JPH04287384A - 縦モ−ド選択レ−ザ− - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレ−ザ−、特に稀土類元
素をド−ピングした縦モ−ドを選択するレ−ザ−に関す
るものである。

【０００２】

【発明の背景】光フィアバ−技術の応用は急速なペ−ス
で伸びており、電気通信、センサ−、医療および映像伝
送等はすべて光技術を利用しており、特に事実上制限が
ない帯域幅および低減衰性は有利である。ケ−ブルテレ
ビジョンシステムは、光ファイバ−技術が以前の同軸ケ
−ブル分配方式の有効なかつ経済的な代案として提供さ
れた一つの例である。

【０００３】ハイパワ−のレ−ザ−を１．３又は１．５
ミクロン（μｍ）の領域で動作させることが適している
ときは、光ファイバ−に対する多くの応用面は最もコス
ト的に有利になる。Ｅｒ３＋ファイバ−レ−ザ−により
高レベルの出力を発生できることが明らかにされており
、例えばＭ．Ｓ．オサリバン等（Ｍ．Ｓ．Ｏ’Ｓｕｌｌ
ｉｖａｎ，　　ｅｔ　　ａｌ，）の“高出力でライン幅
の狭いエルビウム・ド−プ・ファイバ−・レ−ザ−”Ｃ
ＬＥＯ　　１９８９，ＴＵＰ３，ｐｐ，１３４−１３６
を参照してもらいたい。

【０００４】エルビウム・ド−プ・ファイバ−・レ−ザ
−の欠点は上記文献によればこれが縦波多モ−ド−であ
るということである。ケ−ブルテレビジョンネットワ−
ク又は同様な応用面で、光ファイバ−に複雑なビデオ信
号を伝送する様な応用に際しては、レ−ザ−を単一縦モ
−ド又は光学振動数で十分に離れたせいぜい数モ−ドで
動作させることが要求される。さもないとビ−トが発生
し（例えば高周波領域に落ち込んだ光学的縦モ−ド間で
）、その結果勢力中のＲＦ帯域に受け容れ難いレベルの
ノイズを生じる。

【０００５】ＲＦ周波数（即ちケ−ブルテレビジョンの
帯域に対しては５．７５ＭＨｚから５５０ＭＨｚ又はそ
れ以上）の順位が十分に接近しているレ−ザ−の動作の
これらのモ−ドは、ＣＡＴＶ用にこのレ−ザ−を使うた
めには抑制をせねばならない。抑制後は残っているモ−
ドだけではＲＦ定義域でビ−ト周波数を発生することは
ないであろう。また縦波多モ−ドの動作では各モ−ドの
タ−ン・オン及びオフのモ−ド分配雑音による過剰強度
雑音（ＲＩＮ）が現れる。技術的に周知の様に、与えら
れたレ−ザ−に存在する実際のモ−ドは、レ−ザ−のキ
ャビティの幾何図形的配置とレ−ザ−のゲインスペクト
ル及びキャビティ中の周波数選択要素により決まる。

【０００６】稀土類元素をド−ピングし、ほとんど単一
モ−ドに抑制されたレ−ザ−を提供できれば有益なこと
であろう。付随モ−ドの周波数が十分に離れていて、ビ
−トを起こさない時は残っていても差し支えなく、この
様なレ−ザ−はＲＦスペクトル中で干渉ビ−トを発生せ
ずに動作させることができ、レ−ザ−からの出力エネル
ギ−は信号伝送のためのクリ−ンな光搬送波とすること
が出来る。本発明は上記の様な利点を持ったレ−ザ−を
提供するものである。

【０００７】

【発明の概要】本発明はクリ−ンな光搬送波を発生させ
るレ−ザ−を提供するものである。レ−ザ−は稀土類元
素をド−ピングした部分でレ−ザ−キャビティを形成さ
せた光ファイバ−のような光伝送媒体から構成されてい
る。キャビティと協調して少なくとも単一モ−ドに抑制
させる手段も備わっている。この抑制手段は光学格子、
ファブリ−　ペロ・キャビティ又は伝送媒体内でのこれ
らの要素の組み合わせから構成されている。また抑制手
段はド−ピングしたキャビティ部分又はド−ピング部分
の外側に設けることも出来る。

