JP2009271528A - フェムト秒パルス圧縮およびスーパーコンティニューム生成用の全ファイバモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】種々の用途のための超短パルスの伝送ファイバとして有用な高エネルギーのフェムト秒パルスを伝播し、圧縮できるファイバ、および全ファイバ光パルス圧縮装置を実現する方法および構成を提供する。
【解決手段】全ファイバ光パルス圧縮装置は入力ファイバ部（例えば、シングルモードファイバ）、グレーデッドインデックス（ＧＲＩＮ）ファイバレンズ、およびパルス圧縮ファイバ部（例えば、ＬＭＡファイバ）の連結構成からなる。ＬＭＡファイバの長さ方向に沿って効率のよいパルス圧縮が生じるように、ＧＲＩＮファイバレンズは（チャープ光パルスの伝播を支える）入力ファイバとパルス圧縮ファイバとの間のモード整合をもたらすために使われる。ＬＭＡファイバ部分の分散および長さは所望の程度のパルス圧縮をもたらす、例えばスーパーコンティニューム生成システムで使われるときにフェムト秒パルスの再構成が可能であるように選択される。
【選択図】図１

Description

本発明はフェムト秒レーザ源の出力のパルス圧縮（および結果であるコンティニューム（ｃｏｎｔｉｍｕｕｍ）生成）を提供する装置、より具体的には（入射するチャープパルスを伝播するための）第一のファイバ部、および（チャープパルスを圧縮するための）第二のファイバ部との間に配されたグレーデッドインデックスファイバレンズを利用する全ファイバ（Ａｌｌ−ｆｉｂｅｒ）圧縮装置に関する。

高パルスエネルギー、良好なビーム品質、および優れた光学特性を持つファイバレーザは、分析分光学（例えば、蛍光、吸収）、照明、リモートセンシングおよび環境分光学（例えば、風速、生物学的災害、エコシステムマッピング、その他）、射程測距、照準（例えば、衝突回避、軍事用途、その他）および科学器具など多くの分野および産業での用途がある。極めて短いパルス幅を持つファイバレーザ、例えば、フェムト秒ファイバレーザはこれらおよびその他の分野に特別な用途がある。

短パルスファイバレーザの開発には大きな進捗がある。一つのアプローチはチャープパルスを発生させるために正常分散増幅器の砕波（ｗａｖｅｂｒｅａｋｉｎｇ）のない形態での増幅の間に非線形性を用いることである。次いで、パルス圧縮はシングルモードファイバの結合部分で行なわれる。２００６年１月２４日にＪ．Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎに交付され、この出願の譲受人に譲渡された米国特許第６，９９０，２７０号はこのタイプの構成の例である。しかし、ファイバ中のフェムト秒パルスに関わる困難の一つは高エネルギーパルスを圧縮することである。ファイバの非線形性はスペクトルに歪を生じ、パルスのエネルギーを好ましくない台座部分へ失わせる、あるいはもっと悪い状況においては、多数の従属パルスへと分散する。

米国特許第６，９９０，２７０号 米国特許第４，７０１，０１１号 米国特許第６，７７５，４４７号

しばしば「伸張」パルス増幅が行なわれ、最初に超短パルスは時間領域において数桁（たとえば数十倍）ほど引き伸ばされ、一時的にパルスを広げ、ピークパワーを減少させる。それから引き伸ばされたパルスは増幅され、フェムト秒パルスを増幅を試みる際に存在する非線形相互作用を除去、あるいは低減する。しかし、シミラリトン型（ｓｉｍｉｌａｒｉｔｏｎ−ｔｙｐｅ）増幅器、あるいは伸張パルス増幅器のいずれを使うにしても、増幅されたチャープ出力パルスは最終的には再度圧縮されねばならず、通常増幅に関わる高パルスエネルギーは再圧縮段階においてバルクオプティックス（ｂｕｌｋ ｏｐｔｉｃｓ）が用いられて行なわれることを意味する。

高エネルギーのフェムト秒パルスを伝播し、圧縮できるファイバが主に二つの理由により望ましいだろう。第一に、ファイバが適当な分散を持つように設計できる場合、伸張した高エネルギーパルスの圧縮段階として機能することが可能である。第二に、圧縮機能をファイバに組み込むことが可能な場合、上に述べたような種々な用途のための超短パルスの伝送ファイバとして機能することが可能である。

