JP3464804B2 - 縦モード選択レーザー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレ−ザ−、特に稀土類元
素をド−ピングした縦モ−ドを選択するレ−ザ−に関す
るものである。

【０００２】

【発明の背景】光フィアバ−技術の応用は急速なペ−ス
で伸びており、電気通信、センサ−、医療および映像伝
送等はすべて光技術を利用しており、特に事実上制限が
ない帯域幅および低減衰性は有利である。ケ−ブルテレ
ビジョンシステムは、光ファイバ−技術が以前の同軸ケ
−ブル分配方式の有効なかつ経済的な代案として提供さ
れた一つの例である。

【０００３】ハイパワ−のレ−ザ−を１．３又は１．５
ミクロン（μｍ）の領域で動作させることが適している
ときは、光ファイバ−に対する多くの応用面は最もコス
ト的に有利になる。Ｅｒ³⁺ファイバ−レ−ザ−により高
レベルの出力を発生できることが明らかにされており、
例えばＭ．Ｓ．オサリバン等（Ｍ．Ｓ．Ｏ’Ｓｕｌｌｉ
ｖａｎ， ｅｔ ａｌ，）の“高出力でライン幅の狭い
エルビウム・ド−プ・ファイバ−・レ−ザ−”ＣＬＥＯ
１９８９，ＴＵＰ３，ｐｐ，１３４−１３６を参照し
てもらいたい。

【０００４】エルビウム・ド−プ・ファイバ−・レ−ザ
−の欠点は上記文献によればこれが縦波多モ−ド−であ
るということである。ケ−ブルテレビジョンネットワ−
ク又は同様な応用面で、光ファイバ−に複雑なビデオ信
号を伝送する様な応用に際しては、レ−ザ−を単一縦モ
−ド又は光学振動数で十分に離れたせいぜい数モ−ドで
動作させることが要求される。さもないとビ−トが発生
し（例えば高周波領域に落ち込んだ光学的縦モ−ド間
で）、その結果勢力中のＲＦ帯域に受け容れ難いレベル
のノイズを生じる。

【０００５】ＲＦ周波数（即ちケ−ブルテレビジョンの
帯域に対しては５．７５ＭＨｚから５５０ＭＨｚ又はそ
れ以上）の順位が十分に接近しているレ−ザ−の動作の
これらのモ−ドは、ＣＡＴＶ用にこのレ−ザ−を使うた
めには抑制をせねばならない。抑制後は残っているモ−
ドだけではＲＦ定義域でビ−ト周波数を発生することは
ないであろう。また縦波多モ−ドの動作では各モ−ドの
タ−ン・オン及びオフのモ−ド分配雑音による過剰強度
雑音（ＲＩＮ）が現れる。技術的に周知の様に、与えら
れたレ−ザ−に存在する実際のモ−ドは、レ−ザ−のキ
ャビティの幾何図形的配置とレ−ザ−のゲインスペクト
ル及びキャビティ中の周波数選択要素により決まる。

【０００６】稀土類元素をド−ピングし、ほとんど単一
モ−ドに抑制されたレ−ザ−を提供できれば有益なこと
であろう。付随モ−ドの周波数が十分に離れていて、ビ
−トを起こさない時は残っていても差し支えなく、この
様なレ−ザ−はＲＦスペクトル中で干渉ビ−トを発生せ
ずに動作させることができ、レ−ザ−からの出力エネル
ギ−は信号伝送のためのクリ−ンな光搬送波とすること
が出来る。本発明は上記の様な利点を持ったレ−ザ−を
提供するものである。

【０００７】

【発明の概要】本発明はクリ−ンな光搬送波を発生させ
るレ−ザ−を提供するものである。レ−ザ−は稀土類元
素をド−ピングした部分でレ−ザ−キャビティを形成さ
せた光ファイバ−のような光伝送媒体から構成されてい
る。キャビティと協調して少なくとも単一モ−ドに抑制
させる手段も備わっている。この抑制手段は光学格子、
ファブリ- ペロ・キャビティ又は伝送媒体内でのこれら
の要素の組み合わせから構成されている。また抑制手段
はド−ピングしたキャビティ部分又はド−ピング部分の
外側に設けることも出来る。

