JP4195051B2

JP4195051B2 - 単方向性の超蛍光光源

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Publication number: JP4195051B2
Application number: JP2006287443A
Authority: JP
Inventors: マイケル・ジェイ・エフ・ディゴネット; ダリオ・ジー・ファルキエール; ジェファーソン・エル・ワグナー; エイチ・ジョン・シャウ
Original assignee: ボードオブトラスティーズオブザレランドスタンフォードジュニアユニバーシティ
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 2006-10-23
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2017-05-09
Also published as: KR100357012B1; CA2202711A1; KR970077758A; EP0806821B1; EP0806821A2; JP2007013226A; DE69733591T2; US5701318A; TW348220B; JPH1065248A; JP3989588B2; EP0806821A3; DE69733591D1

Description

この発明は超蛍光光源として働くよう構成された光ファイバに関する。

超蛍光ファイバ源（ＳＦＳ）はこの分野では周知であり、多数の応用において広帯域（すなわち１０から３０ナノメータのオーダの）のレーザ状の（指向性の高い）光ビームを提供するために有利に用いられてきた。たとえば、図１は光ファイバジャイロスコープ２０に入力としてレーザ光を与える超蛍光ファイバ源１０を表わしている。典型的な超蛍光ファイバ源の説明については、非特許文献１を参照されたい。

超蛍光ファイバ源は典型的には、３価イオンの稀土類元素をドープされたコアを有するある長さの単一モードファイバを含む。たとえば、ネオジミウム（Ｎｄ³⁺）およびエルビウム（Ｅｒ³⁺）は、コアがレーザ媒質として働くよう単一モードファイバのコアにドープするため使用できる稀土類元素である。ファイバは一方端でポンプ入力信号を受ける。ポンプ入力信号は典型的には、特定の波長λ_pを有するレーザ信号である。ファイバのコアの中のイオンは波長λ_pの入力レーザ放射を吸収し、それによってこれらのイオンの外殻の電子がイオンのより高いエネルギ状態へ励起される。十分なポンプ力がファイバの端に入力されると、反転分布が生み出され（すなわちイオン中の電子のうち励起状態にあるものの数の方が基底状態にあるものの数より多くなり）、ファイバに沿って両方向にかなりの量の蛍光が増強される。周知のように、蛍光（すなわち異なった波長λ_sの光子の放出）は、電子が励起状態から基底状態へ自然に戻りそれによって、励起状態から基底状態への遷移の間に波長λ_sの光子が放出されることによる。ファイバから波長λ_sで放出される光は従来のレーザ光のように指向性の高い光である。しかしながら、この放出を従来のレーザ（すなわち光共振器を搭載するもの）のそれと異ならしめている１つの主要な特徴は、超蛍光ファイバ源から放出される光のスペクトルの内容が通常極めて広い（１から３０ナノメータの間）ということである。したがってファイバによって出力される光信号は典型的には波長λ_s±１５ナノメータであろう。この原則はレーザ物理学では周知であり、ネオジミウムをドープされたおよびエルビウムをドープされたファイバ、ならびにその他の稀土類元素をドープされたファイバにおいて、数年にわたり実験的かつ理論的に研究されてきた。

超蛍光ファイバ源から放出される光には多数の応用がある。たとえば、ある応用においては、超蛍光ファイバ源の出力は光ファイバジャイロスコープ（たとえば図１のジャイロスコープ２０）へ与えられる。当業者にはよく理解される理由のために、光ファイバジャイロスコープは広帯域源で操作する必要がある。存在が知られているさまざまなタイプの広帯域源のうちで、超蛍光ファイバ源、特にエルビウムをドープされたファイバで作られたものは、光ファイバジャイロスコープの厳格な要求を満たすこれまででは唯一の光源であった。エルビウムをドープされたファイバ源によって生み出される光の広い帯域幅は、エルビウムをドープされたファイバ源のポンプパワー要求が低いことおよび波長の安定性が優れていることと相まって、このような源を光ファイバジャイロスコープで使用する主要な理由である。

エルビウムをドープされたファイバにおいては、超蛍光ファイバ源の放出は双方向性である。すなわち、エルビウムイオン中で電子が基底状態へ戻ることによって放出される光は典型的にはファイバの両端から放出される。この光はまた両方向においてほとんど偏光しない。すなわち光の垂直および平行の偏光は典型的には両方向において同一の振幅を有する。
ＩＥＥＥ、『光波技術誌』Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．５，Ｍａｙ１９８９（"Journal of Lightwave Technology ", Vol.7, No.5, May 1989 ）、エマニエル・デスーブリ（Emmanuel Desuvrie ）およびＪ．Ｒ．シンプソン（J. R. Simpson ）、「エルビウムがドープされた単一モードファイバにおける自然放出の増幅」（Amplification of Spontaneous Emission in Erbium-Doped Single-Mode Fibers"

超蛍光源は通常２つの構成のうちの１つにおいて実施される。第１の構成は、単一パスの超蛍光源と呼ばれ、超蛍光源の出力パワーは２方向において放出され、その１つは使用されない。第２の構成は、二重パス超蛍光源と呼ばれ、ダイクロイック反射器がファイバの一端に置かれポンプは通すが超蛍光源信号は強く反射するようにされ、超蛍光信号は２回ファイバを通って送られる。ファイバは信号の波長において利得を示すので、信号は増幅される。この構成の利点はこれによってより強い信号が生み出されることである。二重パス超蛍光源構成はまた１つのポート（すなわち１つの方向において）のみで出力を生み出す。このような構成の欠点は、二重パス超蛍光源の波長が外乱に対しより安定性が低いということである。特定的には、二重パス超蛍光源によって出力される信号光の波長は光ファイバジャイロスコープからの光学的フィードバックの影響を受けやすい。

光ファイバジャイロスコープへの入力として超蛍光源を実施する時に直面するもう１つの困難は、光ファイバジャイロスコープに結合された後、超蛍光信号が出会う最初の構成要素が偏光子であるという点である。光がファイバループに入る前に偏光されなければならない理由は、当業者には周知の理由により光ファイバジャイロスコープは単一の偏光の光を必要とするからである。超蛍光ファイバ源から放出される光は偏光が低く、信号パワーの実質的に５０％が偏光子において失われる。

この発明の好ましい実施例により、偏光された超蛍光ファイバ源が提供される。偏光された源出力光は、実質的に１偏光モードにおいて、従来の超蛍光ファイバ源から出力されるであろう２偏光モードの和に実質的に等しい総パワーを有する。好ましい実施例の利点はファイバに沿った特定の位置に偏光子を置くことによってまたは偏光ファイバを使用することによって得られる。この発明のとりわけ好ましい実施例においては、偏光子に加えてアイソレータを使用し、安定した波長特性を有する光の偏光された単方向性の源を提供することができる。

