JP2003512717A - ファイバ格子−安定化半導体ポンプソース - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
パワーファイバデバイスをポンプする高出力半導体レーザ（例えば、ファイバ増幅器およびファイバレーザ）は、後端部と出力端部との間に配置された光学利得領域を含む。上記光学利得領域の幅は、上記出力端部の方が上記後端部よりも大きくなっている。上記光学利得領域は、フレア増幅器領域に結合された単一モードチャネル領域を含み得る。上記レーザからの光出力は、レンズシステムを介してファイバに結合され、これにより、ポンプ対象として上記ファイバデバイスに伝播する。光は、例えば、ファイバブラッグ格子から上記レーザにフィードバックされ、これにより、上記レーザをコヒーレンス崩壊状態で動作させる。
Description
【０００１】
（技術分野）
概して、本発明は、半導体レーザダイオードに基づく光学利得素子に関し、よ
り詳細には波長の安定した回折を制限した出力を有するレーザダイオードに関す
る。
り詳細には波長の安定した回折を制限した出力を有するレーザダイオードに関す
る。
【０００２】
（背景）
光通信システムでは、光ポンピングを必要とするファイバシステム（例えばフ
ァイバ増幅器またはファイバレーザ）の使用がますます高まっている。希土類添
加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は、長距離中継器不要ファイバリンクのさらなる
使用を見出しつつあり、特に水中に位置付けられた通信リンクに有効である。他
のタイプのファイバ増幅器（例えば、ラマン増幅器）が開発されつつあり、間も
なく商業用通信システムとして実現され得る。
ァイバ増幅器またはファイバレーザ）の使用がますます高まっている。希土類添
加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は、長距離中継器不要ファイバリンクのさらなる
使用を見出しつつあり、特に水中に位置付けられた通信リンクに有効である。他
のタイプのファイバ増幅器（例えば、ラマン増幅器）が開発されつつあり、間も
なく商業用通信システムとして実現され得る。
【０００３】
しばしば相反する多くの要件が、ポンピングファイバシステムに用いられるレ
ーザに課せられる。例えば、ポンプレーザからの出力パワーは高くあるべきであ
る。これによりＥＤＦＡの利得が増加し、光通信信号をよりハイレベルに押し上
げる。従って、所与の長さのファイバリンクを覆うために必要なファイバ増幅器
の数は少なくなる。一定の利得を維持するために、レーザのスペクトルおよび出
力パワーは安定であるべきである。
ーザに課せられる。例えば、ポンプレーザからの出力パワーは高くあるべきであ
る。これによりＥＤＦＡの利得が増加し、光通信信号をよりハイレベルに押し上
げる。従って、所与の長さのファイバリンクを覆うために必要なファイバ増幅器
の数は少なくなる。一定の利得を維持するために、レーザのスペクトルおよび出
力パワーは安定であるべきである。
【０００４】
しかしながら、１つの問題は、単一横モード半導体から利用可能なポンプパワ
ーは典型的には約３００ｍＷより小さく、そのためより高いポンプパワーを得る
ためには複数のレーザの出力を組み合わせる必要があり、これにより、コストが
高くなり複雑になる。別の問題は、従来のファブリペローまたはＤＦＢレーザは
、電流または温度の変化から生じる出力パワーおよび出力スペクトルの大きな変
動の影響を受けるということである。これらの出力パワーおよび出力スペクトル
の変動は、ＥＤＦＡの利得を変化させ、通信信号の振幅を不安定にする。いくつ
かのポンプレーザの波長分割多重化（ＷＤＭ）によって、利得平坦化を達成し、
より高いポンプパワーを得るためには、ポンプ波長の安定化が必要とされる。
ーは典型的には約３００ｍＷより小さく、そのためより高いポンプパワーを得る
ためには複数のレーザの出力を組み合わせる必要があり、これにより、コストが
高くなり複雑になる。別の問題は、従来のファブリペローまたはＤＦＢレーザは
、電流または温度の変化から生じる出力パワーおよび出力スペクトルの大きな変
動の影響を受けるということである。これらの出力パワーおよび出力スペクトル
の変動は、ＥＤＦＡの利得を変化させ、通信信号の振幅を不安定にする。いくつ
かのポンプレーザの波長分割多重化（ＷＤＭ）によって、利得平坦化を達成し、
より高いポンプパワーを得るためには、ポンプ波長の安定化が必要とされる。
【０００５】
別の問題は、ファイバの狭い線幅光のパワーレベルが高くなりすぎた場合に、
誘導ブリユアン散乱（ＳＢＳ）のような非線形非励起（ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｐ
ａｒａｓｉｔｉｃ）プロセスが生じることである。ＤＦＢ単一モード半導体レー
ザからの光（典型的には約２０ＭＨｚの帯域幅を有する）のファイバにおけるＳ
ＢＳ閾値は、一般に５ｍＷ〜１０ｍＷの範囲である。これら低ＳＢＳ閾値は、利
用可能なソースから送達可能なポンプパワーを効率的に制限する。利用可能なソ
ースには、単一モードレーザ、主発信器／パワー増幅器（ＭＯＰＡ）システム、
そして２０ＭＨｚ当たり約１０ｍＷより大きなスペクトル強度を有するマルチモ
ードレーザでさえ含まれる。
誘導ブリユアン散乱（ＳＢＳ）のような非線形非励起（ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｐ
ａｒａｓｉｔｉｃ）プロセスが生じることである。ＤＦＢ単一モード半導体レー
ザからの光（典型的には約２０ＭＨｚの帯域幅を有する）のファイバにおけるＳ
ＢＳ閾値は、一般に５ｍＷ〜１０ｍＷの範囲である。これら低ＳＢＳ閾値は、利
用可能なソースから送達可能なポンプパワーを効率的に制限する。利用可能なソ
ースには、単一モードレーザ、主発信器／パワー増幅器（ＭＯＰＡ）システム、
そして２０ＭＨｚ当たり約１０ｍＷより大きなスペクトル強度を有するマルチモ
ードレーザでさえ含まれる。
【０００６】
従って、増幅器およびレーザのようなポンピングファイバシステムのためにハ
イパワーレーザが必要とされる。このハイパワーレーザは、従来の単一モードレ
ーザよりも高いパワーを送達することができ、その出力は、パワーおよびスペク
トル内容においてより安定あり、非励起非線形プロセスによって設定されたパワ
ー限界を越える。
イパワーレーザが必要とされる。このハイパワーレーザは、従来の単一モードレ
ーザよりも高いパワーを送達することができ、その出力は、パワーおよびスペク
トル内容においてより安定あり、非励起非線形プロセスによって設定されたパワ
ー限界を越える。
【０００７】
（発明の要旨）
半導体光源は、単一モードファイバに結合可能なフレア利得セクションを用い
て増大したパワーを提供する。ファイバブラッグ格子のような周波数選択リフレ
クタは、半導体光源からの出力のフィードバックを提供するために用いられ、そ
れにより半導体光源からの出力のコヒーレンス崩壊を生じさせ得る。光源は、ポ
ンピングファイバ増幅器またはファイバレーザのような種々のファイバに基づく
アプリケーションに、ファイバ内の高光パワーレベルを提供するために用いられ
得る。例えば単一の光源を複数のファイバアプリケーションとともに用いてもよ
い。例えば、複数の光源をともに用いてもよい。
て増大したパワーを提供する。ファイバブラッグ格子のような周波数選択リフレ
クタは、半導体光源からの出力のフィードバックを提供するために用いられ、そ
れにより半導体光源からの出力のコヒーレンス崩壊を生じさせ得る。光源は、ポ
ンピングファイバ増幅器またはファイバレーザのような種々のファイバに基づく
アプリケーションに、ファイバ内の高光パワーレベルを提供するために用いられ
得る。例えば単一の光源を複数のファイバアプリケーションとともに用いてもよ
い。例えば、複数の光源をともに用いてもよい。
【０００８】
本発明の１実施形態において、ポンプレーザは、第１の端部および出力端部を
有する半導体利得素子を含み、光学利得領域は、第１の端部と出力端部との間に
配置され、光学利得領域の幅は、第１の端部よりも出力端部で大きくなる。ポン
プレーザはさらに、入力端部を有する光ファイバ、半導体利得素子の光学利得領
域で増幅された光の波長で反射するための周波数選択リフレクタ、および利得素
子の出力端部から光ファイバの入力端部へ光を光学的に結合させるように配置さ
れた光結合システムを含む。
有する半導体利得素子を含み、光学利得領域は、第１の端部と出力端部との間に
配置され、光学利得領域の幅は、第１の端部よりも出力端部で大きくなる。ポン
プレーザはさらに、入力端部を有する光ファイバ、半導体利得素子の光学利得領
域で増幅された光の波長で反射するための周波数選択リフレクタ、および利得素
子の出力端部から光ファイバの入力端部へ光を光学的に結合させるように配置さ
れた光結合システムを含む。
【０００９】
本発明の別の実施形態は、後方ファセットのついた半導体利得素子を有し、か
つフレア利得セクションを有する半導体ポンプソースであり、フレア利得セクシ
ョンの広端部は、利得素子の前方出力ファセットに結合される。光ファイバは第
１の端部を有し、屈折率格子は、半導体利得素子で増幅された光の波長で反射す
るために、光ファイバ内に形成される。光結合システムは、利得素子の前方ファ
セットから光ファイバの第１の端部内へと光を光学的に結合させるように配置さ
れる。反射率格子は反射率を有し、半導体利得素子から距離をおいて配置される
。反射率および距離の両方が、ポンプソースのコヒーレンス崩壊動作のために選
択される。
つフレア利得セクションを有する半導体ポンプソースであり、フレア利得セクシ
ョンの広端部は、利得素子の前方出力ファセットに結合される。光ファイバは第
１の端部を有し、屈折率格子は、半導体利得素子で増幅された光の波長で反射す
るために、光ファイバ内に形成される。光結合システムは、利得素子の前方ファ
セットから光ファイバの第１の端部内へと光を光学的に結合させるように配置さ
れる。反射率格子は反射率を有し、半導体利得素子から距離をおいて配置される
。反射率および距離の両方が、ポンプソースのコヒーレンス崩壊動作のために選
択される。
【００１０】
本発明の別の実施形態は、第１のポンプレーザおよび第１のポンプレーザから
ポンプ光を受け取るように結合された第１の励起可能ファイバ媒体を有する光フ
ァイバシステムである。第１のポンプレーザは、第１の端部および出力端部を有
する第１の半導体利得素子を含み、光学利得領域は第１の端部と出力端部との間
に配置され、光学利得領域の幅は、第１の端部よりも出力端部で大きくなる。第
１の光ファイバは、入力端部を有し、半導体利得素子の光学利得領域で増幅され
た光の波長で反射するように周波数選択リフレクタを含む。第１のレンズ系は、
利得素子の出力端部から第１の光ファイバの入力端部へと光を光学的に結合させ
るように配置される。
ポンプ光を受け取るように結合された第１の励起可能ファイバ媒体を有する光フ
ァイバシステムである。第１のポンプレーザは、第１の端部および出力端部を有
する第１の半導体利得素子を含み、光学利得領域は第１の端部と出力端部との間
に配置され、光学利得領域の幅は、第１の端部よりも出力端部で大きくなる。第
１の光ファイバは、入力端部を有し、半導体利得素子の光学利得領域で増幅され
た光の波長で反射するように周波数選択リフレクタを含む。第１のレンズ系は、
利得素子の出力端部から第１の光ファイバの入力端部へと光を光学的に結合させ
るように配置される。
【００１１】
本発明の別の実施形態において、半導体レーザデバイスは、第１の端部および
出力端部を有する半導体利得素子を含み、光学利得領域は第１の端部と出力端部
との間に配置され、光学利得領域の幅は、第１の端部よりも出力端部で大きくな
る。光ファイバは入力端部を有し、半導体利得素子の光学利得領域で増幅された
光の波長で反射するように波長選択リフレクタを含む。光結合システムは、利得
素子の出力端部から光ファイバの入力端部へと光を光学的に結合させるように配
置される。モード選択領域は、最低準位横モードを優先的に選択するようにデバ
イス内に形成される。
出力端部を有する半導体利得素子を含み、光学利得領域は第１の端部と出力端部
との間に配置され、光学利得領域の幅は、第１の端部よりも出力端部で大きくな
る。光ファイバは入力端部を有し、半導体利得素子の光学利得領域で増幅された
光の波長で反射するように波長選択リフレクタを含む。光結合システムは、利得
素子の出力端部から光ファイバの入力端部へと光を光学的に結合させるように配
置される。モード選択領域は、最低準位横モードを優先的に選択するようにデバ
イス内に形成される。
【００１２】
本発明の別の実施形態において、半導体利得素子は、第１の端部および出力端
部を有し、光学利得領域は、第１の端部と出力端部との間に配置される。光学利
得領域の幅は、第１の端部よりも出力端部で大きくなる。光結合システムは、利
得素子の出力端部から光ファイバの入力端部へと光を光学的に結合するように配
置される。光フィードバック素子は、半導体利得素子の出力端部から半導体利得
素子へ光をフィードバックするように配置される。光フィードバック素子は、優
先的に、半導体利得素子へ光をフィードバックし、それにより出力端部から出力
され、光ファイバの導波モードへ結合される光の結合効率は３０％より大きくな
る。
部を有し、光学利得領域は、第１の端部と出力端部との間に配置される。光学利
得領域の幅は、第１の端部よりも出力端部で大きくなる。光結合システムは、利
得素子の出力端部から光ファイバの入力端部へと光を光学的に結合するように配
置される。光フィードバック素子は、半導体利得素子の出力端部から半導体利得
素子へ光をフィードバックするように配置される。光フィードバック素子は、優
先的に、半導体利得素子へ光をフィードバックし、それにより出力端部から出力
され、光ファイバの導波モードへ結合される光の結合効率は３０％より大きくな
る。
【００１３】
本発明の別の実施形態において、レーザデバイスは、第１の端部および第１の
端部より大きな出力端部を有する光を増幅させる半導体増幅手段を含む。レーザ
デバイスはまた、半導体増幅手段の出力端部から受け取られた光を反射する光フ
ィードバック手段と、予め選択された波長範囲にわたって反射される光反射手段
とを含む。光結合手段は、半導体増幅手段の出力端部と光反射手段との間で光を
結合させる。半導体増幅手段から出力される光は、コヒーレンス崩壊する。
端部より大きな出力端部を有する光を増幅させる半導体増幅手段を含む。レーザ
デバイスはまた、半導体増幅手段の出力端部から受け取られた光を反射する光フ
ィードバック手段と、予め選択された波長範囲にわたって反射される光反射手段
とを含む。光結合手段は、半導体増幅手段の出力端部と光反射手段との間で光を
結合させる。半導体増幅手段から出力される光は、コヒーレンス崩壊する。
【００１４】
本発明の上記要旨は、本発明の示される各実施形態またはすべての実施形態を
説明するように意図されていない。本発明のより完全な理解とともに他の目的お
よび功績が明らかとなり、添付の図面とともに説明される以下の記載内容および
特許請求の範囲を参照することで理解される。
説明するように意図されていない。本発明のより完全な理解とともに他の目的お
よび功績が明らかとなり、添付の図面とともに説明される以下の記載内容および
特許請求の範囲を参照することで理解される。
【００１５】
本発明は、添付の図面に関連して発明の種々の実施形態の以下の詳細な説明を
考慮すればより完全に理解され得る。
考慮すればより完全に理解され得る。
【００１６】
本発明は、種々の実施形態および代替形態に従うが、これらの特徴は、例示目
的として図面に示され、詳細に記載される。しかしながら、本発明は、記載され
る特定の実施形態に本発明を限定すべきでないことが理解されるべきである。逆
に、本発明は、上掲の特許請求の範囲によって規定される発明の意図および範囲
を逸脱することなく、すべての改変例、等価物、および代替例を網羅すべきであ
る。
的として図面に示され、詳細に記載される。しかしながら、本発明は、記載され
る特定の実施形態に本発明を限定すべきでないことが理解されるべきである。逆
に、本発明は、上掲の特許請求の範囲によって規定される発明の意図および範囲
を逸脱することなく、すべての改変例、等価物、および代替例を網羅すべきであ
る。
【００１７】
（詳細な説明）
本発明は、ファイバに基づくアプリケーション（例えば、ファイバレーザおよ
びファイバ増幅器のようなポンピング励起ファイバ媒体）に光パワーを供給する
のに特に有効であると思われているハイパワーレーザダイオードソースに適用可
能である。
びファイバ増幅器のようなポンピング励起ファイバ媒体）に光パワーを供給する
