第２フィルタ部１０－２は、ＦＢＧである。第１フィルタ部１０－１および第２フィルタ部１０－２は、結合部８０に対して直列に設けられている。第１フィルタ部１０－１および第２フィルタ部１０－２は、いずれが結合部８０の近くに設けられてもよい。

【0092】

図１６は、光伝送部１０１の他の構成例を示す図である。本例の光伝送部１０１は、増幅部２０、増幅部２１、レーザー入力部３０、光アイソレーター６０を有さない点で、図８または図１５において説明した光伝送部１０１と相違する。他の構造は、図８または図１５の例と同様である。光ファイバー５０が、増幅部２０または増幅部２１として機能してよい。本例のフィルタ部１０は、レーザー出力部４０と結合部７０との間に配置されている。フィルタ部１０は、図１５の例と同様に、結合部８０を介して光ファイバー５０と接続されてよい。

【0093】

なお、図１から図１６の例において、可飽和吸収部１０２はＮＡＬＭであったが、可飽和吸収部１０２は、半導体可飽和吸収ミラー（ＳＥＳＡＭ）等の吸収体を用いてもよい。また、非線形光ループミラー（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｏｏｐ Ｍｉｒｒｏｒ；ＮＯＬＭ）や、非線形偏波回転（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｒｏｔａｔｉｏｎ：ＮＰＲ）を用いた可飽和吸収機構を用いてもよい。

【0094】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

【0095】

請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
［項目１］
レーザー光を生成するレーザー装置であって、
共振器内に設けられ、通過波長特性が少なくとも２つ以上の波長において極大値を有し、前記通過波長特性に応じて、光の波長成分を選択的に通過させるフィルタ部を備えるレーザー装置。
［項目２］
前記フィルタ部の前記通過波長特性は、いずれかの前記極大値の波長を含み、前記レーザー光の発振波長の波長成分である第１波長成分を選択的に通過させる第１通過帯域と、いずれかの前記極大値の波長を含み、前記発振波長とは異なる波長成分である第２波長成分を選択的に通過させる第２通過帯域とを有する、項目１に記載のレーザー装置。
［項目３］
前記レーザー装置が出力する前記レーザー光において、前記第２波長成分の大きさは、前記第１波長成分の１０％以下である、項目２に記載のレーザー装置。
［項目４］
前記第２通過帯域の幅は、前記第１通過帯域の幅よりも狭い、項目２または３に記載のレーザー装置。
［項目５］
前記共振器において前記レーザー光を増幅する増幅部を備え、
前記増幅部はＹｂファイバーを含み、
前記第１通過帯域の中心波長および前記第２通過帯域の中心波長が、ともに１０２０ｎｍ以上、１１００ｎｍ以下である、
項目２から４のいずれか一項に記載のレーザー装置。
［項目６］
前記共振器において前記レーザー光を増幅する増幅部を備え、
前記増幅部はＥｒファイバーを含み、
前記第１通過帯域の中心波長および前記通過帯域の第２中心波長が、ともに１５３０ｎｍ以上、１５５５ｎｍ以下もしくは１５５５ｎｍ以上、１６００ｎｍ以下である、
項目２から４のいずれか一項に記載のレーザー装置。
［項目７］
前記共振器において前記レーザー光を増幅する増幅部を備え、
前記増幅部はＮｄファイバーを含み、
前記第１通過帯域の中心波長および前記第２通過帯域の中心波長が、ともに１０６０ｎｍ以上、１０８０ｎｍ以下もしくは８８８ｎｍ以上、９１４ｎｍ以下である、
項目２から４のいずれか一項に記載のレーザー装置。
［項目８］
前記共振器において前記レーザー光を増幅する増幅部を備え、
前記増幅部はＴｍファイバーを含み、
前記第１通過帯域の中心波長および前記第２通過帯域の中心波長が、ともに１９６０ｎｍ以上、２０２０ｎｍ以下もしくは１８６０ｎｍ以上、１９６０ｎｍ以下である、
項目２から４のいずれか一項に記載のレーザー装置。
［項目９］
前記第１通過帯域および前記第２通過帯域は可変であり、
前記第１通過帯域の中心波長および前記第２通過帯域の中心波長の波長差を増加させた場合に、前記第１通過帯域の幅を増加させる、
項目２から８のいずれか一項に記載のレーザー装置。
［項目１０］
前記第１通過帯域および前記第２通過帯域は可変であり、
前記第１通過帯域の中心波長および前記第２通過帯域の中心波長の波長差を減少させた場合に、前記第２通過帯域の幅を減少させるか、または、前記第２通過帯域における減衰率を増加させる、
項目２から８のいずれか一項に記載のレーザー装置。
［項目１１］
前記レーザー光を伝搬する偏波保持ファイバーを更に備える、項目１から１０のいずれか一項に記載のレーザー装置。
［項目１２］
可飽和吸収体として機能するＮＡＬＭを更に備える、項目１から１１のいずれか一項に記載のレーザー装置。
［項目１３］
前記フィルタ部が通過させた前記レーザー光の前記第２波長成分は、前記発振波長における発振を誘発する、項目２から１０のいずれか一項に記載のレーザー装置。
［項目１４］
前記フィルタ部は、前記レーザー光の発振を開始するためのモード同期パルスを通過させる、項目１から１３のいずれか一項に記載のレーザー装置。
［項目１５］
レーザー光をモード同期させるモード同期方法であって、
前記レーザー光の共振器内において、少なくとも２つ以上の波長において極大値を有する通過波長特性に応じて、光の波長成分を選択的に通過させて、前記レーザー光をモード同期させるモード同期方法。

【符号の説明】

【0096】

１０・・・フィルタ部、１０－１・・・第１フィルタ部、１０－２・・・第２フィルタ部、２０・・・増幅部、２１・・・増幅部、２３・・・ファイバー部、３０・・・レーザー入力部、４０・・・レーザー出力部、５０・・・光ファイバー、５２・・・波長特性、６０・・・光アイソレーター、７０・・・結合部、８０・・・結合部、１００・・・レーザー装置、１０１・・・光伝送部、１０２・・・可飽和吸収部、１０３・・・増幅部、１０４・・・レーザー入力部、１０６・・・光ファイバー、２０１・・・極大値、２０２・・・極大値、２０３・・・極小値、２０４・・・成分、３０１・・・第１通過帯域、３０２・・・第２通過帯域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図13A】

【図13B】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16】