【０００８】実施例の一つでは、伝送媒体は環状配置で
、抑制手段はリング部分内の光学格子から構成されてお
り、発振が一方向のみに起きる様、光アイソレ−タがリ
ング内に設けられている。その他の実施例では、光伝送
媒体は環状又は直線配置で、抑制手段はリング内で複数
の直列に接続されたファブリ−　ペロ・キャビティから
構成されている。ファブリ−　ペロ・キャビティは希望
するモ−ド抑制のため長さは等しくない。光アイソレ−
タがレ−ザ−キャビティ内に設けられており、またモ−
ド選択性を強めるためファブリ−　ペロ・キャビティを
含む伝送媒体中に光学格子も設けられている。

【０００９】直列接続のファブリ−　ペロ・キャビティ
を使った実施例で、長さＬの第１ファブリ−　ペロ・キ
ャビティはレ−ザ−キャビティを作るためレ−ザ−媒質
を含む光学材料から形成されており、ｌ＜Ｌである長さ
ｌの第２ファブリ−　ペロ・キャビティは第１ファブリ
−　ペロ・キャビティ内の中心又はほぼ中心近くに位置
する。第１ファブリ−　ペロ・キャビティの長さＬは、
レ−ザ−キャビティの縦モ−ドに制限されて選ばれる。 第２ファブリ−　ペロ・キャビティの長さｌは希望する
レ−ジング波長でのゲインを除くその他のゲインが最小
になる様に選ばれる。２偏光モ−ドでレ−ジングするの
を抑制するため、偏光フィルタ−を第２ファブリ−　ペ
ロ・キャビティの近くに設けることも可能である。

【００１０】第１ファブリ−　ペロ・キャビティはその
一端に反射器を他端に格子をそなえている。第２ファブ
リ−　ペロ・キャビティは、金属、誘電体又は格子構造
のような一対の接近して間隔をとった反射器を備えてい
る。 第２ファブリ−　ペロ・キャビティが、第１ファブリ−
　ペロ・キャビティにより形成されているレ−ザ−キャ
ビティの縦モ−ドを巧みに処理して、ただ一つのモ−ド
のみを選択する。光学材料は例えばエルビウム、ネオジ
ム又はプラセオジムのような稀土類で少なくとも一部分
をド−ピングした光ファイバ−又はシリカ導波管から成
っている。

【００１１】その他の実施例としてド−ピング・レ−ザ
−・キャビティに接続された外部格子を使ってモ−ド選
択を行う方法がある。光アイソレ−タがレ−ザ−キャビ
ティに直列に設けられており、レ−ザ−キャビティは光
ファイバ−、シリカ導波管又はその他の既知構造で形成
されている。稀土類ド−ピング元素にはエルビウム、ネ
オジム、プラセオジム又は類似元素が含まれている。更
に他の実施例でファブリ−　ペロ・キャビティ中にモア
レ格子を設けた例もある。ファブリ−　ペロ・キャビテ
ィの長さは縦モ−ドに制限されて選ばれ、モアレ格子は
前記モ−ドの望むモ−ドに伝送ピ−クを持っているもの
が使われるのである。

【００１２】

【発明の実施例】本発明において縦モ−ド選択性の稀土
類レ−ザ−を提供するものである。各種実施例が図示さ
れているが、この他の例については技術に精通した方々
は以下の説明により明らかとなろう。図１の実施例では
、リング・キャビティ・レ−ザ−がエルビウムド−ピン
グ光ファイバ−１４で構成されている。エルビウムのド
−ピング（中間ゲイン）で光学的ゲインを定着させられ
る。１．５ミクロン領域で動作させるレ−ザ−に対して
はエルビウムが特に有用であるが、１．３ミクロン領域
ではネオジムとプラセオジムが特に有効である。

【００１３】レ−ザ−キャビティ１４は、光ファイバ−
１２と出力ファイバ−２８にレ−ザ−キャビティを接続
している通常の結合器２６を経てポンプレ−ザ−１０で
ポンピングされる。エルビウムの例ではポンプレ−ザ−
１０は標準的には９８０ｎｍ又は１４８０ｎｍの波長で
動作させられる。光アイソレ−タ１６がリングが一方向
の進行波のみを支持する様リング内に設けられている。 光アイソレ−タは一偏光のみを通過させる市販の通常タ
イプのもので、このため希望しない偏光モ−ドはレ−ジ
ングから除かれる。単偏光を使用すると優秀なキャビテ
ィが実現できる。一偏光のみが励起されているので二重
稿は問題にならない。