のに特に有効であると思われているハイパワーレーザダイオードソースに適用可
能である。
【００１８】
図１は、ファイバ通信チャネル１０６によって結合された送信器ユニット１０
２および受信器ユニット１０４を有するファイバに基づく光通信システム１００
の例を示す。システムは、１つの波長の使用に基づいていていもよいし、または
複数の光の波長の使用に基づいていてもよい。複数の光の波長の使用に共通のア
プローチは、ＷＤＭと呼ばれ、種々の波長における複数の信号を送信器端部にて
１つの多重化信号に多重化し、受信器端部で種々の波長の構成要素をデマルチプ
レクスすることである。高密度ＷＤＭ（ＤＷＤＭ）システムもまた用いることが
できる。本明細書中で用いられるように、「ＷＤＭ」はＤＷＤＭを含む。
２および受信器ユニット１０４を有するファイバに基づく光通信システム１００
の例を示す。システムは、１つの波長の使用に基づいていていもよいし、または
複数の光の波長の使用に基づいていてもよい。複数の光の波長の使用に共通のア
プローチは、ＷＤＭと呼ばれ、種々の波長における複数の信号を送信器端部にて
１つの多重化信号に多重化し、受信器端部で種々の波長の構成要素をデマルチプ
レクスすることである。高密度ＷＤＭ（ＤＷＤＭ）システムもまた用いることが
できる。本明細書中で用いられるように、「ＷＤＭ」はＤＷＤＭを含む。
【００１９】
通信システム１００はＷＤＭシステムであり得、送信器ユニット１０２は、そ
れぞれ異なる波長λ１、λ２、．．．、λｎで動作する複数の半導体レーザ送信
器１０８−１、１０８−２、．．．１０８−ｎを含み得る。レーザ送信器は典型
的に、約１５５０ｎｍの波長で動作するが、他の波長で通信することも可能であ
る。各レーザ送信器１０８−１、１０８−２、．．．１０８−ｎから出力される
光は、マルチプレクサ１１０で結合されて、ファイバチャネル１０６を通って伝
送される。ファイバチャネル１０６を通って伝播した後、多重化光信号が受信器
ユニット１０４で受け取られる。光は、デマルチプレクサ１１２において異なる
波長要素λ１、λ２、．．．、λｎに分割され、各波長要素は、各受信器１１４
−１、１１４−２、．．．、１１４−ｎによって検出される。
れぞれ異なる波長λ１、λ２、．．．、λｎで動作する複数の半導体レーザ送信
器１０８−１、１０８−２、．．．１０８−ｎを含み得る。レーザ送信器は典型
的に、約１５５０ｎｍの波長で動作するが、他の波長で通信することも可能であ
る。各レーザ送信器１０８−１、１０８−２、．．．１０８−ｎから出力される
光は、マルチプレクサ１１０で結合されて、ファイバチャネル１０６を通って伝
送される。ファイバチャネル１０６を通って伝播した後、多重化光信号が受信器
ユニット１０４で受け取られる。光は、デマルチプレクサ１１２において異なる
波長要素λ１、λ２、．．．、λｎに分割され、各波長要素は、各受信器１１４
−１、１１４−２、．．．、１１４−ｎによって検出される。
【００２０】
ファイバチャネル１０６は複数のファイバを含み得るが、以下の説明では簡単
のため１つのファイバのみを考える。これは、本発明を限定するように理解され
るべきでない。信号が送信器と受信器との間を伝播するので、ファイバ内での伝
送損失は信号強度を低下させる。光増幅器は、典型的には、ファイバに沿って位
置付けられ、それにより信号が受信器に到達すると、その信号は誤差を許容可能
なレベルにまで低減するように充分強くなる。２つのタイプの増幅器が図面では
想定されている。１つのタイプの増幅器は、希土類添加ファイバの使用に基づき
、すなわちエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は、約１５５０ｎｍで光
信号を増幅するためにファイバ通信でさらなる使用を見出しつつある。ファイバ
通信チャネル１０６は、１つ以上のＥＤＦＡを含み得る。図は、２つのＥＤＦＡ
セクション１１６および１１８を示す。各ＥＤＦＡセクション１１６および１１
８は、ＥＤＦＡポンプ１２０でポンプされる。ＥＤＦＡポンプは、典型的には約
９８０ｎｍの波長で動作し、結合ファイバ１２２およびファイバ間カプラ１２４
を通ってＥＤＦＡに結合される半導体レーザである。
のため１つのファイバのみを考える。これは、本発明を限定するように理解され
るべきでない。信号が送信器と受信器との間を伝播するので、ファイバ内での伝
送損失は信号強度を低下させる。光増幅器は、典型的には、ファイバに沿って位
置付けられ、それにより信号が受信器に到達すると、その信号は誤差を許容可能
なレベルにまで低減するように充分強くなる。２つのタイプの増幅器が図面では
想定されている。１つのタイプの増幅器は、希土類添加ファイバの使用に基づき
、すなわちエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は、約１５５０ｎｍで光
信号を増幅するためにファイバ通信でさらなる使用を見出しつつある。ファイバ
通信チャネル１０６は、１つ以上のＥＤＦＡを含み得る。図は、２つのＥＤＦＡ
セクション１１６および１１８を示す。各ＥＤＦＡセクション１１６および１１
８は、ＥＤＦＡポンプ１２０でポンプされる。ＥＤＦＡポンプは、典型的には約
９８０ｎｍの波長で動作し、結合ファイバ１２２およびファイバ間カプラ１２４
を通ってＥＤＦＡに結合される半導体レーザである。
【００２１】
他のタイプの増幅器は、光信号を増幅するためのラマン利得を用いるラマン増
幅器（ＲＡ）である。図は、２つのＲＡセクション１２６および１２８を示す。
第１のＲＡセクションは、第２のＥＤＦＡ１１８の前のプレ増幅器として位置付
けられ、第２のＲＡセクションは、受信器ユニット１０４の前のプレ増幅器とし
て位置付けられる。各ＲＡセクション１２６および１２８は、ＲＡポンプ１３０
でポンプされる。光信号が約１５５０ｎｍの波長を有する場合、ＲＡポンプ１３
０は典型的には、ラマンストークスシフトを決定するＲＡセクションに用いられ
るファイバのタイプに応じて、ある波長または約１４８０ｎｍで動作する半導体
レーザである。ＲＡポンプ光は、ＲＡランプ１３０から結合ファイバ１３２およ
びファイバ間カプラ１３４を通ってＲＡセクション１２６および１２８へ結合さ
れる。
幅器（ＲＡ）である。図は、２つのＲＡセクション１２６および１２８を示す。
第１のＲＡセクションは、第２のＥＤＦＡ１１８の前のプレ増幅器として位置付
けられ、第２のＲＡセクションは、受信器ユニット１０４の前のプレ増幅器とし
て位置付けられる。各ＲＡセクション１２６および１２８は、ＲＡポンプ１３０
でポンプされる。光信号が約１５５０ｎｍの波長を有する場合、ＲＡポンプ１３
０は典型的には、ラマンストークスシフトを決定するＲＡセクションに用いられ
るファイバのタイプに応じて、ある波長または約１４８０ｎｍで動作する半導体
レーザである。ＲＡポンプ光は、ＲＡランプ１３０から結合ファイバ１３２およ
びファイバ間カプラ１３４を通ってＲＡセクション１２６および１２８へ結合さ
れる。
【００２２】
他のタイプの増幅器を用いてもよく、そのような増幅器には、ポンプ光から遠
隔位置に位置付けられる遠隔増幅器が含まれる。ＳＢＳを越えることは、遠隔増
幅システムおよび分散.増幅システムにとって重要な問題である。
隔位置に位置付けられる遠隔増幅器が含まれる。ＳＢＳを越えることは、遠隔増
幅システムおよび分散.増幅システムにとって重要な問題である。
【００２３】
次に本出願人は、ＥＤＦＡポンプ１２０およびＲＡポンプ１３０のようなポン
ピングファイバデバイスに有用な半導体レーザソースの実施形態について述べる
。本発明の半導体レーザソースは、後方端部と出力端部との間に配置される光学
利得領域を有する。光学利得領域の幅は、後方端部よりも出力端部で大きくなる
。いくつかの実施形態において、光学利得領域の出力端部の幅は、１０μｍより
大きい。他の実施形態において、光学利得領域の出力端部の幅は、後方端部の利
得領域の幅よりも４０％以上大きい。光学利得領域は、屈折率導波または利得導
波、これら両方の組み合わせ、または少なくとも横方向には非導波であり得る。
いくつかの実施形態において、光学利得領域は、基本モードに対して伝播損失が
最小となる狭く大部分が屈折率導波のチャネルを含み得る。このようなチャネル
は、基本モードが発振する一方で充分な損失をより高い準位のモードに導入する
（但し必ずしも必要とされない）。チャネルがフレア利得領域に結合されて、そ
れによりそこを通る光が発散して伝播するのを可能にする。フレア領域は、少な
くとも１つの面において、自由回折を制限した発散伝播を可能にする。フレア領
域は、フレア領域を通る光の発散が自由回折を少しも制限しないように、ある程
度の光閉じ込めを有し得る。フレア領域は典型的には垂直方向に閉じ込められる
。
ピングファイバデバイスに有用な半導体レーザソースの実施形態について述べる
。本発明の半導体レーザソースは、後方端部と出力端部との間に配置される光学
利得領域を有する。光学利得領域の幅は、後方端部よりも出力端部で大きくなる
。いくつかの実施形態において、光学利得領域の出力端部の幅は、１０μｍより
大きい。他の実施形態において、光学利得領域の出力端部の幅は、後方端部の利
得領域の幅よりも４０％以上大きい。光学利得領域は、屈折率導波または利得導
波、これら両方の組み合わせ、または少なくとも横方向には非導波であり得る。
いくつかの実施形態において、光学利得領域は、基本モードに対して伝播損失が
最小となる狭く大部分が屈折率導波のチャネルを含み得る。このようなチャネル
は、基本モードが発振する一方で充分な損失をより高い準位のモードに導入する
（但し必ずしも必要とされない）。チャネルがフレア利得領域に結合されて、そ
れによりそこを通る光が発散して伝播するのを可能にする。フレア領域は、少な
くとも１つの面において、自由回折を制限した発散伝播を可能にする。フレア領
域は、フレア領域を通る光の発散が自由回折を少しも制限しないように、ある程
度の光閉じ込めを有し得る。フレア領域は典型的には垂直方向に閉じ込められる
。
【００２４】
入力端部より広い出力端部を有する半導体レーザソースの１つの例を図２に示
す。図２は、本明細書中において参考として援用される米国特許第５，３９２，
３０８号および第５，５３７，４３２号に記載される不安定共振半導体レーザ２
００を示す。このようなデバイスは、高い光レベルまで増幅させるフレア増幅器
セクション２０２および空間モードフィルタとして機能し得る屈折率導波チャネ
ル２０４を含む。例えば、フレア増幅器に組み込まれた単一空間モードチャネル
を用いて、ハイパワー回折制限した光源を生成し得る。従って、ハイパワーを単
一半導体レーザソースから得ることができる。図は、フレア増幅器セクション２
０２および屈折率導波チャネル２０４の相対長さに関して制限するように意図さ
れない。フレア増幅器セクション２０２の長さは、実質的にチャネル２０４より
も長くてもよいし、フレア増幅器セクション２０２は、実質的にチャネル２０４
よりも短くてもよいし、またはそれらが任意の中間比を採用してもよい。
す。図２は、本明細書中において参考として援用される米国特許第５，３９２，
３０８号および第５，５３７，４３２号に記載される不安定共振半導体レーザ２
００を示す。このようなデバイスは、高い光レベルまで増幅させるフレア増幅器
セクション２０２および空間モードフィルタとして機能し得る屈折率導波チャネ
ル２０４を含む。例えば、フレア増幅器に組み込まれた単一空間モードチャネル
を用いて、ハイパワー回折制限した光源を生成し得る。従って、ハイパワーを単
一半導体レーザソースから得ることができる。図は、フレア増幅器セクション２
０２および屈折率導波チャネル２０４の相対長さに関して制限するように意図さ
れない。フレア増幅器セクション２０２の長さは、実質的にチャネル２０４より
も長くてもよいし、フレア増幅器セクション２０２は、実質的にチャネル２０４
よりも短くてもよいし、またはそれらが任意の中間比を採用してもよい。
【００２５】
レーザ２００の後方ファセット２０６は、典型的には高反射率（ＨＲ）を有す
るようにコーティングされ、前方ファセット２０８は典型的には、低反射率（Ｌ
Ｒ）を提供し、レーザ２００において生成された光が前方ファセット２０８から
出射するようにコーティングされる。共振空洞は、ファセット２０６と２０８と
の間に形成され、そのためレーザ２００が閾値レベルよりもポンプされた場合に
発振し始めて出力２１０を生成する。前方ファセット２０８から半導体素子内で
反射した光２１１の大部分が、反射後に発散し続ける。そのため、前方ファセッ
ト２０８で反射した光の微小部分のみが、実際には、屈折率導波チャネル２０４
に戻ってレーザ発振のためのフィードバックを提供する。レーザ２００は、フレ
ア不安定共振器（ＦＵＲ）と呼ばれ得る。
るようにコーティングされ、前方ファセット２０８は典型的には、低反射率（Ｌ
Ｒ）を提供し、レーザ２００において生成された光が前方ファセット２０８から
出射するようにコーティングされる。共振空洞は、ファセット２０６と２０８と
の間に形成され、そのためレーザ２００が閾値レベルよりもポンプされた場合に
発振し始めて出力２１０を生成する。前方ファセット２０８から半導体素子内で
反射した光２１１の大部分が、反射後に発散し続ける。そのため、前方ファセッ
ト２０８で反射した光の微小部分のみが、実際には、屈折率導波チャネル２０４
に戻ってレーザ発振のためのフィードバックを提供する。レーザ２００は、フレ
ア不安定共振器（ＦＵＲ）と呼ばれ得る。
【００２６】
波長を安定化するためにレーザの後方端部にて格子を用いるレーザは、ポンピ
ングファイバデバイスに使用された場合に、多くの問題を生じる。第１に、分布
型ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）格子のような半導体利得素子上に反射格子を備
えたレーザは、狭い線幅のコヒーレント出力を生成し、その結果低ＳＢＳ閾値と
なる。さらに、ハイパワーフレア半導体レーザソースの選択スペクトルフィルタ
が提案され、そのフィルタは、レーザの後方ファセットからの光を結合するよう
に位置付けられたバルク格子またはファイバ格子を利用する。その格子は、選択
空間モードフィルタとして波長選択フィードバック機能を提供し、フレア増幅器
セクションの動作を安定化させるか、または調整することを可能にする。このこ
とは、「Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅｒ，Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｉ
ｎＧａＡｓＰ Ｆｌａｒｅｄ Ｕｎｓｔａｂｌｅ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ ａｔ
８４０ｎｍ」（１９９７ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ＬＥＯＳ Ｓｕｍｍ
ｅｒ Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇｓ、７４〜７５頁、１９９７年８月１１
〜１５日、Ｍｏｎｔｒｅａｌ、Ｑｕｅｂｅｃ、Ｃａｎａｄａ）と称されるＶｉｎ
ｃｅｎｔ Ｖ．Ｗｏｎｇらの論文で報告された。後方ファセットと整列されたフ
ァイバ格子の幾何学的形状は、レーザを２つのファイバに結合させること（すな
わちデバイスの後方端部に結合されたファイバおよびデバイスの出力に結合され
たファイバ）が必要なので、ファイバポンピングに最適ではない。２つのファイ
バへの結合は複雑であり、信頼性を損ない、そして損失を増大させ、効率は低下
する。さらに、レーザは、低ＳＢＳ閾値から生じるコヒーレントな狭い線幅出力
を生成し得る。
ングファイバデバイスに使用された場合に、多くの問題を生じる。第１に、分布
型ブラッグリフレクタ（ＤＢＲ）格子のような半導体利得素子上に反射格子を備
えたレーザは、狭い線幅のコヒーレント出力を生成し、その結果低ＳＢＳ閾値と
なる。さらに、ハイパワーフレア半導体レーザソースの選択スペクトルフィルタ
が提案され、そのフィルタは、レーザの後方ファセットからの光を結合するよう
に位置付けられたバルク格子またはファイバ格子を利用する。その格子は、選択
空間モードフィルタとして波長選択フィードバック機能を提供し、フレア増幅器
セクションの動作を安定化させるか、または調整することを可能にする。このこ
とは、「Ｈｉｇｈ−Ｐｏｗｅｒ，Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｉ
ｎＧａＡｓＰ Ｆｌａｒｅｄ Ｕｎｓｔａｂｌｅ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ ａｔ
８４０ｎｍ」（１９９７ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ＬＥＯＳ Ｓｕｍｍ
