JP2001066650A - ファイバラマンデバイスを有する物品 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ７個より多くのポンプＬＥＤ（例えば、１４
個のポンプＬＥＤ）からの光でポンピングされるファイ
バラマンデバイスを有する物品を実現する。 【解決手段】 ラマンデバイス１０は、光ファイバ１２
内の光のラマンシフトのための１つ以上の光キャビティ
を提供するように配置された少なくとも第１および第２
の波長選択素子１３、１４１を含むシリカ系光ファイバ
１２と、第１ポンプ光源１１からの第１波長λ1のポン
プ光を光ファイバ１２に結合する第１カプラと、λ1よ
り高い波長λ0のラマンシフトされたラマンデバイス出
力光を出力光利用手段に提供する手段と、第２ポンプ光
源１１１からの第２波長λ2のポンプ光を光ファイバ１
２に結合する第２カプラ２１を有する。λ2はλ1とは異
なり、λ0＞λ2であり、波長選択素子のうちの少なくと
も１つは、λ1およびλ2の少なくとも一方に関してオフ
レゾナンスである。
個のポンプＬＥＤ）からの光でポンピングされるファイ
バラマンデバイスを有する物品を実現する。 【解決手段】 ラマンデバイス１０は、光ファイバ１２
内の光のラマンシフトのための１つ以上の光キャビティ
を提供するように配置された少なくとも第１および第２
の波長選択素子１３、１４１を含むシリカ系光ファイバ
１２と、第１ポンプ光源１１からの第１波長λ1のポン
プ光を光ファイバ１２に結合する第１カプラと、λ1よ
り高い波長λ0のラマンシフトされたラマンデバイス出
力光を出力光利用手段に提供する手段と、第２ポンプ光
源１１１からの第２波長λ2のポンプ光を光ファイバ１
２に結合する第２カプラ２１を有する。λ2はλ1とは異
なり、λ0＞λ2であり、波長選択素子のうちの少なくと
も１つは、λ1およびλ2の少なくとも一方に関してオフ
レゾナンスである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバラマン
デバイスを含む物品（例えば、光ファイバ通信システ
ム、または、このようなシステムのための光源もしくは
増幅器）に関する。
デバイスを含む物品（例えば、光ファイバ通信システ
ム、または、このようなシステムのための光源もしくは
増幅器）に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバラマンレーザおよび増幅器
（まとめて「ファイバラマンデバイス」という）は公知
である。例えば、米国特許第５，３２３，４０４号に
は、波長選択素子として作用するファイバグレーティン
グを有する、第１のタイプの（線形トポロジーの）ファ
イバラマンデバイスの具体例が記載されている。
（まとめて「ファイバラマンデバイス」という）は公知
である。例えば、米国特許第５，３２３，４０４号に
は、波長選択素子として作用するファイバグレーティン
グを有する、第１のタイプの（線形トポロジーの）ファ
イバラマンデバイスの具体例が記載されている。
【０００３】第２のタイプの（円形トポロジーの）ファ
イバラマンレーザについては、例えば、S. V. Cherniko
v et al., Electronics Letters, Vol.34(7), April 19
98,pp.680-681、に記載されている。この具体例は、波
長選択素子として溶融ファイバカプラを用いてリングキ
ャビティを形成している。
イバラマンレーザについては、例えば、S. V. Cherniko
v et al., Electronics Letters, Vol.34(7), April 19
98,pp.680-681、に記載されている。この具体例は、波
長選択素子として溶融ファイバカプラを用いてリングキ
ャビティを形成している。
【０００４】光ファイバラマンデバイスは、Ｅｒドープ
ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）にポンプ光（例えば、波長
１４８０ｎｍの）を供給するために使用可能であり、ま
た、信号光（例えば、１３１０ｎｍ）を増幅するために
使用可能である。
ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）にポンプ光（例えば、波長
１４８０ｎｍの）を供給するために使用可能であり、ま
た、信号光（例えば、１３１０ｎｍ）を増幅するために
使用可能である。
【０００５】図１は、ＥＤＦＡのポンピングに適した、
線形トポロジーのタイプの従来のファイバラマンレーザ
１０の概略図である。ＣＰＦＬ（cladding pumped fibe
r laser）１１は、所定波長（例えば、１１１７ｎｍ）
のポンプ光をラマンレーザに供給する。ラマンファイバ
１２は、通常、Ｇｅドープコアを有するシリカ系ファイ
バであり、通常、数百メートルの長さである。符号１３
および１４はそれぞれ、上流（アップストリーム）およ
び下流（ダウンストリーム）のグレーティングセットを
指す。理解されるように、この概略図のグレーティング
セットでは、それぞれの交差する線が個々のグレーティ
ングを示す。上流セット１３は、通常、高反射率（Ｈ
Ｒ：high reflectivity）グレーティング（例えば、中
心波長が１１７５、１２４０、１３１５、１３９５、お
よび１４８０ｎｍ）のみを有し、下流セット１４は、Ｈ
Ｒグレーティングに加えて、出力結合を提供するため
に、比較的低反射率のグレーティングも有する。例とし
