JPH0328830A - ファイバオプティックシステムおよび低い時間コヒーレンスを有する光を発生する方法 - Google Patents
ファイバオプティックシステムおよび低い時間コヒーレンスを有する光を発生する方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
発明の分野
この発明は一般的にはファイバオブティック装置に関し
、かつより特定的には、低時間コヒーレンスを有する広
帯域光信号を放出するためのスーパー螢光ファイバレー
ザ源に関する。 発明の背景 光ジャイロスコープ、光プロセッサなどの低時間コヒー
レンス光信号を用いる光学装置の出現は、比較的高い出
力を有しかつ比較的非コヒーレントな光信号を放出する
広帯域光源の必要性を作り出した。たとえばジャイロス
コープにおいて、典型的にはｌｋｍまたはそれ以上の長
さである、光ファイバがループに巻かれ、かつ光信号が
両方の方向にループ内を循環させられる。ループの動き
は、周知の「サニャック」効集に従う逆伝播する光信号
の間の位相差を引き起こす。この位相差はそれからジャ
イロスコープの四転を測定するために用いられる。「サ
ニャック」効果に従って、ループの回転は逆伝播する光
信号のうちの１９の実効経路長を増加させる。それゆえ
相対的な経路長差は２つの逆伝播する光信号のループを
介する循環の後に出る光信号の結果となる。この経路差
は位相差として検出器によってｄｉ定され、それはこう
してジャイロスコープのシステムが受ける回転の角速度
を示す。ループ内に導入される光信号が低時間コヒーレ
ンスを有し、それゆえレイリー後方錯乱からのＴ′−渉
効果を避けることが望ましい。回転によって誘起される
位相シフトは比較的小さいので、いかなる干渉効果でも
が検出器によって１１−１定された位相差を確かに実質
的に変史するかもしれず、かつループの回転の実際の速
度の間違った測定を提供する。理論上の′ｒ−測と実際
の結果との間の不同もまた、残りのファイバ護屈折と相
関のものなどの他の非回転的に誘起された位相差に帰さ
れた。低時間コヒーレンスを有する広帯域光源の使用が
カー効果を償うこともまた示された。この発見の開示は
ＰＣＴ特許出願連続番号第８２／Ｏ１５４２号において
見い出され、それは１９８２年１１月１ ０に出願され
かつこの出廓の譲受人に譲渡された。 レーザ源よりも低い時間コヒーレンスを有するがしかし
通常の熱的非コヒーレントな光源よりも＾い空間的コヒ
ーレンスを有する広・；１シ域非コヒーレント光源がそ
れゆえ光をジャイロスコープなどの光学装置内に導入す
るために有利である。さらに、これらの光源が小さくか
つコンパクトでかつ低いエネルギｌＩ１費を有すること
力＜ ｌ’ｆましい。 発光ダイオード（ＬＥＤ）は光を先ファイバ内に送り出
すために一般的に用いられてきた。ＬＥＤはそこを介し
て流れる電流の適用の下で光を放出する。光はホール・
電子の結合によって引き起こされるエネルギのフォトン
から来る。ダイオードは外部源から順方向バイアスされ
る。光ファイバ内に光信号を送り出すために用いられる
ＬＥＤの構造についての詳細は、ロバート・ジイ・セイ
ベル（Ｒｏｂｅｒｔ Ｇ．Ｓｃｌｐｐｃｌ）による、バ
ージニア、レストン、レストン◆パブリッシング●カン
パニー●インコーボレーテッド（Ｒｃｓｔｏｎ Ｐｕｂ
ｌｌｓｈｌｎｇＣｏＩＩｌｐａｎｙ， Ｉｎｃ．， Ｉ
？ｃｓｔｏｎ． ＶｊｒｇＩｎｌａ ）、「ファイバオ
ブティクスＪ （Ｆｉｂｅｒ Ｏｐ目ｃｓ）、ｐｐ．
１０７−１１６に見い出される。ＬＥＤは、本質的に非
コヒーレン！・でありかつそれゆえジャイロスコープに
おける応用に適する光をｈ文出する一方で、ＬＥＤによ
って放出される光ｒｊ号の出力は一般的に強度が不十分
であり、かつ大変低い回転速度の検出を困難にする。さ
らに、ＬＥＤによって放出される光の波長のスペクトル
は実質上温度依存性であり、それはジャイロスコープな
どの多くの光ファイバ応用に対して所望でない効果であ
る。最終的に、ＬＥＤの光ファイバジャイロスコープへ
の結合は典型的には不十分な質である。 超放射ＬＥＤもまた通常のＬＥＤの低いエネルギ出力に
よって起こる問題を除失するために用いられてきた。超
放射ＬＥＤは通常のＬＥＤを越える進歩を表わすけれど
も、好ましくは単一モード先ファイバである、光ファイ
バ内に超放射ＬＥＤから結合される光信号は低い。さら
に、超放ｎ．ｊ ＬＥＤの時間コヒーレンスは通常のＬ
ＥＤでのように低くはない。さらに、超放射ＬＥＤによ
って放出される光は帯域遷移の結果なので、それはより
温度依存を受けやすく、かつそれゆえジャイロスコープ
および他の光学システムにおける使用のために必要とさ
れる安定性に欠ける。 Ｇａ（ＡＩ）Ａｓダイオードレーザなどの半導体レーザ
ダイオードは近赤外線領域において室温で連続的に動作
し、光学システムにおける光源としての使用に７．−ｌ
Ｌて大変適する高出力光を放出する。しかしながら、
半導体レーザダイオードによって放出される光の時間コ
ヒーレンスは典型的には大変高く、かつジャイロスコー
プなどの低時間光を必要とする光学システムにおいて不
所望な効果を引き起こし得る。 ファイバオブティックジャイロスコープにおいてこれま
で用いられた他の小型広・：：｝域光源は、スーパール
ミネセントダイオード（ＳＬＤ）である。 しかしながら、ＳＬＤは一般的に波長安定要件を満星せ
ず、なぜならばそれらの放出波長は温度（ ３ ０ ０
ｐ ｐ ｍ ／ ’ｃ ）および光フィードバックに
大変感応しやすいからである。加えて、それらは＋１１
−モードファイバ山への高い結合損失を受け、２、３ｍ
Ｗの使用可能なパワーのみを典型的には牛じる。商業的
に使用可能なスーパールミネセントダイオードもまた短
寿命を示す。さらに、１．ｆ（ 一モードファイバへの
結合はスーパールミネセントダイオードの不十分な空間
的コヒーレンスによって妨げられる。その結果として、
上記で説明された非ファイバ光源はジャイロスコープお
よび他の光学装置における使用のために最適な光源であ
るとはイえられず、なぜならばそれらはすべて温度感度
および波長安定性に関する要件を満たさないからである
。 代替の可能性は、十分高いレベルまで光学的にポンピン
グされて、同様にスーパールミネセンスと呼ばれる増幅
された自然放出（ＡＩＩｐｌｌｒ！ｃｄＳｐｏｎｔａｎ
ｅｏｕｓ Ｅｍｌｓｓｌｏｎ） （＾ＳＥ）を介して
著しいスーパー螢光出力を発坐する高ＩＩ１ ？″．？
ファイバの使用である。活性イオンでドープされたｌｌ
ｉ−モードガラスファイバは、それらが提供し得る高い
光利得によって論証されるようにスーパー螢光源のため
の良い候捕である。ファイバ形式内のＮｄ：ＹＡＧなど
の高利得材料はドープされたファイバ構成において特定
的にＨ利である。しかしながら、ドープされたガラスフ
ァイバはより広いスペクトル範囲で光を放出するという
不所望な利点を提供する。ドープされたファイバにおい
て用いられるホスト材料の性質における最近の辿歩は、
高いポンピング光強度に頼る必要なくドープされたファ
イバ内でスーパー螢光が起こることを可能とした。 ドープされたファイバにおけるＡＳＥの裡論的分ｔ斤が
マイケノレ・ディコ′ネット（Ｍｉｅｈａｅｌ Ｄｌｇ
ｏｎｎｅｔ）による記１ｆにおいて開示され、それは、
ジャーナル・オブ・ライトウエーブ・テクノロジー（ｊ
ｏｕｒｎａｌ ｏｆ’ ＬＩｇｈＬｖａｖｃ Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ） 、Ｖｏｌ．ＬＴ−４、Ｎｏ．１１
、１９８６年１１月の「スーパー螢光ファイバレーザの
理論（Ｔｈｅｏｒｙ ｏ『Ｓｕｐｃｒ４１ｕｏｒｃｓｃ
ｃｎｔ Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｃｒｓ） Ｊである。こ
の記り
、かつより特定的には、低時間コヒーレンスを有する広
帯域光信号を放出するためのスーパー螢光ファイバレー
ザ源に関する。 発明の背景 光ジャイロスコープ、光プロセッサなどの低時間コヒー
レンス光信号を用いる光学装置の出現は、比較的高い出
力を有しかつ比較的非コヒーレントな光信号を放出する
広帯域光源の必要性を作り出した。たとえばジャイロス
コープにおいて、典型的にはｌｋｍまたはそれ以上の長
さである、光ファイバがループに巻かれ、かつ光信号が
両方の方向にループ内を循環させられる。ループの動き
は、周知の「サニャック」効集に従う逆伝播する光信号
の間の位相差を引き起こす。この位相差はそれからジャ
イロスコープの四転を測定するために用いられる。「サ
ニャック」効果に従って、ループの回転は逆伝播する光
信号のうちの１９の実効経路長を増加させる。それゆえ
相対的な経路長差は２つの逆伝播する光信号のループを
介する循環の後に出る光信号の結果となる。この経路差
は位相差として検出器によってｄｉ定され、それはこう
してジャイロスコープのシステムが受ける回転の角速度
を示す。ループ内に導入される光信号が低時間コヒーレ
ンスを有し、それゆえレイリー後方錯乱からのＴ′−渉
効果を避けることが望ましい。回転によって誘起される
位相シフトは比較的小さいので、いかなる干渉効果でも
が検出器によって１１−１定された位相差を確かに実質
的に変史するかもしれず、かつループの回転の実際の速
度の間違った測定を提供する。理論上の′ｒ−測と実際
の結果との間の不同もまた、残りのファイバ護屈折と相
関のものなどの他の非回転的に誘起された位相差に帰さ
れた。低時間コヒーレンスを有する広帯域光源の使用が
カー効果を償うこともまた示された。この発見の開示は
ＰＣＴ特許出願連続番号第８２／Ｏ１５４２号において
見い出され、それは１９８２年１１月１ ０に出願され
かつこの出廓の譲受人に譲渡された。 レーザ源よりも低い時間コヒーレンスを有するがしかし
通常の熱的非コヒーレントな光源よりも＾い空間的コヒ
ーレンスを有する広・；１シ域非コヒーレント光源がそ
れゆえ光をジャイロスコープなどの光学装置内に導入す
るために有利である。さらに、これらの光源が小さくか
つコンパクトでかつ低いエネルギｌＩ１費を有すること
力＜ ｌ’ｆましい。 発光ダイオード（ＬＥＤ）は光を先ファイバ内に送り出
すために一般的に用いられてきた。ＬＥＤはそこを介し
て流れる電流の適用の下で光を放出する。光はホール・
電子の結合によって引き起こされるエネルギのフォトン
から来る。ダイオードは外部源から順方向バイアスされ
る。光ファイバ内に光信号を送り出すために用いられる
ＬＥＤの構造についての詳細は、ロバート・ジイ・セイ
ベル（Ｒｏｂｅｒｔ Ｇ．Ｓｃｌｐｐｃｌ）による、バ
ージニア、レストン、レストン◆パブリッシング●カン
パニー●インコーボレーテッド（Ｒｃｓｔｏｎ Ｐｕｂ
ｌｌｓｈｌｎｇＣｏＩＩｌｐａｎｙ， Ｉｎｃ．， Ｉ
？ｃｓｔｏｎ． ＶｊｒｇＩｎｌａ ）、「ファイバオ
ブティクスＪ （Ｆｉｂｅｒ Ｏｐ目ｃｓ）、ｐｐ．
１０７−１１６に見い出される。ＬＥＤは、本質的に非
コヒーレン！・でありかつそれゆえジャイロスコープに
おける応用に適する光をｈ文出する一方で、ＬＥＤによ
って放出される光ｒｊ号の出力は一般的に強度が不十分
であり、かつ大変低い回転速度の検出を困難にする。さ
らに、ＬＥＤによって放出される光の波長のスペクトル
は実質上温度依存性であり、それはジャイロスコープな
どの多くの光ファイバ応用に対して所望でない効果であ
る。最終的に、ＬＥＤの光ファイバジャイロスコープへ
の結合は典型的には不十分な質である。 超放射ＬＥＤもまた通常のＬＥＤの低いエネルギ出力に
よって起こる問題を除失するために用いられてきた。超
放射ＬＥＤは通常のＬＥＤを越える進歩を表わすけれど
も、好ましくは単一モード先ファイバである、光ファイ
バ内に超放射ＬＥＤから結合される光信号は低い。さら
に、超放ｎ．ｊ ＬＥＤの時間コヒーレンスは通常のＬ
ＥＤでのように低くはない。さらに、超放射ＬＥＤによ
って放出される光は帯域遷移の結果なので、それはより
温度依存を受けやすく、かつそれゆえジャイロスコープ
および他の光学システムにおける使用のために必要とさ
れる安定性に欠ける。 Ｇａ（ＡＩ）Ａｓダイオードレーザなどの半導体レーザ
ダイオードは近赤外線領域において室温で連続的に動作
し、光学システムにおける光源としての使用に７．−ｌ
Ｌて大変適する高出力光を放出する。しかしながら、
半導体レーザダイオードによって放出される光の時間コ
ヒーレンスは典型的には大変高く、かつジャイロスコー
プなどの低時間光を必要とする光学システムにおいて不
所望な効果を引き起こし得る。 ファイバオブティックジャイロスコープにおいてこれま
で用いられた他の小型広・：：｝域光源は、スーパール
ミネセントダイオード（ＳＬＤ）である。 しかしながら、ＳＬＤは一般的に波長安定要件を満星せ
ず、なぜならばそれらの放出波長は温度（ ３ ０ ０
ｐ ｐ ｍ ／ ’ｃ ）および光フィードバックに
大変感応しやすいからである。加えて、それらは＋１１
−モードファイバ山への高い結合損失を受け、２、３ｍ
Ｗの使用可能なパワーのみを典型的には牛じる。商業的
に使用可能なスーパールミネセントダイオードもまた短
寿命を示す。さらに、１．ｆ（ 一モードファイバへの
結合はスーパールミネセントダイオードの不十分な空間
的コヒーレンスによって妨げられる。その結果として、
上記で説明された非ファイバ光源はジャイロスコープお
よび他の光学装置における使用のために最適な光源であ
るとはイえられず、なぜならばそれらはすべて温度感度
および波長安定性に関する要件を満たさないからである
。 代替の可能性は、十分高いレベルまで光学的にポンピン
グされて、同様にスーパールミネセンスと呼ばれる増幅
された自然放出（ＡＩＩｐｌｌｒ！ｃｄＳｐｏｎｔａｎ
ｅｏｕｓ Ｅｍｌｓｓｌｏｎ） （＾ＳＥ）を介して
著しいスーパー螢光出力を発坐する高ＩＩ１ ？″．？
ファイバの使用である。活性イオンでドープされたｌｌ
ｉ−モードガラスファイバは、それらが提供し得る高い
光利得によって論証されるようにスーパー螢光源のため
の良い候捕である。ファイバ形式内のＮｄ：ＹＡＧなど
の高利得材料はドープされたファイバ構成において特定
的にＨ利である。しかしながら、ドープされたガラスフ
ァイバはより広いスペクトル範囲で光を放出するという
不所望な利点を提供する。ドープされたファイバにおい
て用いられるホスト材料の性質における最近の辿歩は、
高いポンピング光強度に頼る必要なくドープされたファ
イバ内でスーパー螢光が起こることを可能とした。 ドープされたファイバにおけるＡＳＥの裡論的分ｔ斤が
マイケノレ・ディコ′ネット（Ｍｉｅｈａｅｌ Ｄｌｇ
ｏｎｎｅｔ）による記１ｆにおいて開示され、それは、
ジャーナル・オブ・ライトウエーブ・テクノロジー（ｊ
ｏｕｒｎａｌ ｏｆ’ ＬＩｇｈＬｖａｖｃ Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ） 、Ｖｏｌ．ＬＴ−４、Ｎｏ．１１
、１９８６年１１月の「スーパー螢光ファイバレーザの
理論（Ｔｈｅｏｒｙ ｏ『Ｓｕｐｃｒ４１ｕｏｒｃｓｃ
ｃｎｔ Ｆｉｂｅｒ Ｌａｓｃｒｓ） Ｊである。こ
の記り
【はここに引用によって光を放出する援用される
。ＡＳＥによって光を放出するドープされたファイバを
含む実験的装置がまた以ドの２つの記ＩＴに開示され、
それらは、ｒ １ ０ ６ ０ ｎ ｍでのスーパー螢
光１１１−モードＮｄ：ファイバ源（Ｓｕｐｃｒｒｌｕ
ｏｒｅｓｃｅｎＬ Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｎｄ：Ｆ
ｉｂｅｒ Ｓｏｕｒｃｅ ａｔ １０Ｇｏ ｎｓ）Ｊ
、ケイ・り−Ｌ （Ｋ．Ｉ．ｉｕ ）など、エレクト
ロニクス・レター（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｉ．ｃＬ
ｔｃｒ） 、Ｖｏ１．２３、Ｎｏ．２４、１９８７年１
１月、およびｒＯ．９０５、１，０６および１，３ミク
ロンでのネオジムファイバレーザ （ Ｎｃｏｄ ｙｍ
Ｉ ｕｒＡＦｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ ａｔ Ｏ．９０
５， ｌ．ＯＧ ａｎｄ １．３ ｍｉｃｒｏｎｓ）
Ｊ、Ｐｏなど、オブティカル・ソザイエティ・オブ・ア
メリカ・アニュアル●ミーティング（Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ’ Ａｍｅｒｉｃａ Ａｎｎｕａ
ｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ）、シアトル（Ｓｅａｔｔｌｃ ）
、ワシントン（Ｗａｓｈｌｎｇｔｏｎ）、１９８６集
１０月、である。これらの記事の両方がここに引用によ
り援用される。 付加的に、スナイサー（ＳｎｌＬｚｃｒ ）などに対す
る米国特許第４．６３７．０２５号において光源が開示
され、それは増幅された自然放出の物理的現象を用いる
。この特許はここに援川により引用される。上記の特許
において説明される光源は活性状態レーザ材料でドープ
されたファイバに結合されるポンプ源を含む。ポンプに
よって光ファイバ内に放出された光はドープされたファ
イバｌ’ｌで増幅された自然ｈｋ出を生じるのに十分な
強度をａずる。結集としての放出はドープされたファイ
バの一方端において出て、それはポンプ鯨に結合されな
い。前述の特許において開示される代替の実施例におい
て、拮果としてのＡＳＥレーザ放出の逆方向威分はポン
ビング源およびドープされたファイバの間に位置づけら
れるグイクロイックミラー上に反ｔ４Ｊされ、かつ順方
向成分に結合される。 スナイザーによって開示される超放射光源はジャイロス
コープにおいて今までに用いられた光源を越える改良で
あるが、この発明の光源によって除去されるいくつかの
不利益をａする。スナイザによって開示されるＡＳＥレ
ーザ諒において、桔果としての光信号はそこからそれが
放出されるＡＳＥ源と同じ温度依（７性を少なくとも有
する。 ＡＳＥレーザ源の温度依ａ性は或る応川にχ・１してＨ
ｊχ・ｌ的に高いかもしれないので、スナイザーによっ
て開示される桔果としてのＡＳＥレーザ源の思度（ｋ（
’ｊ性は或る応用において受入れＩＩＪ能ではないかも
しれない。さらに、スナイザーの特＋ｉ’ｌにおいて開
示された第１の実施例において、ポンプ源によってｔｙ
ｔ出される光はドープされたファイバ山に直接送り出さ
れる。順力゜向成分がドープされたファイバを一度横切
り、かつそれゆえファクタｅＧによって増幅され、Ｇは
ドープされたファイバの利得である。ＡＳＥ光１：号の
逆ノｊ向成分がポンプ内へフィードバックされ、それに
よってポンプ空洞内の共振を＋ｊＡ ｋしかつポンプ諒
の出力を女更してもよい。スナイザーによって開示され
る第２の丈施例において、ＡＳＥ信号を反η・Ｉするダ
イクロイックミラーが用いられる。ダイクロイックミラ
ーなどの誘電体ミラーは與型的には五いの頂部上に積み
重ねられた多正の誘電体順で形成される。 これらの誘電体層はそれらの廟の表血上にη・１突する
光の一部を必ず反射し、かつこうして源によって放出さ
れるポンピング照Ｉ・１のいくらかをそこへ戻って反射
し、それによってポンピング諒の空洞内でのフィードバ
ックを作る。この光フィードバックはポンプ源のパワー
を絨し、かつまたスーパー螢光出力パワーの変動を発ｌ
１する。さらに、ポンプ光１３号が反ＪＩＪ器を介して
送り出され、それはポンプ源の結合効率を減じる。さら
に、反Ｊ１１器は光のいくらかの部分が、それが特定の
波長での光を反射するように股計されるときでさえ、伝
送されることを必ずｈ■能にする。ポンプａ！Ｘとドー
プされたファイバとの間のミラーの介在はポンプ源の空
ｌｒａ内への逆方向成分によって誘起されるフィードバ
ックを減らすけれども、決してそのようなフィードバッ
クを除失しない。 スナイザーの実施例において、ポンプ源とドープされた
ファイバとの間の結合は他の不利を６゛シ、それらはす
べてこの出願において開示される装置においては避けら
れる。特定的には、スナイザーの装置におけるポンプ源
はドープされたファイバを結合し、それは縦の、バラボ
リックインデックス、自己位置決めファイバレンズまた
は晴のファイバレンズまたは単にドープされたファイバ
のコア上の球形端部を用いる。レンズまたはミラーなど
の光結合エレメントはあまり良い結合効率を有さない。 それが可能なときはいつも、光ファイバのみを用いる結
合方法がＩＪ’Ｆましかった。ポンビング源に結合され
るべき光ファイバのエンドテーパＪングは、特定的には
、ポンピング源と光ファイバとの間の結合効率を実質上
増す。しかしながら、これは、結合されるべき光エレメ
ン１・が本質的に光ファイバでへることを必然的に１ｆ
う。しかしながら、スナイザーの装置において川いられ
る結合オブティクスは光ファイバを用いない。スナイザ
ーの装置は光ファイバの浸れた結合特性を利用せず、か
つそれらを利用することができるようにさえ設計されな
い。 こうして、低時間コヒーレンス、高強度、高空間的コヒ
ーレンス、低温度依７７．性を有する光を放出し、かつ
ファイバオブティック装置における使Ｊｌに対して良好
に通応された光源に対する必要性が存在する。 発明の要約 この発明に従って、第１のλ−４而において、ファイバ
オプティックシステムが開示され、それは、波長の第１
のスペクトルでのポンピング光を放出するための源と、
レーザ材料でドープされた光ファイバとを含み、波長の
第１のスペクトルでのポンピング光の強度は波長の第２
のスペクトルでのレーザ材料におけるレーザ光のスーパ
ー螢光放出を語起するのに十分であり、レーザ光は第１
および第２の成分を含み、第１および第２の成分はレー
ザ光が放出される位置において大質上逆Ｊｊ向性（ｅｏ
ｎｔｒａｄｌｒｅｃｔｌｏｎａ！ ）であり、さらに、
少なくとも第１のポートおよび簗２のポートを有する光
結合器を含み、第１のポートはポンプａＭに結合されて
ポンプ源からのポンピング光を受取り、第２のポートは
ドープされたファイバの第１の端部に結合され、それゆ
え第１のポートから第２のポート内へ結合器によって結
合されるポンピング光がドープされたファイバ１ノ号へ
送り出され、桔畠器は波長の第１および第２のスベク１
・ルのうちの一方を遼択的に結合し、かつ波長の第１お
よび第２のスペクトルのうちの１ｔ！１方の粘含を抑制
し、さらに第１および第２の光成分の少なくとも１９を
反８４するための反射器を含む。 この発明の１９の好ましい実施例において、結合器は好
ましくは波長の第１のスペクトルでのポンピング光の実
質上十分な結合を与え、さらに波長の第２のスペクトル
においてレーザ光の結合を大質上抑制する。 この発明の別の好ましい夫施例において、結合器は波長
の第２のスペクトルでのレーザ光の丈質上十分な結合を
与え、かつ波長の第１のスペクトルでのポンピング光の
結合を丈質上抑制する。 桔Δ器はまた波長の第２のスペクトルでのレーザ光の丈
質上５０９６の結合をりえてもよく、かつ波長の第１の
スペクトルでのポンピング光の結合を実質上抑制する。 典型的には、結合器は第３のポートを白゛し、反ＦＬＩ
器は第３のポートにおいて紀６ １１１．４にｆ１！
ｉ ’ｉ”ｉされ、それゆえ結合器の第３のポー１・か
ら発出された光を結合藤の第３のポートに戻って反１・
１する。 反射藩はドープされたファイバの第２の端部に好ましく
は結合され、レーザ光はドープされたファイバの第１の
端部を介してドープされたファイバを出る。 そのような尖施例において、レーザ光は典型的には結合
器の別のポートにおいて結合器を介してドープされたフ
ァイバを出る。 この発明の別の好ましい丈施例において、結合器は第３
および第４のポートを゛ａしてもよく、かつ反射器は第
３および第４のポートの間にループを形成する光ファイ
バを含んでもよい。 理想的には、ドープされたファイバはレーザ材料でドー
プされたり１−モードファイバである。結合器における
光の結合は典型的にはエバネセントフィールド結合に起
囚する。波長の第１のスペクトルは８０６ｎｍでの波長
を木質的に含み、ところが波長の第２のスペクトルは１
０６０ｎｍでの波長を本質的に含む。レーザ村料は好ま
しくは希土類イオンを含み、しかしドープされた光ファ
イバは好ましくは、アルカリ、アルカリ上ケイ酸塩（ａ
ｌｋａｌｉｎｅ ｅａｒＬｂ ｓｌｌｌｃａｔｅｓ）
、ケイ酸塩、ゲルマニウム酸塩（ｇｅｒｓｌｎａＬｅｓ
） 、リン酸塩またはホウ酸塩ガラスから本質的になる
群から選ばれたホストグラスで好ましくは作られる。希
土類材料は奸ましくは、ネオジム、イッテルビウム、エ
ルビウムである。 この発明の好ましい実施例において、ドープされたファ
イバは、桔冷器の第２のポートとの結合のために光ファ
イバに溶融されるかまたは継がれるかのいずれかである
。反射器は好ましくは訪電体ミラーであるが、しかしま
たメタリックミラーを含んでもよい。源に関しては、そ
れは好ましくはレーザダイオードまたは包索レーザであ
る。 この発明に従えば、第２の局面において、ファイバオブ
ティック光源が開示され、それは、周波数の第１のスペ
クトルでの光を吸収しかつ周波数の第２のスペクトルで
の光を放出するレーザ材料でドープされた先ファイバと
、周波数の第１のスペクトルでのポンプ諒から放出され
た光をドープされたファイバの一方端内に向けるための
結合器とを含み、ポンビング先の強度はレーザ材ｆ４Ｍ
での周波数の第２のスペク１・ルでの光の１曽幅された
自然放出を，透起するために十分であり、結合器は周波
数の第１のスペクトルおよび周波数の第２のスペクトル
にχ・１する異なる結合効弔を有する。好ましくは、周
波数の第２のスペクトルでこのファイバオブティック光
源によって放出される光は広い４；シ域輻をｈ゜する。 この発明はまた装置を説明し、それは、波長の第１のス
ペクトルを何するポンプ光の源と、レーザ材料でドープ
された光ファイバとを含み、先ファイバは波長の第１の
スペトクルでのポンピングに応答して波長の第２のスペ
クトルでの光を放出し、さらに人力ポートおよび出力ポ
ートを′ａする光結合器を含み、人力ポートはポンプ＾
χに結合されてポンプ源からの光を受取り、出力ポート
は光ファイバに結会されてレーザ材料をボンピンクし、
桔含器は波長を区別でき、それゆえ波長の第１および第
２のスペクトルのうちの一方を選択的に結合しかつ波長
の第１および第２のスペクトルの他方の結合を抑制する
。 この発明の別の局面に従えば、ファイバオプティックシ
ステムが説明され、それは、周波数の第１のスペクトル
でのポンピング光を放出するためのポンプ源と、第１お
よび第２の長さの間で光の結合を提供するように並列に
された光ファイバの第１および第２のストランドを含み
、光ファイバの第１および第２の長さの各々はそれぞれ
第１の端部部分および拍２の端部部分を有し、ポンプ源
は第１の光ファイバ長の第１の端部部分に話合され、か
つレーザ材料でドープされた先ファイバを含み、ポンビ
ング光の強度は、レーザ４Ｊ Ｉｔがポンピング先でポ
ンピングされるとき周波数の第２のスペクトルでのレー
ザ材料山でのレーザ光のスーパー螢光放出を誘起するの
に十分であり、ドープされた光ファイバは光ファイバの
第１および第２の長さのうちの１９に結合され、結合器
は周波数の第１のスペクトルおよび周波数の第２のスペ
クトルに対する５ｚなる結合効弔を角゛する。エバネセ
ントフィールド結合が好ましくは用いられる。 レーザ光は典型的には少なくとも第１および第２の成分
を含み、第１および第２の成分はレーザ光が放出される
位置において丈施上道方向である。 反射器は好ましくは第１および第２のレーサ光成分のう
ちの１９を反ｆＪ１Ｉするために備えられる。この反冬
１器はドープされた光ファイバの一方端へまたは先ファ
イバの第２の長さの第１の端部部分へ結合され得る。結
合効率は好ましくは周波数の第１のスペクトルに対して
丈質上０であり、かつ周波数の第２のスペクトルに対し
て丈質上１である。 この後者の実施例において、ドープされたファイバが第
１の長さの第２の端部部分に結合される。 卯型的には、粘含効率は周波数の第１のスペクトルにｋ
・１シて実質上１であり、かつ周波数の第２のスベク１
・ルに対して実質上０である。それはまた周波数の第１
のスペクトルに対して実質上０であってもよくかつ周波
数の第２のスベトクルに対して実質上０．５であっても
よい。 いずれの場合においても、ドープされたファイバが好ま
しくは光ファイバの第２の長さの第２の端部部分に結合
される。第１および第２の長さはまた光ファイバの小一
