JP2014532311A - 波長可変の超短パルスレーザのためのファイバ構造 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2011年10月6日に出願された「波長可変の超短パルスレーザのためのファイバ構造」と題する米国仮出願特許No.61/544,034に基づく優先権を主張し、該出願の開示はその全体が参照によりここに組み込まれる。
異常分散を持つファイバにおけるソリトン自己周波数シフト(SSFS)は、超短パルス(つまり、約1psより小さいパルス幅を持つ)の波長シフトのための効果的な方法であることが分かっている。異常分散はソリトンパルスを保つための必要条件であり、1300nm未満の波長に対しては、異常分散は従来のシングルモードファイバでは得られない。しかし、屈折率導波フォトニック結晶ファイバ、中空コアファイバ、または高次モード(HOM)を伝搬するように構成されたファイバのいずれを用いても、1300nm未満の広い波長範囲において異常分散を得ることが可能である。
本発明の実施形態は、一般に波長可変の超短パルスレーザのためのファイバ構造に関わる。より具体的には、本発明の実施形態は、ソリトン自己周波数シフトを可能とする高次モードファイバのためのファイバ構造に関わり、そこでは創意に富んだファイバを組み込むシステムは、波長をポンプ波長から移転波長にシフトするための第1のファイバと、パルスを移転波長から出力波長にシフトするための第2のファイバを備える。
上に議論した例示的な実施形態に加えて、本発明の一つの実施形態を利用して実験が行われた。実験の始めにあたって、新しいHOMファイバがここに述べられる設計基準に基づいて作成され、結果としてのソリトンは、1085nmの波長において216fsの時間幅と6.3nJのパルスエネルギーを持っていた。実演されたパルスエネルギーは、1300nm未満の波長での中実シリカファイバでの以前の記録より約6倍高かった。
Claims (24)
- 波長可変の短パルスファイバレーザシステムであって、
入力波長を有するパルスを提供するためのパルス発生器、
モード変換器、
前記パルスを前記入力波長から移転波長にシフトするための第1の画設された高次モードファイバ、および
前記パルスを前記移転波長から出力波長にシフトするための第2の画設された高次モードファイバ
を備える波長可変の短パルスファイバレーザシステム。 - 前記モード変換器が高次モードファイバを備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の画設されたファイバが前記入力波長において3fsより大きいD・Aeffを有する高次モードを用いる、請求項1に記載のシステム。
- 前記入力波長と前記移転波長の間の波長範囲において、前記第1の画設されたファイバの1つの高次モードの有効屈折率が前記第1の画設されたファイバの他のどの導波モードの有効屈折率とも重ならない、請求項1に記載のシステム。
- 前記移転波長と前記出力波長の間の波長範囲において、前記第2の画設されたファイバの1つの高次モードの有効屈折率が前記第2の画設されたファイバの他のどの導波モードの有効屈折率とも重ならない、請求項1に記載のシステム。
- 前記第1の画設されたファイバのD・Aeffと前記第2の画設されたファイバのD・Aeffの比が100倍より小さい、請求項1に記載のシステム。
- 前記モード変換器が長周期回折格子モード変換器を備える、請求項1に記載のシステム。
- 前記パルス発生器がモードロックレーザを備える、請求項1に記載のシステム。
- 波長可変の短パルスファイバレーザシステムであって、
入力波長を有するパルスを提供するためのモードロックレーザ、
長周期回折格子モード変換器、
前記パルスを前記入力波長から移転波長にシフトするための第1の画設されたHOMファイバ、および
前記パルスを前記移転波長から出力波長にシフトするための第2の画設されたHOMファイバを備え、
前記第1の画設されたファイバが前記入力波長において3fsより大きいD・Aeffを有する高次モードを用いる、波長可変の短パルスファイバレーザシステム。 - 前記入力波長と前記移転波長の間の波長範囲において、前記第1の画設されたファイバの1つの高次モードの有効屈折率が前記第1の画設されたファイバの他のどの導波モードの有効屈折率とも重ならない、請求項9に記載のシステム。
- 前記移転波長と前記出力波長の間の波長範囲において、前記第2の画設されたファイバの1つの高次モードの有効屈折率が前記第2の画設されたファイバの他のどの導波モードの有効屈折率とも重ならない、請求項9に記載のシステム。
- 前記第1の画設されたHOMファイバのD・Aeffと前記第2の画設されたHOMファイバのD・Aeffの比が100倍より小さい、請求項9に記載のシステム。
