DE602004001038T2

DE602004001038T2 - Kaskadierter Ramanlaser mit ungepaartem Reflektor

Info

Publication number: DE602004001038T2
Application number: DE602004001038T
Authority: DE
Inventors: Florence Leplingard; Sophie Borne
Original assignee: Alcatel CIT SA; Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2004-01-08
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2024-01-09
Also published as: ATE328383T1; EP1553666A1; EP1553666B1; DE602004001038D1; CN1638212A; CN1327578C; US20050152412A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Raman-Laser für die Emission von Raman-Strahlung und eine Vorrichtung zur Raman-Verstärkung, die solchen Raman-Laser umfaßt. Außerdem betrifft sie ein Verfahren zum Erzeugen von Raman-Strahlung.
Allgemeiner Stand der Technik
Die Lichtwellenleitertechnik wird gegenwärtig in Kommunikationssystemen angewendet, um Informationen, z.B. Sprachsignale und Datensignale, über weite Entfernungen als optische Signale zu übertragen. Über solch weite Entfernungen nimmt jedoch die Stärke und die Qualität eines gesendeten optischen Signals ab. Entsprechend sind Verfahren entwickelt worden, um optische Signale zu regenerieren oder zu verstärken, wenn sie sich entlang einer optischen Faser ausbreiten.
Ein gut bekanntes Verstärkungsverfahren nutzt einen Effekt, der als Raman-Streuung bezeichnet wird, um ein kommendes, die Informationen tragendes optisches Signal zu verstärken. Die Raman-Streuung beschreibt die Wechselwirkung des Lichtes mit der Molekülschwingung des Materials, in welchem sich das Licht ausbreitet. Einfallendes Licht, das durch Moleküle gestreut wurde, erfährt eine Abwärtsverschiebung der Frequenz von der die Leistung tragenden optischen Pumpstrahlung. Diese Abwärtsverschiebung der Frequenz (oder Zunahme der Wellenlänge) von der Pumpwellenlänge wird als die Stokes-Verschiebung und das entsprechende Streulicht als Stokes-Linie bezeichnet. Die Größe der Abwärtsverschiebung und die Form der Raman-Verstärkungskurve wird durch die Molekülschwingungsfrequenzmoden des Übertragungsmediums bestimmt. In amorphen Materialien wie zum Beispiel Quarz sind die Molekülschwingungsfrequenzen in Bänder aufgespreizt, die sich überlappen und eine Breitband-Verstärkungskurve bereitstellen.
Eine bestimmte Anfangspumpwellenlänge wird vorteilhaft durch ihr Injizieren zusammen mit einer zu verstärkenden Signalwellenlänge in ein Raman-aktives Übertragungsmedium (z.B. geschmolzenen Quarz) verwendet. Unter der Voraussetzung, daß die zu verstärkende Signalwellenlänge innerhalb der Raman-Verstärkung der Anfangspumpwellenlänge (z.B. ungefähr 100 nm bei 1.550 nm in Quarz) ist, werden dann diese Signalwellenlängen die optische Verstärkung erfahren, die durch und auf Kosten der Anfangspumpwellenlänge erzeugt wurde. Mit anderen Worten, diese Pumpwellenlänge verstärkt die Signalwellenlänge und dadurch wird ihre Stärke verringert. Dieser Verstärkungsprozeß wird als stimulierte Raman-Streuung bezeichnet und ist ein weithin bekanntes Verfahren zum Verstärken eines optischen Signals.
