JP2018502434A5

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Publication number: JP2018502434A5
Application number: JP2017505469A
Authority: JP
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2019-01-31
Anticipated expiration: 2035-12-15

Claims

所望のスペクトル幅、持続時間及びエネルギーをそれぞれ有する一連のパルスを放出するためのファイバーパルス発生器であって、リングキャビティを画定する互いに接続された複数のファイバーチェーンを含み、前記リングキャビティが、それに沿って単一方向に信号を導き、ファイバーチェーンそれぞれが、
前記信号の強度を所望の強度まで増加させるように動作可能であるファイバー増幅器と、
前記信号のスペクトル幅を、光ファイバーの出力において所望のスペクトル幅まで拡張するのに十分な所望の強度を有する前記信号を受け取る光ファイバーと、
前記光ファイバーの出力に結合され、ある通過帯域を有するスペクトルフィルターであって、前記ファイバーチェーンの各光ファイバーの通過帯域が、前記信号を各ファイバーの前記通過帯域に順に重なることができるように、互いにスペクトルの間隔を有する各周波数成分に中心を有する、スペクトルフィルターと、を有して構成され、
前記ファイバーチェーンの少なくとも１つが、前記光ファイバーの出力に直接結合され、前記リングキャビティの外側に前記所望のスペクトル幅、持続時間及びエネルギーを有するパルスを案内するように構成された出力カプラーを含む、ファイバーパルス発生器であって、
前記ファイバーパルス発生器が、
前記ファイバー増幅器に結合され、前記パルスと異なる波長を有するＣＷ放射をそれぞれ放出する複数のポンプと、
前記ポンプをオンにする前に前記信号を初期化するために各エタロンパルスをそれぞれ出力する複数のシード源と、をさらに含み、
前記シード源が、前記ポンプがオンになった後に動力源が停止され、前記エタロンパルスが、前記信号パルスの繰返し速度と異なる繰返し速度で前記リングキャビティを周回して伝搬し、前記ファイバー増幅器に結合されると、内部の蓄積エネルギーを、前記リングキャビティ内でＱスイッチパルスを発達させるのに不十分なエネルギーレベルに低下させる、ファイバーパルス発生器。
各光フィルターの前記中心周波数が、スペクトル的に互いに重複せず、連続波（「前記ＣＷ」）放射を前記リングキャビティを通過する伝搬から遮断し、または前記ＣＷ放射の０．１％未満を通過させるように重複させる、請求項１に記載のファイバーパルス発生器。
前記所望のスペクトル幅及び強度を有する前記信号の前記ピッチを発達させるために、２つのファイバーチェーンのそれぞれの前記ファイバー増幅器、ファイバー及びフィルターを通過して伝搬する少なくとも１つのピッチを含む所望のスペクトル領域内のノイズを初期化するために十分なプレパルスをまず出力し、
その後に、前記ＣＷ放射を出力するようにそれぞれ構成された複数のポンプをさらに含み、
各光フィルターの前記中心周波数が、各光フィルターの前記通過帯域が互いに重なるようにスペクトル的に空間を有して配され、重複する通過帯域間のスペクトル領域が、前記ファイバー増幅器内の蓄積エネルギーを、Ｑスイッチパルスを発達させるのに不十分なレベルまで減少させるのに十分な、前記リングキャビティに沿った前記ＣＷ放射のフィルタリングされていない部分の循環を提供するように構成され、前記フィルターが、互いに等しい、または互いに異なる各透過強度を有するように構成された、請求項１に記載のファイバーパルス発生器。
各フィルターの前記通過帯域が互いに重複して、その間に、最も高い透過率を有する前記フィルターの１つの最大透過率の１０％未満を通過させるように構成されたスペクトル領域を画定するように、各光フィルターの前記中心周波数が間隔をあけられた、請求項３に記載のファイバーパルス発生器。
前記重複領域が、最も低い透過率を有する他のフィルターの最大透過率の最大０．１％を通過させるように構成された、請求項４に記載のファイバーパルス発生器。
前記プレパルスが、数分の１ミリ秒から数ミリ秒まで変化可能なパルス持続時間及び前記ＣＷポンプ信号よりも高い出力を有する、請求項３に記載のファイバーパルス発生器。
前記ファイバーチェーンがそれぞれ、通常ネット分散または異常ネット分散を有するように構成され、前記スペクトル的に拡張された信号パルスが、前記ファイバーチェーンを伝搬する間に時間的に引き伸ばされる、請求項１に記載のファイバーパルス発生器。
前記リングキャビティを画定する前記ファイバーチェーンがそれぞれ、ゼロネット分散を有するように構成された、請求項１に記載のファイバーパルス発生器。
前記スペクトル的に拡張された信号パルスが、線形チャープパルスである、請求項１に記載のファイバーパルス発生器。
前記他の光ファイバーの出力に結合された追加的な出力カプラーをさらに含み、前記所望のスペクトル幅、強度及びエネルギーを有するパルスが、半周ごとに前記リングキャビティから出力される、請求項１に記載のファイバーパルス発生器。
各スペクトルフィルターの前記通過帯域が、それぞれ同じ帯域幅もしくは同じ透過率強度を有し、または、同じ帯域幅及び透過率強度をを有する、請求項１に記載のファイバーパルス発生器。