ｅｒ Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇｓ、７４〜７５頁、１９９７年８月１１
〜１５日、Ｍｏｎｔｒｅａｌ、Ｑｕｅｂｅｃ、Ｃａｎａｄａ）と称されるＶｉｎ
ｃｅｎｔ Ｖ．Ｗｏｎｇらの論文で報告された。後方ファセットと整列されたフ
ァイバ格子の幾何学的形状は、レーザを２つのファイバに結合させること（すな
わちデバイスの後方端部に結合されたファイバおよびデバイスの出力に結合され
たファイバ）が必要なので、ファイバポンピングに最適ではない。２つのファイ
バへの結合は複雑であり、信頼性を損ない、そして損失を増大させ、効率は低下
する。さらに、レーザは、低ＳＢＳ閾値から生じるコヒーレントな狭い線幅出力
を生成し得る。
【００２７】
Ｓ．ＤｅｌｅｐｉｎｅらのＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ
．３５、Ｎｏ．２、２１st １９９９年１月に開示されるように、フレアな不安
定空洞半導体レーザからの出力を単一モードファイバに結合する。ファイバは、
レーザへの外部フィードバック用のブラッグ格子を全く含まない。レンズおよび
ファイバの入力表面からのフィードバックを避けるため、コリメーティングレン
ズ系のレンズ間にアイソレータを挿入した。このようにしてレーザへのフィード
バックを避けるためにアイソレータの挿入による損失を受けることが好ましい。
１４８０ｎｍの光を３７０ｍＷまでファイバ内で結合させた。しかしながら、フ
ァイバ内で結合した最大パワーは、レーザの最大パワーよりも小さなパワーで生
じ、結合効率の低下によって制限された。このことは、レーザによって発せられ
た光の強度プロフィールの低下によって示された。
．３５、Ｎｏ．２、２１st １９９９年１月に開示されるように、フレアな不安
定空洞半導体レーザからの出力を単一モードファイバに結合する。ファイバは、
レーザへの外部フィードバック用のブラッグ格子を全く含まない。レンズおよび
ファイバの入力表面からのフィードバックを避けるため、コリメーティングレン
ズ系のレンズ間にアイソレータを挿入した。このようにしてレーザへのフィード
バックを避けるためにアイソレータの挿入による損失を受けることが好ましい。
１４８０ｎｍの光を３７０ｍＷまでファイバ内で結合させた。しかしながら、フ
ァイバ内で結合した最大パワーは、レーザの最大パワーよりも小さなパワーで生
じ、結合効率の低下によって制限された。このことは、レーザによって発せられ
た光の強度プロフィールの低下によって示された。
【００２８】
従って、この系では、光フィードバックは、アイソレータの挿入損失を犠牲に
してでも避けられるべき問題であった。さらに、フラウンホーファービームプロ
フィールの劣化は結合効率を制限し、またファイバ内に送出され得る光パワーの
絶対レベルを制限した。
してでも避けられるべき問題であった。さらに、フラウンホーファービームプロ
フィールの劣化は結合効率を制限し、またファイバ内に送出され得る光パワーの
絶対レベルを制限した。
【００２９】
参考として援用される、Ｐ．Ｓａｌｅｔらの「１．１−Ｗ Ｃｏｎｔｉｎｕｏ
ｕｓ−Ｗａｖｅ １４８０ｎｍ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒｓ
ｗｉｔｈ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ ｆｏｒ Ｍｏｄｅ
Ｓｈａｐｉｎｇ」、ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．１０、１７０６〜１７０８頁、１９９８年で論じられ
るように、フレア利得領域を有するハイパワーデバイスにおけるビームプロフィ
ール劣化の１つの可能なソースには、フィラメントがある。増幅器のフィラメン
トは、フレア利得領域を備えたレーザで起こるような光が増幅器を２回通る場合
に特に問題である（本明細書中で参考として援用されるＲ．Ｊ．Ｌａｎｇらの「
Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｆｉｌａｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｂｒｏａｄ−Ａ
ｒｅａ Ｄｉｏｄｅ Ｌａｓｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ」、ＩＥＥＥ Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ＱＥ−３０、６８
５〜６９４頁、１９９４年を参照されたい）。フィラメントの発生は、増幅媒体
の非線形性を低減させ、ビーム特性を向上することによって低減され得る。
ｕｓ−Ｗａｖｅ １４８０ｎｍ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒｓ
ｗｉｔｈ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ ｆｏｒ Ｍｏｄｅ
Ｓｈａｐｉｎｇ」、ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．１０、１７０６〜１７０８頁、１９９８年で論じられ
るように、フレア利得領域を有するハイパワーデバイスにおけるビームプロフィ
ール劣化の１つの可能なソースには、フィラメントがある。増幅器のフィラメン
トは、フレア利得領域を備えたレーザで起こるような光が増幅器を２回通る場合
に特に問題である（本明細書中で参考として援用されるＲ．Ｊ．Ｌａｎｇらの「
Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｆｉｌａｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｎ Ｂｒｏａｄ−Ａ
ｒｅａ Ｄｉｏｄｅ Ｌａｓｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ」、ＩＥＥＥ Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ＱＥ−３０、６８
５〜６９４頁、１９９４年を参照されたい）。フィラメントの発生は、増幅媒体
の非線形性を低減させ、ビーム特性を向上することによって低減され得る。
【００３０】
レーザ２００の出力側にファイバ格子を設けることによって、レーザ２００を
安定化させ得る。このことは図３Ａおよび３Ｂに示され、これらの図３Ａおよび
３Ｂは、半導体ＦＵＲレーザ３００の立面図（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｖｉｅｗ
）を示す。このレーザ３００の出力は、レンズ系３２０を介してファイバ３３０
に結合される。レーザ３００は、フレア増幅器セクション３０２の一方の端部で
結合された屈折率導波チャネル３０４を含む。チャネル３０４のもう一方の端部
は、高い反射コーティングがある後方ファセット３０６で終端する。フレア増幅
器セクション３０２の広端部は、低い反射率コーティングのある出力端部３０８
で終端する。出力端部３０８を通って伝送される光３１０は、レンズ系３２０に
よってファイバ３３０の入力端部３３２内へと結合される。ファイバ３３０は典
型的には単一モードファイバである。さらに、ファイバ３３０は偏光保持タイプ
であってもよい。
安定化させ得る。このことは図３Ａおよび３Ｂに示され、これらの図３Ａおよび
３Ｂは、半導体ＦＵＲレーザ３００の立面図（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｖｉｅｗ
）を示す。このレーザ３００の出力は、レンズ系３２０を介してファイバ３３０
に結合される。レーザ３００は、フレア増幅器セクション３０２の一方の端部で
結合された屈折率導波チャネル３０４を含む。チャネル３０４のもう一方の端部
は、高い反射コーティングがある後方ファセット３０６で終端する。フレア増幅
器セクション３０２の広端部は、低い反射率コーティングのある出力端部３０８
で終端する。出力端部３０８を通って伝送される光３１０は、レンズ系３２０に
よってファイバ３３０の入力端部３３２内へと結合される。ファイバ３３０は典
型的には単一モードファイバである。さらに、ファイバ３３０は偏光保持タイプ
であってもよい。
【００３１】
ファイバ３３０は、十分な光をレーザ３３０に再度反射させて、コヒーレンス
崩壊を生じさせるファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）３３４を含む。コヒーレンス
崩壊は、本明細書中で参考として援用されるＲ．Ｗ．ＴｋａｔｃｈおよびＡ．Ｒ
．Ｃｈｒａｐｌｙｖｙによる「Ｒｅｇｉｍｅｓ ｏｆ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｅｆ
ｆｅｃｔｓ ｉｎ １．５ μｍ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ
Ｌａｓｅｒｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ、ｖｏｌ．ＬＴ−４、１６５５〜１６６１頁、１９８６年、また本明細
書中で参考として援用される米国特許第５，４８４，４８１号、第５，５６３，
７３２号および第５，７１５，２６３号において記載される。コヒーレンス崩壊
様式では、レーザからの光が外部リフレクタによって再度レーザ空洞に供給され
て、レーザスペクトルを摂動させる。コヒーレンス崩壊のオンセットはいくつか
のファクタに依存する。このようなファクタには、外部リフレクタの反射率、外
部リフレクタの帯域幅、外部リフレクタとレーザとの間の距離、およびレーザの
コヒーレンス時間が含まれる。
崩壊を生じさせるファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）３３４を含む。コヒーレンス
崩壊は、本明細書中で参考として援用されるＲ．Ｗ．ＴｋａｔｃｈおよびＡ．Ｒ
．Ｃｈｒａｐｌｙｖｙによる「Ｒｅｇｉｍｅｓ ｏｆ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｅｆ
ｆｅｃｔｓ ｉｎ １．５ μｍ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ
Ｌａｓｅｒｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ、ｖｏｌ．ＬＴ−４、１６５５〜１６６１頁、１９８６年、また本明細
書中で参考として援用される米国特許第５，４８４，４８１号、第５，５６３，
７３２号および第５，７１５，２６３号において記載される。コヒーレンス崩壊
様式では、レーザからの光が外部リフレクタによって再度レーザ空洞に供給され
て、レーザスペクトルを摂動させる。コヒーレンス崩壊のオンセットはいくつか
のファクタに依存する。このようなファクタには、外部リフレクタの反射率、外
部リフレクタの帯域幅、外部リフレクタとレーザとの間の距離、およびレーザの
コヒーレンス時間が含まれる。
【００３２】
コヒーレンス崩壊は、ブロードな時間平均された出力スペクトルによって特徴
付けられ、そのスペクトルの幅は、外部リフレクタの反射スペクトルの幅に関連
する。コヒーレンス崩壊した出力の帯域幅は広く、典型的にはＧＨｚ以上のオー
ダである。この帯域幅は、単一モード動作の帯域幅よりもはるかに広く、典型的
には従来の分散型フィードバック（ＤＦＢ）半導体レーザまたはＤＦＢ発振器を
備えたＭＯＰＡの約２０ＭＨｚである。さらに、コヒーレンス崩壊のスペクトル
密度は、レーザパワーが動作帯域幅全体の中にある狭いファブリペローモードに
制限される、マルチモードファブリペロー半導体レーザのスペクトル密度よりも
はるかに小さい。その結果、ファイバのＳＢＳのオンセットが、従来のＤＦＢま
たはファブリペローレーザを用いた場合よりもコヒーレンス崩壊下ではるかに高
いパワーレベルで生じる。従って、コヒーレンス崩壊レーザは、ＳＢＳオンセッ
トを用いることなく数百ｍＷレベル（ただし数千ｍＷでない場合）で動作可能で
あり、これは従来の狭い帯域幅レーザのＳＢＳ閾値よりも何倍も大きい。
付けられ、そのスペクトルの幅は、外部リフレクタの反射スペクトルの幅に関連
する。コヒーレンス崩壊した出力の帯域幅は広く、典型的にはＧＨｚ以上のオー
ダである。この帯域幅は、単一モード動作の帯域幅よりもはるかに広く、典型的
には従来の分散型フィードバック（ＤＦＢ）半導体レーザまたはＤＦＢ発振器を
備えたＭＯＰＡの約２０ＭＨｚである。さらに、コヒーレンス崩壊のスペクトル
密度は、レーザパワーが動作帯域幅全体の中にある狭いファブリペローモードに
制限される、マルチモードファブリペロー半導体レーザのスペクトル密度よりも
はるかに小さい。その結果、ファイバのＳＢＳのオンセットが、従来のＤＦＢま
たはファブリペローレーザを用いた場合よりもコヒーレンス崩壊下ではるかに高
いパワーレベルで生じる。従って、コヒーレンス崩壊レーザは、ＳＢＳオンセッ
トを用いることなく数百ｍＷレベル（ただし数千ｍＷでない場合）で動作可能で
あり、これは従来の狭い帯域幅レーザのＳＢＳ閾値よりも何倍も大きい。
【００３３】
外部リフレクタは、ファイバ内のレーザ出力に結合されるファイバブラッグ格
子（ＦＢＧ）であってもよい。外部リフレクタはまた、例えば基板またはファイ
バの入力面に位置付けられる誘電体コーティングのような何らかの他のタイプの
リフレクタであってもよいし、または所望のコヒーレンス崩壊したレーザ出力ス
ペクトルを提供するように選択され得る反射スペクトルを有する何らかの他の適
切なタイプのリフレクタであってもよい。
子（ＦＢＧ）であってもよい。外部リフレクタはまた、例えば基板またはファイ
バの入力面に位置付けられる誘電体コーティングのような何らかの他のタイプの
リフレクタであってもよいし、または所望のコヒーレンス崩壊したレーザ出力ス
ペクトルを提供するように選択され得る反射スペクトルを有する何らかの他の適
切なタイプのリフレクタであってもよい。
【００３４】
外部リフレクタの反射率は、レーザからおよそ０．５ｍ〜２ｍ（好ましくは０
．５ｍ〜１ｍの間）範囲内の位置で典型的には１０％よりも小さい。外部リフレ
クタの反射率は、理想的には、可能な限り小さくなるように選択されるが、ＦＢ
Ｇへのレーザを遮蔽しかつコヒーレンス崩壊を発生させるのに十分高くあるべき
である。そうすることでファイバシステムへのポンプ光の出力を最大にする。一
方、反射率が高すぎると、ファイバ結合効率を低下させ得、従ってファイバにお
ける出力パワーを低下させる。さらに、外部リフレクタとレーザとの間の特定の
距離間隔の場合には、反射率が高すぎると、コヒーレンス崩壊動作を防ぐことが
できる。従って、システムの所望の特性を最適化するように反射率を選択するこ
とが理解される。
．５ｍ〜１ｍの間）範囲内の位置で典型的には１０％よりも小さい。外部リフレ
クタの反射率は、理想的には、可能な限り小さくなるように選択されるが、ＦＢ
Ｇへのレーザを遮蔽しかつコヒーレンス崩壊を発生させるのに十分高くあるべき
である。そうすることでファイバシステムへのポンプ光の出力を最大にする。一
方、反射率が高すぎると、ファイバ結合効率を低下させ得、従ってファイバにお
ける出力パワーを低下させる。さらに、外部リフレクタとレーザとの間の特定の
距離間隔の場合には、反射率が高すぎると、コヒーレンス崩壊動作を防ぐことが
できる。従って、システムの所望の特性を最適化するように反射率を選択するこ
とが理解される。
【００３５】
レーザからファイバへの光の伝播は、ファイバの偏光解消（ｄｅｐｏｌａｒｉ
ｚａｔｉｏｎ）による影響を受け、そのためファイバ格子とレーザとの間の距離
を短くして、偏光による影響を低減すべきである。一方、外部リフレクタをレー
ザの近くに配置することによって、狭い線幅動作となり得るか、および／または
モードホッピングを不安定とし得る。
ｚａｔｉｏｎ）による影響を受け、そのためファイバ格子とレーザとの間の距離
を短くして、偏光による影響を低減すべきである。一方、外部リフレクタをレー
ザの近くに配置することによって、狭い線幅動作となり得るか、および／または
モードホッピングを不安定とし得る。
【００３６】
図３Ａおよび３Ｂに示されるタイプのポンプレーザソースの例では、有機金属
化学気相成長を用いてガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板上に成長させたＩｎxＧａ1 -x Ａｓ活性領域を用いた半導体利得素子を製造した。活性領域は２つのセクショ
ンを有しており、そのセクションは、後方にてフレア増幅器セクションに結合さ
れた狭い単一モードリッジ導波部である。活性領域上全体に単一金属コンタクト
