JP2000029083A - カスケ―ド型ラマン共振器システムおよび装置 - Google Patents
カスケ―ド型ラマン共振器システムおよび装置Info
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 パワーがスケーラブルで、装置の入力波長
（λｐ）についての独立性がより大きい装置を提供す
る。 【解決手段】 光エネルギー源に結合されている光伝送
メディア（３２）と、光伝送メディアにおいて形成さ
れ、出力波長λｎにおいて光エネルギーを放射するため
の光学的キャビティを規定する少なくとも１つのペアの
格子（４４、４６、５２、５４）とを含み、前記格子の
少なくとも１つのペアはラマン・ストークス・オーダの
シフトに対する最大利得には対応しない波長において前
記光伝送メディアの中で書き込まれ、光エネルギーはラ
マン・ストークス・オーダのシフトに対する最大利得に
対応する波長において格子が書き込まれた場合よりも小
さい効率で変換され、最大の反射効率はラマン・ストー
クス・オーダのシフトに対応する波長において発生する
ようになっている装置。
（λｐ）についての独立性がより大きい装置を提供す
る。 【解決手段】 光エネルギー源に結合されている光伝送
メディア（３２）と、光伝送メディアにおいて形成さ
れ、出力波長λｎにおいて光エネルギーを放射するため
の光学的キャビティを規定する少なくとも１つのペアの
格子（４４、４６、５２、５４）とを含み、前記格子の
少なくとも１つのペアはラマン・ストークス・オーダの
シフトに対する最大利得には対応しない波長において前
記光伝送メディアの中で書き込まれ、光エネルギーはラ
マン・ストークス・オーダのシフトに対する最大利得に
対応する波長において格子が書き込まれた場合よりも小
さい効率で変換され、最大の反射効率はラマン・ストー
クス・オーダのシフトに対応する波長において発生する
ようになっている装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅器およびレ
ーザに関する。特に、本発明は、カスケード型ラマン共
振器を使っている光増幅器およびレーザの装置および方
法に関する。
ーザに関する。特に、本発明は、カスケード型ラマン共
振器を使っている光増幅器およびレーザの装置および方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光増幅器およびレーザは、光通信システ
ムの中で使われ、そのシステム全体にわたって生じた損
失を補償する。光増幅器は特定の波長における光をポン
プするためにラマン増幅器またはレーザを含むことが多
い。たとえば、米国特許第５，３２３，４０４号を参照
されたい。
ムの中で使われ、そのシステム全体にわたって生じた損
失を補償する。光増幅器は特定の波長における光をポン
プするためにラマン増幅器またはレーザを含むことが多
い。たとえば、米国特許第５，３２３，４０４号を参照
されたい。
【０００３】一般に、ラマン増幅器およびラマン・レー
ザは光源からの光を非線形の光伝送メディア（たとえ
ば、光ファイバ、通常はシリカベースの光ファイバ）の
振動モードに変換し、異なる（通常は、より長い）波長
において再放射することを伴う非線形の光学的プロセス
である刺激型ラマン散乱に基づいている。
ザは光源からの光を非線形の光伝送メディア（たとえ
ば、光ファイバ、通常はシリカベースの光ファイバ）の
振動モードに変換し、異なる（通常は、より長い）波長
において再放射することを伴う非線形の光学的プロセス
である刺激型ラマン散乱に基づいている。
【０００４】たとえば、カスケード型のラマン・レーザ
は出力波長λn の放射に対する光学的キャビティを規定
する一対の反射器の他に、波長λn-1＜λn（ここで、ｎ
≧２）の放射に対する対応している光学的キャビティを
規定している少なくとも１つのラマン・ストークス・オ
ーダの反射器ペアを有する非線形光伝送メディアを伴う
ラマン・レーザである。その反射器は、たとえば、ブラ
ッグ（Ｂｒａｇｇ）格子、エッチングされた格子または
インライン屈折率格子である。溶融シリカが非線形メデ
ィアとして使われるとき、最大ラマン利得は１３．２テ
ラヘルツ（ＴＨｚ）の周波数シフトにおいて発生し、そ
れは約１．０〜１．５ミクロン（μｍ）のポンプ波長に
対するほぼ５０〜１００ナノメートル（ｎｍ）の波長シ
フトに対応する。
は出力波長λn の放射に対する光学的キャビティを規定
する一対の反射器の他に、波長λn-1＜λn（ここで、ｎ
≧２）の放射に対する対応している光学的キャビティを
規定している少なくとも１つのラマン・ストークス・オ
ーダの反射器ペアを有する非線形光伝送メディアを伴う
ラマン・レーザである。その反射器は、たとえば、ブラ
ッグ（Ｂｒａｇｇ）格子、エッチングされた格子または
インライン屈折率格子である。溶融シリカが非線形メデ
ィアとして使われるとき、最大ラマン利得は１３．２テ
ラヘルツ（ＴＨｚ）の周波数シフトにおいて発生し、そ
れは約１．０〜１．５ミクロン（μｍ）のポンプ波長に
対するほぼ５０〜１００ナノメートル（ｎｍ）の波長シ
フトに対応する。
【０００５】カスケード型ラマン共振器（ＣＲＲ）は、
特定の出力波長（λn ）においてラマン・レーザのエネ
ルギーを発生するための非線形の光伝送メディアを含
む。さらに詳しく言えば、カスケード型ラマン共振器
は、ポンプ波長（λp ）において動作しているポンプ・
レーザなどの光源からの光を所望の出力波長（λn ）へ
変換する。そのようなカスケード型ラマン共振器の適切
な応用としては、たとえば、リピータのない光ファイバ
通信システムにおけるリモートにポンプされるエルビウ
ム（Ｅｒ）ファイバ増幅器などがある。
特定の出力波長（λn ）においてラマン・レーザのエネ
ルギーを発生するための非線形の光伝送メディアを含
む。さらに詳しく言えば、カスケード型ラマン共振器
は、ポンプ波長（λp ）において動作しているポンプ・
レーザなどの光源からの光を所望の出力波長（λn ）へ
変換する。そのようなカスケード型ラマン共振器の適切
な応用としては、たとえば、リピータのない光ファイバ
通信システムにおけるリモートにポンプされるエルビウ
ム（Ｅｒ）ファイバ増幅器などがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のカスケ
ード型ラマン共振器は、通常は所望のカスケード型ラマ
ン共振器の出力波長（λn ）によって変わる特定のポン
プ波長（λp ）において動作する光源を必要とする。た
とえば、出力波長（λn ）が１４８０ｎｍであるカスケ
ード型ラマン共振器は、１１１７ｎｍのポンプ波長（λ
p ）において動作するポンプ・レーザなどの光源につい
てのみ使える。それは最大のラマン利得、すなわち、約
１３．５ＴＨｚの周波数シフトに対応している波長にお
いて隔てられている一連の共振器に対応する。同様に、
出力波長（λn ）が１４５０ｎｍであるカスケード型ラ
マン共振器は、１１００ｎｍのポンプ波長（λp ）にお
いて動作しているポンプ・レーザなどの光源についての
み使える。
ード型ラマン共振器は、通常は所望のカスケード型ラマ
ン共振器の出力波長（λn ）によって変わる特定のポン
プ波長（λp ）において動作する光源を必要とする。た
とえば、出力波長（λn ）が１４８０ｎｍであるカスケ
ード型ラマン共振器は、１１１７ｎｍのポンプ波長（λ
p ）において動作するポンプ・レーザなどの光源につい
てのみ使える。それは最大のラマン利得、すなわち、約
１３．５ＴＨｚの周波数シフトに対応している波長にお
いて隔てられている一連の共振器に対応する。同様に、
出力波長（λn ）が１４５０ｎｍであるカスケード型ラ
マン共振器は、１１００ｎｍのポンプ波長（λp ）にお
いて動作しているポンプ・レーザなどの光源についての
み使える。
【０００７】したがって、パワーがスケーラブルで、装
置の入力波長（λp ）についての独立性がより大きいラ
マン・レーザ装置が利用できることが望ましい。そのよ
うな装置はその装置の所望の出力波長（λn ）へ導く、
ラマン・ストークス・オーダに対応する特定のポンプ波
長（λp ）のみを有する光源での使用に限定されないよ
うな、多様性の大きい装置となる。
置の入力波長（λp ）についての独立性がより大きいラ
マン・レーザ装置が利用できることが望ましい。そのよ
うな装置はその装置の所望の出力波長（λn ）へ導く、
ラマン・ストークス・オーダに対応する特定のポンプ波
長（λp ）のみを有する光源での使用に限定されないよ
うな、多様性の大きい装置となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、特許請求の範
囲に規定されている。本発明の実施形態としては、光フ
ァイバ通信システムの中で光を変換するための装置など
がある。本発明の実施形態は一連のラマン・ストークス
・オーダの反射器およびその中の１つの出力反射器を有
している光エネルギー伝送メディアを有するカスケード
型ラマン共振器（ＣＲＲ）または他の適切なラマン周波
数シフト・デバイスを提供する。変換効率は最大効率よ
り小さいが、異なるポンプ・レーザ波長がそれによって
変換されるのに十分な効率の変換を提供する１つまたは
それ以上の反射器が書き込まれる。たとえば、カスケー
ド型ラマン共振器の内部の反射器はポンプ波長（λp ）
に対する最大のラマン利得においてでは必ずしもない
が、それでも十分な変換効率を提供する波長において書
き込まれる。
囲に規定されている。本発明の実施形態としては、光フ
ァイバ通信システムの中で光を変換するための装置など
がある。本発明の実施形態は一連のラマン・ストークス
・オーダの反射器およびその中の１つの出力反射器を有
している光エネルギー伝送メディアを有するカスケード
型ラマン共振器（ＣＲＲ）または他の適切なラマン周波
数シフト・デバイスを提供する。変換効率は最大効率よ
り小さいが、異なるポンプ・レーザ波長がそれによって
変換されるのに十分な効率の変換を提供する１つまたは
それ以上の反射器が書き込まれる。たとえば、カスケー
ド型ラマン共振器の内部の反射器はポンプ波長（λp ）
に対する最大のラマン利得においてでは必ずしもない
が、それでも十分な変換効率を提供する波長において書
き込まれる。
【０００９】本発明の１つの実施形態においては、カス
ケード型ラマン共振器は１つのポンプ反射器および一対
の高反射格子によって規定される光学的キャビティを伴
