半導体レーザ短光パルス発生装置の開発

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04555010
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 河口 仁司 山形大学, 工学部, 教授 (40211180)
• 研究分担者: 篠倉 毅一郎 東北パイオニア機器技術部, 開発課, 課長代理 ; 船場 忠幸 山形大学, 工学部, 助手 (30238654) ; 丹野 直弘 山形大学, 工学部, 教授 (00006248)
• キーワード: 半導体レーザ / モード同期 / 短光パルス発生 / 偏波面自己変調 / ファイバレーザ

研究概要

平成6年度は主に、外部共振器型半導体レーザの能動モード同期および、半導体レーザの偏波面自己変調効果による光パルス列の発生について検討した。さらに、短光パルスの他の発生法として、エルビウム添加光ファイバレーザのモード同期を検討した。具体的な内容は以下のとおりである。
(1)能動モード同期半導体レーザから単一の高出力光パルスを得るため、出力光を二つに分け、一方に対して外部共振器を構成し、他方の光を偏波面を90°回転してやや遅れて帰還させるという新しい方法を考案した。外部共振器の周回時間に一致した周波数で電流を変調すると、能動モード同期が実現でき光パルスが発生する。90°偏波面が回転した光が、遅れ時間をもって注入されると、クエンチングにより残留キャリアが除かれ単一パルスが発生できる。進行波型レート方程式を用いて解析した結果、キャリアが大きくクエンチされ、余剰キャリアおよび半導体レーザ端面の残留反射によって生ずるトレイリングパルスが除去できることがわかった。
(2)半導体レーザの出力を90°偏波面を回転して帰還すると、半導体レーザの発振偏波面が自己変調され、偏波面で分離した出力はくり返しパルスとなる。今回λ/4板を用いて楕円偏光の光を帰還することにより、広い範囲のくり返し周波数をもつ光パルスが発生できることを新たに実験的に確認した。
(3)エルビウム添加ファイバレーザの共振器中に半導体レーザを挿入し、モード同期を実現した。半導体レーザが可飽和吸収体として動作する場合にはセルフQスイッチングとセルフモード同期が生した。又、半導体レーザに変調電流を加えることにより、能動モード同期が実現できることがわかった。半導体レーザが高速変調できる利点を生かし、役834MHzで変調し、30ps幅の光パルスを発生した。

研究成果

• [文献書誌] H.Kawaguchi,J.Inoue 他: "Mode-locking of an erbium-doped fiber laser with an InGaAsP laser diode absorber/amplifiber" Technical Digest,1994 Conference on Lasers and Electro-Optics Europe. CTuk4. 92-93 (1994)
• [文献書誌] 井上、河口、高橋: "モード同期Erドープファイバレーザの特性" 信学技報. LQE94-59. 29-34 (1994)
• [文献書誌] H.Kawaguchi,H.Hatayama 他: "Suppression of multiple pulse formation in actively mode-locked laser diodes by incoherent optical feedback" Technical Digest,1994 Conference on Lasers and Electro-Optics Europe. CTuk5. 93-94 (1994)
• [文献書誌] 五十嵐、河口、高橋: "能動モード同期半導体レーザにおけるトレイリングパルスの光帰還による抑制" 信学技報. LQE94-54. 1-6 (1994)
• [文献書誌] H.Kawaguchi,T.Igarashi 他: "Suppression of multiple pulse formation in actively mode-locked laser diodes by gain quenching" Optics Letters. 20(8)(未定). (1994)
• [文献書誌] H.Kawaguchi and Y.Yamayoshi: "Optical pulse generatition with continuously tunable repetion rate by polarization self-switching in laser diodes" Technical Digest,1995 Conference on Lasers and Electro-Optics. CMC6(未定). (1995)