の連続する長さを形威してもよく、ループ部分および２
つの線部分を形成する光ファイバはそれぞれポンプ源お
よびドープされた光ファイバに接続される。 この発明の別の局面に従って、ファイバオプティックシ
ステムが説明され、それは、周波数の第１のスペクトル
でのポンピング先を放出するためのポンプ鯨と、レーザ
４４ １−１でドープされた先ファイバとを含み、ポン
ピング光の強度は、レーザ材料がポンピング光でポンビ
ングされるとき周波数の第２のスペクトルでレーザ材ｆ
４西のレーザ光の放出を誘起するのに十分であり、レー
ザ光は少なくとも第１および第２の成分を有し、レーザ
光の第１および第２の成分のうちの少なくとも１９をフ
ィルタ処理するためのフィルタを含み、フィルタは選択
された低温度依７？：性を有し、それゆえフィルタ処理
手段によってフィルタ処理されるレーザ光はフィルタ処
理されないレーザ光よりも本質的に小さな温度依７ｆ：
性であり、さらにレーザ光の第１および第２の成分のう
ちの少なくとも工つを反η・１するための反射器を含む
。レーザ光は好ましくはスーパー螢光によって誘起され
る。 この丈施例において、反１・ｊ器はポンプ源およびドー
プされた光ファイバの間に置かれてもよく、反Ω．ｌＳ
は選択的に周波数の第１のスペクトルでのポンピング光
を伝達しかつ周波数の第２のスペクトルでのレーザ光を
反射し、ところがドープされた先ファイバは反射器とフ
ィルタとの間に置かれてもよい。フィルタはまた反射器
とドープされた光ファイバとの間に置かれてもよい。フ
ァイバオプティックシステムはまたドープされたファイ
バ内で共振空洞を形成するための第２の反η・Ｉ器を含
んでもよい。レーザ光は店いまたは狭い帯域幅をＨして
もよい。 この発明はまたＫＩｌｊｊ間コヒーレンスを有する光を
発生する方法をも開示し、それは、周波数の第１のスペ
クトルでのポンピング照’ＪＪの源を設け、周波数の第
２のスペクトルでのレーザ４４ Ｌ’ｌ内でのスーパー
螢光先の放出を発生するようにレーザ材料でドープされ
た先ファイバをポンピング照射でポンピングするステッ
プを含み、スーパー螢光先は少なくとも２つの成分を有
し、かつ光結合器内でポンピング光およびスーパー螢光
光を多重化し、それは光ドープされたファイバおよび源
に接続され、かつそれは周波数の第１のスベク］・ルお
よび周波数の第２のスペク１・ルにλ・１する異なる結
合効弔を有する。 この方法は好ましくはスーパー螢光光の成分のうちの少
なくとも１９を反射し、さらに反４・１された成分を光
ドープされたファイバ内に向けるステップを含む。 この発明の別の局面に従えば、低時間コヒーレンスおよ
び低温度依７７性を有する光を発生する方法が開示され
、それは、周波数の第１のスペクトルでポンピング照射
の源を設け、周波数の第２のスペクトルでレーザ材料の
レーザ光の放出を発生するようにレーザ４４ ｔ．１で
ドープされた先ファイバをポンピング照射でポンピング
するステップを含み、レーザ光は少なくとも２つの成分
を有し、選択された温１度依存性を一有するフィルタを
用いてレーザ光の第１および第２の成分のうちの少なく
とも１９をフィルタ処理するステップを含み、それゆえ
フィルタ処理された成分はフィルタ処理されない光より
もより低い温度依７／：性をＲ−Ｌ、かつ第１および第
２の成分のうちの少なくとも１９をドープされた光ファ
イバ内に戻って反射する。ポンビングステップはドープ
されたファイバ出でスーパー螢光を誘起するステップを
含む。 この発明の別の局面に従えば、低時間コヒーレンスおよ
び低温度依イｆ：性を有する光を発生する方法が開示さ
れ、それは、周波数の第１のスペクトルでのポンビング
照Ｑ１の源を没け、周波数の第２のスペクトルでのレー
ザ材料内でのレーザ光の放出を発生するようにレーザ材
料でドープされた光ファイバをポンピング照射でポンピ
ングし、レーザ光は少なくとも２つの成分および第１の
温度ドリフトを６し、レーザ光の第１の温度ドリフトに
対して実質上等しくかつそれに対して反対方向のもので
あるｒめ定められた第２の温度ドリフトを有する光結Ａ
Ｎを選択するステップを含み、かつ結合器を用いて光
の第１および第２の成分の少なくとも１９を結合し、そ
れゆえ第３の温度ドリフトを有する結合された成分を発
生し、それによって結合された成分の第３の温度ドリフ
１・が丈質上キャンセルまたは最小化される。 この発明はまた装置を開示し、それは、ファイバオブテ
ィック結合２ｇを含み、それは、並置されてファイバの
問で周波数の第１のスペクトルにおいて光の結合をＩＵ
Ｏ？しかつファイハ間の周波数の第２のスペクトルでの
光の拮合を県じるための１対の光ファイバを含み、さら
に、１対のファイバの一方の第１の端部に結合されたポ
ンピング照ｆ１・↑のａＪ″Ａを含み、ポンピングｊｊ
４（ ＩＪ．Ｊは周波数の第１のスペクトルを有し、さ
らにファイバの他方の第１の端部に結合される１曽幅さ
れるべきＩＪ号の諒を含み、増幅されるべき信号は周波
数の第２のスペクトルをｆＴし、かつ光ファイバはレー
ザ材料を含み、材ｆ４の増輸されるべき信号の周波数の
第２のスペクトルのうちの一方でのレーザ遣移をｈ゛す
るレーず村料がポンピング照射でポンピングされ、光ド
ープされたファイバが一方端において１ズＪのファイバ
の一方の第２の端部に結合される。 本発明のこれらおよびその他の利点は次の説明および図
面の参魚によって最もよく理解される。 好ましい実施例の詳細な説明 本発明の好ましい丈施例は「スーパー螢光」または「増
幅された自然放出」として呼ばれる物理的現象に基づい
ている。この現象は本発明の好ましい丈施例において重
要な投割を果たし、スーパー螢光に対する説明が以ドに
提示される。 スーパー螢光：理論的１テ景 スーパー螢光はレーザ２祠で起こる信号増幅に１二１歩
する寄坐影響としてレーザ実験者および設計者によって
一般に考えられていた。特に、スーパー螢光は以ドで説
明されるように、多数の大型高利得レーザシステムにお
いてかなり望ましくない役割を集たした。 光源はレージング材料の吸収スペクトルに対応する波長
で光を放汁するように、ポンピング光源およびレージン
グ材料を管状の空洞に置くことは周知である。レーザ材
料のイオン、分子または原子は次に上側レージングレベ
ルの上のエネルギレベルに反転される。反転の後、フォ
ノンｈ文射によるレージング材料の分子、イオンまたは
原子の最初の緩和は上側レージングレベルでイオン、分
子または原子の母果団を生ずる。このレベルから、イオ
ン、分子または原了は下側レージングレベルに緩和し、
レージング拐料の特性である波長で光を放出する。迅速
なフォノンｊｉｋ出Ｗｆｌ＋が下側レージングレベルお
よび接地レベルの間に起こって、高い反転率がポンピン
グされたイオン、分子または原子出の上側およびド側レ
ージンダレベルの間に存在するように、下側レージング
レベルが接地レベルの上にあるのが好ましい。 このように反転された母集団で、レーザ扱術において周
知であるように、レージング付料は非１；クに遅い螢光
をＩｔえる、すなわち非コヒーレント光の任意の放出で
ある。Ｎｄ ： ＹＡＧクリスタルの場合、ネオジムイ
オンの平均寿命は反転された状態で２３０ピコ秒である
。したがって反転分布によって表わされるエネルギは広
・：１シ域放！１１として抽出することができ、かなり
強いことがある。この現象は一般に増幅された１′：１
然放出（ＡＳＥ）またはスーパー螢光として一般に知ら
れている。これらの言葉の使用に関して純粋主表者の間
で意見の…違があるのにもかかわらず、ＡＳＥおよびス
ーパー螢光は以降では交換ｎｌ能的に使用される。光学
七帆藩では、ＡＳＥは利得の量を制限し、望ましくない
影曹である。従来的増松器システムでは、レージング材
ｆ１のいずれかの点から発するＡＳＥはレーザバルスｆ
Ｘ１身の完全性を損うことができ、尖質的にレージング
媒体からストアされたエネルギを流出させる。ＡＳＥは
個別のま曽帖器ユニットにおける寄生モード発牛によっ
て、また光学システム内の特定の光学エレメントとの組
合わせによって、増幅器システムにストアされている−
Ｈ効エネルギを減じる。Ｐ１！論的計算は、もし特走の
条件が保たれると、ＡＳＥはポンピングソースが作成す
るのと同じ速さで女換からエネルギを抽出する。 七幅された自然放出は晶利１１Ｉレーザシステムにおい
て重大な問題としてレ゛えられ、レーザシステムの光学
コンポーネントの損害をおそらくもたらす。 ＡＳＥによって起こされる問題およびこの現象を説明す
る技術的詳細は次の参；む文献で見られる；「レーザエ
レクトロニクスＪ （ ｂａｓｅｒＥｌｅｃｔｒｏ
ｎｉｃｓ）、ジョン Ｔ．ヴエルデイエン（ Ｊｏｂｎ
Ｔ．Ｖｃｒｄｃｙｃｎ）、プレンティス・ホール（１
’ｒｃｎＬｌｃｃ − Ｉｆバ１１）ベージ１７Ｑ−１
８３および「レーザズＪ （Ｌａｓｃｒｓ）シーグマ
ン（Ｓ ｉ ｅｇｍａｎ）ユニバーシティー・サイエン
ス・ブックス（ＵｎｌｖｅｒｓｌＬｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｂｏｏｋｓ）ページ５５５ ５５６。 第１ａ図はＮｄ：ＹＡＧクリスタルに対する白然および
刺激放出にかかわるｙ４なるエネルギレベルを示す。ク
リスタルの吸収波長でポンプ光がＮｄ ： ＹＡＧクリ
スタルによって吸収されると、ネオジムイオンが接地状
態からポンプ・：；シ域に励起されるのは理解される。 ポンプ帯域から、イオンはフォノン相互作用によって、
上側レージンダレベルに素早く緩和する。この」一側レ
ージングレベルから、ネオジムイオンは比較的遅い螢光
を経てド側レージングレベルに入る。この後者のレベル
から、最終的迅速フォノン緩和が接地状態まで起こる。 第１ａ図で示されるタイプの全レベルレーザシステムで
のこの後者の迅速緩和は、下側レージングレベルから接
地状態の間の迅速フォノン緩和が実質的に空の下側レー
ジングレベルをＬｐえるのて、よりｆｉ利的である。こ
の特徴は第１ｂ図で示され、ポンプシ；シ域、上（ｔｉ
ｌ＋レージングレベル、下測レージングレベルおよび接
地状態での母集団濃度が連続ポンピングの間にＮｄ ：
ＹＡＧクリスタルにχ・Ｉして示される。上側レージ
ングレベルおよび下側レージングレベルの間の螢光の比
は、ポンプ・：１シ域および上側レージングレベルの間
のフォノンｔＤＩと比較して、また下側レージングレベ
ルおよび接地状態の間と比較して相対的にκいので、上
側レージングレベルでの母集Ｌｌｌｉａ瓜はド側レージ
ングレベルのものよりも火質的にＡｊ＋ ＜ 、高い反
転比を生じる。上側レージングレベルにおけるネオジム
イオンの・Ｖ均寿命は、白然螢光の前は、Ｎｄ；ＹＡＧ
において３００”Ｋで約２３０ピコ秒である。ポンピン
グ光がスーパー螢光ｈ（出を起こすには、ポンピング光
の強度は反転分（１１が起こるように十分高くなければ
ならず、刺激放出を（’Ｆなう増福されたｎ然放出をも
たらす状態をＩｔえる。 ３００゜ＫでのＮｄ：ＹＡＧクリスタルの吸収スペクト
ルの図である第２図を参照すると、Ｎｄ：ＹＡＧ材料は
選択された波長で、比較的高い光学濃度をｈ一するのが
わかり、したがって短い吸収長を有する。このため、吸
収長をできるだけ短かくするようにポンピング照η．Ｊ
ソースの波長を選択するのが得策である。これはＮｄ
： ＹＡＧクリスタルの非常に短い長においてポンピン
グＩ！Ｑ ４．ｊの丈質的に完全な吸収を可能にする。 第２図からポンピング照Ａ１に対して、波長０、５８ミ
クロンが最適であるように見えるが、Ｎｄ：ＹＡＧクリ
スタルをレーザ媒体として使川する木発明の実施例にお
いてｏ．ｇ１ミクロンの波長が峰ましくは選択される。 スーパー螢光ソースは多くの光学応用において、特にフ
ァイバジャイロスコープおよび信号処裡ファイバシステ
ムにおいて、低い１１：ｊ間コヒーレンス源の候補とし
て最近考えられている。スーパー螢光源はポンピングソ
ースによって端部ポンピングされたレージングシリンダ
を典型的に含む。周幻の桔今方法によってレージングシ
リンダに送られるポンプｊＵＩ．ｊは、ＡＳＥをもたら
す状態を与えるほど十分に強い。結果の出力レーザビー
ムは、ビームがシリンダを｛黄レノってビームを最初に
赦出した原丁のグループによる増幅を経た後で、レージ
ングシリンダの一方端部から放出される。出力ビームは
真のコヒーレントレーザ信号および完全な非コヒーレン
ト熱ソース信号の間の中間の特性を有する。特に、出力
ビームは低い時間コヒーレンスを有するが、かなりの量
の空間コヒーレンスを有する。上記で述べたように、Ａ
ＳＥは反転されたレーザ原子の分散から来る１：１然放
出が同じ原子のグループによって線形的に増幅される先
放出の現象としてレーザ理論者によって特徴づけられる
。 利得は少なくとも１９の方向で原子を通って実在するべ
きである。レーザ媒体が十分大きければ（反転された原
子の長い薄いシリンダ）、これらの原子によって放出お
よび増幅された信号は高い強度、適度に方向性のあるお
よび非常にＯｔい時間コヒーレンスであることができる
出力ビームを生ずることができる。出力放η・１が十分
強くなると、反転エネルギの主要部分が方向性の出力ビ
ームに抽出されるように、利得媒体に沿った苦しい飽打
１を達成することができる。ＡＳＥの′，ヒ全な説明は
シーグマン、ユニバーシティサイエンスブックスの「レ
ーザーズ」、ベージ５４７−５５６にある。 スーパー螢光は、特足の高利得堆幅器における擬似効果
にもかかわらず、より特定的に光学ファイバに関連して
、いくつかの利点を４える。これらの利点は、本発明の
奸ましい実施例の詳細な説明から示されるように、可能
性の新しい領域を開く。 第１の実施例の説明 本発明の第１の好ましい実施例を示す第３図に参照がな
される。 ポンピング照射のソース１００は多重化結合器１０４の
ファイバ１０２に結合されて、多重化話合器１０４のポ
ートＡでポンピング照射を与える。 結合器１０４は光学ファイバの２つのストランド、最上
位ファイバ１０２および最下αファイバ１０６を好まし
くは備える。ソースｌＯＯからのポンピング照η１は、
以下でより詳細に説明されるように、結合器１０４の結
合動作によってポートＢに広送される。結合器１０４は
ソースｌ００の波長において０％の結合効率をナ了する
ように実際に調整される。奸ましくはＮｄ：シリカドー
プされたファイバであるドープされたファイバ１０８は
、継またはその他のファイバ接続手段１１０（たとえば
突合せ結合または溶融継）によって結合器１０４のポ・
一トＢに結含される。照９、■信号はドープされたファ
イバ１０８内においてｊ曽輻された白然放出を生ずるよ
うに十分強く、第３図の矢印によって示されるように順
方向信号１１４および逆方向信号１１２を引き起こす。 Ｎｄ：シリカドープされたファイバの場合に放出された
信号は１０６０ｎｍに果中する波長の範囲にあり、甲値
全幅（ＦＷＨＭ）は一般に約１７ｎｍである。順方向信
号１１４はドープされたファイバ１０８の１９の長を進
んだ後、端部１２０でトーブされたファイバ１０８を１
ｈる。逆方向信号１１２はポートＢで結合２： １ ０
４に送り出され、粘ｉ’ｉ 姦１ ０ ４の結合動作
によってポートＣに伝送される。多重化粘ｐＷ１０４は
、１． ０ ６ ０ ｎ ｍでレージング光の完全な結
合を設けるために、かつ８００ｎｍまたはポンピング照
７ｌ１に適する別の波長におけるポンピング光の波長で
本質的にいかなる結合も写えないように、この発明で使
用するために効串的に製逍されている。ミラーまたは反
削器１１８は、結合器１０４の最下位ファイバ１０６の
端部に好ましくは固められて装着される。ミラー１１８
は出力信号の波長で尤全なまたは準完全な反射を与える
ように設計される。ミラー１１８は好ましくはλも電体
材料の多重層で形成される誘電体ミラーである。ミラー
１１８はファイバ１０６の一方端部にコールド・デポジ
ットされる、または当該技術の周知の技術に従ってそこ
に接着される。さらに、ミラ・−１１８は逆方向ｔａ号
１１２の反η・Ｉがそこの波長を変えないものが選択さ
れる。逆方向信号１１２はこうしてポートＣに反射され
、拮含器１０４の同じ結合動作によって結−ｉ’ｉＷ１
０４のポートＢに再ｌ４ミ人される。逆ノＪ向ｆ−号］
１２はドープされたファイバ１０８の全体の長さを追ん
で、その端部１．２０から出る。もしＧがドープされた
ファイバ１０８の進行の間に信号によって経験された利
得であるなら、順ｈ向信号１１４はドープされたファイ
バ１０８から出るときに係数ｅ６によっておおよそ増幅
され、逆方向信号１１２は２つの方向でドープされたフ
ァイバ１０８を進むと係数ｅ２６によって増幅されるの
は明らかである。利１’．ｊ Ｇが高ければ、出力（Ｚ
号は主に逆方向信号１．１２から主なることは明らかで
ある。このような取り合わせは合÷１出力信号の強度を
ＪＱ大させるために兆常に有ｆりである。 反η・ｉはドープされたファイバ１０８の一方端部のみ
に起こるのは注意するべきことであり、ノ（振レーザ発
振を肋ぎ、広帯域１曽も′Ｉ１されたＩ−１然放出のた
めの条件を保つ。 したがって本発明の光学システムは、ポンプソ−スのド
ープされたファイバへの波長依存結合によってスーパー
螢光（！゛号を発生するための便利な手段を提供し、結
合器に結合されるファイバの一方端部に置かれるミラー
によって逆ノｊ向レーザ信号の損失を防ぐ。１（１−１
５ｍＷのオーダの典型的な出力は、ＣＷスチリル９色素
レーザで８１０ｎｍ近くでポンピングされる単一モード
Ｎｄ：Ｓｉ０２において約１７ｎｒｎ （ＦＷＨＭ）の
線幅で得られる。出力のほとんどは１０６０ｎｍ放出か
らなる。 第３図を再び参照すると、本発明の第１の実施例で使用
される種々の光学コンポーネントは以下でより詳細に説
明される。 ボンプソース１００はファイバにおいてしたがってドー
プされたファイバにおいてボンプバワーの高い濃度を可
能にずるレーザダイオードであってもよい。使用される
ポンピングソースのタイプにかかわらず、このシステム
のＧ効性はソースからの放Ｉｎの波長が、たとえば第２
図で示されるＮｄ：シリカドープされたファイバのよう
なドープされたファイバの吸収スペクトルにおけるピー
クと対応すると、＾められる。エレクトロルミネセンろ
ダイオードは、８ ０ ０ ｎ ｍ範囲において光をＪ
ｉｋ出するための適当なドーピングで商業的に人手可能
である。このようなダイオードのスペクトルは室温でＮ
ｄ：シリカ材ｔ４の吸収スペクトルとよく整合する。た
とえば商業的に人手可能なＧａ（Ａ怯）ＡＳＬＥＤは８
Ｑ Ｏ ｎ ｎ一頭域において強いｈｋ射スペク１・ル
をＬｊ−える。類似して、レーザダイオード構進は商業
的に入手可能であり、８５００ｍ範囲でエネルギを放出
する。さらに、ポンプ波長は全体のポンビング効率を最
大化するために、Ｎｄ：シリカ材ｆ′．１の分光学によ
ってＩＩ１能なだけ信号波長に近くあるべきである。本
発明の好ましい丈施例は８Ｌ）Ｏ−８３０ｎｍの範囲で
放出するように、商業で簡小に利川１１７能なＣＷスチ
リルレーザ色索ポンプソースを使用する。光′゛ｙ：フ
ァイバに結合されるこのようなレーザソースはソースに
よってＪｊｋ出される光の波長で８０％の伝送を許すこ
とができる。典型的に、このようなレーザポンプソース
のＦＷＨＭは約３０ｎｍである。 当業者にとって、ポンプソース光の波長はレージング材
料の吸収スペクトルにおけるピークに好ましく対応する
のは明らかである。Ｎｄの堪合、このピークは８ ０
４ｎ ｍで選択される。１，かし実際的な考慮では、８
２０ｎｍのような近似波長が受容可能である。シリカが
ドープされたファイバのホスト材料として使われると、
Ｎｄ ： Ｓ ＬＯ２（９００、１０６０ｎｍ）の２つ
のｈｋ出ラインのうち、ミラーによって反射される１
０ ６ ０ ｎ ｍラインのみが大きい正味利得をＨる
のが観潤される。 ９００ｎｍラインは・中にファイバにおいて自己吸収さ
れる。他のより弱い放出ラインも仔在するかもしれない
が、商業的シリコン検出器によって険出されるのには弱
すぎる。 本発明の装置に使われるドープされたファイバ１０８は
簡単に商業的に人手ｉＩ■能である。活性レーザ材料で
ドープされたホストガラスから好ましくは製造されるコ
ア、およびコアを取囲むクラッディングを含む。 その好ましい丈施同では、ドープされたファイバ１０８
は活性レーザ材料でドープされたホストガラスから製遣
されたコアおよびそのコアを取囲むクラッデ，ｆングを
含む。代替的に、タラッディングはｉｌｔ−モード光分
散が沃性材ｒ１に重畳するように、コアに隣接した薄い
層において実際のレーザ材料を含むことができる。好ま
しい活性材料はネオジムであるが、イッテルビウムおよ
びエルビウムを含む池の拓土類材ｔ１も同様に適切であ
る。 ホス１・ガラスのドーバン１・のｌ農度は、ポンプ光を
吸収するためにまた特定の応用に必要な過度の長さから
の光損失を避けるために便宜上長さにおいて決定される
下限から、膿度クエンチングによって決疋される上限に
多様化することができる。一般に、０、１および３ｔＪ
９６（！ｆｉさによる）の間の濃度範四が適９ノである
。奸ましいホストガラスはアルカリ、アルカリ上ケイ酸
塩を含むが、他のケイ酸塩、ゲルマニウム酸廖、リン酸
塩およびいくつかのホウ酸塩ガラスも同様に適切である
。コアの屈折率はタラッディングよりも高いものが選択
されて、コアに入るポンピング光および活性材料によっ
て放出された光はコアの中または付近に含まれるように
する。コアの直径゛Ｄ″は特定の応用によって、幾分好
ましく決定される、すなわち、光源１ ０ ０の光出力
が導入される光学ファイバの直径である。一般に、コア
の直径は好ましくはポンプ光が特定の応用のために有効
に結合されることができるのに必要な最小のものであり
、特足のポンピング光エネルギレベルのユニットエリア
あｔ；りの放出される放ＱＪエネルギを最大化する。こ
うして、光源１００が単一モード光学ファイバまたは装
置に光をＬｊえるところでは、コアの直径は）Ｊｋ出波
長で１１１．−モード先伝送を１７えるように選択され
る。＋１１−モード伝送では、コアの直径はコアおよび
クラッディングの屈折串に依（７し、１−２０ミクロン
または５０ミクロンまでの直径は、近ふ外または光スペ
クトルの可現煩域の波長に対するＩ１１−モード伝送を
与えることがある。望むのなら、コアの直径は特定の応
用に対する最小のものよりも大きいことがある。たとえ
ば、光源］００が４ミクロンのコア直径を杓゛するｑｔ
−モードドープされたファイバに結合されるべきところ
では、コアは結合を容易にするために、幾分より大きい
心径、たとえば６ミクロンをら゛することができる。 一般に、コアの円形断面に対して、コアサイズは（πｄ
／μ）ＮＡを２．４以下にすることによって決定され、
ここでｄはコア直径、λは放出光の波長であり、ＮＡは
コアおよびタラッディングの屈折率ｎ１およびｎ２に関
する開口数であり、Ｎ３｛よ，。１ｏ・一。２・）！’
（Ｈ５い、。 本発明の奸ましい実施例では、シリカまたはＹＡＧはホ
ス１・伺料として使用され、ネオジ人またはエルビウム
がレージング材ｌ′２１を構成する。奸ましくはＮｄ：
シリカドープされたファイバであるドープされたファイ
バ１０８の直径は、先ｊｊ゛技術の光学システムで使用
されるＮｄ：シリカロッドの直径と比較して非＋，Ｉ’
＋，−に小さいかもしれない。たとえば、ファイバが１
００ミクロンの直径を白゛する光学システムが横威され
た。より小さい直径も可能であり、単一モードファイバ
の直径をアブロ一チする。単一クリスタルファイバレー
ザにおけるファイバおよびクリスタルの間の結合は、ク
リスタルの直径が減じられ、信号ｆ’ｌ Ｋ？がｊ曽人
されると高くなるが、これはクリスタルｔ！ｉ径が減じ
られるとクリスタル内のソースからのポンピング照射の
ｉＨ ＢＥが１曽大ずるからである。 ドープされたファイバの利点は無敗にあり、その商い利
ｉり、優れた変換効率およびインターフェイスｉＩ能性
をｒｌｔ−モードシリカファイバ、（Ｉｔい伝搬損失お
よびコンバク！・性に含める。ドープされたファイバの
特性のより完全な考察は１９６９年７月１５日にケスタ
ー（ＫｏｃｓＬｅｒ）に発行された米］Ｉ１特許第３，
４５６，２１１号にある。この参照はここに引用により
援用される。 本発明の好ましい丈胞例で使用される多重化結合器は第
２の光学周波数を結合せずに第１の光学周波数を選択的
に結合する。本発明の好ましい丈施例では、磨かれたフ
ァイバ結合器が使用される。 溶融双円錐テーパ結合２ｘまたは統合された光学結合器
のような他のファイバマルチブレクサち適切である。こ
のような選択的結合に必要な治かれたファイバ結合器お
よび同じものを構成するための方法は、１９８５年１２
月３１−Ｊに公開された米国特許ＫＰＭ，５５６，２７
９号において開示され、ハーバート Ｊ，シ：３ −
（Ｉｌｃｒｌ＋ｃｒｔ Ｊ．Ｓｂａｗ）およびマ・ｆケ
ル Ｊ． Ｆ．デ、イゴネットを発明者とじてリスト
し、本発明の誂受入に譲渡された。その特許はここに引
用により援用される。 光学結ｒ）器の背Ｊｆ ｛＋’７報は、本発明の謙受入
に譲渡された米川特＋ｉ’Ｆ第４，５１５，４３１号お
よび第４，６７４，８３０号にある。両特許はここに引
用により援用される。 磨かれたクラッディング多重化結合器およびその製遣方
法の主要特徴は前述の特許で見つけることができ、以下
の態桟にまとめることができる。 参照は第４図になされ、これは磨かれたクラッディング
マルチブレクサを，」モす。２つのカブラＩＶ分２１０
ａおよび２１０ｂからなる結合器２１０は、奸ましくは
４１−モードファイバのファイバオブティック材料の２
つのストランド２１２ａおよび２１２ｂを含み、それぞ
れ長方形のベースまたはブロック２１６ａおよび２１６
ｂのそれぞれの光学的に甲｝ＩＩな対向表山１２１４ａ
および２１４ｂでそれぞれ形成される縦の弧状ｉＷ２１
３ａおよび２１３ｂに装るされる。 ス！・ランド２１．２ａ，２１２ｂの各々は中央コアお
よび外側クラッディングを６゛するためにドープされて
いる光学ファイバを含む。ス１・ランドは典型的に５ミ
クロンのオーダのコア直径を角゛し、クラッディング直
径は１２５ミクロンのオーダにある。 弧状の満２１３ａおよび２１３ｂはファイバ２１２の直
径と比較して非常に大きい曲率゛１′径をＧし、そこに
装着されたときにファイバ２１２よりわずかに大きい幅
を−ａして、満２１３の底部聖１ｍによって規定される
経路に従う。？Ｍ２１３ａおよび２１３ｂの深さはそれ
ぞれブロック２１６ａおよび２１６ｂの中央の最小から
ブロック２１６ａおよび２１６ｂの端緑の最大に変化す
る。これは有利的に、ファイバオブティックスｌ・ラン
ド２１２ａおよび２ｌ２ｂが冫汚２１３ａおよび２１３
ｂにそれぞれ装着されると、中央に向かって次第に集束
し、およびブロック２１６ａ，２１．６ｂの端縁に向か
って逸れるのを０１能にし、モード机動によってパワー
の損失を引き起こすかもしれないファイバ２１２の方向
における鋭い曲がりまたは突然の変化をなくす。 ファイバオブティック材料はたとえば磨くことによって
各々のス１・ランド２１２ａおよび２１２ｂから取除か
れて、それぞれに対向表面２１４ａ、２１４ｂと共而で
あるそれぞれのオーバル形面状表面２１８ａ，２１８ｂ
を形成する。こうして、取除かれたファイバオブテ，ｆ
ツク材利の量は０のブロック２１６の端縁から最人のブ
ロック２１６の中央に増加する。このファイバオブティ
ック伺料のテーバされた隨大はファイバコアが徐々に果
束および逸れるのをＩＩＪ能にし、これは逆方向反η・
↑および光エネルギの過度な損失を避けるために右利で
ある。 示された実施例では、カプラ半分２１０ａおよび２１０
ｂは同一であり、ブロック２１６ａおよび２１６ｂの対
向表面２１４ａおよび２１４ｂを置くことによって組立
てられ、ストランド２１２ａおよび２１２ｂのχ・１向
表向２１４ａおよび２１４ｂは曲する関係にある。 Ｍ折中整合オイルのような１ｌ１１析率整ａ物質（示さ
れていない）は薄いフィルムの形で対向表面２１４の間
に設けられる。 ストランド２１２の接合に相ＩＬ作ハ１領域２３２が形
成され、光はエバネセントフィールド結合によってスト
ランドの間に伝送される。適切なエバネセントフィール
ド結合を確実にするため、ファイバ２１２から取除かれ
た材料の瓜はス１・ランド２１２のコア部分の間のスベ
ーシングがｒ−め定められた「臨界領域」内にあるよう
に注意深く制御されなければならないことがわかってい
る。エバネセントフィールドはクラッディングに延在し
てそれぞれのコアの外の距離で迅速に減少する。ブロッ
クまたはベース２１６は適切な剛性のＨ料で製造される
