JP5337819B2 - 狭帯域ファイバ・ラマン光増幅器 - Google Patents
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Description
により特徴づけられ、ここでnはファイバの屈折率の線形部であり、Re()は実数部を表し、xxxxは1つの特定テンソル成分を表す。
より上で発生する閾値特性を有し、ここで実効ファイバ長Leffは
として定義され、ここでαpはポンプ光減衰を表し、Lはファイバ長である。0.3の中の強度Ip thは、それぞれSRSのストークス線又はSBSにおいて同じ強度を誘導するポンプ強度であると定義される。本発明の目的のためには強度比
をなるべく大きく保つことが有利であると分かった。比gR/gBは、波長、光ファイバの化学組成及び形状寸法に複雑な仕方で依存するが、これらのパラメータを適切に選択することによって制御され得る。
1. SBS利得係数に対するラマン利得係数の高い(例えば0.001、0.002、0.005或いは0.01より高い)比gR/gBを有するファイバを提供すること;
2. コアにおける縦方向音速がクラッドにおけるそれより大きいファイバを提供すること;
3. ファイバの加熱を差動的に提供すること、すなわち、少なくともファイバの1セクションでファイバに沿って温度勾配を導入すること、ここで前記ファイバは10ケルビンより大きな最大ファイバ温度差でファイバ長に沿っていろいろな温度で加熱されてもよい;
4. 例えば引張りマンドレルでファイバの差動的引張りを提供すること、すなわち、少なくともファイバの1セクションでファイバに沿って応力勾配を導入すること;
5. なるべく短いファイバで信号を増幅するために大パワーのポンプ(例えば少なくとも10、15、20、30、40又は50W光学ポンプ・パワー)を提供すること;
6. 逆方向ポンピング方式を提供すること(ポンプ光及び信号がファイバ内を反対方向に進む);
7. 狭帯域シード・レーザ(例えば30MHzスペクトル帯域幅未満)を提供すること;
8. 間に光アイソレータを有する複数のステージを増幅器に設けること(アイソレータは"光バルブ"のように作用して光を順方向にだけ通過させる);
9. 異なるステージに異なるファイバ・タイプを設けること;
10. 例えばスプライシングによって結合されるいろいろなファイバ・タイプのセクションを同じステージ内に一緒に設けること;
11. 最高の可能なSBS閾値を維持しながら利得を最適化するためにシステム内の全ファイバの長さを選択すること。特に、増幅器の出力に向かって、異なる増幅ステージの中でファイバ・セクション長又はファイバ長を短くしてゆく。
この文書において、"ステージ"又は"増幅器ステージ"という用語は、それ自身のポンプ入力を有する増幅器ファイバ部分を意味する。特に、マルチ・ステージ増幅器は、同じポンプ光伝播方向の2つ以上のポンプ入力を持つことができ、且つ/又はポンプ付きファイバの2セクション間に少なくとも1つのアイソレータを使用する。ポンプ光は異なるステージ間でリサイクルされ得る、すなわち、1つのステージの未変換ポンプ光が他のステージに再注入され得る。少なくとも1つのステージの増幅ファイバ全長は前のステージより少なくとも10%、20%又は50%短くてもよい。
図2:他のファイバ増幅器。
図3:光学光源。
図4:異なるファイバ・セクションの実施態様。
図5:マルチ・ステージ光増幅器を有する光学光源。
Claims (39)
- 増幅ファイバであって、その少なくとも1つのセクションが、ファイバ動作温度及び1064nmの真空波長において、ラマン利得係数gRのブリルアン利得係数gBに対する比gR/gBが0.001より大きな値を有する増幅ファイバと;
ポンプ・レーザと;
を有する光学ラマン・ファイバ増幅器(20)であって、前記増幅ファイバは全長300m未満であり、前記ポンプ・レーザは10ワットより大きな出力を有することを特徴とする、光学ラマン・ファイバ増幅器(20)。 - 請求項1に記載の光学ラマン・ファイバ増幅器(20)であって、前記比gR/gBが0.002より大きいことを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器(20)。
- 請求項1又は2に記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記増幅ファイバの少なくとも1つのセクションの非線形性係数n2は、前記ファイバ動作温度及び1064nmの真空波長において5×10−20m2/ワットより小さいことを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし3のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記ファイバの少なくとも1つのセクションにおける前記ブリルアン利得係数gBは、前記ファイバ動作温度及び1064nmの真空波長において10−10m/Wより小さいことを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし4のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記増幅ファイバの少なくとも1つのセクションはシングル・モード・ファイバであることを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし5のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記増幅ファイバの少なくとも1つのセクションは5重量%より小さいドーパント濃度を有することを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし6のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記ファイバの少なくとも1つのセクションは偏波保持ファイバであることを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし7のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記ファイバの少なくとも1つのセクションはコアにおいて、クラッドにおけるよりも大きい縦方向音速を有することを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし8のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記ファイバは10ケルビンより大きな最大ファイバ温度差で前記ファイバ長に沿っていろいろな温度で加熱されることを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし9のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、局所縦方向応力が前記ファイバ長に沿って変化するように前記ファイバが引っ張られることを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし10のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記増幅ファイバは2つ以上の異なるファイバ・タイプを含むことを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし11のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記増幅器は時間的に連続的な信号又はパルス信号を放射するようになされていることを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし12のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記増幅ファイバにおいて少なくとも2つの異なるファイバ・タイプが設けられ、少なくとも1つのファイバ・タイプの前記ファイバ長は前の前記ファイバ・タイプより少なくとも10%短いことを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし13のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記増幅ファイバ(1)は、1メートルより長い全長を有することを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし14のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記増幅ファイバ(1)は、500メートルより短い全長を有することを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし15のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記増幅ファイバ(1)は3.0dB/km未満の固有伝送損失を有することを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし16のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記増幅ファイバ(1)は1dBより大きな総利得を提供することを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし17のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記増幅器は2ワットより大きな光を放射することができることを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし18のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、出力光の半値全幅での線幅が、入力光の半値全幅での線幅と比べて1000倍未満で増大することを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし19のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、光ポンプ・ソース(14)が設けられ、前記ポンプ・ソースは:
逆方向のポンピング方式;
順方向のポンピング方式;
順逆両方向のポンピング方式;
のいずれかで構成されることを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。 - 請求項1ないし20のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記増幅器は500nmより長い動作真空波長を有することを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし21のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記増幅器は1800nmより短い動作真空波長を有することを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項1ないし22のうちのいずれかに記載の増幅器であって、前記増幅器は588〜590nm又は1177〜1179nmの真空波長で動作可能であることを特徴とする増幅器。
- 請求項1ないし23のうちのいずれかに記載の光増幅器が2つ、3つ、4つ或いはそれより多く直列に結合されて複数の増幅ステージ(20a、20b、20c)を有する増幅器を形成することを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項24に記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、前記ステージは光アイソレータによって分離されていることを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項24又は25に記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、異なる前記ステージは異なるファイバ・タイプを含むことを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- 請求項24ないし26のうちのいずれかに記載の光学ラマン・ファイバ増幅器であって、少なくとも1つのステージの増幅ファイバ全長は前のステージより少なくとも10%短いことを特徴とする光学ラマン・ファイバ増幅器。
- シード光源(13)と、
前記シード光源(13)の前記光を増幅するための請求項1ないし27のうちのいずれかに記載の光増幅器(20)と、
を特徴とする光学光源。 - 請求項28に記載の光学光源であって、前記シード光源(13)は300MHz未満のFWHMでの線幅を有することを特徴とする光学光源。
- 請求項28又は29のうちのいずれかに記載の光学光源であって、前記光源は1000MHz未満のFWHMでの出力線幅を有することを特徴とする光学光源。
- 請求項28ないし30のうちのいずれかに記載の光学光源であって、前記光増幅器の出力光の周波数を変換するための周波数変換器が設けられていることを特徴とする光学光源。
- 請求項31に記載の光学光源であって、前記光増幅器の出力光の周波数を2倍にするための周波数逓倍器が設けられていることを特徴とする光学光源。
- 請求項28ないし32のうちのいずれかに記載の光学光源であって、前記出力パワーは0.1Wより大きいことを特徴とする光学光源。
- 請求項28ないし33のうちのいずれかに記載の光学光源であって、出力光は450nmより長い真空波長を有することを特徴とする光学光源。
- 請求項28ないし34のうちのいずれかに記載の光学光源であって、出力光は、675nmより短い真空波長を有することを特徴とする光学光源。
- 請求項28ないし35のうちのいずれかに記載の光学光源であって、前記光源は588〜590nm又は1177〜1179nmの出力真空波長に対して動作可能であることを特徴とする光学光源。
- ラマン光増幅器(20)のためにシリカ・ファイバなどの光ファイバ(1)を使用する方法であって、
前記光ファイバは全長300m未満であり、前記光ファイバの少なくとも1つのセクションは、使用されるファイバ動作温度及び1064nmの真空波長においてラマン利得係数gRのブリルアン利得係数gBに対する比gR/gBが0.001より大きい値を有し、
前記ラマン光増幅器は10ワット以上の出力を有する光ポンプを備える、
方法。 - ラマン・ファイバ増幅器(20)によって光を増幅する方法であって、前記光は全長300m未満の光ファイバ(1)内で増幅され、その少なくとも1つのセクションは、ファイバ動作温度及び1064nmの真空波長においてラマン利得係数gRのブリルアン利得係数gBに対する比gR/gBが0.001より大きい値を有し、前記ラマン・ファイバ増幅器は10ワット以上の出力を有する光ポンプを備える、方法。
- 請求項38に記載の方法であって、動作真空波長は588〜590nm又は1177〜1179nmである方法。
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