【００１４】光アイソレ−タ１６の出力は光ファイバ−
１８を経て第１ミラ−２０に、続いて光ファイバ−２２
を経て第２ミラ−２４に接続されている。ミラ−２０及
び２４を備えることで、ファブリ−　ペロ・干渉計で一
対の長さの等しくないミラ−を備えることになり、リン
グレ−ザ−内における波長の選択性が増すことになる。 ファブリ−　ペロ・干渉計の操作に関する検討はＤ．Ｒ
．フ−バ−とＪ．Ｂ．キャロル（Ｄ．Ｒ．Ｈｕｂｅｒ　
　ａｎｄ　　Ｊ．Ｂ．Ｃａｒｏｌｌ）による“光学振動
数掃引ファブリ−　ペロ・干渉計の時間領域のレスポン
ス”，応用光学（Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｏｐｔｉｃｓ），
１９８６，Ｖｏｌ．２５，ｐｐ．２３８６−２３９０で
なされている。

【００１５】図１に図示した構造で、リング内にファブ
リ−　ペロ・干渉計が連結されていることで、レ−ザ−
キャビティ内でより少ない縦モ−ドを選択することがで
きるのである。キャビティの長さはモ−ド数が減少する
様に選ばれる。エルビウムをド−ピングしたシリカ基質
を使った装置では、２つのキャビティのディメンション
は僅か単一モ−ドが維持される様に作ることができ、ま
た１つのキャビティで単一モ−ドを供給できることが例
えば後述の図３で可能である。

【００１６】リングの直径は出来るだけ小さくすること
が望ましく、このことはリング直径を小さくするほど、
縦モ−ドが離れるという事実のためである。技術に精通
している方々ならリング全体をエルビウムド−ピングを
するか又は図１に示した部分１４だけをド−ピングする
かは自明のことであろう。

【００１７】図２は図１に示したファブリ−　ペロ・キ
ャビティの２つの直列の伝達函数を３０として図示した
もので、連結キャビティの振動数は一致し、伝達函数は
各キャビティ内に振動数を発生している。このため例え
ばエルビウム・ド−ピング・ファイバ−１４で形成され
るキャビティ、光アイソレ−タ１６及び光ファイバ−１
８の配置により振動数の一つの集合に共鳴し、光ファイ
バ−２２からなるキャビティで振動数の別の集合に共鳴
し、各キャビティ中の３２，３４と一致する振動数のみ
が加えられ、その他のすべては消去されるのである。

【００１８】図３はモ−ド選択のため図１のファブリ−
　ペロ・干渉計の代わりに格子構造４０を設けた実施例
である。この様な格子の操作はＫ．Ｌ．ベルズレイ，Ｊ
．Ｂ．キャロル，Ｌ．Ａ．ヘス，Ｄ．Ｒ．フ−バ−及び
Ｄ．シュマ−デル（Ｋ．Ｌ．Ｂｅｌｓｌｅｙ，Ｊ．Ｂ．
Ｃａｒｏｌｌ，Ｌ．Ａ．Ｈｅｓｓ，Ｄ．Ｒ．Ｈｕｂｅｒ
ａｎｄ　　Ｄ．Ｓｃｈｍａｄｅｌ）による“光学的多重
化干渉ファイバ−光センサ−システム”，ＳＰＩＥ，１
９８５，Ｖｏｌ．５６６，ｐｐ．２５７−２６４及びＷ
．Ｖ．ソリンとＳ．Ａ．ニュ−トン（Ｗ．Ｖ．Ｓｏｒｉ
ｎａｎｄ　　Ｓ．Ａ．Ｎｅｗｔｏｎ）による“広帯域可
変波長・外部ファイバ−キャビティレ−ザ−の単波長出
力”，ＯＦＣ　　１９８８，Ｖｏｌ．ＷＱ２６，ｐｐ．
１２３で検討されている。本発明によるレ−ザ−を製作
するためには、エルビウムレ−ザ−のゲインカ−ブの中
で希望波長を持った単一モ−ドの波長ピ−クを与える格
子ディメンションを選ばねばならない。

【００１９】図４ではまた格子をモ−ド選択に使った線
形構造を示している。エルビウム・ド−ピング・ファイ
バ−を励起するのに必要な光エネルギ−をポンプレ−ザ
−１０が供給している。格子５４とミラ−５２の組み合
わせでレ−ザ−キャビティの長さが決められる。格子５
４のディメンションによりレ−ザ−のゲインカ−ブ内の
希望する単一モ−ドが得られる。光アイソレ−タ５８が
レ−ザ−キャビティ中の摂動による後方反射を制限する
ことになる。レ−ザ−で発生された光搬送波は光ファイ
バ−６０に出力される。レ−ザ−キャビティの長さでキ
ャビティの自然共鳴が決まり、格子はこれらの自然共鳴
から選択するのに使われる。