ことができる。 テストはエバネセント波の治かれた結合器が１００％ま
での結合効率を有することを示す。しかし、これらの結
合器は０および最大の間の望ましい値に結合効率を調整
するように「同調」されることができるのもｋ！Ｊ．Ａ
−１されている。このような同，凋は、たとえばファイ
バをその長さに対して直角をなす方向に相対的に１黄に
滑らすことによって達成することができる。ファイバの
相対的位置はそのオフセットによって規定することがで
きる、すなわちχ１内表面に沿って、その長さにχ、■
して直角をなすｈ゛向でΔｐ１られたファイバコアの中
央軸の間の距離である。こうして再び第４図を参照する
と、オーバル表面２１８がｆｆｆｉされると、オフセッ
トはＯであり、オフセットはファイバ２１６がブロック
２１６を相対的に滑らすことによって横方向に分離され
ると増加する。 第４図に示された結合器２１０は非常に方向性があり、
この結合器の一方側に与えられたパワーのすべてが実質
的に他方の側に伝えられる。このＩ，！７．５器の方向
性は、人力がポートＡＩ．：与えられた状態で、ポート
ＤのパワーとポートＣのパワーと（Ｊ人丁＃自冫 の比として規定される。さらに、この桔含器の方向性は
、伝搬の所与のモードのために対称的である。すなわち
、この結合器は、そのどちらの側が人力側であるか、か
つ他方側であるかにかかわらず、同様の特性で動作する
。さらに、結合器２１０は、非常に低いスループット損
失でこれらの粘果を達成する。 結合器２１０は、ストランド２１２の案出モードはエバ
ネセントフィールドを介して、光がストランド２１２間
で転送されるように相亙作用する、エバネセントフィー
ルド結合原理で動作する。先に示されたように、この光
の転送は相五作用領域２３２で生じる。転送された光の
毒は、相互作川領域２３２の失効長だけでなく、コアの
近接および配向に依（Ｊ：する。Ｆ記により詳しく述べ
られるように、転送された光の量は光の波長にもまた依
ｌ７する。次いで、相五作用領域２３２の実効長は丈質
的にコアのスベーシングとは無関係であると理解されて
いるが、相五作用領域２３２の長さはファイバ２３２の
油率半径に依存する。しかしながら、「結合長Ｊ１すな
わち、一方のファイバ２１２ａから他方のファイバ２１
２ｂへの光信号の１１１−のかつ完全な転送に必便とさ
れる相丸作川餉域２３２出の長さは、波長だけでなくコ
アのスペーシングの関数である。しかし、もし相万作川
項域２３２の長さが増加され、またはコアのスペーシン
グが減少されるならば、結合長は実効相万作用長よりも
短いため、「オーバカブリング（ｏｖｅｒｃｏｕｐｌ
ｉｎｇ）Ｊとここで述べられる現象が生じるであろう。 このような状況のもとで、光は、最初のストランドへと
転送し戻されるであろう。相互作用長がさらに増加され
かつ／またはコアのスベーシングがさらに減少されると
、宋効相互作用長は桔会長に関連して増加し、かつ光の
少なくともいくらかは他方のストランドへと転送し戻さ
れる。こうして、光は、領域２３２を介して進むとき、
２つのストランド２１２の間で多数回、転送してもよく
、このような転送の目数は、相互作用飴域２３２の長さ
と、光波長（下記に述べられる）とコアのスペーシング
とに依存する。 ファイバ結合器の粘会長は、典型的に上述の１１１−モ
ードファイバであり、上述に組入れられた前述の特許で
詳しく述べられたように、ｆｉ゜号波長への強い依存性
を示すので、適切に選ばれたジオメトリのパラメータで
、桔＾器２１０は、第２の信号波長が木質的に結合され
ないままである一方、１９の信号波長を完全に結合する
ことができる。 この現象により、結合器２１０の２つの側にあるポート
へ供給された２つの信号が分離することができる。こう
して、第４図に示されるように、波長λ，を有するポン
ピング信号が結合Ｗ２１０のポートＡに供給され、かつ
波長λ２を有するスーパー螢光信号がポートＢに結合さ
れ、かつそのジオメトリが適切に選択されるならば、ポ
ンピング信号がポートＡからポートＢへの結合を施され
ることがない一方で、スーパー螢光信号はポーＨ３から
ポートＣへと完全に結合されるように、両方の信号が分
離され得る。 この波長依存性を説明するために、第５図は、特定の結
合器ジオメトリのためのｉＩ祖および近似の赤外線スペ
クトルにおいて、結合されたパワー対信号波長のプロッ
トを｛κ伏する。この結合器構成のため、結合器の実効
相互作用長は、選択された波長７２０ｎｍに対して粘会
長の奇数倍であるが、しかし選択された波長５５０ｎｍ
に対して結会長の偶数倍であるため、波長７２０ｎｍは
１００％結合され、波長５５０ｎｍは実効的に結合され
ないであろう。異なった効率で、異なった波長が組合わ
されてもよいし、または分離されてもよい。たとえば、
５ ９ ０ ｎ ｎ＋および６ ５ ０ ｎ ｍは８０
％の効率で分離されてもよく、または組合わされてもよ
い。 実効相互作用長が一方の波長に対して桔会長の偶数倍で
あり、かつ他方の波長に対して結合長の奇数倍である限
り、丈質的にいかなる波長対（λ，，λ２）も効率的に
組合わされてもよく、または分離されてもよい。実効相
五作川長内の結合長の数が増加するにつれて、マルチブ
レクサの分角／４能が、ファイバ２１２ａ，２１２ｂの
ｌｌＩ率半径を増加させることによって向上される。結
合器の相互作用長が十分に大きいならば、それらの波長
がどのくらい密接に間隔づけられているかどうかには無
関係に、火質的にいかなる２つの信号も正確に混合され
てもよく、または分離されてもよい。 Ｒがストランド２１２の曲率半径である場合、｝１」互
作用長は波長の関数であり、かつ分角ｑ能は（Ｒ）ｌ’
２とほぼ比例している。Ｒが増加すると、実効相互作用
長が州加し、かつ結合長のさらに高い倍数になり、分解
能を改善する。この結県は第６図に示されており、それ
は、曲十半径が２００センチメートルにまで増加された
ことを除けば、第５図のグラフと比較しＫｌる。予明さ
れたように、この半径のｊ曽加は、結合器の分解能を、
第５図の２５センチメートル半径の例における、およそ
１７０ｎｍから、２００センチメートルの場合における
、およそ６ ０ ｎ ｍへとλ−６００ｎｍ近くにまで
改善する。 多重化結合器の分Ｊｌ／（能は、２つの別個のパラメー
タ、すなわち、Ｈ（ファイバスベーシング）およびＲ（
ファイバの曲率半径）に依存する。所与の１対の信号波
長のため、まず、典味ある波長に苅する大きな波長依Ｉ
７性をもたらす結合器に対しファイバスベーシングＨを
適９ノに選択し（Ｈの選択）、次いで、波長間の差と等
しい分角ダ能を生しる曲率半径を選択する（只の選択）
ことによって、効率的な混合が達成され得るであろう。 分離されるべき波長に従って結合器の分解能が設定され
た後、実効相７＋．作用長が一ｈ゜の波長の結合長の偶
数倍であり、かつ他方の波長の結合長の奇数倍であるよ
うに、結合器は、興味ある波長に対する結合長を疋確に
，１ｌ！ｌ整するように同調されてもよい。これは、フ
ァイバ２１２ａ，２１２ｂの軸と乗直な方向に、互いに
ブロック２１６ａ，２１６ｂ（第４図）を摺動させるこ
とによってファイバをオフセットすることにより達成さ
れる。このようなオフセットは、最小ファイバスベーシ
ングＨを増加させ、かつファイバの実効Ｉ４ｌ｛串半径
を・増加させる効果を有する。もし所要のオフセットが
十分に小さいならば、それはマルチプレクサの分解能を
損うであろう。これは、大半径の結合器の分ｉｌｉｔＨ
が、ファイバオフセットによる失効曲率半径の変化と比
較して、ファイバオフセットにより迅速に女化するとい
う事尖に由来する。 この多重化結合器の同調可能性を示すため、第７図は、
ファイバオフセットの３つのｉ曽加｛直（Ｏミクロン，
０．５ミクロンおよび１．０ミクロン）に対して、柑対
拮合バワ一対肢長のプロットを｛κｆＪ（する。その曲
線は、発振（または分射能）の期間が実質的に変わらな
いままである一方、オフセットが堆加するにつれて波長
を増加させる方向に移動するように見られる。この特定
の例（Ｒ−２００ｃｍ，Ｈ−４ミクロン）の場合、１ミ
クロンオフセットはおよそ４５ｎｍだけその曲線を移動
させる。 ８ ２ （１ ｎ ｍで放出するレーザ源および１０６
０『ｌ出で放出する、スーパー螢光のドープされたファ
イバを使用するこの発明の好ましい実施例では、０，８
ミクロンと１．６ミクロン間の波長に対して大きな波長
依γｌを生じるようにファイバスベーシングＨを適切に
選択し、かつ次いで１．０６ミクロンと０．８ミクロン
または０，２６ミクロンとの間の差に等しい分角￥能を
坐じるファイバのための曲率半径を選択することによっ
て、選択結合が上述の妓術に従って達威される。結合招
の分解能がこのような態様で設定された後、前述のよう
に、結合器は、実効相耳作用長がこの波長対の１９に対
して結合長の餡数倍であり、かつ残余の波長に対して結
合長の奇数倍であるように、結合長を０．８ミクロンお
よび１．０６ミクロンの波長に．７２Ｊ節するように同
調されてもよい。 第３図に示された実施例において、ドープされたファイ
バの出力をワアイバ１０６に結合することが望まれるの
で、結合器のための丈効相五作用長は、ドープされたフ
ァイバの波長の結合長の奇数化、１．０６ミクロンにな
るように、かつソース先周波数の偶数倍、０．８ミクロ
ンになるように．１！Ｊ節されなければならない。これ
により、ファイバ１０２からファイバ１０６へと伝送さ
れるべぎソース照射信号の本質的な結合がない状態で、
ドープされたファイバから来るレーザ光の、ファイバ１
０２からファイバ１０６への完全な結合を坐じるであろ
う。もちろん、この場合の結合のない状態は、偶数倍の
完全結合を意味し、そのため、たとえば、相−ｔ１′．
作用領域２３２における実効柑亙作川長が１．０６ミク
ロンの結合長の２倍であるならば、レーザ出力は完全に
２同、すなわち１回はファイバ１０２からファイバ１０
６へと、次いで２同口はファイバ１０６からファイバ１
０２へと結合されるであろうということが狸解されるで
あろう。この発明を具体化する上で調節可能な結合器が
夫験的に用いられたが、しかし、他の結合器が使用され
得ることが当業者に明らかであろう。 １９の調節可能なＬ！ｒ合器の２つのブロックの界面で
使用された屈折率整合オイルは饗膨張しやすいが、；ｌ
’ｌ ｒｆｎ＋＋Ｊ能な結合器は容易に「同調される」
ことができるという眠りにおいて有利である。多くの応
用では、溶融結合器が温度にあまり感応的でないため調
節１Ｉ１能な結合器にｉｌｆましいであろう。 ＋ｉ｝び第３図を参照して、もし１ｄ号が最下位のファ
イバ１０６に存在するならば、この発明の光学系は、親
出願の米国特許第４，６７４，８３０号に開示された教
示に従って、増幅器として動作されてもよい。増幅され
るべき信号は、］．．０６４ミクロンのレーザ遷移波長
、ずなｂち、上方とド方のレージングレベル間の緩和の
間、Ｎｄイオンによって放出された光の波長における波
長を有するように選択される。増幅されるＩＪ号が最ド
位のファイバ１．０６に注入されかつ結含器１０４によ
って、ドープされたファイバ１０８に供給されるとき、
それは、その信号とコヒーレントな、信号と同じ周波数
で刺激されたフォトンの放出をトリガし、かつそれによ
って増幅されるであろう。こうして、この周波数におけ
る光の通路は、地幅されるべき光信号と位｛口整合して
、第１ａ図とｍｌｂ図とに示されるように上方レージン
グレベルと下方レージングレベル間のフオトン放出緩相
を引き起こすであろうし、入力光信号のための丈効利得
を生じるであろう。この発明の光学系はこのように増幅
器として機能する。この特定の｛ｂｔ戊では、最下位フ
ァイバ１０６の端部には反！ｌ’ｊ 櫓は位置づけられ
ていない。増幅信号はドープされたファイバ１０８の端
部１２０で出力される。 ここで、第３図の説明と関連して開示されたように、ス
ーパー螢光源のための、出力パワ一対予想され、吸収さ
れたポンプバワーのグラフを示す第８図を参照する。フ
ァイバ出力は本質的に偏光されない。１０ｍＷ出力パワ
ーで、変換勾配効率は、正味変換効率が、吸収されたポ
ンプパワーと１２％の１ ０６０ｎｍの信号間である状
態で、４５％である。低いポンプペワーのため、追加の
自然放出に起因して出力パワーはポンプバワーと線形的
に増加する。刺激された放出が大きくなるにつれて、Ｇ
が装置の全長に渡って進んだ信号によって経験された線
中央利得である場合、出力は木質的にｅ２０として非Ｉ
ｉＩ形的に増加する。ファイバ１０６の一方端にミラー
１１８を配置すると、活性長が丈効的に２倍され、かつ
いかなる飽和効果をも除くと、利得が２倍される。ここ
で出力がｅ ２ Ｇとして１曽加すると、これは非京に
大きな効果であることが認識されなければならない。ミ
ラー１１８が取除かれると、出力パワーは８ ０ ｍ
Ｖ／の吸収されたポンプに対して約３００μＷまで陪下
する。 ここで、第９図を参照すると、この園では、出力スベク
トルのピークで、より大きな増怖によって、計測された
線幅がどのぐらい漸近的に狭くなり、かつｍＷ範囲で全
出力パワーに対し約１ ６ ｎｍでほぼ一定になるのか
が示されている。第９国では、ポンプ波長はＲ ２ ５
ｎ ｍになるように選択されている。第１０図は、８
２ ５ ｎ ｔｎのポンブｌ皮長に対して４．８ｍＷ
の全パワーでの１０６０ｎｍ！１［の典型的な出力スベ
クトルを示す。 第１１ａ図、第１ １． ｂ図および第１１ｃ図を参照
すると、１％Ｎｄドープされた、ＹＡＧスーパー螢光ド
ープされたファイバを使用したこの発明の好ましい丈施
例の長さに従った、ｆ’ｌ ｉ”ｊファクタおよび全螢
光パワーの展開が示されている。σ，が線中央でのシミ
ュレートされた断面であり、γＦが材料の螢光寿命であ
り、かっｎ，がドープされたファイバのコアの１＋’ｉ
ｌ折率である場合、材料バラメー夕は、σ＝−３．２．
１０−１９ａｍ２．７Ｆ − ２ ３ ０ ｕ Ｓ ｓ
およびｎ，−１．８２０のようになる。ポンプ波長源は
λｐ−８１０ｎｍと仮定され、かつ１オ料吸収係数αａ
はおよそ４ｃｍ−’とされる。第１１ａ図は、低いポン
プバワーレベルで、自発的放出が支配し、かつ順ノｊ向
および逆ｈ″向波Ｐ＋およびＰ−がほぼ線形的に横成さ
れているのを示している。利得ファクタは本質的に不飽
和状態であり、かつポンプ吸収の結果、左（入力側）か
ら右へと指数関数的に１１１ｌ壊する。高ポンブパワー
（第１１ｂ図）で、刺激された放出が支配的であり、か
つ螢光パワーが指数関数的に大きくなる。十分に商いポ
ンプパワーで、螢光は、利得ファクタが反転分布ディブ
レーション（ｄｃｐｌｃｉｌｏｎ）（第１１ｃ図）によ
って大幅に減少された、ファイバの人力および出力端部
に近い、非常に大きなレベルにまで成長ずる。利得ファ
クタは、順方向信号Ｐ＋のバワーと逆方向信号Ｐ−のパ
ワーとの和である全螢光パワーが最小である、ファイバ
の中央近くで負激な最大を示す。 第２の実施例の説明 この発明で達或された粘果は、ポンピング照９・１波長
での結合効率が１００％であり、レーザ出力波長での結
合効率が（）％である桔０姦を使用して実現されてもよ
いことが理Ｍｉ（されるであろう。 第１２図は、このような実施例の図示である。 この実施例では、ポンプ源およびミラーは、第３図と関
連して上述で述べられた第１の実施例と類似して、結合
器に結合される。第１２図は第３図と関連して述べられ
た同様のエレメントを含んでいるので、第３図に使用さ
れた同様の数字が、同じエレメントを表わすのに第１２
図に用いられるであろう。しかしながら、第１２図の多
重化結合器は、第３図の結合器１０４と異なった特性を
有しており、かつ数字３０４で表わされるであろう。 したがって、ポンプ源１００はファイバ１０２を介して
多重化結合器３０４のポートＡでポンピング照射を与え
、一方、ミラー１１８はポートＣでファイバ１０６の一
方端に結合される。ドープされたファイバ１０８は、第
３図の説明と関連して述べられた態様でポー１− Ｄで
結合される。ドープされｔニファイバ１０８は、好まし
くは、継ぎ１１０のによって光ファイバに結合され、ま
たは、その先ファイバ１０６に１１に溶峨されてもよい
。ボー｝Ｂは好ましくは結合されないままである。 この実施例では、結合器３０４は、ポンビング源のＩＪ
ｌ長で１００％の結合効率、およびドープされたファイ
バ１０８によって放出された光信号の波長で０％の拮合
効率を夫質的に有するように調節される。 ポンピング［１００からの光は、まずファイバ１０２を
通って仏送され、ポートＡからポートＤへと、ドープさ
れたファイバ１０８に結合される。 ドープされたファイバは、好ましくはＮｄ：シリカファ
イバであり、第１２図の矢印１１２および１１４によっ
て示されたように逆方向および順方向の両方向にスーパ
ー螢光信号を放出する。順方向ｔａ号１１４が、結合さ
れないまま、ドープされたファイバ１０８の出力端１２
０に出力される。 しかしながら、逆方向信号１１２はポートＤで結合器３
０４に注入し戻され、かつ結合器３０４の結合機能によ
って餡数同結合された後、ファイバ１０６に伝送される
。したがって、逆方向信号１１２はポートＤからポート
Ｃへと伝送され、かつミラー１１８に装着された光ファ
イバ１０６に注入される。したがって、逆方向出力１１
２は、ミラー１１８の作用により結合器３０４に反射し
戻され、かつ結合器３０４のポートＤに伝送される。 ミラーでの反射の後、逆方向信号１１２は最終的に、ド
ープされたファイバ１０８の出力端１２０に出力される
。 第１および第２の実施例の動作モード ここで示された実施例は共に同様の原理に従って機能す
ることが、当業者によって理解されるであろう。先行技
術に勝る１９の主な利点は、ポンピング照射が、先ｉ″
ｒ技術でこれまでに実行されたようにミラーを横断する
ことなく、ドープされたファイバに直接に送り出される
という串実にある。 この発明の実施例では、光ファイバ１０２に注入された
ポンピング照財は、引き続き、結合器１０４ （３０４
）の結合機能によって、選択された実施例に依存してポ
ートＢまたはポートＤに結合される。ポンビング信号は
、決して隣接の光ファイバ１０６およびミラー１１８に
伝送されることはない。この発明では、ポンプ結合効率
が実質的に堆加することが当業名に明らかであろう。こ
れは、ポンプパワーが、ドープされたファイバでスーパ
ー螢光を発生する際に重要であるので，特に有利である
。 スーパー螢光信号を反射させるようにミラー１１８を使
用することによって、ファイバの全利得が大幅に増加さ
れ、かつポンピング源のパワーが減少されｉｉＩる。特
定の例によって、約Ｏ、３ｄＢ／ｍＷの利得を有するド
ープされたファイバのため、およそ６０−７０ｍＷの出
力のレーザ源は與型的に、９ｄＢの全利得を得るのに必
要である。 この発明の装置では、３０−３５ｍＷのレーザ源が９ｄ
Ｂの同じ利ｉミｔを得るのに十分であるので、反射器１
１８によるポンピング信号の２重通路によって、２のフ
ァクタだけ所要のソースバヮーが大幅に減少される。こ
の発明の上述の丈施例はまた、ミラーの動作に相応しい
必要条件だけでなく結合方法をも大幅に簡１１にする。 この允明の装置では、ミラーは好ましくは高反射器であ
り、かつその多重化特性のような他の規準に従って選択
される必要はない。さらに、この発明の好ましい丈施例
では、ポンプ信号は、ドープされたファイバに送り出さ
れる前にミラーを１苦断する必要はない。 したがって、結合効率を改善するために様々な拮合方法
が考えられ得る。これは、結合効率が一般的に低いレー
ザダイオードのようなポンプ源に特にあてはまる。この
発明の好ましい実施例では、レーザダイオードのような
ポンビング源でさえも、このような効率が大幅に改善さ
れる。したがって、当業界で公知の結合技術がこの発明
の装置に適用され得る。これらの結合技術は、とりわけ
、ポートＡでのファイバの端部をテーバすることを含む
。 テーパされたファイバは、一般に、ソースまたは比較的
大きな断面のファイバから、より小さな断面のファイバ
へ光を伝達するのに使用される。その一方端が他方端よ
りも大きな断面をイｆするようなファイバを引くことに
よって、光源から放出された光を光ファイバに効串的に
結合することができる。ファイバの端部上の積分マイク
ロレンズもまたａ利に使用され得る。それらの結合技術
はまた、システムの周波数の安定性を改善しかつその性
能を一般的にさらに改善することが当業名には公知であ
る。テーパ状のファイバの徹底した論議が、アランａシ
ュナイダー（Ａｌｌａｎ Ｓｎｙｄｅｒ）およヒション
・ラブ（Ｊｏｌ１ｎ Ｌｏｖｅ）による「先導波路理論
Ｊ （Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｔｈｅ
ｏｒｙ） 、チャツプマンおよびホール（Ｃｈａｐｗａ
ｎ ａｎｄ Ｉｌａｌｌ） １ ８ ３． ロンドン市
，英国，１０７丁｛−１１２ｆｆに見出され得る。 この発明では、モード整合もまた最適化され、かつレン
ズのような規則的な光成分よりも実質的に優れている。 ドープされたファイバに直接にファイバを当接すること
によって、この発明に従ってこのように１υられた装置
は、非常に剛性が高く、コンパクトで、たとえば、運搬
の際に故障しにくくまたは損傷も受けにくい。この発明
の上述の尖施例によって提供された先行扶術に勝る池の
主な進歩的な点は、ソース信号とレーザ信号との分離を
可能にするという特に゛Ｇ利な設；１にある。先行技術
の装置では、ソース１コ号とレーザ出力は共に同じ先導
波路に沿って進む。好ましくは、レーザ光はポンプ源に
戻らず、またはポンピング源の空洞に向かって伝播する
ＩＪ号のような結合光学系は、信号経路上のフィードバ
ックを作り出すこともない。この発明の好ましい丈施例
では、結合器を介する１００％の伝送（第３図に示され
た第１の実施例）または結合器を介したＯ％の伝送（第
１２図に示された第２の実施−１）の後、出力レーザ１
３号は結合器を介してミラーに結合される。したがって
、レーザ信号はポンプ源の空洞または結合光学系を「見
る」ことはなく、その桔火、ポンプ諒から現われる信号
経路へのフイードバ・ソクの減少をもたらす。これは、
不所望の構造誘起共振効果からレーザ信号スペクトルを
開放するように維持しなかった、先行技術の装置に勝る
この発明の丈質的な利点である。こうして、結合器は、
レーザ出力信号がポンプ源の空洞に伝搬し戻されるのを
ｖｊげることによってアイソレータとして作用する。 この発明の他の重要な利点は、結合器によって発生され
たフィルタ効果に起因して、スーパー螢光源の温度依７
ｌ性の丈質的な改善によるものである。 第３図および第１２図にそれぞれ示された好ましい尖施
例の結合器１０４または３０４は、少なくとも２つの重
要な機能で釘利に動作する。これらの信号の周波数に従
って、それは、まず、それを介して伝搬する信号に特定
の経路を提供する隈り、マルチプレクサとして作用する
。この多重化機能は、第３図および第１２図の説明と関
連して上記で述べられてきた。さらに、この発明で使用
された結合器は、温度変化にχ・１して、ドープされた
ファイバ１０８によって放出されたスーパー螢光信号を
安定化するのに白゛利に使用される。 結合器は、典型的に、結合器の溝進上の形状に依存する
フィルタ機能によって特徴づけられる。 結合器パワ一対信号波長を表わすいくつかのフィルタ機
能が、第５図、第６図および第７図と関連して上記で述
べられた。結合器のフィルタ機能によって達成された周
波数の安定性および結合謬の温度依存性をよりよく理解
するために、ここで、所与の桔ａ器機能の混度依存性を
示す図である第１３ａ図を参照する。縦軸としての結合
器ηを介して伝送されたパワーおよび横軸としての波長
λを使用する第１３ａ図に、結合器波長依存性関数がプ
ロットされる。理論的な計算および実験データが、温度
の増加が、より低い波長の方向で曲線４００によって表
わされたフィルタ機能を、第１３ａ図の左側に変換し、
それによってより高い温度のための新しい曲１４００ａ
を生じることを示している。理論的な＝１算はまた、第
１３ａ図の曲線４００の水平変位が結合器の半値全幅（
ＦＷＨＭ）と火質的に無関係であることを示す。全ガラ
スファイバ光学結合器のためのフィルタ機能の温度依存
性を述べるため、次の式が堤案された。 ３丁 ここで、λｆ・は中心波長のまわりのフィルタ機能の波
長を示し、Ｔは絶ス１温度を示し、αは膨張係数を示し
、かつρは結合器の熱光学係数を示す。 それらの理論；１算の詳細は、Ｇ．メ ルツ（ Ｇ．
ＭｅｌＬＺ ） ′．ｉによる「クロストーク光ファイ
バｌＲ度センサＪ （ ’Ｃｒｏｓｓ−Ｔａｌｋ Ｆ
ｌｂｅｒ−ＯｐＬｔｅＴｅｎｐｃｒａｔｕｒｃ Ｓｅｎ
ｓｏｒ”）と題された「応川光学（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏ
ｐＨｃｓ） Ｊ第２２巻，第３号，１９８３２Ｆ２月１
１１に記載の論文に見出されｉ′？る。この論文はここ
で参Ｒｒ．（として用いられる。 係数（α＋ρ）は、ガラス型から準独立しており、かつ
全ガラス結合器に対して１０−’／’Ｃのオーダでの値
を有している。こうして、典型的に、１／λＣ・δλＦ
／δＴの量は、全ガラス結合器に対して約−１０ｐｐｍ
／’Ｃである。しかしながら、液体層が、結合されたフ
ァイバのコアによって形成された＋８ＩｔＩｉで１Φ人
される、調節’１ｊＪ能なファイバ結合器では、結合器
の熱光学係数はより高い。 数１００のｐｐｎｔ／”Ｃのオーダでの温度依存は、磨
かれたファイバ結Ａ２Ｑでは一般的でないことばない．
，調節可能な磨かれた結合器の温度依存のさらに詳細な
説明が、マイケル・デイゴネット（Ｍｌｅｂａｃｌ Ｉ
Ｈｇｏｎｎｃｔ）″′．９−による「同２ｊ可能な単一
モード光ファイバ結合器の分析」（′へｎａｌｙｓｉｓ
ｏｒ ａＴｕｎａｂｌｃ ＳＩｎＨＩｃ Ｍｏｄｅ
Ｏｐｔｌｃａｌ ｌ’ｌｂｃｒ Ｃｏｕｐｌｅｒ−）Ｎ
ＥＥＥジャーナル クオンタムエレクトロニクス（Ｉ
Ｉ：ｌ；Ｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｒＱｕａｎｔｕｍ １
４１ｃｃＬｒｏｎｉｃｓ）Ｊ、第ＱＥ−１８巻、第４号
、１９８２年４月、７４６頁−７５４頁、およびＭ．デ
ィゴネット（Ｍ、ＤＩｇｏｎｎｃＬ）等による「ｒ１ｔ
−モードファイバ結合ｋにおける多重化波長Ｊ （
” ＷａｖＣｌｃｎｇｔｌ＋Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ
Ｉｎ ＳｉｎｇｌＣ−Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｕ
ｐｌｅｒｓ”）、「応用光学（＾ｐＩ）ｆｌｅｄ Ｏｐ
目ｃｓ） Ｊ第２２巻、第３号、１９８３年２月１口、
４８４頁−４９１頁に見出され得る。 結合器のフィルタ線幅に関すると、それは、選択された
ファイバおよびファイバの曲率゛１′径に依７ｌシて、
数Ａ（狭・１；｝域フィルタ）から数１００ナノメータ
（２００ｎｍまたはその程度）へと女化してもよい。半
値全幅（ＦＷＨＭ）はΔλＣによって典型的に表わされ
、かつ仏送されたパワーの】Ｖ値でのフィルタ機能の線
幅である。Δλｆは第１３ａ図に小されている。 一方、ファイバ源によって放出されたスーパー螢光信号
の波長もまた胆度に依存する。ノ（振および非Ｊｌｊ娠
諒を含むずべてのファイバ源が、係数δλ（ｙ／δＴに
よ−て特徴づけられｔこ｝Ｈ度（こ関してそれらのｈ’
ｌ．出波長の固Ｈ波長依存を承すことが当朶者によって
認識されるであろう。この発明に従ったスーパー螢光フ
ァイバ源の放出スペクトルの温度依在を示す第１３ｂ図
をここで参照する。 第１３ｂ図では、放出スペク１・ルが曲線４０２によっ
て表わされる。温度は、曲線４０２ａを生じるようにこ
のスペクトルを右側に亥換することによってこのスペク
トルに影響を与える。典型的に、ファイバ源の温度依７
７．は１℃につき数ｐｐｒｎ（１０−２０ｐｐｍ／℃）
のオーダである。 ファイバ源の半値全幅（ＦＷＨＭ）、ΔλＰは、典型的
にサブナノメータから数１０ナノメータへと食化しても
よい。しかしながら、ファイバジャイロスコープを含む
ほとんどの光学応用では、２０−３０ｎｍのオーダのＦ
Ｗ Ｈ Ｍが奸まし《は実際に川いられる。 この発明の利点の１９は、／ｌｋ出スペクトルの４度ド
リフ１・を少なくとも部分的に解泪するように、選択さ
れた温度依存特性を−６゛する結合器をｒ１′利に使用
することである。第１３ｂ図は、ファイバ源の赦田スペ
クトルが、温度が上昇するに従ってより高い波長へと変