て、下流グレーティングは、中心波長が１１１７、１１
７５、１２４０、１３１５、１３９５および１４８０ｎ
ｍであり、１１１７ｎｍグレーティングが、ポンプ反射
器として作用する。出力カプラは、所望の出力波長（例
えば、１４８０ｎｍ）に対応する中心波長を有する。
線形トポロジーのタイプの従来のファイバラマンレーザ
１０の概略図である。ＣＰＦＬ（cladding pumped fibe
r laser）１１は、所定波長（例えば、１１１７ｎｍ）
のポンプ光をラマンレーザに供給する。ラマンファイバ
１２は、通常、Ｇｅドープコアを有するシリカ系ファイ
バであり、通常、数百メートルの長さである。符号１３
および１４はそれぞれ、上流（アップストリーム）およ
び下流（ダウンストリーム）のグレーティングセットを
指す。理解されるように、この概略図のグレーティング
セットでは、それぞれの交差する線が個々のグレーティ
ングを示す。上流セット１３は、通常、高反射率（Ｈ
Ｒ：high reflectivity）グレーティング（例えば、中
心波長が１１７５、１２４０、１３１５、１３９５、お
よび１４８０ｎｍ）のみを有し、下流セット１４は、Ｈ
Ｒグレーティングに加えて、出力結合を提供するため
に、比較的低反射率のグレーティングも有する。例とし
て、下流グレーティングは、中心波長が１１１７、１１
７５、１２４０、１３１５、１３９５および１４８０ｎ
ｍであり、１１１７ｎｍグレーティングが、ポンプ反射
器として作用する。出力カプラは、所望の出力波長（例
えば、１４８０ｎｍ）に対応する中心波長を有する。
【０００６】ＣＰＦＬは公知であり、市販されている
（例えば、米国特許出願第０８／８９７，１９５号（出
願日：１９９７年７月２１日、発明者：DiGiovanni et
al.）および第０８／９９９，４２９号（出願日：１９
９７年１２月２９日、発明者：DiGiovanni et al.）を
参照）。略言すれば、ＣＰＦＬは、いくつかの高出力発
光ダイオード（例えば、ＩｎＧａＡｌＡｓダイオード）
を有する。各ＬＥＤの出力は、マルチモードファイバ
（例えば、Ｎ．Ａ．０．２２、コア径１０５μｍ、外径
１２５μｍのシリカ系ファイバ）に結合される。ファイ
バは、例えば米国特許出願第０９／３１５，６３１号
（出願日：１９９９年５月２０日、発明者：DiGiovanni
et al.）に記載されているようにして、束（バンド
ル）にして溶融されテーパ状にされる。
（例えば、米国特許出願第０８／８９７，１９５号（出
願日：１９９７年７月２１日、発明者：DiGiovanni et
al.）および第０８／９９９，４２９号（出願日：１９
９７年１２月２９日、発明者：DiGiovanni et al.）を
参照）。略言すれば、ＣＰＦＬは、いくつかの高出力発
光ダイオード（例えば、ＩｎＧａＡｌＡｓダイオード）
を有する。各ＬＥＤの出力は、マルチモードファイバ
（例えば、Ｎ．Ａ．０．２２、コア径１０５μｍ、外径
１２５μｍのシリカ系ファイバ）に結合される。ファイ
バは、例えば米国特許出願第０９／３１５，６３１号
（出願日：１９９９年５月２０日、発明者：DiGiovanni
et al.）に記載されているようにして、束（バンド
ル）にして溶融されテーパ状にされる。
【０００７】現在のところ、７本より多くのマルチモー
ドファイバのテーパ状バンドルを形成することは容易で
ない。これは、ポンプ光源の数を７個に制限し、対応し
て、利用手段（例えば、ＥＤＦＡ）に提供可能なパワー
を制限している。
ドファイバのテーパ状バンドルを形成することは容易で
ない。これは、ポンプ光源の数を７個に制限し、対応し
て、利用手段（例えば、ＥＤＦＡ）に提供可能なパワー
を制限している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】明らかに、７個より多
くのＬＥＤからファイバラマンデバイスにポンプ光を提
供することができれば好ましい。本発明は、７個より多
くのポンプＬＥＤ（例えば、１４個のポンプＬＥＤ）か
らの光でポンピングされるファイバラマンデバイスを有
する物品を実現する。
くのＬＥＤからファイバラマンデバイスにポンプ光を提
供することができれば好ましい。本発明は、７個より多
くのポンプＬＥＤ（例えば、１４個のポンプＬＥＤ）か
らの光でポンピングされるファイバラマンデバイスを有
する物品を実現する。
【０００９】［用語の定義および説明］「光」および
「放射」という用語は、ここでは、関連する電磁放射
（通常、赤外光）について、区別なく使用される。
「放射」という用語は、ここでは、関連する電磁放射
（通常、赤外光）について、区別なく使用される。
【００１０】光ファイバグレーティングおよび溶融ファ
イバカプラは、ここではまとめて「波長選択素子」とい
う。溶融ファイバカプラは「ＷＤＭ」ともいうことが多
い。
イバカプラは、ここではまとめて「波長選択素子」とい
う。溶融ファイバカプラは「ＷＤＭ」ともいうことが多
い。
【００１１】光ファイバの「ラマンスペクトル」は、入
射光からの波長差の関数としての散乱強度である。長波
長へのシフトは一般にストークスシフトという。通常、
ストークスシフトはセンチメートルの逆数（ｃｍ-1）で
表されるが、波長の単位で表すことも可能である。
射光からの波長差の関数としての散乱強度である。長波
長へのシフトは一般にストークスシフトという。通常、
ストークスシフトはセンチメートルの逆数（ｃｍ-1）で
表されるが、波長の単位で表すことも可能である。
【００１２】ゲルマノシリケートガラスのラマンスペク