があり、後方ファセットに高い反射コーティングおよび前方ファセットに反射防
止コーティングを適用した。レーザは、約９８０ｎｍで動作した。
化学気相成長を用いてガリウムヒ素（ＧａＡｓ）基板上に成長させたＩｎxＧａ1 -x Ａｓ活性領域を用いた半導体利得素子を製造した。活性領域は２つのセクショ
ンを有しており、そのセクションは、後方にてフレア増幅器セクションに結合さ
れた狭い単一モードリッジ導波部である。活性領域上全体に単一金属コンタクト
があり、後方ファセットに高い反射コーティングおよび前方ファセットに反射防
止コーティングを適用した。レーザは、約９８０ｎｍで動作した。
【００３７】
図１２は、ファイバ結合した状態のデバイス半導体素子の測定された光−電流
（Ｌ−Ｉ）特性を示す。閾値電流は約０．５Ａであり、その傾き効率は約０．５
Ｗ／Ａであり、ファイバを通る最大連続出力パワーは、２．１２Ａの電流におい
て約５２５ｍＷであった。
（Ｌ−Ｉ）特性を示す。閾値電流は約０．５Ａであり、その傾き効率は約０．５
Ｗ／Ａであり、ファイバを通る最大連続出力パワーは、２．１２Ａの電流におい
て約５２５ｍＷであった。
【００３８】
レーザ出力は、９８０ｎｍで約１０％の反射率を有するＵＶ−書き込みファイ
バブラッグ格子を有した単一モードファイバ内で結合され、約１ｎｍの３ｄＢの
帯域幅を有する。レーザと格子との距離は、約１ｍであった。出力がファイバ内
で結合された場合に、レーザはファイバ格子に遮蔽された。格子遮蔽レーザ出力
のスペクトルは、ファイバ格子の帯域幅と同様に約１ｎｍであると測定された。
そのスペクトルを図１３に示す。再度レーザへ供給された光の実効部分が偏光コ
ントローラを用いてファイバをねじることによって調整可能であった。再度レー
ザへ供給された光の実際部分は、測定されなかった。ファイバを通って結合され
る光の最大パーセンテージは５６％を超えた。
バブラッグ格子を有した単一モードファイバ内で結合され、約１ｎｍの３ｄＢの
帯域幅を有する。レーザと格子との距離は、約１ｍであった。出力がファイバ内
で結合された場合に、レーザはファイバ格子に遮蔽された。格子遮蔽レーザ出力
のスペクトルは、ファイバ格子の帯域幅と同様に約１ｎｍであると測定された。
そのスペクトルを図１３に示す。再度レーザへ供給された光の実効部分が偏光コ
ントローラを用いてファイバをねじることによって調整可能であった。再度レー
ザへ供給された光の実際部分は、測定されなかった。ファイバを通って結合され
る光の最大パーセンテージは５６％を超えた。
【００３９】
横方向のフラウンホーファービーム特性は、レンズ系３２０の第２のレンズ３
２４と第３のレンズ３２６との間に位置付けられたペリクルビームスプリッタを
用いてスプリットオフしたレーザからの平行出力を画像化することによって測定
した。フラウンホーファービーム特性は、ファイバ格子からのフィードバックの
有無の両方について測定し、その結果を図１４に示す。これらの測定を、約８０
ｍＷでファイバを通るパワーについて行った。フラウンホーファービーム特性は
、ファイバ格子のフィードバックとともに向上することが分かった。フラウンホ
ーファービームプロフィールの大きな中心ピークのパワーは約５〜１０％だけ増
加し、その結果回折を制限した中心ローブもまた同様に増加した。このパワーの
増加は、ファイバ格子へのレーザ波長を遮蔽するのに十分なファイバ格子のフィ
ードバックがある場合に生じた。
２４と第３のレンズ３２６との間に位置付けられたペリクルビームスプリッタを
用いてスプリットオフしたレーザからの平行出力を画像化することによって測定
した。フラウンホーファービーム特性は、ファイバ格子からのフィードバックの
有無の両方について測定し、その結果を図１４に示す。これらの測定を、約８０
ｍＷでファイバを通るパワーについて行った。フラウンホーファービーム特性は
、ファイバ格子のフィードバックとともに向上することが分かった。フラウンホ
ーファービームプロフィールの大きな中心ピークのパワーは約５〜１０％だけ増
加し、その結果回折を制限した中心ローブもまた同様に増加した。このパワーの
増加は、ファイバ格子へのレーザ波長を遮蔽するのに十分なファイバ格子のフィ
ードバックがある場合に生じた。
【００４０】
約１４８５ｎｍで動作する別の半導体レーザはまた、ファイバ格子への遮蔽の
結果、出力ビームプロフィールにおける中心ローブのパワーの増加を示した。レ
ーザは約０．７５Ａの閾値電流を有し、５２５ｍＷを超えてファイバを通って結
合された。このことは４０％を超える結合効率に相当する。このレーザはさらに
、Ａ．Ｍａｔｈｕｒらの「Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ １．４８ μｍ
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒｓ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．３５、ｎｏ．１２、９８３〜９８５頁、１９９９年６月、
およびＡ．Ｍａｔｈｕｒらの「Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｓｔａ
ｂｉｌｉｚｅｄ １４８０ ｎｍ Ｆｌａｒｅｄ Ｓｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
Ｐｕｍｐ Ｌａｓｅｒ」、Ｔｅｎｔｈ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ
ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、ＯＳＡ Ｔｅｃｈｎｉｃａ
ｌ Ｄｉｇｅｓｔ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）
、Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ Ｄ．Ｃ．、１９９９年、２６３〜２６６頁に記載され
ており、同文献の両方を参考として援用する。
結果、出力ビームプロフィールにおける中心ローブのパワーの増加を示した。レ
ーザは約０．７５Ａの閾値電流を有し、５２５ｍＷを超えてファイバを通って結
合された。このことは４０％を超える結合効率に相当する。このレーザはさらに
、Ａ．Ｍａｔｈｕｒらの「Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ １．４８ μｍ
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒｓ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．３５、ｎｏ．１２、９８３〜９８５頁、１９９９年６月、
およびＡ．Ｍａｔｈｕｒらの「Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｓｔａ
ｂｉｌｉｚｅｄ １４８０ ｎｍ Ｆｌａｒｅｄ Ｓｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
Ｐｕｍｐ Ｌａｓｅｒ」、Ｔｅｎｔｈ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ
ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、ＯＳＡ Ｔｅｃｈｎｉｃａ
ｌ Ｄｉｇｅｓｔ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）
、Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ Ｄ．Ｃ．、１９９９年、２６３〜２６６頁に記載され
ており、同文献の両方を参考として援用する。
【００４１】
従って、コヒーレンス崩壊の生成に加えて、重要な結果は、ファイバ格子のフ
ィードバックがフレア半導体レーザのフラウンホーファービーム特性を改善する
さらなる利点を有するということである。これにより、より高いパワーレベルで
特に重要であるファイバ結合効率を改善する。従って、本発明は、Ｄｅｌｅｐｉ
ｎｅらによって開示され、上記で論じたハイパワーでファイバ結合効率の制限を
越えるまたは少なくとも制限を拡大するために用いられ得る。
ィードバックがフレア半導体レーザのフラウンホーファービーム特性を改善する
さらなる利点を有するということである。これにより、より高いパワーレベルで
特に重要であるファイバ結合効率を改善する。従って、本発明は、Ｄｅｌｅｐｉ
ｎｅらによって開示され、上記で論じたハイパワーでファイバ結合効率の制限を
越えるまたは少なくとも制限を拡大するために用いられ得る。
【００４２】
結合効率は概して、半導体利得素子の出力からファイバの１つの導波モード（
または、ファイバがマルチモードファイバの場合は複数の導波モード）に結合さ
れた光のフラクションとして定義される。レーザからファイバへの結合効率は、
３０％よりも大きいか、５０％よりも大きいか、または光学的に結合特性（ｃｏ
ｕｐｌｉｎｇ ｏｐｔｉｃｓ）が回折面において制約がある場合、７０％を越え
得る。
または、ファイバがマルチモードファイバの場合は複数の導波モード）に結合さ
れた光のフラクションとして定義される。レーザからファイバへの結合効率は、
３０％よりも大きいか、５０％よりも大きいか、または光学的に結合特性（ｃｏ
ｕｐｌｉｎｇ ｏｐｔｉｃｓ）が回折面において制約がある場合、７０％を越え
得る。
【００４３】
ファイバフィードバックにより得られるさらなる利点は、遠距離電磁界ビーム
の質が向上することにより、高出力時のレーザ中にフィラメンテーションが発生
する可能性が低減し得ることである。これが起こる１つの理由として、（上記の
Ｌａｎｇらの参考文献において記載されている）フィラメンテーションの原因と
なる光学的非線形性を誘引すると疑われているコヒーレンスのフィードバックと
対照的に、コヒーレンスの崩壊下におけるフィードバックがほとんど非コヒーレ
ンスであることがある。
の質が向上することにより、高出力時のレーザ中にフィラメンテーションが発生
する可能性が低減し得ることである。これが起こる１つの理由として、（上記の
Ｌａｎｇらの参考文献において記載されている）フィラメンテーションの原因と
なる光学的非線形性を誘引すると疑われているコヒーレンスのフィードバックと
対照的に、コヒーレンスの崩壊下におけるフィードバックがほとんど非コヒーレ
ンスであることがある。
【００４４】
図示の特定の実施形態において、ＦＢＧ３３４の反射率帯域幅を用いて、レー
ザ３００からの出力の帯域幅を少なくとも部分的に判定する。ＦＢＧ反射率の帯
域幅は、特定の用途に応じて選択され得る。例えば、レーザ３００が希土類添加
（ｅａｒｔｈ−ｄｏｐｅｄ）ファイバ増幅器をポンプするために用いられている
場合、ＦＢＧ反射の帯域幅は、レーザ３００からの光出力の帯域幅が添加物の希
土イオンの吸収帯域幅とマッチングするように選択され得る。
ザ３００からの出力の帯域幅を少なくとも部分的に判定する。ＦＢＧ反射率の帯
域幅は、特定の用途に応じて選択され得る。例えば、レーザ３００が希土類添加
（ｅａｒｔｈ−ｄｏｐｅｄ）ファイバ増幅器をポンプするために用いられている
場合、ＦＢＧ反射の帯域幅は、レーザ３００からの光出力の帯域幅が添加物の希
土イオンの吸収帯域幅とマッチングするように選択され得る。
【００４５】
外部ファイバ格子を用いてレーザ帯域幅を制御することにより得られる別の利
点は、レーザを用いてファイバ増幅器をポンプする場合、ファイバ増幅器をポン
プするレーザの電流および温度作用の変化に関係なく、ポンプ光のスペクトルが
ファイバ増幅器の吸収スペクトルと比較して安定性が増す点である。従来のポン
プレーザの場合、電流または温度が変化することによって出力スペクトルが変化
すると、ポンプパワーが変化し得、これは、光通信信号の振幅が変動する原因と
なり得る。コヒーレンス崩壊レーザのスペクトルの特定の大部分はＦＢＧによっ
て決まるため、出力スペクトルの温度感度は、ファイバ材料によって決定される
。ファイバ材料は、レーザの半導体材料よりも温度に対する感度が１０倍以上低
い。それとは対照的に、従来の半導体レーザは典型的には、様々な影響（ｅｆｆ
ｅｃｔ）（例えば、温度変化により生じるモード−ホッピング）および長期のエ
ージングによる影響から発生する出力スペクトルの変化に晒される。そのため、
従来の半導体ポンプレーザは、希土類添加増幅器をポンプする場合（特に、アク
ティブな種（ｓｐｅｃｉｅｓ）の帯域幅が狭い場合）、特に問題となり得る。
点は、レーザを用いてファイバ増幅器をポンプする場合、ファイバ増幅器をポン
プするレーザの電流および温度作用の変化に関係なく、ポンプ光のスペクトルが
ファイバ増幅器の吸収スペクトルと比較して安定性が増す点である。従来のポン
プレーザの場合、電流または温度が変化することによって出力スペクトルが変化
すると、ポンプパワーが変化し得、これは、光通信信号の振幅が変動する原因と
なり得る。コヒーレンス崩壊レーザのスペクトルの特定の大部分はＦＢＧによっ
て決まるため、出力スペクトルの温度感度は、ファイバ材料によって決定される
。ファイバ材料は、レーザの半導体材料よりも温度に対する感度が１０倍以上低
い。それとは対照的に、従来の半導体レーザは典型的には、様々な影響（ｅｆｆ
ｅｃｔ）（例えば、温度変化により生じるモード−ホッピング）および長期のエ
ージングによる影響から発生する出力スペクトルの変化に晒される。そのため、
従来の半導体ポンプレーザは、希土類添加増幅器をポンプする場合（特に、アク
ティブな種（ｓｐｅｃｉｅｓ）の帯域幅が狭い場合）、特に問題となり得る。
【００４６】
レンズシステム３２０は、複数のレンズを含み得、または、１つのレンズを含
み得る。レンズシステム３２０を用いて、レーザから出射された光３１０をファ
イバ３３０中に方向付ける。レーザ３００からの出力３１０は、非点収差性（ａ
ｓｔｉｇｍａｔｉｃ）である。高い光学的に結合効率が発生するのは、水平面に
おいて、インデックス導波チャネル３０４の終端部３１２からファイバ３３０の
コアまで結像し、結像、垂直面において、垂直方向に制限する導波路３１４の出
力からファイバコアまで結像することにより、レンズシステム３２０が非点収差
について修正を行う場合である。また、この集束状態により、ＦＢＧ３３４から
反射された光も、チャネル３０４に効率的に結合される。ＦＢＧ３３４からフィ
ードバックされた光の結像は、フレア増幅器セクション３０２を通過して、チャ
ネル３０４に到達することにより、行なわれる。
み得る。レンズシステム３２０を用いて、レーザから出射された光３１０をファ
イバ３３０中に方向付ける。レーザ３００からの出力３１０は、非点収差性（ａ
ｓｔｉｇｍａｔｉｃ）である。高い光学的に結合効率が発生するのは、水平面に
おいて、インデックス導波チャネル３０４の終端部３１２からファイバ３３０の
コアまで結像し、結像、垂直面において、垂直方向に制限する導波路３１４の出
力からファイバコアまで結像することにより、レンズシステム３２０が非点収差
について修正を行う場合である。また、この集束状態により、ＦＢＧ３３４から
反射された光も、チャネル３０４に効率的に結合される。ＦＢＧ３３４からフィ
ードバックされた光の結像は、フレア増幅器セクション３０２を通過して、チャ
ネル３０４に到達することにより、行なわれる。
【００４７】
レーザ３００から出射される光３１０は、非点収差性である。なぜならば、水
平面および垂直面における結像用の焦点面は、互いに位置がずれているからであ
る。さらに、水平面における発散角度は、半導体接合部（図３Ａに示すｘ−ｚ面
）に平行であり、この接合部に対する垂直面（図３Ｂに示すｙ−ｚ面）の発散角
度と異なる。そのため、レンズシステム３２０は、異なる面について異なる集束
パワーを有することが必要であり、そのためには、レンズシステムがトロイダル
集束パワーを備える集束素子（すなわち、ｙ−ｚ面における焦点パワーと異なる
焦点パワーをｘ−ｚ面において有する集束素子）を有することが必要である。従
って、表面上のｘ−ｚ面において第１の半径曲率を有し、ｙ−ｚ面において第２
の半径曲率を有するレンズが、トロイダル集束パワーを有する。円柱レンズは、
その半径曲率の１つが無限であり、トロイダル集束パワーを有すると考えられる
。
平面および垂直面における結像用の焦点面は、互いに位置がずれているからであ
る。さらに、水平面における発散角度は、半導体接合部（図３Ａに示すｘ−ｚ面
）に平行であり、この接合部に対する垂直面（図３Ｂに示すｙ−ｚ面）の発散角
度と異なる。そのため、レンズシステム３２０は、異なる面について異なる集束
パワーを有することが必要であり、そのためには、レンズシステムがトロイダル
集束パワーを備える集束素子（すなわち、ｙ−ｚ面における焦点パワーと異なる