【０００８】実施例の一つでは、伝送媒体は環状配置
で、抑制手段はリング部分内の光学格子から構成されて
おり、発振が一方向のみに起きる様、光アイソレ−タが
リング内に設けられている。その他の実施例では、光伝
送媒体は環状又は直線配置で、抑制手段はリング内で複
数の直列に接続されたファブリ- ペロ・キャビティから
構成されている。ファブリ- ペロ・キャビティは希望す
るモ−ド抑制のため長さは等しくない。光アイソレ−タ
がレ−ザ−キャビティ内に設けられており、またモ−ド
選択性を強めるためファブリ- ペロ・キャビティを含む
伝送媒体中に光学格子も設けられている。

【０００９】直列接続のファブリ- ペロ・キャビティを
使った実施例で、長さＬの第１ファブリ- ペロ・キャビ
ティはレ−ザ−キャビティを作るためレ−ザ−媒質を含
む光学材料から形成されており、ｌ＜Ｌである長さｌの
第２ファブリ- ペロ・キャビティは第１ファブリ- ペロ
・キャビティ内の中心又はほぼ中心近くに位置する。第
１ファブリ- ペロ・キャビティの長さＬは、レ−ザ−キ
ャビティの縦モ−ドに制限されて選ばれる。第２ファブ
リ- ペロ・キャビティの長さｌは希望するレ−ジング波
長でのゲインを除くその他のゲインが最小になる様に選
ばれる。２偏光モ−ドでレ−ジングするのを抑制するた
め、偏光フィルタ−を第２ファブリ- ペロ・キャビティ
の近くに設けることも可能である。

【００１０】第１ファブリ- ペロ・キャビティはその一
端に反射器を他端に格子をそなえている。第２ファブリ
- ペロ・キャビティは、金属、誘電体又は格子構造のよ
うな一対の接近して間隔をとった反射器を備えている。
第２ファブリ- ペロ・キャビティが、第１ファブリ- ペ
ロ・キャビティにより形成されているレ−ザ−キャビテ
ィの縦モ−ドを巧みに処理して、ただ一つのモ−ドのみ
を選択する。光学材料は例えばエルビウム、ネオジム又
はプラセオジムのような稀土類で少なくとも一部分をド
−ピングした光ファイバ−又はシリカ導波管から成って
いる。

【００１１】その他の実施例としてド−ピング・レ−ザ
−・キャビティに接続された外部格子を使ってモ−ド選
択を行う方法がある。光アイソレ−タがレ−ザ−キャビ
ティに直列に設けられており、レ−ザ−キャビティは光
ファイバ−、シリカ導波管又はその他の既知構造で形成
されている。稀土類ド−ピング元素にはエルビウム、ネ
オジム、プラセオジム又は類似元素が含まれている。更
に他の実施例でファブリ- ペロ・キャビティ中にモアレ
格子を設けた例もある。ファブリ- ペロ・キャビティの
長さは縦モ−ドに制限されて選ばれ、モアレ格子は前記
モ−ドの望むモ−ドに伝送ピ−クを持っているものが使
われるのである。

【００１２】

【発明の実施例】図面に基づいて、本願発明の実施例を
説明する。図４は、縦モ−ド選択レ−ザ−の１実施例を
示す図である。該実施例は、光学格子をモ−ド選択に使
った線形構造をなしている。エルビウム・ド−ピング・
ファイバ−５３を励起するのに必要な光エネルギ−をポ
ンプレ−ザ−１０が供給している。格子５４とミラ−５
２の組み合わせでレ−ザ−キャビティの長さが決められ
る。格子５４のディメンションによりレ−ザ−のゲイン
カ−ブ内の希望する単一モ−ドが得られる。光アイソレ
−タ５８がレ−ザ−キャビティ中の摂動による後方反射
を制限することになる。レ−ザ−で発生された光搬送波
は光ファイバ−６０に出力される。レ−ザ−キャビティ
の長さでキャビティの自然共鳴が決まり、格子はこれら
の自然共鳴から選択するのに使われる。（旧００１９）