チャープフェムト秒パルス源の出力部でのパルス圧縮を提供する装置、より具体的には（入射するチャープパルスを伝播するための）第一のファイバ部、および（チャープパルスを圧縮するための）第二のファイバ部との間に配されたグレーデッドインデックスファイバレンズを利用する全ファイバ圧縮装置に関する本発明によって従来技術に残る必要性が対処される。ファイバは、パルス圧縮ファイバ（Ａ_{ｅｆｆ−２}）の有効断面積がシステム波長における入力ファイバ（Ａ_{ｅｆｆ−１}）の有効断面積よりも大きくなるように選択される。一実施例において、パルス圧縮ファイバは大モードエリア（ＬＭＡ）ファイバ部分を含んでおり、入力ファイバが標準のシングルモードファイバ部分を含んでいてもよい。

本発明によると、ファイバベースのグレーデッドインデックスレンズはパルス伸張ユニットを出るファイバとパルス圧縮ファイバ部との間に配される。グレーデッドインデックスファイバレンズ（つまり、ＧＲＩＮレンズ）は放射依存型プロファイルの屈折率プロファイル（例えば、放物線型屈折率プロファイル）と１／４ピッチレンズ（あるいはその奇数倍）を形成する適当な長さを持つファイバ部分からなる。しばしばＧＲＩＮファイバレンズはマルチモードファイバの短い部分から形成される。したがって、ＧＲＩＮファイバレンズは入力ファイバと好ましい「全ファイバ」装置のパルス圧縮ファイバとの間のモードフィールド径の適合性をもたらす。（正の）分散とパルス圧縮ファイバの長さは、例えば、スーパーコンティニューム（ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ）生成システムで使われるようなフェムト秒パルス列が再構成可能な、所望する程度のパルス圧縮をもたらすように選択される。

全ファイバパルス圧縮装置の利用はバルクオプティックス部分の必要性を取り除く。したがって、インライン装置に関わる伝送損失はバルク部分を用いる従来技術によるパルス圧縮装置に見られるものよりもかなり少なくなる。

本発明の更なる実施例において、パルス圧縮ファイバは、増幅されたフェムト秒光パルス列を目的とする用途まで送るために（好ましくは、モードフィールド径をマッチングさせるために第二のＧＲＩＮファイバレンズを用いて）伝送ファイバの他の部分と結合されてもよい。一具体例において、非線形性の大きいファイバ（ＨＮＬＦ）がパルス圧縮ファイバに結合され、生成されたフェムト秒パルス列からスーパーコンティニュームを生成してもよい。

本発明のその他さらなる実施例が以下の一連の議論、および付属する図面の参照によって明らかになろう。

本発明によって形成される全ファイバパルス圧縮装置を示す図である。 グレーデッドインデックスファイバレンズの基本的理論を示す図である。 本発明のパルス圧縮装置で使われる典型的なファイバレンズ構成を示す図である。 パルス圧縮器の出力部におけるパルス形状のグラフを示す。図４（ａ）はシングルモードファイバを用いる従来技術によるパルス圧縮装置に関するグラフであり、図４（ｂ）は大モードエリアファイバを用いる本発明のパルス圧縮装置に関するグラフである。 パルス圧縮を行なうために使われるファイバ部の長さの関数として測定されたパルスの相関幅のプロットを示す。図５（ａ）はいろいろな長さのシングルモードファイバ（従来技術）に関するプロットであり、図５（ｂ）は本発明のいろいろな長さのパルス圧縮ファイバに関するプロットである。 パルス圧縮ファイバの出力部に結合された出力ＧＲＩＮファイバレンズを含む本発明の他の実施例を示す。図６（ａ）は一本のファイバを使う構成であり、図６（ｂ）は共に接合され、連結された一組のファイバを使う構成である。 図６（ａ）および図６（ｂ）の構成に関して測定されたスペクトルのプロットを示す。 本発明により形成される典型的なスーパーコンティニュームを生成する構成を示す。 従来技術により生成されたコンティニュームと比較した、図８の構成により生成されたコンティニュームのプロットを示す。 図８に示される本発明の構成により生成されたコンティニュームに関わるクロスコヒーレンスを測定するために使われる典型的な非対称干渉計構成を示す。 図１０の構成で測定されたクロスコヒーレンスのプロットを示す。一つのプロットは従来技術によるＳＭＦ圧縮装置に関連し、もう一つは本発明の全ファイバパルス圧縮構成に関するものである。

