JP7090695B2 - レーザ光システム - Google Patents
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Description
Claims (30)
- 異なる光増幅セクションにおいて共有のポンプ光と種光を有するレーザ光システムであって、
光学ベンチとしての支持ベースと、
前記支持ベースに設けられ、種レーザ光波長で前記種光を発生する種レーザと、
前記支持ベースに設けられ、レーザ光を受けて出力するための第一光学ポート、第二光学ポート及び第三光学ポートを含み、前記種レーザから離隔されており、前記第一光学ポートで受けた自由空間中の前記種光を前記第二光学ポートに案内し、前記第二光学ポートで受けた光を前記第三光学ポートに案内する光サーキュレータと、
前記支持ベースに設けられ、前記種レーザ光波長とは異なるポンプレーザ光波長で前記ポンプ光を発生するポンプ光源と、
前記支持ベースに設けられ、自由空間中の前記ポンプ光源からの前記ポンプ光と前記光サーキュレータの前記第二光学ポートからの前記種光を受けて組合わせ、組合せレーザビームとしながら、前記ポンプレーザ光波長の光を伝送し前記種レーザ光波長の光を反射するための第一ダイクロイックミラーと、
前記支持ベースに設けられ、自由空間中の前記第一ダイクロイックミラーからの前記組合せレーザビームを受ける第一光ファイバコリメータと、
第一光ファイバ端末と第二逆方向光ファイバ端末とドープ利得光ファイバセクションを含み、前記第一光ファイバ端末が前記第一光ファイバコリメータに結合されて前記組合せレーザビームを受け、前記ドープ利得光ファイバセクションが前記第一光ファイバ端末と前記第二逆方向光ファイバ端末との間において前記組合せレーザビーム中の前記ポンプ光のエネルギを前記種光のエネルギに変換させて増幅種光とする第一利得光ファイバセクションと、
第二光ファイバ端末と前記ドープ利得光ファイバセクションとの間に前記第一利得光ファイバセクションにおいて形成され、前記種レーザ光波長の光を前記ドープ利得光ファイバセクションに反射し戻して二次増幅させて前記第一光ファイバ端末にて反射増幅種ビームとするとともに、前記ポンプレーザ光波長の光を余剰ポンプビームとして前記第二光ファイバ端末に伝送し、前記第一光ファイバ端末での前記反射増幅種ビームが前記第一光ファイバコリメータに受け取られて自由空間にて前記第一ダイクロイックミラーに案内され、さらに前記第一ダイクロイックミラーにより自由空間中の前記反射増幅種ビームを前記光サーキュレータの前記第二光学ポートに案内し戻すファイバブラッググレーティングと、
前記支持ベースに設けられ、前記第一利得光ファイバセクションの前記第二光ファイバ端末に結合されて前記余剰ポンプビームを前記第一利得光ファイバセクションから前記支持ベース上方の自由空間に出射するように案内する第二光ファイバコリメータと、
前記支持ベースに設けられ、自由空間中の前記光サーキュレータの前記第三光学ポートからの前記反射増幅種ビームを受ける第三光ファイバコリメータと、
前記第一光ファイバ端末と前記第二逆方向光ファイバ端末と前記ドープ利得光ファイバセクションを含み、前記第一光ファイバ端末が前記第三光ファイバコリメータに結合されて前記第一利得光ファイバセクションからの前記反射増幅種ビームを受け、前記ドープ利得光ファイバセクションが前記第一光ファイバ端末と前記第二光ファイバ端末との間において前記組合せレーザビーム中の前記ポンプ光のエネルギを前記種光のエネルギに変換させて前記増幅種光とする第二利得光ファイバセクションと、
前記支持ベースに設けられ、前記第二利得光ファイバセクションの前記第二光ファイバ端末に結合され、自由空間中の前記第二光ファイバコリメータからの前記余剰ポンプビームを受けて前記第二利得光ファイバセクションの前記ドープ利得光ファイバセクションにおいて前記ポンプ光を提供し、その前記ポンプ光が提供される方向が前記第一利得光ファイバセクションの前記反射増幅種ビームの方向と逆であり、前記反射増幅種ビームが増幅されて増幅透過種ビームとなり、ここから前記第二利得光ファイバセクションから離れる第四光ファイバコリメータと、
を備えるレーザ光システム。 - 前記支持ベースに設けられ、前記第四光ファイバコリメータと前記第二光ファイバコリメータとの間に位置し、前記余剰ポンプビームを自由空間中の前記第二光ファイバコリメータから前記第四光ファイバコリメータに伝送するとともに、前記第四光ファイバコリメータからの前記増幅透過種ビームを反射する第二ダイクロイックミラーをさらに備える、請求項1に記載のレーザ光システム。