【００１３】（新）図４の実施例の線形キャビティは、
ファイバ−内に格子を組み込んだエルビウム・ド−ピン
グ・光ファイバ−の一片で構成されている。一方線形キ
ャビティはエルビウム・ド−ピング・ファイバ−と接続
されたド−ピングしていない格子ファイバ−も含んでい
る。ミラ−５２はファイバ−端末に銀、金又はアルミニ
ウムを蒸着させた後ファイバ−を永久接続して作られて
いる。一方周知の方法で誘電体ミラ−も作られることも
ある。（旧［００２０］）

【００１４】（新）図４に示した構成はレ−ザ−を単一
波長で動作させる一つの方法で、反射部５４と５２で決
まるレ−ザ−キャビティの長さは、キャビティ内にただ
一つのファブリ- ペロ・モ−ドのみが存在し得る程短い
のである。このため単一波長でレ−ザ−を動作させるこ
とができるのであるが、以下にこの様なレ−ザ−の設計
の一例を述べてみる。レ−ザ−は反射器の幅内でのみレ
−ジングできる。代表的な反射器帯域幅は１オングスト
ロ−ムである。ファブリ- ペロ・キャビティのモ−ド間
隔ＦＳＲ（自由スペクトル範囲）は次式で与えられる。
（旧［００２１］）

【００１５】（新） ＦＳＲ＝Δν＝ｃ／（２ｎＬ） ここで ｃ＝光速 ｎ＝ファイバ−の屈折率；１．４６ Ｌ＝レ−ザ−キャビティの長さ （旧［００２
２］）

【００１６】（新）１オングストロ−ムのモ−ド間隔
（ＦＳＲ）に対し、レ−ザ−キャビティの長さ（Ｌ）は
８．２ミリメ−トルと解くことができる。明らかにこの
長さはド−ピングファイバ−の実際に対して短すぎる。
エルビウム及びゲルマニウムで深くド−ピングしたプレ
−ナ−シリカ導波管がマイクロレ−ザ−を作るのに使用
できる。格子の帯域幅を１ピコメ−トルにすることが出
来ると、レ−ザ−キャビティ長はＬ＝８２センチメ−ト
ルと計算でき、この場合深くド−ピングしたエルビウム
ファイバ−を８０センチメ−トルのレ−ザ−キャビティ
長にとれば単一波長レ−ザ−が得られる。（旧［００２
３］）

【００１７】（新）この様な狭い格子を作る方法がラグ
ダ−ル，キャサリン Ｍ．等（Ｒａｇｄａｌｅ，Ｃａｔ
ｈｅｒｉｎｅ Ｍ．ｅｔ ａｌ），により“狭帯域ファ
イバ−格子フィルタ−”ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓｉｎ Ｃｏｍｍｕｎ
ｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．８ Ｎｏ．６，１９９０年
８月，ｐｐ．１１４６−１１５０で明らかにされてい
る。代わりの方法としては図７に示した複合キャビティ
レ−ザ−である。本設計では格子１００及び１０２は１
オングストロ−ムの反射率帯域幅を有し、同一波長で反
射する。（旧［００２４］）

【００１８】（新）格子により作られるファブリ- ペロ
の自由スペクトル範囲は格子の反射帯域幅よりも大きい
ので、格子の反射帯域幅中には僅かに１つのファブリ-
ペロ・モ−ドしか存在できない。格子１００とミラ−１
０４で作られるキャビティは８０センチメ−トルの長さ
で、ＦＲＳは１２８ＭＨｚが得られ、格子１００と１０
２で形成されるキャビティの８ミリメ−トルに対するＦ
ＲＳは１２．８ＧＨｚが得られる。（旧［００２５］）

【００１９】（新）図７中の短いキャビティは図２で図
示したピ−ク３２及び３４に類似の稿を作る。図２の稿
の間隔をもっと近付けると８センチメ−トルのキャビテ
ィにより作られる稿と類似してくる。モ−ド選択性を確
実にするためには、格子１００，１０２で形成されてい
るファブリ- ペロ・モ−ドに要求される細かさが１００
のオ−ダ−である。疑いなく、格子１００，１０２が帯
域幅を狭く作られる程レ−ザ−がただ一つのモ−ドを選
択するのが容易になる。（旧［００２６］）

