JP2002530875A - 分配された帰還レーザ装置の配列の出力における変動を低減させる方法 - Google Patents

分配された帰還レーザ装置の配列の出力における変動を低減させる方法

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JP2002530875A JP2000583131A JP2000583131A JP2002530875A JP 2002530875 A JP2002530875 A JP 2002530875A JP 2000583131 A JP2000583131 A JP 2000583131A JP 2000583131 A JP2000583131 A JP 2000583131A JP 2002530875 A JP2002530875 A JP 2002530875A
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Abstract

(57)【要約】 分配された帰還レーザ装置の配列(1)における出力変動は、飽和可能な吸収領域内の飽和可能な吸収格子を誘発させることによって減少される。光はＤＦＢ領域(2)で結合され、増幅領域(4)で増幅される。帰還ループ(5)は前記増幅された光の一部を反射し、反転分布ビームは、発振出力を抑制する飽和可能な吸収領域内の吸収格子を誘発する。増幅領域(4)はエルビウム注入型ファイバを備えても良く、飽和可能な吸収領域はエルビウム注入型ファイバのポンピングされていない部分、あるいは、長手部分、または平面導波路を備えても良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、分散フィードバック(distributed feedback:DFB)ファイバ
レーザのような分散フィードバックレーザにおけるパルス強度を抑制する方法に
関する。
【０００２】
【発明の背景】
遠距離通信における光ファイバネットワークの実用化は、その帯域幅の可能性
の高さゆえに益々有力視されている。さらに、最近のエルビウム注入型ファイバ
による増幅（ＥＤＦＡ）の導入により、波長分割多重伝送（ＷＤＭ）システムは
並列チャンネルの多重化できるものとして紹介されている。ＷＤＭ密度の増加は
動作原理により厳しい条件を求めるものとなる。これにより、出力変動の低さに
加え、レーザの送信機は正確な波長の選択性と高度な波長安定性が要求される。
【０００３】 一般的なエルビウム注入型ＤＦＢファイバレーザのようなファイバレーザは、
結合損失がとても小さいことから典型的に適しているものである。ＷＤＭシステ
ムにおいて低ノイズで狭光線幅であるＤＦＢファイバの潜在能力は、デジタル伝
送試験で証明されてきた。さらに、受動的な温度補償パッケージを用いれば、Ｄ
ＦＢファイバレーザの波長安定性は、−２０／＋８０℃の温度範囲において１Ｇ
Ｈｚより高い値を示す。
【０００４】 しかしながら、エルビウム注入型ＤＦＢレーザの自己発振により、出力される
レーザ光に出力変動が生じる。自己発振の源は、エルビウム濃度が高い場合にお
けるイオンのクラスター化と関連している(Sanchez et. al. Phys. Rev. A, 48(
3), 2220-2229)。イオンのクラスターは、スイッチング時間を反転分布の回復時
間よりも非常に短くする飽和緩衝材として機能すると共に、最終的にレーザのス
パイキング反応を引き起こす。
【０００５】 エルビウム濃度を低下させつつもキャビティの短いＤＦＢファイバレーザで十
分なゲインを供給することは、ポンピング効率を向上させるイッテルビウム（Ｙ
ｂ）の注入によって達成される(Kringlebotn et. al. IEEE Photon. Technology
Letters 5(10), 1162-1164 (1993))。しかしながら、幾つものＤＦＢファイバ
レーザを直列接続する必要がある場合には、上述のイッテルビウムをも注入する
方法はイッテルビウムが多大な量のポンピングエネルギを吸収してしまうという
不利な点を有する。従って、一般的にポンピング源を分離することが必要である
。
【０００６】 自己発振に抗してレーザを安定化させることは、共鳴ポンピング(Loh et. al.