トルは、ポンプ光の波長に比べて、比較的広く、約４４
０ｃｍ-1のストークスシフトに顕著な最大を有する。図
２に、１４２７ｎｍのポンプ光に対するラマンスペクト
ルを示す。
トルは、ポンプ光の波長に比べて、比較的広く、約４４
０ｃｍ-1のストークスシフトに顕著な最大を有する。図
２に、１４２７ｎｍのポンプ光に対するラマンスペクト
ルを示す。
【００１３】与えられたポンプ光に応答するラマンデバ
イス内の波長選択素子を、ここでは（ポンプ光に関し
て）「オンレゾナンス」（共鳴する）といい、与えられ
たポンプ光に応答しない素子を、ここでは（ポンプ光に
関して）「オフレゾナンス」（共鳴しない）という。
イス内の波長選択素子を、ここでは（ポンプ光に関し
て）「オンレゾナンス」（共鳴する）といい、与えられ
たポンプ光に応答しない素子を、ここでは（ポンプ光に
関して）「オフレゾナンス」（共鳴しない）という。
【００１４】波長選択素子が与えられたポンプ光に「応
答する」のは、素子と光の相互作用が最大またはその付
近の場合、例えば、グレーティングの反射率がグレーテ
ィングの最大反射率の５０％以上であるか、または、フ
ァイバカプラ（ＷＤＭ）の結合強度がカプラの最大結合
強度の５０％以上であるような波長範囲内にポンプ光が
入る場合である。
答する」のは、素子と光の相互作用が最大またはその付
近の場合、例えば、グレーティングの反射率がグレーテ
ィングの最大反射率の５０％以上であるか、または、フ
ァイバカプラ（ＷＤＭ）の結合強度がカプラの最大結合
強度の５０％以上であるような波長範囲内にポンプ光が
入る場合である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】一般に、本発明は、光ポ
ンプパワーを利用するのに適した光ファイバラマンデバ
イスを有する光ファイバ通信システムなどの物品で実現
される。
ンプパワーを利用するのに適した光ファイバラマンデバ
イスを有する光ファイバ通信システムなどの物品で実現
される。
【００１６】ラマンデバイスは、光ファイバ内の光のラ
マンシフトのための１つ以上の光キャビティを提供する
ように配置された少なくとも第１および第２の波長選択
素子を含む、ある長さのシリカ系光ファイバを有し、さ
らに、第１ポンプ光源からの第１波長λ1のポンプ光を
前記光ファイバに結合する第１カプラを有し、さらに、
λ1より高い波長λ0のラマンシフトされたラマンデバイ
ス出力光を出力光利用手段に提供する手段を有する。重
要な点であるが、ファイバラマンデバイスは、さらに、
第２ポンプ光源からの第２波長λ2のポンプ光を前記光
ファイバに結合する第２カプラを有する。ここで、λ2
はλ1とは異なり、λ0＞λ2であり、前記波長選択素子
のうちの少なくとも１つは、λ1およびλ2の少なくとも
一方に関してオフレゾナンスである。
マンシフトのための１つ以上の光キャビティを提供する
ように配置された少なくとも第１および第２の波長選択
素子を含む、ある長さのシリカ系光ファイバを有し、さ
らに、第１ポンプ光源からの第１波長λ1のポンプ光を
前記光ファイバに結合する第１カプラを有し、さらに、
λ1より高い波長λ0のラマンシフトされたラマンデバイ
ス出力光を出力光利用手段に提供する手段を有する。重
要な点であるが、ファイバラマンデバイスは、さらに、
第２ポンプ光源からの第２波長λ2のポンプ光を前記光
ファイバに結合する第２カプラを有する。ここで、λ2
はλ1とは異なり、λ0＞λ2であり、前記波長選択素子
のうちの少なくとも１つは、λ1およびλ2の少なくとも
一方に関してオフレゾナンスである。
【００１７】ファイバラマンデバイスが線形トポロジー
のラマンレーザである場合、第１および第２の波長選択
素子は通常ファイバグレーティングであり、出力光を出
力光利用手段に提供する手段は、例えば、比較的低反射
率の出力カプラである。デバイスが円形トポロジーのラ
マンレーザである場合、波長選択素子は通常ファイバカ
プラ（ＷＤＭ）であり、出力光を出力光利用手段に提供
する手段もまた通常ＷＤＭを有する。
のラマンレーザである場合、第１および第２の波長選択
素子は通常ファイバグレーティングであり、出力光を出
力光利用手段に提供する手段は、例えば、比較的低反射
率の出力カプラである。デバイスが円形トポロジーのラ
マンレーザである場合、波長選択素子は通常ファイバカ
プラ（ＷＤＭ）であり、出力光を出力光利用手段に提供
する手段もまた通常ＷＤＭを有する。
【００１８】ファイバラマンデバイスが線形トポロジー
のラマンレーザである場合、波長選択素子は通常ファイ
バグレーティングであり、出力光を出力光利用手段に提
供する手段は、信号光から１ストークスシフトの光のた
めの高反射率光キャビティを有する。デバイスが円形ト
ポロジーのラマン増幅器である場合、波長選択素子は通
常ＷＤＭであり、出力光を出力光利用手段に提供する手
段もまた通常ＷＤＭを有する。
のラマンレーザである場合、波長選択素子は通常ファイ
バグレーティングであり、出力光を出力光利用手段に提
供する手段は、信号光から１ストークスシフトの光のた
めの高反射率光キャビティを有する。デバイスが円形ト
ポロジーのラマン増幅器である場合、波長選択素子は通
常ＷＤＭであり、出力光を出力光利用手段に提供する手
段もまた通常ＷＤＭを有する。
【００１９】ラマンデバイスが線形トポロジーのラマン
デバイスである場合、｜λ1−λ2｜は通常０．２ｎｍよ
り大きく、ラマンデバイスが円形トポロジーのラマンデ
バイスである場合、｜λ1−λ2｜は通常約３ｎｍより大
