JPH04501037A - 広帯域光ファイバレーザ - 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】 広帯域光ファイバレーザ 関連出願 この出願は、１９８９年３月９０に出願された米国特許出願連続番号第３１９， ２４１号、１９８８年１２月１６日に出願された米国特許出願連続番号第２８７ ，５７３号、および１９８８年４月１日に出願された米国特許連続番号節１７６ ．７３９号（今は放棄された）からの優先権を主張する。

この発明はレーザの分野であり、かつより特定的には、レージング（ｌａｓｉｎ ｇ）媒体が光ファイバであり、ポンプ光信号でボンピングされ、かつポンプ光信 号の波長と異なる波長を有する出力光信号を発生する、レーザの分野光ファイバ は増加する数の応用のために用いられている。

１つのそのような応用は光ファイバのループを含む光フアイバ回転センサであり 、その中へ２つの光信号が導入されかつ先ループを回って逆伝播することを引き 起こされる。

そのような回転センサは、たとえば、米国特許第４，４１０．２７５号、米国特 許第４，４５６，３７７号、米国特許第４，４８７．３３０号、米国特許第４， ６３４．２８２号、および米国特許第４，６３７，７２２号において説明される 。そのような回転センサに対しておよび他の光フアイバ応用に対して、安定した よく制御された光源を有することが望ましい。

先行技術のレーザは典型的には光波長の大変狭い帯域内のレーザから光エネルギ 出力を集め、かつ比較的長い時間コヒーレンス長を有する。加えて、いくつかの レーザは波長の範囲にわたって同調可能である。たとえば、エレクトロニクス・ レターズ（ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ　ＬＥＴＴＥＲＳ）１９８７年９月２４日、 Ｖｏｌ、２３、Ｎｏ、２０、ｐｐ、１０７６−１０７７、エル・リーキー（Ｌ、 　Ｒｅｅｋｉｅ）などの、［Ｅｒ３＋−ドープされた単一モードファイバレーザ のダイオード・レーザ・ボンピングの動作（ＤＩＯＤＥ−ＬＡＳＥＲ−ＰＵＭＰ ＥＤ　０ＰＥＲＡＴＩＯＮ　ＯＦ　ＡＮ　Ｅｒ”　−ＤＯＰＥＤ　ＳＩＮＧＬＥ −ＭＯＤＥ　ＦＩＢＲＥ　ＬＡＳＥＲ）Ｊにおいて、ファイバ長を変えることに よるエルビウムドープされたファイバの同調範囲の拡張について報告する。エレ クトロニクス中レター（ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ　ＬＥＴＴＥＲ）１９８７年７ 月３０日、Ｖｏｌ、２３、ＮＯ，１６、ｐｐ。

８６５−８６６、シー・エイ・ミラー（Ｃ，Ａ、Ｍｉ　ｌ　１ａｒ）などの、ｒ ８０７ｎｍ波長におけるボンピングされたエルビウムドープされたファイバレー ザの低しきい値ＣＷ動作（ＬＯＷ−ＴＨＲＥＳＨＯＬＤ　ＣＷ　０ＰＥＲＡＴＩ ＯＮ　ＯＦ　ＡＮ　ＥＲＢＩＵＭ−ＤＯＰＥＤ　ＦｌＢＥＲＬＡＳＥＲＰＵＭＰ ＥＤ　ＡＴ　８０７ｎｍＷＡＶＥＬＥＮＧＨ）Ｊにおいて、約１ｍｎ　ＦＷＨＭ （半値全幅）の線幅を有する低しきい値エルビウムドープされた光フアイバレー ザが説明される。ジャーナル・オブ・ライトウェーブ・テクノロジー（ＪＯＵＮ ＡＬ　０ＦＬＩＧＨＴＷＡＶＥ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ）Ｖｏｌ、ＬＴ−４，Ｎ ｏ、７．１９８５年７月、ｇ）ｐ、９５６−６５９、ローレンス・リーキー（Ｌ ａｕｒｅｎｃｅ　Ｒｅｅｋｉｅ）などの、「同調可能単一モードファイバレーザ （Ｔｕｎａｂｌｅ　Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ　Ｆｉｂｅｒ　Ｌａｓｅｒｇ）Ｊに おいて、Ｎｄ”＋ドープされた単一モードファイバレーザの同調特性およびＥｒ ”÷ドープされた単一モードファイバレーザの同調特性が説明される。エレクト ロニクス・レターズ（ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ　ＬＥＴＴＥＲ３）　、Ｖｏｌ、 ２１、Ｎｏ、　１７．１９８５年８月１５日、ｐｐ、７３９−７４０の、アール 参ジエイ・メアズ（Ｒ，Ｊ、Ｍｅａｒｓ）などによる、［ネオジムドープされた シリカ単一モードファイバレーザ（ＮＥＯＤＹＭＩＵＭ−ＤＯＰＥＤ　５ＩＬＩ ＣＡ　ＳＩＮＧＬＥ−ＭＯＤＥ　ＦＩＢＲＥ　ＬＡＳＥＲ３）Ｊにおいて、１１ ０７８ｎの波長における２ｎｍのＦＷＨＶ線幅を有する色素レーザボンピングさ れたファイバリング−キャビティレーザが説明される。ＯＦＣ／１００Ｃ’８７ 、レノ（Ｒｅｎｏ）、ネバダ（Ｎｅｖａｄａ）　、１９８７年１月２１日、イン バイテッド・ベーパー（Ｉｎｖｉｔｅｄ　Ｐａｐｅｒ）Ｗｌｌ、ディピッド・エ ヌ・パイン（Ｄａｖｉｄ　Ｎ、Ｐａｙｎｅ）の「特殊ファイバおよびそれらの使 用（Ｓｐｅｃｉａｌ　ｆｉｂｅｒｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｕｓｅｓ）Ｊにおい て、８０ｎｍの範囲にわたって同調可能な、大変長い（３００メータ）レーザに おける希土類および遷移金属ドープされた単一モードファイバの使用が論じられ る。