Optics Letters, 21(18), 1475-1477(1996))または、準安定状態にあるエルビ
ウムイオンにも直接的にポンピングを行ない、反転分布の発振を減衰させる方法
(Loh et.al. Optics Letters, 22(15), 1174-1176(1997))によって達成される。
しかしながら、この手法には、ポンピングの波長が信号の波長に近くなるという
不利な点があった。現在、一般的に用いられている信号の波長である１４８０ｎ
ｍ付近に近い波長を有する発振源はとても高価である。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、分配された帰還領域を有する導波路の構造と、前記分配された帰還
領域の出力を増幅するための信号増幅領域と、飽和可能な吸収領域とを備える分
配された帰還レーザ装置の配列の出力における変動を低減させる方法において、
前記飽和可能な吸収領域における飽和可能な吸収格子を誘発させる分配された帰
還レーザ装置の配列の出力における変動を低減させる方法を提供する。
【０００８】 前記方法では、レーザ装置の配列内において、前記飽和可能な吸収領域は、前
記信号増幅領域の一端に配設されていても良い。
【０００９】 前記方法では、レーザ装置の配列内において、前記飽和可能な吸収領域は、前
記信号増幅部分の一部をなしていても良い。
【００１０】 前記方法では、レーザ装置の配列内において、前記信号増幅領域は、前記分配
された帰還領域と共に帰還ループ内に配設されていても良い。
【００１１】 前記方法では、前記帰還ループは、前記信号増幅領域の出力部を前記分配され
た帰還領域に結合することによって形成されていても良い。
【００１２】 前記方法では、前記分配された帰還レーザ領域は、エルビウム注入型ファイバ
から形成されている。
【００１３】 前記方法では、前記信号増幅領域は、エルビウム注入型ファイバから形成され
ている。
【００１４】 前記方法では、前記飽和可能な吸収領域は、エルビウム注入型ファイバから形
成されている。
【００１５】 前記方法では、前記帰還ループは、前記分配された帰還領域の出力に対して位
相が変調されていても良い。
【００１６】 前記方法では、前記帰還信号は共鳴ポンピングをもたらすと共に、前記分配さ
れた帰還領域におけるゲインを閾値まで飽和されていても良い。
【００１７】 前記方法では、幾つかの前記分配された帰還領域は、直列接続されていても良
い。
【００１８】 前記方法では、前記配列を構成するために、一の信号増幅領域と、一の飽和吸
収領域と、一の帰還ループとは、前記分配された帰還領域の間に配設されていて
も良い。
【００１９】 前記方法では、前記分配された帰還領域は、ブラッグ格子構造を備えていても
良い。
【００２０】 前記方法では、前記ブラッグ格子構造は、チャープド・ブラッグ格子(chirped
Bragg grating)を備えていても良い。
【００２１】 前記方法では、前記ブラッグ格子構造は、標本的なブラッグ格子(sampled Bra
gg grating)を備えていても良い。
【００２２】 前記方法では、前記ブラッグ格子構造は、位相変調されたブラッグ格子(phase
shifted Bragg grating)を備えていても良い。
【００２３】 前記方法では、前記格子はアポダイスド格子(apodised grating)を備えていて
も良い。
【００２４】 前記方法では、前記導波路構造は、平面導波路を備えていても良い。
【００２５】 前記方法では、前記分配された帰還領域は、平面導波路の形態であっても良い
。
【００２６】 前記方法では、前記信号増幅領域は、平面導波路の形態であっても良い。
【００２７】 前記方法では、前記飽和可能な吸収領域は、平面導波路の形態であっても良い
。
【００２８】
【好適な実施の形態及び他の実施の形態】
本発明の視野には他の形態も含まれるのであるが、ここでは好適な形態を、単
に例示的に添付の図面に示して説明する。
【００２９】 図１は、本発明の好適な配置１を示しており、エルビウム注入型ファイバ内に
配設された長さ６ｃｍのＤＦＢ構造２を示している。ＤＦＢは９８０ｎｍポンプ
３によってポンピングされる。ＤＦＢ構造２は、発振されるポンピング出力であ
る約０．５ｍＷのうちの約２０％しか吸収しない。残りのポンピング出力は、エ
ルビウム注入度の低いファイバ４（以下ＥＤＦ部分４と称する）の部分をポンピ
ングするために用いられる。このファイバはＥＤＦ−２としてオーストラリアの
ＮＳＷ、レッドファーンにあるレッドファーンファイバーズ・オブ・オーストラ
リアンテクノロジーパークから商業的に入手可能である。ＥＤＦ部分４はＤＦＢ
構造２のレーザ出力を１０ｍＷにまで増幅させる出力増幅器として機能する。
【００３０】 ＤＦＢ主発振器であるＤＦＢ構造２は、増幅部分であるＥＤＦ部分４から隔離
されておらず、その性能は、低反射率のループミラー５により意図的に誘発され
る帰還波による影響を受けている。この低反射率のループミラー５は、出力の比
率が３％のカプラによって構成されるカプラ６に基づいて構成されている。この
帰還波は、出力増幅器内で反対向きの増幅波を発生させる。