きい。
デバイスである場合、｜λ1−λ2｜は通常０．２ｎｍよ
り大きく、ラマンデバイスが円形トポロジーのラマンデ
バイスである場合、｜λ1−λ2｜は通常約３ｎｍより大
きい。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下の記載の大部分では、２つの
実施例について説明する。一方は、（線形トポロジー
の）シリカ系ラマンレーザであり、（オンレゾナンス
の）第１ポンプ光は１１１７ｎｍであり、（オフレゾナ
ンスの）第２ポンプ光は約１１１５ｎｍであり、ラマン
レーザ出力は１４８０ｎｍである。他方は、（円形トポ
ロジーの）ラマンレーザであり、波長選択素子として溶
融ファイバカプラを有し、（オンレゾナンスの）第１ポ
ンプ光は１０６０ｎｍであり、（オフレゾナンスの）第
２ポンプ光は約１１１０ｎｍである。しかし、理解され
るように、本発明は、特定のポンプ波長のセットや、フ
ァイバグレーティングなどの波長選択素子のセットに限
定されるものではなく、適当なポンプ波長（少なくとも
１つはオフレゾナンス）および波長選択素子を有するす
べてのファイバラマンデバイスが考えられる。
実施例について説明する。一方は、（線形トポロジー
の）シリカ系ラマンレーザであり、（オンレゾナンス
の）第１ポンプ光は１１１７ｎｍであり、（オフレゾナ
ンスの）第２ポンプ光は約１１１５ｎｍであり、ラマン
レーザ出力は１４８０ｎｍである。他方は、（円形トポ
ロジーの）ラマンレーザであり、波長選択素子として溶
融ファイバカプラを有し、（オンレゾナンスの）第１ポ
ンプ光は１０６０ｎｍであり、（オフレゾナンスの）第
２ポンプ光は約１１１０ｎｍである。しかし、理解され
るように、本発明は、特定のポンプ波長のセットや、フ
ァイバグレーティングなどの波長選択素子のセットに限
定されるものではなく、適当なポンプ波長（少なくとも
１つはオフレゾナンス）および波長選択素子を有するす
べてのファイバラマンデバイスが考えられる。
【００２１】図２に、ゲルマノシリケートコアを有し、
１４２７ｎｍポンプ光でポンピングされる通常のシリカ
系ファイバのラマンスペクトルを示す。図２からわかる
ように、最大散乱強度は約１５２１ｎｍにあるが、高い
強度は、およそ１４６０〜１５５０ｎｍの範囲にわた
る。この比較的広いラマンスペクトルを考慮すると、フ
ァイバラマンレーザ内の波長選択素子は、正確な最大ラ
マン散乱を生じるように選択される必要はなく、その値
から多少ずれても、散乱強度の低下は比較的小さい。理
解されるように、図２のスペクトルは、使用されるポン
プ波長ごとに固有である。
１４２７ｎｍポンプ光でポンピングされる通常のシリカ
系ファイバのラマンスペクトルを示す。図２からわかる
ように、最大散乱強度は約１５２１ｎｍにあるが、高い
強度は、およそ１４６０〜１５５０ｎｍの範囲にわた
る。この比較的広いラマンスペクトルを考慮すると、フ
ァイバラマンレーザ内の波長選択素子は、正確な最大ラ
マン散乱を生じるように選択される必要はなく、その値
から多少ずれても、散乱強度の低下は比較的小さい。理
解されるように、図２のスペクトルは、使用されるポン
プ波長ごとに固有である。
【００２２】（線形トポロジーの）従来のファイバラマ
ンレーザでは、通常、ポンプ光源１１の波長で反射率が
ほぼ１００％となるポンプ反射器ファイバグレーティン
グを設ける。ポンプ反射器ファイバグレーティングに加
えて、従来のファイバラマンレーザは、１つ以上の光キ
ャビティを形成する波長選択素子をも有する。各キャビ
ティは、ほぼ同じ波長に高い反射率を有する、間隔をあ
けて配置された２個のファイバグレーティングを有す
る。これは、図１では、ポンプ光が１１１７ｎｍ、出力
光が１４８０ｎｍの例示的な従来のラマンレーザについ
て模式的に示されている。セット１３および１４のそれ
ぞれの交差する線はファイバ（ブラッグ）グレーティン
グを示す。例えば、グレーティングセット１３のグレー
ティングはそれぞれ、１４８０、１３９５、１３１５、
１２４０および１１７５ｎｍで透過率が最小になる。同
様に、セット１４のグレーティングはそれぞれ、１１１
７、１１７５、１２４０、１３１５、１３８５および１
４８０ｎｍで透過率が最小となり、１４８０ｎｍのグレ
ーティングは出力カプラとして作用する。
ンレーザでは、通常、ポンプ光源１１の波長で反射率が
ほぼ１００％となるポンプ反射器ファイバグレーティン
グを設ける。ポンプ反射器ファイバグレーティングに加
えて、従来のファイバラマンレーザは、１つ以上の光キ
ャビティを形成する波長選択素子をも有する。各キャビ
ティは、ほぼ同じ波長に高い反射率を有する、間隔をあ
けて配置された２個のファイバグレーティングを有す
る。これは、図１では、ポンプ光が１１１７ｎｍ、出力
光が１４８０ｎｍの例示的な従来のラマンレーザについ
て模式的に示されている。セット１３および１４のそれ
ぞれの交差する線はファイバ（ブラッグ）グレーティン
グを示す。例えば、グレーティングセット１３のグレー
ティングはそれぞれ、１４８０、１３９５、１３１５、
１２４０および１１７５ｎｍで透過率が最小になる。同
様に、セット１４のグレーティングはそれぞれ、１１１
７、１１７５、１２４０、１３１５、１３８５および１
４８０ｎｍで透過率が最小となり、１４８０ｎｍのグレ
ーティングは出力カプラとして作用する。
【００２３】本発明の目的のためには、グレーティング
が並ぶ順序は一般に重要ではない。波長１１１７ｎｍポ
ンプ光がラマンファイバに結合され、下流方向に１１１
