一般に、ダイレクトフェムト秒ファイバー発振器の出力は、10メガヘルツから100メガヘルツのオーダーのパルス列繰り返し周波数を持ち、その平均パワーも数10ミリワットから100ミリワットの範囲です。そのため、その単一パルスエネルギーも数百ピコワットからナノワットのオーダーであり、パルス圧縮デバイスを使用しても、ピークパワーはキロワットのオーダーで、多くのアプリケーション、特に生物医学および産業加工のアプリケーションには低すぎます。
フェムト秒ファイバーレーザーには通常、シードソースからのレーザーを増幅する1段または2段のファイバー増幅器が含まれているため、幅広いアプリケーションでより大きな平均出力とピーク出力を提供できます。たとえば、白色光源は、高度に非線形なファイバーに接続されたフェムト秒ファイバーレーザーを使用して実現できます。フェムト秒ファイバーレーザーは、生物学的多光子蛍光顕微鏡イメージング用の光源として使用できます。光周波数コムオクターブスペクトルは、ワットレベルも必要とするフェムト秒ファイバーレーザーで励起されます。
50MHz、100fs、5Wのフェムト秒ファイバーレーザーを例にとると、単一パルスエネルギーは100nJで、ピークパワーは1MWです。
構造と原理
典型的なフェムト秒ファイバーレーザーは、シードソース、ファイバーアンプ、分散補償デバイスの3つの主要コンポーネントで構成されています。シードソースは通常、フェムト秒レーザーの発振出力のために、モードロックファイバー発振器です。ファイバ増幅器は、順方向、逆方向、または双方向のポンピング形式が用いられ、ドープファイバは、ダブルクラッドまたはシングルパッケージにすることができます。レイヤー・分散補償デバイスは、分散補償ファイバ、ブレーズド回折格子、プリズム、またはファイバブラッググレーティングが使用されます。
フェムト秒ファイバーレーザーの基本構造は、ダブルクラッドファイバー増幅器を用いたエルビウムドープファイバーレーザーを使用して、以下に具体的に説明されています。以下は、いくつかの一般的な超高速レーザーの構造図です。
図1：超高速ファイバーレーザー構成の概略図
ファイバーオシレーター：エルビウムドープモードロックファイバーレーザー。詳細については、エルビウムドープファイバーモードロックレーザーソリューションの図2を参照してください。
図2：低繰り返し数、半導体SAでモードロックされた、全PMファイバーレーザーのセットアップ
図3：分光法または生物医学アプリケーション用の1550nm超高速パルスレーザーのセットアップ
図4：波長1.91μmのフェムト秒パルスファイバーレーザーの概略図
図5：波長2000nm超高速ファイバーレーザーの概略図
事前の注意事項：
ファイバの選択について：システム内のファイバの選択では、ファイバ間のマッチング、主にファイバタイプ（偏波保持かどうか、クラッドタイプ）とモードフィールド径のマッチングに注意を払う必要があります。
増幅器前後のスペクトル：増幅器前後のスペクトルは、わずかに変化します。デバイスの動作波長範囲を選択するときは、特別な注意を払う必要があります。
パルス圧縮：2つの透過型回折格子を平行に配置する必要があります。そうしないと、ビーム品質が低下します。
DK
Photonicsは、超高速ファイバーレーザーシステムを構築するためのさまざまな受動部品を提供します。DKPhotonicsは、波長
850〜2000nmのポンプコンバイナ、サーキュレータ、アイソレータ、タップカプラ、コリメータ、WDM、インライン偏光子を、PMファイバタイプまたはNon-PMファイバタイプで提供できます。
ご要望等ありましたら、当社までお問い合わせください。
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