JP6166766B2 - ファイバレーザアセンブリおよび発光方法 - Google Patents
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Description
ゼロでないスペクトル幅を有する信号光を発射するための光源;
信号光を受容し、信号光を受動マルチモード光ファイバにおいてその第2端に向かってゼロ光次モードおよび高次光モードで伝搬するための、その第1端で光源に光学的にカップリングされた、その第1および第2端の間のある長さの受動マルチモード光ファイバであって、こうした伝搬の際、ゼロ次および高次光モードの一方が他方の光モードに対して遅延され、受動マルチモード光ファイバの第2端でその間のコヒーレンスを少なくとも部分的に低減させる、受動マルチモード光ファイバ;ならびに
ゼロ次光モードが能動マルチモード光ファイバの第2端に向かって伝搬する際にゼロ次光モードを受容および増幅するための、その第1端で受動マルチモード光ファイバの第2端に光学的にカップリングされた、その第1および第2端の間のある長さの能動マルチモード光ファイバ
を備える、ファイバレーザアセンブリが提供される。
有限のコヒーレンス長を有する信号光を発射するための光源;
信号光を受容し、信号光を受動マルチモード光ファイバにおいてその第2端に向かってゼロ次光モードおよび高次光モードで伝搬するための、対向する第1および第2端を有し、その第1端で光源に光学的にカップリングされた受動マルチモード光ファイバであって、こうした伝搬の際、ゼロ次および高次光モードの一方が他方の光モードに対して受動マルチモード光ファイバにおけるモード間分散により第1距離だけ遅延され、第1距離が信号光のコヒーレンス長の少なくとも1%である、受動マルチモード光ファイバ;ならびに
ゼロ次光モードが能動マルチモード光ファイバの第2端に向かって伝搬する際にゼロ次光モードを増幅するための、対向する第1および第2端を有し、その第1端で受動マルチモード光ファイバの第2端に光学的にカップリングされた能動マルチモード光ファイバ
を備える、ファイバレーザアセンブリがさらに提供される。
(a)それぞれ対向する第1および第2端を有する受動および能動マルチモード光ファイバを用意するステップ;
(b)受動マルチモード光ファイバの第2端を能動マルチモード光ファイバの第1端に光学的にカップリングするステップ;
(c)ゼロでないスペクトル幅を有する信号光を受動マルチモード光ファイバの第1端にカップリングし、これにより信号光のゼロ次光モードを受動マルチモード光ファイバの第1から第2端まで信号光の高次光モードと共伝搬するステップであって、こうした伝搬の際、ゼロ次および高次光モードが能動マルチモード光ファイバの第1端にカップリングされる前に、ゼロ次および高次光モードの一方が他方に対して遅延され、信号光のゼロでないスペクトル幅によりその間のコヒーレンスを少なくとも部分的に低減させるステップ;ならびに
(d)能動マルチモード光ファイバを光学的にポンピングし、ゼロ次光モードが能動マルチモード光ファイバの第2端に向かって伝搬する際にゼロ次光モードを増幅するステップ
を備える、100W超のパワーレベルでの発光方法がさらに提供される。
(1)能動マルチモード光ファイバ16における光伝搬の所望の主モードに加えて、例えばレンズシステム23によるモードサイズおよび形状の非完全一致により、少なくとも1つの他のモードが少量で存在し、これは能動マルチモード光ファイバ16の第1端16A上に焦点を形成する。
(2)図示されない少なくとも2つのモードはここで能動マルチモード光ファイバ16においてその第1端16Aからその第2端16Bに向かって伝搬する。少なくとも2つのモードはここで互いに干渉し、能動マルチモード光ファイバ16に沿って周期的に変動する強度I(l)を有する干渉パターン24(破線)を生成する。
(3)能動マルチモード光ファイバ16における吸収または利得により、空間的に変動する干渉パターン24は能動マルチモード光ファイバ16において周期的な空間的に変動する温度パターンt(l)25(実線)を生成する。
(4)フォトリフラクティブ効果により、変動する温度パターン25は能動マルチモード光ファイバ16において周期的な空間的に変動する屈折率プロファイル(すなわち屈折率グレーティング;図示せず)を生成する。
(5)屈折率グレーティングは基本ファイバモードの光を他のモード、および場合によっては非コア(すなわちクラッド)モードを含む他のモードにカップリングさせる。
(6)十分に高い平均稼働パワーでは、屈折率グレーティングは主モードの大部分がそのモードから、場合によっては一時的、振動的、または無秩序にカップリングアウトするのに十分なほど強くなる。
V = 2πa NA /λ= 5.8 (1)
のVナンバーをもたらし得る。
Lc = π2 a2/ (nΔλ) (2)
により近似的に計算することができ、上記12.5ミクロンのマルチモード増幅器ファイバについて、シリカファイバがn=1.45およびΔλ=1nmを有すると仮定すると、コヒーレンス長は1.1メートルとなる。
Claims (17)
- ゼロでないスペクトル幅を有する信号光を発射するための光源であって、該光源のスペクトル幅が0.1nm〜5nmである光源;
信号光を受容し、信号光を受動マルチモード光ファイバにおいてその第2端に向かってゼロ次光モードおよび高次光モードで伝搬するための、その第1端で光源に光学的にカップリングされた、その第1および第2端の間のある長さの受動マルチモード光ファイバであって、該受動マルチモード光ファイバの長さが少なくとも5mmであり、こうした伝搬の際、ゼロ次および高次光モードの一方が他方の光モードに対して遅延され、受動マルチモード光ファイバの第2端でその間のコヒーレンスを少なくとも部分的に低減させる、受動マルチモード光ファイバ;ならびに