- 前記支持ベースに設けられ、前記第四光ファイバコリメータからの前記増幅透過種ビームを受ける出力光ファイバコリメータと、
前記出力光ファイバコリメータに結合され、前記増幅透過種ビームを受けてこのレーザ光システムのレーザ光出力とする出力光ファイバとを備える、請求項2に記載のレーザ光システム。 - 前記支持ベースに設けられ、前記第四光ファイバコリメータと前記出力光ファイバコリメータとの間に位置し、前記第四光ファイバコリメータからの前記増幅透過種ビームをろ過して前記種レーザ光波長の光の伝送を許可するとともに、他の波長の光を低減する出力光帯域通過フィルタを備える、請求項3に記載のレーザ光システム。
- 前記支持ベースに設けられ、前記第四光ファイバコリメータと前記出力光ファイバコリメータとの間に位置し、前記第四光ファイバコリメータからの前記増幅透過種ビームをろ過する光アイソレータを備える、請求項3に記載のレーザ光システム。
- 前記支持ベースに設けられ、前記第四光ファイバコリメータと前記出力光ファイバコリメータとの間に位置し、前記第四光ファイバコリメータからの前記増幅透過種ビームの小部分を分割して光学監視信号とする光学スプリッタと、
前記支持ベースに設けられ、前記光学監視信号を受けて前記第四光ファイバコリメータからの前記増幅透過種ビームの出力を監視する光検知器とを備える、請求項3に記載のレーザ光システム。 - 前記支持ベースに設けられ、前記光サーキュレータと前記第三光ファイバコリメータとの間に位置し、前記光サーキュレータの前記第三光学ポートからの前記反射増幅種ビームをろ過して前記種レーザ光波長の光の伝送を許可するとともに、他の波長の光を低減する光帯域通過フィルタを備える、請求項1に記載のレーザ光システム。
- 前記支持ベース上の前記ポンプ光源は、
前記支持ベースに位置し、それぞれ前記ポンプレーザ光波長で第一ポンプ光と第二ポンプ光を発生することができる第一ポンプレーザと第二ポンプレーザと、
前記支持ベースに位置し、前記第一ポンプ光と前記第二ポンプ光を合わせて前記ポンプ光とし、前記ポンプ光が前記第一光ファイバコリメータに案内されるビームコンバイナとを含む、請求項1に記載のレーザ光システム。 - 前記支持ベース上の前記ポンプ光源は単一のポンプレーザを含む、請求項1に記載のレーザ光システム。
- 前記種レーザ光波長は光通信に使用されるスペクトル域にある、請求項1に記載のレーザ光システム。
- 前記光通信に使用されるスペクトル域は1550nmを含む、請求項10に記載のレーザ光システム。
- 前記ポンプレーザ光波長は前記種レーザ光波長よりも短い、請求項10に記載のレーザ光システム。
- 前記第一利得光ファイバセクションと前記第二利得光ファイバセクションは偏光保持光ファイバセクションにより形成される、請求項1に記載のレーザ光システム。
- 前記第一利得光ファイバセクションと前記第二利得光ファイバセクションはいずれも偏光保持光ファイバを含む、請求項1に記載のレーザ光システム。
- 前記第一利得光ファイバセクションと前記第二利得光ファイバセクションはいずれも100℃以上の高温に耐える全面ガラス型繊維を含む、請求項1に記載のレーザ光システム。
- 異なる光増幅セクションにおいて共有のポンプ光と種光を有するレーザ光システムであって、
光学ベンチとしての支持ベースと、
前記支持ベースに設けられ、種レーザ光波長で前記種光を発生する種レーザと、
前記支持ベースに設けられ、前記種レーザ光波長とは異なるポンプレーザ光波長で前記ポンプ光を発生するポンプ光源と、
前記支持ベースに設けられ、前記種レーザからの前記種光と前記ポンプ光源からの前記ポンプ光を受けて組合わせ、組合せレーザビームとする第一自由空間光学モジュールと、
前記支持ベースに設けられ、自由空間中の前記第一自由空間光学モジュールからの前記組合せレーザビームを受ける第一光ファイバコリメータと、
第一光ファイバ端末と第二逆方向光ファイバ端末とドープ利得光ファイバセクションを含み、前記第一光ファイバ端末が前記第一光ファイバコリメータに結合されて前記組合せレーザビームを受け、前記ドープ利得光ファイバセクションが前記第一光ファイバ端末と前記第二逆方向光ファイバ端末との間において前記組合せレーザビーム中の前記ポンプ光のエネルギを前記種光のエネルギに変換させて増幅種光とする第一利得光ファイバセクションと、