【００３１】 出力の発振を抑圧する技術は、ＥＤＦ部分４の端部における飽和可能な吸収工
程に依存している。
【００３２】 ミラー５からの帰還波がなければ、レーザは自己発振する（図２における線１
００参照）。しかしながら、ミラー５を備えれば、レーザはＣＷモード（図２に
おける線１１０参照）で動作する。図３に示すように、出力増幅器４の長手部分
はポンピングされており、即ち、この長手部分では利得（ゲイン）よりも損失が
生じている。従って、好適な形態では、エルビウム注入型ファイバにおける飽和
可能な吸収特性による反対向きの増幅波の干渉パターンによって、出力増幅器の
長手部分において吸収格子が誘発される。しかしながら、代替的にさらに長いエ
ルビウム注入型ファイバまたは他の形態の飽和可能な吸収領域を用いることも可
能であることが認識されるべきである。
【００３３】 ４つの波を合成する工程により、帰還信号はＤＦＢの出力と位相が合成され、
帰還信号の位相における環境的な振動の影響が排除される。４波合成に含まれる
４つの波は、１）最初にＤＦＢから出射する波、２）前記１）の波と干渉するミ
ラー５からの反射波、３）さらにＤＦＢから出射する波、４）残りの散乱波であ
る。増幅された帰還信号は共鳴ポンピングをもたらすと共に、さらにＤＦＢのゲ
インを閾値まで飽和させ、反転分布における緩和された発振を減衰させる。さら
に、ＤＦＢは、常にレーザのロッキングレンジ内にある帰還信号に固定されるよ
うに注入されていても良い。
【００３４】 代替的に、レーザは４ミラーキャビティとして見ることもでき、この取り組み
方は、Horowitz, R, Daisy と B. Fischer の文献Opt. Lett., 21(4), 299-301(
1996)において提案されている取り組み方を用いることによって説明されるもの
である。ここでは、フィルター効果は、第一に、吸収格子の位相の識別性と関連
しており、変調の側波帯（図４参照）は位相において送還する必要がないため、
この吸収格子はキャリア周波数に関して変調の側波帯を識別するものである。
【００３５】 当業者であれば、広く記載された本発明の精神及び視野から逸脱することなく
、特定の形態に示された本発明の様々な変更例及び／又は改良例を想到しうるで
あろう。それゆえ、この形態は例示的に考慮されるべきであり、限定的に考慮さ
れるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、好適な形態の配列を概略的に示している。
【図２】 図２は、帰還波有り及び帰還波無しの場合におけるレーザ出力の強弱を示して
いる。
【図３】 図３は、９８０ｎｍのポンピング出力を４７ｍＷとした出力増幅器の出力依存
特性を示している。
【図４】 図４は、帰還波有り及び帰還波無しの場合に測定したレーザ光線の幅を示して
いる。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１０月３０日（２０００．１０．３０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【発明の概要】 本発明は、分配された帰還領域を有する導波路の構造と、前記分配された帰還
領域の出力を増幅するための信号増幅領域と、飽和可能な吸収領域とを備える分
配された帰還レーザ装置の配列の出力における変動を低減させる方法において、 前記分配された帰還領域から照射する光を用いて前記飽和可能な吸収領域内の飽 和可能な吸収格子を誘発する工程を備える 分配された帰還レーザ装置の配列の出
力における変動を低減させる方法を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】 前記方法では、前記分配された帰還レーザ領域は、エルビウム注入型ファイバ
から形成されていても良い。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】 前記方法では、前記信号増幅領域は、エルビウム注入型ファイバから形成され
ていても良い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】 前記方法では、前記飽和可能な吸収領域は、エルビウム注入型ファイバから形
成されていても良い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H047 LA00 LA02 LA12 NA08 RA08 TA11 5F072 AB09 AK06 JJ05 KK07 KK30 PP07 YY17

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 分配された帰還領域を有する導波路の構造と、前記分配され
    た帰還領域の出力を増幅するための信号増幅領域と、飽和可能な吸収領域とを備
    える分配された帰還レーザ装置の配列の出力における変動を低減させる方法にお
    いて、前記飽和可能な吸収領域における飽和可能な吸収格子を誘発させる分配さ
    れた帰還レーザ装置の配列の出力における変動を低減させる方法。
  2. 【請求項２】 レーザ装置の配列内において、前記飽和可能な吸収領域は、
