ファイバーレーザーとは？

ファイバーレーザーの特徴・概要

ファイバーレーザーは固体レーザーの一種で、光ファイバーを媒質に用いたレーザーの総称である。ファイバーレーザーにはCW発振のものとパルス発振のものがあり。前者は高出力で切断や溶接に使われることが多く、後者は低出力で微細加工やマーキングに使われることが多い。一般的なファイバーレーザーは希土類添加ファイバーを増幅器として用い、光路がすべて光ファイバーで構成されている。以下にファイバーレーザーの長所を列挙する。各長所の詳しい解説は『ファイバーレーザー８つの長所』をご覧下さい。

小型軽量
メンテナンスが容易・優れた長期安定性
高利得
広利得幅
高効率
優れたビーム品質
高出力化が容易
長距離伝搬可能

ファイバーレーザーの共振器構成

ここでは、ファイバーレーザーの共振器の構成を示す。

レーザ共振器の種類は大まかに『ファブリペロー共振器』と『リング共振器』の2つに大別できる。図1に『ファブリペロー型ファイバーレーザー』と『リング型ファイバーレーザー』の共振器の構成を示す。

ファブリペロー共振器とリング共振器

図１　ファイバーレーザーで使われる共振器構成

ファブリーペロー共振器（ファブリペロー型ファイバーレーザー）

最も一般的なレーザ共振器はファブリペロー共振器としてよく知られたものである。この共振器は2つの高反射率ミラーの間に利得媒質を置くことで実現できる。

ファイバーレーザーの場合はポンプ光(LDなど)を注入するためにWDM（波長分割多重化:wavelength-division multiplexing）カプラがよく使われる。WDMカプラを用いることで、波長の異なるポンプ光と信号光を空間を通さずにファイバー中で合波、分波することができる。ファブリペロー共振器ではミラーが少しでも傾くとファイバ損失が増えるため、ミラーを設置する代わりにファイバの研磨した両端に直接誘電体ミラーを蒸着する方法がとられることもある。また、ミラーの代わりにファイバーブラッググレーティングを用いることで全ファイバ型ファイバーレーザーを構成することができる。

リング共振器（リング型ファイバーレーザー）

図1のリング共振器は最も基本的な構成のものである。

リング型ファイバーレーザーの場合、ミラーを使わずに共振器を構成できるため全ファイバ共振器が実現可能となる。WDMカプラの2つの端子をつなぎ、希土類添加ファイバー(Doped Fiber)を含むリング共振器を作る。1方向に発振させるためファイバアイソレータをループ内に挿入する。ドープファイバが偏光面を保持しない普通の場合は偏光制御器が必要となる。