焦点パワーをｘ−ｚ面において有する集束素子）を有することが必要である。従
って、表面上のｘ−ｚ面において第１の半径曲率を有し、ｙ−ｚ面において第２
の半径曲率を有するレンズが、トロイダル集束パワーを有する。円柱レンズは、
その半径曲率の１つが無限であり、トロイダル集束パワーを有すると考えられる
。
【００４８】
図３Ａおよび３Ｂに示すレンズシステム３２０は、複式レンズシステムである
。第１のレンズ３２２は、ｙ−ｚ面における出力を平行にするために用いられる
円柱レンズである。第２のレンズ３２４は、ｘ−ｚ面における出力を平行にする
ために用いられる円柱レンズである。第３のレンズは典型的には、平行にされた
光３２８をファイバ３３０のコア中に集束する非トロイダルレンズ（例えば、球
面レンズまたは非球面レンズ）である。レンズシステム３２０は、第２のレンズ
３２４と第３のレンズ３２６との間において、ビーム３１０の水平方向の幅が、
ビーム３１０の垂直方向の幅にほぼ等しくなるように構成され得る。
。第１のレンズ３２２は、ｙ−ｚ面における出力を平行にするために用いられる
円柱レンズである。第２のレンズ３２４は、ｘ−ｚ面における出力を平行にする
ために用いられる円柱レンズである。第３のレンズは典型的には、平行にされた
光３２８をファイバ３３０のコア中に集束する非トロイダルレンズ（例えば、球
面レンズまたは非球面レンズ）である。レンズシステム３２０は、第２のレンズ
３２４と第３のレンズ３２６との間において、ビーム３１０の水平方向の幅が、
ビーム３１０の垂直方向の幅にほぼ等しくなるように構成され得る。
【００４９】
他のレンズシステム（例えば、図４に示すような単レンズ４２０）も使用可能
である。ＦＵＲからの光を集束または平行にするのに適したトロイダル表面を有
する単レンズについて、本出願と同一の譲受人に譲渡された米国特許番号第５，
７９０，５７６号に記載がある。本明細書中、同出願を、参考として援用する。
複数の異なるレンズ構成およびレンズの組み合わせが、光ファイバとＦＵＲレー
ザとの間に効率的な光学的に結合を得るために用いられ得ることが理解される。
従って、「レンズシステム」という用語の使用は、レンズの種類の数を限定する
ものとして意図されておらず、ＦＵＲレーザからの光を光ファイバに結合させる
ために用いられる任意の光学システムを含むものとして意図される。
である。ＦＵＲからの光を集束または平行にするのに適したトロイダル表面を有
する単レンズについて、本出願と同一の譲受人に譲渡された米国特許番号第５，
７９０，５７６号に記載がある。本明細書中、同出願を、参考として援用する。
複数の異なるレンズ構成およびレンズの組み合わせが、光ファイバとＦＵＲレー
ザとの間に効率的な光学的に結合を得るために用いられ得ることが理解される。
従って、「レンズシステム」という用語の使用は、レンズの種類の数を限定する
ものとして意図されておらず、ＦＵＲレーザからの光を光ファイバに結合させる
ために用いられる任意の光学システムを含むものとして意図される。
【００５０】
インデックス導波チャネル３０４は全て省略され得る。図１１は、半導体レー
ザ１１００を示し、半導体レーザ１１００の出力は、レンズシステム１１２０を
介してファイバ１１３０に結合されている。レーザ１１００は、フレア利得セク
ション１１０２を含む。このフレア利得セクション１１０２は、出力端部１１０
８の方が後端部１１０６よりも幅広になっている。典型的には、後端部１１０６
上に反射率の高いコーティングが施され、出力端部１１０８上に反射防止コーテ
ィングが施される。出力端部１１０８を通じて伝送される光１１１０は、レンズ
システム１１２０によって、ファイバ１１３０の入力端部１１３２に結合される
。ファイバ１１３０は、ＦＢＧ１１３４を備え、これにより、コヒーレンスを崩
壊させるためのフィードバックを提供する。ファイバ１１３０は１つのモードコ
ア１１３６を有するため、ファイバコア１１３６に伝送され、ＦＢＧ１１３４か
ら反射してレーザ１１００に戻る光は、空間フィルタリングされて、１つの横モ
ードとなる。従って、単一モードファイバ１１３０は、レーザ１１００の空間的
モードを制御し、格子１１５４は、レーザ出力のスペクトル特性を制御する。最
適な効率を得るために、レンズシステム１１２０は、水平面において、ファイバ
の入力端部１１３２からの光をレーザ１１００の後端部１１０６上に集束させ、
これにより、後端部１１０６の直近部分にくびれ部（ｗａｉｓｔ）を形成する。
レンズシステム１１２０は、垂直面において、ファイバの入力端部からの光を、
レーザ１１００の出力面１１０８に集束させる。この構成の結果、１つの空間的
出力モードを制御する構成要素（すなわちファイバ１１３０）が、レーザ１１０
０から独立する。
ザ１１００を示し、半導体レーザ１１００の出力は、レンズシステム１１２０を
介してファイバ１１３０に結合されている。レーザ１１００は、フレア利得セク
ション１１０２を含む。このフレア利得セクション１１０２は、出力端部１１０
８の方が後端部１１０６よりも幅広になっている。典型的には、後端部１１０６
上に反射率の高いコーティングが施され、出力端部１１０８上に反射防止コーテ
ィングが施される。出力端部１１０８を通じて伝送される光１１１０は、レンズ
システム１１２０によって、ファイバ１１３０の入力端部１１３２に結合される
。ファイバ１１３０は、ＦＢＧ１１３４を備え、これにより、コヒーレンスを崩
壊させるためのフィードバックを提供する。ファイバ１１３０は１つのモードコ
ア１１３６を有するため、ファイバコア１１３６に伝送され、ＦＢＧ１１３４か
ら反射してレーザ１１００に戻る光は、空間フィルタリングされて、１つの横モ
ードとなる。従って、単一モードファイバ１１３０は、レーザ１１００の空間的
モードを制御し、格子１１５４は、レーザ出力のスペクトル特性を制御する。最
適な効率を得るために、レンズシステム１１２０は、水平面において、ファイバ
の入力端部１１３２からの光をレーザ１１００の後端部１１０６上に集束させ、
これにより、後端部１１０６の直近部分にくびれ部（ｗａｉｓｔ）を形成する。
レンズシステム１１２０は、垂直面において、ファイバの入力端部からの光を、
レーザ１１００の出力面１１０８に集束させる。この構成の結果、１つの空間的
出力モードを制御する構成要素（すなわちファイバ１１３０）が、レーザ１１０
０から独立する。
【００５１】
このレンズシステムでは、横モードを選択することも可能である。例えば、こ
のレンズシステムは、より高い準位のモードをフィルタリング除去するピンホー
ルまたは他のアパチャを含み得る。このレンズシステムはまた、空間フィルタも
含み得る。別の実施形態において、レンズシステムの焦点部分に配置されたプレ
ートがあり得、このプレートは、その焦点部分において部分的に反射する透明領
域を有し、他の部分において不透明である。このようなプレートを用いて、横モ
ードをフィルタリングすることが可能である。
のレンズシステムは、より高い準位のモードをフィルタリング除去するピンホー
ルまたは他のアパチャを含み得る。このレンズシステムはまた、空間フィルタも
含み得る。別の実施形態において、レンズシステムの焦点部分に配置されたプレ
ートがあり得、このプレートは、その焦点部分において部分的に反射する透明領
域を有し、他の部分において不透明である。このようなプレートを用いて、横モ
ードをフィルタリングすることが可能である。
【００５２】
従って、横モードの選択は、利得素子上において、レンズシステムにおいて、
またはファイバにおいて提供され得る。利得素子上での横モードの選択は、フレ
ア利得領域に結合されるインデックス導波チャネル（例えば、単一モードチャネ
ル）によって提供され得る。また、横モードの選択は、ファイバのコア（例えば
、単一モードファイバの単一モードコア）によっても提供され得る。横モードの
制御は、利得素子、レンズシステムおよびファイバの２つ以上の組み合わせにお
いて提供され得る。
またはファイバにおいて提供され得る。利得素子上での横モードの選択は、フレ
ア利得領域に結合されるインデックス導波チャネル（例えば、単一モードチャネ
ル）によって提供され得る。また、横モードの選択は、ファイバのコア（例えば
、単一モードファイバの単一モードコア）によっても提供され得る。横モードの
制御は、利得素子、レンズシステムおよびファイバの２つ以上の組み合わせにお
いて提供され得る。
【００５３】
図５は、コヒーレンス崩壊レーザソースの別の実施形態を示す。レーザソース
５００は、レンズシステム５２０によって第１のファイバ５３０に結合されたＦ
ＵＲレーザ５０１を含む。上述の実施例と異なり、この実施形態において、第１
のファイバ５３０内に反射素子は無い。その代わり、カプラ５３２を、第１のフ
ァイバ５３０に動作可能に接続して、第１のファイバ５３０からの光を第２のフ
ァイバ５３４に結合させるために用いる。第２のファイバ５３４は、反射素子（
例えば、ＦＢＧ５３６）を含む。反射素子５３６により反射された光は、カプラ
５３２および第１のファイバ５３０を通じて、レーザ５０１にフィードバックさ
れる。反射素子５３６の反射率およびレーザ５０１と反射素子５３６との間の分
離距離は、レーザ５０１がコヒーレンス崩壊様式（ｒｅｇｉｍｅ）で動作するこ
とが確実になるように選択され得る。この実施形態の利点は、反射素子５３６の
反射率または帯域幅を、ファイバ５３０をレーザ５０１に対して位置合わせする
必要無く、変更可能である点である。
５００は、レンズシステム５２０によって第１のファイバ５３０に結合されたＦ
ＵＲレーザ５０１を含む。上述の実施例と異なり、この実施形態において、第１
のファイバ５３０内に反射素子は無い。その代わり、カプラ５３２を、第１のフ
ァイバ５３０に動作可能に接続して、第１のファイバ５３０からの光を第２のフ
ァイバ５３４に結合させるために用いる。第２のファイバ５３４は、反射素子（
例えば、ＦＢＧ５３６）を含む。反射素子５３６により反射された光は、カプラ
５３２および第１のファイバ５３０を通じて、レーザ５０１にフィードバックさ
れる。反射素子５３６の反射率およびレーザ５０１と反射素子５３６との間の分
離距離は、レーザ５０１がコヒーレンス崩壊様式（ｒｅｇｉｍｅ）で動作するこ
とが確実になるように選択され得る。この実施形態の利点は、反射素子５３６の
反射率または帯域幅を、ファイバ５３０をレーザ５０１に対して位置合わせする
必要無く、変更可能である点である。
【００５４】
レーザ５０１へのフィードバックが低い場合、この実施形態は特に有用である
。特定の低い反射率値を有するＦＢＧを構築することは困難である。その１つの
理由として、ＦＢＧ反射率が低い場合、反射率の測定が困難である点がある。こ
の実施形態は、（製造がより簡単な）比較的高い反射率を有するＦＢＧ５３６を
用いることを可能にし、かつ、第１のファイバ５３０からの光のほんの一部のみ
を第２のファイバ５３２に方向付けるカプラ５３２を用いることにより、低いフ
ィードバックを達成する。第２のファイバ５３２に結合される光の量をカプラ５
３２を用いて制御する様式は比較的単刀直入な様式であるため、この実施形態は
、フィードバックの量を低くすることを可能にする。
。特定の低い反射率値を有するＦＢＧを構築することは困難である。その１つの
理由として、ＦＢＧ反射率が低い場合、反射率の測定が困難である点がある。こ
の実施形態は、（製造がより簡単な）比較的高い反射率を有するＦＢＧ５３６を
用いることを可能にし、かつ、第１のファイバ５３０からの光のほんの一部のみ
を第２のファイバ５３２に方向付けるカプラ５３２を用いることにより、低いフ
ィードバックを達成する。第２のファイバ５３２に結合される光の量をカプラ５
３２を用いて制御する様式は比較的単刀直入な様式であるため、この実施形態は
、フィードバックの量を低くすることを可能にする。
【００５５】
コントローラ５４０は典型的には、レーザソース５００に取り付けられる。こ
のコントローラは、電源として動作し得、電流をレーザ５０１に提供する。この
コントローラはまた、レーザ５０１の動作温度を安定させ得る。例えば、レーザ
５０１は、コントローラ５４０によって動作される熱電冷却器を含み得、これに
より、レーザ５０１を特定の動作温度まで冷却する。
のコントローラは、電源として動作し得、電流をレーザ５０１に提供する。この
コントローラはまた、レーザ５０１の動作温度を安定させ得る。例えば、レーザ
５０１は、コントローラ５４０によって動作される熱電冷却器を含み得、これに
より、レーザ５０１を特定の動作温度まで冷却する。
【００５６】
第１のファイバ５３０は、第２のカプラ５５２によってファイバ増幅器５５０
に光学的に結合される。ファイバ増幅器５５０は、例えば、光通信ファイバリン
クの一部であり得る。ファイバ増幅器５５０は、希土類添加ファイバ、ラマンフ
ァイバ増幅器、または他の任意の種類のファイバ増幅器であり得る。ファイバ増
幅器５５０は、カプラ５５２から大きく離れて設置され得、その場合、ファイバ
増幅器５５０は遠く離れてポンプされる。
に光学的に結合される。ファイバ増幅器５５０は、例えば、光通信ファイバリン
クの一部であり得る。ファイバ増幅器５５０は、希土類添加ファイバ、ラマンフ
ァイバ増幅器、または他の任意の種類のファイバ増幅器であり得る。ファイバ増
幅器５５０は、カプラ５５２から大きく離れて設置され得、その場合、ファイバ
増幅器５５０は遠く離れてポンプされる。
【００５７】
コヒーレンス崩壊、フレア利得半導体レーザの別の用途は、図６に示されるよ
うに、ファイバレーザをポンプすることである。レーザシステム６００はＦＵＲ
レーザ６０１を含み、ＦＵＲレーザ６０１の出力６１０は、レンズシステム６２
０を介してファイバ６３０に光学的に結合される。ファイバ６３０は第１のＦＢ
Ｇ６３２を含み、第１のＦＢＧ６３２は、レーザ５０１によって生成されるポン
プ光λｐの波長で反射を提供する。第１のＦＢＧ６３２は、レーザ６０１がコヒ
ーレンス崩壊様式（ｒｅｇｉｍｅ）で動作することをイネーブルする。ファイバ
６３０が他に２つのＦＢＧ６３４および６３６も含み、これらのＦＢＧ６３４お
よび６３６の各々は、ファイバレーザの波長λｆにおいて反射率を提供する。第
１のレーザＦＢＧ６３４は、高い反射率ＦＢＧであり得、これにより、光がλｆ
においてファイバ６３０を通過してレーザ６０１に向かう事態を避ける。第２の
レーザＦＢＧ６３６は典型的には、第１のレーザＦＢＧ６３４の反射率よりも低
い反射率を有し、ファイバレーザ出力カプラとして動作する。２つのレーザＦＢ
Ｇ６３４と６３６との間のレーザファイバ６３８のセクションは、典型的には希
土材料（例えば、エルビウム、イットリウムまたは他のいくつかの添加可能なレ
ージング種）で添加される。レーザファイバ６３８セクションはまた、１より多
いレージング種で同時添加（ｃｏ−ｄｏｐｅ）され得る。
うに、ファイバレーザをポンプすることである。レーザシステム６００はＦＵＲ
レーザ６０１を含み、ＦＵＲレーザ６０１の出力６１０は、レンズシステム６２
０を介してファイバ６３０に光学的に結合される。ファイバ６３０は第１のＦＢ
Ｇ６３２を含み、第１のＦＢＧ６３２は、レーザ５０１によって生成されるポン
プ光λｐの波長で反射を提供する。第１のＦＢＧ６３２は、レーザ６０１がコヒ
ーレンス崩壊様式（ｒｅｇｉｍｅ）で動作することをイネーブルする。ファイバ
６３０が他に２つのＦＢＧ６３４および６３６も含み、これらのＦＢＧ６３４お
よび６３６の各々は、ファイバレーザの波長λｆにおいて反射率を提供する。第
１のレーザＦＢＧ６３４は、高い反射率ＦＢＧであり得、これにより、光がλｆ
においてファイバ６３０を通過してレーザ６０１に向かう事態を避ける。第２の
レーザＦＢＧ６３６は典型的には、第１のレーザＦＢＧ６３４の反射率よりも低
い反射率を有し、ファイバレーザ出力カプラとして動作する。２つのレーザＦＢ
Ｇ６３４と６３６との間のレーザファイバ６３８のセクションは、典型的には希
土材料（例えば、エルビウム、イットリウムまたは他のいくつかの添加可能なレ
ージング種）で添加される。レーザファイバ６３８セクションはまた、１より多
いレージング種で同時添加（ｃｏ−ｄｏｐｅ）され得る。
【００５８】
コヒーレンス崩壊、フレア利得半導体レーザの他の用途は、図７Ａに示すよう
に、カスケード型ラマン共振器（ＣＲＲ）をポンプすることである。カスケード
型ラマン共振器については、米国特許第４，０３６，１０６号、第５，３２３，
４０４号および第７，７７８，０１４号に記載がある。本明細書中、同特許を参
考のため援用する。レーザシステム７００はＦＵＲレーザ７０１を含み、ＦＵＲ
レーザ７０１の出力７１０は、レンズシステム７２０を介してファイバ７３０に
光学的に結合される。ファイバ７３０は第１のＦＢＧ７３２を含み、第１のＦＢ
Ｇ７３２は、レーザ７０１によって生成されるポンプ光λｐの波長において反射
を提供する。
