JP2008511148A - 増幅のモード識別を備えた光ファイバー利得媒質 - Google Patents
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Abstract
Description
第1コア部分−バリア層:n1−n2=2×10−3
第2コア部分−第1コア部分:n3−n1=1×10−3
第1コア部分−クラッディング:n1−n4=5×10−3
11 第1コア部分
12 バリア層
13 第2コア部分
14 クラッディング
23 境界
n1 第1実効屈折率(第1コア部分)
n2 第2屈折率(バリア層)
n3 第3実効屈折率(第2コア部分)
n4 第4屈折率(クラッディング)
Claims (30)
- −アクティブな原子がドープされ、第1の実効屈折率(n1)を有する第1コア部分(11);
−少なくとも、アクティブな原子がドープされず、上記第1コア部分(11)を取り囲んでおり、及び上記第1の実効屈折率(n1)より大きいか又は等しい第3の実効屈折率(n3)を有する第2コア部分(13);
−少なくとも、上記第2コア部分(13)を取り囲み、上記第1の実効屈折率(n1)より小さい第4の屈折率(n4)を有するクラッディング(14)、それによって境界(23)において屈折率の段差を形成するものであって、
−上記アクティブなファイバー(10)は、さらに上記第1コア部分(11)と上記第2コア部分(13)間のバリア層(12)を含み、上記バリア層(12)は、第1コア部分(11)の第1の実効屈折率(n1)より屈折率差(Δn)だけ小さい第2の実効屈折率(n2)と、厚み(d2)を有し、
−少なくとも、上記第1の実効屈折率(n1)と上記第3の実効屈折率(n3)は、上記第1コア部分(11)で第1の伝播定数(β1)を持つコアモード、及び上記第2コア部分(13)の第2の伝播定数(β2)を持つクラッディングモードを可能にするように選択され、上記第1の伝播定数と第2の伝播定数は互いに近い値を有し、そして、
−上記第2コア部分(13)は、多数のモードを占有するに十分な断面積を有しており;その結果、
上記屈折率差(Δn)と上記厚み(d2)は、基本コアモードが、高次コアモードほど上記クラッディングモードと、より強くなく結合するように選択される、
ことを特徴とする、ファイバーレーザーまたはファイバー増幅器における利得媒質のための、アクティブなマルチモードファイバー(10)。 - 上記第4の屈折率(n4)は、第2の屈折率(n2)より小さいことを特徴とする請求項1に記載のアクティブなマルチモードファイバー。
- 上記バリア層(12)は、2又はそれ以上のバリア層(121,122)からなることを特徴とする請求項1又は2に記載のアクティブなマルチモードファイバー。
- 少なくとも2又はそれ以上のバリア層のうちの二つは、異なる第2の屈折率(n2A、n2B)であることを特徴とする請求項3に記載のアクティブなマルチモードファイバー。
- 上記バリア層(12)は、上記第1コア部分(11)と上記第2コア部分(13)の間に偏心して配置され、及び/または上記バリア層(12)が可変厚み(d2)を有するように非対称の断面積を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のアクティブなマルチモードファイバー。
- 上記バリア層(12)は、上記第1コア部分の一つの側で最小の厚み(d2min)を、また、上記第1コア部分の反対側で最大の厚み(d2max)を有し、かつ上記最小の厚みと最大の厚みは、上記第1コア部分の長さ方向の中心線(L)を通って伸びるたわみ平面(P)内にあることを特徴とする請求項5に記載のアクティブなマルチモードファイバー。
- 上記第1コア部分(11)は、円形の第1の境界(21)を有し、上記バリア層(12)は、円形又は上記ファイバーの長さ方向に伸びる平らな側部(221)を有することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のアクティブなマルチモードファイバー。
- 上記第2コア部分(13)は、より大きい第1の幅(W1a)と、より小さい第1の幅(W1b)を有する第3の境界(23)を有し、上記より大きな第1の幅は上記たわみ平面(P)に垂直であることを特徴とする請求項6または7に記載のアクティブなマルチモードファイバー。
- 上記クラッディング(14)は、より大きい第2の幅(W2a)と、より小さい第2の幅(W2b)を有する第4の境界(24)を有し、上記より大きな第2の幅は上記たわみ平面(P)に垂直であることを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載のアクティブなマルチモードファイバー。
- 上記第1コア部分(11)は、10μmと100μmとの間、又は30μmと60μmとの間の直径(d1)を有することを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のアクティブなマルチモードファイバー。
- 上記第2のバリア層(12)は、3μmと50μmとの間、又は5μmと20μmとの間の厚み有することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載のアクティブなマルチモードファイバー。
- その長さ方向の中心線(L)は、たわみ半径(R)であることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載のアクティブなマルチモードファイバー。