【００２０】（新）図４の簡単な配置は、格子５４の光
帯域幅が反射部５４及び５２により形成されているキャ
ビティの一つのファブリ- ペロ・モ−ドより大きく維持
されているときでも単一波長で動作させられる。これは
エルビウムレ−ザ−が最も均質に広がっているので単一
周波数発振を自ら選択しようと試みるためである。前記
の複合キャビティの設計は同様に他のレ−ザ−システム
にも適応でき、ネオジムの１．３ミクロンにおける動作
はよい例となる。（旧［００２７］）

【００２１】（新）本発明を実施するのに使用するポン
プレ−ザ−は、市販されている各種のものが使える。格
子もまた市販品でよく、例えばユナイテッド・テクノロ
ジ−ズ・コ−ポレ−ション（Ｕｎｉｔｅｄ Ｔｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の製品はゲ
ルマニウム・ド−パントのファイバ−に格子を設けてあ
り、高出力のレ−ザ−で例えば２４８ナノメ−トルにお
ける干渉パタ−ンを作ることに実施している。この干渉
パタ−ンはファイバ−をさらすことに使われ、その結果
局部的にファイバ−の屈折率が改質されるのである。同
様な手法が前述のベルズレイ等（Ｂｅｌｓｌｅｙ ｅｔ
ａｌ，）の文献で 明らかにされている。（旧［００
２８］）

【００２２】（新）図４の反射部５２のような反射器は
部分反射ミラ−で構成されており、例えばファイバ−を
へき開し、誘導体を内装し、その後ファイバ−を元の様
に永久接続する。その他のタイプの反射器も使用するこ
とができる。反射率が５％から９５％の範囲のほとんど
損失のないミラ−が入手できる。本発明に関して使われ
ているアイソレ−タ及び結合器もまた容易に入手でき
る。（旧［００２９］）

【００２３】（新）図５に本発明の実際化に使うことが
でき、その他の図示してある例の実施よりもっと適切な
多少大がかりな実施例を示してある。ポンプレ−ザ−１
０が光ファイバ−７０から結合器７２へエネルギ−を出
力する。格子レンズ７４が結合器７２を介してポンプレ
−ザ−のエネルギ−を受け取るエルビウムド−ピングフ
ァイバ−７６に接続されている。この結合器はレ−ザ−
キャビティ中にポンプ光を有効に結合させ、光がレ−ジ
ング周波数でポンプレ−ザ−に逆戻りするのを防ぐため
波長選択結合器であるべきである。ミラ−７８がエルビ
ウムレ−ザ−キャビティの長さを決め、光アイソレ−タ
８０がファイバ−レ−ザ−に逆反射するのを防いでい
る。相異なる格子レンズ７４が、希望する応用に必要な
エルビウムファイバ−の長さを経験的に決めるため、接
続することができる。（旧［００３０］）

【００２４】（新）図６は図１のファブリ- ペロ・干渉
計に図３の格子を結び付けた別のリングレ−ザ−の実施
例である。格子９０のディメンションは、少ない縦モ−
ド又は必要ならば単一縦モ−ドで動作できる様にキャビ
ティの長さとの組み合わせで選ばれる。レ−ザ−で発生
された搬送波は結合器２６を経て光ファイバ−９２に出
力される。他の実施例と同様ミラ−２０，２４の位置
は、望む自然共鳴でキャビティの長さを決めることにな
る。（旧［００３１］）

【００２５】（新）図８は一対の直列に接続されたファ
ブリ- ペロ・キャビティを利用したレ−ザ−の実施例で
ある。第１のファブリ- ペロ・キャビティはレ−ザ−キ
ャビティと同じで格子１１０から反射器１１６まで長さ
Ｌで伸びており、第２のファブリ-ペロ・キャビティは
第１のファブリ- ペロ・キャビティの中心又はその近く
に置かれている。第２のファブリ- ペロ・キャビティは
長さｌで第１反射器１１２と第２反射器１１４で形成さ
れている。反射器１１２，１１４は周知技術による金
属、誘電体又は格子構造の組み合わせによる導波管内に
作られている。これに代わって第２のファブリ- ペロ・
キャビティはレ−ジング波長に伝送ピ−クを持つモアレ
型格子に置き換えることができ、この格子については前
に述べたラグダ−ル等（Ｒａｇｄａｌｅ ｅｔ ａ
ｌ，）の文献で明らかにされている。（旧［００３
３］）