添付の図を参照した以下の議論により、本発明の特徴や実施例を明らにする。なお、これらの図面中の構成要素は必ずしも寸法通りではない。
図１は本発明により形成される典型的な全ファイバフェムト秒パルス圧縮器１０を示す。図示のように、圧縮器１０は入力ファイバ１４とパルス圧縮ファイバ部１６との間に配されるグレーデッドインデックス（ＧＲＩＮ）ファイバレンズ１２からなる。ファイバ１４および１６はその動作波長においてファイバ１４の有効断面積（Ａ_{ｅｆｆ−１}）がファイバ１６の有効断面積（Ａ_{ｅｆｆ−２}）よりも小さいように選択される。従来技術においてよく知られた方法により形成される「伸張された」フェムト秒パルス１８（あるいは、技術的には「チャープ」パルスといわれる）の発生源は図１で圧縮器１０と結合されて示される。発生源１８は入力ファイバ１４に結合される一連のチャープパルスＰを生成するために使われる。上に議論されたように、超短パルス（例えば、１００フェムト秒のオーダー）は最初に時間領域で数倍まで引き伸ばされ、一時的にパルスを広げ、増幅中の非線形相互作用を本質的に除去（あるいは少なくとも低減）するためにピークパワーを減少させる。

本発明の光パルス圧縮器１０は増幅後にパルスを元の時間形態に再圧縮するために利用されてもよい。具体的には、ＧＲＩＮファイバレンズ１２は二つのファイバの間においてモード整合することによって入力ファイバ１４の出力部からパルス圧縮ファイバ１６中に高品質の結合をもたらすために使われる。パルス圧縮ファイバ１６は動作波長で既知の（正）分散特性Ｄを示すように選択され、（例えば、フェムト秒パルスを形成するために）所望量のパルス圧縮をもたらすとわかっている所期の長さＬを示すように形成される。したがって、パルス圧縮ファイバ１６からの出力（つまり、光パルス圧縮器１０からの出力）は一連の増幅されたフェムト秒パルスである。ファイバ１６の長さＬは出射されたパルスのスペクトル位相を補償するように選択されねばならないことが注目されるべきである。この長さについての考慮は、選択されたパルス圧縮ファイバの分散特性に基づいていて、通常、代表的な高パワーパルス増幅器では考慮しないが、本発明の構成の本質的な観点であり、所望の線形性を持つパルス圧縮をもたらすために必要なものとして考慮される。

好都合なことに、ファイバ１４と１６との間にＧＲＩＮファイバレンズ１２を包含することは、パルスをパルス圧縮ファイバに結合するために、従来技術で使われたバルクオプティックデバイスを必要としない。バルクオプティックは損失、散乱、反射および類似のことを引き起こし、それらすべてはパルス圧縮ファイバ中に出射された信号の品質を下げることが知られている。それに対して、ＧＲＩＮファイバレンズ１２などのファイバベースの構成要素を使うことにより様々な結合損失を顕著に低減し、出射されたパルスがＬＭＡファイバ１６において低レベルのマルチパス干渉（ＭＰＩ）および低非線形性圧縮を達成させる。

さらに、ＧＲＩＮファイバレンズとパルス圧縮ファイバが結合されると、その二つの間の恒久的な配置が自動的に実現されるので、インライン型のファイバ結合構成はバルクオプティックスを使用する際に伴う配置問題を取り除く（例えば、伝送ファイバとＧＲＩＮファイバレンズとの間の自己配列の議論については米国特許第４，７０１，０１１号を参照のこと）。インライン型結合構成を用いることの他の利点は、バルクオプティックスを使用する際に見られるようなホコリあるいは他の外的な汚れから光信号経路を本質的に分離することである。