第１の局面によれば、好ましい実施例は第１の端部および第２の端部を有する光を伝播する導波路を含む超蛍光光源である。ポンプ源が導波路の第１の端部において第１の波長を有するポンプ信号を与え、第１の波長とは異なる第２の波長の導波路内の光の放出を誘導する。偏光子は導波路に沿った位置に置かれ導波路の第１および第２の端部の一方からの好ましい偏光の光の放出を実質的に増加させる。

とりわけ好ましい実施例においては、光を伝播する導波路は、光ファイバを含み、偏光子はファイバ中に接続される。加えて、光ファイバはエルビウムをドープされる。有利には、ポンプ源は約１．４８マイクロメータの波長の光を放出し、導波路から放出される光は約１．５３マイクロメータの波長を有する。

また別の好ましい実施例によれば、偏光子は１５ｄＢ以上の消光比を有し、好ましい偏光における損失は１ｄＢ以下である。

さらに好ましい実施例においては、偏光子は導波路の第１の端部から測定された導波路
の長さに沿って第２の波長において測定される６６ｄＢおよび６８ｄＢの小信号減衰点の間に置かれる。

また別の好ましい実施例においては、偏光子は導波路の第１の端部から測定された導波路の実質的に完全な減衰の長さの２０％と５０％との間に置かれる。

好ましい実施例はまた超蛍光光源として使用するための光導波路を含む。この導波路は光を伝播する基板を含み、基板の少なくとも一部は１つの偏光の光を伝播し、直交する偏光の光を消去する。光導波路は第１の波長の導波路に入力されるポンプ光が第２の波長の導波路内の光の放出を誘導するよう変えられる。

好ましい実施例はまた、第１の波長のポンプ光を放出するポンプ光源および光を伝播する導波路を含む超蛍光光源である。導波路の少なくとも一部分は１つの偏光の光を伝播し直交する偏光の光を消去する。光導波路は第１の波長の導波路へのポンプ光入力が第２の波長の導波路内の光の放出を誘導するよう変えられる。

好ましい実施例はまた、第１の波長のポンプ光を放出するポンプ光源を含む光学装置である。好ましい実施例はまた、第１の端部および第２の端部を有する光を伝播する導波路を含む。導波路の一部は１つの偏光の光を伝播し直交する偏光の光を消去する。光導波路は、第１の波長の導波路へのポンプ光入力が第２の波長の導波路中の光の放出を誘導するよう変えられる。光ファイバジャイロスコープはファイバループへの入力として導波路から第２の波長の光を受取るファイバループを含む。

さらなる実施例においては、単方向性の超蛍光光源は第１の端部および第２の端部を有する、光を伝播する導波路を含む。ポンプ源は導波路の第１の端部にポンプ光を与え導波路内の光の放出を誘導する。アイソレータは導波路に沿った位置に置かれ、好ましい伝播の方向が後ろ向きの伝播方向であるときは導波路の第１の端部からの、そして好ましい伝播の方向が前向きの伝播方向であるときは導波路の第２の端部からの、好ましい伝播の方向の光の放出を実質的に増加させる。

さらなる実施例においては、超蛍光光源は第１の端部および第２の端部を有する光を伝播する導波路を含む。ポンプ源は導波路の第１の端部にポンプ信号を与え導波路内の光の放出を誘導する。光弁別装置は導波路に沿った選択された位置に置かれ好ましい光学モードの光の放出を実質的に増加させる。光弁別装置の作用によって、好ましい光学モードの光が増加され、一方好ましくない光学モードの光は減じられる。

また別の局面においては、好ましい実施例は、第１の端部および第２の端部を有する光を伝播する導波路を含む超蛍光光源である。ポンプ源は導波路の第１の端部で第１の波長を有するポンプ信号を与え、第１の波長とは異なる第２の波長の導波路内の光の放出を誘導する。偏光子は導波路に沿った位置に置かれ導波路の第１および第２の端部の一方からの好ましい偏光の光の放出を最大にする。

図２は概略的に従来の単一パス超蛍光ファイバ源の構成を示し、超蛍光ファイバ１００は第１の端部１１０を有し、ポンプ源１２０からのレーザ入力をファイバ１００の第２の端部１３０で受取る。ここで説明される実施例においては、ファイバ１００はエルビウムをドープされたシリカファイバを含み、エルビウムをドープされたファイバにおいては後ろ向きに伝播する光の効率が高いので、後ろ向きに伝播する光が信号光として使用される。加わるに、端部１１０および１３０は一実施例において、フレネル反射を回避するために有利に７°から１５°の角度に研磨される（この技術では周知のいくつかの方法の１つ
）。もし超蛍光ファイバ１００がここで説明する単一パスの実施例ではなく二重パス源（図示しない）として構成されるのならば、端部１３０は信号波長は反射し、ポンプ波長は透過するということに注意せねばならない。反射する端部１３０は有利には薄膜の堆積などによって形成されるダイクロイックミラーを含むであろう。代わりに、基板をコーティングすることで別個の素子として形成される別個のダイクロイックミラー（図示しない）をファイバ１００の端部１３０に置くこともできよう。もちろん、もし端部１３０が反射するように作られるのならば、ファイバの端部１３０における角度は通常ファイバ１００に光を反射しないであろうから端部１３０は角度をつけて研磨されないことは理解されるであろう。

源１２０からのポンプ入力信号は波長λ_pのレーザビームを与え、これは前向き方向でファイバ１００を伝播する。ファイバ１００の長さは、ファイバのコア中のドーパント（すなわちエルビウム）の濃度と同様、選択され、ポンプ源からのパワーのかなりの部分（たとえば少なくとも７０％）がファイバのコア中に吸収され超蛍光ファイバ１００中に反転分布を生み出す。イオンが基底状態に戻るとき、信号波長λ_sの光子はファイバ１００中で前向きおよび後ろ向きの両方向において放出される。エルビウムをドープされたファイバの特性により、十分に長いファイバから放出される波長λ_sの光のほとんどは後ろ向きの方向に放出される。この効果はこの技術においては周知であり、ここに引用により援用される、米国特許第５，１８５，７８９号において開示されている。このようにして、前向き方向において伝播される信号波長λ_sの光のほとんどは吸収され後ろ向き方向に再放出され、ファイバ１００の端部１３０から放出される。