換され、同特に、同じ温度上昇が、より低い波長へと結
合器の多重化曲線を移動させることを示している。 所与のスペクトルを有する源によって放出された光が、
所与のフィルタ機能を有する結合器によってフィルタ処
理されると、フィルタ処理された光の強度は単に、スペ
クトル関数（ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と、特定の波長に対
するフィルタ関数（ ｒｕｎｃｔｌｏｎ）との積である
。フィルタ処理された光のスペクトルは、したがって、
次の方捏式によって＋５えられる。 Ｐフィルタ処理（λ） ″″Ｐ源（え）゜ Ｐ紹令昏臥） （２）？こ
で ｐ ，，，■壇は全出力信号パワーであり、Ｐ＃は
所４の波長で結合器によって伝送されたＰア，１１を結
合する前のソース１言号のパワーである。 この発明の装置で使用された桔へ器の温度に関して波長
の変化を適切に選択することによって、ファイバ源放出
スペクトルの温度ドリフトを解消し、または少なくとも
最小にすることができる。 ジャイロスコープ応川を含む｛ｌ々な応用では、温庇に
関して安疋化されるべきである放出スペクトル″）量が
・″Ａ″−クト′Ｍ７）ｌ゜′已゛波長１Ｐよりもむし
ろ・Ｉ’ Ｐ−Ｊスペクトル波長くλ〉であることが当
業者によって認識されるであろう。 この甲・均スペクトル波長くλ〉は、ソースによってＪ
ｌｋ出されかつ予徂化結含器によってフィルタ処理され
た１ｒｉ号のための次の式によって規定される。 であり、かつＦ（λ）は結合器のフィルタ関数である。 積分記号ｆの下つきの「スペクトル」は、Ｔｉ’ｔ分が
放出スペクトルの値λに文１して丈行されることを示し
ている。 理論計ｎは、下記の表１および表２に便約された次のよ
うな桔果を生じた。 蟲λ −０．７２１５ ． ＾λ，−２． ０．Δ
λ−０． ７２１５ ． Δλ，−５．０．・・・
（３） ここで、Ｐ（λ）はソースの放出スペクトル関数上の表
において、ここに規定される変数は以下である。 ΔＴは温度℃の変化； Δλ は源のＦＷＨＭ ． ρ Δλｆは結合器のＦＷＨＭ， δλ ／Δλ は源のＦ Ｗ Ｈ Ｍに関して標ρ
ρ 準化された、／ＡＡ庇”＆化ΔＴによる、源放出スベク
トル中央波長の変化； δλ４：／Δλｆは結合器のＦＷＨＭに関して標準化さ
れた、温度食化ΔＴによる、桔含器機能（１゜ｕｎｃｔ
ｉｏｎ）中央波長の変化；（δくλ〉／Δλ ）は多重
化結ｂ器を用ρ いない、温度変化ΔＴによるＮト均スペクトル波長くλ
〉の変化（フィルタ処理されていない）： （δくλ〉／Δλ ）は多重化結合藩を用ρ いた、温度変化ΔＴによる平均スペクトル波長くλ〉の
変化（フィルタ処ｆ’ｌ！された）。 第１表および第２表の最後の列はこの発明において開示
される桔含恭を用いて得られる正味の改良を示す。第１
表および第２表はそれぞれ約１１ｐｐｍ／”ｃの結合器
δλ＋−／δＴの温度依存を有する狭いフィルタ（Δλ
，−２．０）と約８８ｐｐ ｒｎ ／ ”Ｃの結合器δ
λＣ／δＴの温度依７Ｙを有するより広いフィルタ（Δ
λｐ−５．０）にχ・１応ずる。第１表および第２表に
おいて要約された即論上の計鼻の結果において、結果の
範囲を制限しない様々な仮定がなされた。すなわち、源
の放出スペクトルはガウス形であるとみなされる。さら
に、結合器機能はｓｉｎ２関数によって近似され、この
仮説は理論上のモデルおよび火験データによって裏付け
られている。桔ａ器のフィルタ機能はまたいかなる側波
・：１｝も含まないとｋ”Ｚされる。これらの仮定を満
足させる機能を゛６゜するフィルタは適切なファイバ粘
含器を連結することによって容易に得られる。代替的に
、側波・１１シの抑１，リはバルク光フィルタを用いる
ことによって得られ得る。このようなバルク光フィルタ
は温度依存性が高い（典型的には℃につき１ ００ ｐ
ｐ ｍまたはそれ以上のオーダで）が、その効果はバ
ルクフィルタエッジが結合器フィルタ関数の０の近くで
下がるように選択されているので小さい。バルク光フィ
ルタ関数のシフトはそれゆえ桔果として生じたフィルタ
伝送にわずかな影響しか及ぼさない。 第１表および第２表に示される結果は、？Ｎ．信号が多
重化結合器によってｊ−備的に結合されるとき、源の温
度依存においてｍ味の改良があることを明確に示す。フ
ィルタの正味の効果はそれゆえ約５０ｄＢのファクタで
温度によって引き起こされる平均スペクトル波長の女化
を減少させることである。レーザ信号の温度依（ｊ性に
おける改良は、より大きな温度依（７性を有する結合器
の場合（第２表）においてもまた、かつ５０ｄＢのオー
ダにおいてもまた容易に感知できる。 上に述べられた理論上の計算において、値δλｆは所７
ｊの特定の退度変化に対する十旬スペクトル波長くλ〉
を汲小化するように計算されている。 泥信号の温度依存性における正味の改良はそれゆえδλ
ｆのために選ばれた値に依存する。さらにｌｌ算すると
、δλｆがその最適値に正確に設定されないときこの改
良の度合は減少することが示される。改良がδλｆのた
めに選択された値に関してどのように食化するかを示す
第１４図をここで参照する。δλｆ／δλｆの比（最適
）は隅軸に示され、ｄＢで表わした改良δくλ〉／δＴ
は｛黄軸に示される。当業者には、源の温度依存におけ
る改良が、δλＦの値がその最適値の１０％以内で選択
される限り十分な状態のままである（１０ｄＢより大き
い）ことが理解されるであろう。この発明の装置におけ
る結合器を用いかつ結Ａ ｋの温度依存をその最適値の
１０％内で適切に選択することによって、ファイバ源の
温度依存を１０−２０ｐｐｍ／”Ｃから１−２ｐｐｍ／
”Ｃまたはそれより良い値に減らすことが可能である。 上の程論上の計算は結合器の温度依（ｊが線形であると
仮足した。結合器の非線形性を考”慮しかつ、δλｆ／
δＴの選択とλ＋ （Ｔ）の非線形性による組合わさ
れた効果によって値δλＣがもとの値δλＦ（最ｄ！１
）のわずか３０％以内になると仮定すると、第１４図は
３のファクタの改良がこの発明の装置によっても得られ
得ることを明らかに示す。源の温度依７／：における改
良はこの発明のたいていの関連の光学的な応川、特にジ
ャイロスコープにおいて得られ得る。 結合器のフィルタ処理の効果は、源信号の少なくとも１
９の成分が結合器を２度横切る限り、上に運べた実施例
において高められ得る。このような場合、フィルタ処理
された光の強度は源および所与の波長に対するフィルタ
係数の２乗によって出されたフィルタ処理されていない
光の強度の積に等しい。これは次の式によって最もよく
要約される。 Ｐ ｌｌｌｌｅ＋＊ｊ。， ” Ｐ ａａｍ＋ｃ＊ＬＪｌ ’ Ｐ ’ ｒｅｗｐ
ｌ＊ｒＬａ＋ （４ ）この発明の装置はそ
れゆえ、先行扶術においてよく２識された多くの限界を
ｌ’ｉｌ避するので先行技術にχ．１して非常に６利で
ある。結合器の温度依ｌｊ性が源スペクトルの反対方向
に変化するように結合器を適切に選択することによって
、温度によって誘起された源スペクトルの平均的な波長
のシフトを効率的に減らすことが可能である。もし結合
器の温度依存が適切に選択されるなら５ ０−ｄ Ｂと
いう高い正味の改良が得られ得る。しかしながらもしδ
λｆ／δＴの値がその最適値の１０％山で選択されるな
ら、源の温度依存における改良は十分な状態のままであ
る（１０ｄＢのオーダで）。 δλｒ／δＴの値がその最適値の３０％内で選択される
とき利得はまだ容易に感知し得る（約３）。 δλＦ／δＴの値は現７１：知られる光結合器に十分に
適合する。 スーパー螢光ファイバ源以外の他の源に及んでも、上記
の結果は有効なままであることにも注目しなければらな
い。特に、』（振広・：；｝域ファイバレーザの出力の
温度依７ｊもまた多重化結合器を用いかつδλｆ／δＴ
の値を適切に選択することによって大輻に減少され得る
。上記の桔果はより狭い・；；｝域のファイバレーザ源
にも適用できることが理Ｊｌ’／されなければならない
。 ここで、源ＦＷＨＭに対するフィルタＦＷＨＭの比に関
して、安定性および伝達されたパワーの依（ｌ性を表わ
す第１５図を参ｊ１ａする。このグラフにおいて、横軸
はこの比によって表わされる。最も左の縦軸には、スー
パー螢光出力信号の安定性が示され、最も右の軸はスー
パー螢光信号の伝達された出力パワーを示す。フ、ｆル
タを選択するに際して関係した尺度をよりよく川！解す
るために、その特性が第１５図に表わされたフィルタは
温度に関して無眼に安定であると仮定される。出力信号
の安定性の増大は定表では、不安定な源（たとえばロー
レンツｉｌ’／ｔ）にχ・ｌする、固定された安定なフ
ィルタ関数（たとえばｃｏｓ’の関数）のための平均波
長の安定性である。曲線６００が安定していることは、
フィルタＦＷＨＭが所与の源ＦＷＨＭに対して減少する
とき、出力信号の安定性が１曽すことを明確に示す。よ
り狭いフィルタ（小さなＦＷＨＭ）によってフィルタ処
理された出力スベクトルはそれゆえ、より広いフィルタ
（大きなＦＷＨＭ）によってフィルタ処理された出力ス
ベクトルよりも温度依（ｌ性が小さい。しかしながら、
狭いフ，ｆルタの処理機能に対するこの安定性の堆加に
対する兼合いは、曲線６０２によって示されるように、
結合器を介して伝達されるパワーが少ないことである。 当業者にはたしかに、フィルタ処裡の機能が狭ければ狭
いほど、より少ない波長が仏送されかつそれゆえより少
ないパワーが結合器を介して送られるということが認識
されるであろう。 結合器パラメータを適１７Ｊに選択することによって、
源スペクトルの温度依存性をかなり減少させる結合器フ
ィルタ機能を得ることがｎＩ能である。 このフィルタ機能はしかしながら十分に透過性があるの
で、出力先の強度はこの光が川いられるべき様々な応用
に対して十分に強い。源ＦＷＨＭに対するフィルタＦＷ
ＨＭの比のための値０．２０はグラフ上に示される上の
条件を最丑の状態にするようである。この値は２つの曲
線６００および６０２の交差点に対応する。 この発明の好ましい実施例に関連して述べられた光エレ
メントの形態はそれゆえ、この発明のスーパー螢光源に
よ・って出された出力光が、先行技術のいかなるスーパ
ー螢光源の光より温度依存性が小さいようにされている
限り非常に有利である。 Ｎｄドープされたファイバを用いたこの発明のスーパー
螢光源において達成され得る利得はＮｄドープされたフ
ァイバ西の反転されたネオジムイオン母集団の密度に依
存する。利得１＝号の論理上の＝１゛算は、利得ファク
タが１二号バスに対して１５ｄＢのオーダでかなり大き
くなり得ることを示す。 １ ５ｄＢの利得は、レーザロッドを伝搬する信号はお
よそ３１，６のファクタで土曽幅を受けることを暗示す
る。 ここで再び第３図および第１２図を参照して、順方向信
号１１４の堆幅は明らかに逆方向信号１１２の増幅と異
なる。順方向信号１１４はドープされたファイバロツド
１０８の出力（最も右のドープされたファイバ端１２０
）に向かって出されかつｇのファクタで増躯を受ける。 順方向信号はそれゆえ以ドの式で表わされ得るドープさ
れたファイバの出力においてバワーＰ＋を子ｆする。 Ｐ” ＝Ｐｏ ［ｅ’ −１１ − （５）ここ
でＰ。はドープされたファイバ１０８に送り出された信
号の初期パワーであり、ｇは全利得でありかつファクタ
１はスーパー螢光を誘起するために必要なパワーの損失
を表わす。 逆方向信号１１２は２度地幅を受け、υ』めに結合器１
０４または３０４に向かって、ドープされたファイバ１
０８を出し、２番１１に、ドープされたファイバ１０８
を再横断し最終的にそれを出力する。Ｈｔｌｔな理論上
の計算は出力における逆方向信号１１４のバワーＰ−が
以下の式で表わされることを示す。 Ｐ− −Ｐ０ （ｅ”・−１） （６）反１
１″５１１８上の反射はそれゆえ逆方向（：号１１２の
増幅が順方向信号１１４のｊ曽幅よりはるかに優れるこ
とを許容する。順方向信号１１２は１１１に全出力の小
さな部分を表わす。しかしながら、結合器のフィルタ機
能は順方向信号１１４には適川しないことが思い起こさ
れる。順方向信号１１４は火際、いかなる先手段によっ
てもフィルタ処理されることなく、ドープされたファイ
バを直ちに出す。もし利得ｇが十分に大きいなら、順方
向信号１１４は出力の無視できるほどの部分でありかつ
それゆえフィルタ処Ｐ！されない順方向信号１１４の湛
度依仔性｛ｊ全出力信号に実質的な影響を持ｌ：ｔ五（
）。 ｆｌ ｉ’ｊが減少する場合は、順方向信号の寄与は重
要でありかつその桔果、フィルタ処理されない順方向信
号１１４の温度依Ｈ性は全出力信号の温度機能（ １’
ｕｎｅｔｉｏｎ）に影響を与えるかもしれない。 この因難を避けるために、順ノｊ向信号および逆ん向信
号の両方を結合器によってフィルタ処理する、この発明
の池の丈施例が考察された。 第３および第４丈施例の説明 第１６図はこの発明の第３丈施例の概略図を示す。昂１
および第２丈施例を示す第３図および第１２図に関連し
て説明したのと同じ光成分がこの第３丈施例において用
いられる。このシステムはそれゆえポンプａｆｉｘｏｏ
，２つの光ファイバ１０２および１０６、ドープされた
ファイバ１０８，ミラー１１８および結合器１０４を含
む。ミラー１１８はドープされたファイバ１０８の一方
の端１２０に置かれるが、ファイバの他方の端１１６は
奸ましくはスプライス１１０によって光ファイバ１．
０ ２に結合されかつさらに結合器１０４に結合される
。 第３実Ｊｉ！１例における全体システムは以ドの態様で
磯能する。結合器１０４が源波長で１κ号に結合しない
ように選択されているので、ポンプ源信号はポンプ源１
００によって出され光ファイバ１０２に伝送される。上
に述べられた条件において、ドープされたファイバ１０
８スーパー螢光は２つの戒分である、第１６図の矢印に
よって示される順方向信号１１４および逆方向信号１１
２を生じる。結合益１０４はレーザ周波数で１． （１
０％信号を結合するように選択されているので、順方
向信号１１４（図面の左側に向かって方向づけられた）
は！ｌ！１合器１０４を横切り、光ファイバ１０６に結
合される。出力信号は光ファイバ１１Ｊ６上で果められ
る。 逆方向信号１１２はミラー１１８によって反射され、順
方向信号１１４と同じ方法で光ファイバ】０６に出力さ
れる。しかしながら、順方向および逆方向ｆ３号の両方
は結ｎ器によって１度フィルタ処理されることが理角ｌ
／されるであろう。結合器のフィルタ機能はそれによっ
て上に説明した理山から、全出力イ二号の温度依Ｈ性を
減少させ得る。 それゆえ、改良された温度安定性は第１６図に示された
装置から牛じる。この発明の第３実施例における出力信
号のポ味のフィルタ機能は第３図および第１２図に示さ
れる第１の２つの丈施例におけるフィルタ機能とは異な
ることが明らかである。 第１６図のシステムにおける全出力信号はたしかに１度
フィルタ処理されるが、第１および第２丈施例において
は逆方向成分は単独で２度フィルタ処理されかつ順方向
成分はフィルタ処理されないままである。第１の２つの
丈施例に関連して述べられたすべての利点はこの第３丈
施例にも適用する。 第１２図に関連して説明した結合装置に対応ずる別の実
施例もまた考えることがｊｉ（能である。第１７図に示
されたこの第４丈施例において結合器３０４の特性は、
結ａ謂が完全にポンプ源信号波長を結合しかつ本質的に
はレーザ信号波長を結合しないように選択される。ドー
プされたファイバ１０ｇおよびミラー１１８はそれゆえ
桔ａ器３０４のポートＤ＋．：結合される。ポンプ信号
は結合器３０４を介して、ドープされたファイバ１０８
にすべて結合される。出されたレーザ（ｉ号の順方向お
よび逆方向成分は木質的に結合されずかつ光ファイバ１
０６に伝送される。前の実施例に固６′のすべての利点
はやはり＋ｉ効である（特に温度依存性）。 第５実施例の説明 ファイバのジャイロスコープのようなループを紹入れた
オールーファイバ反射２ｇを用いた第５実施例もまたこ
の発明の稍神の範囲内で想像可能である。 オールーファイバ反＋ｌｌ．ｔ器は先行技術において知
られている。特に、オールーファイバ反躬器を用いたＮ
ｄ’＋ドープされたＣＷファイバレーザが、１９８７年
６月Ｉ Ｅ１１：Ｔ ｒ応用光学」 （“Ａｐｐｌｉｃ
ｄＯｐＬｉｃｓ”）の２６巻Ｎｏ．１１のＪ，Ｄ．
ミラー（Ｊ．ｌ）．旧１１ｅｒ）その他による「オール
ーファイバ反ｆｌｆ 器を用いたＮｄ３＋一ドープされ
たｃｗファイバレーザ』（′＾Ｎｄ”−ｄｏｐｅｄ ｅ
ｗ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒｕｓｉｎｇａｌｌ−ｒｉｌ
＋ｅｒ ｒｃ『ｌｅｅｔｏｒｓ”）と題された論文のべ
−ジ２１９７から２２０１に開示されている。 この論文はここに引用により援用される。ファイバ反８
・１器は方向性結合器の出力をループバックすることに
よって作られる。不活性オールーファイバミラーは！Ｉ
ｌｌ型的な誘電体または金屈反９．１器とは異なる特性
を有する。結合２κにイ・１随する光はフィールドの２
つの部分力＜ｌ１〜Ｑ Ｗのまわりを反対方向に同るよ
うに分けられる。結合器をさしわたって結合する光はπ
／２位相ラグを受ける。 オールーファイバ反り’？ ：！＆によりーＣ与えられ
る利点を十分にＰ１！解するために、オールーファイバ
ミラーの略図である第１８図を参照する。第３図および
第１２図に関連して説明ｌ７たエレメントは同じ番号に
よって示される。この反射器において、？ましくは単一
モードファイバであるファイバ１０２が用いられ砧ａ器
７ ０ ４の２つの隣接するボー｝＋４１でループバッ
クされる。結合器７０４は奸ましくは溶融された結合器
である。人力ＩＪ号が卸１００から結合器７０４の１９
のポーｉ・に入れられる。人力信号の１９の成分Ｉ，は
結合器７０４を横切らずループを時計の針と反対ノｊ向
に同る。 他の成分ｌ２は結合器７０４の２つの交差横断に関して
ＩＩｆ３１’の針と反χ・Ｉにループを削る。これらの
２つの成分Ｉ，および１■はそれから出力されて、ドー
プされたファイバ１０８の出力（言号およびファイバ１
０２のリターン信号を形成する。簡ノ１１な理論上の計
算は人力フィールドＥ。ＵＴ／ＥＩＮに対する出力の比
ｔは以下の式で！ｊえられることを示す。 ｔ − （１−２Ｋ）（１−７７ ） ｃｘｐ
［（ −α＋ｊβ） ｌ］−＝ （７）ここに
おいて、 Ｋは結合器の強度結合比であり、 ηは強度結合器損失であり、 ａはフィールド損失であり、 βは仏搬定数であり、 １はループの全長であり、かつ Ｊは段素数ベースである。 反８・Ｉシた信号は２つの…反する方向の成分の重ね合
４つせからなり、その各々は回路の間に１度桔ａ器の横
断を経験する。反１４シた信号のための、人力フィール
ドに２１する出力の比は、 ｊｒ＝（ｔ：．．＋ ／ ＥＩ＋＋ ＝２ｊＫ ” （１−Ｋ） ”２（１− η） （！Ｘ
９ ［（ −（ｒ＋ｊβ）１］
・・・（８）によって与えられる。 首業者にはｔが大数であり、ｊ「が虚数であることが裡
解されるであろう。それゆえ反η・１にπ／２の位…変
化が起こる。しかしながら透過において、もしＫ＜（１
，５なら０の１立…食化がありかつＫ＞０．５ならπの
位＃１１変化がある。最大反射串はｄＲ／ｄＫ−０のと
き１ｊえられ、これはＫ−１／２のとき、すべてのファ
イバおよび粘音器損失値に文・１して満たされる。 この発明の第５丈施闘を隠略的に示す第１８図を再び参
照して、ポンプ源１００はｕ合器７０４のファイバ１０
２に結合され多重化此合器７０４のポートＡにおいてポ
ンピング照射を！ｊえる。ポートＢおよびＤの光ファイ
バ１０２はオールーファイバ反射器を形成するように上
に述べた態様でループバックされる。 ポートＣにおけるファイバ１０２はたとえば突合せ結合
またはスプライス溶励で、前の実ｈｈ例において用いら
れたもののようなドープされたファイバ１０８に結合さ
れる。ドープされたファイバ１０８は好ましくはネオジ
ムグラスファイバ（ＮＣＦ）である。ドープされたファ
イバ／＋ｋ出の中央波長において結合比が０．５ （３
ｄＢの！．！ｉ合比に対応する）に、かつ波長ポンプの
ための結合比が０になるように結合器の幾何パラメータ
がさらに選択される。ポンプ信号はそれゆえループによ
って完全に仁送されかつドープされたファイバに）゛ε
仝に結合される。しかしながら、結合器はレーザ信号が
ノａ大反射率（Ｉ（−０． ５）で反射されるように
選択される。・反射されたレーザ信号はこうして、オー
ルーファイバ反射器に関する上の理論上の＝１算におい
て示されるπ／２の位相変化を受ける。オールーファイ
バ反射器の反り．Ｉは次の式で与えられる。 １？−４Ｋ（１−Ｋ）（１−η）２ｅｘｐ（−２αｌ）
・ｒ９）一方、透ＪＴは次の式で表わされる。 Ｔ＝＜１−２Ｋ）２（１−η）２ｅｘｐ（−２αｌ）
−（１０）もしＫ−１／２なら、式（１）および（
２）は、１？ ＝ （ １−７７ ） ２ｃｘｐ（−２
αＩ ） − （１１）Ｔ 一 ロ
・・・（１２）をもたらす。２つの桔果は式（１１
）および（１２）から推論でき得る。損失の少ないオー
ルーファイバ反射器は完全に近い反Ｄ・ｔをグえ得る。 反射されたレーザ信号はそのためドープされたファイバ
に沿って計算されかつ多重化結合本のフィルタ効果を受
け、それによって温度の安定性がよくなる。またレーザ
信号がポンプ（Ｔ−０）に伝送して反されないので、ｆ
．ｉ号経路上のフィードバックが減少する。 この実施例において、逆方向信号のみが第１および第２
実施例と頒似の多重化結合器によってフィルタ処Ｊｌ４
ｊされる。しかしながら、もし利得が十分に大きいなら
、出力信号はほぼ完全に逆方向信号からなることが明ら
かである。前の丈施例に関連して速べた利点はまたオー
ルーファイバ反射器の場合においても適用することもま
た明らかである。この第５実施例は誘電体ミラーを用い
ずかつオールーファイバ光システムのすべての利点を有
する。 第６および第７火施例の説明 前述の実施例において、この発明の最も重形な特徴の１
９は多重化結合器によって行なわれるフィルタ機能にあ
る。このようなフィルタ機能によって温度のより大きな
安定性が６１能になる。前述の実施例において用いられ
た多重化桔含器を、そのパラメータが特定の波長におけ
る透過に関連して適切に選択された先フィルタと置換え
ることが可能である。ここでこの発明に従うさらに別の
２つの実施例をプロ．ツク図の形で概略的に示した第１
９図および第２０図を参照する。 第１９図および第２０図において、各々、ポンプ１００
、高反射率ミラー１１８，ドープされたファイバ１０８
および選択された温度依ｌｌ性を有するフィルタ８０４
を示す４つのブロックが表わされる。第１９図に示され
るシステムは以−ドの態様で動作する。ポンプ源１００
はミラー１１８を照射する光信号を出す。ミラー１１８
はポンプ蝕波長を通すように選ばれる。ミラー１１８は
さらに、ドープされたファイバ１０８に粘会される。 伝送されたポンプ信号はファイバ１０８、奸ましくはＮ
ｄグラスファイバ（ＮＧＦ）を照１１シかつもし適切な
ポンピング条件が合うなら、スーパー螢光を出す。レー
ザ信号はドープされたファイバ１０８の一方の端におけ
る出力である順方向成分１１４と逆方向成分１１２の２
つの成分を有する。 ミラー１１８は逆方向成分波長に対して反射するように
作られかつ逆方向成分１１２はドープされたファイバ１
０８の出力端に向かって反対に反１・１される。出力レ
ーザ信号は次いで、温度により影響されないようにフィ
ルタ８０４によってフィル夕処理される。光結合器の温
度依（７．性の前述の論議に従って、フィルタの温度依
（ｌ性はファイバ源によって出されかつフィルタによっ
てフィルタ処理された信号がフィルタ処理されないレー
ザ信号よりも温度依存性が代くなるように選択される。 第２０図に示された実施例において、フ，ｆルタ８０４
はミラー１１８とドープされたファイバ１０８の間に位
置決めされる。このようにして、逆方向成分１１２のみ
がフィルタ８０４によってフィルタ処理される。逆方向
成分１１２はフィルタ８０４を２度横切り、その１度口
はミラー１１８に向かう途上で、２度目はドープされた
ファイバ１０８の出力端へ戻る途中である。この丈施例
はドープされたファイバの利得が十分に高いなら特に有
利である。 第１９図および第２０図に示される丈施的において多様
なフィルタが用いられ？１１る。前述の火施例の開示に
おいて示されたように、多重化結合器はフィルタとして
作用するのによく適している。 しかしながら、スーパー螢光出力信号の温度依（ｆ性の
減少を許すならいかなるフィルタも適切であろう。 さらに、第１９図および第２０図に示された上の形態は
、この発明の打ましい実施例において開示された非ノ（
振（ファイバの両側にミラーがない）またはノ（振（両
端にミラーが設けられた與型的なドープされたファイバ
）のいずれであってもいかなるドープされたファイバ源
に及び得ることが当業者には即解されるであろう。第１
９図および第２０図に示された実施例において、第２ミ
ラー（図示せず）はドープされたファイバ１０８の第２
端に置かれてもよく、それによってファイバ１０８の共
振を誘起する。ファイバ源によって出された出力信号は
次いでフィルタ８０４によってフィルタ処理され、それ
によって出力信号の温度依（ｊ性が大幅に減少する。フ
ァイバ源によって出された出力信号のスーパー螢光の特
性はフィルタによって生み出されたフィルタ処理の効果
において役割を果たさずかつそれゆえここに議論された
概念は他の型の光信号に幅広く適用ｉ＋Ｊ能であること
が当業者には理解されるであろう。さらに、ファイバミ
：＜の放出スベク１・ルはこの発明の打ましい尖施同に
おけるように店・；１｝域またはより狭い帯域を持ち得
る。最後に、この発明の奸ましい実施例は磨かれた光フ
ァイバ結合器を用いて説明された。 積分された光結合４、双「『１錐テーパ状の溶融された
結合器などの、先行技術の状態の他のＪ（Ｊの結合器が
用いられ得ることもまたＰ！解されるであろう。 この発明はその特定の丈施例に関して述べられたが、当
業者には様々な変更および修１「が示唆されかつ添付の
請求の範囲内の嚢更および修正を含むことが意図される
ことがＰＩ！解されるであろう。
。ＡＳＥによって光を放出するドープされたファイバを
含む実験的装置がまた以ドの２つの記ＩＴに開示され、
それらは、ｒ １ ０ ６ ０ ｎ ｍでのスーパー螢
光１１１−モードＮｄ：ファイバ源（Ｓｕｐｃｒｒｌｕ
ｏｒｅｓｃｅｎＬ Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｎｄ：Ｆ
ｉｂｅｒ Ｓｏｕｒｃｅ ａｔ １０Ｇｏ ｎｓ）Ｊ
、ケイ・り−Ｌ （Ｋ．Ｉ．ｉｕ ）など、エレクト
ロニクス・レター（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｉ．ｃＬ
ｔｃｒ） 、Ｖｏ１．２３、Ｎｏ．２４、１９８７年１
１月、およびｒＯ．９０５、１，０６および１，３ミク
ロンでのネオジムファイバレーザ （ Ｎｃｏｄ ｙｍ
Ｉ ｕｒＡＦｉｂｅｒ Ｌａｓｅｒ ａｔ Ｏ．９０
５， ｌ．ＯＧ ａｎｄ １．３ ｍｉｃｒｏｎｓ）
Ｊ、Ｐｏなど、オブティカル・ソザイエティ・オブ・ア
メリカ・アニュアル●ミーティング（Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ’ Ａｍｅｒｉｃａ Ａｎｎｕａ
ｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ）、シアトル（Ｓｅａｔｔｌｃ ）
、ワシントン（Ｗａｓｈｌｎｇｔｏｎ）、１９８６集
１０月、である。これらの記事の両方がここに引用によ
り援用される。 付加的に、スナイサー（ＳｎｌＬｚｃｒ ）などに対す
る米国特許第４．６３７．０２５号において光源が開示
され、それは増幅された自然放出の物理的現象を用いる
。この特許はここに援川により引用される。上記の特許
において説明される光源は活性状態レーザ材料でドープ
されたファイバに結合されるポンプ源を含む。ポンプに
よって光ファイバ内に放出された光はドープされたファ
イバｌ’ｌで増幅された自然ｈｋ出を生じるのに十分な
強度をａずる。結集としての放出はドープされたファイ
バの一方端において出て、それはポンプ鯨に結合されな
い。前述の特許において開示される代替の実施例におい
て、拮果としてのＡＳＥレーザ放出の逆方向威分はポン
ビング源およびドープされたファイバの間に位置づけら
れるグイクロイックミラー上に反ｔ４Ｊされ、かつ順方
向成分に結合される。 スナイザーによって開示される超放射光源はジャイロス