【００２６】（新）図９にこの実施例を示してあるが、
これは格子１１０とミラ−１１６の位置が逆になり、反
射器１１２，１１４がモアレ格子１３０で置き替えられ
たことを除いては図８に示した構造と同じである。図８
に示して配置で格子１１０は例えばレ−ザ−の動作波長
（例えば１．５μｍ）で約９５％の反射率である。この
波長での反射器１１６は約４−１５％の反射率である。
第１ファブリ- ペロ・キャビティを形成している格子１
１０と反射器１１６の位置は交替させることも出来る。
この様な実施例ではポンプレ−ザ−１０に隣接する反射
器１１６の反射率はレ−ザ−の動作波長では約１００％
で、その透過率はポンプ波長で約１００％である。格子
１１０が光アイソレ−タ１１８の次に位置させられたと
きは、レ−ザ−の動作波長では約４−１５％の反射率で
ある。（旧［００３４］）

【００２７】（新）両配置の場合、第１ファブリ- ペロ
・キャビティの長さＬは１メ−トルのオ−ダ−で、第２
ファブリ- ペロ・キャビティの長さｌは１ミリメ−トル
のオ−ダ−である。第２ファブリ- ペロ・キャビティの
自由スペクトル範囲は格子の反射帯域幅よりも僅かに少
なく、格子は格子の帯域幅にレ−ザ−を限定する。更に
第２ファブリ- ペロ・キャビティは自由スペクトル範囲
（ＦＲＳ）に帯域幅を限定する。キャビティの長さＬは
ただ１ファブリ- ペロ・モ−ドが維持できるくらいに短
く選ぶ。（［００３５］）

【００２８】（新）第２ファブリ- ペロ・キャビティは
希望するレ−ジング波長でのゲイン以外のゲインを最小
にするため、第１ファブリ- ペロ・キャビティの中心近
くに設ける。この構造で格子１１０と反射器１１２の間
と反射器１１４とミラ−１１６の間に存在する可能性の
ある希望しないレ−ザ−キャビティ中でのレ−ジングを
抑制するのである。第２ファブリ- ペロ・キャビティの
最適位置は、格子１１０と反射器１１２の間及び反射器
１１４とミラ−１１６の間のレ−ザ−キャビティの競合
の相対レ−ジングしきい値により決まる。格子１１０と
ミラ−１１６の反射率が等しいときは、第２ファブリ-
ペロ・キャビティの配置は第１ファブリ- ペロ・キャビ
ティの中心となる。（旧［００３６］）

【００２９】（新）もし格子１１０の反射率がミラ−１
１６より高いときは、第２ファブリ- ペロ・キャビティ
格子１１０と反射器１１２間のキャビティのゲインを最
小にする様に格子１１０に近付く様に移動させる。反対
にミラ−１１６の反射率のほうが高い場合は、第２ファ
ブリ- ペロ・キャビティをそれに近付かせる。２偏光モ
−ド中のレ−ジングを抑制するため、光学キャビティの
中心近くに偏光フィルタ−を設け、２本の直線形偏光中
の１本のレ−ジングを抑制することができる。図８の構
造はド−ピング光ファイバ−か、シリカ導波管で現実が
可能である。（旧［００３７］）

【００３０】（新）本願発明に関連する技術として、図
１に示す参考例を説明する。図１の構成では、リング・
キャビティ・レ−ザ−がエルビウムド−ピング光ファイ
バ−１４で構成されている。エルビウムのド−ピング
（中間ゲイン）で光学的ゲインを定着させられる。１．
５ミクロン領域で動作させるレ−ザ−に対してはエルビ
ウムが特に有用であるが、１．３ミクロン領域ではネオ
ジムとプラセオジムが特に有効である。（旧１２の後
半）