７ｎｍポンプ反射器グレーティングまで進み、そこで、
残っている１１１７ｎｍ光のほぼ全部が反射される。１
１１７ｎｍ光はラマン散乱を受け、１１７５ｎｍの光キ
ャビティ内に１１７５ｎｍの光を生じる。続いて、１１
７５ｎｍ光のラマン散乱により、１２４０ｎｍの光キャ
ビティ内に１２４０ｎｍの光を生じ、以下同様にして、
１４８０ｎｍの光がラマンレーザから出力される。
が並ぶ順序は一般に重要ではない。波長１１１７ｎｍポ
ンプ光がラマンファイバに結合され、下流方向に１１１
７ｎｍポンプ反射器グレーティングまで進み、そこで、
残っている１１１７ｎｍ光のほぼ全部が反射される。１
１１７ｎｍ光はラマン散乱を受け、１１７５ｎｍの光キ
ャビティ内に１１７５ｎｍの光を生じる。続いて、１１
７５ｎｍ光のラマン散乱により、１２４０ｎｍの光キャ
ビティ内に１２４０ｎｍの光を生じ、以下同様にして、
１４８０ｎｍの光がラマンレーザから出力される。
【００２４】図１のファイバブラッググレーティング
は、１個を除いて全部、高反射率（ＨＲ：通常、ピーク
反射率の９５％以上であり、好ましくは、９９％以上）
である。グレーティング１５（１４８０ｎｍ）は出力カ
プラとして作用し、１４８０ｎｍの光キャビティから１
４８０ｎｍの出力光を放出させる。例えば、グレーティ
ング１５の反射率は、１４８０ｎｍにおいて、４〜１５
％の範囲にある。
は、１個を除いて全部、高反射率（ＨＲ：通常、ピーク
反射率の９５％以上であり、好ましくは、９９％以上）
である。グレーティング１５（１４８０ｎｍ）は出力カ
プラとして作用し、１４８０ｎｍの光キャビティから１
４８０ｎｍの出力光を放出させる。例えば、グレーティ
ング１５の反射率は、１４８０ｎｍにおいて、４〜１５
％の範囲にある。
【００２５】通常、ファイバブラッググレーティングは
両方向対称性を有する。すなわち、このデバイスでは、
ファイバの一方向に進む光に対する応答スペクトルと、
逆方向に進む光に対する応答スペクトルは同一である。
従って、図１に関していえば、ポンプ反射器１６が、下
流へ伝搬する１１１７ｎｍの光に対して高反射率を有す
る場合、上流へ伝搬する１１１７ｎｍの光に対しても高
反射率を有し、両側から１１１７ｎｍ光でこの構造をポ
ンピングすることは有効でない。
両方向対称性を有する。すなわち、このデバイスでは、
ファイバの一方向に進む光に対する応答スペクトルと、
逆方向に進む光に対する応答スペクトルは同一である。
従って、図１に関していえば、ポンプ反射器１６が、下
流へ伝搬する１１１７ｎｍの光に対して高反射率を有す
る場合、上流へ伝搬する１１１７ｎｍの光に対しても高
反射率を有し、両側から１１１７ｎｍ光でこの構造をポ
ンピングすることは有効でない。
【００２６】しかし、ファイバブラッググレーティング
は、第１波長（例えば、１１１７ｎｍ）で高反射率を有
し、近くの第２波長（例えば、１１１５ｎｍ）で低反射
率（例えば、約９８％以上の透過率）を有するように製
造することが可能である。図４に、本発明を実施するの
に使用可能な例示的なファイバブラッググレーティング
のスペクトルを示す。図４のグレーティングは、中心波
長λc＝１１１６．６２ｎｍ、反射率ピークの幅Δλ＝
０．３３ｎｍであり、最大反射率は９９％より高い。
は、第１波長（例えば、１１１７ｎｍ）で高反射率を有
し、近くの第２波長（例えば、１１１５ｎｍ）で低反射
率（例えば、約９８％以上の透過率）を有するように製
造することが可能である。図４に、本発明を実施するの
に使用可能な例示的なファイバブラッググレーティング
のスペクトルを示す。図４のグレーティングは、中心波
長λc＝１１１６．６２ｎｍ、反射率ピークの幅Δλ＝
０．３３ｎｍであり、最大反射率は９９％より高い。
【００２７】また、図４には、反射率ピークの低波長側
のスペクトル領域に高透過率（従って低反射率）を有す
るグレーティングも示している。
のスペクトル領域に高透過率（従って低反射率）を有す
るグレーティングも示している。
【００２８】理解されるように、図４に示したタイプの
透過スペクトルは、従来の手段によって容易に達成可能
であり、特殊な製造法を必要としない。
透過スペクトルは、従来の手段によって容易に達成可能
であり、特殊な製造法を必要としない。
【００２９】図３は、本発明による例示的なレーザの概
略図である。図３のレーザは、図１の従来のレーザに類
似しているが、重大な相違点がある。具体的には、図３
のレーザは、追加のＣＰＦＬ１１１を有し、このＣＰＦ
Ｌの出力は、ＷＤＭ２１によりラマンファイバ１２に結
合している。ＣＰＦＬ１１の出力（波長１１１７ｎｍ）
は、ポンプ反射器（１１１７ｎｍ）とオンレゾナンスで
あるが、ＣＰＦＬ１１１の出力（波長１１１５ｎｍ）
は、この反射器に関してオフレゾナンスである。オフレ
ゾナンスのポンプ光は、ラマンファイバ１２に結合し、
グレーティング１４１および１３とほとんど相互作用せ
ずに上流方向に伝搬する。１１１５ｎｍポンプ光がラマ
ンファイバ１２を通ってグレーティングセット１３まで
伝搬することにより、１１１５ｎｍポンプ光のストーク
スシフトが生じ、ストークスシフトした光は下流方向に
伝搬する。
略図である。図３のレーザは、図１の従来のレーザに類
似しているが、重大な相違点がある。具体的には、図３
のレーザは、追加のＣＰＦＬ１１１を有し、このＣＰＦ
Ｌの出力は、ＷＤＭ２１によりラマンファイバ１２に結
合している。ＣＰＦＬ１１の出力（波長１１１７ｎｍ）
は、ポンプ反射器（１１１７ｎｍ）とオンレゾナンスで
あるが、ＣＰＦＬ１１１の出力（波長１１１５ｎｍ）