う光ファイバを含み、その最大反射波長は理論的な最大
ラマン利得が発生する波長には対応しないが、十分な変
換効率に対して受け入れ可能な範囲内にある。代わり
に、一連の中間のラマン・ストークス反射器の中の１つ
またはそれ以上の反射器および低反射の出力反射器は必
ずしも理論的に最大のラマン利得に対応する波長におい
て書き込まれないが、変換効率が十分な許容できる範囲
内にある波長において書き込まれる。
ケード型ラマン共振器は１つのポンプ反射器および一対
の高反射格子によって規定される光学的キャビティを伴
う光ファイバを含み、その最大反射波長は理論的な最大
ラマン利得が発生する波長には対応しないが、十分な変
換効率に対して受け入れ可能な範囲内にある。代わり
に、一連の中間のラマン・ストークス反射器の中の１つ
またはそれ以上の反射器および低反射の出力反射器は必
ずしも理論的に最大のラマン利得に対応する波長におい
て書き込まれないが、変換効率が十分な許容できる範囲
内にある波長において書き込まれる。
【００１０】本発明の他の代替実施形態によると、カス
ケード型ラマン共振器はポンプ反射器を使用しない。さ
らに詳しく言えば、たとえば、約４Ｗを超える十分に大
きなポンプ・パワーで動作しているとき、ポンプ波長
（λp ）の範囲内で通常書き込まれる、ポンプ反射器が
不要であるファイバの最初の約５００ｍにおいて十分な
変換が存在する。
ケード型ラマン共振器はポンプ反射器を使用しない。さ
らに詳しく言えば、たとえば、約４Ｗを超える十分に大
きなポンプ・パワーで動作しているとき、ポンプ波長
（λp ）の範囲内で通常書き込まれる、ポンプ反射器が
不要であるファイバの最初の約５００ｍにおいて十分な
変換が存在する。
【００１１】本発明の実施形態に従って設計されたカス
ケード型ラマン共振器は、ポンプ波長（λp ）が異なる
ポンプ・レーザについても使える。たとえば、普通は１
１１７ｎｍからの光エネルギーを１４８０ｎｍの出力信
号波長に変換する１４８０ｎｍのカスケード型ラマン共
振器は、たとえば、１１００ｎｍのポンプ・レーザから
の光エネルギーを１４８０ｎｍの出力信号波長に変換す
るためにも使える。
ケード型ラマン共振器は、ポンプ波長（λp ）が異なる
ポンプ・レーザについても使える。たとえば、普通は１
１１７ｎｍからの光エネルギーを１４８０ｎｍの出力信
号波長に変換する１４８０ｎｍのカスケード型ラマン共
振器は、たとえば、１１００ｎｍのポンプ・レーザから
の光エネルギーを１４８０ｎｍの出力信号波長に変換す
るためにも使える。
【００１２】代わりに、たとえば、約４Ｗ以下の低いポ
ンプ・パワーで動作するとき、カスケード型ラマン共振
器（ＣＲＲ）は吸収されない光を反射するために約１１
００ｎｍにおいて書き込れる追加の高反射格子を含む。
この方法で、１４８０ｎｍのカスケード型ラマン共振器
は、１１１７ｎｍのポンプ・レーザに加えて、１１００
ｎｍのポンプ・レーザ光源で使える。従来の装置におい
ては、１１００ｎｍのポンプ・レーザは、１１００ｎｍ
のポンプ・レーザからの光エネルギーを１４５０ｎｍの
出力信号波長に変換するように従来は設計されている１
４５０ｎｍのカスケード型ラマン共振器でのみ使われ
る。
ンプ・パワーで動作するとき、カスケード型ラマン共振
器（ＣＲＲ）は吸収されない光を反射するために約１１
００ｎｍにおいて書き込れる追加の高反射格子を含む。
この方法で、１４８０ｎｍのカスケード型ラマン共振器
は、１１１７ｎｍのポンプ・レーザに加えて、１１００
ｎｍのポンプ・レーザ光源で使える。従来の装置におい
ては、１１００ｎｍのポンプ・レーザは、１１００ｎｍ
のポンプ・レーザからの光エネルギーを１４５０ｎｍの
出力信号波長に変換するように従来は設計されている１
４５０ｎｍのカスケード型ラマン共振器でのみ使われ
る。
【００１３】また、同様に、本発明の実施形態による
と、普通は１１００ｎｍのポンプ・レーザからの光エネ
ルギーを１４５０ｎｍの出力信号波長に変換する１４５
０ｎｍのカスケード型ラマン共振器は、１１１７ｎｍの
ポンプ・レーザからの光エネルギーを１４５０ｎｍの出
力信号波長に変換するのにも使える。代わりに、たとえ
ば、約４Ｗ以下の低いポンプ・パワーで動作していると
き、１４５０ｎｍのカスケード型ラマン共振器は吸収さ
れない光を反射するために約１１１７ｎｍにおいて書き
込まれる追加の高反射格子を含む。従来の装置において
は、１１１７ｎｍのポンプ・レーザは、通常は、１１１
７ｎｍのポンプ・レーザからの光エネルギーを１４８０
ｎｍの出力信号波長に変換するように設計されている１
４８０ｎｍのカスケード型ラマン共振器でのみ使われ
る。
と、普通は１１００ｎｍのポンプ・レーザからの光エネ
ルギーを１４５０ｎｍの出力信号波長に変換する１４５
０ｎｍのカスケード型ラマン共振器は、１１１７ｎｍの
ポンプ・レーザからの光エネルギーを１４５０ｎｍの出
力信号波長に変換するのにも使える。代わりに、たとえ
ば、約４Ｗ以下の低いポンプ・パワーで動作していると
き、１４５０ｎｍのカスケード型ラマン共振器は吸収さ
れない光を反射するために約１１１７ｎｍにおいて書き
込まれる追加の高反射格子を含む。従来の装置において
は、１１１７ｎｍのポンプ・レーザは、通常は、１１１
７ｎｍのポンプ・レーザからの光エネルギーを１４８０
ｎｍの出力信号波長に変換するように設計されている１
４８０ｎｍのカスケード型ラマン共振器でのみ使われ
る。
【００１４】本発明の実施形態によるカスケード型ラマ
ン共振器（ＣＲＲ）デバイスは、与えられた複数のポン
プ波長に対して所望の出力波長において各種の応用に対
して十分な光出力を提供するという意味でパワー・スケ
ーラブルである。また、本発明の実施形態によるデバイ
スは複雑でなく、そして従来の装置のものより安価であ
る。
ン共振器（ＣＲＲ）デバイスは、与えられた複数のポン
プ波長に対して所望の出力波長において各種の応用に対
して十分な光出力を提供するという意味でパワー・スケ
ーラブルである。また、本発明の実施形態によるデバイ
スは複雑でなく、そして従来の装置のものより安価であ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】次の説明においては、図面の説明
全体を通して本発明の理解を深めるために、類似のコン
ポーネントは同じ参照番号によって参照される。以下に
は特定の機能、構成および装置が説明されるが、そのよ
うな説明は例を示す目的だけのために行われていること
を理解されたい。この分野の技術に熟達した人であれ
ば、本発明の精神および適用範囲から逸脱することなし
に、他のステップ、構成および装置も使えることが分か
る。
全体を通して本発明の理解を深めるために、類似のコン
ポーネントは同じ参照番号によって参照される。以下に
は特定の機能、構成および装置が説明されるが、そのよ
うな説明は例を示す目的だけのために行われていること
を理解されたい。この分野の技術に熟達した人であれ
ば、本発明の精神および適用範囲から逸脱することなし
に、他のステップ、構成および装置も使えることが分か
る。
【００１６】本発明の実施形態は理論的に最大の効率以
下での光の変換が多くの光ファイバ・レーザの応用に対
してそれでも十分であるという有利な実現に基づいてい
る。したがって、ラマン周波数シフト・デバイスの内部
に含まれている光エネルギー伝送メディアにおいて書き
込まれる少なくとも１つの反射格子ペアは、中間のスポ
ークス・オーダの理論的な最大利得に直接対応して書か
れる必要はない。そのような実現は、たとえば、異なる
ポンプ波長で動作している与えられた複数のポンプ・レ
ーザに対して所望の出力波長において光ファイバ増幅
（ラマン・シフトによる）を提供するのに十分であると
いう意味でパワーがスケーラブルな、カスケード型ラマ
ン共振器（ＣＲＲ）および他の適切な光変換デバイスを
作るために使われる。
下での光の変換が多くの光ファイバ・レーザの応用に対
してそれでも十分であるという有利な実現に基づいてい
る。したがって、ラマン周波数シフト・デバイスの内部
に含まれている光エネルギー伝送メディアにおいて書き
込まれる少なくとも１つの反射格子ペアは、中間のスポ
ークス・オーダの理論的な最大利得に直接対応して書か
れる必要はない。そのような実現は、たとえば、異なる
ポンプ波長で動作している与えられた複数のポンプ・レ
ーザに対して所望の出力波長において光ファイバ増幅
（ラマン・シフトによる）を提供するのに十分であると
いう意味でパワーがスケーラブルな、カスケード型ラマ
ン共振器（ＣＲＲ）および他の適切な光変換デバイスを
作るために使われる。
【００１７】また、本発明の実施形態は、たとえば、約
４Ｗより大きい高ポンプ・パワーに対して、ポンプされ
る光に対する十分なポンプ・パワーにおける光ファイバ
の長さの関係において、ポンプされる光は完全には効率
的にではないにしても、光ファイバの最初の１００ｍに
おいて吸収されるという有利な実現に基づいている。し
たがって、そのような高いポンプ・パワーにおいて動作
しているとき、ポンプの反射器はその光変換デバイスの
内部では不要である。
４Ｗより大きい高ポンプ・パワーに対して、ポンプされ
る光に対する十分なポンプ・パワーにおける光ファイバ
の長さの関係において、ポンプされる光は完全には効率
的にではないにしても、光ファイバの最初の１００ｍに
おいて吸収されるという有利な実現に基づいている。し
たがって、そのような高いポンプ・パワーにおいて動作
しているとき、ポンプの反射器はその光変換デバイスの
内部では不要である。
【００１８】ここで図１を参照すると、光ファイバのレ
ーザ・システム１０が示されている。この光ファイバ・
レーザ・システム１０は、たとえば、λp のポンプ波長
においてポンプ・レーザ１４からの光エネルギーを受け
取り、その光エネルギーをλnの出力波長において出力
の光エネルギーに変換するように適応されているカスケ
ード型ラマン共振器（ＣＲＲ）１２を含む。そのポンプ
・レーザは、たとえば、高パワーのダイオード・レーザ
１６およびクラッディングのポンプ型ファイバ・レーザ
１８を含む。ポンプ・レーザ１４のコンポーネントは例
を示す目的だけのために与えられ、本発明の実施形態の
制限であることを意味するものではない。本発明の実施
形態に従って、ポンプ・レーザ１４は従来型の構造のも
のであってよいことを理解されたい。適切なポンプ・レ
ーザは、たとえば、１１１７ナノメートル（ｎｍ）のク
ラッディング・ポンプ型ファイバ・レーザ（ＣＰＦＬ）