Die Entwicklung von Dauerstrichstrahlung hoher Intensität mit einer Wellenlänge, die für optische Kommunikationstechnik (z.B. um 1,55 μm) von Belang ist, endet mit der Verwendung des kaskadierten Raman-Lasers auf der Basis solcher stimulierter Raman-Streuung. In der US-Patentschrift 5,323,404 ist solch ein Beispiel des kaskadierten Raman-Lasers beschrieben. 1 veranschaulicht solchen Stand der Technik mit einem Raman-Laser 10, der ein oder mehrere Paare von Reflektoren (21, 21', 22, 22', 23, 23', 24, 24', 25, 25') umfaßt, die mit Abstand angeordnet sind, mit Reflektoren jedes Paars, die die gleiche Mittenwellenlänge aufweisen. Die Reflektoren sind in der Regel Bragg-Reflektoren für Reihen-Brechungsindex, die in der SiO₂-basierten optischen Faser mit germaniumhaltigem Kern strukturiert sind, wobei jedes Paar der Reflektoren einen optischen Resonator in einer Faser bereitstellt. Solch ein optischer Resonator beinhaltet mindestens einen Abschnitt der Raman-Faser 17, wo die stimulierte Raman-Streuung, welche die Verstärkung erzeugt, stattfindet. Die Resonatoren, die Nachbarn der Wellenlänge sind, unterscheiden sich in den Wellenlängen in der Regel durch eine Stokes-Verschiebung, wobei die längere Wellenlänge von zwei aufeinanderfolgenden Stokes-Verschiebungen in dem Raman-Verstärkungsspektrum der vorhergehenden Stokes-Verschiebung liegt. Die Strahlung, die in einem der optischen Resonatoren in Resonanz gerät, wird als Stokes-Linien bezeichnet.
Mit dem Raman-Laser 10 ist über einen Koppler 16 eine bestimmte Anfangspumpstrahlung auf der Wellenlänge λ_PO gekoppelt, die von einer Pumpquelle 15 kommt. Solch Raman-Laser 10 ist für die Emission von Strahlung an seinem Ausgang 19 mit einer Wellenlänge λ_RR länger als die Anfangspumpstrahlung λ_PO angepaßt.
In vielen potentiell wichtigen Anwendungen des kaskadierten Raman-Lasers wird mehr als ein Reflektorpaar verwendet als in dem in 1 gezeigten Beispiel. Zum Beispiel kann ein Laser, der an seinem Ausgang eine Raman-Strahlung λ_RR von ungefähr 1,5 μm aufweist und eine Anfangspumpstrahlung λ_PO von ungefähr 1,1 μm verwendet, fünf Reflektorpaare (21, 21'), ... (25, 25') erfordern. Nicht nur ist ein Raman-Laser mit so vielen Reflektoren schwierig herzustellen, weil die zwei Elemente jedes Paars der Reflektoren im wesentlichen die gleiche Mittenwellenlänge aufweisen müssen, sondern kann auch die unerwünschte Dämpfung infolge der Vielzahl der Reflektoren von Bedeutung sein. Zum Beispiel kann eine Stokes-Linie bis zu 0,5 dB Verlust beim Durchgang der Strahlung durch jeden Ausgangsreflektor erfahren. Und es ist sehr schwierig, Faser-Bragg-Gitter mit Reflexionskoeffizienten so niedrig wie einige Zehntelprozent zu erhalten. Eine Alternative kann durch Einsparen des Reflektors auf der Ausgangsseite eines optischen Hohlraumresonators gegeben sein, möglicherweise des Resonators, der der Raman-Strahlung entspricht, oder des Resonators der Seed-Strahlung (siehe unten Seed-Strahlung). Dies ist nur möglich, wenn dieser fehlende Reflektor durch ein gespaltenes Faserende ersetzt wird. Es ist ein derart gespaltenes Ende, das ausreichendes Reflexionsvermögen (Fresnel-Reflexionsvermögen) von ungefähr 4 % zum Einstellen des optischen Hohlraumresonators bereitstellt. Aber wie dem Fachmann bekannt ist, ist es nicht möglich, ein Reflexionsvermögen von wesentlich kleiner als 4 % unter Verwendung der Fresnel-Reflexion zu erreichen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Hinsichtlich des obengenannten ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Raman-Laser für die Emission von Raman-Strahlung mit einer optimierten und möglicherweise maximierten Ausgangsleistung zu entwickeln. Außerdem ist es ebenfalls eine Aufgabe, ein Verfahren zum Erzeugen solcher Raman-Strahlung anzuwenden, ohne eine wesentliche Kostenzunahme gegenüber dem Stand der Technik mit sich zu bringen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Verwendung eines Raman-Lasers erreicht, wie in Anspruch 1 definiert ist. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Erzeugen von Raman-Strahlung, wie in Anspruch 7 definiert ist. Die Erfindung stellt einen Raman-Laser mit einem speziellen optischen Hohlraumresonator für die elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge bei der Raman-Strahlung λ_RR bereit. Solch ein Hohlraumresonator ist aus einem ungepaartem Reflektor r_RR mit einer reflektierenden Wellenlänge hergestellt, die der Raman-Strahlung λ_RR entspricht. Der zweite Reflektor an dem Ausgangsreflektor, der erforderlich ist, um einen optischen Hohlraumresonator aufzubauen, ist vorteilhaft durch die Rayleigh-Streuung definiert, die an mindestens einem Abschnitt der optischen Faser zwischen dem Reflektor r_RR und dem Ausgang dieses Raman-Lasers stattfinden soll. Solche Rayleigh-Streuung resultiert aus zufälligen lokalisierten Änderungen der Molekülpositionen im Glas, die zufällige Inhomogenitäten des Reflexionsindexes erzeugen. Solche zufälligen Inhomogenitäten wirken als winzige Streuzentren. Im Unterschied zum Stand der Technik ist die Rayleigh-Streuung nun nicht mehr ein Rauscheffekt, sondern wird im Gegenteil genutzt, um den Ausgang eines Raman-Lasers gemäß der Erfindung zu optimieren. Mit der Verwendung der Rayleigh-Streuung als ein Komplementärreflektor, der mit dem ungepaarten Reflektor zu verbinden ist, ist es dann möglich, einen optischen Hohlraumresonator für die Raman-Strahlung λ_RR mit einem Ausgangsreflexionsvermögen von kleiner als 1 % zu erhalten. Vorteilhaft wird das Reflexionsvermögen eines solchen definierten Ausgangsreflektors mehr im Bereich von einigen Zehntelprozent, möglicherweise so klein wie 0,1 % sein.
Solch ein Raman-Laser gemäß der Erfindung ist besonders geeignet, um als ein Raman-Laser zweiter Ordnung mit der Raman-Strahlung λ_RR verwendet zu werden, die eine Stokes-Linie ist, die von der vorletzten angewandten kaskadierten stimulierten Raman-Streuung erhalten wurde. Solch ein Raman-Laser zweiter Ordnung umfaßt mindestens einen weiteren optischen Hohlraumresonator, der durch ein Paar von Reflektoren (r_seed, r'_seed) definiert ist, mit einer reflektierenden Wellenlänge, die einer Seed-Strahlung λ_seed entspricht. Jede solche Seed-Strahlung entspricht einer Stokes-Linie, die aus der letzten angewandten kaskadierten stimulierten Raman-Streuung in dem Raman-Laser gemäß der Erfindung erhalten wurde. Vorteilhaft umfaßt der optische Hohlraumresonator für die Seed-Strahlung einen Ausgangsreflektor r'_seed mit einem abstimmbaren Reflexionsvermögen für seine reflektierende Wellenlänge λ_seed. Auf solch eine Weise ist es möglich, die Leistung der Seed-Strahlung vorzugsweise von 0 bis über 300 mW zu ändern.
Nur durch die Verwendung eines Raman-Lasers gemäß der Erfindung ist es möglich, die Leistung der Seed-Strahlung mit solch hoher Genauigkeit zu steuern. Unter anderem erlaubt ein Reflexionsvermögen von kleiner als 1 % für den "Ausgangsreflektor" der Raman-Strahlung λ_RR, einen Ausgangsreflektor r'_seed für die Seed-Strahlung mit einem abstimmbaren Reflexionsvermögen von 0 bis über 25 % zu verwenden. Auf solch eine Weise kann die Steuerung der Leistung der Seed-Strahlung vorteilhaft optimiert werden. Dies kann durch die Verwendung eines abstimmbaren Faser-Bragg-Gitters für den Ausgangsreflektor r'_seed erreicht werden.
Vorteilhafte Entwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen beschrieben.