図２はまた（ここに任意の直交座標に関して定義される）垂直および平行の偏光の両者における光のパワーを示している。特に、第１の曲線１４０は、ファイバ１００の端部１１０からファイバ１００の出力端部１３０へのファイバ１００内の垂直の偏光された光のパワーの分布を示す。すなわち、曲線１４０の高さはファイバに沿った特定の位置における垂直の偏光モードにおける光のパワーに対応する。ファイバ１００の長さに沿った点はグラフにおいて点０からＬとして表わされ、ここでＬはファイバ１００の長さを表わす。図２で示されるように、曲線１４０は０の点から長さＬのファイバ１００の端部１３０まで徐々に上向きに増加している。曲線１５０はファイバ１００の同じ部分にわたっての平行の偏光された光のパワーの分布を示す。すなわち、曲線１５０の高さはファイバに沿った特定の位置における平行の偏光モードにおける光のパワーに対応する。曲線１４５および１５５はそれぞれ垂直および平行の偏光の前向きの伝播方向における光パワーの分布を示す。すなわち、図２で示される構成は双方向性の源構成（すなわち光は前向きおよび後ろ向きの伝播方向の両者において放出される）である。図２からわかるように、たとえばエルビウムをドープされたコアを含む従来の超蛍光源１００においては出力信号における（すなわち後向きの伝播方向における）光の平行および垂直の偏光のパワーは実質的に等しい。さらに、これらの２つの偏光信号はインコヒーレントであり（すなわちそれらの位相は無関係であり）、したがってファイバ１００の端部１３０から出力される光信号は実質的に偏光されていない。

図３および図４は偏光された出力信号を提供する単一パス信号源として働くよう構成された、エルビウムをドープされた超蛍光ファイバ源２００を概略的に示す。ポンプ源２２０はポンプ波長λ_pの光を端部２１０の反対側のファイバ２００の端部２３０へ入力する。この発明によれば、ファイバ２００は偏光子２４０を含み、これはたとえばファイバ２００の長さに沿った選択された位置においてファイバ２００内に接続することができる。

以下により詳しく説明されるように、ファイバ２００は実質的にすべてのポンプ信号を吸収するに十分な長さである。図３および図４に示す典型的な実施例においては、ファイバ２００の長さおよびファイバ中のエルビウムドーパントの濃度によって、波長１．５３
マイクロメータの小（すなわち低パワーの）入力信号に対し３００ｄＢの全減衰を有するファイバを生み出している。

偏光子２４０は好ましくは偏光子の透過性の軸がポンプ信号の偏光と並ぶように位置づけられる。もしファイバ２００が偏光維持ファイバであれば、偏光子２４０はファイバ２００の軸の１つと整列させるべきである。しかしながら、もしファイバ２００が偏光維持ファイバでないならば、偏光コントローラを用いてポンプ信号の偏光と偏光子２４０の軸とを整列させ、ポンプ信号が偏光子２４０によって消去されないようにする。図３および図４に示される実施例においては、エルビウムをドープされたファイバは偏光維持ファイバであることが確実である。

有利な一実施例においては、偏光子２４０は約２０デシベルあるいはそれ以上の消光比を有する低損失偏光子（たとえば約１ｄＢあるいはそれ以下）を含む。たとえば、ファイバ２００に搭載できるようなある典型的な偏光子はＴＨＯＲＬＡＢＳ，Ｉｎｃ．から入手でき、モデルナンバー３ＦＳ−ＰＺ−７６２１として販売されている。ファイバ２００に偏光子２４０を接続する方法は当業者には周知である。

図３に示されているように、偏光子２４０をファイバ２００の長さに沿った定位置に置くことは一方の偏光における光のパワーを減じるのに役立つ。ここで説明されるように、光の平行の偏光は好ましい偏光（すなわち偏光子によって透過される偏光）と考えられ、一方で垂直の偏光は排除されるべき偏光である。もちろん、垂直および平行の表示は任意であって、ここで意味されているのは、単に偏光が直交であり、一方の偏光は消去され他方の偏光は消去されないということが理解されねばならない。

図３の例においては、曲線２６０（破線で示す）は偏光子２４０がファイバ２００内に置かれなかった場合に光の垂直の偏光が有するであろうパワーを示す。曲線２５０は偏光子２４０が定位置にあるファイバ２００を通じての垂直の偏光における光の実際の分布を示す。曲線２５０からわかるように、偏光子２４０は垂直の偏光モードの光の一部分を消去する役割を果たし、よって、垂直の偏光モードの光は抑えられ偏光子２４０の後になるまでは（後ろ向きの伝播方向において）再び増加し始めることはない。したがって垂直の偏光の光の出力２３０の最終的なパワーは偏光子２４０が存在しなかったときに有するであろうパワーよりも小さい。

偏光子２４０の存在は単に垂直の偏光の光を減じる役割を果たすだけでなく、平行の偏光の光を増加させるのに役立つ。特に、図３の曲線２７０は偏光子が定位置にあるときのファイバ２００の長さに沿った平行の偏光された光のパワーの分布を示し、一方曲線２８０（破線で示す）は偏光子２４０が存在しない場合の平行の偏光された光のパワーの分布を示す。図３のグラフからわかるように、平行の偏光の光の実際のパワーは偏光子２４０が存在しなかった場合に平行の偏光の光が有するであろうパワーよりも増加している。この平行の偏光された光の増加の原因は垂直の偏光の光が平行偏光の光よりも短い利得領域を通過するためである。したがって、利得領域内で励起される、通常垂直偏光へ増幅されるであろう光子はより少なく、一方ファイバ２００の長さを通じて垂直偏光により通常誘導されるであろう光子は代わりに平行偏光の光によって誘導され、このために平行偏光の光に増加した利得効果が観察される。すなわち、反転分布は、垂直成分が存在するときのように垂直成分によって大きく減じられることがなく、そのためにより多くの光子が平行の偏光成分において発生される。したがって、この発明の好ましい実施例によれば、ファイバ２００の端部２３０において与えられる出力信号は偏光されている（すなわち一方の偏光モードのパワーの方が他方の偏光モードのパワーよりも実質的に多く出力される）。同様の動作を前向きの伝播信号について適用すると（好ましい実施例の説明を簡潔にするため図示しない）、同様の結論を得る。これによって好ましい実施例の鍵となる概念が説
明される。すなわち偏光子によって偏光成分の１つを除去することで、その偏光のパワーは減じられるが、また、他方の偏光成分に対して利用可能な利得（したがって、および、パワー）は増加される。

図４はファイバ２００の長さに沿って偏光子２４０の位置を変化させることの効果を示す。この発明の好ましい実施例の有利な局面の１つは、ファイバ２００の端部２３０からの単一の偏光出力における最大のパワーを得るためファイバの長さに沿って偏光子２４０を最適に位置づけることを含む。好ましい偏光における最大のパワーが得られる点は、ファイバの長さ、ファイバ中のエルビウムドーパントの濃度、およびポンプ信号のパワーの関数であることがわかってきた。好ましい偏光における最大のパワーが得られる点はファイバの長さに沿った所与の信号の（すなわち所与のパワーおよび波長を有する）減衰値として表わすことができる。減衰値としての偏光子２４０の「最適の」位置の特徴が図３および図４の比較を参照しつつより詳細に説明される。