である。
ーザ・システム１０が示されている。この光ファイバ・
レーザ・システム１０は、たとえば、λp のポンプ波長
においてポンプ・レーザ１４からの光エネルギーを受け
取り、その光エネルギーをλnの出力波長において出力
の光エネルギーに変換するように適応されているカスケ
ード型ラマン共振器（ＣＲＲ）１２を含む。そのポンプ
・レーザは、たとえば、高パワーのダイオード・レーザ
１６およびクラッディングのポンプ型ファイバ・レーザ
１８を含む。ポンプ・レーザ１４のコンポーネントは例
を示す目的だけのために与えられ、本発明の実施形態の
制限であることを意味するものではない。本発明の実施
形態に従って、ポンプ・レーザ１４は従来型の構造のも
のであってよいことを理解されたい。適切なポンプ・レ
ーザは、たとえば、１１１７ナノメートル（ｎｍ）のク
ラッディング・ポンプ型ファイバ・レーザ（ＣＰＦＬ）
である。
【００１９】カスケード型ラマン共振器１２は１つの出
力領域３４に対して書き込まれる少なくとも１つの反射
格子、および入力領域３６に対して書き込まれる少なく
とも１つの反射格子セットを有している、ある長さの光
ファイバ３２または他の適切な光伝送メディアを含む。
反射格子は、たとえば、ブラッグ格子、エッチ型の格
子、インラインの屈折率格子または他の適切な高反射率
のファイバ反射手段である。もう１つの観点から、図１
に示されているカスケード型ラマン共振器１２は、ファ
イバ３２の両端に対してスプライスされている一組の、
あるいは複数のマッチされたファイバのブラッグ格子を
含む。
力領域３４に対して書き込まれる少なくとも１つの反射
格子、および入力領域３６に対して書き込まれる少なく
とも１つの反射格子セットを有している、ある長さの光
ファイバ３２または他の適切な光伝送メディアを含む。
反射格子は、たとえば、ブラッグ格子、エッチ型の格
子、インラインの屈折率格子または他の適切な高反射率
のファイバ反射手段である。もう１つの観点から、図１
に示されているカスケード型ラマン共振器１２は、ファ
イバ３２の両端に対してスプライスされている一組の、
あるいは複数のマッチされたファイバのブラッグ格子を
含む。
【００２０】光ファイバ３２の出力領域３４に対して書
き込まれるファイバ格子のセットは、たとえば、最大の
反射波長がポンプ・レーザ１４からのポンプ波長（λ
p ）にほぼ等しい、少なくとも１つの高反射ポンプ格子
４２を含む。また、出力ファイバの格子セットは最大の
反射波長が最大の利得に対応する中間ストークス・オー
ダ（λn-1 ，λn-2 ，λn-3 ，．．．）の中の波長に本
質的に対応する高反射格子４４を含む。また、出力ファ
イバ格子セットは最小の反射率が光ファイバ・レーザ・
システム１０の所望の出力波長（λn ）にほぼ等しい少
なくとも１つの低反射または透過性の格子４６を含む。
き込まれるファイバ格子のセットは、たとえば、最大の
反射波長がポンプ・レーザ１４からのポンプ波長（λ
p ）にほぼ等しい、少なくとも１つの高反射ポンプ格子
４２を含む。また、出力ファイバの格子セットは最大の
反射波長が最大の利得に対応する中間ストークス・オー
ダ（λn-1 ，λn-2 ，λn-3 ，．．．）の中の波長に本
質的に対応する高反射格子４４を含む。また、出力ファ
イバ格子セットは最小の反射率が光ファイバ・レーザ・
システム１０の所望の出力波長（λn ）にほぼ等しい少
なくとも１つの低反射または透過性の格子４６を含む。
【００２１】光ファイバ３２の入力領域３６に対して書
き込まれるファイバ格子セットは、最大反射の波長が最
大の利得に対応する中間のストークス・オーダ（λ
n-1 ，λn-2 ，λn-3 ，．．．）の範囲内の波長に本質
的に対応する高反射格子５２を含む。また、入力のファ
イバ格子セットは最大反射波長が所望の出力波長（λ
n ）にほぼ等しい少なくとも１つの高反射格子５４を含
む。
き込まれるファイバ格子セットは、最大反射の波長が最
大の利得に対応する中間のストークス・オーダ（λ
n-1 ，λn-2 ，λn-3 ，．．．）の範囲内の波長に本質
的に対応する高反射格子５２を含む。また、入力のファ
イバ格子セットは最大反射波長が所望の出力波長（λ
n ）にほぼ等しい少なくとも１つの高反射格子５４を含
む。
【００２２】前にここで説明されたように、中間のスト
ークス・オーダの最大利得は、たとえば、ポンプ・レー
ザの動作波長（λp ）から出発して約１３．２テラヘル
ツ（ＴＨｚ）の周波数シフトにおいて発生する。１３．
２ＴＨｚのシフトは約１．０〜１．５ミクロン（μｍ）
のポンプ波長に対する約５０〜１００ナノメートル（ｎ
ｍ）の波長シフトに対応する。中間のラマン・ストーク
ス・オーダのパワーはそれが連続したラマン・ストーク
ス・オーダにほとんど完全に変換されるまで、カスケー
ド型ラマン共振器１２のキャビティの中に循環される。
たとえば、動作において、図１に示されている光ファイ
バ・レーザ・システム１０はポンプ波長λp においてポ
ンプ・レーザ１４から受信し、そしてその光エネルギー
を出力波長λn における出力の光エネルギーに効果的に
変換する。
ークス・オーダの最大利得は、たとえば、ポンプ・レー
ザの動作波長（λp ）から出発して約１３．２テラヘル
ツ（ＴＨｚ）の周波数シフトにおいて発生する。１３．
２ＴＨｚのシフトは約１．０〜１．５ミクロン（μｍ）
のポンプ波長に対する約５０〜１００ナノメートル（ｎ
ｍ）の波長シフトに対応する。中間のラマン・ストーク
ス・オーダのパワーはそれが連続したラマン・ストーク
ス・オーダにほとんど完全に変換されるまで、カスケー
ド型ラマン共振器１２のキャビティの中に循環される。
たとえば、動作において、図１に示されている光ファイ
バ・レーザ・システム１０はポンプ波長λp においてポ
ンプ・レーザ１４から受信し、そしてその光エネルギー
を出力波長λn における出力の光エネルギーに効果的に
変換する。
【００２３】ここで図２ａを参照すると、従来の光ファ
イバ・レーザ・システム装置２０が示されている。装置
２０は入力の、動作波長、すなわち、ポンプ波長（λ
p ）が約１１１７ｎｍであるポンプ・レーザ１４を含む
・ポンプ・レーザ１４は、たとえば、スプライス（一般
的に、「ｘ」によって示されている）によってカスケー
ド型ラマン共振器（ＣＲＲ）１２に対して接続されてい
る。
イバ・レーザ・システム装置２０が示されている。装置
２０は入力の、動作波長、すなわち、ポンプ波長（λ
p ）が約１１１７ｎｍであるポンプ・レーザ１４を含む
・ポンプ・レーザ１４は、たとえば、スプライス（一般
的に、「ｘ」によって示されている）によってカスケー
ド型ラマン共振器（ＣＲＲ）１２に対して接続されてい
る。
【００２４】カスケード型ラマン共振器１２は書き込ま
れる少なくとも１つの屈折率格子の付いた出力領域３
４、および少なくとも１つの書き込まれる屈折率格子の
付いた入力領域３６を有しているある長さの光ファイバ
３２を含む。出力領域３４は中心波長が約１１７５ｎ
ｍ、１２４０ｎｍ、１３１０ｎｍおよび１３９６ｎｍで
ある反射率の高い複数の格子４４を含む。また、出力領
域３４は、たとえば、ポンプ・レーザ１４の動作波長λ
p にほぼ等しい約１１１７ｎｍの最大反射波長を有して
いる、たとえば、高反射格子４２の形式での、ポンプ反
射器を含む。また、出力のファイバ格子セットも最小の
反射が光ファイバ・レーザ・システム２０の所望の出力
波長（λn ）にほぼ等しい低反射または透過性の格子４
６を少なくとも１つ含む。
れる少なくとも１つの屈折率格子の付いた出力領域３
４、および少なくとも１つの書き込まれる屈折率格子の
付いた入力領域３６を有しているある長さの光ファイバ
３２を含む。出力領域３４は中心波長が約１１７５ｎ
ｍ、１２４０ｎｍ、１３１０ｎｍおよび１３９６ｎｍで
ある反射率の高い複数の格子４４を含む。また、出力領
域３４は、たとえば、ポンプ・レーザ１４の動作波長λ
p にほぼ等しい約１１１７ｎｍの最大反射波長を有して
いる、たとえば、高反射格子４２の形式での、ポンプ反
射器を含む。また、出力のファイバ格子セットも最小の
反射が光ファイバ・レーザ・システム２０の所望の出力
波長（λn ）にほぼ等しい低反射または透過性の格子４
６を少なくとも１つ含む。
【００２５】入力領域３６は中心波長が約１１７５ｎ
ｍ、１２４０ｎｍ、１３１０ｎｍおよび１３９６ｎｍで
ある反射率の高い複数の格子５２を含む。また、入力領
域３６は最大の反射が、所望の出力波長λn にほぼ等し
い１４８０ｎｍである高反射格子５４を少なくとも１つ
含む。
ｍ、１２４０ｎｍ、１３１０ｎｍおよび１３９６ｎｍで
ある反射率の高い複数の格子５２を含む。また、入力領
域３６は最大の反射が、所望の出力波長λn にほぼ等し
い１４８０ｎｍである高反射格子５４を少なくとも１つ
含む。
【００２６】入力領域３６の反射格子５２は、出力領域
３４の対応している反射格子４４と組み合わさって、そ
れらの間に以前にここで説明されたようにラマン散乱を
許容する光キャビティを規定する。詳しく言えば、反射
格子４４、５２はそれらの中心波長がポンプ波長（λp
＝１１１７ｎｍ）と出力波長（λn ＝１４８０ｎｍ）と
の間の中間のラマン・ストークス・オーダに対応するよ
うに書き込まれる。動作において、図２ａの従来の装置
は、入力またはポンプの波長が１１１７である光のエネ
ルギーを１４８０ｎｍの波長の出力波長エネルギーに変
換する。
３４の対応している反射格子４４と組み合わさって、そ
れらの間に以前にここで説明されたようにラマン散乱を
許容する光キャビティを規定する。詳しく言えば、反射
格子４４、５２はそれらの中心波長がポンプ波長（λp
＝１１１７ｎｍ）と出力波長（λn ＝１４８０ｎｍ）と
の間の中間のラマン・ストークス・オーダに対応するよ
うに書き込まれる。動作において、図２ａの従来の装置
は、入力またはポンプの波長が１１１７である光のエネ
ルギーを１４８０ｎｍの波長の出力波長エネルギーに変
換する。
【００２７】ここで図２ｂを参照すると、波長（λp）
が約１１００ｎｍであるポンプ・レーザ１４を使ってい
る従来の光ファイバ装置２２が示されている。装置２２
はそれに対して動作するように接続されているカスケー
ド型ラマン共振器１２を、たとえば、スプライス（一般
に「Ｘ」で示されている）によって含む。
が約１１００ｎｍであるポンプ・レーザ１４を使ってい
る従来の光ファイバ装置２２が示されている。装置２２
はそれに対して動作するように接続されているカスケー