Beschreibung der Zeichnungen
Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird nun weiter mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen erklärt, in denen zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Raman-Lasers zusammen mit einer Pumpquelle gemäß dem Stand der Technik;
2 einen Raman-Laser gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 einen Raman-Laser, der in einem Raman-Laser zweiter Ordnung gemäß der Erfindung verwendet wird;
4a ein Beispiel der verschiedenen Stokes-Verschiebungen, die für einen Raman-Laser zweiter Ordnung gemäß der Erfindung verwendet werden.
4b eine Raman-Verstärkung für die Wellenlänge 1.351,5 nm gemäß 4a.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
2 zeigt einen Raman-Laser 11 gemäß der Erfindung. Solch ein Raman-Laser 11 umfaßt einige Längen der optischen Faser, die als Raman-Faser 17 verwendet sind. Diese Raman-Faser 17 ist auf beiden Teilen von einer Anzahl von Reflektoren (r_i, r'_i) umgeben. In dem vorhandenen Beispiel, das in 2 beschrieben ist, sind fünf Reflektoren 21, 22, ..., 25 auf der Eingangsseite des Raman-Lasers 11 und fünf Reflektoren 20, 21', ..., 24' auf seiner Ausgangsseite. Alle diese Reflektoren 20, 21, 21', ..., 24, 24', 25 sind vorzugsweise aus einigen Faser-Bragg-Gittern hergestellt, die auf der optischen Faser strukturiert sind. Aber eine andere Art von Reflektoren wäre vorstellbar.
Der Raman-Laser 11 ist auf seiner Eingangsseite über einen Koppler 16 mit einer Pumpquelle 15 gekoppelt. Diese Pumpquelle stellt die Anfangspumpstrahlung auf der Wellenlänge λ_PO in den Raman-Laser 11 bereit. Auf der Ausgangsseite des Raman-Lasers 11 wird ein Isolator 18 angeordnet, um ihn vor etwaiger Strahlung zu schützen, die von außerhalb über seinen Ausgang kommt. Dieser Ausgang ist durch eine geneigte gespaltene Endfläche 19 gekennzeichnet, derart, um einen weiteren unerwünschten Reflektor zu vermeiden.
Ein Raman-Laser gemäß der Erfindung ist aus mindestens einem (n = 1) mit Abstand angeordneten Paar (i = 1, ..., n) von Reflektoren (r_i, r'_i) hergestellt. In dem vorliegenden Fall von 2 ist ein Raman-Laser 11 mit vier (n = 4) mit Abstand angeordneten Paaren von Reflektoren (21, 21'), ..., (24, 24') dargestellt. Die zwei Reflektoren eines Paars weisen einmalige spezielle reflektierende Wellenlängen λ_i (i = 1, ..., 4) auf.
Auf solch eine Weise definiert jedes Paar einen verschiedenen optischen Hohlraumresonator für die elektromagnetische Strahlung der Wellenlänge auf der entsprechenden reflektierenden Wellenlänge λ_i. Jeder der optischen Hohlraumresonatoren umfaßt mindestens einen Abschnitt der Raman-Faser 17, damit die stimulierte Raman-Streuung stattfinden kann. In dem vorliegenden Fall, wie in 2 gezeigt ist, umfassen alle vier optischen Hohlraumresonatoren meistens den gleichen Abschnitt der Raman-Faser 17. Aber ebenfalls eine aufeinanderfolgende, d.h. sequentielle Aufstellung oder Überlappung bis zu verschiedenen Graden der verschiedenen optischen Hohlraumresonatoren mit verschiedenen Abschnitten der Raman-Faser 17 könnte in Betracht gezogen werden.