成る光フアイバ回転センサなどの、いくつかの応用に対して、短い時間コヒーレ ンス長を有する広帯域光エネルギ源が所望である。光フアイバ回転センサにおけ る広帯域光エネルギ源の使用は、たとえば、カー効果によって引き起こされる位 相誤りを減じるということが論証された。広帯域光信号はまた、コヒーレント後 方錯乱（すなわちレイリー後方錯乱）によっておよびループ内の偏光クロス結合 によって引き起こされるループ１７８からの結合された光信号における位相誤り を減じるために有利に用いられ得る。

たとえば、米国特許第４，７７３．７５９号、カナダ特許第１，２２７，６６０ 号、および米国特許出願連続番号第９０９．７４１号を参照されたく、それは１ ９８６年９月１９日に出願され、ヨーロッパ出願第８７３０８０４３゜６号に対 応し、それらのすべてはこの出願の譲受人に譲渡される。そのような広帯域光源 は、たとえばスーパールミネセント光発光ダイオード、などを含む。模範的なス ーパールミネセントダイオードは、たとえば８００から８５０ナノメートルの範 囲における光波長において比較的広い光線幅（たとえば約１５ナノメートル）を 有する。しかしながら、所与のパワー人力に対して、模範的なスーパールミｊ　 ネセントダイオードはたとえばレーザと比較するとき十分な量の先エネルギを供 給しない。他方、共振空洞レーザは典型的には十分な量のパワーを供給するが、 しかし比較的狭い線幅（たとえば５ナノメートルより小さい）を有する。

これまでは共振空洞レーザで得ることができなかった比較的広い線幅を得る一方 で、比較的高いパワー出力のレーザを得ることが望ましい。さらに、典型的なス ーパールミネセントダイオードの発光（ｅｍｉｓｓｉｏｎ）波長の温度の安定が 多くの応用に対して満足でないことが周知である。

発光波長が広い温度範囲にわたって安定することがまた望ましい。

より最近、スナイザ−（Ｓｎｉｔｚｅｒ）などへの米国特許第４，６３７，０２ ５号が、ネオジムなどの選択された活性状態レーザ材料でドープされたコアを有 する光ファイバを含むスーパー放射光源を説明している。スナイザーなどの特許 における光ファイバは選択された活性状態レーザ材料の吸収帯域のうちの１つ内 の波長を有するレーザ信号源からの光エネルギでボンピングされる。ポンプ光エ ネルギは活性状態レーザ材料によって吸収され、かつフォトンが活性状態レーザ 材料の特性放出（ｅｍｉｓｓｉｏｎ）帯域において放出される。放出された光は 活性状態レーザ材料の放出特性およびファイバの波長依存特性によって決められ た主な波長について分布された波長を有する低コヒーレンス光である。