【００３１】（新）レ−ザ−キャビティ１４は、光ファ
イバ−１２と出力ファイバ−２８にレ−ザ−キャビティ
を接続している通常の結合器２６を経てポンプレ−ザ−
１０でポンピングされる。エルビウムの例ではポンプレ
−ザ−１０は標準的には９８０ｎｍ又は１４８０ｎｍの
波長で動作させられる。光アイソレ−タ１６がリングが
一方向の進行波のみを支持する様リング内に設けられて
いる。光アイソレ−タは一偏光のみを通過させる市販の
通常タイプのもので、このため希望しない偏光モ−ドは
レ−ジングから除かれる。単偏光を使用すると優秀なキ
ャビティが実現できる。一偏光のみが励起されているの
で二重光は問題にならない。（旧［００１３］）

【００３２】（新）光アイソレ−タ１６の出力は光ファ
イバ−１８を経て第１ミラ−２０に、続いて光ファイバ
−２２を経て第２ミラ−２４に接続されている。ミラ−
２０及び２４を備えることで、ファブリ- ペロ・干渉計
で一対の長さの等しくないミラ−を備えることになり、
リングレ−ザ−内における波長の選択性が増すことにな
る。ファブリ- ペロ・干渉計の操作に関する検討はＤ．
Ｒ．フ−バ−とＪ．Ｂ．キャロル（Ｄ．Ｒ．Ｈｕｂｅｒ
ａｎｄ Ｊ．Ｂ．Ｃａｒｏｌｌ）による“光学振動数
掃引ファブリ- ペロ・干渉計の時間領域のレスポン
ス”，応用光学（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ），１
９８６，Ｖｏｌ．２５，ｐｐ．２３８６−２３９０でな
されている。（旧［００１４］）

【００３３】（新）図１に示した構成で、リング内にフ
ァブリ- ペロ・干渉計が連結されていることで、レ−ザ
−キャビティ内でより少ない縦モ−ドを選択することが
できるのである。キャビティの長さはモ−ド数が減少す
る様に選ばれる。エルビウムをド−ピングしたシリカ基
質を使った装置では、２つのキャビティのディメンショ
ンは僅か単一モ−ドが維持される様に作ることができ、
また１つのキャビティで単一モ−ドを供給できることが
例えば後述の図３で可能である。（旧［００１５］）

【００３４】（新）リングの直径は出来るだけ小さくす
ることが望ましく、このことはリング直径を小さくする
ほど、縦モ−ドが離れるという事実のためである。技術
に精通している方々ならリング全体をエルビウムド−ピ
ングをするか又は図１に示した部分１４だけをド−ピン
グするかは自明のことであろう。（旧［００１６］）

【００３５】（新）図２は図１に示したファブリ- ペロ
・キャビティの２つの直列の伝達函数を３０として図示
したもので、連結キャビティの振動数は一致し、伝達函
数は各キャビティ内に振動数を発生している。このため
例えばエルビウム・ド−ピング・ファイバ−１４で形成
されるキャビティ、光アイソレ−タ１６及び光ファイバ
−１８の配置により振動数の一つの集合に共鳴し、光フ
ァイバ−２２からなるキャビティで振動数の別の集合に
共鳴し、各キャビティ中の３２，３４と一致する振動数
のみが加えられ、その他のすべては消去されるのであ
る。（旧［００１７］）