ド型ラマン共振器１２を、たとえば、スプライス（一般
に「Ｘ」で示されている）によって含む。
【００２８】カスケード型ラマン共振器１２は出力領域
３４および入力領域３６を備えている光ファイバ３２を
含む。出力領域３４は通信波長が約１１５６ｎｍ、１２
１８ｎｍ、１２８７ｎｍおよび１３６６ｎｍである複数
の高反射格子４４、および、たとえば、最大反射波長が
約１１００ｎｍ（ポンプ・レーザ１４の動作波長、すな
わち、ポンプ波長λp ）である高反射格子４２の形式で
のポンプ反射器を含む。また、出力フィルタ格子セット
は最小反射率が光ファイバ・レーザ・システム２０の所
望の出力波長（λn ）にほぼ等しい低反射の、すなわ
ち、透過性の格子４６を少なくとも１つ含む。
３４および入力領域３６を備えている光ファイバ３２を
含む。出力領域３４は通信波長が約１１５６ｎｍ、１２
１８ｎｍ、１２８７ｎｍおよび１３６６ｎｍである複数
の高反射格子４４、および、たとえば、最大反射波長が
約１１００ｎｍ（ポンプ・レーザ１４の動作波長、すな
わち、ポンプ波長λp ）である高反射格子４２の形式で
のポンプ反射器を含む。また、出力フィルタ格子セット
は最小反射率が光ファイバ・レーザ・システム２０の所
望の出力波長（λn ）にほぼ等しい低反射の、すなわ
ち、透過性の格子４６を少なくとも１つ含む。
【００２９】入力領域３６は、中心波長が約１１５６ｎ
ｍ、１２１８ｎｍ、１２８７ｎｍ、および１３６６ｎｍ
である複数の高反射格子５２を含む。また、領域３６は
最大反射が１４８０ｎｍ、すなわち、所望の出力波長λ
n にほぼ等しい少なくとも１つの高反射格子５４を含
む。
ｍ、１２１８ｎｍ、１２８７ｎｍ、および１３６６ｎｍ
である複数の高反射格子５２を含む。また、領域３６は
最大反射が１４８０ｎｍ、すなわち、所望の出力波長λ
n にほぼ等しい少なくとも１つの高反射格子５４を含
む。
【００３０】光ファイバ３２の入力および出力の領域３
６、３４に対して書き込まれる反射格子は、それぞれの
最大反射波長（すなわち、それぞれの中心波長）が、入
力ポンプ波長（１１００ｎｍ）と出力波長（１４５０ｎ
ｍ）との間の中間のラマン・ストークス・オーダ（すな
わち、１１５６ｎｍ、１２１８ｎｍ、１２８７ｎｍ、１
３６６ｎｍ）に対応するように書き込まれる。動作にお
いて、図２ｂに示されている光ファイバ装置２２は、入
力の、すなわち、ポンプの波長が１１００ｎｍである入
力の光エネルギーを１４５０ｎｍの波長の出力光エネル
ギーへ変換する。
６、３４に対して書き込まれる反射格子は、それぞれの
最大反射波長（すなわち、それぞれの中心波長）が、入
力ポンプ波長（１１００ｎｍ）と出力波長（１４５０ｎ
ｍ）との間の中間のラマン・ストークス・オーダ（すな
わち、１１５６ｎｍ、１２１８ｎｍ、１２８７ｎｍ、１
３６６ｎｍ）に対応するように書き込まれる。動作にお
いて、図２ｂに示されている光ファイバ装置２２は、入
力の、すなわち、ポンプの波長が１１００ｎｍである入
力の光エネルギーを１４５０ｎｍの波長の出力光エネル
ギーへ変換する。
【００３１】図２ａ〜ｂに示されている従来の装置につ
いての前記の説明から明らかであるように、従来の装置
においては、入力および出力の領域３６、３４は特定の
動作波長の入力源についてのみ使えるように構成されて
いる。たとえば、図２ａに示されている装置２０は動作
（ポンプ）波長λpが約１１１７ｎｍであるポンプ・レ
ーザ１４についてのみ使える。同様に、図２ｂに示され
ている装置２２は、動作（ポンプ）波長λp が約１１０
０ｎｍであるポンプ・レーザ１４についてのみ使える。
したがって、異なる所望の出力波長λn を得るために、
異なる入力波長（したがって異なるポンプ・レーザ）が
必要である。したがって、従来の装置においては、カス
ケード型ラマン共振器は、通常は、ある波長で動作して
いる単独のポンプ・レーザについてのみ使える。
いての前記の説明から明らかであるように、従来の装置
においては、入力および出力の領域３６、３４は特定の
動作波長の入力源についてのみ使えるように構成されて
いる。たとえば、図２ａに示されている装置２０は動作
（ポンプ）波長λpが約１１１７ｎｍであるポンプ・レ
ーザ１４についてのみ使える。同様に、図２ｂに示され
ている装置２２は、動作（ポンプ）波長λp が約１１０
０ｎｍであるポンプ・レーザ１４についてのみ使える。
したがって、異なる所望の出力波長λn を得るために、
異なる入力波長（したがって異なるポンプ・レーザ）が
必要である。したがって、従来の装置においては、カス
ケード型ラマン共振器は、通常は、ある波長で動作して
いる単独のポンプ・レーザについてのみ使える。
【００３２】経済的な観点から、カスケード型ラマン共
振器は総合の光ファイバ・レーザ・システム装置の合計
コストの約４０％を占める。したがって、ポンプ・レー
ザはその合計コストの約６０％に寄与し、そして最初の
ポンプ・レーザに加えて必要な追加の各ポンプ・レーザ
は光ファイバ・レーザ・システムの総合コストに対して
さらに６０％を追加する。
振器は総合の光ファイバ・レーザ・システム装置の合計
コストの約４０％を占める。したがって、ポンプ・レー
ザはその合計コストの約６０％に寄与し、そして最初の
ポンプ・レーザに加えて必要な追加の各ポンプ・レーザ
は光ファイバ・レーザ・システムの総合コストに対して
さらに６０％を追加する。
【００３３】本発明の実施形態によれば、光は多くの光
ファイバ・レーザの応用に対して最大ではないが十分な
変換効率によって特徴付けられる波長において拡散する
刺激型のラマン拡散を使って変換される。この方法で、
ポンプ・レーザなどの光エネルギー源の有用性が有利に
拡大される。たとえば、従来は単独のカスケード型ラマ
ン共振器（ＣＲＲ）の構成だけでしか使えなかったポン
プ・レーザが、本発明によると、複数のカスケード型ラ
マン共振器（ＣＲＲ）の構成で使える。
ファイバ・レーザの応用に対して最大ではないが十分な
変換効率によって特徴付けられる波長において拡散する
刺激型のラマン拡散を使って変換される。この方法で、
ポンプ・レーザなどの光エネルギー源の有用性が有利に
拡大される。たとえば、従来は単独のカスケード型ラマ
ン共振器（ＣＲＲ）の構成だけでしか使えなかったポン
プ・レーザが、本発明によると、複数のカスケード型ラ
マン共振器（ＣＲＲ）の構成で使える。
【００３４】ここで図３を参照すると、ラマン利得スペ
クトルのグラフ３０が示されている。グラフ３０から、
ラマン利得は約３ＴＨｚ〜１５ＴＨｚの範囲で延びてい
る「実用的」ラマン利得で４２ＴＨｚまでの周波数シフ
トに対して発生するが、最大のラマン利得に対応してい
る周波数シフトにおいて得られるよりも効率の低い動作
で発生することがわかる。したがって、本発明の実施形
態によると、カスケード型ラマン共振器および他の適切
な光ファイバ・レーザ・デバイスは、共振キャビティの
周波数シフトがこの周波数範囲内に落ちるが、理論的に
最大の変換効率を提供する周波数では必ずしもないよう
に構成される。さらに詳しく言えば、１つまたはそれ以
上の格子または他の反射手段は、それぞれの中心波長が
必ずしもラマン・ストークス・オーダの最大利得に対応
する必要がないように書き込まれる。そのような構成は
カスケード型ラマン共振器および他の適切なデバイスの
有用性を、ある種の応用において、たとえば、特定の波
長において動作するポンプ・レーザまたは他の光エネル
ギー源に対して設計されているデバイスが、他の波長に
おいて動作する光源と一緒に使える範囲に拡大する。
クトルのグラフ３０が示されている。グラフ３０から、
ラマン利得は約３ＴＨｚ〜１５ＴＨｚの範囲で延びてい
る「実用的」ラマン利得で４２ＴＨｚまでの周波数シフ
トに対して発生するが、最大のラマン利得に対応してい
る周波数シフトにおいて得られるよりも効率の低い動作
で発生することがわかる。したがって、本発明の実施形
態によると、カスケード型ラマン共振器および他の適切
な光ファイバ・レーザ・デバイスは、共振キャビティの
周波数シフトがこの周波数範囲内に落ちるが、理論的に
最大の変換効率を提供する周波数では必ずしもないよう
に構成される。さらに詳しく言えば、１つまたはそれ以
上の格子または他の反射手段は、それぞれの中心波長が
必ずしもラマン・ストークス・オーダの最大利得に対応
する必要がないように書き込まれる。そのような構成は
カスケード型ラマン共振器および他の適切なデバイスの
有用性を、ある種の応用において、たとえば、特定の波
長において動作するポンプ・レーザまたは他の光エネル
ギー源に対して設計されているデバイスが、他の波長に
おいて動作する光源と一緒に使える範囲に拡大する。
【００３５】たとえば、本発明の実施形態によると、カ
スケード型ラマン共振器は示されている周波数範囲内で
最大化されていないが、十分な周波数シフトを考慮する
ポンプ反射器、出力反射器およびラマン・ストークス・
オーダの反射器を有する。すなわち、これらの反射器を
形成する格子ペアの１つまたはそれ以上が、１つまたは
それ以上のポンプ・レーザの動作波長の中間ストークス
・オーダの最大利得に対応して書き込まれる必要は必ず
しもない。しかし、その格子は理論的な最大反射波長の
許される範囲内で書き込まれ、したがって効率は低いが
入力の、すなわち、ポンプの波長λp から所望の出力波
長λn への十分な光変換が可能である。この方法で単独
のカスケード型ラマン共振器は従来のカスケード型ラマ
ン共振器の装置と違って、２つ以上のレーザ波長（たと
えば、λp1、λp2）から所望の出力波長λn へ光を変換
するのに十分に柔軟性がある。
スケード型ラマン共振器は示されている周波数範囲内で
最大化されていないが、十分な周波数シフトを考慮する
ポンプ反射器、出力反射器およびラマン・ストークス・
オーダの反射器を有する。すなわち、これらの反射器を
形成する格子ペアの１つまたはそれ以上が、１つまたは
それ以上のポンプ・レーザの動作波長の中間ストークス
・オーダの最大利得に対応して書き込まれる必要は必ず
しもない。しかし、その格子は理論的な最大反射波長の
許される範囲内で書き込まれ、したがって効率は低いが
入力の、すなわち、ポンプの波長λp から所望の出力波
長λn への十分な光変換が可能である。この方法で単独
のカスケード型ラマン共振器は従来のカスケード型ラマ
ン共振器の装置と違って、２つ以上のレーザ波長（たと
えば、λp1、λp2）から所望の出力波長λn へ光を変換
するのに十分に柔軟性がある。