Die optischen Hohlraumresonatoren werden derart ausgewählt, um einen kaskadierten Raman-Laser aufzubauen. Als ein Beispiel sei ein Raman-Laser 11 mit einer Anfangspumpstrahlung bei der Wellenlänge λ_PO = 1.117 nm betrachtet. Diese Anfangspumpstrahlung wird durch die Pumpquelle 15 bereitgestellt und durch den Koppler 16 in den Raman-Laser 11 gekoppelt. Auf der Ausgangsseite des Raman-Lasers 11 wird ein Reflektor 20 mit einer speziellen reflektierenden Wellenlänge angeordnet, der dieser Anfangspumpstrahlung λ_PO entspricht. Letztere ergibt eine Stokes-Linie bei ungefähr 1.167 nm aufgrund der stimulierten Raman-Streuung, die in der Raman-Faser 17 stattfindet. Das erste Paar der Reflektoren (21, 21') dieses kaskadierten Raman-Lasers wird mit einer reflektierenden Wellenlänge bei diesem Wert 1.167 nm ausgewählt. Dieser erste optische Hohlraumresonator stellt eine Stokes-Linie bei 1.223 nm bereit, die den reflektierenden Wellenlängen des zweiten Paars der Reflektoren (22, 22') entspricht. Die nächsten zwei Paare der Reflektoren (23, 23'), (24, 24') werden mit den reflektierenden Wellenlängen entsprechend bei 1.284 nm und 1.351 nm definiert, die der aufeinanderfolgenden Stokes-Linie dieses kaskadierten Raman-Lasers entsprechen. Im vorliegenden Fall umfaßt der Raman-Laser 11 auf seiner Eingangsseite einen weiteren Reflektor 25 auf der reflektierenden Wellenlänge 1.427 nm. Dieser Reflektor 25 ist einer der zwei Reflektoren für die letzte verwendete Stokes-Linie, die die Emission der Raman-Strahlung λ_RR = 1.427 nm des Raman-Lasers 11 ergibt. Der zweite Reflektor, der erforderlich ist, um den entsprechenden optischen Hohlraumresonator für diese elektromagnetische Strahlung bei λ_RR aufzubauen, ist nicht mehr durch einen Reflektor als solchen gegeben, sondern durch die Rayleigh-Streuung, die auf mindestens einem Abschnitt der optischen Raman-Faser 17 stattfinden soll. Dieser Hauptunterschied zwischen dem Raman-Laser 11 gemäß der Erfindung und einem Raman-Laser 10 gemäß dem Stand der Technik (siehe 1) basiert genau auf dem Austausch des einen Reflektors 25' auf der Ausgangsseite des Raman-Lasers 10 des optischen Hohlraumresonators für die Raman-Strahlung λ_RR durch die Verwendung der Rayleigh-Streuung. Alle Reflektoren (20, 21, 21', ..., 24', 25) des Raman-Lasers 11 in 2 werden mit einem Reflexionsvermögen um 99 % ausgewählt. Das Reflexionsvermögen der Rayleigh-Streuung übersteigt 1 % nicht und ist mehr in dem Bereich von 0,1 %. Auf solch eine Weise weist ein Raman-Laser 11 gemäß der Erfindung den großen Vorteil auf, eine Raman-Strahlung λ_RR mit einer viel höheren Leistung als im Stand der Technik bereitzustellen. Tatsächlich umfaßt der Raman-Laser 10 in 1 noch den Reflektor 25' mit einem Reflexionsvermögen, das nicht unter 5 % verringert werden kann. Es ist einfach nicht möglich, einen Reflektor mit einem wesentlich kleineren Reflexionsvermögen als 5 % zu bauen.
In 3 ist ein Raman-Laser 12 gezeigt, der gemäß der Erfindung als ein Raman-Laser zweiter Ordnung verwendet wird. Auf eine gleiche Weise wie der Raman-Laser 11 von 2 ist der Raman-Laser 12 über einen Koppler 16 mit einer Pumpquelle 15 für die Anfangspumpstrahlung auf der Wellenlänge λ_PO gekoppelt. Außerdem umfaßt der Raman-Laser 12 eine Raman-Faser 17, die von den Reflektoren (20, 21, 21', ..., 23', 25, 26, 26T) umgeben ist. Der Raman-Laser 12 umfaßt außerdem an seinem Ausgang einen Isolator 18 und einen schrägen gespaltenen Ausgang 19.