【００３６】（新）図３はモ−ド選択のため図１のファ
ブリ- ペロ・干渉計の代わりに格子構造４０を設けた実
施例である。この様な格子の操作はＫ．Ｌ．ベルズレ
イ，Ｊ．Ｂ．キャロル，Ｌ．Ａ．ヘス，Ｄ．Ｒ．フ−バ
−及びＤ．シュマ−デル（Ｋ．Ｌ．Ｂｅｌｓｌｅｙ，
Ｊ．Ｂ．Ｃａｒｏｌｌ，Ｌ．Ａ．Ｈｅｓｓ，Ｄ．Ｒ．Ｈ
ｕｂｅｒａｎｄ Ｄ．Ｓｃｈｍａｄｅｌ）による“光学
的多重化干渉ファイバ−光センサ−システム”，ＳＰＩ
Ｅ，１９８５，Ｖｏｌ．５６６，ｐｐ．２５７−２６４
及びＷ．Ｖ．ソリンとＳ．Ａ．ニュ−トン（Ｗ．Ｖ．Ｓ
ｏｒｉｎ ａｎｄ Ｓ．Ａ．Ｎｅｗｔｏｎ）による“広
帯域可変波長・外部ファイバ−キャビティレ−ザ−の単
波長出力”，ＯＦＣ １９８８，Ｖｏｌ．ＷＱ２６，ｐ
ｐ．１２３で検討されている。本発明によるレ−ザ−を
製作するためには、エルビウムレ−ザ−のゲインカ−ブ
の中で希望波長を持った単一モ−ドの波長ピ−クを与え
る格子ディメンションを選ばねばならない。（旧［００
１８］）

【００３７】（新）ところで、図１、図３及び図６に示
した様なリングレ−ザ−配置では、標準結合器、格子及
び光アイソレ−タの偏光感度をより良く処理するためリ
ングキャビティ中に偏光調節器を置く必要がある。手動
の偏光調節器はほとんどの応用面に対して実用的でない
ので、この低精密度及び偏光感度（バイフリンジェン
ス）の問題の解決法は、偏光保持ファイバ−と偏光モ−
ドの一つのみを励起させるファイバ−レ−ザ−を作るこ
とである。このような実施例に有用な精密結合器は各メ
−カ−から出されている。（旧［００３２］）

【００３８】今や本発明が、少なくとも単一モ−ドに抑
制された光搬送波を発生させるための稀土類元素をド−
ピングしたレ−ザ−を提供するものであることが明らか
になったことと思う。レ−ザ−はド−ピングした光ファ
イバ−、または稀土類元素で直接ド−ピングしたシリカ
基質の様なその他の光伝送媒体で組み立てられる。この
様な構造は高いレベルの完成度が得られることで有益で
ある。本発明について各種の図示した実施例で説明して
きたが、技術に精通した方々ならば、特許請求の範囲に
述べてある本発明の真意及び範囲から離脱することな
く、種々の応用及び改善が行うことができるであろう。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
稀土類元素を添加しほとんどのモ−ドが抑制されたレ−
ザ−を実現できる。そして、付随モ−ドの周波数が十分
に離れていて、ビ−トを起こさない時は残っていても差
し支えなく、この様なレ−ザ−はＲＦスペクトル中で干
渉ビ−トを発生せずに動作させることができ、レ−ザ−
からの出力エネルギ−は信号伝送のためのクリ−ンな光
搬送波とすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ファブリ- ペロ・縦モ−ド選択のエルビウム・
ファイバ−・リングレ−ザ−の構成図である。