図４に示す場合においては（すなわちファイバが３００ｄＢの小信号の減衰に対応する長さを有する場合には）、偏光子２４０は図３におけるよりもファイバ２００の端部２３０に近づけて置かれている。偏光子２４０のこの位置づけの効果は曲線２９０および２９５によって図示されている。図４において、曲線２８５（破線で示す）は偏光子２４０が存在しないときの光の垂直偏光のパワー分布を示し、一方曲線２９０は偏光子２４０が所与の位置にある場合の垂直偏光における光の実際の分布を示す。さらに、曲線２９７は偏光子２４０が存在しない場合の平行偏光された光のパワー分布を示し、一方曲線２９５は偏光子２４０が存在する場合の平行偏光された光の実際のパワー分布を示す。

図３および図４から、ファイバ２００の長さに沿った偏光子２４０の位置がファイバ２００からの出力信号が偏光される程度に著しい影響を有することがわかる。特に、偏光子２４０が図３に示されるファイバ２００の位置に置かれているときは、出力信号は偏光子２４０が図４に示されるファイバ２１０の位置に置かれているときほど強くは偏光されない。これは、偏光子２４０が図３に示される位置に置かれるときには、垂直の偏光モードの光がファイバ２００内で早期に消去されるが、偏光子２４０を過ぎてからファイバの残りの正の利得領域の間（すなわち偏光子２４０と出力２３０との間）に増強できるためである。したがって、垂直の偏光における光のかなりの部分が依然として図３の曲線２５０によって示されるようにファイバ２００によって出力される。しかしながら、偏光子２４０が図４に示される位置に置かれると、垂直の偏光における光は偏光子２４０を過ぎてから実質的に増強できないほどファイバに沿って遠くで消えてしまう。同時に、図４に示される偏光子２４０の位置はファイバの出力端部２３０から十分に間隔をおいており、よって好ましい偏光の増強が実質的に増加し得ることが理解される。したがって偏光子２４０がファイバ２００に沿って適切に位置づけられているとき、垂直偏光の消滅および平行偏光の増幅の間のバランスがとれる。

たとえば、もし偏光子２４０が端部２３０に置かれるならばファイバ２００の端部２３０から発せられる出力信号は実質的に１つの偏光のものになるであろう。しかしながら、偏光子２４０をファイバ２００に沿ってこの位置に置くことは偏光子が存在しなかった場合の平行偏光のパワーよりもそれを増加させることにはならないだろう。したがって偏光子をファイバ２００の端部２３０に置くことによって何ら利点は得られない。

再び、もし偏光子２４０をファイバ２００の端部２１０に置くならば、後ろ向き方向に伝播する光の２つの偏光は実質的に始めは等しく（偏光子がファイバに出会うところでは）、ファイバ２００を通過する間同一の利得を得、よって両方の偏光がファイバ２００の出力端部２３０において同一のパワーを有することになろう。

しかしながら、偏光子２４０を図４に示すようにファイバ２００の真ん中に近づけて置くと、垂直偏光モードのかなりの部分が失われ、端部２３０で出力される以前にこれを大きく増強することはできない。同時に、垂直偏光モードで出力されるはずであった光が平行偏光モードに加えられ、平行偏光における光の強度は倍近くになる。これは図４の曲線２９５で示されている。このことから、ファイバ２００の長さに沿った偏光子２４０の位置づけが特定の偏光モード（すなわち偏光子２４０によって消去されない偏光）の光の出力のパワーに重大な影響を持つことがわかる。

ある測定においては、偏光子２４０がファイバ２００の端部２１０と端部２３０との間の距離の約３分の１の地点に（すなわち、およそ小信号１００ｄＢ減衰点に）位置づけられると、消去されない偏光モードの光は、偏光子２４０が存在しないときの偏光モードの光の強度の約１．７倍であった。この比率は偏光子２４０がこの最適点からファイバ２００の一方の端部または他方の端部に向かって移動するにつれ大きく減少する。
（ファイバに沿った減衰に関して最適点を決定する）

ここで注意しなければならないのは、ファイバ２００の中央に近づけて偏光子２４０を位置づけるということが、ファイバ２００の絶対的なまたは現実の長さに関して考えられるべきではなく、重要な活性の信号の発生が起こるファイバの長さに関して考えられるべきだということである。すなわち、ファイバ２００はいかなる長さにも作り得るが、ファイバ２００の特定の部分のみが、ポンプ波長の光のかなりの部分を吸収し、よって信号波長の光の放出を刺激する。一旦ファイバ２００があまりにも長くなりすぎファイバ２００の延ばされた領域において吸収されるポンプパワーが実質的になくなってしまうと、ファイバ２００の長さをさらに延ばすことは後ろ向きに伝播する出力信号（すなわち、図３および図４において端部２３０から放出される信号）の強度に対し感知できるような影響を何ら持たない。したがって、この発明の好ましい実施例により、偏光子２４０はいかなるファイバの長さについてもファイバの現実の長さの３３％地点の近くに位置づけられねばならないのではなくて、ファイバ２００の小信号減衰特徴によって決定されるファイバ２００に沿った選択される地点に位置づけられるべきである。

ファイバのいわゆる小信号減衰特徴、それからファイバ２００が作られるのであるが、これを決定するためには、多くの技術が使用できる。１つの技術は、低パワーの光信号をファイバの端部に送出することである。このテスト信号の波長はポンプ吸収バンドまたは信号吸収バンドに近ければ有利である（ここで説明される結果はエルビウムに対する放出波長が１．５３マイクロメータであるテスト信号に基づいている）。このテスト段階を通じて、この低パワーテスト信号がファイバを伝播する唯一の信号である（すなわちファイバにはポンプ信号は導入されない）。さらに、信号のパワーは信号が飽和しないことを確実にするように十分低くなければならない（すなわちそれによって事実上反転分布が存在しない）。

エルビウムをドープされたファイバについては、小信号の減衰は、ファイバの長さに正比例しており、１メートル後の減衰を計測するだけでよいことがわかっている。たとえば、テスト信号の波長に対する減衰が４ｄＢ／ｍであれば、７５メートルのファイバは３００ｄＢのファイバ長を規定する。