【００２０】図４の実施例の線形キャビティは、ファイ
バ−内に格子を組み込んだエルビウム・ド−ピング・光
ファイバ−の一片で構成されている。一方線形キャビテ
ィはエルビウム・ド−ピング・ファイバ−と接続された
ド−ピングしていない格子ファイバ−も含んでいる。ミ
ラ−５２はファイバ−端末に銀、金又はアルミニウムを
蒸着させた後ファイバ−を永久接続して作られている。 一方周知の方法で誘電体ミラ−も作られることもある。

【００２１】図４に示した構成はレ−ザ−を単一波長で
動作させる一つの方法で、反射部５４と５２で決まるレ
−ザ−キャビティの長さは、キャビティ内にただ一つの
ファブリ−　ペロ・モ−ドのみが存在し得る程短いので
ある。このため単一波長でレ−ザ−を動作させることが
できるのであるが、以下にこの様なレ−ザ−の設計の一
例を述べてみる。レ−ザ−は反射器の幅内でのみレ−ジ
ングできる。代表的な反射器帯域幅は１オングストロ−
ムである。ファブリ−　ペロ・キャビティのモ−ド間隔
ＦＳＲ（自由スペクトル範囲）は次式で与えられる。

【００２２】ＦＳＲ＝λｃ２　／（２ｎＬ）ここで ｃ＝光速 ｎ＝ファイバ−の屈折率；１．４６ Ｌ＝レ−ザ−キャビティの長さ λ＝空気中におけるレ−ザ−の波長；１．５５ミクロン

【００２３】１オングストロ−ムのモ−ド間隔（ＦＳＲ
）に対し、レ−ザ−キャビティの長さ（Ｌ）は８．２ミ
リメ−トルと解くことができる。明らかにこの長さはド
−ピングファイバ−の実際に対して短すぎる。エルビウ
ム及びゲルマニウムで深くド−ピングしたプレ−ナ−シ
リカ導波管がマイクロレ−ザ−を作るのに使用できる。 格子の帯域幅を１ピコメ−トルにすることが出来ると、
レ−ザ−キャビティ長はＬ＝８２センチメ−トルと計算
でき、この場合深くド−ピングしたエルビウムファイバ
−を８０センチメ−トルのレ−ザ−キャビティ長にとれ
ば単一波長レ−ザ−が得られる。

【００２４】この様な狭い格子を作る方法がラグダ−ル
，キャサリン　　Ｍ．等（Ｒａｇｄａｌｅ，Ｃａｔｈｅ
ｒｉｎｅ　　Ｍ．ｅｔ　　ａｌ），により“狭帯域ファ
イバ−格子フィルタ−”ＩＥＥＥ　　Ｊｏｕｒｎａｌ　
　ｏｎ　　Ｓｅｌｅｃｔｅｄ　　Ａｒｅａｓｉｎ　　Ｃ
ｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．８　　Ｎｏ．６
，１９９０年８月，ｐｐ．１１４６−１１５０で明らか
にされている。 代わりの方法としては図７に示した複合キャビティレ−
ザ−である。本設計では格子１００及び１０２は１オン
グストロ−ムの反射率帯域幅を有し、同一波長で反射す
る。

【００２５】格子により作られるファブリ−　ペロの自
由スペクトル範囲は格子の反射帯域幅よりも小さいので
、格子の反射帯域幅中には僅かに１つのファブリ−　ペ
ロ・モ−ドしか存在できない。格子１００とミラ−１０
４で作られるキャビティは８０センチメ−トルの長さで
、ＦＲＳは１２８ＭＨｚが得られ、格子１００と１０２
で形成されるキャビティの８ミリメ−トルに対するＦＲ
Ｓは１２．８ＧＨｚが得られる。

【００２６】図７中の短いキャビティは図２で図示した
ピ−ク３２及び３４に類似の稿を作る。図２の稿の間隔
をもっと近付けると８ミリメ−トルのキャビティにより
作られる稿と類似してくる。モ−ド選択性を確実にする
ためには、格子１００，１０２で形成されているファブ
リ−　ペロ・モ−ドに要求される細かさが１００のオ−
ダ−である。疑いなく、格子１００，１０２が帯域幅を
狭く作られる程レ−ザ−がただ一つのモ−ドを選択する
のが容易になる。