前記種レーザ光波長の光を前記ドープ利得光ファイバセクションに反射し戻して二次増幅させて前記第一光ファイバ端末にて反射増幅種ビームとするとともに、前記ポンプレーザ光波長の光を余剰ポンプビームとして第二光ファイバ端末に伝送し、前記第一光ファイバ端末での前記反射増幅種ビームが前記第一光ファイバコリメータに受け取られて自由空間にて前記第一自由空間光学モジュールに案内される第一光学リフレクタと、
前記支持ベースに設けられ、前記第一利得光ファイバセクションの前記第二光ファイバ端末に結合されて前記余剰ポンプビームを前記第一利得光ファイバセクションから前記支持ベース上方の自由空間に出射するように案内する第二光ファイバコリメータと、
前記支持ベースに設けられ、自由空間中の前記第一自由空間光学モジュールからの前記反射増幅種ビームを受ける第三光ファイバコリメータと、
前記第一光ファイバ端末と前記第二逆方向光ファイバ端末と前記ドープ利得光ファイバセクションを含み、前記第一光ファイバ端末が前記第三光ファイバコリメータに結合されて前記第一利得光ファイバセクションからの前記反射増幅種ビームを受け、前記ドープ利得光ファイバセクションが前記第一光ファイバ端末と前記第二光ファイバ端末との間において前記組合せレーザビーム中の前記ポンプ光のエネルギを前記種光のエネルギに変換させて前記増幅種光とする第二利得光ファイバセクションと、
前記支持ベースに設けられ、前記第二利得光ファイバセクションの前記第二光ファイバ端末に結合され、自由空間中の前記第二光ファイバコリメータからの前記余剰ポンプビームを受けて前記第二利得光ファイバセクションの前記ドープ利得光ファイバセクションにおいて前記ポンプ光を提供し、その前記ポンプ光が提供される方向が前記第一利得光ファイバセクションの前記反射増幅種ビームの方向と逆であり、前記反射増幅種ビームが増幅されて増幅透過種ビームとなり、ここから前記第二利得光ファイバセクションから離れる第四光ファイバコリメータと、
前記第四光ファイバコリメータと前記第二光ファイバコリメータとの間に結合されて前記余剰ポンプビームを前記第二光ファイバコリメータから前記第四光ファイバコリメータに案内し、さらに前記第四光ファイバコリメータからの前記増幅透過種ビームを案内してこのレーザ光システムの出力とする第二自由空間光学モジュールと、
を備えるレーザ光システム。 - 各自由空間光学モジュールは、光ファイバや光導波路に制限されることなく自由空間中の光を案内することができる一つ又は複数の光学素子を含む、請求項16に記載のレーザ光システム。
- 前記第一自由空間光学モジュールは、前記種レーザ光波長と前記ポンプレーザ光波長の光に対するダイクロイック装置を含む、請求項16に記載のレーザ光システム。
- 前記第一自由空間光学モジュールは、波長に基づいて前記種レーザ光波長の光と前記ポンプレーザ光波長の光を案内する波長選択ビームコンバイナ又は光学スプリッタを含む、請求項16に記載のレーザ光システム。
- 異なる光増幅セクションにおいて共有のポンプ光と種光を有するレーザ光システムであって、
光学ベンチとしての支持ベースと、
前記支持ベースに設けられ、種レーザ光波長で前記種光を発生する種レーザと、
前記支持ベースに設けられ、前記種レーザ光波長とは異なるポンプレーザ光波長で前記ポンプ光を発生するポンプ光源と、
前記支持ベースに設けられ、前記種レーザからの前記種光と前記ポンプ光源からの前記ポンプ光を受けて組合わせ、組合せレーザビームとする第一自由空間光学モジュールと、
前記支持ベースに設けられ、前記組合せレーザビームを受けるように結合され、前記組合せレーザビーム中の前記ポンプ光のエネルギを前記種光のエネルギに変換させて増幅種光とする第一利得光ファイバセクションと、
前記種レーザ光波長の光を前記第一利得光ファイバセクションに反射し戻して二次増幅させて反射増幅種ビームとするとともに、前記ポンプレーザ光波長の光を余剰ポンプビームとして第二光ファイバ端末に伝送し、前記反射増幅種ビームが自由空間にて前記第一自由空間光学モジュールに案内される光学リフレクタと、
前記支持ベースに設けられ、前記第一自由空間光学モジュールにより前記第一利得光ファイバセクションからの前記反射増幅種ビームを受けるように結合され、自由空間にて前記余剰ポンプビームを受けて前記ポンプ光を提供し、その前記ポンプ光が提供される方向が前記反射増幅種ビームの方向と逆であり、前記反射増幅種ビームが増幅されて増幅透過種ビームとなる第二利得光ファイバセクションと、
前記第一利得光ファイバセクションからの余剰ポンプ種ビームを案内するように結合され、さらに前記第二利得光ファイバセクションからの前記増幅透過種ビームを案内してこのレーザ光システムの出力とする第二自由空間光学モジュールと、