ここで留意すべきことは、テスト信号は選択された長さのファイバに沿って大きく減衰され得るが、実際には、通常の動作パワー（約３０ｍＷ）におけるポンプ信号は同じ長さのファイバに沿ってテスト信号と同じ程度までは通常減衰されないということである。これは、ポンプ信号はより多くのパワーを運んでおりポンプ入力に向かった領域のファイバを飽和させがちであり、よってファイバの端部におけるポンプ信号の実際の減衰はわずか３０または４０ｄＢのオーダであり得るからである。この減衰のポンプ信号はλ_sで放出
される信号光に関するかぎり依然として大きく、なぜならば、ファイバは典型的にはファイバの遠端において放出される光子に対し２０または３０ｄＢの利得を示すからである。したがって、たとえファイバが、たとえばテスト信号に対しては３００ｄＢの減衰を生み出すに十分な長さであっても、この長さよりもかなり短い長さでも、テスト信号のパワーよりも遙に高いポンプパワーに付随する効果のために、偏光子２４０の位置づけに影響を与えかねない。

この偏光子２４０の最適の位置を決める方法により、固定された小信号減衰点（すなわち低パワーのテスト信号の減衰を使用して測定された点）が十分な長さを超えるすべてのファイバについての最適点として選ばれる。以下により詳細に説明されるように、特定の長さ以下のファイバにおける偏光子２４０の最適の位置は実際のファイバの長さの５０％に近づきがちである。エルビウムのファイバをテストした実験的かつモデル化された結果によれば偏光子２４０の最適位置はおおよそ７０ｄＢの小信号減衰点と確定された。これは図１１でプロットされた曲線から明らかに示され得る。

図１１は比率ｋ対ファイバの長さに沿った偏光子の位置をプロットしている。比率ｋは偏光子のある場合の後ろ向き方向における好ましい偏光の出力パワー対偏光子がない場合の後ろ向きの方向における好ましい偏光の出力パワーの比率として定義される。図１１にはいくつかの曲線がプロットされており、各曲線が異なった長さのファイバを表わしている。図１１の曲線からわかるように、ファイバが長ければ長いほどファイバの全長に対しより低いパーセンテージの点に最適の比率の値（すなわち最大を示す）がくる。しかしながら、最大の比率の値を１．９近くに有する曲線（すなわち極めて長いファイバ）については、偏光子２４０の最適位置はポンプ入力の端部からおおよそ同じ長さの位置にくることがわかる。たとえば１６０メートルのファイバについては偏光子の最適位置はファイバの全長の約１９％地点である（すなわち３０．４メータ）。同様に、１２０メートルのファイバについては、偏光子の最適位置は、ファイバの全長のおおよそ２６％（すなわち３１．２メータ）である。同様に、８０メートルのファイバについては、偏光子の最適位置はファイバの全長のおよそ３８％（すなわち３０．４メータ）である。したがって、偏光子２４０の最適位置はファイバ２００の長さに沿っておよそ３０から３１メートルであることがわかる。

偏光子２４０を３０から３１メートル地点に位置づけることがエルビウムドーパントの特定の濃度を有するファイバについては（すなわちこの例においては１メートルにつき２．２ｄＢの小信号吸収）最適であるが、決定されるべき必要不可欠なパラメータは実際の長さではなくてファイバに沿った小信号減衰であることが理解されよう。これは、測定される小信号減衰はドーパントの濃度を考慮に入れており、よって、小信号減衰の単位で表現される偏光子２４０の最適位置は実質的に一定であるからである。この固定された減衰点は経験的（かつ理論的）に十分な長さを超えるファイバに対しては約６６から６８ｄＢ（３０−３１メートルかける２．２ｄＢ／ｍ）と決定された。

ここで、ファイバ２００が短くなるにつれ、最適の偏光子の位置はファイバの中間点に近づくということに留意せねばならない。この効果はまた図１１で示されている。たとえば、６０メートルのファイバにおける偏光子の最適位置はファイバの全長のおよそ４４％である点（すなわち５８．１ｄＢ減衰に対応する２６．４メータ）であり、一方、４０メートルのファイバにおける偏光子２４０の最適位置はファイバの全長のおよそ５０％（すなわち４４ｄＢの減衰に対応する２０メータ）である。したがって、ファイバがあまりにも短くなってしまい最適の減衰点（たとえば６７ｄＢ）がファイバの全長を通じての全減衰の半分近くになると、偏光子の最適位置はファイバ２００の中央に向かって移動する。

実際的問題として、最適の減衰点（たとえば６７ｄＢ）の実質的に２倍よりも大きい小
信号減衰（すなわちその全長に沿って）を有するファイバにおいては、偏光子２４０は６７ｄＢ点に位置づけられるべきである（偏光子２４０を４０ｄＢから１００ｄＢの範囲内に位置づけることがさらに有利であるとわかるかもしれないが）。しかしながら、より短いファイバについては、偏光子は実験に基づいて決定されたようにファイバの全長の５０％に近づけて位置づけられるべきである。
（偏光子の最適位置を決定する別の方法）

偏光子２４０を位置づける別の方法によれば、実質的に完全な減衰の長さは（すなわち、それを超えるとλ_sの信号光の有意の放出に寄与しないファイバの長さ）、それに対するファイバの小信号減衰がおよそ３００ｄＢである長さと定義され得る。もちろん、理論上は、ファイバが長ければ長いほど、後ろ向き方向における出力パワーがより良好であると理解されよう。しかしながら、ここで説明しているように、最適のファイバの長さは名目上は同じ出力パワーの特徴を与える最も短いファイバの長さである。源から可能な限り最も高いパワーを引出すことが重要である応用においては、実質的に完全な減衰の長さは６００ｄＢに対応する長さを有するものと定義され得る。逆に、出力パワーを最大にすることがそれほど重要ではない応用においては、実質的に完全な減衰の長さはわずかに１７０ｄＢ程度に対応する長さを有するものと定義され得る。ファイバ２００の実質的に完全な減衰の長さを与えられるならば、偏光子２４０の位置は有利には実質的に完全な減衰の長さの２０％から５０％の範囲内にくる。

上述の説明によりファイバ２００の長さに沿って偏光子２４０を位置づけることにより、光の出力強度および消去されない偏光モードは実質的に２倍になり、それによってファイバ２００の端部２３０に高度に偏光された出力信号が与えられ、これはその偏光におけるもとのパワー（すなわち強度）の２倍であるということがわかってきた。

当業者には理解されるであろうが、偏光子２４０が低損失偏光子であることが重要である。実用においては、偏光子２４０が消去されない（すなわち好ましい）偏光モードに対し１または０．５ｄＢ以下の損失を有することが極めて有利である。すなわち、もし垂直の偏光モードが偏光子２４０によって消去されるのであれば、平行の偏光は偏光子２４０を通って伝播されるときに１または０．５ｄＢ以上の損失を経験するべきではない。このことについての第１の理由は偏光子において失われるいかなるポンプ光も偏光子の下流におけるより低い利得につながるからであり、それによってより低い信号パワーにつながる。第２の理由は、偏光子２４０の損失効果により失われる所望の偏光におけるいかなる信号光もファイバ２００の利得領域内で発生される増幅された光に寄与しないからである。したがって、もし偏光子２４０が好ましい偏光のあまりにも大きな損失に寄与するのであれば、正味の出力信号は、偏光子２４０が存在しない場合の好ましい偏光のパワーよりも大きく高くなるということはない。事実、もし偏光子の挿入損失が十分に大きければ、好ましい偏光のパワーは偏光子２４０が存在しない場合の好ましい偏光のパワーよりもむしろ低くなり得る。結論として、偏光子２４０は、好ましい実施例の利点を得るためには、あるレベル（たとえば後ろ向きの伝播光については３ｄＢ）を超えることのない損失を有さねばならない。
（偏光ファイバから作られるエルビウムをドープされたファイバ源）