【００２７】図４の簡単な配置は、格子５４の光帯域幅
が反射部５４及び５２により形成されているキャビティ
の一つのファブリ−　ペロ・モ−ドより大きく維持され
ているときでも単一波長で動作させられる。これはエル
ビウムレ−ザ−が最も均質に広がっているので単一周波
数発振を自ら選択しようと試みるためである。前記の複
合キャビティの設計は同様に他のレ−ザ−システムにも
適応でき、ネオジムの１．３ミクロンにおける動作はよ
い例となる。

【００２８】本発明を実施するのに使用するポンプレ−
ザ−は、市販されている各種のものが使える。格子もま
た市販品でよく、例えばユナイテッド・テクノロジ−ズ
・コ−ポレ−ション（Ｕｎｉｔｅｄ　　Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｉｅｓ　　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の製品はゲル
マニウム・ド−パントのファイバ−に格子を設けてあり
、高出力のレ−ザ−で例えば２４８ナノメ−トルにおけ
る干渉パタ−ンを作ることに実施している。この干渉パ
タ−ンはファイバ−をさらすことに使われ、その結果局
部的にファイバ−の屈折率が改質されるのである。同様
な手法が前述のベルズレイ等（Ｂｅｌｓｌｅｙ　　ｅｔ
　　ａｌ，）の文献で　　明らかにされている。

【００２９】図４の反射部５２のような反射器は部分反
射ミラ−で構成されており、例えばファイバ−をへき開
し、誘導体を内装し、その後ファイバ−を元の様に永久
接続する。その他のタイプの反射器も使用することがで
きる。反射率が５％から９５％の範囲のほとんど損失の
ないミラ−が入手できる。本発明に関して使われている
アイソレ−タ及び結合器もまた容易に入手できる。

【００３０】図５に本発明の実際化に使うことができ、
その他の図示してある例の実施よりもっと適切な多少大
がかりな実施例を示してある。ポンプレ−ザ−１０が光
ファイバ−７０から結合器７２へエネルギ−を出力する
。格子レンズ７４が結合器７２を介してポンプレ−ザ−
のエネルギ−を受け取るエルビウムド−ピングファイバ
−７６に接続されている。この結合器はレ−ザ−キャビ
ティ中にポンプ光を有効に結合させ、光がレ−ジング周
波数でポンプレ−ザ−に逆戻りするのを防ぐため波長選
択結合器であるべきである。ミラ−７８がエルビウムレ
−ザ−キャビティの長さを決め、光アイソレ−タ８０が
ファイバ−レ−ザ−に逆反射するのを防いでいる。相異
なる格子レンズ７４が、希望する応用に必要なエルビウ
ムファイバ−の長さを経験的に決めるため、接続するこ
とができる。

【００３１】図６は図１のファブリ−　ペロ・干渉計に
図３の格子を結び付けた別のリングレ−ザ−の実施例で
ある。格子９０のディメンションは、少ない縦モ−ド又
は必要ならば単一縦モ−ドで動作できる様にキャビティ
の長さとの組み合わせで選ばれる。レ−ザ−で発生され
た搬送波は結合器２６を経て光ファイバ−９２に出力さ
れる。他の実施例と同様ミラ−２０，２４の位置は、望
む自然共鳴でキャビティの長さを決めることになる。

【００３２】図１、図３及び図６に示した様なリングレ
−ザ−配置では、標準結合器、格子及び光アイソレ−タ
の偏光感度をより良く処理するためリングキャビティ中
に偏光調節器を置く必要がある。手動の偏光調節器はほ
とんどの応用面に対して実用的でないので、この低精密
度及び偏光感度（バイフリンジェンス）の問題の解決法
は、偏光保持ファイバ−と偏光モ−ドの一つのみを励起
させるファイバ−レ−ザ−を作ることである。このよう
な実施例に有用な精密結合器は各メ−カ−から出されて
いる。

【００３３】図８は一対の直列に接続されたファブリ−
　ペロ・キャビティを利用したレ−ザ−の実施例である
。 第１のファブリ−　ペロ・キャビティはレ−ザ−キャビ
ティと同じで格子１１０から反射器１１６まで長さＬで
伸びており、第２のファブリ−ペロ・キャビティは第１
のファブリ−　ペロ・キャビティの中心又はその近くに
置かれている。第２のファブリ−　ペロ・キャビティは
長さｌで第１反射器１１２と第２反射器１１４で形成さ
れている。反射器１１２，１１４は周知技術による金属
、誘電体又は格子構造の組み合わせによる導波管内に作
られている。これに代わって第２のファブリ−　ペロ・
キャビティはレ−ジング波長に伝送ピ−クを持つモアレ
型格子に置き換えることができ、この格子については前
に述べたラグダ−ル等（Ｒａｇｄａｌｅ　　ｅｔ　　ａ
ｌ，）の文献で明らかにされている。