スナイザーなどにおいて説明された装置は、スーパー螢光の原理に頼って光出力 を発生する。光ファイバの出力端は特定的には非反射性であるように構成され、 それゆえファイバ内を前方へ進む自然放出された光はファイバの出力端から放出 される。ファイバの入力端はダイクロイック反射体を含んでもよく、それゆえフ ァイバの入力端に向かって進むいかなる光もファイバの出力端に反射されて戻り 、光出力を増加する。スナイザーなどの特許は特定的には、「レーザ振動に対し て伝導性の状態は存在せず、それゆえ増幅された自然発光による光発生に伝導性 の状態が保たれる」と述べる。こうして、スナイザーなどの特許の教示は、ファ イバ内のレーザ振動が出力信号における不所望の線の狭化をもたらすであろうと いう従来の知識と一致する。

当業者は光フアイバ光源におけるスーパー螢光の使用が、振動する光が出力波長 における光のさらなる放出を引き起こす共振空洞レーザにおいて得られるほど高 い光信号出力強度を提供しないであろうことを理解するであろう。しかしながら 、共振空洞レーザの使用が広帯域光源を必要とするそれらの応用に対して不所望 に狭い線幅を有する光出力信号を発生するであろうことが前もって理解されてお り、それによって共振空洞レーザを広帯域光源としての使用に対して不利にする 。

発明の要約 この発明は、共振レーザ空洞を設けるために好ましくは光フアイバ構成を用いる 広帯域光源を含む。前に知られた共振レーザとは違い、この発明の共振レーザは 十分に広い線幅を有する光出力信号を供給し、それゆえレーザは光フアイバ回転 センサおよび広帯域光源を必要とする他のシステムと組合わせて用いられ得る。

この発明は特定的には、加えられた人力信号に対して類似の強度を有する他の広 帯域源に比較して光出力強度が比較的大きいということにおいて有利である。加 えて、放出波長の温度の安定性が大きく改良される。

この発明は、好ましくは単一モード光ファイバでなるレージング媒体を有する共 振レーザを含む。共振空洞はレージング媒体へのポンプエネルギの適用に応答し て発光スペクトル内の光を放出する。発光スペクトルはポンプエネルギの第１の 波長における第１の帯域幅およびポンプエネルギの第２の波長における第２の帯 域幅を有し、第２の帯域幅は第１の帯域幅よりもかなり大きい。共振空洞は少な くとも数千の縦モードを支持するようにサイズを決められており、少なくともそ れのいくらかは第１の帯域幅の外であるがしかし第２の帯域幅の内である波長に 対応する。レーザは第２の波長でレージング媒体をポンピングするために、ポン プエネルギの源、たとえば、レーザダイオードを含む。

好ましい実施例において、ポンプエネルギ波長はレージング媒体の吸収帯域のピ ーク吸収波長と一致しない。

この発明の共振レーザは様々な構成で実現されてもよい。

１つのそのような構成において、共振空洞は、第１および第２の端部を有し、か つ第１および第２の端部に近接して位置づけられた、その間の光を反射するため のそれぞれ第１および第２のミラーを有する、光ファイバによって形成される。

ミラーのうちの少なくとも一方が第２の帯域幅内の波長を有する放出された光に 対して部分的に透過性であり、それゆえ放出された光の一部がミラーを介して通 過する。別の構成において、共振空洞がレージング光ファイバのループによって 形成される。多重化結合器（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ　ｃｏｕｐｌｅｒ）がル ープへのおよびそれからの光を結合する。ポンプエネルギがループを回って一度 だけ伝播し、かつ放出された光がループを回って循環し、各循環上で小さな小量 の出力を伴う。さらなる実施例において、共振空洞がレージング光ファイバ、お よび光エネルギの源に結合された第２の光ファイバを含む。多重化結合器が第１ および第２の端部の間の位置において第２のファイバをレージングファイバに結 合し、かつポンプエネルギを第２のファイバからレージング光ファイバに結合し 、一方、放出された光をレージング光ファイバから第２の光ファイバへ結合する 。第１および第２のミラーはレージング光ファイバの第１および第２の端部にそ れぞれ近接して位置づけられ、それゆえ放出された波長でミラー上にすべての光 の入射が実質上反射される。さらに別の実施例において、共振空洞は第１および 第２のループを形成するレージング光ファイバを含み、その間の中間部分を有す る。波長選択多重化結合器がポンプエネルギをレージングファイバに結合するた めに用いられ、それゆえポンプ光がそこを介する複数の通過なしにレージングフ ァイバを横切る。多重化結合器の波長選択的特性はレージングファイバの中間部 分を介して放出された光が複数回通過するというようなものである。