コープにおいて今までに用いられた光源を越える改良で
あるが、この発明の光源によって除去されるいくつかの
不利益をａする。スナイザによって開示されるＡＳＥレ
ーザ諒において、桔果としての光信号はそこからそれが
放出されるＡＳＥ源と同じ温度依（７性を少なくとも有
する。 ＡＳＥレーザ源の温度依ａ性は或る応川にχ・１してＨ
ｊχ・ｌ的に高いかもしれないので、スナイザーによっ
て開示される桔果としてのＡＳＥレーザ源の思度（ｋ（
’ｊ性は或る応用において受入れＩＩＪ能ではないかも
しれない。さらに、スナイザーの特＋ｉ’ｌにおいて開
示された第１の実施例において、ポンプ源によってｔｙ
ｔ出される光はドープされたファイバ山に直接送り出さ
れる。順力゜向成分がドープされたファイバを一度横切
り、かつそれゆえファクタｅＧによって増幅され、Ｇは
ドープされたファイバの利得である。ＡＳＥ光１：号の
逆ノｊ向成分がポンプ内へフィードバックされ、それに
よってポンプ空洞内の共振を＋ｊＡ ｋしかつポンプ諒
の出力を女更してもよい。スナイザーによって開示され
る第２の丈施例において、ＡＳＥ信号を反η・Ｉするダ
イクロイックミラーが用いられる。ダイクロイックミラ
ーなどの誘電体ミラーは與型的には五いの頂部上に積み
重ねられた多正の誘電体順で形成される。 これらの誘電体層はそれらの廟の表血上にη・１突する
光の一部を必ず反射し、かつこうして源によって放出さ
れるポンピング照Ｉ・１のいくらかをそこへ戻って反射
し、それによってポンピング諒の空洞内でのフィードバ
ックを作る。この光フィードバックはポンプ源のパワー
を絨し、かつまたスーパー螢光出力パワーの変動を発ｌ
１する。さらに、ポンプ光１３号が反ＪＩＪ器を介して
送り出され、それはポンプ源の結合効率を減じる。さら
に、反Ｊ１１器は光のいくらかの部分が、それが特定の
波長での光を反射するように股計されるときでさえ、伝
送されることを必ずｈ■能にする。ポンプａ！Ｘとドー
プされたファイバとの間のミラーの介在はポンプ源の空
ｌｒａ内への逆方向成分によって誘起されるフィードバ
ックを減らすけれども、決してそのようなフィードバッ
クを除失しない。 スナイザーの実施例において、ポンプ源とドープされた
ファイバとの間の結合は他の不利を６゛シ、それらはす
べてこの出願において開示される装置においては避けら
れる。特定的には、スナイザーの装置におけるポンプ源
はドープされたファイバを結合し、それは縦の、バラボ
リックインデックス、自己位置決めファイバレンズまた
は晴のファイバレンズまたは単にドープされたファイバ
のコア上の球形端部を用いる。レンズまたはミラーなど
の光結合エレメントはあまり良い結合効率を有さない。 それが可能なときはいつも、光ファイバのみを用いる結
合方法がＩＪ’Ｆましかった。ポンビング源に結合され
るべき光ファイバのエンドテーパＪングは、特定的には
、ポンピング源と光ファイバとの間の結合効率を実質上
増す。しかしながら、これは、結合されるべき光エレメ
ン１・が本質的に光ファイバでへることを必然的に１ｆ
う。しかしながら、スナイザーの装置において川いられ
る結合オブティクスは光ファイバを用いない。スナイザ
ーの装置は光ファイバの浸れた結合特性を利用せず、か
つそれらを利用することができるようにさえ設計されな
い。 こうして、低時間コヒーレンス、高強度、高空間的コヒ
ーレンス、低温度依７７．性を有する光を放出し、かつ
ファイバオブティック装置における使Ｊｌに対して良好
に通応された光源に対する必要性が存在する。 発明の要約 この発明に従って、第１のλ−４而において、ファイバ
オプティックシステムが開示され、それは、波長の第１
のスペクトルでのポンピング光を放出するための源と、
レーザ材料でドープされた光ファイバとを含み、波長の
第１のスペクトルでのポンピング光の強度は波長の第２
のスペクトルでのレーザ材料におけるレーザ光のスーパ
ー螢光放出を語起するのに十分であり、レーザ光は第１
および第２の成分を含み、第１および第２の成分はレー
ザ光が放出される位置において大質上逆Ｊｊ向性（ｅｏ
ｎｔｒａｄｌｒｅｃｔｌｏｎａ！ ）であり、さらに、
少なくとも第１のポートおよび簗２のポートを有する光
結合器を含み、第１のポートはポンプａＭに結合されて
ポンプ源からのポンピング光を受取り、第２のポートは
ドープされたファイバの第１の端部に結合され、それゆ
え第１のポートから第２のポート内へ結合器によって結
合されるポンピング光がドープされたファイバ１ノ号へ
送り出され、桔畠器は波長の第１および第２のスベク１
・ルのうちの一方を遼択的に結合し、かつ波長の第１お
よび第２のスペクトルのうちの１ｔ！１方の粘含を抑制
し、さらに第１および第２の光成分の少なくとも１９を
反８４するための反射器を含む。 この発明の１９の好ましい実施例において、結合器は好
ましくは波長の第１のスペクトルでのポンピング光の実
質上十分な結合を与え、さらに波長の第２のスペクトル
においてレーザ光の結合を大質上抑制する。 この発明の別の好ましい夫施例において、結合器は波長
の第２のスペクトルでのレーザ光の丈質上十分な結合を
与え、かつ波長の第１のスペクトルでのポンピング光の
結合を丈質上抑制する。 桔Δ器はまた波長の第２のスペクトルでのレーザ光の丈
質上５０９６の結合をりえてもよく、かつ波長の第１の
スペクトルでのポンピング光の結合を実質上抑制する。 典型的には、結合器は第３のポートを白゛し、反ＦＬＩ
器は第３のポートにおいて紀６ １１１．４にｆ１！
ｉ ’ｉ”ｉされ、それゆえ結合器の第３のポー１・か
ら発出された光を結合藤の第３のポートに戻って反１・
１する。 反射藩はドープされたファイバの第２の端部に好ましく
は結合され、レーザ光はドープされたファイバの第１の
端部を介してドープされたファイバを出る。 そのような尖施例において、レーザ光は典型的には結合
器の別のポートにおいて結合器を介してドープされたフ
ァイバを出る。 この発明の別の好ましい丈施例において、結合器は第３
および第４のポートを゛ａしてもよく、かつ反射器は第
３および第４のポートの間にループを形成する光ファイ
バを含んでもよい。 理想的には、ドープされたファイバはレーザ材料でドー
プされたり１−モードファイバである。結合器における
光の結合は典型的にはエバネセントフィールド結合に起
囚する。波長の第１のスペクトルは８０６ｎｍでの波長
を木質的に含み、ところが波長の第２のスペクトルは１
０６０ｎｍでの波長を本質的に含む。レーザ村料は好ま
しくは希土類イオンを含み、しかしドープされた光ファ
イバは好ましくは、アルカリ、アルカリ上ケイ酸塩（ａ
ｌｋａｌｉｎｅ ｅａｒＬｂ ｓｌｌｌｃａｔｅｓ）
、ケイ酸塩、ゲルマニウム酸塩（ｇｅｒｓｌｎａＬｅｓ
） 、リン酸塩またはホウ酸塩ガラスから本質的になる
群から選ばれたホストグラスで好ましくは作られる。希
土類材料は奸ましくは、ネオジム、イッテルビウム、エ
ルビウムである。 この発明の好ましい実施例において、ドープされたファ
イバは、桔冷器の第２のポートとの結合のために光ファ
イバに溶融されるかまたは継がれるかのいずれかである
。反射器は好ましくは訪電体ミラーであるが、しかしま
たメタリックミラーを含んでもよい。源に関しては、そ
れは好ましくはレーザダイオードまたは包索レーザであ
る。 この発明に従えば、第２の局面において、ファイバオブ
ティック光源が開示され、それは、周波数の第１のスペ
クトルでの光を吸収しかつ周波数の第２のスペクトルで
の光を放出するレーザ材料でドープされた先ファイバと
、周波数の第１のスペクトルでのポンプ諒から放出され
た光をドープされたファイバの一方端内に向けるための
結合器とを含み、ポンビング先の強度はレーザ材ｆ４Ｍ
での周波数の第２のスペク１・ルでの光の１曽幅された
自然放出を，透起するために十分であり、結合器は周波
数の第１のスペクトルおよび周波数の第２のスペクトル
にχ・１する異なる結合効弔を有する。好ましくは、周
波数の第２のスペクトルでこのファイバオブティック光
源によって放出される光は広い４；シ域輻をｈ゜する。 この発明はまた装置を説明し、それは、波長の第１のス
ペクトルを何するポンプ光の源と、レーザ材料でドープ
された光ファイバとを含み、先ファイバは波長の第１の
スペトクルでのポンピングに応答して波長の第２のスペ
クトルでの光を放出し、さらに人力ポートおよび出力ポ
ートを′ａする光結合器を含み、人力ポートはポンプ＾
χに結合されてポンプ源からの光を受取り、出力ポート
は光ファイバに結会されてレーザ材料をボンピンクし、
桔含器は波長を区別でき、それゆえ波長の第１および第
２のスペクトルのうちの一方を選択的に結合しかつ波長
の第１および第２のスペクトルの他方の結合を抑制する
。 この発明の別の局面に従えば、ファイバオプティックシ
ステムが説明され、それは、周波数の第１のスペクトル
でのポンピング光を放出するためのポンプ源と、第１お
よび第２の長さの間で光の結合を提供するように並列に
された光ファイバの第１および第２のストランドを含み
、光ファイバの第１および第２の長さの各々はそれぞれ
第１の端部部分および拍２の端部部分を有し、ポンプ源
は第１の光ファイバ長の第１の端部部分に話合され、か
つレーザ材料でドープされた先ファイバを含み、ポンビ
ング光の強度は、レーザ４Ｊ Ｉｔがポンピング先でポ
ンピングされるとき周波数の第２のスペクトルでのレー
ザ材料山でのレーザ光のスーパー螢光放出を誘起するの
に十分であり、ドープされた光ファイバは光ファイバの
第１および第２の長さのうちの１９に結合され、結合器
は周波数の第１のスペクトルおよび周波数の第２のスペ
クトルに対する５ｚなる結合効弔を角゛する。エバネセ
ントフィールド結合が好ましくは用いられる。 レーザ光は典型的には少なくとも第１および第２の成分
を含み、第１および第２の成分はレーザ光が放出される
位置において丈施上道方向である。 反射器は好ましくは第１および第２のレーサ光成分のう
ちの１９を反ｆＪ１Ｉするために備えられる。この反冬
１器はドープされた光ファイバの一方端へまたは先ファ
イバの第２の長さの第１の端部部分へ結合され得る。結
合効率は好ましくは周波数の第１のスペクトルに対して
丈質上０であり、かつ周波数の第２のスペクトルに対し
て丈質上１である。 この後者の実施例において、ドープされたファイバが第
１の長さの第２の端部部分に結合される。 卯型的には、粘含効率は周波数の第１のスペクトルにｋ
・１シて実質上１であり、かつ周波数の第２のスベク１
・ルに対して実質上０である。それはまた周波数の第１
のスペクトルに対して実質上０であってもよくかつ周波
数の第２のスベトクルに対して実質上０．５であっても
よい。 いずれの場合においても、ドープされたファイバが好ま
しくは光ファイバの第２の長さの第２の端部部分に結合
される。第１および第２の長さはまた光ファイバの小一
の連続する長さを形威してもよく、ループ部分および２
つの線部分を形成する光ファイバはそれぞれポンプ源お
よびドープされた光ファイバに接続される。 この発明の別の局面に従って、ファイバオプティックシ
ステムが説明され、それは、周波数の第１のスペクトル
でのポンピング先を放出するためのポンプ鯨と、レーザ
４４ １−１でドープされた先ファイバとを含み、ポン
ピング光の強度は、レーザ材料がポンピング光でポンビ
ングされるとき周波数の第２のスペクトルでレーザ材ｆ
４西のレーザ光の放出を誘起するのに十分であり、レー
ザ光は少なくとも第１および第２の成分を有し、レーザ
光の第１および第２の成分のうちの少なくとも１９をフ
ィルタ処理するためのフィルタを含み、フィルタは選択
された低温度依７？：性を有し、それゆえフィルタ処理
手段によってフィルタ処理されるレーザ光はフィルタ処
理されないレーザ光よりも本質的に小さな温度依７ｆ：
性であり、さらにレーザ光の第１および第２の成分のう
ちの少なくとも工つを反η・１するための反射器を含む
。レーザ光は好ましくはスーパー螢光によって誘起され
る。 この丈施例において、反１・ｊ器はポンプ源およびドー
プされた光ファイバの間に置かれてもよく、反Ω．ｌＳ
は選択的に周波数の第１のスペクトルでのポンピング光
を伝達しかつ周波数の第２のスペクトルでのレーザ光を
反射し、ところがドープされた先ファイバは反射器とフ
ィルタとの間に置かれてもよい。フィルタはまた反射器
とドープされた光ファイバとの間に置かれてもよい。フ
ァイバオプティックシステムはまたドープされたファイ
バ内で共振空洞を形成するための第２の反η・Ｉ器を含
んでもよい。レーザ光は店いまたは狭い帯域幅をＨして
もよい。 この発明はまたＫＩｌｊｊ間コヒーレンスを有する光を
発生する方法をも開示し、それは、周波数の第１のスペ
クトルでのポンピング照’ＪＪの源を設け、周波数の第
２のスペクトルでのレーザ４４ Ｌ’ｌ内でのスーパー
螢光先の放出を発生するようにレーザ材料でドープされ
た先ファイバをポンピング照射でポンピングするステッ
プを含み、スーパー螢光先は少なくとも２つの成分を有
し、かつ光結合器内でポンピング光およびスーパー螢光
光を多重化し、それは光ドープされたファイバおよび源
に接続され、かつそれは周波数の第１のスベク］・ルお
よび周波数の第２のスペク１・ルにλ・１する異なる結
合効弔を有する。 この方法は好ましくはスーパー螢光光の成分のうちの少
なくとも１９を反射し、さらに反４・１された成分を光
ドープされたファイバ内に向けるステップを含む。 この発明の別の局面に従えば、低時間コヒーレンスおよ
び低温度依７７性を有する光を発生する方法が開示され
、それは、周波数の第１のスペクトルでポンピング照射
の源を設け、周波数の第２のスペクトルでレーザ材料の
レーザ光の放出を発生するようにレーザ４４ ｔ．１で
ドープされた先ファイバをポンピング照射でポンピング
するステップを含み、レーザ光は少なくとも２つの成分
を有し、選択された温１度依存性を一有するフィルタを
用いてレーザ光の第１および第２の成分のうちの少なく
とも１９をフィルタ処理するステップを含み、それゆえ
フィルタ処理された成分はフィルタ処理されない光より
もより低い温度依７／：性をＲ−Ｌ、かつ第１および第
２の成分のうちの少なくとも１９をドープされた光ファ
イバ内に戻って反射する。ポンビングステップはドープ
されたファイバ出でスーパー螢光を誘起するステップを
含む。 この発明の別の局面に従えば、低時間コヒーレンスおよ
び低温度依イｆ：性を有する光を発生する方法が開示さ
れ、それは、周波数の第１のスペクトルでのポンビング
照Ｑ１の源を没け、周波数の第２のスペクトルでのレー
ザ材料内でのレーザ光の放出を発生するようにレーザ材
料でドープされた光ファイバをポンピング照射でポンピ
ングし、レーザ光は少なくとも２つの成分および第１の
温度ドリフトを６し、レーザ光の第１の温度ドリフトに
対して実質上等しくかつそれに対して反対方向のもので
あるｒめ定められた第２の温度ドリフトを有する光結Ａ
Ｎを選択するステップを含み、かつ結合器を用いて光
の第１および第２の成分の少なくとも１９を結合し、そ
れゆえ第３の温度ドリフトを有する結合された成分を発
生し、それによって結合された成分の第３の温度ドリフ
１・が丈質上キャンセルまたは最小化される。 この発明はまた装置を開示し、それは、ファイバオブテ
ィック結合２ｇを含み、それは、並置されてファイバの
問で周波数の第１のスペクトルにおいて光の結合をＩＵ
Ｏ？しかつファイハ間の周波数の第２のスペクトルでの
光の拮合を県じるための１対の光ファイバを含み、さら
に、１対のファイバの一方の第１の端部に結合されたポ
ンピング照ｆ１・↑のａＪ″Ａを含み、ポンピングｊｊ
４（ ＩＪ．Ｊは周波数の第１のスペクトルを有し、さ
らにファイバの他方の第１の端部に結合される１曽幅さ
れるべきＩＪ号の諒を含み、増幅されるべき信号は周波
数の第２のスペクトルをｆＴし、かつ光ファイバはレー
ザ材料を含み、材ｆ４の増輸されるべき信号の周波数の
第２のスペクトルのうちの一方でのレーザ遣移をｈ゛す
るレーず村料がポンピング照射でポンピングされ、光ド
ープされたファイバが一方端において１ズＪのファイバ
の一方の第２の端部に結合される。 本発明のこれらおよびその他の利点は次の説明および図
面の参魚によって最もよく理解される。 好ましい実施例の詳細な説明 本発明の好ましい丈施例は「スーパー螢光」または「増
幅された自然放出」として呼ばれる物理的現象に基づい
ている。この現象は本発明の好ましい丈施例において重
要な投割を果たし、スーパー螢光に対する説明が以ドに
提示される。 スーパー螢光：理論的１テ景 スーパー螢光はレーザ２祠で起こる信号増幅に１二１歩
する寄坐影響としてレーザ実験者および設計者によって
一般に考えられていた。特に、スーパー螢光は以ドで説
明されるように、多数の大型高利得レーザシステムにお
いてかなり望ましくない役割を集たした。 光源はレージング材料の吸収スペクトルに対応する波長
で光を放汁するように、ポンピング光源およびレージン
グ材料を管状の空洞に置くことは周知である。レーザ材
料のイオン、分子または原子は次に上側レージングレベ
ルの上のエネルギレベルに反転される。反転の後、フォ
ノンｈ文射によるレージング材料の分子、イオンまたは
原子の最初の緩和は上側レージングレベルでイオン、分
子または原子の母果団を生ずる。このレベルから、イオ
ン、分子または原了は下側レージングレベルに緩和し、
レージング拐料の特性である波長で光を放出する。迅速
なフォノンｊｉｋ出Ｗｆｌ＋が下側レージングレベルお
よび接地レベルの間に起こって、高い反転率がポンピン
グされたイオン、分子または原子出の上側およびド側レ
ージンダレベルの間に存在するように、下側レージング
レベルが接地レベルの上にあるのが好ましい。 このように反転された母集団で、レーザ扱術において周
知であるように、レージング付料は非１；クに遅い螢光
をＩｔえる、すなわち非コヒーレント光の任意の放出で
ある。Ｎｄ ： ＹＡＧクリスタルの場合、ネオジムイ
オンの平均寿命は反転された状態で２３０ピコ秒である
。したがって反転分布によって表わされるエネルギは広
・：１シ域放！１１として抽出することができ、かなり
強いことがある。この現象は一般に増幅された１′：１
然放出（ＡＳＥ）またはスーパー螢光として一般に知ら
れている。これらの言葉の使用に関して純粋主表者の間
で意見の…違があるのにもかかわらず、ＡＳＥおよびス
ーパー螢光は以降では交換ｎｌ能的に使用される。光学
七帆藩では、ＡＳＥは利得の量を制限し、望ましくない
影曹である。従来的増松器システムでは、レージング材
ｆ１のいずれかの点から発するＡＳＥはレーザバルスｆ
Ｘ１身の完全性を損うことができ、尖質的にレージング
媒体からストアされたエネルギを流出させる。ＡＳＥは
個別のま曽帖器ユニットにおける寄生モード発牛によっ
て、また光学システム内の特定の光学エレメントとの組
合わせによって、増幅器システムにストアされている−
Ｈ効エネルギを減じる。Ｐ１！論的計算は、もし特走の
条件が保たれると、ＡＳＥはポンピングソースが作成す
るのと同じ速さで女換からエネルギを抽出する。 七幅された自然放出は晶利１１Ｉレーザシステムにおい
て重大な問題としてレ゛えられ、レーザシステムの光学
コンポーネントの損害をおそらくもたらす。 ＡＳＥによって起こされる問題およびこの現象を説明す
る技術的詳細は次の参；む文献で見られる；「レーザエ
レクトロニクスＪ （ ｂａｓｅｒＥｌｅｃｔｒｏ
ｎｉｃｓ）、ジョン Ｔ．ヴエルデイエン（ Ｊｏｂｎ
Ｔ．Ｖｃｒｄｃｙｃｎ）、プレンティス・ホール（１
’ｒｃｎＬｌｃｃ − Ｉｆバ１１）ベージ１７Ｑ−１
８３および「レーザズＪ （Ｌａｓｃｒｓ）シーグマ
ン（Ｓ ｉ ｅｇｍａｎ）ユニバーシティー・サイエン
ス・ブックス（ＵｎｌｖｅｒｓｌＬｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｂｏｏｋｓ）ページ５５５ ５５６。 第１ａ図はＮｄ：ＹＡＧクリスタルに対する白然および
刺激放出にかかわるｙ４なるエネルギレベルを示す。ク
リスタルの吸収波長でポンプ光がＮｄ ： ＹＡＧクリ
スタルによって吸収されると、ネオジムイオンが接地状
態からポンプ・：；シ域に励起されるのは理解される。 ポンプ帯域から、イオンはフォノン相互作用によって、
上側レージンダレベルに素早く緩和する。この」一側レ
ージングレベルから、ネオジムイオンは比較的遅い螢光
を経てド側レージングレベルに入る。この後者のレベル
から、最終的迅速フォノン緩和が接地状態まで起こる。 第１ａ図で示されるタイプの全レベルレーザシステムで
のこの後者の迅速緩和は、下側レージングレベルから接
地状態の間の迅速フォノン緩和が実質的に空の下側レー
ジングレベルをＬｐえるのて、よりｆｉ利的である。こ
の特徴は第１ｂ図で示され、ポンプシ；シ域、上（ｔｉ
ｌ＋レージングレベル、下測レージングレベルおよび接
地状態での母集団濃度が連続ポンピングの間にＮｄ ：
ＹＡＧクリスタルにχ・Ｉして示される。上側レージ
ングレベルおよび下側レージングレベルの間の螢光の比
は、ポンプ・：１シ域および上側レージングレベルの間
のフォノンｔＤＩと比較して、また下側レージングレベ
ルおよび接地状態の間と比較して相対的にκいので、上
側レージングレベルでの母集Ｌｌｌｉａ瓜はド側レージ
ングレベルのものよりも火質的にＡｊ＋ ＜ 、高い反
転比を生じる。上側レージングレベルにおけるネオジム
イオンの・Ｖ均寿命は、白然螢光の前は、Ｎｄ；ＹＡＧ
において３００”Ｋで約２３０ピコ秒である。ポンピン
グ光がスーパー螢光ｈ（出を起こすには、ポンピング光
の強度は反転分（１１が起こるように十分高くなければ
ならず、刺激放出を（’Ｆなう増福されたｎ然放出をも
たらす状態をＩｔえる。 ３００゜ＫでのＮｄ：ＹＡＧクリスタルの吸収スペクト
ルの図である第２図を参照すると、Ｎｄ：ＹＡＧ材料は
選択された波長で、比較的高い光学濃度をｈ一するのが
わかり、したがって短い吸収長を有する。このため、吸
収長をできるだけ短かくするようにポンピング照η．Ｊ
ソースの波長を選択するのが得策である。これはＮｄ
： ＹＡＧクリスタルの非常に短い長においてポンピン
グＩ！Ｑ ４．ｊの丈質的に完全な吸収を可能にする。 第２図からポンピング照Ａ１に対して、波長０、５８ミ
クロンが最適であるように見えるが、Ｎｄ：ＹＡＧクリ
スタルをレーザ媒体として使川する木発明の実施例にお
いてｏ．ｇ１ミクロンの波長が峰ましくは選択される。 スーパー螢光ソースは多くの光学応用において、特にフ
ァイバジャイロスコープおよび信号処裡ファイバシステ
ムにおいて、低い１１：ｊ間コヒーレンス源の候補とし
て最近考えられている。スーパー螢光源はポンピングソ
ースによって端部ポンピングされたレージングシリンダ
を典型的に含む。周幻の桔今方法によってレージングシ
リンダに送られるポンプｊＵＩ．ｊは、ＡＳＥをもたら
す状態を与えるほど十分に強い。結果の出力レーザビー
ムは、ビームがシリンダを｛黄レノってビームを最初に
赦出した原丁のグループによる増幅を経た後で、レージ
ングシリンダの一方端部から放出される。出力ビームは
真のコヒーレントレーザ信号および完全な非コヒーレン
ト熱ソース信号の間の中間の特性を有する。特に、出力
ビームは低い時間コヒーレンスを有するが、かなりの量
の空間コヒーレンスを有する。上記で述べたように、Ａ
ＳＥは反転されたレーザ原子の分散から来る１：１然放
出が同じ原子のグループによって線形的に増幅される先
放出の現象としてレーザ理論者によって特徴づけられる
。 利得は少なくとも１９の方向で原子を通って実在するべ
きである。レーザ媒体が十分大きければ（反転された原
子の長い薄いシリンダ）、これらの原子によって放出お
よび増幅された信号は高い強度、適度に方向性のあるお
よび非常にＯｔい時間コヒーレンスであることができる
出力ビームを生ずることができる。出力放η・１が十分
強くなると、反転エネルギの主要部分が方向性の出力ビ
ームに抽出されるように、利得媒体に沿った苦しい飽打
１を達成することができる。ＡＳＥの′，ヒ全な説明は
シーグマン、ユニバーシティサイエンスブックスの「レ
ーザーズ」、ベージ５４７−５５６にある。 スーパー螢光は、特足の高利得堆幅器における擬似効果
にもかかわらず、より特定的に光学ファイバに関連して
、いくつかの利点を４える。これらの利点は、本発明の
奸ましい実施例の詳細な説明から示されるように、可能
性の新しい領域を開く。 第１の実施例の説明 本発明の第１の好ましい実施例を示す第３図に参照がな
される。 ポンピング照射のソース１００は多重化結合器１０４の
ファイバ１０２に結合されて、多重化話合器１０４のポ
ートＡでポンピング照射を与える。 結合器１０４は光学ファイバの２つのストランド、最上
位ファイバ１０２および最下αファイバ１０６を好まし
くは備える。ソースｌＯＯからのポンピング照η１は、
以下でより詳細に説明されるように、結合器１０４の結
合動作によってポートＢに広送される。結合器１０４は
ソースｌ００の波長において０％の結合効率をナ了する
ように実際に調整される。奸ましくはＮｄ：シリカドー
プされたファイバであるドープされたファイバ１０８は
、継またはその他のファイバ接続手段１１０（たとえば
突合せ結合または溶融継）によって結合器１０４のポ・
一トＢに結含される。照９、■信号はドープされたファ
イバ１０８内においてｊ曽輻された白然放出を生ずるよ
うに十分強く、第３図の矢印によって示されるように順
方向信号１１４および逆方向信号１１２を引き起こす。 Ｎｄ：シリカドープされたファイバの場合に放出された
信号は１０６０ｎｍに果中する波長の範囲にあり、甲値
全幅（ＦＷＨＭ）は一般に約１７ｎｍである。順方向信
号１１４はドープされたファイバ１０８の１９の長を進
んだ後、端部１２０でトーブされたファイバ１０８を１
ｈる。逆方向信号１１２はポートＢで結合２： １ ０
４に送り出され、粘ｉ’ｉ 姦１ ０ ４の結合動作
によってポートＣに伝送される。多重化粘ｐＷ１０４は
、１． ０ ６ ０ ｎ ｍでレージング光の完全な結
合を設けるために、かつ８００ｎｍまたはポンピング照
７ｌ１に適する別の波長におけるポンピング光の波長で
本質的にいかなる結合も写えないように、この発明で使
用するために効串的に製逍されている。ミラーまたは反
削器１１８は、結合器１０４の最下位ファイバ１０６の
端部に好ましくは固められて装着される。ミラー１１８
は出力信号の波長で尤全なまたは準完全な反射を与える
ように設計される。ミラー１１８は好ましくはλも電体
材料の多重層で形成される誘電体ミラーである。ミラー
１１８はファイバ１０６の一方端部にコールド・デポジ
ットされる、または当該技術の周知の技術に従ってそこ
に接着される。さらに、ミラ・−１１８は逆方向ｔａ号
１１２の反η・Ｉがそこの波長を変えないものが選択さ
れる。逆方向信号１１２はこうしてポートＣに反射され
、拮含器１０４の同じ結合動作によって結−ｉ’ｉＷ１
０４のポートＢに再ｌ４ミ人される。逆ノＪ向ｆ−号］
１２はドープされたファイバ１０８の全体の長さを追ん
で、その端部１．２０から出る。もしＧがドープされた
ファイバ１０８の進行の間に信号によって経験された利
得であるなら、順ｈ向信号１１４はドープされたファイ
バ１０８から出るときに係数ｅ６によっておおよそ増幅
され、逆方向信号１１２は２つの方向でドープされたフ
ァイバ１０８を進むと係数ｅ２６によって増幅されるの
は明らかである。利１’．ｊ Ｇが高ければ、出力（Ｚ
号は主に逆方向信号１．１２から主なることは明らかで
ある。このような取り合わせは合÷１出力信号の強度を
ＪＱ大させるために兆常に有ｆりである。 反η・ｉはドープされたファイバ１０８の一方端部のみ
に起こるのは注意するべきことであり、ノ（振レーザ発
振を肋ぎ、広帯域１曽も′Ｉ１されたＩ−１然放出のた
めの条件を保つ。 したがって本発明の光学システムは、ポンプソ−スのド
ープされたファイバへの波長依存結合によってスーパー
螢光（！゛号を発生するための便利な手段を提供し、結
合器に結合されるファイバの一方端部に置かれるミラー
によって逆ノｊ向レーザ信号の損失を防ぐ。１（１−１
５ｍＷのオーダの典型的な出力は、ＣＷスチリル９色素
レーザで８１０ｎｍ近くでポンピングされる単一モード
Ｎｄ：Ｓｉ０２において約１７ｎｒｎ （ＦＷＨＭ）の
線幅で得られる。出力のほとんどは１０６０ｎｍ放出か
らなる。 第３図を再び参照すると、本発明の第１の実施例で使用
される種々の光学コンポーネントは以下でより詳細に説
明される。 ボンプソース１００はファイバにおいてしたがってドー