は、この反射器に関してオフレゾナンスである。オフレ
ゾナンスのポンプ光は、ラマンファイバ１２に結合し、
グレーティング１４１および１３とほとんど相互作用せ
ずに上流方向に伝搬する。１１１５ｎｍポンプ光がラマ
ンファイバ１２を通ってグレーティングセット１３まで
伝搬することにより、１１１５ｎｍポンプ光のストーク
スシフトが生じ、ストークスシフトした光は下流方向に
伝搬する。
【００３０】シリカのラマンスペクトルは比較的広い
（図２を参照）ため、１１７５ｎｍキャビティによって
生成される１１７５ｎｍ光が１１１５ｎｍポンプ光のス
トークスシフトを誘導する効果は、１１１７ｎｍポンプ
光のストークスシフトとほとんど同程度である。これ
は、本発明による装置の重要な特徴であると考えられ
る。
（図２を参照）ため、１１７５ｎｍキャビティによって
生成される１１７５ｎｍ光が１１１５ｎｍポンプ光のス
トークスシフトを誘導する効果は、１１１７ｎｍポンプ
光のストークスシフトとほとんど同程度である。これ
は、本発明による装置の重要な特徴であると考えられ
る。
【００３１】図３のグレーティングセット１３は、オプ
ションとして、シフトしていない１１１５ｎｍポンプ光
を反射する、中心波長１１１５ｎｍのポンプ反射器グレ
ーティング（図示せず）を有する。
ションとして、シフトしていない１１１５ｎｍポンプ光
を反射する、中心波長１１１５ｎｍのポンプ反射器グレ
ーティング（図示せず）を有する。
【００３２】別の従来技術のラマンレーザ（円形トポロ
ジーの）が、前掲のS. V. Chernikov et al.の文献に記
載されている。これに記載されているレーザの例は、
１．０６μｍのポンプ入力および１．２４μｍの出力を
有し、１次ストークスシフトが１．１２μｍで、２次ス
トークスシフトが１．１８μｍである。図５は、この文
献のＦＩＧ．１に対応する。図５において、Ｙｂドープ
ファイバレーザ５１は、ラマンレーザに１．０６μｍ入
力を供給する。ラマンレーザのリングキャビティは、ポ
ート１〜４を有するＷＤＭカプラと、Ｇｅドープシング
ルモードシリカファイバ（１．２ｋｍ）５２と、高反射
器５５と、入出力ＷＤＭカプラ５４とを有する。
ジーの）が、前掲のS. V. Chernikov et al.の文献に記
載されている。これに記載されているレーザの例は、
１．０６μｍのポンプ入力および１．２４μｍの出力を
有し、１次ストークスシフトが１．１２μｍで、２次ス
トークスシフトが１．１８μｍである。図５は、この文
献のＦＩＧ．１に対応する。図５において、Ｙｂドープ
ファイバレーザ５１は、ラマンレーザに１．０６μｍ入
力を供給する。ラマンレーザのリングキャビティは、ポ
ート１〜４を有するＷＤＭカプラと、Ｇｅドープシング
ルモードシリカファイバ（１．２ｋｍ）５２と、高反射
器５５と、入出力ＷＤＭカプラ５４とを有する。
【００３３】ポンプ光は、中心波長が１．０６および
１．２４μｍのＷＤＭカプラ５４を通じてラマンレーザ
に結合される。ファイバ内のラマン周波数シフトは約４
４０ｃｍ-1であるため、１．０６μｍから１．２４μｍ
への変換は、１．１２および１．１８μｍを中心とする
２つの中間ストークス次数を介して３次までのカスケー
ドラマン散乱を通じて行われる。従って、このレーザキ
ャビティにより、ポンプパワーが活性ラマンファイバに
結合することが可能となり、１次および２次のストーク
ス次数での共鳴により、高いキャビティ間強度が得ら
れ、損失が最小になる。溶融テーパ状カプラ５３は、
１．０６μｍにおけるループ内のポンプ光の約８０％を
ポート１から３へ透過するように設計される。残りの２
０％は、ループから現れる未変換のポンプパワーととも
に、ミラー５５によって反射され、部分的に、ラマンフ
ァイバ内に逆伝搬方向に結合する。キャビティに入るポ
ンプエネルギーの大部分は１次のラマンストークス次数
に変換される。カプラ５３は、１．１２および１．１８
μｍにおける光に対してポート４からポート３へループ
内で最大透過率を有するため、これらの波長における光
の８５％および９５％がそれぞれループ内に残ることに
なる。
１．２４μｍのＷＤＭカプラ５４を通じてラマンレーザ
に結合される。ファイバ内のラマン周波数シフトは約４
４０ｃｍ-1であるため、１．０６μｍから１．２４μｍ
への変換は、１．１２および１．１８μｍを中心とする
２つの中間ストークス次数を介して３次までのカスケー
ドラマン散乱を通じて行われる。従って、このレーザキ
ャビティにより、ポンプパワーが活性ラマンファイバに
結合することが可能となり、１次および２次のストーク
ス次数での共鳴により、高いキャビティ間強度が得ら
れ、損失が最小になる。溶融テーパ状カプラ５３は、
１．０６μｍにおけるループ内のポンプ光の約８０％を
ポート１から３へ透過するように設計される。残りの２
０％は、ループから現れる未変換のポンプパワーととも
に、ミラー５５によって反射され、部分的に、ラマンフ
ァイバ内に逆伝搬方向に結合する。キャビティに入るポ
ンプエネルギーの大部分は１次のラマンストークス次数
に変換される。カプラ５３は、１．１２および１．１８
μｍにおける光に対してポート４からポート３へループ
内で最大透過率を有するため、これらの波長における光
の８５％および９５％がそれぞれループ内に残ることに
なる。
【００３４】高次のストークス次数（約１．３μｍ）で
のレーザ発振を抑圧するため、ファイバベンドタイプの
フィルタ（図示せず）をキャビティ内に形成する。ラマ
ンレーザ出力は、最終的に、ＷＤＭ５４を通じてキャビ