に、カスケード型ラマン共振器（ＣＲＲ）をポンプすることである。カスケード
型ラマン共振器については、米国特許第４，０３６，１０６号、第５，３２３，
４０４号および第７，７７８，０１４号に記載がある。本明細書中、同特許を参
考のため援用する。レーザシステム７００はＦＵＲレーザ７０１を含み、ＦＵＲ
レーザ７０１の出力７１０は、レンズシステム７２０を介してファイバ７３０に
光学的に結合される。ファイバ７３０は第１のＦＢＧ７３２を含み、第１のＦＢ
Ｇ７３２は、レーザ７０１によって生成されるポンプ光λｐの波長において反射
を提供する。
【００５９】
このファイバ７３０はまた、第１の２つのＦＢＧ７３４のセットおよび７３６
も含み、これにより、ファイバコアのストークスシフト分だけポンプ波長λｐか
ら離れた第１のラマン波長λａにおいて、反射率を提供する。従って、λａの場
合に共振器内に十分なポンプパワーがある場合、ＦＢＧ７３４と７３６との間に
形成された第１のラマン共振器において、λａにおいて振動が発生し得る。
も含み、これにより、ファイバコアのストークスシフト分だけポンプ波長λｐか
ら離れた第１のラマン波長λａにおいて、反射率を提供する。従って、λａの場
合に共振器内に十分なポンプパワーがある場合、ＦＢＧ７３４と７３６との間に
形成された第１のラマン共振器において、λａにおいて振動が発生し得る。
【００６０】
このファイバはまた、第２の１組のＦＢＧ７３８および７４０も含み得、これ
らのＦＢＧ７３８および７４０は、第１の１組であるＦＢＧ７３４と７３６との
間にスタックされ、これにより、第２のＦＢＧは、ファイバコアのストークスシ
フト分だけλａから離れたλｂにおいて、反射率を提供する。従って、λｂは、
２つのストークスシフト分だけλｐから離れている。この第２のラマン共振器は
、ＦＢＧ７３８と７４０との間に形成され、第１のラマン空洞内においてλａの
波長の光が第２のラマン共振器の閾値を越えるくらいに十分に高い強度に到達し
た場合、振動する。
らのＦＢＧ７３８および７４０は、第１の１組であるＦＢＧ７３４と７３６との
間にスタックされ、これにより、第２のＦＢＧは、ファイバコアのストークスシ
フト分だけλａから離れたλｂにおいて、反射率を提供する。従って、λｂは、
２つのストークスシフト分だけλｐから離れている。この第２のラマン共振器は
、ＦＢＧ７３８と７４０との間に形成され、第１のラマン空洞内においてλａの
波長の光が第２のラマン共振器の閾値を越えるくらいに十分に高い強度に到達し
た場合、振動する。
【００６１】
さらなるラマン共振器が追加され得、互いにおいてスタックされ得、各連続す
る共振器は、ストークスシフトに等しい量だけ先行の共振器と異なる波長で動作
することが理解される。ラマンファイバ共振器の長さは、ポンプパワーレベルに
よる。
る共振器は、ストークスシフトに等しい量だけ先行の共振器と異なる波長で動作
することが理解される。ラマンファイバ共振器の長さは、ポンプパワーレベルに
よる。
【００６２】
カスケード型ラマン共振器は、互いに物理的にスタックさせる必要がない。例
えば、ＦＢＧ７４０を、ＦＢＧ７３４と７３６との間に形成された第１のラマン
共振器の外部に配置することが可能である。しかし、ラマン共振器間に十分なオ
ーバーラップがあり、十分なラマン利得を提供し、これにより発振可能にするこ
とが重要である。効率が最大になるのは、第２のラマン共振器を第１のラマン共
振器内に収容した場合である。
えば、ＦＢＧ７４０を、ＦＢＧ７３４と７３６との間に形成された第１のラマン
共振器の外部に配置することが可能である。しかし、ラマン共振器間に十分なオ
ーバーラップがあり、十分なラマン利得を提供し、これにより発振可能にするこ
とが重要である。効率が最大になるのは、第２のラマン共振器を第１のラマン共
振器内に収容した場合である。
【００６３】
図７Ａに示す実施形態において、コヒーレンス崩壊領域においてポンプレーザ
７０１が動作することを確実にするような反射率をλｐにおいて提供する第１の
ＦＢＧ７３２が、レーザ７０１からのカスケード型ラマン共振器の反対側に配置
される。この配置は必ずしも行なわれるわけではなく、第１のＦＢＧ７３２は、
例えば、図７Ｂに示すように、レーザ７０１の出力のより近傍に配置され得る。
第１のＦＢＧ７３２用に選択される反射率は、第１のＦＢＧ７３２の位置により
異なる。例えば、図７Ｂ中に図示する構成において、第１のＦＢＧ７３２がレー
ザ７０１から約０．１〜１ｍ以内に配置された場合、格子反射率値は、コヒーレ
ンス崩壊モードでの動作を確実にするだけ十分に低く選択され得る。
７０１が動作することを確実にするような反射率をλｐにおいて提供する第１の
ＦＢＧ７３２が、レーザ７０１からのカスケード型ラマン共振器の反対側に配置
される。この配置は必ずしも行なわれるわけではなく、第１のＦＢＧ７３２は、
例えば、図７Ｂに示すように、レーザ７０１の出力のより近傍に配置され得る。
第１のＦＢＧ７３２用に選択される反射率は、第１のＦＢＧ７３２の位置により
異なる。例えば、図７Ｂ中に図示する構成において、第１のＦＢＧ７３２がレー
ザ７０１から約０．１〜１ｍ以内に配置された場合、格子反射率値は、コヒーレ
ンス崩壊モードでの動作を確実にするだけ十分に低く選択され得る。
【００６４】
単ポンプレーザを用いて、１つ以上のファイバデバイスをポンプすることが可
能である。上述した実施形態は、１つのファイバデバイスをポンプする単ポンプ
レーザを示す。しかし、単ポンプレーザは、複数のファイバデバイスをポンプす
るためにも用いられ得、例えば、第１のＦＢＧ７３２と格子７３４との間に配置
されたカプラを用いて、レーザ７０１からの光のフラクションを、第２のラマン
レーザまたは他のいくつかのファイバデバイスに結合させることができる。従っ
て、レーザ７０１からの出力は、２つ以上のファイバデバイスであり得る。
能である。上述した実施形態は、１つのファイバデバイスをポンプする単ポンプ
レーザを示す。しかし、単ポンプレーザは、複数のファイバデバイスをポンプす
るためにも用いられ得、例えば、第１のＦＢＧ７３２と格子７３４との間に配置
されたカプラを用いて、レーザ７０１からの光のフラクションを、第２のラマン
レーザまたは他のいくつかのファイバデバイスに結合させることができる。従っ
て、レーザ７０１からの出力は、２つ以上のファイバデバイスであり得る。
【００６５】
さらに、複数のポンプレーザからの出力を、単ファイバと組み合わせて、複数
のポンプソースを備えるファイバデバイスをポンプすることができる。このよう
な構成は、特定の利点（例えば、ファイバデバイスに送出されるポンプパワーを
増加させること、または、単ポンプソースからは入手不可能な特定のスペクトル
を有するポンプ光を送出すること）を提供する。また、複数のポンプレーザは、
複数のファイバデバイスをポンプするためにも使用可能であることが理解される
。以下に記載される実施形態において、複数のポンプレーザを用いてファイバデ
バイスをポンプするいくつかの方法について説明する。これらの特定の実施例は
、ポンプレーザと共に使用可能な構成のいくつかを説明するものとして意図され
ているのであって、可能な構成を制限するように意図されたものではない。以下
に示す実施形態は、その記載と異なるファイバデバイスとも利用可能であること
が理解される。
のポンプソースを備えるファイバデバイスをポンプすることができる。このよう
な構成は、特定の利点（例えば、ファイバデバイスに送出されるポンプパワーを
増加させること、または、単ポンプソースからは入手不可能な特定のスペクトル
を有するポンプ光を送出すること）を提供する。また、複数のポンプレーザは、
複数のファイバデバイスをポンプするためにも使用可能であることが理解される
。以下に記載される実施形態において、複数のポンプレーザを用いてファイバデ
バイスをポンプするいくつかの方法について説明する。これらの特定の実施例は
、ポンプレーザと共に使用可能な構成のいくつかを説明するものとして意図され
ているのであって、可能な構成を制限するように意図されたものではない。以下
に示す実施形態は、その記載と異なるファイバデバイスとも利用可能であること
が理解される。
【００６６】
複数のポンプレーザは、希土類添加ファイバデバイスをポンプする際に有用で
ある。なぜならば、利用可能なポンプパワーが増加し、また、重複するポンプレ
ーザがある結果、利用可能性が増加するからである。同様の理由により、複数の
ポンプレーザは、ラマンベースのファイバデバイスをポンプする際にも有用であ
る。なぜならば、ここでも、複数のポンプ波長を用いると、ポンプ光スペクトル
全体を個別に調整し、動的に制御できるからである。
ある。なぜならば、利用可能なポンプパワーが増加し、また、重複するポンプレ
ーザがある結果、利用可能性が増加するからである。同様の理由により、複数の
ポンプレーザは、ラマンベースのファイバデバイスをポンプする際にも有用であ
る。なぜならば、ここでも、複数のポンプ波長を用いると、ポンプ光スペクトル
全体を個別に調整し、動的に制御できるからである。
【００６７】
図８に示す複数のレーザソースの組み合わせは、例えば、１つ以上のファイバ
デバイス（例えば、ファイバレーザまたはファイバ増幅器）をポンプするために
用いられ得る。この図示の方式は、任意の数のポンプレーザで利用可能であり、
Ｎ個のポンプレーザ８０１ａ、８０１ｂ、．．．８０１ｎについて図示されてい
る。各レーザ８０１ａ、８０１ｂ、．．．８０１ｎからの光８１０は、各レンズ
システム８２０によって各ファイバ８３０中に集束される。各ファイバ８３０は
、ＦＢＧ８３２ａ、８３２ｂ、．．．８３２ｎを含み、各レーザ８０１ａ、８０
１ｂ、．．．８０１ｎを制御して、各波長λ１、λ２、．．．λＮにおいて、コ
ヒーレンス崩壊様式（ｒｅｇｉｍｅ）で動作する。各波長λ１、λ２、．．．λ
Ｎの一部または全ては同じであるか、または、全て異なり得る。異なるレーザ８
０１ａ、８０１ｂ、．．．８０１ｎからの光は、結合器８４０において結合され
、これにより、各ポンプレーザ８０１ａ、８０１ｂ、．．．８０１ｎまたはポン
プレーザ８０１ａ、８０１ｂ、．．．８０１ｎのいくつかの小結合からの光の結
合を含む出力が得られる。結合器８４０は、任意の適切な種類の結合器（例えば
、スターカプラ、ＷＤＭカプラ、ｙ−カプラのスタックまたはそのようなもの）
であり得る。
デバイス（例えば、ファイバレーザまたはファイバ増幅器）をポンプするために
用いられ得る。この図示の方式は、任意の数のポンプレーザで利用可能であり、
Ｎ個のポンプレーザ８０１ａ、８０１ｂ、．．．８０１ｎについて図示されてい
る。各レーザ８０１ａ、８０１ｂ、．．．８０１ｎからの光８１０は、各レンズ
システム８２０によって各ファイバ８３０中に集束される。各ファイバ８３０は
、ＦＢＧ８３２ａ、８３２ｂ、．．．８３２ｎを含み、各レーザ８０１ａ、８０
１ｂ、．．．８０１ｎを制御して、各波長λ１、λ２、．．．λＮにおいて、コ
ヒーレンス崩壊様式（ｒｅｇｉｍｅ）で動作する。各波長λ１、λ２、．．．λ
Ｎの一部または全ては同じであるか、または、全て異なり得る。異なるレーザ８
０１ａ、８０１ｂ、．．．８０１ｎからの光は、結合器８４０において結合され
、これにより、各ポンプレーザ８０１ａ、８０１ｂ、．．．８０１ｎまたはポン
プレーザ８０１ａ、８０１ｂ、．．．８０１ｎのいくつかの小結合からの光の結
合を含む出力が得られる。結合器８４０は、任意の適切な種類の結合器（例えば
、スターカプラ、ＷＤＭカプラ、ｙ−カプラのスタックまたはそのようなもの）
であり得る。
【００６８】
結合器８４０は、単出力または複数の出力を有し得る。図示の実施形態は、Ｍ
個の異なる出力ファイバ８５０ａ、８５０ｂ、．．．８５０ｍに送られるＭ個の
出力を有する。これらのＭ個の異なる出力ファイバ８５０ａ、８５０ｂ、．．．
８５０ｍは、各カプラ８５１ａ、８５２ｂ、．．．８５２ｍを介して、各ファイ
バデバイス８５２ａ、８５２ｂ、．．．８５２ｍに光学的に結合される。これら
のファイバデバイス８５２ａ．．．８５２ｍは、例えば、ファイバレーザ（例え
ば、ファブリーペロファイバレーザあるいはＤＦＢファイバレーザまたはファイ
バ増幅器）であり得、その少なくともいくつかは、光通信システムに結合される
か、または、ファイバレーザとファイバ増幅器との組み合わせであり得る。出力
ファイバ８５０ａ、８５０ｂ、．．．８５０ｍ自身は、ファイバデバイスを含み
得、これにより、例えば、カプラ８４０からの出力が、複数のファイバレーザに
直接送られる。
個の異なる出力ファイバ８５０ａ、８５０ｂ、．．．８５０ｍに送られるＭ個の
出力を有する。これらのＭ個の異なる出力ファイバ８５０ａ、８５０ｂ、．．．
８５０ｍは、各カプラ８５１ａ、８５２ｂ、．．．８５２ｍを介して、各ファイ
バデバイス８５２ａ、８５２ｂ、．．．８５２ｍに光学的に結合される。これら
のファイバデバイス８５２ａ．．．８５２ｍは、例えば、ファイバレーザ（例え
ば、ファブリーペロファイバレーザあるいはＤＦＢファイバレーザまたはファイ
バ増幅器）であり得、その少なくともいくつかは、光通信システムに結合される
か、または、ファイバレーザとファイバ増幅器との組み合わせであり得る。出力
ファイバ８５０ａ、８５０ｂ、．．．８５０ｍ自身は、ファイバデバイスを含み
得、これにより、例えば、カプラ８４０からの出力が、複数のファイバレーザに
直接送られる。
【００６９】
さらに、ファイバデバイス８５０ａ、８５０ｂ、．．．８５０ｍのうち１つ以
上が、分散型フィードバック（ＤＦＢ）ファイバレーザであり得る。ＤＦＢファ
イバレーザの構造は、従来のレーザが用いる構造（例えば、ミラーまたはブラッ
グ格子の構造）と異なり、これにより、局所化されたフィードバックを提供する
。ＤＦＢファイバレーザは、励起可能ファイバ（例えば、希土類添加ファイバ）
を含む。添加されたファイバは、ＦＢＧで上書きされ、これにより、レーザ利得
領域はファイバ格子を通じて伸びる。ＤＦＢ−ＦＢＧは典型的には、格子部分に
沿ってλ／４の位相のずれ部分を有し、これにより、出力波長の安定性を増加さ
せる。ファイバＤＦＢによって提供される利点は、例えば、モードホッピングを
被るファブリーペロファイバレーザの場合よりもモードが安定している点である
。典型的には、数ｃｍ長いＦＢＧを生成するのが困難なため、ファイバＤＦＢレ
ーザは出力パワーに制約がある。そのため、ＤＦＢファイバレーザの後にファイ
バ増幅器セクションを後続させ、これにより、パワーを高め得る。
上が、分散型フィードバック（ＤＦＢ）ファイバレーザであり得る。ＤＦＢファ
イバレーザの構造は、従来のレーザが用いる構造（例えば、ミラーまたはブラッ
グ格子の構造）と異なり、これにより、局所化されたフィードバックを提供する
。ＤＦＢファイバレーザは、励起可能ファイバ（例えば、希土類添加ファイバ）
を含む。添加されたファイバは、ＦＢＧで上書きされ、これにより、レーザ利得
領域はファイバ格子を通じて伸びる。ＤＦＢ−ＦＢＧは典型的には、格子部分に
沿ってλ／４の位相のずれ部分を有し、これにより、出力波長の安定性を増加さ
せる。ファイバＤＦＢによって提供される利点は、例えば、モードホッピングを
被るファブリーペロファイバレーザの場合よりもモードが安定している点である
。典型的には、数ｃｍ長いＦＢＧを生成するのが困難なため、ファイバＤＦＢレ
ーザは出力パワーに制約がある。そのため、ＤＦＢファイバレーザの後にファイ
バ増幅器セクションを後続させ、これにより、パワーを高め得る。
【００７０】
ファイバＤＦＢレーザと、ファイバＦＢＧを用いるファブリーペロレーザとは
、例えば、格子を含むファイバ部分を延伸させることにより、チューニングされ
得る。ファイバ媒体分極は保持されるか、または、非分極状態が保持され得る。
、例えば、格子を含むファイバ部分を延伸させることにより、チューニングされ
得る。ファイバ媒体分極は保持されるか、または、非分極状態が保持され得る。
【００７１】
図９Ａに示される実施形態中に示すように、複数のレーザを用いて、複数のフ
ァイバレーザをポンプすることが可能である。ここで、ポンプ光を、波長マルチ
プレクサにおいて結合させる。４つのポンプレーザを図示しているが、他の数の
ポンプレーザも使用可能であることが理解される。
ァイバレーザをポンプすることが可能である。ここで、ポンプ光を、波長マルチ
プレクサにおいて結合させる。４つのポンプレーザを図示しているが、他の数の
ポンプレーザも使用可能であることが理解される。
【００７２】
ポンプレーザ９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃおよび９０１ｄからの光９１０は
、各レンズシステム９２０によって各ファイバ９３０に結合される。ファイバ９
３０は、ＦＢＧ９３２ａ、９３２ｂ、９３２ｃおよび９３２ｄを含み、これによ
り、レーザ９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃおよび９０１ｄを制御し、各波長λ１