プされたファイバにおいてボンプバワーの高い濃度を可
能にずるレーザダイオードであってもよい。使用される
ポンピングソースのタイプにかかわらず、このシステム
のＧ効性はソースからの放Ｉｎの波長が、たとえば第２
図で示されるＮｄ：シリカドープされたファイバのよう
なドープされたファイバの吸収スペクトルにおけるピー
クと対応すると、＾められる。エレクトロルミネセンろ
ダイオードは、８ ０ ０ ｎ ｍ範囲において光をＪ
ｉｋ出するための適当なドーピングで商業的に人手可能
である。このようなダイオードのスペクトルは室温でＮ
ｄ：シリカ材ｔ４の吸収スペクトルとよく整合する。た
とえば商業的に人手可能なＧａ（Ａ怯）ＡＳＬＥＤは８
Ｑ Ｏ ｎ ｎ一頭域において強いｈｋ射スペク１・ル
をＬｊ−える。類似して、レーザダイオード構進は商業
的に入手可能であり、８５００ｍ範囲でエネルギを放出
する。さらに、ポンプ波長は全体のポンビング効率を最
大化するために、Ｎｄ：シリカ材ｆ′．１の分光学によ
ってＩＩ１能なだけ信号波長に近くあるべきである。本
発明の好ましい丈施例は８Ｌ）Ｏ−８３０ｎｍの範囲で
放出するように、商業で簡小に利川１１７能なＣＷスチ
リルレーザ色索ポンプソースを使用する。光′゛ｙ：フ
ァイバに結合されるこのようなレーザソースはソースに
よってＪｊｋ出される光の波長で８０％の伝送を許すこ
とができる。典型的に、このようなレーザポンプソース
のＦＷＨＭは約３０ｎｍである。 当業者にとって、ポンプソース光の波長はレージング材
料の吸収スペクトルにおけるピークに好ましく対応する
のは明らかである。Ｎｄの堪合、このピークは８ ０
４ｎ ｍで選択される。１，かし実際的な考慮では、８
２０ｎｍのような近似波長が受容可能である。シリカが
ドープされたファイバのホスト材料として使われると、
Ｎｄ ： Ｓ ＬＯ２（９００、１０６０ｎｍ）の２つ
のｈｋ出ラインのうち、ミラーによって反射される１
０ ６ ０ ｎ ｍラインのみが大きい正味利得をＨる
のが観潤される。 ９００ｎｍラインは・中にファイバにおいて自己吸収さ
れる。他のより弱い放出ラインも仔在するかもしれない
が、商業的シリコン検出器によって険出されるのには弱
すぎる。 本発明の装置に使われるドープされたファイバ１０８は
簡単に商業的に人手ｉＩ■能である。活性レーザ材料で
ドープされたホストガラスから好ましくは製造されるコ
ア、およびコアを取囲むクラッディングを含む。 その好ましい丈施同では、ドープされたファイバ１０８
は活性レーザ材料でドープされたホストガラスから製遣
されたコアおよびそのコアを取囲むクラッデ，ｆングを
含む。代替的に、タラッディングはｉｌｔ−モード光分
散が沃性材ｒ１に重畳するように、コアに隣接した薄い
層において実際のレーザ材料を含むことができる。好ま
しい活性材料はネオジムであるが、イッテルビウムおよ
びエルビウムを含む池の拓土類材ｔ１も同様に適切であ
る。 ホス１・ガラスのドーバン１・のｌ農度は、ポンプ光を
吸収するためにまた特定の応用に必要な過度の長さから
の光損失を避けるために便宜上長さにおいて決定される
下限から、膿度クエンチングによって決疋される上限に
多様化することができる。一般に、０、１および３ｔＪ
９６（！ｆｉさによる）の間の濃度範四が適９ノである
。奸ましいホストガラスはアルカリ、アルカリ上ケイ酸
塩を含むが、他のケイ酸塩、ゲルマニウム酸廖、リン酸
塩およびいくつかのホウ酸塩ガラスも同様に適切である
。コアの屈折率はタラッディングよりも高いものが選択
されて、コアに入るポンピング光および活性材料によっ
て放出された光はコアの中または付近に含まれるように
する。コアの直径゛Ｄ″は特定の応用によって、幾分好
ましく決定される、すなわち、光源１ ０ ０の光出力
が導入される光学ファイバの直径である。一般に、コア
の直径は好ましくはポンプ光が特定の応用のために有効
に結合されることができるのに必要な最小のものであり
、特足のポンピング光エネルギレベルのユニットエリア
あｔ；りの放出される放ＱＪエネルギを最大化する。こ
うして、光源１００が単一モード光学ファイバまたは装
置に光をＬｊえるところでは、コアの直径は）Ｊｋ出波
長で１１１．−モード先伝送を１７えるように選択され
る。＋１１−モード伝送では、コアの直径はコアおよび
クラッディングの屈折串に依（７し、１−２０ミクロン
または５０ミクロンまでの直径は、近ふ外または光スペ
クトルの可現煩域の波長に対するＩ１１−モード伝送を
与えることがある。望むのなら、コアの直径は特定の応
用に対する最小のものよりも大きいことがある。たとえ
ば、光源］００が４ミクロンのコア直径を杓゛するｑｔ
−モードドープされたファイバに結合されるべきところ
では、コアは結合を容易にするために、幾分より大きい
心径、たとえば６ミクロンをら゛することができる。 一般に、コアの円形断面に対して、コアサイズは（πｄ
／μ）ＮＡを２．４以下にすることによって決定され、
ここでｄはコア直径、λは放出光の波長であり、ＮＡは
コアおよびタラッディングの屈折率ｎ１およびｎ２に関
する開口数であり、Ｎ３｛よ，。１ｏ・一。２・）！’
（Ｈ５い、。 本発明の奸ましい実施例では、シリカまたはＹＡＧはホ
ス１・伺料として使用され、ネオジ人またはエルビウム
がレージング材ｌ′２１を構成する。奸ましくはＮｄ：
シリカドープされたファイバであるドープされたファイ
バ１０８の直径は、先ｊｊ゛技術の光学システムで使用
されるＮｄ：シリカロッドの直径と比較して非＋，Ｉ’
＋，−に小さいかもしれない。たとえば、ファイバが１
００ミクロンの直径を白゛する光学システムが横威され
た。より小さい直径も可能であり、単一モードファイバ
の直径をアブロ一チする。単一クリスタルファイバレー
ザにおけるファイバおよびクリスタルの間の結合は、ク
リスタルの直径が減じられ、信号ｆ’ｌ Ｋ？がｊ曽人
されると高くなるが、これはクリスタルｔ！ｉ径が減じ
られるとクリスタル内のソースからのポンピング照射の
ｉＨ ＢＥが１曽大ずるからである。 ドープされたファイバの利点は無敗にあり、その商い利
ｉり、優れた変換効率およびインターフェイスｉＩ能性
をｒｌｔ−モードシリカファイバ、（Ｉｔい伝搬損失お
よびコンバク！・性に含める。ドープされたファイバの
特性のより完全な考察は１９６９年７月１５日にケスタ
ー（ＫｏｃｓＬｅｒ）に発行された米］Ｉ１特許第３，
４５６，２１１号にある。この参照はここに引用により
援用される。 本発明の好ましい丈胞例で使用される多重化結合器は第
２の光学周波数を結合せずに第１の光学周波数を選択的
に結合する。本発明の好ましい丈施例では、磨かれたフ
ァイバ結合器が使用される。 溶融双円錐テーパ結合２ｘまたは統合された光学結合器
のような他のファイバマルチブレクサち適切である。こ
のような選択的結合に必要な治かれたファイバ結合器お
よび同じものを構成するための方法は、１９８５年１２
月３１−Ｊに公開された米国特許ＫＰＭ，５５６，２７
９号において開示され、ハーバート Ｊ，シ：３ −
（Ｉｌｃｒｌ＋ｃｒｔ Ｊ．Ｓｂａｗ）およびマ・ｆケ
ル Ｊ． Ｆ．デ、イゴネットを発明者とじてリスト
し、本発明の誂受入に譲渡された。その特許はここに引
用により援用される。 光学結ｒ）器の背Ｊｆ ｛＋’７報は、本発明の謙受入
に譲渡された米川特＋ｉ’Ｆ第４，５１５，４３１号お
よび第４，６７４，８３０号にある。両特許はここに引
用により援用される。 磨かれたクラッディング多重化結合器およびその製遣方
法の主要特徴は前述の特許で見つけることができ、以下
の態桟にまとめることができる。 参照は第４図になされ、これは磨かれたクラッディング
マルチブレクサを，」モす。２つのカブラＩＶ分２１０
ａおよび２１０ｂからなる結合器２１０は、奸ましくは
４１−モードファイバのファイバオブティック材料の２
つのストランド２１２ａおよび２１２ｂを含み、それぞ
れ長方形のベースまたはブロック２１６ａおよび２１６
ｂのそれぞれの光学的に甲｝ＩＩな対向表山１２１４ａ
および２１４ｂでそれぞれ形成される縦の弧状ｉＷ２１
３ａおよび２１３ｂに装るされる。 ス！・ランド２１．２ａ，２１２ｂの各々は中央コアお
よび外側クラッディングを６゛するためにドープされて
いる光学ファイバを含む。ス１・ランドは典型的に５ミ
クロンのオーダのコア直径を角゛し、クラッディング直
径は１２５ミクロンのオーダにある。 弧状の満２１３ａおよび２１３ｂはファイバ２１２の直
径と比較して非常に大きい曲率゛１′径をＧし、そこに
装着されたときにファイバ２１２よりわずかに大きい幅
を−ａして、満２１３の底部聖１ｍによって規定される
経路に従う。？Ｍ２１３ａおよび２１３ｂの深さはそれ
ぞれブロック２１６ａおよび２１６ｂの中央の最小から
ブロック２１６ａおよび２１６ｂの端緑の最大に変化す
る。これは有利的に、ファイバオブティックスｌ・ラン
ド２１２ａおよび２ｌ２ｂが冫汚２１３ａおよび２１３
ｂにそれぞれ装着されると、中央に向かって次第に集束
し、およびブロック２１６ａ，２１．６ｂの端縁に向か
って逸れるのを０１能にし、モード机動によってパワー
の損失を引き起こすかもしれないファイバ２１２の方向
における鋭い曲がりまたは突然の変化をなくす。 ファイバオブティック材料はたとえば磨くことによって
各々のス１・ランド２１２ａおよび２１２ｂから取除か
れて、それぞれに対向表面２１４ａ、２１４ｂと共而で
あるそれぞれのオーバル形面状表面２１８ａ，２１８ｂ
を形成する。こうして、取除かれたファイバオブテ，ｆ
ツク材利の量は０のブロック２１６の端縁から最人のブ
ロック２１６の中央に増加する。このファイバオブティ
ック伺料のテーバされた隨大はファイバコアが徐々に果
束および逸れるのをＩＩＪ能にし、これは逆方向反η・
↑および光エネルギの過度な損失を避けるために右利で
ある。 示された実施例では、カプラ半分２１０ａおよび２１０
ｂは同一であり、ブロック２１６ａおよび２１６ｂの対
向表面２１４ａおよび２１４ｂを置くことによって組立
てられ、ストランド２１２ａおよび２１２ｂのχ・１向
表向２１４ａおよび２１４ｂは曲する関係にある。 Ｍ折中整合オイルのような１ｌ１１析率整ａ物質（示さ
れていない）は薄いフィルムの形で対向表面２１４の間
に設けられる。 ストランド２１２の接合に相ＩＬ作ハ１領域２３２が形
成され、光はエバネセントフィールド結合によってスト
ランドの間に伝送される。適切なエバネセントフィール
ド結合を確実にするため、ファイバ２１２から取除かれ
た材料の瓜はス１・ランド２１２のコア部分の間のスベ
ーシングがｒ−め定められた「臨界領域」内にあるよう
に注意深く制御されなければならないことがわかってい
る。エバネセントフィールドはクラッディングに延在し
てそれぞれのコアの外の距離で迅速に減少する。ブロッ
クまたはベース２１６は適切な剛性のＨ料で製造される
ことができる。 テストはエバネセント波の治かれた結合器が１００％ま
での結合効率を有することを示す。しかし、これらの結
合器は０および最大の間の望ましい値に結合効率を調整
するように「同調」されることができるのもｋ！Ｊ．Ａ
−１されている。このような同，凋は、たとえばファイ
バをその長さに対して直角をなす方向に相対的に１黄に
滑らすことによって達成することができる。ファイバの
相対的位置はそのオフセットによって規定することがで
きる、すなわちχ１内表面に沿って、その長さにχ、■
して直角をなすｈ゛向でΔｐ１られたファイバコアの中
央軸の間の距離である。こうして再び第４図を参照する
と、オーバル表面２１８がｆｆｆｉされると、オフセッ
トはＯであり、オフセットはファイバ２１６がブロック
２１６を相対的に滑らすことによって横方向に分離され
ると増加する。 第４図に示された結合器２１０は非常に方向性があり、
この結合器の一方側に与えられたパワーのすべてが実質
的に他方の側に伝えられる。このＩ，！７．５器の方向
性は、人力がポートＡＩ．：与えられた状態で、ポート
ＤのパワーとポートＣのパワーと（Ｊ人丁＃自冫 の比として規定される。さらに、この桔含器の方向性は
、伝搬の所与のモードのために対称的である。すなわち
、この結合器は、そのどちらの側が人力側であるか、か
つ他方側であるかにかかわらず、同様の特性で動作する
。さらに、結合器２１０は、非常に低いスループット損
失でこれらの粘果を達成する。 結合器２１０は、ストランド２１２の案出モードはエバ
ネセントフィールドを介して、光がストランド２１２間
で転送されるように相亙作用する、エバネセントフィー
ルド結合原理で動作する。先に示されたように、この光
の転送は相五作用領域２３２で生じる。転送された光の
毒は、相互作川領域２３２の失効長だけでなく、コアの
近接および配向に依（Ｊ：する。Ｆ記により詳しく述べ
られるように、転送された光の量は光の波長にもまた依
ｌ７する。次いで、相五作用領域２３２の実効長は丈質
的にコアのスベーシングとは無関係であると理解されて
いるが、相五作用領域２３２の長さはファイバ２３２の
油率半径に依存する。しかしながら、「結合長Ｊ１すな
わち、一方のファイバ２１２ａから他方のファイバ２１
２ｂへの光信号の１１１−のかつ完全な転送に必便とさ
れる相丸作川餉域２３２出の長さは、波長だけでなくコ
アのスペーシングの関数である。しかし、もし相万作川
項域２３２の長さが増加され、またはコアのスペーシン
グが減少されるならば、結合長は実効相万作用長よりも
短いため、「オーバカブリング（ｏｖｅｒｃｏｕｐｌ
ｉｎｇ）Ｊとここで述べられる現象が生じるであろう。 このような状況のもとで、光は、最初のストランドへと
転送し戻されるであろう。相互作用長がさらに増加され
かつ／またはコアのスベーシングがさらに減少されると
、宋効相互作用長は桔会長に関連して増加し、かつ光の
少なくともいくらかは他方のストランドへと転送し戻さ
れる。こうして、光は、領域２３２を介して進むとき、
２つのストランド２１２の間で多数回、転送してもよく
、このような転送の目数は、相互作用飴域２３２の長さ
と、光波長（下記に述べられる）とコアのスペーシング
とに依存する。 ファイバ結合器の粘会長は、典型的に上述の１１１−モ
ードファイバであり、上述に組入れられた前述の特許で
詳しく述べられたように、ｆｉ゜号波長への強い依存性
を示すので、適切に選ばれたジオメトリのパラメータで
、桔＾器２１０は、第２の信号波長が木質的に結合され
ないままである一方、１９の信号波長を完全に結合する
ことができる。 この現象により、結合器２１０の２つの側にあるポート
へ供給された２つの信号が分離することができる。こう
して、第４図に示されるように、波長λ，を有するポン
ピング信号が結合Ｗ２１０のポートＡに供給され、かつ
波長λ２を有するスーパー螢光信号がポートＢに結合さ
れ、かつそのジオメトリが適切に選択されるならば、ポ
ンピング信号がポートＡからポートＢへの結合を施され
ることがない一方で、スーパー螢光信号はポーＨ３から
ポートＣへと完全に結合されるように、両方の信号が分
離され得る。 この波長依存性を説明するために、第５図は、特定の結
合器ジオメトリのためのｉＩ祖および近似の赤外線スペ
クトルにおいて、結合されたパワー対信号波長のプロッ
トを｛κ伏する。この結合器構成のため、結合器の実効
相互作用長は、選択された波長７２０ｎｍに対して粘会
長の奇数倍であるが、しかし選択された波長５５０ｎｍ
に対して結会長の偶数倍であるため、波長７２０ｎｍは
１００％結合され、波長５５０ｎｍは実効的に結合され
ないであろう。異なった効率で、異なった波長が組合わ
されてもよいし、または分離されてもよい。たとえば、
５ ９ ０ ｎ ｎ＋および６ ５ ０ ｎ ｍは８０
％の効率で分離されてもよく、または組合わされてもよ
い。 実効相互作用長が一方の波長に対して桔会長の偶数倍で
あり、かつ他方の波長に対して結合長の奇数倍である限
り、丈質的にいかなる波長対（λ，，λ２）も効率的に
組合わされてもよく、または分離されてもよい。実効相
五作川長内の結合長の数が増加するにつれて、マルチブ
レクサの分角／４能が、ファイバ２１２ａ，２１２ｂの
ｌｌＩ率半径を増加させることによって向上される。結
合器の相互作用長が十分に大きいならば、それらの波長
がどのくらい密接に間隔づけられているかどうかには無
関係に、火質的にいかなる２つの信号も正確に混合され
てもよく、または分離されてもよい。 Ｒがストランド２１２の曲率半径である場合、｝１」互
作用長は波長の関数であり、かつ分角ｑ能は（Ｒ）ｌ’
２とほぼ比例している。Ｒが増加すると、実効相互作用
長が州加し、かつ結合長のさらに高い倍数になり、分解
能を改善する。この結県は第６図に示されており、それ
は、曲十半径が２００センチメートルにまで増加された
ことを除けば、第５図のグラフと比較しＫｌる。予明さ
れたように、この半径のｊ曽加は、結合器の分解能を、
第５図の２５センチメートル半径の例における、およそ
１７０ｎｍから、２００センチメートルの場合における
、およそ６ ０ ｎ ｍへとλ−６００ｎｍ近くにまで
改善する。 多重化結合器の分Ｊｌ／（能は、２つの別個のパラメー
タ、すなわち、Ｈ（ファイバスベーシング）およびＲ（
ファイバの曲率半径）に依存する。所与の１対の信号波
長のため、まず、典味ある波長に苅する大きな波長依Ｉ
７性をもたらす結合器に対しファイバスベーシングＨを
適９ノに選択し（Ｈの選択）、次いで、波長間の差と等
しい分角ダ能を生しる曲率半径を選択する（只の選択）
ことによって、効率的な混合が達成され得るであろう。 分離されるべき波長に従って結合器の分解能が設定され
た後、実効相７＋．作用長が一ｈ゜の波長の結合長の偶
数倍であり、かつ他方の波長の結合長の奇数倍であるよ
うに、結合器は、興味ある波長に対する結合長を疋確に
，１ｌ！ｌ整するように同調されてもよい。これは、フ
ァイバ２１２ａ，２１２ｂの軸と乗直な方向に、互いに
ブロック２１６ａ，２１６ｂ（第４図）を摺動させるこ
とによってファイバをオフセットすることにより達成さ
れる。このようなオフセットは、最小ファイバスベーシ
ングＨを増加させ、かつファイバの実効Ｉ４ｌ｛串半径
を・増加させる効果を有する。もし所要のオフセットが
十分に小さいならば、それはマルチプレクサの分解能を
損うであろう。これは、大半径の結合器の分ｉｌｉｔＨ
が、ファイバオフセットによる失効曲率半径の変化と比
較して、ファイバオフセットにより迅速に女化するとい
う事尖に由来する。 この多重化結合器の同調可能性を示すため、第７図は、
ファイバオフセットの３つのｉ曽加｛直（Ｏミクロン，
０．５ミクロンおよび１．０ミクロン）に対して、柑対
拮合バワ一対肢長のプロットを｛κｆＪ（する。その曲
線は、発振（または分射能）の期間が実質的に変わらな
いままである一方、オフセットが堆加するにつれて波長
を増加させる方向に移動するように見られる。この特定
の例（Ｒ−２００ｃｍ，Ｈ−４ミクロン）の場合、１ミ
クロンオフセットはおよそ４５ｎｍだけその曲線を移動
させる。 ８ ２ （１ ｎ ｍで放出するレーザ源および１０６
０『ｌ出で放出する、スーパー螢光のドープされたファ
イバを使用するこの発明の好ましい実施例では、０，８
ミクロンと１．６ミクロン間の波長に対して大きな波長
依γｌを生じるようにファイバスベーシングＨを適切に
選択し、かつ次いで１．０６ミクロンと０．８ミクロン
または０，２６ミクロンとの間の差に等しい分角￥能を
坐じるファイバのための曲率半径を選択することによっ
て、選択結合が上述の妓術に従って達威される。結合招
の分解能がこのような態様で設定された後、前述のよう
に、結合器は、実効相耳作用長がこの波長対の１９に対
して結合長の餡数倍であり、かつ残余の波長に対して結
合長の奇数倍であるように、結合長を０．８ミクロンお
よび１．０６ミクロンの波長に．７２Ｊ節するように同
調されてもよい。 第３図に示された実施例において、ドープされたファイ
バの出力をワアイバ１０６に結合することが望まれるの
で、結合器のための丈効相五作用長は、ドープされたフ
ァイバの波長の結合長の奇数化、１．０６ミクロンにな
るように、かつソース先周波数の偶数倍、０．８ミクロ
ンになるように．１！Ｊ節されなければならない。これ
により、ファイバ１０２からファイバ１０６へと伝送さ
れるべぎソース照射信号の本質的な結合がない状態で、
ドープされたファイバから来るレーザ光の、ファイバ１
０２からファイバ１０６への完全な結合を坐じるであろ
う。もちろん、この場合の結合のない状態は、偶数倍の
完全結合を意味し、そのため、たとえば、相−ｔ１′．
作用領域２３２における実効柑亙作川長が１．０６ミク
ロンの結合長の２倍であるならば、レーザ出力は完全に
２同、すなわち１回はファイバ１０２からファイバ１０
６へと、次いで２同口はファイバ１０６からファイバ１
０２へと結合されるであろうということが狸解されるで
あろう。この発明を具体化する上で調節可能な結合器が
夫験的に用いられたが、しかし、他の結合器が使用され
得ることが当業者に明らかであろう。 １９の調節可能なＬ！ｒ合器の２つのブロックの界面で
使用された屈折率整合オイルは饗膨張しやすいが、；ｌ
’ｌ ｒｆｎ＋＋Ｊ能な結合器は容易に「同調される」
ことができるという眠りにおいて有利である。多くの応
用では、溶融結合器が温度にあまり感応的でないため調
節１Ｉ１能な結合器にｉｌｆましいであろう。 ＋ｉ｝び第３図を参照して、もし１ｄ号が最下位のファ
イバ１０６に存在するならば、この発明の光学系は、親
出願の米国特許第４，６７４，８３０号に開示された教
示に従って、増幅器として動作されてもよい。増幅され
るべき信号は、］．．０６４ミクロンのレーザ遷移波長
、ずなｂち、上方とド方のレージングレベル間の緩和の
間、Ｎｄイオンによって放出された光の波長における波
長を有するように選択される。増幅されるＩＪ号が最ド
位のファイバ１．０６に注入されかつ結含器１０４によ
って、ドープされたファイバ１０８に供給されるとき、
それは、その信号とコヒーレントな、信号と同じ周波数
で刺激されたフォトンの放出をトリガし、かつそれによ
って増幅されるであろう。こうして、この周波数におけ
る光の通路は、地幅されるべき光信号と位｛口整合して
、第１ａ図とｍｌｂ図とに示されるように上方レージン
グレベルと下方レージングレベル間のフオトン放出緩相
を引き起こすであろうし、入力光信号のための丈効利得
を生じるであろう。この発明の光学系はこのように増幅
器として機能する。この特定の｛ｂｔ戊では、最下位フ
ァイバ１０６の端部には反！ｌ’ｊ 櫓は位置づけられ
ていない。増幅信号はドープされたファイバ１０８の端
部１２０で出力される。 ここで、第３図の説明と関連して開示されたように、ス
ーパー螢光源のための、出力パワ一対予想され、吸収さ
れたポンプバワーのグラフを示す第８図を参照する。フ
ァイバ出力は本質的に偏光されない。１０ｍＷ出力パワ
ーで、変換勾配効率は、正味変換効率が、吸収されたポ
ンプパワーと１２％の１ ０６０ｎｍの信号間である状
態で、４５％である。低いポンプペワーのため、追加の
自然放出に起因して出力パワーはポンプバワーと線形的
に増加する。刺激された放出が大きくなるにつれて、Ｇ
が装置の全長に渡って進んだ信号によって経験された線
中央利得である場合、出力は木質的にｅ２０として非Ｉ
ｉＩ形的に増加する。ファイバ１０６の一方端にミラー
１１８を配置すると、活性長が丈効的に２倍され、かつ
いかなる飽和効果をも除くと、利得が２倍される。ここ
で出力がｅ ２ Ｇとして１曽加すると、これは非京に
大きな効果であることが認識されなければならない。ミ
ラー１１８が取除かれると、出力パワーは８ ０ ｍ
Ｖ／の吸収されたポンプに対して約３００μＷまで陪下
する。 ここで、第９図を参照すると、この園では、出力スベク
トルのピークで、より大きな増怖によって、計測された
線幅がどのぐらい漸近的に狭くなり、かつｍＷ範囲で全
出力パワーに対し約１ ６ ｎｍでほぼ一定になるのか
が示されている。第９国では、ポンプ波長はＲ ２ ５
ｎ ｍになるように選択されている。第１０図は、８
２ ５ ｎ ｔｎのポンブｌ皮長に対して４．８ｍＷ
の全パワーでの１０６０ｎｍ！１［の典型的な出力スベ
クトルを示す。 第１１ａ図、第１ １． ｂ図および第１１ｃ図を参照
すると、１％Ｎｄドープされた、ＹＡＧスーパー螢光ド
ープされたファイバを使用したこの発明の好ましい丈施
例の長さに従った、ｆ’ｌ ｉ”ｊファクタおよび全螢
光パワーの展開が示されている。σ，が線中央でのシミ
ュレートされた断面であり、γＦが材料の螢光寿命であ
り、かっｎ，がドープされたファイバのコアの１＋’ｉ
ｌ折率である場合、材料バラメー夕は、σ＝−３．２．
１０−１９ａｍ２．７Ｆ − ２ ３ ０ ｕ Ｓ ｓ
およびｎ，−１．８２０のようになる。ポンプ波長源は
λｐ−８１０ｎｍと仮定され、かつ１オ料吸収係数αａ
はおよそ４ｃｍ−’とされる。第１１ａ図は、低いポン
プバワーレベルで、自発的放出が支配し、かつ順ノｊ向
および逆ｈ″向波Ｐ＋およびＰ−がほぼ線形的に横成さ
れているのを示している。利得ファクタは本質的に不飽
和状態であり、かつポンプ吸収の結果、左（入力側）か
ら右へと指数関数的に１１１ｌ壊する。高ポンブパワー
（第１１ｂ図）で、刺激された放出が支配的であり、か
つ螢光パワーが指数関数的に大きくなる。十分に商いポ
ンプパワーで、螢光は、利得ファクタが反転分布ディブ
レーション（ｄｃｐｌｃｉｌｏｎ）（第１１ｃ図）によ
って大幅に減少された、ファイバの人力および出力端部
に近い、非常に大きなレベルにまで成長ずる。利得ファ
クタは、順方向信号Ｐ＋のバワーと逆方向信号Ｐ−のパ
ワーとの和である全螢光パワーが最小である、ファイバ
の中央近くで負激な最大を示す。 第２の実施例の説明 この発明で達或された粘果は、ポンピング照９・１波長
での結合効率が１００％であり、レーザ出力波長での結
合効率が（）％である桔０姦を使用して実現されてもよ
いことが理Ｍｉ（されるであろう。 第１２図は、このような実施例の図示である。 この実施例では、ポンプ源およびミラーは、第３図と関
連して上述で述べられた第１の実施例と類似して、結合
器に結合される。第１２図は第３図と関連して述べられ
た同様のエレメントを含んでいるので、第３図に使用さ
れた同様の数字が、同じエレメントを表わすのに第１２
図に用いられるであろう。しかしながら、第１２図の多
重化結合器は、第３図の結合器１０４と異なった特性を
有しており、かつ数字３０４で表わされるであろう。 したがって、ポンプ源１００はファイバ１０２を介して
多重化結合器３０４のポートＡでポンピング照射を与え
、一方、ミラー１１８はポートＣでファイバ１０６の一
方端に結合される。ドープされたファイバ１０８は、第
３図の説明と関連して述べられた態様でポー１− Ｄで
結合される。ドープされｔニファイバ１０８は、好まし
くは、継ぎ１１０のによって光ファイバに結合され、ま
たは、その先ファイバ１０６に１１に溶峨されてもよい
。ボー｝Ｂは好ましくは結合されないままである。 この実施例では、結合器３０４は、ポンビング源のＩＪ
ｌ長で１００％の結合効率、およびドープされたファイ
バ１０８によって放出された光信号の波長で０％の拮合
効率を夫質的に有するように調節される。 ポンピング［１００からの光は、まずファイバ１０２を
通って仏送され、ポートＡからポートＤへと、ドープさ
れたファイバ１０８に結合される。 ドープされたファイバは、好ましくはＮｄ：シリカファ
イバであり、第１２図の矢印１１２および１１４によっ
て示されたように逆方向および順方向の両方向にスーパ
ー螢光信号を放出する。順方向ｔａ号１１４が、結合さ
れないまま、ドープされたファイバ１０８の出力端１２
０に出力される。 しかしながら、逆方向信号１１２はポートＤで結合器３
０４に注入し戻され、かつ結合器３０４の結合機能によ
って餡数同結合された後、ファイバ１０６に伝送される
。したがって、逆方向信号１１２はポートＤからポート
Ｃへと伝送され、かつミラー１１８に装着された光ファ
イバ１０６に注入される。したがって、逆方向出力１１
２は、ミラー１１８の作用により結合器３０４に反射し
戻され、かつ結合器３０４のポートＤに伝送される。 ミラーでの反射の後、逆方向信号１１２は最終的に、ド
ープされたファイバ１０８の出力端１２０に出力される
。 第１および第２の実施例の動作モード ここで示された実施例は共に同様の原理に従って機能す
ることが、当業者によって理解されるであろう。先行技
術に勝る１９の主な利点は、ポンピング照射が、先ｉ″
ｒ技術でこれまでに実行されたようにミラーを横断する