Als ein Raman-Laser zweiter Ordnung ist die Raman-Strahlung λ_RR durch eine Stokes-Linie gegeben, die von der vorletzten angewandten kaskadierten stimulierten Raman-Streuung erhalten wurde. Wenn man das gleiche Beispiel wie für 2 auswählt, dann ist die Raman-Strahlung λ_RR gleich 1.351 nm. Es ist der Hohlraumresonator mit einer reflektierenden Wellenlänge bei dieser Raman-Strahlung, der auf der Ausgangsseite des Raman-Lasers 12 durch die Rayleigh-Streuung anstelle eines Reflektors definiert wird. Der Hohlraumresonator wird auf der Eingangsseite des Raman-Lasers 12 durch einen gewöhnlichen Reflektor r_RR 25 definiert.
Der Raman-Laser 12 umfaßt bei Verwendung als ein Raman-Laser zweiter Ordnung mindestens einen weiteren optischen Hohlraumresonator, der durch ein Paar von Reflektoren (r_seed, r'_seed) mit einer reflektierenden Wellenlänge definiert ist, die einer Seed-Strahlung λ_seed des Raman-Lasers zweiter Ordnung entspricht. Der Raman-Laser 12 in 3 stellt eine einzelne Seed-Strahlung λ_seed 1.427 nm bereit, wenn das gleiche Beispiel wie zuvor verwendet wird. Diese Seed-Strahlung ist durch den optischen Hohlraumresonator 26, 26T gegeben. Der Reflektor 26T dieses optischen Hohlraumresonators auf der Ausgangsseite des Raman-Lasers 12 ist vorzugsweise, aber nicht ausschließlich durch einen abstimmbaren Reflektor gebildet, der ermöglicht, die Seed-Strahlungsleistung von 0 bis über 300 mW zu ändern. Solch ein abstimmbarer Reflektor 26T könnte durch ein Faser-Bragg-Gitter mit einem Reflexionsvermögen gegeben sein, das unter Verwendung eines bestimmten z.B.
Heizverfahrens oder Biegeverfahrens abgestimmt wurde. Auf solch eine Weise ist es möglich, einen Reflektor mit einem Reflexionsvermögen zu erhalten, das zwischen 0 bis über 25 % abstimmbar ist.
Ein Raman-Laser gemäß der Erfindung bei Verwendung als ein Raman-Laser zweiter Ordnung, wie in 3 gezeigt ist, weist den Vorteil auf, eine Raman-Strahlung bei einer hohen Leistung infolge des extrem niedrigen Reflexionsvermögens um 0,1 % der Rayleigh-Streuung bereitzustellen. Dies ermöglicht, ohne weiteres das Reflexionsvermögen des Ausgangsreflektors r'_seed 26T um z.B. 25 % auf die bessere Steuerung der Leistung der Seed-Strahlung bei um einigen Hundert mW abzustimmen.
Es ist ebenfalls denkbar, einen Raman-Laser als einen Raman-Laser zweiter Ordnung gemäß der Erfindung mit verschiedenen Seed-Strahlungen zu verwenden. In 4a ist solch ein Beispiel beschrieben, das mit einer Anfangspumpstrahlung bei der Wellenlänge λ_PO = 1.117,2 nm beginnt. Diese Strahlung ergibt eine erste Stokes-Verschiebung bei 1.167,8 nm, gefolgt in dem kaskadierten Raman-Laser durch eine weitere Stokes-Verschiebung bei 1.223,2 nm, 1.284,2 nm und 1.351,5 nm. Es ist die letzte Strahlung der kaskadierten Strahlungen, d.h. 1.351,5 nm, die als die Raman-Strahlung λ_RR verwendet wird, d.h. die durch einen optischen Hohlraumresonator zu geben ist, der durch einen Reflektor r_RR auf der Eingangsseite des Raman-Lasers und durch Rayleigh-Streuung definiert ist, die in der Raman-Faser dieses Raman-Lasers stattfinden soll. In 4a ist gezeigt, daß drei weitere Seed-Strahlungen, nämlich bei 1.427,0 nm, 1.455,0 nm, 1480,0 nm aus diesem Raman-Laser extrahiert werden. Dies ist durch Verwendung von drei verschiedenen optischen Hohlraumresonatoren ähnlich wie dem in 3 gezeigten optischen Resonator (26, 26T) möglich. Die entsprechenden reflektierenden Wellenlängen der drei optischen Hohlraumresonatoren müssen innerhalb der Raman-Verschiebung definiert sein, die durch die Raman-Strahlung gegeben ist, d.h. bei einer Wellenlänge λ_RR, die gleich ungefähr 1.351,5 nm ist, die selbst durch die Stokes-Linie gegeben ist, die aus der vorletzten angewandten kaskadierten stimulierten Raman-Streuung erhalten wurde.