、λ２、λ３およびλ４においてコヒーレンス崩壊様式で動作する。各レーザ９
０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃおよび９０１ｄからの出力は、ＷＤＭ結合器９４０
において結合され、これにより、λ１、λ２、λ３およびλ４において光を含む
出力９３８において光を提供する。
、各レンズシステム９２０によって各ファイバ９３０に結合される。ファイバ９
３０は、ＦＢＧ９３２ａ、９３２ｂ、９３２ｃおよび９３２ｄを含み、これによ
り、レーザ９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃおよび９０１ｄを制御し、各波長λ１
、λ２、λ３およびλ４においてコヒーレンス崩壊様式で動作する。各レーザ９
０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃおよび９０１ｄからの出力は、ＷＤＭ結合器９４０
において結合され、これにより、λ１、λ２、λ３およびλ４において光を含む
出力９３８において光を提供する。
【００７３】
出力９３８からの光は、１つ以上の結合ファイバ（例えば、結合ファイバ９５
０ａ、９５０ｂおよび９５０ｃ）を通過し、各カプラ９５１ａ、９５１ｂおよび
９５１ｃを通じて、複数のファイバデバイス９５２ａ、９５２ｂおよび９５２ｃ
に方向付けられる。３つのファイバデバイス９５２ａ、９５２ｂおよび９５２ｃ
を図示しているが、出力９３８からの光は、他の数のファイバデバイス９５２に
も接続可能であることが理解される。ファイバデバイス９５２は、励起可能ファ
イバデバイス（例えば、ラマンベースのデバイスまたは希土類添加ファイバデバ
イス）であり得る。例えば、ファイバデバイス９５２はラマン増幅器であり得、
各ファイバデバイス９５２は、光通信システムから受信した信号を増幅するよう
に結合された、ある長さのラマン励起可能ファイバを含む。このような構成は、
ポンプ光のスペクトルを所望のスペクトルに個別調整できるため、有利である。
０ａ、９５０ｂおよび９５０ｃ）を通過し、各カプラ９５１ａ、９５１ｂおよび
９５１ｃを通じて、複数のファイバデバイス９５２ａ、９５２ｂおよび９５２ｃ
に方向付けられる。３つのファイバデバイス９５２ａ、９５２ｂおよび９５２ｃ
を図示しているが、出力９３８からの光は、他の数のファイバデバイス９５２に
も接続可能であることが理解される。ファイバデバイス９５２は、励起可能ファ
イバデバイス（例えば、ラマンベースのデバイスまたは希土類添加ファイバデバ
イス）であり得る。例えば、ファイバデバイス９５２はラマン増幅器であり得、
各ファイバデバイス９５２は、光通信システムから受信した信号を増幅するよう
に結合された、ある長さのラマン励起可能ファイバを含む。このような構成は、
ポンプ光のスペクトルを所望のスペクトルに個別調整できるため、有利である。
【００７４】
この実施形態は、例えば、利得等価の場合に有利である。なぜならば、この実
施形態は、複数の別個の波長で動作するポンプソースを提供し、各波長における
パワーレベルを、残りの波長におけるパワーレベルに対して個別に調節可能であ
るからである。これは、光スペクトルの特定のスペクトルの分布（ｐｒｏｆｉｌ
ｅ）、利得等価を個別調整する場合、ポンプパワーの欠乏を補償する場合、およ
び動的ポンプを制御する場合に有利である。例えば、この実施形態は、図９Ｂを
参照してさらに説明するような、ラマンシステムをポンプする場合に有利であり
得る。ラマン利得分布は、ポンプ波長の各々と関連付けられる。この図は、２つ
のラマン利得分布（Ｇ１およびＧ２）を示し、Ｇ１およびＧ２は、２つの異なる
ポンプ波長λ１およびλ２と関連付けられる。分かり易くするため、２つの利得
分布Ｇ１およびＧ２のみを図示している。４つのポンプ波長λ１、λ２、λ３お
よびλ４を備えるポンプソースは、各ポンプ波長の利得分布の組み合わせである
利得分布全体を提供することが理解される。
施形態は、複数の別個の波長で動作するポンプソースを提供し、各波長における
パワーレベルを、残りの波長におけるパワーレベルに対して個別に調節可能であ
るからである。これは、光スペクトルの特定のスペクトルの分布（ｐｒｏｆｉｌ
ｅ）、利得等価を個別調整する場合、ポンプパワーの欠乏を補償する場合、およ
び動的ポンプを制御する場合に有利である。例えば、この実施形態は、図９Ｂを
参照してさらに説明するような、ラマンシステムをポンプする場合に有利であり
得る。ラマン利得分布は、ポンプ波長の各々と関連付けられる。この図は、２つ
のラマン利得分布（Ｇ１およびＧ２）を示し、Ｇ１およびＧ２は、２つの異なる
ポンプ波長λ１およびλ２と関連付けられる。分かり易くするため、２つの利得
分布Ｇ１およびＧ２のみを図示している。４つのポンプ波長λ１、λ２、λ３お
よびλ４を備えるポンプソースは、各ポンプ波長の利得分布の組み合わせである
利得分布全体を提供することが理解される。
【００７５】
ラマン利得分布ＧｌおよびＧ２の個々の形態は、実質的には同一であるが、Ｇ
ｌおよびＧ２は、λ１とλ２との差の分だけ波長分離される。ラマン利得分布の
合計Ｇｔは、各ポンプ波長と関連付けられた利得分布の合計である。従って、こ
の実施例の場合、Ｇｔ＝Ｇ１＋Ｇ２である。ポンプ波長を十分に考慮して選択す
ることにより、個々のラマン利得分布を、ラマン利得の不均等部分を除去（ｓｍ
ｏｏｔｈ ｏｕｔ）するように配置することができる。例えば、利得分布の合計
Ｇｔは、個々の分布Ｇ１およびＧ２よりも滑らかである。従って、ラマン増幅器
または共振器中のラマン利得の合計を、特定の波長範囲にわたって比較的均等と
なるように個別調整することが可能である。複数のポンプ波長を用いて、ラマン
利得を広幅化するとが可能である：利得分布の合計Ｇｔは、単一の個々の単ラマ
ン利得分布よりも帯域幅が広い。複数の独立したポンプソースを用いることによ
り、ポンプ帯域幅を増加させ、利得分布を均等化し、ラマン利得を動的に制御す
ることが可能となる。
ｌおよびＧ２は、λ１とλ２との差の分だけ波長分離される。ラマン利得分布の
合計Ｇｔは、各ポンプ波長と関連付けられた利得分布の合計である。従って、こ
の実施例の場合、Ｇｔ＝Ｇ１＋Ｇ２である。ポンプ波長を十分に考慮して選択す
ることにより、個々のラマン利得分布を、ラマン利得の不均等部分を除去（ｓｍ
ｏｏｔｈ ｏｕｔ）するように配置することができる。例えば、利得分布の合計
Ｇｔは、個々の分布Ｇ１およびＧ２よりも滑らかである。従って、ラマン増幅器
または共振器中のラマン利得の合計を、特定の波長範囲にわたって比較的均等と
なるように個別調整することが可能である。複数のポンプ波長を用いて、ラマン
利得を広幅化するとが可能である：利得分布の合計Ｇｔは、単一の個々の単ラマ
ン利得分布よりも帯域幅が広い。複数の独立したポンプソースを用いることによ
り、ポンプ帯域幅を増加させ、利得分布を均等化し、ラマン利得を動的に制御す
ることが可能となる。
【００７６】
図１０は、複数のレーザを用いた別の実施形態を示す。この実施形態において
、複数のレーザの隣接する１対のレーザからの光を、他のレーザ対からの光と段
階的に組み合わせる。この実施形態では４つのレーザシステムを図示しているが
、他の数のレーザも使用可能である。４つのレーザ１００１ａ、１００１ｂ、１
００１ｃおよび１００１ｄはそれぞれ、各波長λ１、λ２、λ３およびλ４にお
いて、光を生成する。第１の２つのレーザ１００１ａおよび１００１ｂからの光
１０１０を、第１の結合器１０４０において組み合わせ、これにより、出力ファ
イバ１０４６において、λ１およびλ２における光の組み合わせを提供する。第
２の１対のレーザ１００１ｃおよび１００１ｄからの光を、第２の結合器１０４
２において組み合わせ、これにより、出力ファイバ１０４８において、λ３およ
びλ４における光の組み合わせを提供する。次いで、これら２つの結合器１０４
０および１０４２からの光を、第３の結合器１０４４において結合し、これによ
り、ファイバ１０５０において、４つの波長λ１、λ２、λ３およびλ４全てを
含む光学出力を提供する。
、複数のレーザの隣接する１対のレーザからの光を、他のレーザ対からの光と段
階的に組み合わせる。この実施形態では４つのレーザシステムを図示しているが
、他の数のレーザも使用可能である。４つのレーザ１００１ａ、１００１ｂ、１
００１ｃおよび１００１ｄはそれぞれ、各波長λ１、λ２、λ３およびλ４にお
いて、光を生成する。第１の２つのレーザ１００１ａおよび１００１ｂからの光
１０１０を、第１の結合器１０４０において組み合わせ、これにより、出力ファ
イバ１０４６において、λ１およびλ２における光の組み合わせを提供する。第
２の１対のレーザ１００１ｃおよび１００１ｄからの光を、第２の結合器１０４
２において組み合わせ、これにより、出力ファイバ１０４８において、λ３およ
びλ４における光の組み合わせを提供する。次いで、これら２つの結合器１０４
０および１０４２からの光を、第３の結合器１０４４において結合し、これによ
り、ファイバ１０５０において、４つの波長λ１、λ２、λ３およびλ４全てを
含む光学出力を提供する。
【００７７】
この実施形態および上記の残りの複数のレーザ実施形態の重要な利点は、ファ
イバシステム内に重複性を構築することを可能にするため、長期の動作時に信頼
性を得ることができる点である。これらのレーザの全てが、異なる波長で動作す
るわけではない。４つ未満のレーザから、ファイバデバイスをポンプするだけの
十分なパワーを得られ、残りのレーザを、レーザが故障した場合の代替用として
保持する。レーザ１００１ａ．．．１００１ｄのうちいくつかが、システム中に
構築されたある程度の重複性によって異なる波長で動作し得る（例えば、２つの
レーザが異なる波長で動作し、各レーザは、それぞれ同じ波長で動作するバック
アップを有する等）ことが、理解される。
イバシステム内に重複性を構築することを可能にするため、長期の動作時に信頼
性を得ることができる点である。これらのレーザの全てが、異なる波長で動作す
るわけではない。４つ未満のレーザから、ファイバデバイスをポンプするだけの
十分なパワーを得られ、残りのレーザを、レーザが故障した場合の代替用として
保持する。レーザ１００１ａ．．．１００１ｄのうちいくつかが、システム中に
構築されたある程度の重複性によって異なる波長で動作し得る（例えば、２つの
レーザが異なる波長で動作し、各レーザは、それぞれ同じ波長で動作するバック
アップを有する等）ことが、理解される。
【００７８】
様々な実施例を上記に述べてきたが、本発明は、これらの実施例の詳細に限定
されない。例えば、上記の実施形態において、半導体レーザは、任意の適切な半
導体材料（例えば、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓデバイスおよびＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＰデバイス。但し、これらに限定されない）に基づき得ることが理解される。
ファイバ格子は、自身の両端においてではないにしろ、自身の端部のうち少なく
とも１つにおいてアポダイゼイションを受け得（ａｐｏｄｉｚｅｄ）、これによ
り、スペクトルの側部ローブ（ｓｉｄｅ ｌｏｂｅｓ）を無くす。また、ファイ
バ格子はチャープもされ得る。上記実施形態の任意の実施形態において任意のフ
ァイバ格子が調整され得る（例えば、ファイバを機械的に延伸する、または熱膨
張／収縮等）。さらに、ファイバの入射面は平面であるか、または、レンズとし
て機能するように曲面であり得る。ファイバの入射面は、光学軸に対して僅かな
角度で形成され得、これにより、光学軸に沿ってフィードバックする不要な反射
を回避する。
されない。例えば、上記の実施形態において、半導体レーザは、任意の適切な半
導体材料（例えば、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓデバイスおよびＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＰデバイス。但し、これらに限定されない）に基づき得ることが理解される。
ファイバ格子は、自身の両端においてではないにしろ、自身の端部のうち少なく
とも１つにおいてアポダイゼイションを受け得（ａｐｏｄｉｚｅｄ）、これによ
り、スペクトルの側部ローブ（ｓｉｄｅ ｌｏｂｅｓ）を無くす。また、ファイ
バ格子はチャープもされ得る。上記実施形態の任意の実施形態において任意のフ
ァイバ格子が調整され得る（例えば、ファイバを機械的に延伸する、または熱膨
張／収縮等）。さらに、ファイバの入射面は平面であるか、または、レンズとし
て機能するように曲面であり得る。ファイバの入射面は、光学軸に対して僅かな
角度で形成され得、これにより、光学軸に沿ってフィードバックする不要な反射
を回避する。
【００７９】
上述したように、本発明は、半導体レーザに適合可能である。本発明は、多く
の異なる用途を有するものの、ファイバ増幅器のポンプ用途に適切な回折が限定
され、パワーが大きく、回折が限定されたレーザ出力を提供する場合に特に有用
であると考えられる。従って、本発明は、上記の特定の実施例に限定されるもの
としてではなく、本明細書中の特許請求の範囲中に適切に記載されている本明細
書の全曲面を含むものとして理解されるべきである。本明細書を読めば、様々な
改変、均等なプロセス、および本発明が適合可能な多様な構造が、本発明に関連
する当業者にとって容易に明らかとなる。本明細書中の特許請求の範囲は、この
ような改変およびデバイスを含むものとして意図される。
の異なる用途を有するものの、ファイバ増幅器のポンプ用途に適切な回折が限定
され、パワーが大きく、回折が限定されたレーザ出力を提供する場合に特に有用
であると考えられる。従って、本発明は、上記の特定の実施例に限定されるもの
としてではなく、本明細書中の特許請求の範囲中に適切に記載されている本明細
書の全曲面を含むものとして理解されるべきである。本明細書を読めば、様々な
改変、均等なプロセス、および本発明が適合可能な多様な構造が、本発明に関連
する当業者にとって容易に明らかとなる。本明細書中の特許請求の範囲は、この
ような改変およびデバイスを含むものとして意図される。
【図１】
図１は、光ファイバ通信システムの実施形態を示す図である。
【図２】
図２は、単一モード導波領域に結合されたフレア増幅領域を有する半導体利得
素子を示す図である。
素子を示す図である。
【図３Ａ】
図３Ａは、本発明の実施形態による、半導体利得素子からファイバ格子を有す
るファイバまで光を結合させる１つのアプローチを示す図である。
るファイバまで光を結合させる１つのアプローチを示す図である。
【図３Ｂ】
図３Ｂは、本発明の実施形態による、半導体利得素子からファイバ格子を有す
るファイバまで光を結合させる１つのアプローチを示す図である。
るファイバまで光を結合させる１つのアプローチを示す図である。
【図４】
図４は、半導体利得素子からファイバ格子を有するファイバまで光を結合させ
る他のアプローチを示す図である。
る他のアプローチを示す図である。
【図５】
図５は、フレア利得セクションを有し、ファイバ格子に結合された半導体利得
素子の別の実施形態を示す図である。
素子の別の実施形態を示す図である。
【図６】
図６は、コヒーレンス崩壊した半導体レーザによってポンプされたファイバレ
ーザの実施形態を示す図である。
ーザの実施形態を示す図である。
【図７Ａ】
図７Ａは、コヒーレンス崩壊した半導体レーザによってポンプされたカスケー
ド型ファイバラマンレーザの異なる実施形態を示す図である。
ド型ファイバラマンレーザの異なる実施形態を示す図である。
【図７Ｂ】
図７Ｂは、コヒーレンス崩壊した半導体レーザによってポンプされたカスケー
ド型ファイバラマンレーザの異なる実施形態を示す図である。
ド型ファイバラマンレーザの異なる実施形態を示す図である。
【図８】
図８は、波長多重化ポンプソースを有するファイバレーザシステムを示す図で
ある。
ある。
【図９Ａ】
図９Ａは、複数のコヒーレント崩壊したハイパワーレーザを有する光ファイバ
システムを示す図である。
システムを示す図である。
【図９Ｂ】
図９Ｂは、複数のポンプソースを用いたラマン利得デバイスのポンピング波長
スキームの例を示す図である。
スキームの例を示す図である。
【図１０】
図１０は、複数のファイバレーザに結合された複数のポンプレーザを有するフ
ァイバシステムを示す図である。
ァイバシステムを示す図である。
【図１１】
図１１は、ファイバに結合されたフレア利得領域を有する半導体レーザの実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図１２】