【００３６】ここで図４を参照すると、本発明の実施形
態に従って光ファイバ・レーザ・システム装置４０が示
されている。装置４０は、入力または出力の波長（λ
p ）が、たとえば、１１００ｎｍ、１１１７ｎｍまたは
他の適切な波長、たとえば、波長が約１０８５ｎｍ〜１
１３０ｎｍの範囲内のポンプ・レーザ１４などの光エネ
ルギー源を含む。ポンプ・レーザ１４は、たとえば、ス
プライス（一般的に、「ｘ」で示されている）によって
カスケード型ラマン共振器（ＣＲＲ）１２に接続されて
いる。
態に従って光ファイバ・レーザ・システム装置４０が示
されている。装置４０は、入力または出力の波長（λ
p ）が、たとえば、１１００ｎｍ、１１１７ｎｍまたは
他の適切な波長、たとえば、波長が約１０８５ｎｍ〜１
１３０ｎｍの範囲内のポンプ・レーザ１４などの光エネ
ルギー源を含む。ポンプ・レーザ１４は、たとえば、ス
プライス（一般的に、「ｘ」で示されている）によって
カスケード型ラマン共振器（ＣＲＲ）１２に接続されて
いる。
【００３７】カスケード型ラマン共振器１２は、出力領
域３４および入力領域３６を備えている光ファイバ３２
などの光伝送メディアを含む。出力領域３４は、たとえ
ば、高反射格子４２の形式での約１１１７ｎｍの波長に
おいて最大反射が発生する出力領域３４の中に書き込ま
れるポンプ反射器を含む。以下にさらに詳細に説明され
るように、高反射ポンプ格子４２によって、カスケード
型ラマン共振器１２が１１１７ｎｍの入力波長に対して
１４８０ｎｍのレージングを提供すること（すなわち、
１１１７／１４８０のＣＲＲ）が可能となる。
域３４および入力領域３６を備えている光ファイバ３２
などの光伝送メディアを含む。出力領域３４は、たとえ
ば、高反射格子４２の形式での約１１１７ｎｍの波長に
おいて最大反射が発生する出力領域３４の中に書き込ま
れるポンプ反射器を含む。以下にさらに詳細に説明され
るように、高反射ポンプ格子４２によって、カスケード
型ラマン共振器１２が１１１７ｎｍの入力波長に対して
１４８０ｎｍのレージングを提供すること（すなわち、
１１１７／１４８０のＣＲＲ）が可能となる。
【００３８】本発明の代わりの実施形態によると、出力
領域３４も約１１００ｎｍの波長において最大反射が発
生する出力領域３４の中に書き込まれる、たとえば、高
反射格子４３の形式での別の反射格子を含む。以下にさ
らに詳しく説明されるように、高反射ポンプ格子４２お
よび／または高反射格子４３においてカスケード型ラマ
ン共振器１２が１１００ｎｍの入力波長に対して１４８
０ｎｍのレージング（すなわち、１１００／１４８０の
ＣＲＲ）を提供することができる。
領域３４も約１１００ｎｍの波長において最大反射が発
生する出力領域３４の中に書き込まれる、たとえば、高
反射格子４３の形式での別の反射格子を含む。以下にさ
らに詳しく説明されるように、高反射ポンプ格子４２お
よび／または高反射格子４３においてカスケード型ラマ
ン共振器１２が１１００ｎｍの入力波長に対して１４８
０ｎｍのレージング（すなわち、１１００／１４８０の
ＣＲＲ）を提供することができる。
【００３９】また、出力領域３４はラマン・ストークス
・オーダの波長シフトに少なくとも概略対応する波長に
おいて反射するように出力領域３４の設計の中に書き込
まれる複数の反射格子４４も含む。たとえば、図に示さ
れているように、出力領域３４の中の反射格子は、中心
波長が約１１７５ｎｍ、１２４０ｎｍ、１３１０ｎｍお
よび１３９０ｎｍである。しかし、本発明の実施形態に
よると、１つまたはそれ以上の反射格子４４が、たとえ
ば、それぞれの中心波長がラマン・ストークス・オーダ
の波長シフトの最大利得には対応しないが、最大利得に
対する理論的なラマン・シフトの約±２０ｎｍの範囲内
のシフトに対応し、理論的には理想的ではないが、与え
られた応用に対しては十分な変換効率を提供するように
書き込まれる。
・オーダの波長シフトに少なくとも概略対応する波長に
おいて反射するように出力領域３４の設計の中に書き込
まれる複数の反射格子４４も含む。たとえば、図に示さ
れているように、出力領域３４の中の反射格子は、中心
波長が約１１７５ｎｍ、１２４０ｎｍ、１３１０ｎｍお
よび１３９０ｎｍである。しかし、本発明の実施形態に
よると、１つまたはそれ以上の反射格子４４が、たとえ
ば、それぞれの中心波長がラマン・ストークス・オーダ
の波長シフトの最大利得には対応しないが、最大利得に
対する理論的なラマン・シフトの約±２０ｎｍの範囲内
のシフトに対応し、理論的には理想的ではないが、与え
られた応用に対しては十分な変換効率を提供するように
書き込まれる。
【００４０】また、出力領域３４は最小の反射がラマン
・ストークス・オーダの波長シフトに対応する、たとえ
ば、約１４８０ｎｍの、光ファイバ・レーザ・システム
４０の所望の出力波長（λn ）にほぼ等しい、少なくと
も１つの低反射または透過性の格子４６も含む。しか
し、本発明の実施形態によると、低反射または透過性の
格子４６は、たとえば、その最大反射がラマン・ストー
クス・オーダの波長シフト（１４８０ｎｍ）、すなわ
ち、１４８０ｎｍ±２０ｎｍの最大利得に対応しないよ
うに書き込まれる。
・ストークス・オーダの波長シフトに対応する、たとえ
ば、約１４８０ｎｍの、光ファイバ・レーザ・システム
４０の所望の出力波長（λn ）にほぼ等しい、少なくと
も１つの低反射または透過性の格子４６も含む。しか
し、本発明の実施形態によると、低反射または透過性の
格子４６は、たとえば、その最大反射がラマン・ストー
クス・オーダの波長シフト（１４８０ｎｍ）、すなわ
ち、１４８０ｎｍ±２０ｎｍの最大利得に対応しないよ
うに書き込まれる。
【００４１】本発明の実施形態によると、入力領域３６
の中の１つまたはそれ以上の格子５２および出力領域３
４の中の格子４４はラマン・ストークス・オーダの利得
の最大値に対応しないが、それらは依然として互いにマ
ッチしているか、あるいは補完し合っていることに留意
する必要がある。すなわち、格子５２、４４はやはり前
のように光学的キャビティを規定する必要がある。たと
えば、出力領域の中の格子４４が、たとえば、１２４５
ｎｍ（理論的な１２４０ｎｍの代わりの）において最大
の反射に対して書き込まれる場合、入力領域３６の中の
対応している格子５２も同様に１２４５ｎｍにおいて最
大の反射に対して書き込まれる必要がある。この方法
で、適切なラマン散乱に対して必要な規定された光学的
キャビティが維持される。
の中の１つまたはそれ以上の格子５２および出力領域３
４の中の格子４４はラマン・ストークス・オーダの利得
の最大値に対応しないが、それらは依然として互いにマ
ッチしているか、あるいは補完し合っていることに留意
する必要がある。すなわち、格子５２、４４はやはり前
のように光学的キャビティを規定する必要がある。たと
えば、出力領域の中の格子４４が、たとえば、１２４５
ｎｍ（理論的な１２４０ｎｍの代わりの）において最大
の反射に対して書き込まれる場合、入力領域３６の中の
対応している格子５２も同様に１２４５ｎｍにおいて最
大の反射に対して書き込まれる必要がある。この方法
で、適切なラマン散乱に対して必要な規定された光学的
キャビティが維持される。
【００４２】入力領域３６は出力領域３４の中の複数の
反射格子４４にマッチするか、あるいは補完するよう
に、すなわち、少なくとも概略的にラマン・ストークス
・オーダの波長シフトに対応するように書き込まれる複
数の高反射格子５２を含む。詳しく言えば、反射格子４
４と反射格子５２の両方が約１１７５ｎｍ、１２４０ｎ
ｍ、１３１０ｎｍおよび１３９６ｎｍの中心波長を持つ
ように書き込まれる。
反射格子４４にマッチするか、あるいは補完するよう
に、すなわち、少なくとも概略的にラマン・ストークス
・オーダの波長シフトに対応するように書き込まれる複
数の高反射格子５２を含む。詳しく言えば、反射格子４
４と反射格子５２の両方が約１１７５ｎｍ、１２４０ｎ
ｍ、１３１０ｎｍおよび１３９６ｎｍの中心波長を持つ
ように書き込まれる。
【００４３】また、入力領域３６は、たとえば、高反射
格子５４の形式での高反射出力反射器も含む。高反射格
子５４はその最大反射がほぼ所望の出力波長λn におい
て発生するように入力領域３６の内部に書き込まれる。
格子５４の形式での高反射出力反射器も含む。高反射格
子５４はその最大反射がほぼ所望の出力波長λn におい
て発生するように入力領域３６の内部に書き込まれる。
【００４４】動作において、入力領域３６の反射格子５
２は、出力領域３４の対応している反射格子４４と組み
合わさって、それらの間に以前にここで開示されたよう
に、ラマン散乱を許容する光学的キャビティを規定す
る。詳しく言えば、ポンプ・レーザ１４（たとえば、入
力波長λp が約１１００ｎｍまたは１１１７ｎｍであ
る）からの入力光エネルギーが本質的に妨げられないで
入力領域３６を通過する。そのとき、光エネルギーは実
質的に、入力領域３６と出力領域３４との間の光ファイ
バ３２の領域におけるラマン散乱によって１１７５ｎｍ
に変換される。初期に変換されない光は高反射格子４２
（１１１７ｎｍ）および／または高反射格子４３（１１
００ｎｍ）によって、２つの１１７５ｎｍの格子によっ
て規定される光学的キャビティの中へ反射される。
２は、出力領域３４の対応している反射格子４４と組み
合わさって、それらの間に以前にここで開示されたよう
に、ラマン散乱を許容する光学的キャビティを規定す
る。詳しく言えば、ポンプ・レーザ１４（たとえば、入
力波長λp が約１１００ｎｍまたは１１１７ｎｍであ
る）からの入力光エネルギーが本質的に妨げられないで
入力領域３６を通過する。そのとき、光エネルギーは実
質的に、入力領域３６と出力領域３４との間の光ファイ
バ３２の領域におけるラマン散乱によって１１７５ｎｍ
に変換される。初期に変換されない光は高反射格子４２
（１１１７ｎｍ）および／または高反射格子４３（１１
００ｎｍ）によって、２つの１１７５ｎｍの格子によっ
て規定される光学的キャビティの中へ反射される。
【００４５】その（変換された）１１７５ｎｍの光は次
に２つの１１７５ｎｍの格子によって入力領域３６と出
力領域３４との間の光ファイバ３２の領域の中に反射さ
れて戻され、そこでラマン散乱によって１２４０ｎｍに
実質的に変換される。その１２４０ｎｍの光は、次に２
つの１１７５ｎｍの格子によって入力領域３６と出力３
４との間の光ファイバ３２の領域に反射されて戻され、
ラマン散乱によって実質的に１３１０ｎｍに変換され