を備えるレーザ光システム。 - 前記第一利得光ファイバセクション又は前記第二利得光ファイバセクションは、前記ポンプレーザ光波長の光ポンプにて前記種レーザ光波長で光学利得を発生させるためのドープされたバルク光学結晶を含む、請求項20に記載のレーザ光システム。
- 前記第一利得光ファイバセクション又は前記第二利得光ファイバセクションは、前記種レーザ光波長で光学利得を発生させるための半導体光増幅器(SOA)を含む、請求項20に記載のレーザ光システム。
- 前記第一利得光ファイバセクション又は前記第二利得光ファイバセクションは、前記ポンプレーザ光波長の光ポンプにて前記種レーザ光波長で光学利得を発生させるためのドープ利得光ファイバセクションを含む、請求項20に記載のレーザ光システム。
- 異なる光増幅セクションにおいて共有のポンプ光と種光を有するレーザ光システムであって、
光学ベンチとしての支持ベースと、
前記支持ベースに設けられ、種レーザ光波長で前記種光を発生する種レーザと、
前記支持ベースに設けられ、前記種レーザ光波長とは異なるポンプレーザ光波長で前記ポンプ光を発生するポンプ光源と、
前記種光と前記ポンプ光を受けるように結合され、前記ポンプ光のエネルギを前記種光のエネルギに変換させて増幅種光とするドープ利得光ファイバセクションを含む第一利得光ファイバセクションと、
前記第一利得光ファイバセクションからの前記増幅種光を受けるように結合され、前記ポンプ光のエネルギを前記種光のエネルギに変換させて前記増幅種光とする前記ドープ利得光ファイバセクションを含む第二利得光ファイバセクションと、
前記第二利得光ファイバセクションからの前記増幅種光を受けるように結合され、前記ポンプ光のエネルギを前記種光のエネルギに変換させて前記増幅種光とする前記ドープ利得光ファイバセクションを含む第三利得光ファイバセクションと、
前記ポンプ光源からの前記ポンプ光を受けるように結合され、前記ポンプ光を第一ポンプビームと第二ポンプビームに分割し、前記第一ポンプビームが前記第一利得光ファイバセクションと前記第二利得光ファイバセクションに結合され、前記第二ポンプビームが前記第三利得光ファイバセクションに結合される光学スプリッタと、
を備えるレーザ光システム。 - 前記ポンプ光源は二つのレーザダイオードと一つのビームコンバイナとを含み、前記ビームコンバイナが二つの前記レーザダイオードからのポンプ光を合わせて前記ポンプ光とする、請求項24に記載のレーザ光システム。
- 前記ポンプ光と前記種光の光路に置かれ、前記種レーザからの前記種光を前記第一利得光ファイバセクションに反射するとともに、前記第一利得光ファイバセクションを通過する前記ポンプ光を前記第二利得光ファイバセクションに伝送する第一ダイクロイックミラーと、
前記ポンプ光と前記種光の光路に置かれ、前記第一利得光ファイバセクションにより増幅された前記種光を前記第二利得光ファイバセクションへの個別光路に反射し、前記第二利得光ファイバセクションにより増幅を行う第二ダイクロイックミラーとを備える、請求項24に記載のレーザ光システム。 - 前記第一利得光ファイバセクションと前記第二利得光ファイバセクションとの間に位置し、前記第一利得光ファイバセクションからの前記増幅種光の増幅自然放出ノイズを低減する帯域通過フィルタを備える、請求項24に記載のレーザ光システム。
- 前記第二利得光ファイバセクションと前記第三利得光ファイバセクションとの間に結合され、前記第二利得光ファイバセクションからの前記増幅種光の増幅自然放出ノイズを低減する帯域通過フィルタを備える、請求項24に記載のレーザ光システム。
- 前記第一利得光ファイバセクションと前記第二利得光ファイバセクションとの間に結合され、前記第一利得光ファイバセクションからの前記増幅種光の増幅自然放出ノイズを低減する第一帯域通過フィルタと、
前記第二利得光ファイバセクションと前記第三利得光ファイバセクションとの間に結合され、前記第二利得光ファイバセクションからの前記増幅種光の増幅自然放出ノイズを低減する第二帯域通過フィルタとを備える、請求項24に記載のレーザ光システム。 - 前記第三利得光ファイバセクションに結合され、前記第三利得光ファイバセクションからの前記増幅種光の増幅自然放出ノイズを低減する帯域通過フィルタを備える、請求項24に記載のレーザ光システム。
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