- 前記第1の画設されたHOMファイバが中央コア、前記コアを囲む内側トレンチ、前記トレンチを囲むリング、前記リングを囲む外側トレンチ、および外側クラッドを備え;前記中央コアが約0.75μmから約2.0μmの間の半径を有し、前記内側トレンチが約1.75μmから2.5μmの間の幅を有し、前記リングが約2.0μmから5.0μmの間の幅を有し、前記外側トレンチが約1.75μmから4.5μmの間の幅を有し、かつ前記外側クラッドが約50μmから約75μmの間の外側の半径を持つ、請求項9に記載のシステム。
- 前記中央コアが約1.25μmの半径を有し、前記内側トレンチが約2.09μmの幅を有し、前記リングが約3.51μmの幅を有し、前記外側トレンチが約2.84μmの幅を有し、かつ前記外側クラッドが約62.5μmの外側の半径を有する、請求項13に記載のシステム。
- 前記第2の画設されたHOMファイバが中央コア、前記コアを囲む内側トレンチ、前記トレンチを囲むリング、前記リングを囲む外側トレンチ、および外側クラッドを備え;前記中央コアが約0.85μmから約2.25μmの間の半径を有し、前記内側トレンチが約0.5μmから2.5μmの間の幅を有し、前記リングが約2.0μmから4.5μmの間の幅を有し、前記外側トレンチが約1.75μmから4.5μmの間の幅を有し、かつ前記外側クラッドが約50μmから約75μmの間の外側の半径を有する、請求項9に記載のシステム。
- 前記中央コアが約1.35μmの半径を有し、前記内側トレンチが約1.10μmの幅を有し、前記リングが約3.15μmの幅を有し、前記外側トレンチが約3.09μmの幅を有し、かつ前記外側クラッドが約62.5μmの外側の半径を有する、請求項15に記載のシステム。
- 超短パルスを波長シフトする方法であって、
入力波長を有するパルスを提供するためのパルス発生器、
モード変換器、
第1の画設された高次モードファイバ、および
第2の画設された高次モードファイバ
を備えるシステムを提供すること;
前記パルスを前記パルス発生器から前記モード変換器へ伝搬させ、前記パルスを入力モードから高次モードへ変換すること;
前記パルスを前記モード変換器ファイバから前記第1の画設された高次モードファイバへ伝搬させ、前記入力波長を移転波長にシフトすること;および
前記パルスを前記第1の画設された高次モードファイバから前記第2の画設された高次モードファイバへ伝搬させ、前記移転波長を出力波長にシフトすること;
を含む、超短パルスを波長シフトする方法。 - 前記モード変換器が高次モードファイバを備える、請求項17に記載の方法。
- 前記高次モードにおける前記第1の画設されたファイバが前記入力波長において3fsより大きいD・Aeffを有する、請求項17に記載の方法。
- 前記入力波長と前記移転波長の間の波長範囲において、前記第1の画設されたファイバの1つの高次モードの有効屈折率が前記第1の画設されたファイバの他のどの導波モードの有効屈折率とも重ならず、かつ
前記移転波長と前記出力波長の間の波長範囲において、前記第2の画設されたファイバの1つの高次モードの有効屈折率が前記第2の画設されたファイバの他のどの導波モードの有効屈折率とも重ならない、請求項17に記載の方法。 - 高次モードファイバであって、
約0.75μmから約2.0μmの間の半径を有する中央コア;
約1.75μmから2.5μmの間の幅を有し、前記コアを囲む内側トレンチ;
約2.0μmから5.0μmの間の幅を有し、前記トレンチを囲むリング;
約1.75μmから4.5μmの間の幅を有し、前記リングを囲む外側トレンチ;および
約50μmから約75μmの間の外側の半径を有する外側クラッド
を備える高次モードファイバ。 - 前記中央コアが約1.25μmの半径を有し、前記内側トレンチが約2.09μmの幅を有し、前記リングが約3.51μmの幅を有し、前記外側トレンチが約2.84μmの幅を有し、かつ前記外側クラッドが約62.5μmの外側の半径を有する、請求項21に記載の高次モードファイバ。
- 高次モードファイバであって、
約0.85μmから約2.25μmの間の半径を有する中央コア;
約0.5μmから2.5μmの間の幅を有し、前記コアを囲む内側トレンチ;
約2.0μmから4.5μmの間の幅を有し、前記トレンチを囲むリング;
約1.75μmから4.5μmの間の幅を有し、前記リングを囲む外側トレンチ;および
約50μmから約75μmの間の外側の半径を有する外側クラッド
を備える高次モードファイバ。 - 前記中央コアが約1.35μmの半径を有し、前記内側トレンチが約1.10μmの幅を有し、前記リングが約3.15μmの幅を有し、前記外側トレンチが約3.09μmの幅を有し、かつ前記外側クラッドが約62.5μmの外側の半径を有する、請求項23に記載の高次モードファイバ。
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