図１２は、格子ロックした状態のフレア不安定共振器（ＦＵＲ）半導体レーザ
のファイバ光出力対電流のグラフを示す。
のファイバ光出力対電流のグラフを示す。
【図１３】
図１３は、格子ロックした状態で動作するＦＵＲ半導体レーザのスペクトルを
示す。
示す。
【図１４】
図１４は、外部ファイバ格子フィードバックの有無の両方で動作するＦＵＲ半
導体レーザのフラウンホーファービームパターンを示す図である。
導体レーザのフラウンホーファービームパターンを示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(31)優先権主張番号 ０９／３１３，７４１
(32)優先日 平成11年５月18日(1999．5．18)
(33)優先権主張国 米国（ＵＳ）
(31)優先権主張番号 ０９／３７５，６８７
(32)優先日 平成11年８月17日(1999．8．17)
(33)優先権主張国 米国（ＵＳ）
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＣＮ，Ｊ
Ｐ，ＫＲ
(72)発明者 オブライエン， ステファン
アメリカ合衆国 ペンシルベニア 18069，
オレフィールド， ウイニーウッド ロ
ード 1328
(72)発明者 ハイベリ， マッツ
スウェーデン国 ヴァストラ フロウルン
ダ エス−421 61， イェベガルズヴァ
ーゲン ８
(72)発明者 ラング， ロバート ジェイ．
アメリカ合衆国 カリフォルニア 94588，
プレザントン， オリーブ ドライブ
7580
(72)発明者 ヴァイル， エドワード
アメリカ合衆国 カリフォルニア 94025，
メンロ パーク， ローブル アベニュ
ー 894
Ｆターム(参考） 5F072 AB09 AK06 PP07 QQ07 YY17
5F073 AA63 AA67 AA83 AA89 AB27
AB28 BA09 CA07
Claims (59)
- 【請求項１】 後方ファセットおよびフレア利得セクションを有する半導体
利得素子であって、該フレア利得セクションの広端部は、該利得素子の前方出力
ファセットに結合され、該後方ファセットと該出力ファセットとの間に光空洞が
形成される、半導体利得素子と、 第１の端部を有する光ファイバであって、該光ファイバ中に屈折率格子が形成
され、これにより、該半導体利得素子において増幅された光の波長で反射を提供
する、光ファイバと、 該利得素子の前面ファセットからの光を該光ファイバの第１の端部に光学的に
結合させるように配置された光結合システムと、 を備える半導体ポンプソースであって、 該屈折率格子は反射率を有し、該半導体利得素子から距離をおいて配置され、該
反射率および該距離は両方共、該ポンプソースのコヒーレンス崩壊動作のために
選択される、 半導体ポンプソース。 - 【請求項２】 前記光結合システムは、前記光ファイバの第１の端部からの
光を、前記半導体利得素子の接合部に平行な面において、前記フレア利得セクシ
ョンの狭端部に近接する領域に集束させるように配置される、請求項１に記載の
ソース。 - 【請求項３】 前記光ファイバは分極保持ファイバである、請求項１に記載
のソース。 - 【請求項４】 前記光結合システムは、トロイダル集束パワーを有する素子
を含む、請求項１に記載のソース。 - 【請求項５】 前記光ファイバは、励起可能ファイバ利得媒体に結合される
、請求項１に記載のソース。 - 【請求項６】 前記屈折率格子は、選択された反射帯域幅において光を反射
し、前記半導体ポンプソースからの光は、該反射帯域幅とほぼ等しいスペクトル
帯域幅を有する、請求項１に記載のソース。 - 【請求項７】 前記利得素子から前記光ファイバに結合される光のフラクシ
ョンは、前記屈折率格子から該利得素子へのフィードバックによって向上される
、請求項１に記載のソース。 - 【請求項８】 第１の端部および出力端部を有する半導体利得素子であって
、該第１の端部と該出力端部との間に光学利得領域が配置され、該光学利得領域
の幅は、該第１の端部よりも該出力端部で大きくなる、半導体利得素子と、 入力端部を有し、該半導体利得素子の光学利得領域において増幅された光の波
長で反射を提供するように波長選択リフレクタを含む、光ファイバと、 該利得素子の出力端部からの光を該光ファイバの入力端部に光学的に結合させ
るように配置された光結合システムと、 を備える、半導体光源。 - 【請求項９】 前記光学利得領域の出力端部の幅は、前記光学利得領域の第
１の端部の幅よりも少なくとも３０％大きい、請求項８に記載の光源。 - 【請求項１０】 前記光学利得領域の出力幅は、１０ミクロンよりも大きい
、請求項８に記載の光源。 - 【請求項１１】 前記波長選択リフレクタは、前記光ファイバ中のブラッグ
ファイバ格子である、請求項８に記載の光源。 - 【請求項１２】 前記波長選択リフレクタの反射率値および前記出力端部と
該波長選択リフレクタとの間の分離距離は、前記利得素子から出力される光中で
、コヒーレンス崩壊を誘発するように選択される、請求項８に記載の光源。 - 【請求項１３】 前記波長選択リフレクタの反射率値は、１０％未満である
、請求項１２に記載の光源。 - 【請求項１４】 前記出力端部と前記波長選択リフレクタとの間の分離距離
は、０．５ｍ〜２ｍである、請求項１２に記載の光源。 - 【請求項１５】 前記光ファイバは、分極保持単一モードファイバである、
請求項８に記載の光源。 - 【請求項１６】 前記光ファイバは、励起可能ファイバ媒体に光学的に結合
された第２の端部を有する、請求項８に記載の光源。 - 【請求項１７】 前記励起可能ファイバ媒体は、希土類添加ファイバである
、請求項１６に記載の光源。 - 【請求項１８】 前記励起可能ファイバ媒体は、希土類添加ファイバレーザ
である、請求項１７に記載の光源。 - 【請求項１９】 前記励起可能ファイバ媒体は、希土類添加ファイバ増幅器
である、請求項１７に記載の光源。 - 【請求項２０】 前記半導体利得素子の出力端部からの光は、前記励起可能
ファイバ媒体においてラマン利得を誘発する、請求項１６に記載の光源。 - 【請求項２１】 前記励起可能ファイバ媒体はファイバラマン増幅器である
、請求項２０に記載の光源。 - 【請求項２２】 前記励起可能ファイバ媒体はファイバラマン共振器である
、請求項２０に記載の光源。 - 【請求項２３】 前記励起可能ファイバ媒体はカスケード型ラマン共振器を
含む、請求項２２に記載の光源。 - 【請求項２４】 前記励起可能ファイバ媒体に結合された光ファイバ通信ネ
ットワークをさらに含む、請求項１６に記載の光源。 - 【請求項２５】 前記光結合システムは、トロイダル集束パワーを有する素
子を少なくとも１つ含む、請求項８に記載の光源。 - 【請求項２６】 前記トロイダル集束パワーを有する少なくとも１つの素子
は、トロイダル表面プロファイルを有する屈折表面を含む、請求項２５に記載の
光源。 - 【請求項２７】 前記光学利得領域は、前記利得素子の第１の端部において
端部を１つ有するインデックス導波チャネルと、該利得素子の出力端部において
広端部を有し、かつ該インデックス導波チャネルの別の端部に結合された狭端部
を有するテーパー状の利得領域とを備える、請求項８に記載の光源。 - 【請求項２８】 前記屈折率格子は、選択された反射帯域幅において光を反
射し、前記半導体ポンプソースからの光は、該反射帯域幅とほぼ等しいスペクト
ルの帯域幅を有する、請求項８に記載の光源。 - 【請求項２９】 前記利得素子から前記光ファイバに結合された光のフラク
ションは、前記屈折率格子からの該利得素子へのフィードバックによって向上さ
れる、請求項８に記載の光源。 - 【請求項３０】 前記利得素子に電流を供給し、該利得素子の温度を安定さ
せるように結合されたコントローラをさらに備える、請求項８に記載の光源。 - 【請求項３１】 第１の端部および出力端部を有する第１の半導体利得素子
であって、該第１の端部と該出力端部との間に光学利得領域が配置され、該光学
利得領域の幅は、該第１の端部よりも該出力端部で大きくなる、第１の半導体利
得素子と、 入力端部を有し、該半導体利得素子の光学利得領域において増幅された光の波
長で反射するように周波数選択性リフレクタを含む、第１の光ファイバと、 該利得素子の出力端部からの光を該第１の光ファイバの入力端部に光学的に結
合させるように配置された第１のレンズシステムと、 を有する第１のポンプレーザを備える光ファイバシステムであって、 第１の励起可能ファイバ媒体は、該第１の光ファイバからのポンプ光を受け取る
ように結合される、 光ファイバシステム。 - 【請求項３２】 前記第１の励起可能ファイバ媒体によって光信号を方向付
けるように結合された光信号送信器ユニットと、 該第１の励起可能ファイバ媒体によって伝播した後の光信号を検出するように
結合された光信号検出器ユニットと、 をさらに備える、請求項３１に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項３３】 前記光信号送信器ユニットは、異なる波長で動作する複数
の光送信器と、該複数の光送信器からの光信号を受け取るように結合されたマル
チプレクサとを含み、該マルチプレクサは、多重化された出力信号を前記第１の
励起可能ファイバ媒体に方向付けるように結合された出力を有する、請求項３２
に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項３４】 前記光信号検出器ユニットは、前記第１の励起可能ファイ
バ媒体からの多重化された信号を受け取るように結合されたデマルチプレクサと
、該デマルチプレクサからのデマルチプレクスされた信号を受け取るように結合
された複数の検出器とを含む、請求項３２に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項３５】 前記第１の励起可能ファイバ媒体はラマン利得媒体を含む
、請求項３１に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項３６】 前記第１の励起可能ファイバ媒体はラマン増幅器である、
請求項３５に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項３７】 前記第１の励起可能ファイバ媒体はラマンレーザである、
請求項３５に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項３８】 前記第１の励起可能ファイバ媒体は、希土類添加ファイバ
増幅器である、請求項３１に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項３９】 前記第１の励起可能ファイバ媒体は、希土類添加ファイバ
レーザである、請求項３１に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項４０】 第２の光ファイバを有する第２のポンプレーザであって、
該第２のポンプレーザによる光出力は、該第２の光ファイバに沿って伝播する、
第２のポンプレーザと、 前記第１のポンプレーザおよび該第２のポンプレーザからの光出力を受け取り
、該第１および第２のポンプレーザからの光を前記第１の励起可能ファイバ媒体
に方向付けるように結合される光学的光結合器と、 をさらに備える、請求項３１に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項４１】 前記第１のポンプレーザにより出射されるポンプ光は、前
記第２のポンプレーザにより出射されるポンプ光の波長と異なる第１の波長を有
する、請求項４０に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項４２】 前記第１のポンプレーザにより出射されるポンプ光は、前
記第２のポンプレーザにより出射されるポンプ光の波長と実質的に類似する第１
の波長を有する、請求項４０に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項４３】 前記第１および第２のポンプレーザからの光を受け取り、
前記第１および第２の励起可能ファイバ媒体に光を方向付けるように結合された
光学的光スプリッタをさらに備える、請求項４０に記載の光ファイバシステム。 - 【請求項４４】 前記第１のポンプレーザからの光を受け取るように結合さ
れた光学的光スプリッタと、第２の励起可能ファイバ媒体とをさらに備え、前記
第１の励起可能ファイバ媒体および該第２の励起可能ファイバ媒体は、該光学的
光スプリッタからのポンプ光を受け取るように結合される、請求項３１に記載の
光ファイバシステム。 - 【請求項４５】 第１の端部および出力端部を有する半導体利得素子であっ
て、該第１の端部と該出力端部との間に光学利得領域が配置され、該光学利得領
域の幅は、該第１の端部よりも該出力端部で大きくなる、半導体利得素子と、 入力端部を有し、該半導体利得素子の光学利得領域において増幅された光の波
長で反射するように波長選択リフレクタを含む、光ファイバと、 該利得素子の出力端部からの光を該光ファイバの入力端部に光学的に結合させ
るように配置された光結合システムと、 該デバイス中に形成され、最低準位横モードを優先的に選択するモード選択領
域と、 を備える半導体レーザデバイス。 - 【請求項４６】 前記モード選択領域は前記半導体利得素子中に配置される
、請求項４５に記載のデバイス。 - 【請求項４７】 前記光学利得領域は主に、前記半導体利得素子の第１の端
部において端部を１つ有するインデックス導波チャネルと、該半導体利得素子の
出力端部において広端部を有し、かつ単一モードチャネルの別の端部に結合され
た狭端部を有するテーパー状の利得領域とを備え、前記モード選択領域は、該単
一モードチャネルを備える、請求項４６に記載のデバイス。 - 【請求項４８】 前記モード選択領域は、前記光結合システム内に位置決め
される、請求項４５に記載のデバイス。 - 【請求項４９】 前記モード選択領域は前記光ファイバを含む、請求項４５
に記載のデバイス。 - 【請求項５０】 前記光ファイバは、ファイバコアを有する単一モードファ
イバであり、前記モード選択領域は、該ファイバコアをさらに含む、請求項４９
に記載のデバイス。 - 【請求項５１】 前記モード選択領域は、前記半導体利得素子、前記光結合
システムおよび前記光ファイバのうち少なくとも２つに見つけられる、請求項４
５に記載のデバイス。 - 【請求項５２】 第１の端部および出力端部を有する半導体利得素子であっ
て、該第１の端部と該出力端部との間に光学利得領域が配置され、該光学利得領
域の幅は、該第１の端部よりも該出力端部で大きくなる、半導体利得素子と、 入力端部を有する光ファイバと、 該利得素子の出力端部からの光を該光ファイバの入力端部に光学的に結合させ
るように配置された光結合システムと、 該半導体利得素子の出力端部からの光を、該半導体利得素子にフィードバック
するように配置された光フィードバック素子であって、光を該半導体利得素子に
優先的にフィードバックし、これにより、該出力端部から出力され、該光ファイ
バの１つ以上の導波モードへ結合される光の結合効率は、３０％よりも大きくな
る、光フィードバック素子と、 を備えるレーザデバイス。 - 【請求項５３】 前記半導体利得素子から前記光ファイバの伝播モードへの
前記結合効率は５０％よりも大きい、請求項５２に記載のデバイス。 - 【請求項５４】 前記半導体利得素子から前記光ファイバの伝播モードへの
前記結合効率は７０％よりも大きい、請求項５２に記載のデバイス。 - 【請求項５５】 前記光フィードバック素子は波長選択性であり、前記半導
体利得素子の出力端部からの光のスペクトルは、該光フィードバック素子の反射
スペクトルによって実質的に制御される、請求項５２に記載のデバイス。 - 【請求項５６】 前記光フィードバック素子は、前記光ファイバと共に配置
されたリフレクタを含む、請求項５２に記載のデバイス。 - 【請求項５７】 前記リフレクタは、前記光ファイバ内に形成されたファイ
バブラッグ格子である、請求項５６に記載のデバイス。 - 【請求項５８】 前記光フィードバック素子は、前記レーザデバイス中にコ
ヒーレンス崩壊を誘発する、請求項５２に記載のデバイス。 - 【請求項５９】 第１の端部と、該第１の端部よりも幅広の出力端部とを含
む、光を増幅する半導体増幅手段と、 該半導体増幅手段の出力端部から受けた光を反射する光フィードバック手段で
あって、該光反射手段は、予め選択された波長範囲にわたって反射される、光フ
ィードバック手段と、 該半導体増幅手段の出力端部と該光反射手段との間の光を結合する光結合手段
と、 を備え、 該半導体増幅手段からの光出力は、コヒーレンス崩壊している、 レーザデバイス。
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