ティの外部に結合される。
のレーザ発振を抑圧するため、ファイバベンドタイプの
フィルタ（図示せず）をキャビティ内に形成する。ラマ
ンレーザ出力は、最終的に、ＷＤＭ５４を通じてキャビ
ティの外部に結合される。
【００３５】図６は、上記の（円形トポロジーの）図５
の従来技術のレーザに類似した、本発明による例示的な
ラマンレーザの概略図である。図５の従来技術のラマン
レーザの特徴に加えて、本発明によるレーザは、光源５
１とは異なる波長（例えば、１０５０ｎｍ）の出力を有
するもう１つのポンプ光源６６を有し、溶融ファイバカ
プラ６７は、１０５０ｎｍ（カプラ５３に関してオフレ
ゾナンスであるため、８５〜９５％がポート３からポー
ト４に結合する）のポンプ光をラマンファイバに結合す
ることができるように選択される。
の従来技術のレーザに類似した、本発明による例示的な
ラマンレーザの概略図である。図５の従来技術のラマン
レーザの特徴に加えて、本発明によるレーザは、光源５
１とは異なる波長（例えば、１０５０ｎｍ）の出力を有
するもう１つのポンプ光源６６を有し、溶融ファイバカ
プラ６７は、１０５０ｎｍ（カプラ５３に関してオフレ
ゾナンスであるため、８５〜９５％がポート３からポー
ト４に結合する）のポンプ光をラマンファイバに結合す
ることができるように選択される。
【００３６】前掲論文において、本発明によれば、溶融
ファイバカプラは、波長選択素子である。
ファイバカプラは、波長選択素子である。
【００３７】（線形トポロジーの）ラマン増幅器は、
（線形トポロジーの）ラマンレーザに類似しており、ポ
ンプ光が１個以上の段を通じてラマンシフトされること
により、その結果得られるポンプ光が、所定の信号光よ
り１ストークスシフトだけ低い波長を有するようにされ
る。ラマン増幅器の動作中、ポンプ光は、信号光を運ぶ
シリカ系光ファイバに結合され、信号光が、ポンプ光か
ら信号光へのエネルギー輸送を誘導する。
（線形トポロジーの）ラマンレーザに類似しており、ポ
ンプ光が１個以上の段を通じてラマンシフトされること
により、その結果得られるポンプ光が、所定の信号光よ
り１ストークスシフトだけ低い波長を有するようにされ
る。ラマン増幅器の動作中、ポンプ光は、信号光を運ぶ
シリカ系光ファイバに結合され、信号光が、ポンプ光か
ら信号光へのエネルギー輸送を誘導する。
【００３８】本発明による（円形トポロジーの）ラマン
増幅器は、図６に示したのとほぼ同様に構成され、増幅
器の動作中、出力光は、信号光を運ぶ光ファイバに結合
される。
増幅器は、図６に示したのとほぼ同様に構成され、増幅
器の動作中、出力光は、信号光を運ぶ光ファイバに結合
される。
【００３９】図７は、本発明による例示的な光ファイバ
通信システム７０の概略図であり、符号７１〜７６はそ
れぞれ、送信機、光伝送ファイバ、受信機、ＥＤＦＡ、
本発明によるラマンレーザ、および、ラマンレーザ出力
光（例えば、１４８０ｎｍ光）を指す。
通信システム７０の概略図であり、符号７１〜７６はそ
れぞれ、送信機、光伝送ファイバ、受信機、ＥＤＦＡ、
本発明によるラマンレーザ、および、ラマンレーザ出力
光（例えば、１４８０ｎｍ光）を指す。
【００４０】図８は、例示的なラマン増幅器と、関連す
るコンポーネントを示す概略図である。ファイバレーザ
８１０（通常、Ｙｂ3+クラッディングポンプファイバレ
ーザ（ＣＰＦＬ））は、ラマンレーザ８２に１１１７ｎ
ｍポンプ光を供給し、ファイバレーザ８１１は、１１１
５ｎｍポンプ光を供給する。ラマンレーザは、波長１４
５３ｎｍの出力光を有するように選択される。１４５３
ｎｍポンプ光は、通常のＷＤＭ８３により信号伝送路に
結合され、ある長さ（例えば、約２０ｋｍ）のゲルマノ
シリケートファイバを通って上流に伝搬する。また、こ
のファイバを通って、１つ以上の信号（波長約１．５５
μｍ）が下流方向に伝搬する。信号は、誘導ラマン散乱
により通常のように増幅される。増幅された信号は、通
常の光アイソレータ８５、通常のＥＤＦＡ８６、および
通常のバンドパスフィルタ８７を通って通常の受信機８
８へと伝搬する。
るコンポーネントを示す概略図である。ファイバレーザ
８１０（通常、Ｙｂ3+クラッディングポンプファイバレ
ーザ（ＣＰＦＬ））は、ラマンレーザ８２に１１１７ｎ
ｍポンプ光を供給し、ファイバレーザ８１１は、１１１
５ｎｍポンプ光を供給する。ラマンレーザは、波長１４
５３ｎｍの出力光を有するように選択される。１４５３
ｎｍポンプ光は、通常のＷＤＭ８３により信号伝送路に
結合され、ある長さ（例えば、約２０ｋｍ）のゲルマノ
シリケートファイバを通って上流に伝搬する。また、こ
のファイバを通って、１つ以上の信号（波長約１．５５
μｍ）が下流方向に伝搬する。信号は、誘導ラマン散乱
により通常のように増幅される。増幅された信号は、通
常の光アイソレータ８５、通常のＥＤＦＡ８６、および
通常のバンドパスフィルタ８７を通って通常の受信機８
８へと伝搬する。
【００４１】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、７
個より多くのポンプＬＥＤ（例えば、１４個のポンプＬ
ＥＤ）からの光でポンピングされるファイバラマンデバ
イスを有する物品が実現される。
個より多くのポンプＬＥＤ（例えば、１４個のポンプＬ
ＥＤ）からの光でポンピングされるファイバラマンデバ
イスを有する物品が実現される。
【図１】従来の線形トポロジーのラマンレーザの概略図
である。
である。
【図２】ゲルマノシリケートのラマンスペクトルの図で