図５はこの発明のもう１つの好ましい実施例を概略的に示しており、ここで超蛍光ファイバ全体は稀土類元素をドープされた偏光ファイバを含み、よって、１つの偏光モードがファイバの全長にわたって実質的に消去され、一方で他の偏光モードにおける出力信号は通常のファイバにおけるように導かれる。図５で示されているように、超蛍光ファイバ３００はファイバ３００の入力端３３０からファイバ３００の端部３１０まで偏光ファイバを含む。ポンプ源３２０はファイバ３００の端部３３０に光を入力する。図５に示される超蛍光源の構成は単一パス構成であって、ここでは光は前向きの伝播方向においてファイ
バ３００に沿い端部３１０に向けて伝播し、吸収され、後ろ向き方向において再放出され、よって、光は主として後ろ向きの伝播方向において増幅され、端部３３０における偏光された出力信号を生み出す。ファイバ１００（図２）および２００（図３および図４）におけると同様に、ファイバ３００は有利にはエルビウムをドープされた長いファイバを含み、これは高効率の後ろ向きの伝播特性を意味する。

この発明の好ましい実施例によれば、ファイバ３００はその全長にわたり偏光を生じ稀土類イオンを適切な濃度でドープされている。図５のグラフにおいては、曲線３４０はファイバ３００を通じての垂直の偏光された光のパワー分布を示し、一方曲線３５０はファイバ３００の長さに沿った平行の偏光された光のパワー分布を示している。曲線３６０および３７０（図５に破線で示す）は、それぞれ、ファイバ３００が偏光を生じなかったならばそうなるであろう平行および垂直の光の偏光のパワー分布を示す。図５のグラフからわかるように、ファイバ３００が偏光を生じる場合には、消去されるべき偏光の光（すなわち図５の例において示されているように垂直の偏光）はファイバ３００の全長を通じて実質的にゼロのままである。対照的に、所望の偏光の光（すなわち図５の例においては平行の偏光）はより迅速に増加し、ファイバ３００が偏光を生じない場合にそうなるであろう出力パワーのおよそ２倍の出力パワーを有する。

ファイバ３００がその全長にわたって偏光を生じることによって、光の出力強度および好ましい偏光（図５のパワーＡ₂によって示される）は、ファイバ３００が偏光を生じない場合にこの偏光が有するであろうパワー（図５のパワーＡ₁によって示される）よりも実質的に高くなる。実際の１シミュレーションにおいては、パワーＡ₂はおよそ１．９５
Ａ₁と決定され、したがって、垂直の偏光においてファイバ３００を通じて伝播するであろう光の実質的にすべてが平行の偏光に変換され、平行の偏光における出力信号はしたがって約２倍となる。ここで理解されるべきは、偏光ファイバ３００が、図３および図４の偏光子を接続された実施例をとったときのモデルから予測される最良の結果よりも、好ましい偏光において若干良好な出力パワーを与えるということである。したがって、図５に示されるこの発明の実施例は、たとえば、光ファイバジャイロスコープなどのような高度に偏光された光を必要とする応用のための光源として使用するための高効率で高度に偏光された出力信号を与える。

図６は、偏光入力を有する光ファイバジャイロスコープとともに、動作するよう実施された場合の、この発明の好ましい実施例の偏光ファイバ源の使用によって得られる重要な利点を示している。特に、入力偏光子３０を有する光ファイバジャイロスコープ２０は入力ポンプ源１５によってポンピングされる超蛍光ファイバ源４００から光を受取る。ファイバ４００は図６に示されているように、（図４の実施例におけるように）適切な位置に接続された偏光子を有するエルビウムをドープされたファイバなどを有利には含むか、または（図５の実施例に示されているように）その全長にわたって偏光を生じ得る。

図２に示されているような従来の超蛍光ファイバ源に対してこの発明の好ましい実施例が有する利点を示すため、図６に２つのグラフが示されている。第１の曲線４１０はファイバ４００の長さにわたるファイバ４００内の後ろ向きの方向の信号光のパワー分布を示す。曲線４１０によって示される光は偏光されていない光であり、この発明の好ましい実施例の偏光局面を組入れていない従来のエルビウムをドープされたファイバにおいてみられるようなものである。曲線４１０からわかるように、ファイバ４００中の信号パワーはファイバ４００の出力において（図６の２Ａ₁によって示されている）最大の値まで増強される。このパワーは信号光が偏光子３０に入るまで一定であり、この点で、源４００からの光の実質的に半分が偏光子３０内で消去され、これはこの光がほとんど偏光されないという事実による。これは曲線４１５のパワーＡ₁によって示されている。

図６の第２のグラフからわかるように、曲線４２０はファイバ４００がこの発明の好ましい実施例によって偏光を生じる場合の後ろ向き方向におけるファイバ４００を通じて伝播する信号光のパワー分布を示している。曲線４２０によって示されるように、信号出力のパワーはファイバ４００の出力端において最大であり、偏光子３０に入るまで実質的に一定である。出力信号の直線偏光が高い度合であるため、曲線４２０の一部分４２５によって示されるように、偏光子３０を通過した後も光のパワーはごく少ししか減少しないことがわかる。これは、部分的には、所望でない偏光において残っていた光の消去によるものであり、また偏光子３０による好ましい偏光における固有の損失によるものである。図６の第２のグラフからわかるように、ファイバジャイロスコープ２０に入力として与えられる最終的な光のパワーはおよそ１．９から１．９５ｘＡ₁であり、これはもしファイバ源４００中にこの発明が実施されなかったならば光ファイバジャイロスコープ２０に入力されるであろう光パワーの２倍近くである。

図６に示されるこの発明の好ましい実施例のさらなる利点は、ファイバ４００から放出される光が既に高度に偏光されていることから提供される。したがって、より厳しくない消光比特性を有するより安価な偏光子を偏光子３０として使用できる。