各スペクトルフィルターの前記通過帯域が、他のものより最大５倍大きな、異なる帯域幅を有する、請求項１に記載のファイバーパルス発生器。
前記ファイバーチェーンがそれぞれ、偏光維持（ＰＭ）フォーマットまたは非ＰＭフォーマットで構成された、請求項１に記載のファイバーパルス発生器。
順に放出されるエタロンパルスが、前記リングキャビティ内でＱスイッチパルスを発達させるのに不十分なレベルまで、前記ファイバー増幅器内に蓄積されるエネルギーを低下させるように、それぞれ徐々に低下する強度または均一な強度を有する、請求項６に記載のファイバーパルス発生器。
前記ファイバー増幅器がそれぞれ、対向する比較的小さな均一な直径の端部領域及び、前記端部領域よりも大きな直径を有する均一に構成された中心領域を有して提供されるマルチモードコアを有するように構成され、前記マルチモードコアが、前記信号パルスの動作波長で基本モードのみをサポートするように構成された、請求項１に記載のファイバーパルス発生器。
前記ファイバー増幅器がそれぞれ、単一横モードアクティブファイバーを有して構成された、請求項１に記載のパルス発生器。
各増幅器の各対向端部に結合された単一横モード受動ファイバーをさらに含む、請求項１５または１６に記載のファイバーパルス発生器。
２つのファイバーチェーン間に結合された少なくとも１つのアイソレータをさらに含む、請求項１に記載のファイバーパルス発生器。
前記ポンプ及びシード源の出力を前記リングキャビティ内に導く入力カプラーをさらに含む、請求項４または６に記載のファイバーパルス発生器。
前記ポンプが、側方ポンプ増幅器または端部ポンプ増幅器のそれぞれに構成された、請求項４または６に記載のファイバーパルス発生器。
各フィルターの前記通過帯域がそれぞれ、前記パルスの所望のスペクトル幅よりも狭い、または広い、請求項１に記載のファイバーパルス発生器。
超高速パルスを生成し、出力するためのリングキャビティファイバーレーザーであって、
前記リングキャビティファイバーレーザーが、
１つを他方に結合してリングキャビティを画定する複数のファイバーチェーンであって、各ファイバーチェーンが、
前記信号の強度を所望の強度まで増加させるように動作可能であるファイバー増幅器と、
前記信号のスペクトル幅を、パルスチャープ構成要素の出力において所望のスペクトル幅まで拡張するのに十分な所望の強度を有する前記信号を受け取るパルスチャープ構成要素と、
前記パルスチャープ構成要素の出力に結合され、ある帯域を有する光フィルターであって、前記ファイバーチェーンの各パルスチャープ構成要素の通過帯域が、前記信号を各パルスチャープ構成要素の前記通過帯域に順に重なることができるように、互いにスペクトルの間隔を有する各周波数成分に中心を有する、光フィルターと、を含む、複数のファイバーチェーンと、
前記チャープ構成要素の前記出力に直接接続されて前記リングキャビティの外側に前記所望のスペクトル幅、持続時間及びエネルギーを有するパルスを導くための出力カプラーと、を含み、
前記ファイバーチェーンの各光フィルターの通過帯域が、互いにスペクトル的に間隔をあけた各周波数成分に中心を有する、超高速パルスを生成し、出力するためのリングキャビティファイバーレーザーであって、
前記リングキャビティファイバーレーザーが、
前記ファイバー増幅器に結合され、前記パルスと異なる波長を有するＣＷ放射をそれぞれ放出する複数のポンプと、
前記ポンプをオンにする前に前記信号を初期化するために各エタロンパルスをそれぞれ出力する複数のシード源と、をさらに含み、
前記シード源が、前記ポンプがオンになった後に動力源が停止され、前記エタロンパルスが、前記信号パルスの繰返し速度と異なる繰返し速度で前記リングキャビティを周回して伝搬し、前記ファイバー増幅器に結合されると、内部の蓄積エネルギーを、前記リングキャビティ内でＱスイッチパルスを発達させるのに不十分なエネルギーレベルに低下させる、リングキャビティファイバーレーザー。
前記パルスチャープ構成要素が、光ファイバーの長さである、請求項２２に記載のリングキャビティファイバーレーザー。
それぞれ中心波長から間隔を有して中心を有するショートパススペクトルフィルター及びロングパススペクトルフィルターを通って順に信号を通過させ、それによって、前記信号のスペクトル領域の短波長サブ領域及び長波長サブ領域をそれぞれ順に通過させる段階と、
リングキャビティから、前記信号の一周ごとに少なくとも１回超短パルスを分離する段階と、を含む、ファイバーリングキャビティレーザー内で一連の超短パルスを発生させる方法であって、
前記方法が、
各フィルタリングの前に前記信号を所望のピーク強度まで増幅する段階と、
フィルタリングの前にフィルターチャープ構成要素内の増幅された信号をスペクトル拡張する段階と、をさらに含み、
短波長フィルター及び長波長フィルターが、各フィルターの通過帯域が互いに重複しないように間隔をあけて配置された各中心波長を有し、
前記方法が、
第１の期間について、前記リングキャビティ内に１つまたは複数のエタロンパルスを注入する段階と、
前記第１の期間の間に、前記リングキャビティ内のＣＷ及びピッチ成分を含むＣＷ放射を初期化する段階と、
前記ピッチ成分を前記信号に発達させる段階と、
前記ピッチ成分を発達させる間に、前記エタロンパルスの注入を停止させる段階と、をさらに含む、方法。
ある期間について、前記リングキャビティ内にポンプのプレパルスを注入する段階と、
その後に、前記リングキャビティ内にＣＷ放射を結合させる段階と、をさらに含む、請求項２４に記載の方法。