ある。
ある。
【図３】本発明による例示的な線形トポロジーのラマン
レーザの概略図である。
レーザの概略図である。
【図４】波長の関数として例示的なファイバグレーティ
ングの透過率を示す図である。
ングの透過率を示す図である。
【図５】従来の円形トポロジーのラマンレーザの概略図
である。
である。
【図６】本発明による円形トポロジーのラマンレーザの
概略図である。
概略図である。
【図７】本発明による例示的な光ファイバ通信システム
の概略図である。
の概略図である。
【図８】例示的なラマン増幅器と、関連するコンポーネ
ントを示す概略図である。
ントを示す概略図である。
１０ ファイバラマンレーザ １１ ＣＰＦＬ １１１ ＣＰＦＬ １２ ラマンファイバ １３ 上流グレーティングセット １４ 下流グレーティングセット １５ グレーティング ２１ ＷＤＭ ５１ Ｙｂドープファイバレーザ ５２ Ｇｅドープシングルモードシリカファイバ ５３ 溶融テーパ状カプラ ５４ 入出力ＷＤＭカプラ ５５ 高反射器 ６６ ポンプ光源 ６７ 溶融ファイバカプラ ７０ 光ファイバ通信システム ７１ 送信機 ７２ 光伝送ファイバ ７３ 受信機 ７４ ＥＤＦＡ ７５ ラマンレーザ ７６ ラマンレーザ出力光 ８１０ ファイバレーザ ８１１ ファイバレーザ ８２ ラマンレーザ ８３ ＷＤＭ ８５ 光アイソレータ ８６ ＥＤＦＡ ８７ バンドパスフィルタ ８８ 受信機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ダリル イニス アメリカ合衆国、30022 ジョージア、ア ルファレッタ、フォールズ リッジ ドラ イブ 4040 (72)発明者 デビッド ジョン ディジョバンニ アメリカ合衆国、07042 ニュージャージ ー、モントクレアー、モントクレアー ア ベニュー 126 (72)発明者 ラルフ ステファン ジェームソン アメリカ合衆国、18104 ペンシルバニア、 アレンタウン、ターナー ストリート 1830 (72)発明者 サンドラ グリーンバーグ コシンスキー アメリカ合衆国、07974 ニュージャージ ー、ムレイ ヒル、プライストン ドライ ブ 79
Claims (8)
- 【請求項１】 ａ）光ファイバ内の光のラマンシフトの
ための１つ以上の光キャビティを提供するように配置さ
れた少なくとも第１および第２の波長選択素子を含む、
ある長さのシリカ系光ファイバと、 ｂ）第１ポンプ光源からの第１波長λ1のポンプ光を前
記光ファイバに結合する第１カプラと、 ｃ）λ0＞λ1として、波長λ0のラマンデバイス出力光
を出力光利用手段に提供する手段と、 ｄ）第２ポンプ光源からの第２波長λ2のポンプ光を前
記光ファイバに結合する第２カプラとを有する、ファイ
バラマンデバイスを有する物品において、 λ2はλ1とは異なり、λ0＞λ2であり、前記波長選択素
子のうちの少なくとも１つは、λ1およびλ2の少なくと
も一方に関してオフレゾナンスであることを特徴とす
る、ファイバラマンデバイスを有する物品。 - 【請求項２】 前記ファイバラマンデバイスは、ファイ
バラマンレーザであることを特徴とする請求項１に記載
の物品。 - 【請求項３】 前記ファイバラマンデバイスは、ファイ
バラマン増幅器であることを特徴とする請求項１に記載
の物品。 - 【請求項４】 前記波長選択素子は、前記波長選択素子
のうちの１つがオンレゾナンスであるように選択される
ことを特徴とする請求項１に記載の物品。 - 【請求項５】 前記波長選択素子は、前記波長選択素子
がいずれもオフレゾナンスであるように選択されること
を特徴とする請求項１に記載の物品。 - 【請求項６】 前記ファイバラマンデバイスは線形トポ
ロジーのファイバラマンデバイスであって｜λ1−λ2｜
は０．２ｎｍより大きいか、または、前記ファイバラマ
ンデバイスは円形トポロジーのファイバラマンデバイス
であって｜λ 1−λ2｜は３ｎｍより大きいことを特徴と
する請求項１に記載の物品。 - 【請求項７】 前記ファイバラマンデバイスは、線形ト
ポロジーのファイバラマンレーザまたは線形トポロジー
のファイバラマン増幅器であり、前記波長選択素子は、
光ファイバブラッググレーティングを有することを特徴
とする請求項１に記載の物品。 - 【請求項８】 前記ファイバラマンデバイスは、線形ト
ポロジーのファイバラマン増幅器または線形トポロジー
のファイバラマンレーザであり、前記波長選択素子は、
ファイバカプラを有することを特徴とする請求項１に記
載の物品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/369393 | 1999-08-06 | ||
| US09/369,393 US6434172B1 (en) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | Article comprising a fiber raman device |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008122813A Division JP4559504B2 (ja) | 1999-08-06 | 2008-05-09 | ファイバラマンデバイスを有する物品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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