図７Ａは、図３および図４の偏光子を接続された実施例における、後ろ向き方向の信号出力パワーおよび偏光の消光比の実験結果をファイバの長さに対してプロットして図示したものである。図７Ａに図示した結果は１４７０ナノメータに対し約３１ミリワットのポンプパワーに対してであり、ここで超蛍光ファイバは図７Ｂに示す構成におけるエルビウムをドープされたファイバを含む。図７Ｂに示すように、超蛍光ファイバ５５５はエルビウムをドープされたファイバ５５０の第１の長さおよびエルビウムをドープされたファイバ５７０の第２の長さを含み、その間に偏光子５６０が接続されている。図７Ａの結果を得るために使用されるファイバ５５５の実際の一実施例はポンプ波長において４ｄＢ／ｍの減衰特性を有する。ファイバの部分５５０の長さＬ₂は図７Ａおよび７Ｂに示される特定の例における５０メートルに等しい。部分５７０の長さＬ₁は図７Ａの実験結果を得るために変化する。

図７Ａにおける曲線５００は図７Ｂの超蛍光ファイバ５５５から放出される出力光信号の偏光の測定を示す。曲線５１０（破線で示す）は図７Ｂのファイバ５５５から放出される後ろ向きに放出される光（すなわち出力信号）のパワーを、ミリワットで示す。曲線５００に見られるように、出力光信号は、５０メートルに等しい長さＬ₁に対し極めて低い程度の偏光（すなわちほとんど偏光されていない）で始まる。Ｌ₁の長さが徐々に短くなるにつれ、出力信号は消光比およそ２６デシベル（偏光子５６０の特徴による）まで益々高度に偏光されていく。逆に、曲線５１０は、ファイバの部分５７０からの長さが減少していき、約２０メートルまで減じるにつれ、出力光信号によって与えられるパワーがごく少しずつではあるが減少していき、その後落ち込むことを示している。

ファイバの部分５７０の最適の長さに到達するために、出力パワーと偏光消光比との間の積がとられ、高度に偏光された光の最大のパワー出力が与えられるのはどこかを決定する。図７Ａに示されるグラフからこの点は、Ｌ₂が５０メートルに等しいときファイバの部分５７０の長さＬ₁が約２０から２５メートルであるときに起こることがわかる。

図８は図７Ｂの源に対する入力ポンプパワーに対し実験的およびモデル化された信号出力パワーを図示する。図８に示されるグラフにおいては、入力ポンプ信号はλ_p＝１４７０ナノメータの波長を有する。モデル化されたおよび実験的な結果の両者に示されているように（それぞれ図８の曲線６１０および６２０によって示される）、後ろ向きの出力パワー（すなわち超蛍光ファイバの出力信号）は１０ミリワット以上の入力ポンプパワーについて入力ポンプパワーに対し実質的に線形の関係にある。図８からわかるように、モデ
ル化された点と実験的な点との間には密接な対応がある。これは他の状況下でファイバをシミュレートするために使用されるモデルの正確性を支持するものである。

図９はポンプパワーに対し実験上のおよびモデル化された出力偏光消光比を図示する。一連の曲線８００から８４０は入力ポンプパワーの関数としての偏光消光比を示し、それぞれ、２０メータのモデル化された長さＬ₁（図７Ｂを参照）に対してのもの（曲線８００）、Ｌ₁＝２５メータについて実験的にプロットされた曲線（曲線８１０）、長さＬ₁＝３０メータに対し実験的に決定された曲線（曲線８３０）、および長さＬ₁＝４０メータに対し実験的にプロットされた曲線（曲線８４０）である。曲線８００および８１０からわかるように（これらは図７Ａのグラフから決定される最適の長さに近い）、出力信号は１０ｍＷ以上の入力ポンプパワーに対し高度に偏光されている。したがって、好ましい実施例のテストの間に得られる実験結果がこの発明に関連する多くの利点を示していることがここで理解されるであろう。たとえば、出力信号の好ましい偏光に対し観察されるパワーの増加はほとんど最大（約１．９）であり、（たとえば１０ミリワットのオーダの）低ポンプパワーに至るまで実質的に一定である。

さらに、好ましい偏光が増加していく比率は、超蛍光ファイバが十分長い限り、ファイバの全長（Ｌ₂とＬ₁）に実質的に依存していない。この後者の効果は図１１に示されている。図１１のグラフからわかるように、最大の比率の値（約１．９）はより長いファイバ（図１１の例では８０メータおよびそれ以上の長さ）についても実質的に同じである。しかしながら、一旦ファイバが短くなり、よってポンプパワーのかなりの量が吸収されないと、最大の比率値は減少し始める。加うるに、図１１はまた、より長いファイバがファイバのポンプ入力端により近くに最大の比率位置を有する一方で、より短いファイバについての最大の比率の位置がいかようにファイバの中心部へ向けて移動していくか、を示している。

図１０はこの発明のさらなる実施例を示し、ここで第１および第２の端部それぞれ９５０および９６０を有する単方向性のファイバ源９００が超蛍光ファイバ９１０の長さに沿って適切な位置に位置づけられたアイソレータ９３０を用いて構築されている。図１０の構成においてはまた、偏光子９２０が源９００の中に含まれているが、アイソレータ９３０をファイバ９１０に沿って適切な位置に位置づけることに関連する利点が偏光子９２０の位置づけに関連する利点とは独立であることが理解されねばならない。

簡潔には、アイソレータ９３０をファイバ９１０の長さに沿って適切な位置に位置づけることで（二重パス構成によって提供されるのと同様の）単方向性の光源が得られるが、これは二重パス構成よりもより高い波長の安定性を有することがわかってきた。したがって、このような単方向性の源はたとえば光ファイバジャイロスコープからのフィードバックの影響を受けにくい。さらに、アイソレータ９３０を適切な位置に位置づけることはアイソレータ９３０が存在しない場合に観察されるよりも好ましい伝播方向におけるパワーの正味の増加につながり得る。

動作においては、ポンプ源９４０は波長λ_pのポンプ光を発生し、これはファイバ９１０の第２の端部９６０に入力される。ポンプ光は前向きおよび後ろ向きの両伝播方向における信号波長λ_sの光の放出を誘導する。しかしながら、アイソレータ９３０の存在により、後ろ向きの伝播光は抑えられ、一方前向きの伝播光は自由に伝播できる。反転分布は後ろ向きの伝播光によってあまり強くは減じられないので、前向きの伝播光に対しより多くの利得が利用可能であり、よって前向きの伝播光はより高いパワーをファイバレーザ媒質から引出す。したがって、前向きの伝播光のパワーはアイソレータ９３０が存在しない場合に前向きの伝播光が有するであろうパワーを超えて増加する。実施においては、二重パス構成において発生されるのと実質的に同じ出力光の強度が源９００の出力端９６０か
ら発生され得る。しかしながら単方向性源９００から放出される光は安定性が増しているという利点を有する（すなわち、端部９６０からのフィードバックに対しパワーの感度が減じられている）。