したがって、入力ファイバ１４とパルス圧縮ファイバ１６との間のモード結合をもたらすためにファイバベースのＧＲＩＮレンズを使えることは本発明の重要な要素である。図２はグレーデッドインデックスファイバレンズの実施に関わる理論を示す基本的な図解を含む。具体的には、図２はシングルモードファイバ１１０を出射して、その後、好ましくはマルチモードファイバの一部である放物線型屈折率の媒体１２０を通過するガウスビーム１００を図示している。ガウスビーム１００に関わるくびれ部分、およびビームサイズは当業者にはよく知られた式から計算される。本発明の構成に望まれるように、パルス圧縮ファイバをモードマッチングさせるために、ビーム１００はＺ＝０、つまり放物線型屈折率の媒体１２０の出口で最大の広がりを達成すべきである。したがって、媒体１２０はπ／２ｇに等しい長さＬからなるべきであり、ここでｇは媒体１２０の焦点合わせのパラメータである。これらのパラメータは当業者には通常「１／４ピッチ」レンズ（あるいは一般にその奇数倍）といわれる装置を形成する結果となる。図３は、モード整合に適したこの最大の広がりを備える典型的なファイバレンズ構成を図示し、一片のシングルモードファイバ２３０の端面２２０に融着された、長さＬのマルチモードファイバ２１０の一部を示している。図示されるように、長さＬは広がりが最大であるＺ＝０の点に関連している。

「放物線型屈折率」の実施例は説明のためのものであり、単に一例であって、これに限定されるものではなく、それは本発明により形成されるグレーデッドインデックスファイバレンズはシングルモードファイバと大モードエリアファイバとの間のモード整合を達成可能ないずれかの屈折率勾配を利用してよいからである。

図４はシングルモードファイバの一部のみを使う従来技術と比較して、本発明のＧＲＩＮレンズファイバ／パルス圧縮ファイバ構成を用いるときに達成される改良された圧縮パルスの形態を示すグラフを含む。図４（ａ）のプロットはシングルモードファイバ（従来技術）の一部のみを使って生成される圧縮パルス列に関する自己相関関数を示す。元となる「伸張された」パルスは受動的にモードロックされたファイバレーザの出力を増幅することにより生成された。シングルモードのエルビウムをドープされたファイバ増幅器の正常分散および自己位相変調の組合せは強い負のチャープパルスを生成する。

図４（ａ）に示される結果を生成するために、（圧縮機能を果たす）シングルモードファイバの出力部は、もっとも短いパルス出力が見つかるまで長さが連続的に低減された。この場合、４ｎＪパルスに対してシングルモードファイバの圧縮は自己相関関数において顕著なサイドローブを含むことが示され、それはシングルモードファイバ固有の非線形性の結果として予測されていたことである。

それに対して、図４（ｂ）のプロットは本発明により形成された全ファイバパルス圧縮器の出力パルスの自己相関関数を示す。この具体的な実施例において、一部の大モードエリア（ＬＭＡ）ファイバがパルス圧縮ファイバとして使用された。ＬＭＡファイバは分散が＋２１．０８ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ、分散勾配が０．０６３ｐｓ／ｎｍ^２−ｋｍで、動作波長１５５０ｎｍにおける有効断面積Ａ_{ｅｆｆ−２}が９８６μｍ^２を示すように選択された。動作波長における正分散の値はシングルモードファイバの増幅中の自己位相変調による更なる非線形位相と増幅ファイバの正常分散とを補償する。図示のように、生成された自己相関関数は本質的にサイドローブを示さず、本発明の全ファイバパルス圧縮構成の非線形性が除かれていることを示している。

上に述べられたように、パルス圧縮をもたらすために使われるファイバ部分の分散および長さは達成されるパルス圧縮の量の決定において不可欠な要因である。図５のプロットは圧縮ファイバの長さの関数としてパルス幅の相関関係を示す。図５（ａ）はシングルモードファイバを用いる従来技術によるパルス圧縮器のファイバの長さの関数としてこの相関関係を示し、図５（ｂ）は本発明の典型的な実施例でパルス圧縮ファイバを用いた典型的なＬＭＡファイバの長さの関数として同様の相関関係を示す。図５（ｂ）を参照すると、相関関係は、最小のパルス幅を達成するために必要な約５ｃｍの精度で長さＬが約１．７ｍに対して最小値約１００ｆｓを達成するように見られる。同様の精度およびファイバの長さが、シングルモードファイバを用いる従来技術による構成のパルス圧縮にも要求されるが、しかし、上に議論されたように、シングルモードファイバの非線形性が自己相関関係に顕著な翼（つまり、サイドローブ）を発生させる。したがって、本発明の構成は、シングルモードファイバのみを用いることにより達成されるより、オリジナルのフェムト秒パルスのより正確な再生をもたらすように理解できる。