【図２】図１のレ−ザ−において、直列の２つのファブ
リ- ペロ・キャビティの伝達函数を図示したグラフであ
る。

【図３】モ−ド選択のためのファバ−格子を設けたエル
ビウム・ファイバ−・リングレ−ザ−の構成図である。

【図４】モ−ド選択のためのファイバ−格子を設けた線
形エルビウム・ファイバ−レ−ザ−の構成図である。

【図５】モ−ド選択のための外部格子を設けた線形エル
ビウム・ファイバ−レ−ザ−の構成図である。

【図６】直列のファブリ- ペロ・キャビティとモ−ド選
択のためのファイバ−格子を設けたエルビウム・ファイ
バ−・リングレ−ザ−の構成図である。

【図７】一対のファイバ−格子を設けた線形複合キャビ
ティ・エルビウム・ファイバ−レ−ザ−の構成図であ
る。

【図８】第１ファブリ- ペロ・キャビティとその中心で
第２ファブリ- ペロ・キャビティを備えた線形複合キャ
ビティ・ファイバ−レ−ザ−の構成図である。

【図９】中心にモアレ格子を設けたファブリ- ペロ・キ
ャビティを備えた線形複合キャビティ・ファイバ−レ−
ザ−の構成図である。

フロントページの続き (56)参考文献 １，ＥＣＯＣ 87，Ｔｅｃｈｎｉｃａ ｌ Ｄｉｇｅｓｔ，Ｖｏｌ．▲ＩＩＩ ▼，Ｐｏｓｔ Ｄｅａｄｌｉｎｅ Ｐａ ｐｅｒｓ，ｐ．ｐ．89−94 ２，ＬＥＯＳ ’90 ＩＥＥＥ Ｌａ ｓｅｒｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏ ｐｔｉｃｓ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ａｎｎｕ ａｌ ｍｅｅｔｉｎｇ，Ｎｏｖ．４− ９，1990，ｐ．50 ３，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈ ｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖ ｏｌ．ＬＴ−４ Ｎｏ．７ ｐ．ｐ. 956−960

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光搬送波を発生させるためのレーザーで
   あって、 希土類元素で少なくとも一部分をドーピングされた光学
   部材から導波構造中に形成され複数の縦モードレーザー
   出力を可能とする長さを有したキャビティを具え、前記
   キャビティはレーザーキャビティに供するためのレーザ
   ー媒質を有する光学部材からなり、前記キャビティの長
   さ（Ｌ）は前記キャビティの縦モードを限定するように
   選択されてなり、前記キャビティ中に配設された光学格
   子は前記縦モードのうちの一つで伝送ピークを有するこ
   とを特徴とするレーザー。
2. 【請求項２】 請求項１のレーザーにおいて、前記キャ
   ビティはファブリ- ペロ・キャビティであることを特徴
   とするレーザー。
3. 【請求項３】 請求項１又は２いずれかのレーザーにお
   いて、前記キャビティはその一端に設けた反射器と他端
   に設けた光学格子とからなることを特徴とするレーザ
   ー。
4. 【請求項４】 請求項２又は３いずれかのレーザーにお
   いて、前記光学格子はファブリ- ペロ・キャビティのほ
   ぼ中央に設けられたことを特徴とするレーザー。
5. 【請求項５】 請求項４のレーザーにおいて、光学格子
   の近傍に偏光フィルターを設けたことを特徴とするレー
   ザー。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５いずれかのレーザーに
   おいて、レーザー媒質を有する前記光学部材は稀土類元
   素で少なくとも一部分をドーピングされた光ファイバー
   であることを特徴とするレーザー。
7. 【請求項７】 請求項１ないし５いずれかのレーザーに
   おいて、レーザー媒質を有する前記光学部材は稀土類元
   素で少なくとも一部分をドーピングされた導波管である
   ことを特徴とするレーザー。
8. 【請求項８】 請求項６又は７いずれかのレーザーにお
   いて、前記稀土類元素はエルビウム、ネオジム又はプラ
   セオジムであることを特徴とするレーザー。
9. 【請求項９】 請求項７又は８いずれかのレーザーにお
   いて、前記導波管はシリカ導波管であることを特徴とす
   るレーザー。
10. 【請求項１０】 請求項９のレーザーにおいて、光学格
    子はキャビティ中のドーピング部分に設けたことを特徴
    とするレーザー。
11. 【請求項１１】 請求項９のレーザーにおいて、光学格
    子はキャビティ中のドーング部分の外に設けたことを特
    徴とするレーザー。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし１１いずれかのレーザ
    ーにおいて、前記レーザーキャビティはリング構造を有
    し、光学格子はリング部分に設けたことを特徴とするレ
    ーザー。
13. 【請求項１３】 請求項１２のレーザーにおいて、光学
    格子前記リングのド−ピング部分に設けたことを特徴と
    するレーザー。
14. 【請求項１４】 請求項１２のレーザーにおいて、光学
    格子はキャビティ中のドーピング部分の外に設けたこと
    を特徴とするレーザー。
15. 【請求項１５】 請求項１２ないし１４いずれかのレー
    ザーにおいて、さらに光アイソレータを具えたことを特
    徴とするレーザー。
16. 【請求項１６】 請求項１ないし１５いずれかのレーザ
    ーにおいて、縦モード以外のすべての抑制手段を具えた
    ことを特徴とするレーザー。