る。同様に、その１３１０ｎｍの光は１３９６ｎｍに変
換され、次に１４８０ｎｍに変換される。
に２つの１１７５ｎｍの格子によって入力領域３６と出
力領域３４との間の光ファイバ３２の領域の中に反射さ
れて戻され、そこでラマン散乱によって１２４０ｎｍに
実質的に変換される。その１２４０ｎｍの光は、次に２
つの１１７５ｎｍの格子によって入力領域３６と出力３
４との間の光ファイバ３２の領域に反射されて戻され、
ラマン散乱によって実質的に１３１０ｎｍに変換され
る。同様に、その１３１０ｎｍの光は１３９６ｎｍに変
換され、次に１４８０ｎｍに変換される。
【００４６】所望の出力波長（λn ）において伝搬す
る、その（変換された）１４８０ｎｍの光は、次に入力
領域３６の中の高反射格子５４によって反射される。１
４８０ｎｍの光は次に低反射または透過性の格子４６お
よび出力領域３４の残りの部分を通過して共振器１２の
出力に達する。
る、その（変換された）１４８０ｎｍの光は、次に入力
領域３６の中の高反射格子５４によって反射される。１
４８０ｎｍの光は次に低反射または透過性の格子４６お
よび出力領域３４の残りの部分を通過して共振器１２の
出力に達する。
【００４７】従来の装置においては、高反射ポンプ反射
器の格子はポンプ・レーザの波長（λp ）にほぼ等しい
反射が最大となる波長を持つように書き込まれる。ラマ
ン・ストークス・オーダの反射器格子は所望の入力波長
（λp ）から最大利得に対する理論的な最大周波数シフ
トに基づいて書き込まれ、低反射出力反射器の格子は所
望の出力波長（λn ）に対応している反射を満足するよ
うに書き込まれる。
器の格子はポンプ・レーザの波長（λp ）にほぼ等しい
反射が最大となる波長を持つように書き込まれる。ラマ
ン・ストークス・オーダの反射器格子は所望の入力波長
（λp ）から最大利得に対する理論的な最大周波数シフ
トに基づいて書き込まれ、低反射出力反射器の格子は所
望の出力波長（λn ）に対応している反射を満足するよ
うに書き込まれる。
【００４８】たとえば、従来の装置においては、動作波
長が１１００ｎｍのポンプ・レーザの場合、ポンプ反射
器は最大の反射が１１００ｎｍの波長において発生する
ように書き込まれる。また、最大の利得に対応するラマ
ン周波数シフトは、たとえば、１１５６ｎｍ、１２１８
ｎｍ、１２８７ｎｍおよび１３６６ｎｍの波長において
発生し、したがって、ラマン・ストークス・オーダの反
射器格子はこれらの周波数シフトに対応するように書き
込まれる。最後に、出力反射器の格子は最小の反射が１
４５０ｎｍの波長において発生するように書き込まれ
る。たとえば、図２ａおよび上記の対応している説明を
参照されたい。
長が１１００ｎｍのポンプ・レーザの場合、ポンプ反射
器は最大の反射が１１００ｎｍの波長において発生する
ように書き込まれる。また、最大の利得に対応するラマ
ン周波数シフトは、たとえば、１１５６ｎｍ、１２１８
ｎｍ、１２８７ｎｍおよび１３６６ｎｍの波長において
発生し、したがって、ラマン・ストークス・オーダの反
射器格子はこれらの周波数シフトに対応するように書き
込まれる。最後に、出力反射器の格子は最小の反射が１
４５０ｎｍの波長において発生するように書き込まれ
る。たとえば、図２ａおよび上記の対応している説明を
参照されたい。
【００４９】同様に、従来の装置においては、動作波長
が１１１７ｎｍのポンプ・レーザの場合、ポンプ反射器
は１１１７ｎｍの波長において反射が最大になるように
書き込まれる。また、最大利得に対応するラマン周波数
シフトは、たとえば、１１７５ｎｍ、１２４０ｎｍ、１
３１９ｎｍ、および１３９６ｎｍの波長において発生
し、したがって、ラマン・ストークス・オーダの反射器
格子はこれらの周波数シフトに対応するように書き込ま
れる。出力反射器の格子は最小の反射が１４８０ｎｍの
波長において発生するように書き込まれる。たとえば、
図２ｂおよび上記の対応している説明を参照されたい。
が１１１７ｎｍのポンプ・レーザの場合、ポンプ反射器
は１１１７ｎｍの波長において反射が最大になるように
書き込まれる。また、最大利得に対応するラマン周波数
シフトは、たとえば、１１７５ｎｍ、１２４０ｎｍ、１
３１９ｎｍ、および１３９６ｎｍの波長において発生
し、したがって、ラマン・ストークス・オーダの反射器
格子はこれらの周波数シフトに対応するように書き込ま
れる。出力反射器の格子は最小の反射が１４８０ｎｍの
波長において発生するように書き込まれる。たとえば、
図２ｂおよび上記の対応している説明を参照されたい。
【００５０】しかし、本発明の実施形態は、ラマンの利
得スペクトルの幅が約６０ｎｍであることを有利に認識
する。したがって、たとえば、１１００ｎｍの波長にお
いて動作しているポンプ・レーザはたとえば、１１２０
ｎｍ〜１１８０ｎｍの波長から利得を提供する。そのよ
うな利得は、たとえば、１１１７ｎｍのポンプ・レーザ
で動作するように設計され（すなわち、１１１７／１４
８０のＣＲＲ）、１１１７ｎｍからの第１のラマン・シ
フトに対する最大利得は１１７５ｎｍにおいて発生す
る。したがって、本発明の実施形態に従って、たとえ
ば、図４に示されているように構成された１１１７／１
４８０のＣＲＲは、１１１７ｎｍのポンプ・レーザによ
ってポンプされるだけでなく（従来行われているよう
に）、１１００ｎｍのポンプ・レーザによっても同様に
ポンプされる。
得スペクトルの幅が約６０ｎｍであることを有利に認識
する。したがって、たとえば、１１００ｎｍの波長にお
いて動作しているポンプ・レーザはたとえば、１１２０
ｎｍ〜１１８０ｎｍの波長から利得を提供する。そのよ
うな利得は、たとえば、１１１７ｎｍのポンプ・レーザ
で動作するように設計され（すなわち、１１１７／１４
８０のＣＲＲ）、１１１７ｎｍからの第１のラマン・シ
フトに対する最大利得は１１７５ｎｍにおいて発生す
る。したがって、本発明の実施形態に従って、たとえ
ば、図４に示されているように構成された１１１７／１
４８０のＣＲＲは、１１１７ｎｍのポンプ・レーザによ
ってポンプされるだけでなく（従来行われているよう
に）、１１００ｎｍのポンプ・レーザによっても同様に
ポンプされる。
【００５１】同様に、６０ｎｍの幅の利得のスペクトル
は１１００ｎｍのポンプ・レーザで動作するように設計
されているカスケード型ラマン共振器（すなわち、１１
００／１４５０のＣＲＲ）が１１１７ｎｍのポンプ・レ
ーザによってポンプされるだけでなく（従来行われてい
るように）、１１００ｎｍのポンプ・レーザによっても
ポンプされるのに十分である。本発明の実施形態に従っ
て構成された１１００／１４５０のＣＲＲが、光ファイ
バ・レーザ・システム装置５０の一部として図５に示さ
れている。
は１１００ｎｍのポンプ・レーザで動作するように設計
されているカスケード型ラマン共振器（すなわち、１１
００／１４５０のＣＲＲ）が１１１７ｎｍのポンプ・レ
ーザによってポンプされるだけでなく（従来行われてい
るように）、１１００ｎｍのポンプ・レーザによっても
ポンプされるのに十分である。本発明の実施形態に従っ
て構成された１１００／１４５０のＣＲＲが、光ファイ
バ・レーザ・システム装置５０の一部として図５に示さ
れている。
【００５２】光ファイバ・レーザ・システム装置５０は
ポンプ波長（λp ）が約１１００ｎｍであるポンプ・レ
ーザ１４などの光エネルギー源を含む。ポンプ・レーザ
１４は、カスケード型ラマン共振器（ＣＲＲ）１２に接
続されている。カスケード型ラマン共振器１２は出力領
域３４および入力領域３６を備えた光ファイバ３２を含
む。出力領域３４は最大反射が約１１００ｎｍにおいて
発生するように書き込まれるポンプ反射器（たとえば、
高反射格子４２）を含む。
ポンプ波長（λp ）が約１１００ｎｍであるポンプ・レ
ーザ１４などの光エネルギー源を含む。ポンプ・レーザ
１４は、カスケード型ラマン共振器（ＣＲＲ）１２に接
続されている。カスケード型ラマン共振器１２は出力領
域３４および入力領域３６を備えた光ファイバ３２を含
む。出力領域３４は最大反射が約１１００ｎｍにおいて
発生するように書き込まれるポンプ反射器（たとえば、
高反射格子４２）を含む。
【００５３】本発明の実施形態によると、出力領域３４
は、たとえば、高反射格子４５の形式で、最大反射が約
１１１７ｎｍの波長において発生するように出力領域３
４において書き込まれる別のポンプ反射器を含む。カス
ケード型ラマン共振器１２が１１１７ｎｍの入力波長に
対して１４５０ｎｍのレージング（すなわち、１１１７
〜１４５０のＣＲＲ）を提供することができるのは、高
反射格子４５の追加によるものである。
は、たとえば、高反射格子４５の形式で、最大反射が約
１１１７ｎｍの波長において発生するように出力領域３
４において書き込まれる別のポンプ反射器を含む。カス
ケード型ラマン共振器１２が１１１７ｎｍの入力波長に
対して１４５０ｎｍのレージング（すなわち、１１１７
〜１４５０のＣＲＲ）を提供することができるのは、高
反射格子４５の追加によるものである。
【００５４】出力領域３４において書き込まれる反射格
子４４は、少なくとも概略的に、最大利得に対応してい
るラマン・ストークス・オーダの波長シフトに対応す
る。したがって、１１００／１４５０のＣＲＲの場合、
反射格子４４の中心波長は、理論的な最大のラマン散乱
の変換効率に対して約１１７５ｎｍ、１２４０ｎｍ、１
３１０ｎｍおよび１３９６ｎｍである。しかし、本発明
の実施形態によると、１つまたはそれ以上の反射格子４
４は最大利得のラマン・ストークス・オーダの波長シフ
トには対応せず、理論的に理想的な場合より低いが、与
えられた応用に対しては十分な変換効率を提供するシフ
トに対応する。さらに詳しくいえば、１つまたはそれ以
上の格子４４は前記の中央波長の±２０ｎｍの範囲内で
書き込まれる。
子４４は、少なくとも概略的に、最大利得に対応してい
るラマン・ストークス・オーダの波長シフトに対応す
る。したがって、１１００／１４５０のＣＲＲの場合、
反射格子４４の中心波長は、理論的な最大のラマン散乱
の変換効率に対して約１１７５ｎｍ、１２４０ｎｍ、１
３１０ｎｍおよび１３９６ｎｍである。しかし、本発明
の実施形態によると、１つまたはそれ以上の反射格子４
４は最大利得のラマン・ストークス・オーダの波長シフ
トには対応せず、理論的に理想的な場合より低いが、与
えられた応用に対しては十分な変換効率を提供するシフ
トに対応する。さらに詳しくいえば、１つまたはそれ以