その後、本発明の構成から出た圧縮された出力パルスが（医学用途、センサー用途などのように）伝送ファイバに沿って伝播されるならば、本発明による好ましい実施例は圧縮装置と伝送装置との間の効率のよいモード整合をもたらすために、パルス圧縮ファイバの出力部と伝送ファイバの間に第二のＧＲＩＮレンズを用いることを含む。図６は全ファイバパルス圧縮および伝送システムを提供する本発明のこの実施例を示している。

図６（ａ）は第二のＧＲＩＮレンズ１８がパルス圧縮ファイバ１６とシングルモード出力伝送ファイバ２０との間に配される第一の構成を示す。好ましくは、融着はいろいろなファイバのコア領域の間で自動的に配列させるので、第二のＧＲＩＮレンズ１８はファイバ１６と２０との間に融着される。上に議論されたＧＲＩＮレンズ１２の特性のように、第二のＧＲＩＮレンズ１８はパルス圧縮ファイバ１６とＳＭＦ２０との間のモード整合をもたらすために適した長さＬ’を有するように形成される。図６（ｂ）に示される別の構成は１６−１および１６−２として示される分離した二つのパルス圧縮ファイバ部分を含み、ファイバをいっしょに結合するためのそれらの間に形成された接合部を有する。

マルチパス干渉（ＭＰＩ）は望ましくない高次モードの光が入射されたときに測定されるもので、以下のように定義される。

ＭＰＩ＝１０＊ｌｏｇ（Ｐ_ＨＯＭ／Ｐ_Ｆ）

ここでＰ_ＨＯＭは圧縮ファイバの望ましくない高次モードで伝播する全光パワーであり、Ｐ_Ｆは基底モードの光パワーである。図７は、図６（ａ）および（ｂ）の構成について測定されたスペクトルのプロットを含む。図６（ａ）の構成について測定されたＭＰＩは−３１ｄＢであり、図６（ｂ）の接合された構成のＭＰＩは−２６ｄＢであって、図６（ｂ）の接合された構成においてパワーの大部分は望ましい基底モードに含まれることを示している。低いＭＰＩを達成することは多くの理由により重要である。第一に、コヒーレントモードの間の位相の緩やかな変動につれて、好ましくない高次モードの大量のエネルギーが信号のパワーを弱くしていく。さらに、ＭＰＩはスーパーコンティニュームの生成などのさらなる非線形のプロセスで使用される圧縮パルスの雑音を潜在的に増加させる方向に進む。

第二のＧＲＩＮレンズを経てフェムト秒パルスを出力用シングルモードファイバに結合することが可能なので、スーパーコンティニュームを生成するための「全ファイバ」構成を形成するために、非線形性の大きいファイバ（ＨＮＬＦ）部分を第二のＧＲＩＮレンズ（あるいは逆に、シングルモードファイバ）に結合することがさらに可能になる。米国特許第６，７７５，４４７号（Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ他、この出願の譲受人に譲渡）を含む従来技術についての種々の文献に記されるように、一つ以上のＨＮＬＦ部分を経る（フェムト秒パルスのように）極めて短いパルスの伝播は、周波数測定および（ＤＷＤＭのような）その他の用途に有用な極めて帯域幅の広いコンティニュームを生成する。

図８は本発明により形成された典型的なスーパーコンティニューム生成システムを示す。この具体的な構成において、非線形性が大きいファイバ（ＨＮＬＦ）２２は図６（ｂ）の構成を用いてＳＭＦ２０に接合される。もうひとつの方法として、ＨＮＬＦ２２は第二のＧＲＩＮファイバレンズ１８の端面に直接的に融着されてもよいことが理解されるべきである。さらにＨＮＬＦ２２は広いコンティニュームを提供するためにそれぞれが異なる分散特性を有する複数の連結したファイバ部分からなってもよい。図９は図８の本発明の構成によって生成されたコンティニュームのプロットを含み、最初にパルスがシングルモードファイバ部分で圧縮され、次いでＨＮＬＦ部分に出射される従来技術によるコンティニューム生成の構成と比較されている。図示されるスペクトルから、両方のパルス圧縮技術は短いＨＮＬＦ中に非常に広い、滑らかなスペクトルを生成する。スペクトルにともなうノイズの存在など他の要因はこの測定からは確認できない。