【００３４】図９にこの実施例を示してあるが、これは
格子１１０とミラ−１１６の位置が逆になり、反射器１
１２，１１４がモアレ格子１３０で置き替えられたこと
を除いては図８に示した構造と同じである。図８に示し
て配置で格子１１０は例えばレ−ザ−の動作波長（例え
ば１．５μｍ）で約９５％の反射率である。この波長で
の反射器１１６は約４−１５％の反射率である。第１フ
ァブリ−ペロ・キャビティを形成している格子１１０と
反射器１１６の位置は交替させることも出来る。この様
な実施例ではポンプレ−ザ−１０に隣接する反射器１１
６の反射率はレ−ザ−の動作波長では約１００％で、そ
の透過率はポンプ波長で約１００％である。格子１１０
が光アイソレ−タ１１８の次に位置させられたときは、
レ−ザ−の動作波長では約４−１５％の反射率である。

【００３５】両配置の場合、第１ファブリ−　ペロ・キ
ャビティの長さＬは１メ−トルのオ−ダ−で、第２ファ
ブリ−　ペロ・キャビティの長さｌは１ミリメ−トルの
オ−ダ−である。第２ファブリ−　ペロ・キャビティの
自由スペクトル範囲は格子の反射帯域幅よりも僅かに少
なく、格子は格子の帯域幅にレ−ザ−を限定する。更に
第２ファブリ−　ペロ・キャビティは自由スペクトル範
囲（ＦＲＳ）に帯域幅を限定する。キャビティの長さＬ
はただ１ファブリ−　ペロ・モ−ドが維持できるくらい
に短く選ぶ。

【００３６】第２ファブリ−　ペロ・キャビティは希望
するレ−ジング波長でのゲイン以外のゲインを最小にす
るため、第１ファブリ−　ペロ・キャビティの中心近く
に設ける。この構造で格子１１０と反射器１１２の間と
反射器１１４とミラ−１１６の間に存在する可能性のあ
る希望しないレ−ザ−キャビティ中でのレ−ジングを抑
制するのである。第２ファブリ−　ペロ・キャビティの
最適位置は、格子１１０と反射器１１２の間及び反射器
１１４とミラ−１１６の間のレ−ザ−キャビティの競合
の相対レ−ジングしきい値により決まる。格子１１０と
ミラ−１１６の反射率が等しいときは、第２ファブリ−
　ペロ・キャビティの配置は第１ファブリ−　ペロ・キ
ャビティの中心となる。

【００３７】もし格子１１０の反射率がミラ−１１６よ
り高いときは、第２ファブリ−　ペロ・キャビティ格子
１１０と反射器１１２間のキャビティのゲインを最小に
する様に格子１１０に近付く様に移動させる。反対にミ
ラ−１１６の反射率のほうが高い場合は、第２ファブリ
−　ペロ・キャビティをそれに近付かせる。２偏光モ−
ド中のレ−ジングを抑制するため、光学キャビティの中
心近くに偏光フィルタ−を設け、２本の直線形偏光中の
１本のレ−ジングを抑制することができる。図８の構造
はド−ピング光ファイバ−か、シリカ導波管で現実が可
能である。

【００３８】今や本発明が、少なくとも単一モ−ドに抑
制された光搬送波を発生させるための稀土類元素をド−
ピングしたレ−ザ−を提供するものであることが明らか
になったことと思う。レ−ザ−はド−ピングした光ファ
イバ−、または稀土類元素で直接ド−ピングしたシリカ
基質の様なその他の光伝送媒体で組み立てられる。この
様な構造は高いレベルの完成度が得られることで有益で
ある。本発明について各種の図示した実施例で説明して
きたが、技術に精通した方々ならば、特許請求の範囲に
述べてある本発明の真意及び範囲から離脱することなく
、種々の応用及び改善が行うことができるであろう。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
稀土類元素を添加しほとんどのモ−ドが抑制されたレ−
ザ−を実現できる。そして、付随モ−ドの周波数が十分
に離れていて、ビ−トを起こさない時は残っていても差
し支えなく、この様なレ−ザ−はＲＦスペクトル中で干
渉ビ−トを発生せずに動作させることができ、レ−ザ−
からの出力エネルギ−は信号伝送のためのクリ−ンな光
搬送波とすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ファブリ−　ペロ・縦モ−ド選択のエルビウム
・ファイバ−・リングレ−ザ−の構成図である。