この発明のさらなる実施例に従うと、共振レーザは波長吸収帯域を有するレーザ 材料で形成された光ファイバからなる。レーザ材料がポンプ光での光ポンピング に応答して光を放出する。放出された光の波長は、少なくとも１つの最小または 最大を有する特性曲線に従って吸収帯域を介するポンプ光の波長で変わる。ポン プ光の源は最少または最大のうちの１つに対応する波長において光を発生する。

ポンプ光の波長は好ましくは広帯域発光を発生するようにさらに選択される。

干渉計に広帯域光を供給する方法は、ポンプ波長においてレーザ媒体をボンピン グしてレージング媒体が光を放出することを引き起こすステップを含む。ポンプ 波長が選択された帯域幅を有する非等質的に拡げられた放出を提供するように選 択される。放出の一部はレージング媒体を介して繰返して通過させられ、ディス クリートな波長において光の放出を刺激し、それはスペクトルエンベロープを形 成する。このスペクトルエンベロープは、スペクトルエンベロープ内で効果的に 連続的なスペクトルを供給するために十分な数のディスクリートな波長で満たさ れ、かつ放出が前記干渉計に結合される。

この発明のレーザは特定的にはファイバオプティックセンサにおける使用に対し て有利である。センサは２つの偏光モードを有する先ファイバからなるループを 含み、それの各々は異なる速度において光を伝播し、それによってループを横切 る光に対する２つのモードのための実効（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ）光路長差を提供 する。光ファイバで形成されるレージング媒体を含むレーザが共振空洞を含み、 それはループに光を供給するように結合される。光路長差はレーザの共振空洞の 長さおよび共振空洞を介して光によって進まれた光路の屈折率の積よりも小さい 。レーザは少なくとも数千の縦モードを指示するようにサイズを決められる。好 ましくは、レーザ放出は平均波長の第１の範囲において比較的狭くかつ波長の第 ２の範囲において比較的広い帯域幅を有し、かつポンプ波長はレージング媒体が 平均波長の第２の範囲内である平均波長において光を放出することを引き起こす ように選択される。レージング媒体は好ましくはポンプ波長の変化に実質上感応 しない波長の第２の範囲内の平均波長を有する。

この発明の１つの実施例において、共振空洞レーザは空洞内の光の位相および周 波数を変調するために空洞内に位相変調器を含む。共振空洞内の位相変調は、回 転センサから共振空洞レーザへの変調された光フィードバックによって引き起こ されるセンスされた回転信号における誤すヲ実質上減じるように動作する。ファ ラデーアイソレータもまた共振空洞レーザおよび回転センサの間の光路内に有利 に挿入されてもよく、回転センサから共振空洞レーザヘフィードバックされた変 調された光エネルギを減衰する。

図面の簡単な説明 第１図は、この発明の共振レーザ光源と組合わせて用いられてもよいような光フ アイバ回転センサの概略図である。

第２図はこの発明の共振空洞光フアイバレーザの１つの実施例の概略図である。

第３ａ図ないし第３０図は、様々な入カボンブ波長に対する第２図の共振空洞光 フアイバレーザによって発生される出カスベクトルのグラフ図であり、それはフ ァイバレーザのポンプ可変同調範囲の外の先ポンプ信号でファイバレーザがポン ピングされるときのスペクトル線幅の拡大を示す。

第４図はレーザ出力帯域幅Δλ、対ポンプ波長λＰのグラフ図である。

第５図はレーザ出力平均波長λ、　対ポンプ波長λ＾　ＶＧ Ｐのグラフ図である。

第６図はエンベロープを含む縦モードを示すレーザ出カスベクトルエンベロープ のグラフ図である。

第７図は可視性（ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ）（：Ｉヒーレンスの程度）対この発明 のレーザ光ファイバの出力に対する光路差のグラフ図である。

第８図は光フアイバループを含む共振空洞を形成するために多重化結合器を用い るこの発明の代替の実施例の概略図である。

第９図は１対の端部ミラーと組合わせて多重化結合器を用いるこの発明の代替の 実施例の概略図である。

第１０図は単一光ファイバにおいて共振空洞を形成するために１対の多重化結合 器を用いるこの発明の代替の実施例の概略図である。

第１１図は、回転センサが静止するときの第１図に従う実験的回転センサからの 電気出力信号のスペクトル走査であり、スペクトル走査は、共振空洞レーザが回 転センサのための広帯域信号源として用いられるときの第１図の回転センサから 第２図の共振空洞レーザへの変調された光フイードバツク信号の効果を示す。