したがって、生成されたコンティニュームにともなうノイズを測定するために、二つの独立したコンティニュームを干渉させ、波長の関数としてフリンジのコントラストを測定することによりクロスコヒーレンス測定が行なえる。図１０は生成されたそれぞれのコンティニュームに関わるクロスコヒーレンスを測定するために使われる典型的な非対称干渉計５０を示す。干渉計５０は図８に示されるＨＮＬＦ２２のようなＨＮＬＦ部によって生成されるコンティニュームを入力として受け取る。二つの独立したコンティニューム、つまり第一の経路５４に沿って伝播する第一のコンティニューム、および第二の経路５６に沿って伝播する第二のコンティニュームを生成するためにビームスプリッタ５２が使われる。干渉計５０は、図示のように、入射するパルス列のパルスの間の距離に等しい長さだけ第一の経路５４に対してアンバランスになるように第二の経路５６を形成することにより「非対称」である。次いでパルスはビーム結合器５８内で重なり合い、偏光器６０を通されてシングルモードファイバ６２に結合される。出力部で偏光器を使うことは偏光の重なりを確実なものにし、シングルモードファイバを使うことはモードの重なりを確実なものにする。可変ＮＤフィルタ６４が第一の信号経路５２に沿って挿入され、第二の信号経路５４に沿う１／４波長板６６が二つの経路の間のパワーを均等化する。次いで光スペクトルアナライザ６８が異なる波長でのフリンジのコントラストを測定するために使われる。

図１１は図９のプロットのように測定されたコンティニュームのクロスコヒーレンスを示す。完全にコヒーレントなスペクトルに対しては、フリンジのコントラストは「１」（つまり、単位としての１）に等しい。（生成されたスーパーコンティニュームのノイズの存在に関わるような）何らかのコヒーレンスの低下はフリンジのコントラストを下げる結果となる。図１１は従来技術によるＳＭＦパルス圧縮と本発明のＧＲＩＮレンズ／ＬＭＡの組合せ使用との間のパルス圧縮の違いをより良く示すためにｄＢメモリでフリンジコントラストをプロットしている。

図９に示されるように、従来技術および本発明の圧縮器の両方のコンティニュームは予想通り非常に高いコヒーレンスを示す。しかし、図１１のデータを見ると、本発明により形成されたＬＭＡ圧縮器は波長範囲のかなりの部分にわたってほぼ２０ｄＢ（均等メモリでフリンジの視感度９９）のフリンジコントラストを示す。それに対して、従来技術によるＳＭＦ構成を用いて圧縮されたパルスはほぼ１０ｄＢのフリンジコントラストの低下を示し、１ミクロンにおいて均等メモリでフリンジコントラストは０．９９から０．９２に低減される。

本発明は目下好ましい実施例として記述されているが、そのような開示は限定的なものであると解釈されるべきでないことが理解されるべきである。上記の開示を読んだ後は、当業者にはさまざまな変更および修正が疑いもなく明らかとなるであろう。したがって、付属する請求の範囲はすべての変更および修正を本発明の精神および範囲内に含まれるものとしてカバーするものであると解釈されることが意図されるものである。

これまで述べたことは単に実施が可能な本発明の好ましい実施例の数例を示すが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく種々の改良、変更が行われ得るものであり、またそのような改良、変更は以下に添付する請求の範囲内に含まれるものであることを当業者は理解するべきである。

１０ 全ファイバフェムト秒パルス圧縮器
１２ グレーデッドインデックス（ＧＲＩＮ）ファイバレンズ
１４ 入力ファイバ
１６ パルス圧縮ファイバ
１８ 伸張されたフェムト秒パルス
２０ シングルモード出力伝送ファイバ
２２ 非線形性の大きいファイバ（ＨＮＬＦ）
５０ 干渉計
５２ ビームスプリッタ
５４ 第一の経路
５６ 第二の経路
５８ ビーム結合器
６０ 偏光器
６２、１１０、２３０ シングルモードファイバ
６４ ＮＤフィルタ
６６ １／４波長板
６８ 光スペクトルアナライザ
１００ ガウスビーム
１２０ 放物線型屈折率媒体
２１０ マルチモードファイバ
２２０ 端面

Claims (14)