Aufgrund des extrem niedrigen Reflexionsvermögens der Rayleigh-Streuung, die als der Reflektor an dem Ausgang des Raman-Lasers gemäß der Erfindung für die Raman-Strahlung verwendet wird, ist es wichtig, solch einen Raman-Laser unter Verwendung eines Isolators 18 vor etwaiger möglicher Rauschstrahlung zu schützen. Solche Strahlung ist gewöhnlich in allen optischen Systemen vorhanden und könnte in den Raman-Laser eintreten, wenn letzterer in einer Vorrichtung unter Verwendung seiner Raman-Strahlung als Raman-Pumpstrahlung installiert ist.
Figuren

Claims

Kaskadierter Raman-Laser (11, 12) für die Emission von Raman-Strahlung bei einer Wellenlänge λ_RR, umfassend: eine Länge der optischen Faser (17); eine Pumpquelle (15) zum Einleiten der Anfangspumpstrahlung bei der Wellenlänge λ_PO in die optische Faser (17); mindestens ein mit Abstand angeordnetes Paar von Reflektoren (21, 21', 22, 22', 23, 23', 24, 24'), wobei die zwei Reflektoren jedes Paars eine ähnliche spezielle reflektierende Wellenlänge λ_i aufweisen, wobei jedes Paar einen verschiedenen optischen Hohlraumresonator für die elektromagnetische Strahlung der entsprechenden reflektierenden Wellenlänge λ_i definiert, und in welchem die optischen Hohlraumresonatoren mindestens einen Abschnitt der optischen Faser (17) für das Auftreten der stimulierten Raman-Streuung umfassen, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser außerdem einen optischen Hohlraumresonator für die elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge der Raman-Strahlung λ_RR umfaßt, wobei der Resonator auf der Seite herzustellen ist, wo die Anfangspumpstrahlung in die optische Faser (17) eines Reflektors (25) mit einer reflektierenden Wellenlänge eingeleitet wird, die der Raman-Strahlung λ_RR entspricht, und auf der Ausgangsseite eines Reflektors, der durch die Rayleigh-Streuung definiert ist, die mindestens an einem Abschnitt der optischen Faser (17) stattfinden soll, dadurch zu einem Reflexionsvermögen von kleiner als 1 % für solchen definierten Ausgangsreflektor führt; und daß die optischen Hohlraumresonatoren derart ausgewählt werden, um einen kaskadierten Raman-Laser aufzubauen, in welchem die Strahlung auf den Wellenlängen λ_i und λ_RR durch die kaskadierte stimulierte Raman-Streuung erzeugt wird.
Raman-Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Reflektoren der optischen Hohlraumresonatoren, mit Ausnahme des einen, der durch die Rayleigh-Streuung definiert ist, durch die Faser-Bragg-Gitter definiert werden, die vorzugsweise auf der optischen Faser strukturiert sind.
Raman-Laser (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er für das Emittieren der Seed-Strahlung mit einer Wellenlänge λ_seed zusätzlich zu der Strahlung auf der Wellenlänge λ_RR angepaßt ist, wobei der Laser mindestens einen weiteren optischen Hohlraumresonator umfaßt, der durch ein weiteres Paar von Reflektoren (26, 26T) mit einer reflektierenden Wellenlänge definiert ist, die der Seed-Strahlung λ_seed entspricht, in welchem die Raman-Strahlung λ_RR eine Stokes-Linie ist, die durch die vorletzte angewandte kaskadierte stimulierte Raman-Streuung erhalten wurde, und die Seed-Strahlung λ_seed eine Stokes-Linie ist, die aus der Raman-Strahlung λ_RR durch die letzte angewandte kaskadierte stimulierte Raman-Streuung erhalten wurde.