ゼロ次光モードが能動マルチモード光ファイバの第2端に向かって伝搬する際にゼロ次光モードを受容および増幅するための、その第1端で受動マルチモード光ファイバの第2端に光学的にカップリングされた、その第1および第2端の間のある長さの能動マルチモード光ファイバ
を備える、ファイバレーザアセンブリ。 - 受動マルチモード光ファイバの長さが、コヒーレンスがゼロ次と高次光モードとの間で完全に失われるようなものである、請求項1に記載のファイバレーザアセンブリ。
- 受動および能動マルチモード光ファイバが互いに10%未満だけ異なる外径を備える、請求項1に記載のファイバレーザアセンブリ。
- 受動および能動マルチモード光ファイバが互いに10%未満だけ異なるコア開口数を備える、請求項3に記載のファイバレーザアセンブリ。
- 光源がファイバ発振器を備える、請求項3に記載のファイバレーザアセンブリ。
- ファイバ発振器がその第1および第2端の間のある長さのダブルクラッドマルチモード発振器ファイバを備え;
受動マルチモード光ファイバがダブルクラッドマルチモード発振器ファイバの第2端に光学的にカップリングされたダブルクラッド受動マルチモード光ファイバを備え;
能動マルチモード光ファイバがダブルクラッド受動マルチモード光ファイバに光学的にカップリングされたダブルクラッド能動マルチモード光ファイバを備え;
ダブルクラッドマルチモード発振器ファイバおよびダブルクラッド能動マルチモード光ファイバをポンピングするためのダブルクラッドマルチモード発振器ファイバの第1端に光学的にカップリングされたポンプ源をさらに備える、請求項5に記載のファイバレーザアセンブリ。 - 受動ダブルクラッドマルチモード光ファイバの長さが少なくとも1mmである、請求項6に記載のファイバレーザアセンブリ。
- 受動ダブルクラッドマルチモード光ファイバのコア直径がダブルクラッド能動マルチモード光ファイバのコア直径より小さい、請求項6に記載のファイバレーザアセンブリ。
- 稼働時、能動マルチモード光ファイバにおいて伝搬するゼロ次光モードが少なくとも15マイクロメートルのモード直径を備える、請求項7に記載のファイバレーザアセンブリ。
- 少なくとも100Wの平均出力光パワーを定格とする、請求項6に記載のファイバレーザアセンブリ。
- 有限のコヒーレンス長を有する信号光を発射するための光源;
信号光を受容し、信号光を受動マルチモード光ファイバにおいてその第2端に向かってゼロ次光モードおよび高次光モードで伝搬するための、対向する第1および第2端を有し、その第1端で光源に光学的にカップリングされた受動マルチモード光ファイバであって、こうした伝搬の際、ゼロ次および高次光モードの一方が他方の光モードに対して受動マルチモード光ファイバにおけるモード間分散により第1距離だけ遅延され、第1距離が信号光のコヒーレンス長の少なくとも1%である、受動マルチモード光ファイバ;ならびに
ゼロ次光モードが能動マルチモード光ファイバの第2端に向かって伝搬する際にゼロ次光モードを増幅するための、対向する第1および第2端を有し、その第1端で受動マルチモード光ファイバの第2端に光学的にカップリングされた能動マルチモード光ファイバ
を備える、ファイバレーザアセンブリ。 - 受動および能動マルチモード光ファイバが互いの10%以内に一致する外径を備える、請求項11に記載のファイバレーザアセンブリ。
- 受動および能動マルチモード光ファイバが互いの10%以内に一致するゼロ次モード直径を備える、請求項12に記載のファイバレーザアセンブリ。
- 光源が能動シングルモード光ファイバを備える、請求項13に記載のファイバレーザアセンブリ。
- それぞれ対向する第1および第2端を有するダブルクラッド受動および能動マルチモード光ファイバを用意するステップ;
受動マルチモード光ファイバの第2端を能動マルチモード光ファイバの第1端に光学的にカップリングするステップ;
ゼロでないスペクトル幅を有する信号光を受動マルチモード光ファイバの第1端にカップリングし、これにより信号光のゼロ次光モードを受動マルチモード光ファイバの第1から第2端まで信号光の高次光モードと共伝搬するステップであって、こうした伝搬の際、ゼロ次および高次光モードが能動マルチモード光ファイバの第1端にカップリングされる前に、ゼロ次および高次光モードの一方が他方に対して遅延され、信号光のゼロでないスペクトル幅によりその間のコヒーレンスを少なくとも部分的に低減させる、ステップ;ならびに
ゼロ次光モードが能動マルチモード光ファイバの第2端に向かって伝搬する際にゼロ次光モードを増幅するため、能動マルチモード光ファイバを光学的にポンピングするステップ
を備える、方法。 - 光学的カップリングが、信号光のカップリングがゼロ次光モードの光パワーを能動マルチモード光ファイバにおける高次光モードに実質的に移動させないように、受動および能動マルチモード光ファイバを同軸に配置することにより行われる、請求項15に記載の方法。
- 受動および能動マルチモード光ファイバが互いの10%以内に一致する外径を備え、光学的カップリングが受動マルチモード光ファイバの第2端の能動マルチモード光ファイバの第1端へのフュージョンスプライシングを含む、請求項16に記載の方法。
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