したがって、アイソレータが存在する場合の前向きおよび後ろ向きの伝播光の動作は、対向して伝播する波が直交の偏光モードに等しい際の偏光子の存在する場合の偏光された光の動作に類似している。偏光子２４０におけると同様に、アイソレータ９３０の位置づけはファイバ９１０の吸収領域の長さの３分の１から２分の１の範囲内の位置でなければならない。この原則はいくつかの光学弁別器のいずれにも当てはまり、光学弁別器は各々光パワーのかなりの部分を運ぶ光放射の２つのモードを弁別する。

ここで留意すべきは、もし後ろ向きの伝播光が好ましい伝播方向であるならば、アイソレータ９３０は前向き方向におけるポンプ信号の伝播を可能にするが前向き方向における出力信号を抑えるダイクロイックアイソレータとして構成することもできる。

最後に、図１０に示されているように、偏光子９２０は上述のように源９００の中に組込むこともでき、それによって大きなパワー効率の損失なしに単方向性で、安定性が高く、高度に偏光された光を出力する単一指向性の偏光ファイバ光源を提供する。しかしながら、このような構成においては、偏光子９２０およびアイソレータ９３０の接続が注意深く行なわれ、よって、偏光子９２０およびアイソレータ９３０の組込みによって経験される損失が約１ｄＢ以下であるようにせねばならない。

この発明による好ましい実施例がここで詳細に説明されてきたが、当業者にはここで説明された発明の実施例に対しこの発明の精神および必要不可欠な特質を逸脱することなく、変更および修正を加え得ることは理解されるであろう。たとえば、特定の応用において必要とされるような異なった種類のドーパントおよびドーピングの濃度を超蛍光ファイバにおいて使用できよう。同様に、この発明の実施において選択される偏光子または偏光方法はこの発明が実施される特定の状況によって決定されよう。加うるに、この発明は、集積光学または他のファイバ以外の光を伝播する媒質において実施することができよう。また、この発明は新しい最適の長さを有するファイバに沿って新しい最適の位置に偏光子（および／またはアイソレータ）を挿入するならば、ほぼ同様の利点を有する二重パスファイバ源において実施することもできる。したがって、この発明の範囲は前掲請求項に照らして解釈されねばならない。

光ファイバジャイロスコープに入力として広帯域光を供給するため使用される超蛍光ファイバ源の典型的実施例を示す概略図である。出力信号の垂直および平行の偏光モードが実質的に等しいパワーを運ぶ偏光されていない超蛍光ファイバの概略図である。偏光子が超蛍光ファイバの部分に沿って接続され偏光された出力信号を提供し、一方の偏光モードのパワーが他方の偏光モードのパワーの減少により実質的に増加する、この発明の一実施例の概略図である。偏光子が図３とは異なる位置にある、偏光子が超蛍光ファイバの部分に沿って接続され偏光された出力信号を提供し、一方の偏光モードのパワーが他方の偏光モードのパワーの減少により実質的に増加する、この発明の一実施例の概略図である。超蛍光ファイバ全体が偏光ファイバを含み、よって一方の偏光モードが実質的に消去される一方他方の偏光モードにおける出力信号がパワーにおいて２倍近くなる、この発明の別の好ましい実施例の概略図である。偏光入力を有する光ファイバジャイロスコープとともに動作するよう実施された場合のこの発明の偏光単方向性ファイバ源の使用によって得られる重要な利点を示す概略図である。（Ａ）は、偏光子を接続された実施例においてファイバの長さに対し信号出力パワーおよび偏光消光比のプロットとして実験結果を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）から図９の実験結果を得るために使用される超蛍光ファイバ源構成の概略図である。入力ポンプパワーに対し実験のおよびモデル化された信号出力パワーを示す図である。入力ポンプパワーに対しプロットされた実験のおよびモデル化された出力偏光消光比を示す図である。ファイバの長さに沿って適切な位置に位置づけられたアイソレータを用いて単方向性のファイバ源が構成されている、この発明のさらなる実施例を示す図である。超蛍光ファイバに沿って接続された偏光子の位置と好ましい偏光のパワーが偏光子が存在しない場合の同一の偏光のパワーを超える比率との関係を示す図である。

符号の説明

９００単方向性のファイバ源
９１０超蛍光ファイバ
９２０偏光子
９３０アイソレータ
９４０ポンプ源
９５０第１の端部
９６０第２の端部

Claims

第１の端部および第２の端部を有する光を伝播するファイバと、
前記ファイバの前記第１の端部において第１の波長を有するポンプ信号を与え、前記第１の波長とは異なる第２の波長で前記ファイバ内の光の放出を誘導するポンプ源と、
前記ファイバ内の、前記第１の端部と前記第２の端部との間の位置に置かれて、好ましい伝播方向が後ろ向きの伝播方向であるときには前記ファイバの前記第１の端部からの、そして前記好ましい伝播方向が前向きの伝播方向であるときには前記ファイバの前記第２の端部からの、好ましい伝播方向における光の放出を実質的に増加させる、アイソレータとを含む、単方向性の超蛍光光源。
前記ファイバはエルビウムをドープされている、請求項１に記載の単方向性の超蛍光光源。
前記アイソレータは前記ファイバに接続されている、請求項１に記載の単方向性の超蛍光光源。
前記アイソレータは１５ｄＢより大きい消光比を有し、好ましい伝播方向における損失は１ｄＢより小さい、請求項１に記載の単方向性の超蛍光光源。
前記アイソレータは、前記ファイバの長さに沿って前記ファイバの前記第１の端部から測った、前記第２の波長で測定された６６ｄＢと６８ｄＢとの小信号減衰点の間に位置づけられる、請求項１に記載の単方向性の超蛍光光源。
前記アイソレータは、前記ファイバの前記第１の端部から測った、ファイバの実質的に完全な減衰の長さの２０％と５０％との間に位置づけられる、請求項１に記載の単方向性の超蛍光光源。
前記光源はさらに、前記アイソレータの位置にあるいはその近くで前記ファイバ内に位
置づけられた偏光子を含む、請求項１に記載の単方向性の超蛍光光源。
第１の端部および第２の端部を有する光を伝播するファイバと、
前記ファイバの前記第１の端部にポンプ信号を与え前記ファイバ内の光の放出を誘導するポンプ源と、
前記ファイバ内の、前記第１の端部と前記第２の端部との間の選択された位置に位置づけられ、好ましい光学モードの光の放出を実質的に増加させる光学弁別装置とを含み、よって前記光学弁別装置の動作によって前記好ましい光学モードの前記光が増加され、一方で好ましくない光学モードの光が減少し、
前記光学弁別装置はアイソレータを含む、超蛍光光源。