- 上記たわみ半径(R)は、3cmと50cmとの間、又は5cmと20cmとの間であることを特徴とする請求項12に記載のアクティブなマルチモードファイバー。
- 上記たわみ半径(R)は、上記たわみ平面内にあることを特徴とする請求項5から13のいずれか1項に記載のアクティブなマルチモードファイバー。
- −以下の構成を有するマルチモード光ファイバー(10)を含む共振空洞
−アクティブな原子がドープされている第1コア部分(11)、少なくとも、アクティブな原子がドープされず、上記第1コア部分(11)を取り囲んでいる第2コア部分(13);上記第1コア部分は第1の実効屈折率(n1)を有し、上記第2のコア部分は、第1の実効屈折率(n1)より大きいか又は等しい第3の実効屈折率(n3)を有し、
−少なくとも、上記第2コア部分(13)を取り囲み、上記第1の実効屈折率(n1)より小さい第4の屈折率(n4)を有するクラッディング(14);
−ファイバー利得媒質内でアクティブな原子の励起のための放射ポンプ源(60)、及び上記共振空洞からレーザー光を引き出す手段、
からなる光ファイバーレーザー装置であって、
−その中に多数のモードを占有するに十分な大きさの上記第2のコア部分(13)の断面積;そして、
−上記第1コア部分(11)と上記第2コア部分(13)の間の上記ファイバー(10)内のバリア層(12)、厚み(d2)と、上記第1コア部分の第1の実効屈折率(n1)よりも小さい第2の屈折率(n2)とを有する上記バリア層、その結果、所望の基本コアモ−ドと不所望の高次コアモードとの間の、より強くない結合が以下のように達せられ、
−上記厚み(d2)及び第2屈折率(n2)と第1の実効屈折率(n1)との間の屈折率差(Δn)は、基本コアモードが、高次コアモードほどクラッデイングモードと、より強くなく結合するように選択され;
−第1の伝播定数(β1)を持つコアモードは、全出力の一部分を伝達するために第1コア部分(11)内で有効であり、第2の伝播定数(β2)を持つクラッディングモードは、全出力のうちの他の部分の伝達のために第2のコア部分(13)内で有効であり;及び
−上記コアモードと上記クラッディングモードは、伝播定数空間の同じ領域を占める、
ことを特徴とする光ファイバーレーザー装置。 - 上記ファイバー(10)の第4の屈折率(n4)は、第2の屈折率(n2)より小さいことを特徴とする請求項15に記載の装置。
- 上記ファイバー(10)のバリア層(12)は、2又はそれ以上のバリア層からなることを特徴とする請求項15又は16に記載の装置。
- 少なくとも上記2またはそれ以上の層のうちの二つは、異なる屈折率を有することを特徴とする請求項17に記載の装置。
- 上記バリア層(12)は、上記第1コア部分(11)と上記第2コア部分(13)の間に偏心して配置され、及び/または、上記バリア層(12)が、可変厚み(d2)を有するように非対称の断面積を有することを特徴とする請求項15から18のいずれか1項に記載の装置。
- 上記バリア層(12)は、上記第1コア部分の一つの側で最小の厚み(d2min)を、また、上記第1コア部分の反対側で最大の厚み(d2max)を有し、かつ上記最小の厚みと最大の厚みは、上記第1コア部分の長さ方向の中心線(L)を通って伸びるたわみ平面(P)内にあることを特徴とする請求項19に記載の装置。
- 上記第1コア部分(11)は、円形の第1の境界(21)を有し、上記バリア層(12)は、円形又は上記ファイバーの長さ方向に伸びる平らな側部(221)を有することを特徴とする請求項15から20のいずれか1項に記載の装置。
- 上記第2コア部分(13)は、より大きい第1の幅(W1a)と、より小さい第1の幅(W1b)を有する第3の境界(23)を有し、上記より大きな第1の幅は、上記たわみ平面(P)に垂直であることを特徴とする請求項20または21に記載の装置。
- 上記クラッディング(14)は、より大きい第2の幅(W2a)と、より小さい第2の幅(W2b)を有する第4の境界(24)を有し、上記より大きな第2の幅は、上記たわみ平面(P)に垂直であることを特徴とする請求項20から21のいずれか1項に記載の装置。
- 上記ファイバー(10)の第1コア部分(11)は、10μmと100μmとの間、又は30μmと60μmとの間の直径(d1)を有することを特徴とする請求項15から23のいずれか1項に記載の装置。
- 上記ファイバー(10)の第2のバリア層(12)は、3μmと50μmとの間、又は5μmと20μmとの間の厚み有することを特徴とする請求項15から19のいずれか1項に記載の装置。
- 上記ファイバー(10)は、所定の半径(R)を有するコイル(61)に曲げられていることを特徴とする請求項15から20のいずれか1項に記載の装置。
- 上記コイルの半径(R)は、3cmと50cmとの間、又は5cmと20cmとの間であることを特徴とする請求項26に記載の装置。
- 上記コイル(61)の半径(R)は、基本コアモードが、基本と高次コアモード間で利得の識別を生じるように、光ファイバー(10)内で非共鳴であるような値に予め定められていることを特徴とする請求項26又は27に記載の装置。
- 上記第1コア部分(11)内のドーパントであるアクティブな原子は、エルビウム(Er)及び/又はネオジウム(Nd)及び/又はイッテルビウム(Yb)の原子であることを特徴とする請求項15から28のいずれか1項に記載の装置。
- 上記装置が、さらに放射ポンプ源(60)と平行に接続される放射信号源(62)を含むことを特徴とする請求項15から29のいずれか1項に記載の装置。
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