1. 光パルス圧縮器であって、
   動作波長において第一の有効断面積Ａ_{ｅｆｆ−１}を示すファイバの第一の部分を含み、前記ファイバの入力部がチャープ光パルスの伝播を担うものであり、前記圧縮器はさらに、
   前記ファイバの第一の部分の出力部に結合されたグレーデッドインデックスファイバレンズと、
   動作波長において第二の有効断面積Ａ_{ｅｆｆ−２}を示すファイバの第二の部分とを含み、Ａ_{ｅｆｆ−２}＞Ａ_{ｅｆｆ−１}であり、分散Ｄ、および長さＬはチャープ光パルスの圧縮をもたらすために十分であり、前記ファイバの第二の部分が前記グレーデッドインデックスファイバレンズの出力部に結合され、前記グレーデッドインデックスファイバレンズが前記ファイバの第一および第二の部分の間のモード整合をもたらす、光パルス圧縮器。
2. 前記グレーデッドインデックスファイバレンズが１／４ピッチあるいはその奇数倍のファイバレンズからなることを特徴とする請求項１に記載の光パルス圧縮器。
3. 前記ファイバの第一の部分がシングルモードファイバ部からなることを特徴とする請求項１に記載の光パルス圧縮器。
4. 前記ファイバの第二の部分が大モードエリア（ＬＭＡ）ファイバ部からなることを特徴とする請求項１に記載の光パルス圧縮器。
5. 前記ファイバの第二の部分の前記分散Ｄおよび長さＬがフェムト秒パルスを生成するように選択されることを特徴とする請求項１に記載の光パルス圧縮器。
6. マルチパス干渉が−１５ｄＢよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の光パルス圧縮器。
7. 前記グレーデッドインデックスファイバレンズが放物線型のグレーデッドインデックスプロファイルを示すことを特徴とする請求項１に記載の光パルス圧縮器。
8. 前記グレーデッドインデックスファイバレンズの入力部が前記ファイバの第一の部分の出力部に融着されることを特徴とする請求項１に記載の光パルス圧縮器。
9. 前記グレーデッドインデックスファイバレンズの出力部が前記ファイバの第二の部分の入力部に融着されることを特徴とする請求項１に記載の光パルス圧縮器。
10. 前記グレーデッドインデックスファイバレンズの入力部が前記ファイバの第一の部分の出力部に融着されることを特徴とする請求項９に記載の光パルス圧縮器。
11. フェムト秒光パルスの伝播を担う光伝送システムであって、前記光伝送システムが、
    チャープ光パルスの伝播を担うファイバの第一の部分を含み、前記ファイバの第一の部分が動作波長において第一の有効断面積Ａ_{ｅｆｆ−１}を示し、前記システムはさらに、
    前記ファイバの第一の部分の出力部に結合された第一のグレーデッドインデックスファイバレンズと、
    前記第一のグレーデッドインデックスファイバレンズの出力部に結合されたファイバの第二の部分とを含み、前記ファイバの前記第二の部分が前記第一の有効断面積Ａ_{ｅｆｆ−１}よりも大きな第二の有効断面積Ａ_{ｅｆｆ−２}を示し、分散Ｄ、および長さＬはチャープ光パルスの圧縮をもたらすために十分であり、そして、前記第一のグレーデッドインデックスファイバレンズが前記ファイバの第一および第二の部分の間のモード整合をもたらするものであり、前記システムはさらに、
    前記ファイバの前記第二の部分の出力部に結合された第二のグレーデッドインデックスファイバレンズと、
    前記第二のグレーデッドインデックスファイバレンズの出力部に結合された光伝送ファイバとを含み、前記光伝送ファイバがフェムト秒光パルスの伝播を担うように、前記第二のグレーデッドインデックスファイバレンズが前記ファイバの第二の部分と前記光伝送ファイバとの間のモード整合をもたらす、光伝送システム
12. 前記ファイバの第一の部分がシングルモードファイバ部からなることを特徴とする請求項１１に記載の光パルス圧縮器。
13. 前記ファイバの第二の部分が前記大モードエリアファイバ部からなることを特徴とする請求項１１に記載の全ファイバ光伝送システム。
14. 前記伝送システムがスーパーコンティニューム発生源として形成され、フェムト秒光パルスから波長が広げられたコンティニュームを生成するために、前記光伝送ファイバは、少なくとも一つの非線形性が大きいファイバ（ＨＮＬＦ）部分からなることを特徴とする請求項１１に記載の全ファイバ光伝送システム。

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