    前記信号増幅領域の一端に配設される請求項１記載の分配された帰還レーザ装置
    の配列の出力における変動を低減させる方法。
  3. 【請求項３】 レーザ装置の配列内において、前記飽和可能な吸収領域は、
    前記信号増幅部分の一部をなす請求項１記載の分配された帰還レーザ装置の配列
    の出力における変動を低減させる方法。
  4. 【請求項４】 レーザ装置の配列内において、前記信号増幅領域は、前記分
    配された帰還領域と共に帰還ループ内に配設される先行するあらゆる請求項に記
    載の分配された帰還レーザ装置の配列の出力における変動を低減させる方法。
  5. 【請求項５】 前記帰還ループは、前記信号増幅領域の出力部を前記分配さ
    れた帰還領域に結合することによって形成される請求項４記載の分配された帰還
    レーザ装置の配列の出力における変動を低減させる方法。
  6. 【請求項６】 前記分配された帰還レーザ領域は、エルビウム注入型ファイ
    バから形成される先行するあらゆる請求項記載の分配された帰還レーザ装置の配
    列の出力における変動を低減させる方法。
  7. 【請求項７】 前記信号増幅領域は、エルビウム注入型ファイバから形成さ
    れる先行するあらゆる請求項記載の分配された帰還レーザ装置の配列の出力にお
    ける変動を低減させる方法。
  8. 【請求項８】 前記飽和可能な吸収領域は、エルビウム注入型ファイバから
    形成される先行するあらゆる請求項記載の分配された帰還レーザ装置の配列の出
    力における変動を低減させる方法。
  9. 【請求項９】 前記帰還ループは、前記分配された帰還領域の出力に対して
    位相が変調された帰還信号を提供する請求項４ないし８のいずれか記載の分配さ
    れた帰還レーザ装置の配列の出力における変動を低減させる方法。
  10. 【請求項１０】 前記帰還信号は共鳴ポンピングをもたらすと共に、前記分
    配された帰還領域におけるゲインを閾値まで飽和させる請求項４ないし９のいず
    れか記載の分配された帰還レーザ装置の配列の出力における変動を低減させる方
    法。
  11. 【請求項１１】 幾つかの前記分配された帰還領域は、直列接続されている
    先行するあらゆる請求項記載の分配された帰還レーザ装置の配列の出力における
    変動を低減させる方法。
  12. 【請求項１２】 前記配列を構成するために、一の信号増幅領域と、一の飽
    和吸収領域と、一の帰還ループとは、前記分配された帰還領域の間に配設されて
    いる請求項１１記載の分配された帰還レーザ装置の配列の出力における変動を低
    減させる方法。
  13. 【請求項１３】 前記分配された帰還領域は、ブラッグ格子構造を備える先
    行するあらゆる請求項記載の分配された帰還レーザ装置の配列の出力における変
    動を低減させる方法。
  14. 【請求項１４】 前記ブラッグ格子構造は、チャープド・ブラッグ格子を備
    える請求項１３記載の分配された帰還レーザ装置の配列の出力における変動を低
    減させる方法。
  15. 【請求項１５】 前記ブラッグ格子構造は、標本的なブラッグ格子を備える
    請求項１３または１４記載の分配された帰還レーザ装置の配列の出力における変
    動を低減させる方法。
  16. 【請求項１６】 前記ブラッグ格子構造は、位相変調されたブラッグ格子を
    備える先行するあらゆる請求項記載の分配された帰還レーザ装置の配列の出力に
    おける変動を低減させる方法。
  17. 【請求項１７】 前記格子はアポダイスド格子を備える請求項１３ないし１
    ６のいずれか記載の分配された帰還レーザ装置の配列の出力における変動を低減
    させる方法。
  18. 【請求項１８】 前記導波路構造は、平面導波路を備える請求項１記載の分
    配された帰還レーザ装置の配列の出力における変動を低減させる方法。
  19. 【請求項１９】 前記分配された帰還領域は、平面導波路の形態である請求
    項１８又は１９記載の分配された帰還レーザ装置の配列の出力における変動を低
    減させる方法。
  20. 【請求項２０】 前記信号増幅領域は、平面導波路の形態である請求項１８
    又は１９記載の分配された帰還レーザ装置の配列の出力における変動を低減させ
    る方法。
  21. 【請求項２１】 前記飽和可能な吸収領域は、平面導波路の形態である請求
    項１８ないし２０のいずれか記載の分配された帰還レーザ装置の配列の出力にお
    ける変動を低減させる方法。
JP2000583131A 1998-11-17 1999-11-17 分配された帰還レーザ装置の配列の出力における変動を低減させる方法 Withdrawn JP2002530875A (ja)

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Cited By (3)

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