ことなく、ドープされたファイバに直接に送り出される
という串実にある。 この発明の実施例では、光ファイバ１０２に注入された
ポンピング照財は、引き続き、結合器１０４ （３０４
）の結合機能によって、選択された実施例に依存してポ
ートＢまたはポートＤに結合される。ポンビング信号は
、決して隣接の光ファイバ１０６およびミラー１１８に
伝送されることはない。この発明では、ポンプ結合効率
が実質的に堆加することが当業名に明らかであろう。こ
れは、ポンプパワーが、ドープされたファイバでスーパ
ー螢光を発生する際に重要であるので，特に有利である
。 スーパー螢光信号を反射させるようにミラー１１８を使
用することによって、ファイバの全利得が大幅に増加さ
れ、かつポンピング源のパワーが減少されｉｉＩる。特
定の例によって、約Ｏ、３ｄＢ／ｍＷの利得を有するド
ープされたファイバのため、およそ６０−７０ｍＷの出
力のレーザ源は與型的に、９ｄＢの全利得を得るのに必
要である。 この発明の装置では、３０−３５ｍＷのレーザ源が９ｄ
Ｂの同じ利ｉミｔを得るのに十分であるので、反射器１
１８によるポンピング信号の２重通路によって、２のフ
ァクタだけ所要のソースバヮーが大幅に減少される。こ
の発明の上述の丈施例はまた、ミラーの動作に相応しい
必要条件だけでなく結合方法をも大幅に簡１１にする。 この允明の装置では、ミラーは好ましくは高反射器であ
り、かつその多重化特性のような他の規準に従って選択
される必要はない。さらに、この発明の好ましい丈施例
では、ポンプ信号は、ドープされたファイバに送り出さ
れる前にミラーを１苦断する必要はない。 したがって、結合効率を改善するために様々な拮合方法
が考えられ得る。これは、結合効率が一般的に低いレー
ザダイオードのようなポンプ源に特にあてはまる。この
発明の好ましい実施例では、レーザダイオードのような
ポンビング源でさえも、このような効率が大幅に改善さ
れる。したがって、当業界で公知の結合技術がこの発明
の装置に適用され得る。これらの結合技術は、とりわけ
、ポートＡでのファイバの端部をテーバすることを含む
。 テーパされたファイバは、一般に、ソースまたは比較的
大きな断面のファイバから、より小さな断面のファイバ
へ光を伝達するのに使用される。その一方端が他方端よ
りも大きな断面をイｆするようなファイバを引くことに
よって、光源から放出された光を光ファイバに効串的に
結合することができる。ファイバの端部上の積分マイク
ロレンズもまたａ利に使用され得る。それらの結合技術
はまた、システムの周波数の安定性を改善しかつその性
能を一般的にさらに改善することが当業名には公知であ
る。テーパ状のファイバの徹底した論議が、アランａシ
ュナイダー（Ａｌｌａｎ Ｓｎｙｄｅｒ）およヒション
・ラブ（Ｊｏｌ１ｎ Ｌｏｖｅ）による「先導波路理論
Ｊ （Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｔｈｅ
ｏｒｙ） 、チャツプマンおよびホール（Ｃｈａｐｗａ
ｎ ａｎｄ Ｉｌａｌｌ） １ ８ ３． ロンドン市
，英国，１０７丁｛−１１２ｆｆに見出され得る。 この発明では、モード整合もまた最適化され、かつレン
ズのような規則的な光成分よりも実質的に優れている。 ドープされたファイバに直接にファイバを当接すること
によって、この発明に従ってこのように１υられた装置
は、非常に剛性が高く、コンパクトで、たとえば、運搬
の際に故障しにくくまたは損傷も受けにくい。この発明
の上述の尖施例によって提供された先行扶術に勝る池の
主な進歩的な点は、ソース信号とレーザ信号との分離を
可能にするという特に゛Ｇ利な設；１にある。先行技術
の装置では、ソース１コ号とレーザ出力は共に同じ先導
波路に沿って進む。好ましくは、レーザ光はポンプ源に
戻らず、またはポンピング源の空洞に向かって伝播する
ＩＪ号のような結合光学系は、信号経路上のフィードバ
ックを作り出すこともない。この発明の好ましい丈施例
では、結合器を介する１００％の伝送（第３図に示され
た第１の実施例）または結合器を介したＯ％の伝送（第
１２図に示された第２の実施−１）の後、出力レーザ１
３号は結合器を介してミラーに結合される。したがって
、レーザ信号はポンプ源の空洞または結合光学系を「見
る」ことはなく、その桔火、ポンプ諒から現われる信号
経路へのフイードバ・ソクの減少をもたらす。これは、
不所望の構造誘起共振効果からレーザ信号スペクトルを
開放するように維持しなかった、先行技術の装置に勝る
この発明の丈質的な利点である。こうして、結合器は、
レーザ出力信号がポンプ源の空洞に伝搬し戻されるのを
ｖｊげることによってアイソレータとして作用する。 この発明の他の重要な利点は、結合器によって発生され
たフィルタ効果に起因して、スーパー螢光源の温度依７
ｌ性の丈質的な改善によるものである。 第３図および第１２図にそれぞれ示された好ましい尖施
例の結合器１０４または３０４は、少なくとも２つの重
要な機能で釘利に動作する。これらの信号の周波数に従
って、それは、まず、それを介して伝搬する信号に特定
の経路を提供する隈り、マルチプレクサとして作用する
。この多重化機能は、第３図および第１２図の説明と関
連して上記で述べられてきた。さらに、この発明で使用
された結合器は、温度変化にχ・１して、ドープされた
ファイバ１０８によって放出されたスーパー螢光信号を
安定化するのに白゛利に使用される。 結合器は、典型的に、結合器の溝進上の形状に依存する
フィルタ機能によって特徴づけられる。 結合器パワ一対信号波長を表わすいくつかのフィルタ機
能が、第５図、第６図および第７図と関連して上記で述
べられた。結合器のフィルタ機能によって達成された周
波数の安定性および結合謬の温度依存性をよりよく理解
するために、ここで、所与の桔ａ器機能の混度依存性を
示す図である第１３ａ図を参照する。縦軸としての結合
器ηを介して伝送されたパワーおよび横軸としての波長
λを使用する第１３ａ図に、結合器波長依存性関数がプ
ロットされる。理論的な計算および実験データが、温度
の増加が、より低い波長の方向で曲線４００によって表
わされたフィルタ機能を、第１３ａ図の左側に変換し、
それによってより高い温度のための新しい曲１４００ａ
を生じることを示している。理論的な＝１算はまた、第
１３ａ図の曲線４００の水平変位が結合器の半値全幅（
ＦＷＨＭ）と火質的に無関係であることを示す。全ガラ
スファイバ光学結合器のためのフィルタ機能の温度依存
性を述べるため、次の式が堤案された。 ３丁 ここで、λｆ・は中心波長のまわりのフィルタ機能の波
長を示し、Ｔは絶ス１温度を示し、αは膨張係数を示し
、かつρは結合器の熱光学係数を示す。 それらの理論；１算の詳細は、Ｇ．メ ルツ（ Ｇ．
ＭｅｌＬＺ ） ′．ｉによる「クロストーク光ファイ
バｌＲ度センサＪ （ ’Ｃｒｏｓｓ−Ｔａｌｋ Ｆ
ｌｂｅｒ−ＯｐＬｔｅＴｅｎｐｃｒａｔｕｒｃ Ｓｅｎ
ｓｏｒ”）と題された「応川光学（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏ
ｐＨｃｓ） Ｊ第２２巻，第３号，１９８３２Ｆ２月１
１１に記載の論文に見出されｉ′？る。この論文はここ
で参Ｒｒ．（として用いられる。 係数（α＋ρ）は、ガラス型から準独立しており、かつ
全ガラス結合器に対して１０−’／’Ｃのオーダでの値
を有している。こうして、典型的に、１／λＣ・δλＦ
／δＴの量は、全ガラス結合器に対して約−１０ｐｐｍ
／’Ｃである。しかしながら、液体層が、結合されたフ
ァイバのコアによって形成された＋８ＩｔＩｉで１Φ人
される、調節’１ｊＪ能なファイバ結合器では、結合器
の熱光学係数はより高い。 数１００のｐｐｎｔ／”Ｃのオーダでの温度依存は、磨
かれたファイバ結Ａ２Ｑでは一般的でないことばない．
，調節可能な磨かれた結合器の温度依存のさらに詳細な
説明が、マイケル・デイゴネット（Ｍｌｅｂａｃｌ Ｉ
Ｈｇｏｎｎｃｔ）″′．９−による「同２ｊ可能な単一
モード光ファイバ結合器の分析」（′へｎａｌｙｓｉｓ
ｏｒ ａＴｕｎａｂｌｃ ＳＩｎＨＩｃ Ｍｏｄｅ
Ｏｐｔｌｃａｌ ｌ’ｌｂｃｒ Ｃｏｕｐｌｅｒ−）Ｎ
ＥＥＥジャーナル クオンタムエレクトロニクス（Ｉ
Ｉ：ｌ；Ｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｒＱｕａｎｔｕｍ １
４１ｃｃＬｒｏｎｉｃｓ）Ｊ、第ＱＥ−１８巻、第４号
、１９８２年４月、７４６頁−７５４頁、およびＭ．デ
ィゴネット（Ｍ、ＤＩｇｏｎｎｃＬ）等による「ｒ１ｔ
−モードファイバ結合ｋにおける多重化波長Ｊ （
” ＷａｖＣｌｃｎｇｔｌ＋Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ
Ｉｎ ＳｉｎｇｌＣ−Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｕ
ｐｌｅｒｓ”）、「応用光学（＾ｐＩ）ｆｌｅｄ Ｏｐ
目ｃｓ） Ｊ第２２巻、第３号、１９８３年２月１口、
４８４頁−４９１頁に見出され得る。 結合器のフィルタ線幅に関すると、それは、選択された
ファイバおよびファイバの曲率゛１′径に依７ｌシて、
数Ａ（狭・１；｝域フィルタ）から数１００ナノメータ
（２００ｎｍまたはその程度）へと女化してもよい。半
値全幅（ＦＷＨＭ）はΔλＣによって典型的に表わされ
、かつ仏送されたパワーの】Ｖ値でのフィルタ機能の線
幅である。Δλｆは第１３ａ図に小されている。 一方、ファイバ源によって放出されたスーパー螢光信号
の波長もまた胆度に依存する。ノ（振および非Ｊｌｊ娠
諒を含むずべてのファイバ源が、係数δλ（ｙ／δＴに
よ−て特徴づけられｔこ｝Ｈ度（こ関してそれらのｈ’
ｌ．出波長の固Ｈ波長依存を承すことが当朶者によって
認識されるであろう。この発明に従ったスーパー螢光フ
ァイバ源の放出スペクトルの温度依在を示す第１３ｂ図
をここで参照する。 第１３ｂ図では、放出スペク１・ルが曲線４０２によっ
て表わされる。温度は、曲線４０２ａを生じるようにこ
のスペクトルを右側に亥換することによってこのスペク
トルに影響を与える。典型的に、ファイバ源の温度依７
７．は１℃につき数ｐｐｒｎ（１０−２０ｐｐｍ／℃）
のオーダである。 ファイバ源の半値全幅（ＦＷＨＭ）、ΔλＰは、典型的
にサブナノメータから数１０ナノメータへと食化しても
よい。しかしながら、ファイバジャイロスコープを含む
ほとんどの光学応用では、２０−３０ｎｍのオーダのＦ
Ｗ Ｈ Ｍが奸まし《は実際に川いられる。 この発明の利点の１９は、／ｌｋ出スペクトルの４度ド
リフ１・を少なくとも部分的に解泪するように、選択さ
れた温度依存特性を−６゛する結合器をｒ１′利に使用
することである。第１３ｂ図は、ファイバ源の赦田スペ
クトルが、温度が上昇するに従ってより高い波長へと変
換され、同特に、同じ温度上昇が、より低い波長へと結
合器の多重化曲線を移動させることを示している。 所与のスペクトルを有する源によって放出された光が、
所与のフィルタ機能を有する結合器によってフィルタ処
理されると、フィルタ処理された光の強度は単に、スペ
クトル関数（ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と、特定の波長に対
するフィルタ関数（ ｒｕｎｃｔｌｏｎ）との積である
。フィルタ処理された光のスペクトルは、したがって、
次の方捏式によって＋５えられる。 Ｐフィルタ処理（λ） ″″Ｐ源（え）゜ Ｐ紹令昏臥） （２）？こ
で ｐ ，，，■壇は全出力信号パワーであり、Ｐ＃は
所４の波長で結合器によって伝送されたＰア，１１を結
合する前のソース１言号のパワーである。 この発明の装置で使用された桔へ器の温度に関して波長
の変化を適切に選択することによって、ファイバ源放出
スペクトルの温度ドリフトを解消し、または少なくとも
最小にすることができる。 ジャイロスコープ応川を含む｛ｌ々な応用では、温庇に
関して安疋化されるべきである放出スペクトル″）量が
・″Ａ″−クト′Ｍ７）ｌ゜′已゛波長１Ｐよりもむし
ろ・Ｉ’ Ｐ−Ｊスペクトル波長くλ〉であることが当
業者によって認識されるであろう。 この甲・均スペクトル波長くλ〉は、ソースによってＪ
ｌｋ出されかつ予徂化結含器によってフィルタ処理され
た１ｒｉ号のための次の式によって規定される。 であり、かつＦ（λ）は結合器のフィルタ関数である。 積分記号ｆの下つきの「スペクトル」は、Ｔｉ’ｔ分が
放出スペクトルの値λに文１して丈行されることを示し
ている。 理論計ｎは、下記の表１および表２に便約された次のよ
うな桔果を生じた。 蟲λ −０．７２１５ ． ＾λ，−２． ０．Δ
λ−０． ７２１５ ． Δλ，−５．０．・・・
（３） ここで、Ｐ（λ）はソースの放出スペクトル関数上の表
において、ここに規定される変数は以下である。 ΔＴは温度℃の変化； Δλ は源のＦＷＨＭ ． ρ Δλｆは結合器のＦＷＨＭ， δλ ／Δλ は源のＦ Ｗ Ｈ Ｍに関して標ρ
ρ 準化された、／ＡＡ庇”＆化ΔＴによる、源放出スベク
トル中央波長の変化； δλ４：／Δλｆは結合器のＦＷＨＭに関して標準化さ
れた、温度食化ΔＴによる、桔含器機能（１゜ｕｎｃｔ
ｉｏｎ）中央波長の変化；（δくλ〉／Δλ ）は多重
化結ｂ器を用ρ いない、温度変化ΔＴによるＮト均スペクトル波長くλ
〉の変化（フィルタ処理されていない）： （δくλ〉／Δλ ）は多重化結合藩を用ρ いた、温度変化ΔＴによる平均スペクトル波長くλ〉の
変化（フィルタ処ｆ’ｌ！された）。 第１表および第２表の最後の列はこの発明において開示
される桔含恭を用いて得られる正味の改良を示す。第１
表および第２表はそれぞれ約１１ｐｐｍ／”ｃの結合器
δλ＋−／δＴの温度依存を有する狭いフィルタ（Δλ
，−２．０）と約８８ｐｐ ｒｎ ／ ”Ｃの結合器δ
λＣ／δＴの温度依７Ｙを有するより広いフィルタ（Δ
λｐ−５．０）にχ・１応ずる。第１表および第２表に
おいて要約された即論上の計鼻の結果において、結果の
範囲を制限しない様々な仮定がなされた。すなわち、源
の放出スペクトルはガウス形であるとみなされる。さら
に、結合器機能はｓｉｎ２関数によって近似され、この
仮説は理論上のモデルおよび火験データによって裏付け
られている。桔ａ器のフィルタ機能はまたいかなる側波
・：１｝も含まないとｋ”Ｚされる。これらの仮定を満
足させる機能を゛６゜するフィルタは適切なファイバ粘
含器を連結することによって容易に得られる。代替的に
、側波・１１シの抑１，リはバルク光フィルタを用いる
ことによって得られ得る。このようなバルク光フィルタ
は温度依存性が高い（典型的には℃につき１ ００ ｐ
ｐ ｍまたはそれ以上のオーダで）が、その効果はバ
ルクフィルタエッジが結合器フィルタ関数の０の近くで
下がるように選択されているので小さい。バルク光フィ
ルタ関数のシフトはそれゆえ桔果として生じたフィルタ
伝送にわずかな影響しか及ぼさない。 第１表および第２表に示される結果は、？Ｎ．信号が多
重化結合器によってｊ−備的に結合されるとき、源の温
度依存においてｍ味の改良があることを明確に示す。フ
ィルタの正味の効果はそれゆえ約５０ｄＢのファクタで
温度によって引き起こされる平均スペクトル波長の女化
を減少させることである。レーザ信号の温度依（ｊ性に
おける改良は、より大きな温度依（７性を有する結合器
の場合（第２表）においてもまた、かつ５０ｄＢのオー
ダにおいてもまた容易に感知できる。 上に述べられた理論上の計算において、値δλｆは所７
ｊの特定の退度変化に対する十旬スペクトル波長くλ〉
を汲小化するように計算されている。 泥信号の温度依存性における正味の改良はそれゆえδλ
ｆのために選ばれた値に依存する。さらにｌｌ算すると
、δλｆがその最適値に正確に設定されないときこの改
良の度合は減少することが示される。改良がδλｆのた
めに選択された値に関してどのように食化するかを示す
第１４図をここで参照する。δλｆ／δλｆの比（最適
）は隅軸に示され、ｄＢで表わした改良δくλ〉／δＴ
は｛黄軸に示される。当業者には、源の温度依存におけ
る改良が、δλＦの値がその最適値の１０％以内で選択
される限り十分な状態のままである（１０ｄＢより大き
い）ことが理解されるであろう。この発明の装置におけ
る結合器を用いかつ結Ａ ｋの温度依存をその最適値の
１０％内で適切に選択することによって、ファイバ源の
温度依存を１０−２０ｐｐｍ／”Ｃから１−２ｐｐｍ／
”Ｃまたはそれより良い値に減らすことが可能である。 上の程論上の計算は結合器の温度依（ｊが線形であると
仮足した。結合器の非線形性を考”慮しかつ、δλｆ／
δＴの選択とλ＋ （Ｔ）の非線形性による組合わさ
れた効果によって値δλＣがもとの値δλＦ（最ｄ！１
）のわずか３０％以内になると仮定すると、第１４図は
３のファクタの改良がこの発明の装置によっても得られ
得ることを明らかに示す。源の温度依７／：における改
良はこの発明のたいていの関連の光学的な応川、特にジ
ャイロスコープにおいて得られ得る。 結合器のフィルタ処理の効果は、源信号の少なくとも１
９の成分が結合器を２度横切る限り、上に運べた実施例
において高められ得る。このような場合、フィルタ処理
された光の強度は源および所与の波長に対するフィルタ
係数の２乗によって出されたフィルタ処理されていない
光の強度の積に等しい。これは次の式によって最もよく
要約される。 Ｐ ｌｌｌｌｅ＋＊ｊ。， ” Ｐ ａａｍ＋ｃ＊ＬＪｌ ’ Ｐ ’ ｒｅｗｐ
ｌ＊ｒＬａ＋ （４ ）この発明の装置はそ
れゆえ、先行扶術においてよく２識された多くの限界を
ｌ’ｉｌ避するので先行技術にχ．１して非常に６利で
ある。結合器の温度依ｌｊ性が源スペクトルの反対方向
に変化するように結合器を適切に選択することによって
、温度によって誘起された源スペクトルの平均的な波長
のシフトを効率的に減らすことが可能である。もし結合
器の温度依存が適切に選択されるなら５ ０−ｄ Ｂと
いう高い正味の改良が得られ得る。しかしながらもしδ
λｆ／δＴの値がその最適値の１０％山で選択されるな
ら、源の温度依存における改良は十分な状態のままであ
る（１０ｄＢのオーダで）。 δλｒ／δＴの値がその最適値の３０％内で選択される
とき利得はまだ容易に感知し得る（約３）。 δλＦ／δＴの値は現７１：知られる光結合器に十分に
適合する。 スーパー螢光ファイバ源以外の他の源に及んでも、上記
の結果は有効なままであることにも注目しなければらな
い。特に、』（振広・：；｝域ファイバレーザの出力の
温度依７ｊもまた多重化結合器を用いかつδλｆ／δＴ
の値を適切に選択することによって大輻に減少され得る
。上記の桔果はより狭い・；；｝域のファイバレーザ源
にも適用できることが理Ｊｌ’／されなければならない
。 ここで、源ＦＷＨＭに対するフィルタＦＷＨＭの比に関
して、安定性および伝達されたパワーの依（ｌ性を表わ
す第１５図を参ｊ１ａする。このグラフにおいて、横軸
はこの比によって表わされる。最も左の縦軸には、スー
パー螢光出力信号の安定性が示され、最も右の軸はスー
パー螢光信号の伝達された出力パワーを示す。フ、ｆル
タを選択するに際して関係した尺度をよりよく川！解す
るために、その特性が第１５図に表わされたフィルタは
温度に関して無眼に安定であると仮定される。出力信号
の安定性の増大は定表では、不安定な源（たとえばロー
レンツｉｌ’／ｔ）にχ・ｌする、固定された安定なフ
ィルタ関数（たとえばｃｏｓ’の関数）のための平均波
長の安定性である。曲線６００が安定していることは、
フィルタＦＷＨＭが所与の源ＦＷＨＭに対して減少する
とき、出力信号の安定性が１曽すことを明確に示す。よ
り狭いフィルタ（小さなＦＷＨＭ）によってフィルタ処
理された出力スベクトルはそれゆえ、より広いフィルタ
（大きなＦＷＨＭ）によってフィルタ処理された出力ス
ベクトルよりも温度依（ｌ性が小さい。しかしながら、
狭いフ，ｆルタの処理機能に対するこの安定性の堆加に
対する兼合いは、曲線６０２によって示されるように、
結合器を介して伝達されるパワーが少ないことである。 当業者にはたしかに、フィルタ処裡の機能が狭ければ狭
いほど、より少ない波長が仏送されかつそれゆえより少
ないパワーが結合器を介して送られるということが認識
されるであろう。 結合器パラメータを適１７Ｊに選択することによって、
源スペクトルの温度依存性をかなり減少させる結合器フ
ィルタ機能を得ることがｎＩ能である。 このフィルタ機能はしかしながら十分に透過性があるの
で、出力先の強度はこの光が川いられるべき様々な応用
に対して十分に強い。源ＦＷＨＭに対するフィルタＦＷ
ＨＭの比のための値０．２０はグラフ上に示される上の
条件を最丑の状態にするようである。この値は２つの曲
線６００および６０２の交差点に対応する。 この発明の好ましい実施例に関連して述べられた光エレ
メントの形態はそれゆえ、この発明のスーパー螢光源に
よ・って出された出力光が、先行技術のいかなるスーパ
ー螢光源の光より温度依存性が小さいようにされている
限り非常に有利である。 Ｎｄドープされたファイバを用いたこの発明のスーパー
螢光源において達成され得る利得はＮｄドープされたフ
ァイバ西の反転されたネオジムイオン母集団の密度に依
存する。利得１＝号の論理上の＝１゛算は、利得ファク
タが１二号バスに対して１５ｄＢのオーダでかなり大き
くなり得ることを示す。 １ ５ｄＢの利得は、レーザロッドを伝搬する信号はお
よそ３１，６のファクタで土曽幅を受けることを暗示す
る。 ここで再び第３図および第１２図を参照して、順方向信
号１１４の堆幅は明らかに逆方向信号１１２の増幅と異
なる。順方向信号１１４はドープされたファイバロツド
１０８の出力（最も右のドープされたファイバ端１２０
）に向かって出されかつｇのファクタで増躯を受ける。 順方向信号はそれゆえ以ドの式で表わされ得るドープさ
れたファイバの出力においてバワーＰ＋を子ｆする。 Ｐ” ＝Ｐｏ ［ｅ’ −１１ − （５）ここ
でＰ。はドープされたファイバ１０８に送り出された信
号の初期パワーであり、ｇは全利得でありかつファクタ
１はスーパー螢光を誘起するために必要なパワーの損失
を表わす。 逆方向信号１１２は２度地幅を受け、υ』めに結合器１
０４または３０４に向かって、ドープされたファイバ１
０８を出し、２番１１に、ドープされたファイバ１０８
を再横断し最終的にそれを出力する。Ｈｔｌｔな理論上
の計算は出力における逆方向信号１１４のバワーＰ−が
以下の式で表わされることを示す。 Ｐ− −Ｐ０ （ｅ”・−１） （６）反１
１″５１１８上の反射はそれゆえ逆方向（：号１１２の
増幅が順方向信号１１４のｊ曽幅よりはるかに優れるこ
とを許容する。順方向信号１１２は１１１に全出力の小
さな部分を表わす。しかしながら、結合器のフィルタ機
能は順方向信号１１４には適川しないことが思い起こさ
れる。順方向信号１１４は火際、いかなる先手段によっ
てもフィルタ処理されることなく、ドープされたファイ
バを直ちに出す。もし利得ｇが十分に大きいなら、順方
向信号１１４は出力の無視できるほどの部分でありかつ
それゆえフィルタ処Ｐ！されない順方向信号１１４の湛
度依仔性｛ｊ全出力信号に実質的な影響を持ｌ：ｔ五（
）。 ｆｌ ｉ’ｊが減少する場合は、順方向信号の寄与は重
要でありかつその桔果、フィルタ処理されない順方向信
号１１４の温度依Ｈ性は全出力信号の温度機能（ １’
ｕｎｅｔｉｏｎ）に影響を与えるかもしれない。 この因難を避けるために、順ノｊ向信号および逆ん向信
号の両方を結合器によってフィルタ処理する、この発明
の池の丈施例が考察された。 第３および第４丈施例の説明 第１６図はこの発明の第３丈施例の概略図を示す。昂１
および第２丈施例を示す第３図および第１２図に関連し
て説明したのと同じ光成分がこの第３丈施例において用
いられる。このシステムはそれゆえポンプａｆｉｘｏｏ
，２つの光ファイバ１０２および１０６、ドープされた
ファイバ１０８，ミラー１１８および結合器１０４を含
む。ミラー１１８はドープされたファイバ１０８の一方
の端１２０に置かれるが、ファイバの他方の端１１６は
奸ましくはスプライス１１０によって光ファイバ１．
０ ２に結合されかつさらに結合器１０４に結合される
。 第３実Ｊｉ！１例における全体システムは以ドの態様で
磯能する。結合器１０４が源波長で１κ号に結合しない
ように選択されているので、ポンプ源信号はポンプ源１
００によって出され光ファイバ１０２に伝送される。上
に述べられた条件において、ドープされたファイバ１０
８スーパー螢光は２つの戒分である、第１６図の矢印に
よって示される順方向信号１１４および逆方向信号１１
２を生じる。結合益１０４はレーザ周波数で１． （１
０％信号を結合するように選択されているので、順方
向信号１１４（図面の左側に向かって方向づけられた）
は！ｌ！１合器１０４を横切り、光ファイバ１０６に結
合される。出力信号は光ファイバ１１Ｊ６上で果められ
る。 逆方向信号１１２はミラー１１８によって反射され、順
方向信号１１４と同じ方法で光ファイバ】０６に出力さ
れる。しかしながら、順方向および逆方向ｆ３号の両方
は結ｎ器によって１度フィルタ処理されることが理角ｌ
／されるであろう。結合器のフィルタ機能はそれによっ
て上に説明した理山から、全出力イ二号の温度依Ｈ性を
減少させ得る。 それゆえ、改良された温度安定性は第１６図に示された
装置から牛じる。この発明の第３実施例における出力信
号のポ味のフィルタ機能は第３図および第１２図に示さ
れる第１の２つの丈施例におけるフィルタ機能とは異な
ることが明らかである。 第１６図のシステムにおける全出力信号はたしかに１度
フィルタ処理されるが、第１および第２丈施例において
は逆方向成分は単独で２度フィルタ処理されかつ順方向
成分はフィルタ処理されないままである。第１の２つの
丈施例に関連して述べられたすべての利点はこの第３丈
施例にも適用する。 第１２図に関連して説明した結合装置に対応ずる別の実
施例もまた考えることがｊｉ（能である。第１７図に示
されたこの第４丈施例において結合器３０４の特性は、
結ａ謂が完全にポンプ源信号波長を結合しかつ本質的に
はレーザ信号波長を結合しないように選択される。ドー
プされたファイバ１０ｇおよびミラー１１８はそれゆえ
桔ａ器３０４のポートＤ＋．：結合される。ポンプ信号
は結合器３０４を介して、ドープされたファイバ１０８
にすべて結合される。出されたレーザ（ｉ号の順方向お
よび逆方向成分は木質的に結合されずかつ光ファイバ１
０６に伝送される。前の実施例に固６′のすべての利点
はやはり＋ｉ効である（特に温度依存性）。 第５実施例の説明 ファイバのジャイロスコープのようなループを紹入れた
オールーファイバ反射２ｇを用いた第５実施例もまたこ
の発明の稍神の範囲内で想像可能である。 オールーファイバ反＋ｌｌ．ｔ器は先行技術において知
られている。特に、オールーファイバ反躬器を用いたＮ
ｄ’＋ドープされたＣＷファイバレーザが、１９８７年
６月Ｉ Ｅ１１：Ｔ ｒ応用光学」 （“Ａｐｐｌｉｃ
ｄＯｐＬｉｃｓ”）の２６巻Ｎｏ．１１のＪ，Ｄ．
ミラー（Ｊ．ｌ）．旧１１ｅｒ）その他による「オール
ーファイバ反ｆｌｆ 器を用いたＮｄ３＋一ドープされ
たｃｗファイバレーザ』（′＾Ｎｄ”−ｄｏｐｅｄ ｅ
ｗ ｆｉｂｅｒ ｌａｓｅｒｕｓｉｎｇａｌｌ−ｒｉｌ
＋ｅｒ ｒｃ『ｌｅｅｔｏｒｓ”）と題された論文のべ
−ジ２１９７から２２０１に開示されている。 この論文はここに引用により援用される。ファイバ反８
・１器は方向性結合器の出力をループバックすることに
よって作られる。不活性オールーファイバミラーは！Ｉ
ｌｌ型的な誘電体または金屈反９．１器とは異なる特性
を有する。結合２κにイ・１随する光はフィールドの２
つの部分力＜ｌ１〜Ｑ Ｗのまわりを反対方向に同るよ
うに分けられる。結合器をさしわたって結合する光はπ
／２位相ラグを受ける。 オールーファイバ反り’？ ：！＆によりーＣ与えられ
る利点を十分にＰ１！解するために、オールーファイバ
ミラーの略図である第１８図を参照する。第３図および
第１２図に関連して説明ｌ７たエレメントは同じ番号に
よって示される。この反射器において、？ましくは単一
モードファイバであるファイバ１０２が用いられ砧ａ器
７ ０ ４の２つの隣接するボー｝＋４１でループバッ
クされる。結合器７０４は奸ましくは溶融された結合器
である。人力ＩＪ号が卸１００から結合器７０４の１９
のポーｉ・に入れられる。人力信号の１９の成分Ｉ，は
結合器７０４を横切らずループを時計の針と反対ノｊ向
に同る。 他の成分ｌ２は結合器７０４の２つの交差横断に関して