【図２】図１のレ−ザ−において、直列の２つのファブ
リ−　ペロ・キャビティの伝達函数を図示したグラフで
ある。

【図３】モ−ド選択のためのファバ−格子を設けたエル
ビウム・ファイバ−・リングレ−ザ−の構成図である。

【図４】モ−ド選択のためのファイバ−格子を設けた線
形エルビウム・ファイバ−レ−ザ−の構成図である。

【図５】モ−ド選択のための外部格子を設けた線形エル
ビウム・ファイバ−レ−ザ−の構成図である。

【図６】直列のファブリ−　ペロ・キャビティとモ−ド
選択のためのファイバ−格子を設けたエルビウム・ファ
イバ−・リングレ−ザ−の構成図である。

【図７】一対のファイバ−格子を設けた線形複合キャビ
ティ・エルビウム・ファイバ−レ−ザ−の構成図である
。

【図８】第１ファブリ−　ペロ・キャビティとその中心
で第２ファブリ−ペロ・キャビティを備えた線形複合キ
ャビティ・ファイバ−レ−ザ−の構成図である。

【図９】中心にモアレ格子を設けたファブリ−　ペロ・
キャビティを備えた線形複合キャビティ・ファイバ−レ
−ザ−の構成図である。

Claims (35)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光搬送波を発生させるためのレ−ザ−
   で、稀土類元素で少なくとも一部分をド−ピングしたレ
   −ザ−キャビティで、少なくとも単一モ−ドに抑制する
   ためキャビティと動作的に協調する手段を含むことを特
   徴とするレ−ザ−。
2. 【請求項２】　　特許請求項１において、前記抑制手段
   は前記レ−ザ−キャビティ中の光学格子であることを特
   徴とするレ−ザ−。
3. 【請求項３】　　特許請求項２において、前記格子は前
   記キャビティ中のド−ピング部分にあることを特徴とす
   るレ−ザ−。
4. 【請求項４】　　特許請求項２において、前記格子は前
   記キャビティ中のド−ピング部分の外側にあることを特
   徴とするレ−ザ−。
5. 【請求項５】　　特許請求の範囲の前述の各項において
   、前記レ−ザ−キャビティはリング状配置を成し、前記
   抑制手段はリングの一部分内の光学格子から成ることを
   特徴とするレ−ザ−。
6. 【請求項６】　　特許請求項５において、前記格子は前
   記リングのド−ピング部分にあることを特徴とするレ−
   ザ−。
7. 【請求項７】　　特許請求項５において、前記格子は前
   記リングのド−ピング部分の外側にあることを特徴とす
   るレ−ザ−。
8. 【請求項８】　　特許請求項５から７の各項において更
   に、前記リング内に光アイソレ−タを含むことを特徴と
   するレ−ザ−。
9. 【請求項９】　　特許請求項１において、前記レ−ザ−
   キャビティはリング状配置を成し、前記抑制手段は前記
   リング内に複数の直列接続のファブリ−　ペロ・キャビ
   ティを含むことを特徴とするレ−ザ−。
10. 【請求項１０】　　特許請求項９において、前記ファブ
    リ−　ペロ・キャビティは、その長さが等しくないこと
    を特徴とするレ−ザ−。
11. 【請求項１１】　　特許請求項９又は１０において、前
    記ファブリ−　ペロ・キャビティの一つが前記レ−ザ−
    キャビティであることを特徴とするレ−ザ−。
12. 【請求項１２】　　特許請求項１０において、前記ファ
    ブリ−　ペロ・キャビティの長さは前記レ−ザ−キャビ
    ティをほとんど単一モ−ドに抑制することを特徴とする
    レ−ザ−。
13. 【請求項１３】　　特許請求項９から１２の各項におい
    て更に、前記リング内に光アイソレ−タを含むことを特
    徴とするレ−ザ−。
14. 【請求項１４】　　特許請求項９から１２の各項におい
    て更に、前記リング内に光学格子を含むことを特徴とす
    るレ−ザ−。
15. 【請求項１５】　　特許請求項１４において更に、前記
    リング内に光アイソレ−タを含むことを特徴とするレ−
    ザ−。
16. 【請求項１６】　　特許請求項１において、前記抑制手
    段には前記レ−ザ−キャビティに接続された外部格子が
    含まれることを特徴とするレ−ザ−。
17. 【請求項１７】　　特許請求項１において、前記レ−ザ
    −キャビティは光ファイバ−であることを特徴とするレ
    −ザ−。
18. 【請求項１８】　　特許請求項１において、前記レ−ザ
    −キャビティはシリカ導波管であることを特徴とするレ
    −ザ−。
19. 【請求項１９】　　特許請求項１において、前記稀土類
    元素はエルビウム、ネオジム又はプラセオジムであるこ
    とを特徴とするレ−ザ−。
20. 【請求項２０】　　光搬送波を発生させるためのレ−ザ
    −で、レ−ザ−キャビティを与えるため、レ−ザ−媒質
    を含む光学材料から形成された長さＬの第１ファブリ−
    　ペロ・キャビティと、第１ファブリ−　ペロ・キャビ
    ティ中の少なくともほぼ中心に位置するＬより小さい長
    さｌの第２ファブリ−　ペロ・キャビティと、第１ファ
    ブリ−　ペロ・キャビティの長さＬは、レ−ザ−キャビ
    ティの縦モ−ドを限定する様に選ばれ、また第２ファブ
    リ−　ペロ・キャビティの長さｌは望みのレ−ジング波
    長におけるそれを除きゲインが最小になるよう選ばれる
    ことを特徴とするレ−ザ−。
21. 【請求項２１】　　特許請求項２０において更に、前記
    第１ファブリ−　ペロ・キャビティ内で前記第２ファブ
    リ−　ペロ・キャビティの近くに設けた偏光フィルタ−
    を含むことを特徴とするレ−ザ−。
22. 【請求項２２】　　特許請求項２０又は２１において、
    前記第１ファブリ−　ペロ・キャビティは、一端に反射
    器を他端に格子を含むことを特徴とするレ−ザ−。
23. 【請求項２３】　　特許請求項２２において、第２ファ
    ブリ−　ペロ・キャビティは一対の接近して間隔をとっ
    た反射器を含むことを特徴とするレ−ザ−。
24. 【請求項２４】　　特許請求項２３において、前記の接
    近して間隔を取った反射器の少なくとも一つは格子から
    成ることを特徴とするレ−ザ−。
25. 【請求項２５】　　特許請求項２３において、前記の接
    近して間隔をとった反射器はミラ−であることを特徴と
    するレ−ザ−。
26. 【請求項２６】　　特許請求項２０から２５の各項にお
    いて、前記の光学材料は稀土類元素で少なくとも部分的
    にド−ピングされた光ファイバ−であることを特徴とす
    るレ−ザ−。
27. 【請求項２７】　　特許請求項２６において、前記稀土
    類元素はエルビウム、ネオジム又はプラセオジムである
    ことを特徴とするレ−ザ−。
28. 【請求項２８】　　特許請求項２０から２５の各項にお
    いて、前記の光学材料は稀土類元素で少なくとも部分的
    にド−ピングされた導波管であることを特徴とするレ−
    ザ−。
29. 【請求項２９】　　特許請求項２８において、前記導波
    管はシリカ導波管であることを特徴とするレ−ザ−。
30. 【請求項３０】　　特許請求項１２において、前記の稀
    土類元素はエルビウム、ネオジム又はプラセオジムであ
    ることを特徴とするレ−ザ−。
31. 【請求項３１】　　光搬送波を発生するためのレ−ザ−
    で、レ−ザ−キャビティを与えるため、レ−ザ−媒質を
    含む光学材料から形成されたファブリ−　ペロ・キャビ
    ティと、ファブリ−　ペロ・キャビティ内の少なくとも
    ほぼ中心に置かれたモアレ格子と、ファブリ−　ペロ・
    キャビティの長さは、レ−ザ−キャビティの縦モ−ド−
    を限定する様に選ばれ、モアレ格子は前記の１モ−ドで
    伝送ピ−クを示すことを含むことを特徴とするレ−ザ−
    。
32. 【請求項３２】　　特許請求項３１において更に、前記
    ファブリ−　ペロ・キャビティ内の前記のモアレ格子の
    近くに偏光フィルタ−を含むことを特徴とするレ−ザ−
    。
33. 【請求項３３】　　特許請求項３１又は３２において、
    前記のファブリ−　ペロ・キャビティは一端に反射器を
    、他端に格子を含むことを特徴とするレ−ザ−。
34. 【請求項３４】　　特許請求項３１から３３の各項にお
    いて、前記の光学材料は少なくとも部分的に稀土類元素
    でド−ピングされた光ファイバ−であることを特徴とす
    るレ−ザ−。
35. 【請求項３５】　　特許請求項３１から３３の各項にお
    いて、前記の光学材料は少なくとも部分的に稀土類元素
    でド−ピングされた導波管であることを特徴とするレ−
    ザ−。