上の格子４４は前記の中央波長の±２０ｎｍの範囲内で
書き込まれる。
【００５５】また、出力領域３４は約１４５０ｎｍにお
いて最大反射に対して書き込まれる少なくとも１つの低
反射または透過性の格子４６も含む。しかし、本発明の
実施形態によると、透過性の格子４６は、たとえば、そ
の反射がラマン・ストークス・オーダの波長シフト（１
４５０ｎｍ）の最大利得に対応しないように書き込まれ
る。たとえば、格子４６はその最大反射が１４５０±２
０ｎｍにあるように書き込まれる。
いて最大反射に対して書き込まれる少なくとも１つの低
反射または透過性の格子４６も含む。しかし、本発明の
実施形態によると、透過性の格子４６は、たとえば、そ
の反射がラマン・ストークス・オーダの波長シフト（１
４５０ｎｍ）の最大利得に対応しないように書き込まれ
る。たとえば、格子４６はその最大反射が１４５０±２
０ｎｍにあるように書き込まれる。
【００５６】入力領域３６は、たとえば、中心波長が理
論的な最大のラマン散乱変換効率に対する約１１７５ｎ
ｍ、１２４０ｎｍ、１３１０ｎｍ、および１３９６ｎｍ
となるように書き込まれる複数の高反射格子５２を含
む。また、入力領域３６はその高反射格子の最大反射が
約１４５０ｎｍ（すなわち、λn ）において発生するよ
うに書き込まれる高反射格子５４も含む。しかし、本発
明の１つの実施形態によると、少なくとも１つの格子５
２および／または格子５４が、たとえば、その最大反射
がラマン・ストークス・オーダの波長シフト（１４５０
ｎｍ）の最大利得に対応しないように書き込まれる。さ
らに詳しく言えば、１つまたはそれ以上の格子５２、５
４が前記の中央波長の±２０ｎｍの範囲内で書き込まれ
る。
論的な最大のラマン散乱変換効率に対する約１１７５ｎ
ｍ、１２４０ｎｍ、１３１０ｎｍ、および１３９６ｎｍ
となるように書き込まれる複数の高反射格子５２を含
む。また、入力領域３６はその高反射格子の最大反射が
約１４５０ｎｍ（すなわち、λn ）において発生するよ
うに書き込まれる高反射格子５４も含む。しかし、本発
明の１つの実施形態によると、少なくとも１つの格子５
２および／または格子５４が、たとえば、その最大反射
がラマン・ストークス・オーダの波長シフト（１４５０
ｎｍ）の最大利得に対応しないように書き込まれる。さ
らに詳しく言えば、１つまたはそれ以上の格子５２、５
４が前記の中央波長の±２０ｎｍの範囲内で書き込まれ
る。
【００５７】ここで前に説明されたように、１つまたは
それ以上の格子５２および４４は、本発明の実施形態に
よると、ラマン・ストークス・オーダの最大利得には対
応しないが、その格子は依然としてそれぞれの対応して
いる格子にマッチするか、あるいはそれらを補完する必
要がある。すなわち、格子５２、４４は、やはり前記の
ように光学的キャビティを規定する必要がある。たとえ
ば、出力領域３４の中の格子４４が、たとえば、１３６
０ｎｍ（理論的な１３６６ｎｍの代わりに）において最
大反射となるように書き込まれる場合、入力領域３６の
中の対応している格子５２も同様に最大反射が１３６０
ｎｍにおいて発生するように書き込まれる必要がある。
この方法で、適切なラマン散乱のために必要な規定され
た光学的キャビティが維持される。
それ以上の格子５２および４４は、本発明の実施形態に
よると、ラマン・ストークス・オーダの最大利得には対
応しないが、その格子は依然としてそれぞれの対応して
いる格子にマッチするか、あるいはそれらを補完する必
要がある。すなわち、格子５２、４４は、やはり前記の
ように光学的キャビティを規定する必要がある。たとえ
ば、出力領域３４の中の格子４４が、たとえば、１３６
０ｎｍ（理論的な１３６６ｎｍの代わりに）において最
大反射となるように書き込まれる場合、入力領域３６の
中の対応している格子５２も同様に最大反射が１３６０
ｎｍにおいて発生するように書き込まれる必要がある。
この方法で、適切なラマン散乱のために必要な規定され
た光学的キャビティが維持される。
【００５８】動作において、光ファイバ・レーザ・シス
テム装置５０は入力波長（λp ）が１１００ｎｍの入力
光を１４５０ｎｍの出力波長（λn ）の光に、従来の方
法で変換する。しかし、本発明の実施形態によると、光
ファイバ・レーザ・システム装置５０は１１１７ｎｍの
入力波長（λp ）の光も１４５０の出力波長（λn ）の
光に変換する。
テム装置５０は入力波長（λp ）が１１００ｎｍの入力
光を１４５０ｎｍの出力波長（λn ）の光に、従来の方
法で変換する。しかし、本発明の実施形態によると、光
ファイバ・レーザ・システム装置５０は１１１７ｎｍの
入力波長（λp ）の光も１４５０の出力波長（λn ）の
光に変換する。
【００５９】また、本発明の実施形態による有利な実現
によって、１つまたはそれ以上のラマン・ストークス・
オーダ反射器格子ペアの書込みが単に理論的な最大利得
のラマン周波数シフトにおいてではなく、カスケード型
ラマン共振器の中で必要な変換周波数に基づいて変化す
ることを許す。同様に、理論的な最大利得のラマン周波
数シフトだけの代わりに、必要な変換周波数によって変
わる高反射ポンプ反射器および／または低反射出力反射
器の書込みを変化させることができる。
によって、１つまたはそれ以上のラマン・ストークス・
オーダ反射器格子ペアの書込みが単に理論的な最大利得
のラマン周波数シフトにおいてではなく、カスケード型
ラマン共振器の中で必要な変換周波数に基づいて変化す
ることを許す。同様に、理論的な最大利得のラマン周波
数シフトだけの代わりに、必要な変換周波数によって変
わる高反射ポンプ反射器および／または低反射出力反射
器の書込みを変化させることができる。
【００６０】ここで図６ａ〜ｂを参照すると、各種のポ
ンプ・パワー強度に対するシミュレートされたポンプ吸
収と光ファイバの長さとの関係のグラフが示されてい
る。図６ａのグラフから、比較的大きいポンプ・パワー
（たとえば、約４Ｗより大きいポンプ・パワー）に対し
て、ほとんどの光は実際的に、たとえば、光ファイバの
最初の１００ｍの範囲内で吸収されることが分かる。し
たがって、本発明の代わりの実施形態によると、比較的
大きいポンプ・パワー（たとえば、４Ｗ以上）において
動作しているとき、ポンプ反射器は不要である。逆に、
図６ｂに示されているように、ポンプのパワーが小さい
場合、約５００ｍ後でも、光の大部分はファイバによっ
て吸収されない。
ンプ・パワー強度に対するシミュレートされたポンプ吸
収と光ファイバの長さとの関係のグラフが示されてい
る。図６ａのグラフから、比較的大きいポンプ・パワー
（たとえば、約４Ｗより大きいポンプ・パワー）に対し
て、ほとんどの光は実際的に、たとえば、光ファイバの
最初の１００ｍの範囲内で吸収されることが分かる。し
たがって、本発明の代わりの実施形態によると、比較的
大きいポンプ・パワー（たとえば、４Ｗ以上）において
動作しているとき、ポンプ反射器は不要である。逆に、
図６ｂに示されているように、ポンプのパワーが小さい
場合、約５００ｍ後でも、光の大部分はファイバによっ
て吸収されない。
【００６１】ここで図７を参照すると、本発明の１つの
代わりの実施形態による光ファイバ・レーザ・システム
装置７０が示されている。詳しく言えば、光ファイバ・
レーザ・システム装置７０は比較的大きいポンプ・パワ
ー（たとえば、４Ｗ以上）で動作するポンプ・レーザ１
４を備えたカスケード型ラマン共振器１２を組み合わせ
て使用している。図に示されているように、光ファイバ
・レーザ・システム装置７０は、出力領域３４および入
力領域３６を備えている光ファイバ３２を含む。出力領
域３４はたとえば、中間のストークス・オーダ（λ
n-1 ，λn-2 ，λn-3 ，．．．）に少なくとも概略的に
対応するように書き込まれる複数の格子４４を含む。同
様に、入力領域３６は、たとえば、中間のストークス・
オーダ（λn-1 ，λn-2 ，λn-3 ，．．．）に少なくと
も概略的に対応するように書き込まれる複数の格子５２
を含む。また、入力領域３６は最大反射の波長が所望の
出力波長（λn ）にほぼ等しい高反射格子５４を含む。
代わりの実施形態による光ファイバ・レーザ・システム
装置７０が示されている。詳しく言えば、光ファイバ・
レーザ・システム装置７０は比較的大きいポンプ・パワ
ー（たとえば、４Ｗ以上）で動作するポンプ・レーザ１
４を備えたカスケード型ラマン共振器１２を組み合わせ
て使用している。図に示されているように、光ファイバ
・レーザ・システム装置７０は、出力領域３４および入
力領域３６を備えている光ファイバ３２を含む。出力領
域３４はたとえば、中間のストークス・オーダ（λ
n-1 ，λn-2 ，λn-3 ，．．．）に少なくとも概略的に
対応するように書き込まれる複数の格子４４を含む。同
様に、入力領域３６は、たとえば、中間のストークス・
オーダ（λn-1 ，λn-2 ，λn-3 ，．．．）に少なくと
も概略的に対応するように書き込まれる複数の格子５２
を含む。また、入力領域３６は最大反射の波長が所望の
出力波長（λn ）にほぼ等しい高反射格子５４を含む。
【００６２】しかし、本発明のこの代替実施形態によれ
ば、カスケード型ラマン共振器１２はポンプ反射器を含
まない。ここで前に説明されたように、大きいポンプ・
パワー（たとえば、約４Ｗより大きい）で動作している
ポンプ・レーザ１４の場合、光ファイバの最初の１００
ｍ以内で十分な吸収が発生し、したがって、その光変換
デバイスの内部にはポンプ反射器が不要となる場合が多
い。したがって、ポンプ・パワーが比較的小さい（たと
えば、約４Ｗより小さい）場合、ポンプ・レーザの特定
の波長（λp ）に対応しているポンプ反射器は、その出
力格子セットにおいて書き込まれなければならない場合
がある。
ば、カスケード型ラマン共振器１２はポンプ反射器を含
まない。ここで前に説明されたように、大きいポンプ・
パワー（たとえば、約４Ｗより大きい）で動作している
ポンプ・レーザ１４の場合、光ファイバの最初の１００
ｍ以内で十分な吸収が発生し、したがって、その光変換
デバイスの内部にはポンプ反射器が不要となる場合が多
い。したがって、ポンプ・パワーが比較的小さい（たと
えば、約４Ｗより小さい）場合、ポンプ・レーザの特定
の波長（λp ）に対応しているポンプ反射器は、その出
力格子セットにおいて書き込まれなければならない場合
がある。
【００６３】図７に示されている本発明のカスケード型
ラマン共振器装置７０は、たとえば、図４に示されてい