ＩＩｆ３１’の針と反χ・Ｉにループを削る。これらの
２つの成分Ｉ，および１■はそれから出力されて、ドー
プされたファイバ１０８の出力（言号およびファイバ１
０２のリターン信号を形成する。簡ノ１１な理論上の計
算は人力フィールドＥ。ＵＴ／ＥＩＮに対する出力の比
ｔは以下の式で！ｊえられることを示す。 ｔ − （１−２Ｋ）（１−７７ ） ｃｘｐ
［（ −α＋ｊβ） ｌ］−＝ （７）ここに
おいて、 Ｋは結合器の強度結合比であり、 ηは強度結合器損失であり、 ａはフィールド損失であり、 βは仏搬定数であり、 １はループの全長であり、かつ Ｊは段素数ベースである。 反８・Ｉシた信号は２つの…反する方向の成分の重ね合
４つせからなり、その各々は回路の間に１度桔ａ器の横
断を経験する。反１４シた信号のための、人力フィール
ドに２１する出力の比は、 ｊｒ＝（ｔ：．．＋ ／ ＥＩ＋＋ ＝２ｊＫ ” （１−Ｋ） ”２（１− η） （！Ｘ
９ ［（ −（ｒ＋ｊβ）１］
・・・（８）によって与えられる。 首業者にはｔが大数であり、ｊ「が虚数であることが裡
解されるであろう。それゆえ反η・１にπ／２の位…変
化が起こる。しかしながら透過において、もしＫ＜（１
，５なら０の１立…食化がありかつＫ＞０．５ならπの
位＃１１変化がある。最大反射串はｄＲ／ｄＫ−０のと
き１ｊえられ、これはＫ−１／２のとき、すべてのファ
イバおよび粘音器損失値に文・１して満たされる。 この発明の第５丈施闘を隠略的に示す第１８図を再び参
照して、ポンプ源１００はｕ合器７０４のファイバ１０
２に結合され多重化此合器７０４のポートＡにおいてポ
ンピング照射を！ｊえる。ポートＢおよびＤの光ファイ
バ１０２はオールーファイバ反射器を形成するように上
に述べた態様でループバックされる。 ポートＣにおけるファイバ１０２はたとえば突合せ結合
またはスプライス溶励で、前の実ｈｈ例において用いら
れたもののようなドープされたファイバ１０８に結合さ
れる。ドープされたファイバ１０８は好ましくはネオジ
ムグラスファイバ（ＮＣＦ）である。ドープされたファ
イバ／＋ｋ出の中央波長において結合比が０．５ （３
ｄＢの！．！ｉ合比に対応する）に、かつ波長ポンプの
ための結合比が０になるように結合器の幾何パラメータ
がさらに選択される。ポンプ信号はそれゆえループによ
って完全に仁送されかつドープされたファイバに）゛ε
仝に結合される。しかしながら、結合器はレーザ信号が
ノａ大反射率（Ｉ（−０． ５）で反射されるように
選択される。・反射されたレーザ信号はこうして、オー
ルーファイバ反射器に関する上の理論上の＝１算におい
て示されるπ／２の位相変化を受ける。オールーファイ
バ反射器の反り．Ｉは次の式で与えられる。 １？−４Ｋ（１−Ｋ）（１−η）２ｅｘｐ（−２αｌ）
・ｒ９）一方、透ＪＴは次の式で表わされる。 Ｔ＝＜１−２Ｋ）２（１−η）２ｅｘｐ（−２αｌ）
−（１０）もしＫ−１／２なら、式（１）および（
２）は、１？ ＝ （ １−７７ ） ２ｃｘｐ（−２
αＩ ） − （１１）Ｔ 一 ロ
・・・（１２）をもたらす。２つの桔果は式（１１
）および（１２）から推論でき得る。損失の少ないオー
ルーファイバ反射器は完全に近い反Ｄ・ｔをグえ得る。 反射されたレーザ信号はそのためドープされたファイバ
に沿って計算されかつ多重化結合本のフィルタ効果を受
け、それによって温度の安定性がよくなる。またレーザ
信号がポンプ（Ｔ−０）に伝送して反されないので、ｆ
．ｉ号経路上のフィードバックが減少する。 この実施例において、逆方向信号のみが第１および第２
実施例と頒似の多重化結合器によってフィルタ処Ｊｌ４
ｊされる。しかしながら、もし利得が十分に大きいなら
、出力信号はほぼ完全に逆方向信号からなることが明ら
かである。前の丈施例に関連して速べた利点はまたオー
ルーファイバ反射器の場合においても適用することもま
た明らかである。この第５実施例は誘電体ミラーを用い
ずかつオールーファイバ光システムのすべての利点を有
する。 第６および第７火施例の説明 前述の実施例において、この発明の最も重形な特徴の１
９は多重化結合器によって行なわれるフィルタ機能にあ
る。このようなフィルタ機能によって温度のより大きな
安定性が６１能になる。前述の実施例において用いられ
た多重化桔含器を、そのパラメータが特定の波長におけ
る透過に関連して適切に選択された先フィルタと置換え
ることが可能である。ここでこの発明に従うさらに別の
２つの実施例をプロ．ツク図の形で概略的に示した第１
９図および第２０図を参照する。 第１９図および第２０図において、各々、ポンプ１００
、高反射率ミラー１１８，ドープされたファイバ１０８
および選択された温度依ｌｌ性を有するフィルタ８０４
を示す４つのブロックが表わされる。第１９図に示され
るシステムは以−ドの態様で動作する。ポンプ源１００
はミラー１１８を照射する光信号を出す。ミラー１１８
はポンプ蝕波長を通すように選ばれる。ミラー１１８は
さらに、ドープされたファイバ１０８に粘会される。 伝送されたポンプ信号はファイバ１０８、奸ましくはＮ
ｄグラスファイバ（ＮＧＦ）を照１１シかつもし適切な
ポンピング条件が合うなら、スーパー螢光を出す。レー
ザ信号はドープされたファイバ１０８の一方の端におけ
る出力である順方向成分１１４と逆方向成分１１２の２
つの成分を有する。 ミラー１１８は逆方向成分波長に対して反射するように
作られかつ逆方向成分１１２はドープされたファイバ１
０８の出力端に向かって反対に反１・１される。出力レ
ーザ信号は次いで、温度により影響されないようにフィ
ルタ８０４によってフィル夕処理される。光結合器の温
度依（７．性の前述の論議に従って、フィルタの温度依
（ｌ性はファイバ源によって出されかつフィルタによっ
てフィルタ処理された信号がフィルタ処理されないレー
ザ信号よりも温度依存性が代くなるように選択される。 第２０図に示された実施例において、フ，ｆルタ８０４
はミラー１１８とドープされたファイバ１０８の間に位
置決めされる。このようにして、逆方向成分１１２のみ
がフィルタ８０４によってフィルタ処理される。逆方向
成分１１２はフィルタ８０４を２度横切り、その１度口
はミラー１１８に向かう途上で、２度目はドープされた
ファイバ１０８の出力端へ戻る途中である。この丈施例
はドープされたファイバの利得が十分に高いなら特に有
利である。 第１９図および第２０図に示される丈施的において多様
なフィルタが用いられ？１１る。前述の火施例の開示に
おいて示されたように、多重化結合器はフィルタとして
作用するのによく適している。 しかしながら、スーパー螢光出力信号の温度依（ｆ性の
減少を許すならいかなるフィルタも適切であろう。 さらに、第１９図および第２０図に示された上の形態は
、この発明の打ましい実施例において開示された非ノ（
振（ファイバの両側にミラーがない）またはノ（振（両
端にミラーが設けられた與型的なドープされたファイバ
）のいずれであってもいかなるドープされたファイバ源
に及び得ることが当業者には即解されるであろう。第１
９図および第２０図に示された実施例において、第２ミ
ラー（図示せず）はドープされたファイバ１０８の第２
端に置かれてもよく、それによってファイバ１０８の共
振を誘起する。ファイバ源によって出された出力信号は
次いでフィルタ８０４によってフィルタ処理され、それ
によって出力信号の温度依（ｊ性が大幅に減少する。フ
ァイバ源によって出された出力信号のスーパー螢光の特
性はフィルタによって生み出されたフィルタ処理の効果
において役割を果たさずかつそれゆえここに議論された
概念は他の型の光信号に幅広く適用ｉ＋Ｊ能であること
が当業者には理解されるであろう。さらに、ファイバミ
：＜の放出スベク１・ルはこの発明の打ましい尖施同に
おけるように店・；１｝域またはより狭い帯域を持ち得
る。最後に、この発明の奸ましい実施例は磨かれた光フ
ァイバ結合器を用いて説明された。 積分された光結合４、双「『１錐テーパ状の溶融された
結合器などの、先行技術の状態の他のＪ（Ｊの結合器が
用いられ得ることもまたＰ！解されるであろう。 この発明はその特定の丈施例に関して述べられたが、当
業者には様々な変更および修１「が示唆されかつ添付の
請求の範囲内の嚢更および修正を含むことが意図される
ことがＰＩ！解されるであろう。
第１ａ図および第１ｂ図はＮｄ ： ＹＡＧのようなド
ープされた材料を使った４つのレベルのドープされたフ
ァイバの簡単化されたエネルギレベル図である。 第２図は３００ＫでのＮｄ ： ＹＡＧの吸収スペクト
ルを示す図である。 第３図は本発明の第１の好ましい実施例を示す＃！略図
である。 第４図は本発明で打ましくはマルチブレクサとして使川
されるファイバオブティックＩＬｊ 合Ｗの断面図であ
り、与えられた曲十半径でそれぞれの弧状の満に装着さ
れる１χ・１のファイバオブティックストランドを示し
、機絨的に磨かれかつ２つのファイバオブティックスト
ランドの間に結合を与えるために位置づけられている。 ｑＳ５図は最小ファイバスベーシングおよびオフセット
の選択された値ならびに２５センチメートルのファイバ
曲串゛１′径に対して、第４図で示されるような結合器
のファイバ結合器の…χ・１拮合パワーχ・１信号波長
を示す図である。 第６図は２００センチメートルのファイバ曲率半径を有
するファイバ結合器に対する第５図と類似した相対結合
バワ一対信号波長の図である。 第７図は４ミクロンの最小ファイバスベーシング、２０
０センチメ−１・ルのファイバ半径および異なる値のフ
ァイバオブセットを６゛するファイバ粘−１′７４にχ
１する相対結合されたバワーχ・１信号波長の図である
。 第８図は本発ＯＪＩのスーパールミネセントソースの出
力対人力ポンブパワーを示す図である。 第９図は８２５ｎｍのポンプ波長での出力パワーの関数
として、本発明のスーパールミネセントソーススベクト
ルの半値全幅を示す図である。 第１０図は８２５ｎｍのポンプ波長に対して４．８ｍＷ
の合計ハワーの本発明のスーパールミネセントソースの
１０６０ｎｍラインのスペクトルである。 第１１ａ図、第１１ｂ図、および第１１ｃ図は本発明の
好ましい実施例で使用される損失のない＋１ｔ−モード
スーパー螢光ドープされたファイバの長さに対する利得
ファクタおよび＾計螢光パワーの１長開を示す。 第１２図は本発明の第２のＩｌｌ−ましい実施例を示す
概略図である。 第１３ａ図および第１３ｂ図は本発明の好ましい吏施例
で使用される結合器のフィルタ関数の温度依（？性、お
よび本発明に従ったファイバソーススペクトルの温度依
（ｆ性をそれぞれ示す図である。 第１４図は本発明のファイバソースに関連して使川され
る結合器の温度依Ｉｊ性の関数として、本発明のファイ
バソースの平均スペクトル波長の温１文安定性における
正味改良を示す図である。 第１５図はファイバソースの゛Ｖ値全副に対するフィル
タの゛１４１ａ全も゛晶の比の関数としての安定性、お
よびこの比の関数としての伝送パワーを示す図である。 第１６図は本発明の第３の大施例を示すＩＩ！Ｅ略図で
ある。 第１７図は本発明の第４の実施例を小ず概略図である。 第１８図は全フィーバ反ＪＩＪ器を組込む本発明の笛５
の実施例である。 第１９図および第２０区はフィルタを使用する本発明の
第５および第６の火施例を示す概略ブロック図である。 図において、１００はソース、１０２および１０６はフ
ァイバ、１０４および２１０は結合器、１０８はドープ
されたファイバ、１１０は接続手段、１１４は順方向信
号、１１２は逆方向信号、１． ２ ０は端部、２１２
はストランド、２１３は満、２１４は対向表面、２１６
はベース、２１８は市状表市である。 特許出廓人 ザ・ボード・オブ・ １・ラステ，ｆ−ズ・オブ・ザ・ レランド・スタンフォード・ ｖ！Ｊｉ＃の浄ｇＩ（内容に変更なし）ＦＩＧ．／σ Ｆ／（；．／ｂ Ｆ／（； Ｊ Ｆ／Ｇ２ ＾Ｃμｍ） ’ｊ Ｍ ｉε：匝關 イ１ｇ導＆ （＝フＯ冫ノ イ言 号 ぼ 長 ｌＩＩワー ＠＋ｏｓｏ●−《―ｗ》 撹 長 ＦＩＧ． ／／σ ７７イ，（で，休１ ＦＩＧ． ／４ Ｊ＜２＞／ＪＴ ｌ１８１ １： 名’ｌ？ ｓ ｚｚ
ＬＯ、８ ｏ，９１ Ｃλ，／１λｒ Ｏ 亀癒Ｃｌ− １．１ 三厭 Ｆ＃ＨＭ Ｆ／θが ＦＩＧ． ／６ １．事１゛トの表示 平或１年特許願第３２０３５１号 ２６允明の名称 ファイバオプティックシステムおよび低い時間コヒーレ
ンスを有する光を発生する方法 ３．補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 ザ・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 ４．代理人 住 所 大阪市北区南森町２丁目１番２９号 住友銀行
南森町ビルＮｕ 大阪（０６）３６１−２０２１ （
ｆｔ）６，袖正の対象 図面全図 ７，補正の内容 別紙のとおり。 （内蜘；支先郭・ノ 以上
ープされた材料を使った４つのレベルのドープされたフ
ァイバの簡単化されたエネルギレベル図である。 第２図は３００ＫでのＮｄ ： ＹＡＧの吸収スペクト
ルを示す図である。 第３図は本発明の第１の好ましい実施例を示す＃！略図
である。 第４図は本発明で打ましくはマルチブレクサとして使川
されるファイバオブティックＩＬｊ 合Ｗの断面図であ
り、与えられた曲十半径でそれぞれの弧状の満に装着さ
れる１χ・１のファイバオブティックストランドを示し
、機絨的に磨かれかつ２つのファイバオブティックスト
ランドの間に結合を与えるために位置づけられている。 ｑＳ５図は最小ファイバスベーシングおよびオフセット
の選択された値ならびに２５センチメートルのファイバ
曲串゛１′径に対して、第４図で示されるような結合器
のファイバ結合器の…χ・１拮合パワーχ・１信号波長
を示す図である。 第６図は２００センチメートルのファイバ曲率半径を有
するファイバ結合器に対する第５図と類似した相対結合
バワ一対信号波長の図である。 第７図は４ミクロンの最小ファイバスベーシング、２０
０センチメ−１・ルのファイバ半径および異なる値のフ
ァイバオブセットを６゛するファイバ粘−１′７４にχ
１する相対結合されたバワーχ・１信号波長の図である
。 第８図は本発ＯＪＩのスーパールミネセントソースの出
力対人力ポンブパワーを示す図である。 第９図は８２５ｎｍのポンプ波長での出力パワーの関数
として、本発明のスーパールミネセントソーススベクト
ルの半値全幅を示す図である。 第１０図は８２５ｎｍのポンプ波長に対して４．８ｍＷ
の合計ハワーの本発明のスーパールミネセントソースの
１０６０ｎｍラインのスペクトルである。 第１１ａ図、第１１ｂ図、および第１１ｃ図は本発明の
好ましい実施例で使用される損失のない＋１ｔ−モード
スーパー螢光ドープされたファイバの長さに対する利得
ファクタおよび＾計螢光パワーの１長開を示す。 第１２図は本発明の第２のＩｌｌ−ましい実施例を示す
概略図である。 第１３ａ図および第１３ｂ図は本発明の好ましい吏施例
で使用される結合器のフィルタ関数の温度依（？性、お
よび本発明に従ったファイバソーススペクトルの温度依
（ｆ性をそれぞれ示す図である。 第１４図は本発明のファイバソースに関連して使川され
る結合器の温度依Ｉｊ性の関数として、本発明のファイ
バソースの平均スペクトル波長の温１文安定性における
正味改良を示す図である。 第１５図はファイバソースの゛Ｖ値全副に対するフィル
タの゛１４１ａ全も゛晶の比の関数としての安定性、お
よびこの比の関数としての伝送パワーを示す図である。 第１６図は本発明の第３の大施例を示すＩＩ！Ｅ略図で
ある。 第１７図は本発明の第４の実施例を小ず概略図である。 第１８図は全フィーバ反ＪＩＪ器を組込む本発明の笛５
の実施例である。 第１９図および第２０区はフィルタを使用する本発明の
第５および第６の火施例を示す概略ブロック図である。 図において、１００はソース、１０２および１０６はフ
ァイバ、１０４および２１０は結合器、１０８はドープ
されたファイバ、１１０は接続手段、１１４は順方向信
号、１１２は逆方向信号、１． ２ ０は端部、２１２
はストランド、２１３は満、２１４は対向表面、２１６
はベース、２１８は市状表市である。 特許出廓人 ザ・ボード・オブ・ １・ラステ，ｆ−ズ・オブ・ザ・ レランド・スタンフォード・ ｖ！Ｊｉ＃の浄ｇＩ（内容に変更なし）ＦＩＧ．／σ Ｆ／（；．／ｂ Ｆ／（； Ｊ Ｆ／Ｇ２ ＾Ｃμｍ） ’ｊ Ｍ ｉε：匝關 イ１ｇ導＆ （＝フＯ冫ノ イ言 号 ぼ 長 ｌＩＩワー ＠＋ｏｓｏ●−《―ｗ》 撹 長 ＦＩＧ． ／／σ ７７イ，（で，休１ ＦＩＧ． ／４ Ｊ＜２＞／ＪＴ ｌ１８１ １： 名’ｌ？ ｓ ｚｚ
ＬＯ、８ ｏ，９１ Ｃλ，／１λｒ Ｏ 亀癒Ｃｌ− １．１ 三厭 Ｆ＃ＨＭ Ｆ／θが ＦＩＧ． ／６ １．事１゛トの表示 平或１年特許願第３２０３５１号 ２６允明の名称 ファイバオプティックシステムおよび低い時間コヒーレ
ンスを有する光を発生する方法 ３．補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 ザ・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 ４．代理人 住 所 大阪市北区南森町２丁目１番２９号 住友銀行
南森町ビルＮｕ 大阪（０６）３６１−２０２１ （
ｆｔ）６，袖正の対象 図面全図 ７，補正の内容 別紙のとおり。 （内蜘；支先郭・ノ 以上
Claims (34)
- （１）ファイバオプティックシステムであって、 波長の第１のスペクトルでのポンピング光を放出するた
めのポンプ源（１００）、レーザ材料でドープされた光
ファイバ（１０８）とを含み、波長の前記第１のスペク
トルでの前記ポンピング光の強度は波長の第２のスペク
トルでの前記レーザ材料内のレーザ光のスーパー螢光放
出を誘起するのに十分であり、前記レーザ光は第１およ
び第２の成分を含み、前記第１および第２の成分は前記
レーザ光が放出される位置において実質上逆方向性であ
り、さらに、 周波数の前記第１のスペクトルでの前記ポンプ源（１０
０）からの放出された光を前記ドープされた光ファイバ
（１０８）の一方端内へ向けるための結合器（１０４）
を含み、前記ポンピング光の強度は前記レーザ材料内の
周波数の前記第２のスペクトルでのスーパー螢光光の放
出を誘起するのに十分であり、前記結合器（１０４）は
周波数の前記第２のスペクトルに対するとは異なる周波
数の前記第１のスペクトルに対する結合効率を有するこ
とを特徴とする、ファイバオプティックシステム。 - （２）前記結合器（１０４）が波長の前記第１のスペク
トルでの前記ポンピング光の実質上十分な結合を与え、
かつ波長の前記第２のスペクトルでの前記レーザ光の結
合を実質上抑制する、請求項１に記載のファイバオプテ
ィックシステム。 - （３）前記結合器（１０４）が波長の前記第２のスペク
トルでの前記レーザ光の実質上十分な結合を与え、かつ
波長の前記第１のスペクトルでの前記ポンピング光の結
合を実質上抑制する、請求項１に記載のファイバオプテ
ィックシステム。 - （４）前記結合器（１０４）が波長の前記第２のスペク
トルでの前記レーザ光の実質上５０％の結合を与え、か
つ波長の前記第１のスペクトルでの前記ポンピング光の
結合を実質上抑制する、請求項１に記載のファイバオプ
ティックシステム。 - （５）前記第１および第２の光成分のうちの少なくとも
１つを反射するための反射器（１１８）をさらに含む、
先行の請求項のいずれか１つに記載のファイバオプティ
ックシステム。 - （６）前記結合器（１０４）が第３のポートを有し、前
記反射器（１１８）が前記第３のポートにおいて前記結
合器（１０４）に結合され、それゆえ前記結合器（１０
４）の前記第３のポートから発出する光を前記結合器（
１０４）の前記第３のポートに戻って反射する、請求項
５に記載のファイバオプティックシステム。 - （７）前記反射器（１１８）が前記ドープされた光ファ
イバ（１０８）の第２の端部に結合され、前記レーザ光
が前記ドープされたファイバ（１０８）の前記第１の端
部を介して前記ドープされたファイバ（１０８）を出る
、請求項５に記載のファイバオプティックシステム。 - （８）前記レーザ光が前記結合器（１０４）の別のポー
トにおいて前記結合器（１０４）を介して前記ドープさ
れたファイバ（１０８）を出る、請求項７に記載のファ
イバオプティックシステム。 - （９）前記結合器（１０４）が第３および第４のポート
を有し、かつ前記反射器（１１８）が前記第３および第
４のポートの間でループを形成する光ファイバを含む、
請求項５に記載のファイバオプティックシステム。 - （１０）前記ドープされた光ファイバ（１０８）が前記
レーザ材料でドープされた単一モードファイバである、
先行の請求項のいずれか１つに記載のファイバオプティ
ックシステム。 - （１１）前記結合器（１０４）内の光の前記結合がエバ
ネセントフィールド結合に起因する、先行の請求項のい
ずれか１つに記載のファイバオプティックシステム。 - （１２）波長の前記第１のスペクトルが８０６ｎｍでの
波長を本質的に含む、先行の請求項のいずれか１つに記
載のファイバオプティックシステム。 - （１３）波長の前記第２のスペクトルが１０６０ｎｍで
の波長を本質的に含む、先行の請求項のいずれか１つに
記載のファイバオプティックシステム。 - （１４）前記レーザ材料が希土類イオンを含み、かつ前
記ドープされた光ファイバ（１０８）が、アルカリ、ア
ルカリ土ケイ酸塩、ケイ酸塩、ゲルマニウム酸塩、リン
酸塩又はホウ酸塩ガラスから本質的になる群から選ばれ
たホストガラスで作られる、先行の請求項のいずれか１
つに記載のファイバオプティックシステム。 - （１５）前記希土類材料がネオジム、イッテルビウムま
たはエルビウムである、請求項１４に記載のファイバオ
プティックシステム。 - （１６）前記ドープされた光ファイバ（１０８）が前記
結合器（１０４）の前記第２のポートとの結合のために
光ファイバに溶融されるかまたは継がれる、先行の請求
項のいずれか１つに記載のファイバオプティックシステ
ム。 - （１７）前記反射器（１１８）が誘電体ミラーを含む、
請求項５に記載のファイバオプティックシステム。 - （１８）前記反射器（１１８）がメタリックミラーを含
む、請求項５に記載のファイバオプティックシステム。 - （１９）前記源（１００）がレーザダイオードである、
先行の請求項のいずれか１つに記載のファイバオプティ
ックシステム。 - （２０）前記源（１００）が色素レーザである、先行の
請求項いずれか１つに記載のファイバオプティックシス
テム。 - （２１）周波数の前記第２のスペクトルで放出される前
記光が広い帯域幅を有する、先行の請求項のいずれか１
つに記載のファイバオプティックシステム。 - （２２）前記結合器（１０４）が並置された光ファイバ
の第１および第２の長さを含み、それが前記第１および
第２の長さの間の光の結合を提供し、光ファイバの前記
第１および第２の長さの各々が第１の端部部分および第
２の端部部分を有し、前記ポンプ源（１００）が光ファ
イバの前記第１の長さの前記第１の端部部分に結合され
、光ファイバの前記第１および第２の長さが光ファイバ
の単一の連続するストランドを形成し、前記光ファイバ
ストランドがループ部分および２つの線部分を形成し、
それらがそれぞれ前記ポンプ源（１００）および前記ド
ープされた光ファイバ（１０８）に接続される、請求項
１に記載のファイバオプティックシステム。 - （２３）ファイバオプティックシステムであって、 周波数の第１のスペクトルでポンピング光を放出するた
めのポンプ源（１００）と、 レーザ材料でドープされた光ファイバ（１０８）とを含
み、前記ポンピング光の強度は、前記レーザ材料が前記
ポンピング光でポンピングされるとき周波数の第２のス
ペクトルでの前記レーザ材料内のスーパー螢光レーザ光
の放出を誘起するのに十分であり、前記レーザ光が少な
くとも第１および第２の成分を有し、さらに、前記レー
ザ光の前記第１および第２の成分のうちの少なくとも１
つを反射するための反射器（１１８）を含み、さらに、
前記光の前記第１および第２の成分のうちの少なくとも
１つをフィルタ処理するためのフィルタ（８０４）を含
み、前記フィルタ（８０４）が選択された低い温度依存
性を有し、それゆえ前記フィルタ（８０４）によってフ
ィルタ処理されるレーザ光がフィルタ処理されないレー
ザ光よりも低い温度依存性である、ファイバオプティッ
クシステム。 - （２４）前記反射器（１１８）が前記ポンプ源（１００
）と前記ドープされた光ファイバ（１０８）との間に置
かれ、前記反射器（１１８）が周波数の前記第１のスペ
クトルでの前記ポンピング光を伝送しかつ周波数の前記
第２のスペクトルでの前記レーザ光を反射する、請求項
２３に記載のファイバオプティックシステム。 - （２５）前記ドープされた光ファイバ（１０８）が前記
反射器（１１８）と前記フィルタ（８０４）との間に置
かれる、請求項２３に記載のファイバオプティックシス
テム。 - （２６）前記フィルタ（８０４）が前記反射器（１１８
）と前記ドープされた光ファイバ（１０８）との間に置
かれる、請求項２３に記載のファイバオプティックシス
テム。 - （２７）前記ドープされたファイバ（１０８）内に共振
空洞を形成するための第２の反射器（１１８）をさらに
含む、請求項２３に記載のファイバオプティックシステ
ム。 - （２８）前記レーザ光が広い帯域幅を有する、請求項２
３に記載のファイバオプティックシステム。 - （２９）前記レーザ光が狭い帯域幅を有する、請求項２
３に記載のファイバオプティックシステム。 - （３０）低い時間コヒーレンスを有する光を発生する方
法であって、 周波数の第１のスペクトルでのポンピング照射の源（１
０８）を設けるステップと、 前記ポンピング照射でレーザ材料でドープされた光ファ
イバ（１０８）をポンピングするステップとを含み、そ
れゆえ周波数の第２のスペクトルでの前記レーザ材料内
のスーパー螢光光の放出を発生し、前記スーパー螢光光
が少なくとも２つの成分を有し、さらに、 光結合器（１０４）内で前記ポンピング光および前記ス
ーパー螢光光を多重化するステップを含み、それは前記
光ドープされたファイバ（１０８）と前記源（１００）
とに接続され、さらにそれは周波数の前記第１のスペク
トルおよび周波数の前記第２のスペクトルに対して異な
る結合効率を有することを特徴とする、方法。 - （３１）前記スーパー螢光光の前記成分のうちの少なく
とも１つを反射しさらに前記反射された成分を前記光ド
ープされたファイバ（１０８）内に向けるステップをさ
らに含む、請求項３０に記載の低い時間コヒーレンスを
有する光を発生する方法。 - （３２）低い時間コヒーレンスおよび低い温度依存性を
有する光を発生する方法であって、周波数の第１のスペ
クトルでのポンピング照射の源（１００）を設けるステ
ップと、 周波数の第２のスペクトルでのレーザ材料内でのレーザ
光の放出を発生するように前記レーザ材料でドープされ
た光ファイバ（１０８）を前記ポンピング照射でポンピ
ングするステップとを含み、前記レーザ光は少なくとも
２つの成分を有し、さらに、 前記第１および第２の成分のうちの少なくとも１つを前
記ドープされた光ファイバ（１０８）内に戻って反射す
るステップと、 選択された温度依存性を有するファイバ（８０４）を用
いて前記レーザ光の前記第１および第２の成分のうちの
少なくとも１つをフィルタ処理するステップとを含み、
それゆえフィルタ処理された成分がフィルタ処理されな
い光よりも低い温度依存性を有することを特徴とする、
方法。 - （３３）前記ポンピングステップが前記ドープされたフ
ァイバ（１０８）内のスーパー螢光を誘起するステップ
を含む、請求項３２に記載の低い時間コヒーレンスを有
する光を発生する方法。 - （３４）前記フィルタ処理ステップが、 前記レーザ光の前記第１の温度ドリフトに実質上等しく
かつ反対の方向のものである予め定められた第２の温度
ドリフトを有する光結合器（１０４）を選択するステッ
プと、 前記結合器（１０４）を用いて前記レーザ光の前記第１
および第２の成分のうちの少なくとも１つを結合して第
３の温度ドリフトを有する結合された成分を発生するス
テップとを含み、それによって前記結合された成分の前
記第３の温度ドリフトが実質上キャンセルまたは最小化
される、請求項３２に記載の低い時間コヒーレンスを有
する光を発生する方法。
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