Raman-Laser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Hohlraumresonator für die Seed-Strahlung einen Ausgangsreflektor (26T) mit einem abstimmbaren Reflexionsvermögen für seine reflektierende Wellenlänge λ_seed umfaßt, die durch eine äußere Einwirkung auf dem entsprechenden Faserabschnitt erhalten wurde, welche ermöglicht, die Seed-Strahlungsleistung vorzugsweise von 0 bis über 300 mW zu ändern.
Raman-Laser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsreflektor (26T) ein Bragg-Gitter mit einem abstimmbaren Reflexionsvermögen für seine Wellenlänge λ_seed des Reflexionsvermögens von 0 bis über 25 % ist.
Vorrichtung, die einen Raman-Laser gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfaßt.
Verfahren zum Erzeugen von Raman-Strahlung auf einer Wellenlänge λ_RR unter Verwendung eines Raman-Lasers durch Anwenden der Schritte: Einleiten der Anfangspumpstrahlung auf der Wellenlänge λ_PO in eine optische Faser des Raman-Lasers; Anwenden der Anfangspumpstrahlung λ_PO auf optische Hohlraumresonatoren des Raman-Lasers mit mindestens einem mit Abstand angeordnetem Paar der Reflektoren (21, 21' 22, 22', 23, 23', 24, 24'), wobei zwei Reflektoren jedes Paars eine ähnliche spezielle reflektierende Wellenlänge λ_i, aufweisen, jedes Paar einen verschiedenen optischen Hohlraumresonator für die elektromagnetische Strahlung der entsprechenden reflektierenden Wellenlänge λ_i definiert, und in welchem die optischen Hohlraumresonatoren mindestens einen Abschnitt der optischen Faser (17) zum Auftreten der stimulierten Raman-Streuung umfassen, gekennzeichnet durch zusätzliches Anwenden eines optischen Hohlraumresonators für die elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge der Raman-Strahlung λ_RR, wobei der Resonator auf der Seite, wo die Anfangspumpstrahlung in die optische Faser (17) eingeleitet wird, aus einem Reflektor (25) mit einer reflektierenden Wellenlänge, die der Raman-Strahlung λ_RR entspricht, und auf der Ausgangsseite aus einem Reflektor, der durch die Rayleigh-Streuung definiert ist, die mindestens auf einem Abschnitt der optischen Faser (17) stattfinden soll, dadurch zu einem Reflexionsvermögen von kleiner als 1 % für solch definierten Ausgangsreflektor führt, hergestellt ist; und Auswählen der optischen Hohlraumresonatoren derart, um einen kaskadierten Raman-Laser aufzubauen, in welchem die Strahlung auf den Wellenlängen λ_i und λ_RR durch die kaskadierte stimulierte Raman-Streuung erzeugt wird.
Verfahren zum Erzeugen von Raman-Strahlung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch das Emittieren einer Seed-Strahlung mit einer Wellenlänge λ_seed zusätzlich zu der Strahlung auf der Wellenlänge λ_RR, wobei der Laser mindestens einen weiteren optischen Hohlraumresonator umfaßt, der durch ein weiteres Paar von Reflektoren (26, 26T) mit einer reflektierenden Wellenlänge definiert ist, die der Seed-Strahlung λ_seed entspricht, in welchem die Raman-Strahlung λ_RR eine Stokes-Linie ist, die durch die vorletzte angewandte kaskadierte stimulierte Raman-Streuung erhalten wurde, und die Seed-Strahlung λ_seed eine Stokes-Linie ist, die aus der Raman-Strahlung λ_RR durch die letzte angewandte kaskadierte stimulierte Raman-Streuung erhalten wurde.
Verfahren zum Erzeugen von Raman-Strahlung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Optimieren der Ausgangs-Seed-Strahlungsleistung vorzugsweise von 0 bis über 300 mW unter Verwendung des optischen Hohlraumresonators für die Seed-Strahlung mit einem Ausgangsreflektor (26T), der durch ein abstimmbares Reflexionsvermögen für seine reflektierende Wellenlänge λ_seed definiert ist.