る本発明の装置４０と比較される。図４の装置において
は、カスケード型ラマン共振器１２は、最大反射が１１
１７ｎｍの波長において発生するように書き込まれるポ
ンプ反射器４２を含み、図５に示されている本発明の装
置５０では、カスケード型ラマン共振器１２は１１００
ｎｍの波長において最大反射となるように書き込まれる
ポンプ反射器４２を含む。
ラマン共振器装置７０は、たとえば、図４に示されてい
る本発明の装置４０と比較される。図４の装置において
は、カスケード型ラマン共振器１２は、最大反射が１１
１７ｎｍの波長において発生するように書き込まれるポ
ンプ反射器４２を含み、図５に示されている本発明の装
置５０では、カスケード型ラマン共振器１２は１１００
ｎｍの波長において最大反射となるように書き込まれる
ポンプ反射器４２を含む。
【００６４】本発明による光ファイバ・レーザ・システ
ム装置およびデバイスは従来の装置より複雑でなく安価
である。さらに、本発明による装置のスケーラブルなパ
ワーの特徴は追加の柔軟性を提供する。
ム装置およびデバイスは従来の装置より複雑でなく安価
である。さらに、本発明による装置のスケーラブルなパ
ワーの特徴は追加の柔軟性を提供する。
【図１】代表的な光ファイバ・レーザ・システムの概略
図である。
図である。
【図２ａ】従来の光ファイバ・レーザ・システム装置の
概略図である。
概略図である。
【図２ｂ】従来の光ファイバ・レーザ・システム装置の
概略図である。
概略図である。
【図３】溶融シリカ・ファイバの光伝送メディアで、約
１μｍのポンプ波長の場合のラマン利得のスペクトルの
グラフを示す図である。
１μｍのポンプ波長の場合のラマン利得のスペクトルの
グラフを示す図である。
【図４】本発明の１つの実施形態による光ファイバ・レ
ーザ・システムの概略図である。
ーザ・システムの概略図である。
【図５】本発明の別の実施形態による光ファイバ・レー
ザ・システムの概略図である。
ザ・システムの概略図である。
【図６ａ】大きいポンプ・パワーに対する光の吸収と光
ファイバの長さとの関係を示すグラフを示す図である。
ファイバの長さとの関係を示すグラフを示す図である。
【図６ｂ】小さいポンプ・パワーに対する光の吸収と光
ファイバの長さとの関係を示すグラフを示す図である。
ファイバの長さとの関係を示すグラフを示す図である。
【図７】本発明の代わりの実施形態による光ファイバ・
レーザ・システムの概略図である。
レーザ・システムの概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム アルフレッド リード アメリカ合衆国 07901 ニュージャーシ ィ，サミット，ブラックバーン ロード 143
Claims (12)
- 【請求項１】 入力波長がλp である光エネルギー源を
含んでいる光通信システム（１０）の内部で光エネルギ
ーを入力波長λp より大きい出力波長λnに変換するた
めの装置において、 前記光エネルギー源に結合されている光伝送メディア
（３２）と、 前記光伝送メディアにおいて形成され、前記出力波長λ
n において光エネルギーを放射するための光学的キャビ
ティを規定する少なくとも１つのペアの格子（４４、４
６、５２、５４）とを含み、 前記格子の少なくとも１つのペアはラマン・ストークス
・オーダのシフトに対する最大利得には対応しない波長
において前記光伝送メディアの中で書き込まれ、光エネ
ルギーはラマン・ストークス・オーダのシフトに対する
最大利得に対応する波長において格子が書き込まれた場
合よりも小さい効率で変換され、最大の反射効率はラマ
ン・ストークス・オーダのシフトに対応する波長におい
て発生するようになっており、 規定された光学的キャビティは入力波長λp の光エネル
ギーを出力波長λn の光エネルギーに変換するようにな
っている装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、入力波
長λp における光エネルギーの最大反射を提供する波長
において前記光伝送メディア内に形成される反射格子を
さらに含む装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の装置において、前記光
伝送メディアの中で第１の入力波長λp1において光エネ
ルギーの最大反射を提供する波長において形成されてい
る第１の反射格子と、第２の入力波長λp2において光エ
ネルギーの最大反射を提供する波長において前記光伝送
メディア内に形成されている第２の反射格子とをさらに
含み、第１および第２の入力波長のうちの少なくとも１
つが入力波長λp とは異なっている装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載の装置において、ラマン
・ストークス・オーダのシフトの最大利得に対応してい
ない波長における格子が、ラマン・ストークス・オーダ
のシフトの最大利得に対応する波長の約±２０ｎｍの範
囲内にある装置。 - 【請求項５】 請求項１に記載の装置において、最大効
率より低い効率で反射を提供する波長において前記光伝
送メディア内に形成された少なくとも１つの反射格子を
さらに含んでいて、反射格子の波長は入力波長λp のラ
マン・ストークス・オーダのシフトの最大利得には対応
しないが、入力波長λp のラマン・ストークス・オーダ
のシフトの最大利得に対応する波長の約±２０ｎｍ内に
あるようになっている装置。 - 【請求項６】 請求項１に記載の装置において、前記光
伝送メディアは入力領域および出力領域を含み、前記少
なくとも１つのペアの格子は、前記入力領域において書
き込まれる少なくとも１つの格子および、前記出力領域
において書き込まれる補完用の格子をさらに含む装置。 - 【請求項７】 光エネルギーを出力波長λn に変換する
ためのカスケード型ラマン共振器（ＣＲＲ）（１２）で
あって、 入力領域（３６）および出力両方（３４）を含んでい
る、入力波長がλp である光エネルギー源に結合するた
めの光伝送メディア（３２）と、 出力波長λn に対応していて、前記光伝送メディアの入
力領域の中に形成されている第１の反射格子（５４）
と、 ｎ≧２の中間のラマン・ストークス・オーダのシフトλ
1 ，λ2 ，．．．，λn に対応している、前記光伝送メ
ディアの入力領域内に形成されている少なくとも１つの
第２の反射格子（５２）と、 ｎ≧２の中間のラマン・ストークス・オーダのシフトλ
1 ，λ2 ，．．．，λn に対応していて前記光伝送メデ
ィアの出力領域内に形成され、それぞれの第２の格子を
補完し、ラマン散乱の前記光伝送メディア内に光学的キ
ャビティが規定される方法で対になっている格子を形成
する少なくとも１つの第３の反射格子（４４）と、 出力波長λn において光エネルギーの最大反射を提供す
る波長において前記光伝送メディアの出力領域の中で書
き込まれ、前記第１の反射格子を補完していて、前記光
伝送メディアの内部で格子のペアを形成している少なく
とも１つの透過性の格子（４６）とを含み、 第２の反射格子およびそれぞれの第３の反射格子によっ
て形成される少なくとも１つの格子ペアの格子が、ラマ
ン・ストークス・オーダのシフトの最大利得に対応しな
い波長において書き込まれ、光エネルギーは、前記反射
格子がラマン・ストークス・オーダのシフトの最大利得
に対応する波長において書かれた場合より低い効率で変
換されるようになっているカスケード型ラマン共振器。 - 【請求項８】 請求項７に記載の装置において、前記光
伝送メディアの出力領域において形成され、入力波長λ
p において光エネルギーの最大の反射を提供する波長に
おいて形成されている反射ポンプ格子をさらに含む装
置。 - 【請求項９】 請求項７に記載の装置において、第１の
入力波長λp1において光エネルギーの最大反射を提供す
る波長において、前記光伝送メディアの出力領域の中に
形成されている反射ポンプ格子と、第２の入力波長λp2
において光エネルギーの最大反射を提供する波長におい
て前記光伝送メディアの出力領域の中に形成されている
第２のポンプ反射格子とをさらに含み、第１および第２
の入力波長のうちの少なくとも１つが入力の波長λpと
異なっている装置。 - 【請求項１０】 請求項７に記載の装置において、ラマ
ン・ストークス・オーダのシフトの最大利得に対応して
いない波長における格子が、ラマン・ストークス・オー
ダのシフトの最大利得に対応している波長の約±２０ｎ
ｍの範囲内の波長において書き込まれるようになってい
る装置。 - 【請求項１１】 請求項７に記載の装置において、最大
効率より低い効率で反射を提供する波長において、前記
伝送メディアの出力領域において形成されている少なく
とも１つの反射格子をさらに含み、その反射格子の波長
は入力の波長λpのラマン・ストークス・オーダのシフ
トの最大利得には対応しないが、入力波長λpのラマン
・ストークス・オーダのシフトの最大利得の約±２０ｎ
ｍの範囲内にあるようになっている装置。 - 【請求項１２】 光通信システム（１０）であって、 入力波長がλpである光エネルギー源（１４）と、 前記エネルギー源に対して光学的に結合されていて、入
力領域（３６）および出力領域（３４）を有しているカ
スケード型ラマン共振器（１２）であって、前記入力領
域は出力波長λn に対応している波長においてその中に
形成されている反射格子（５４）、およびｎ≧２の中間
のストークス・オーダのλ1 ，λ2 ，．．．，λn に対
応している波長においてその中に形成されている少なく
とも１つの反射格子（５２）とを含み、そして前記出力
領域は中間のストークス・オーダλ1 ，λ2 ，．．．λ
n に対応している波長においてその中に形成されている
少なくとも１つの反射格子（４４）と、出力波長λn に
対応している波長においてその中に形成されている透過
性の格子（４６）を含んでいるラマン共振器とを含み、 入力領域の格子および対応している出力領域の格子によ
って形成されている格子のペアのうちの少なくとも１つ
が、ラマン・ストークス・オーダのシフトの最大利得に
は対応しない波長において書き込まれ、光エネルギーは
その格子がラマン・ストークス・オーダのシフトの最大
利得に対応する波長において書き込まれた場合よりは低
い効率で変換され、最大の反射効率はラマン・ストーク
ス・オーダのシフトに対応する波長において発生するよ
うになっているシステム。
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