第１２図は、回転センサが静止しているときおよび信号源からの光出力が阻止さ れるときの、第１図の回転センサからの電気出力信号のスペクトル走査であり、 スペクトル走査は検出される光エネルギがない状態での電子ドライブおよび検出 回路によって発生される電子ノイズを示す。

第１３図は、ファラデーアイソレータを含むように修正された第１図の回転セン サを示し、かつ位相変調器を空洞内に含むように修正された第２の共振空洞ファ イノ（レーザを示し、共振空洞ファイバレーザは回転センサに対して広帯域光入 力信号を供給する。

第１４図は、第１３図の回転センサからの電気出力信号のスペクトル走査であり 、レーザの共振空洞内の位相変調器の動作によって変調された光フィートノ（・ ツク信号の抑圧によって引き起こされる減じられた電気ノイズレベルを示す。

第１５図は、共振空洞レーザの共振空洞内の位相変調器にドライブ信号が与えら れず、かつファラデーアイソレータがない状態での、第１３図の回転センサの電 気出力の帯形記録であり、回転センサが静止している間の電気出力信号のランダ ムノイズおよびドリフトを示す。

第１６図は、共振空洞内の位相変調器に対してドライブ信号が与えられかつファ ラデーアイソレータがない状態での第１３図の回転センサからの電気出力信号の 帯形記録であり、変調された光フィートノ＜・ツクによって引き起される電気出 力信号におけるノイズを減じることにおける位相変調器の効果を示す。

発明の詳細な説明 この発明は、たとえば、光フアイバ回転センサのための広帯域光源として特定的 に有益な光ファイノ（共振レーザを含む。この発明のレーザと組合わせて有利に 用いられ得る模範的な回転センサ１００が第１図に示される。回転センサ１００ は、矢印で表わされる先人力信号１１Ｎを供給する光源（Ｓ）１１０を含む。入 力信号１１Ｎは第１の光ファイバ１１４に結合され、それは好ましくは単一モー ド複屈折光ファイバである。第１の光ファイバ１１４は回転センサ１００への入 力として働く第１の光フアイバセグメント１２０を含む。第１の光フアイバセグ メント１２０は第１の光方向性結合器（ＤＣ）１２４への伝播経路を提供し、そ れは回転センサ１００の好ましい実施例において、並列の２つのファイバによっ て構成される。そのような結合器の詳細は米国特許第４．４９３，５２８号、第 ４，５３６゜０５８号、４，５６４，２６２号、および４，６０１．．５４１号 において開示される。当業者には集積された光学式結合器もまた用いられてもよ いことが理解されるであろう。

参照される特許において述べられるように、第１の光フアイバセグメント１２０ は第１の方向性結合器１２４の１つのポートへ接続される。第１の方向性結合器 １２４は第２の先ファイバ１２８を第１の光ファイバ１１４と並置することによ って形成される。第２の光ファイバ１２８はまた有利には複屈折単一モード光フ ァイバである。第２の光ファイバ１２８は第１の方向性結合器１２４の近接のポ ートに接続される第２の光フアイバセグメント１３２を含む。

第１の方向性結合器１２４は２つの付加的なポートを有し、それの一方は第３の 光フアイバセグメント１４０に接続され、かつそれの他方は第４の光ファイノく セグメント１４４に接続される。

回転センサ１００の好ましい実施例において、第１の光フアイバセグメント１２ ０内を光源１１０から第１の方向性結合器１２４へ向かって伝播する光エネルギ の約５０％が第３の光フアイバセグメント１４０に直接伝送され、力１つ光エネ ルギの約５０％が第４の光ファイノくセグメント１４４に結合されるように、第 １の方向性結合器１２４力（構成される。第３の光フアイバセグメント１４０内 を第１の方向性結合器１２４に向かって伝播する光エネルギカ（、第１の光フア イバセグメント１２０と第２の光ファイノくセグメント１２８との間で実質上等 しく分割されるとｔｌう点１こおいて、第１の方向性結合器１２４が両方向性で あるとｔｌうことを理解するべきである。

第４の光フアイバセグメント１４４は第１の光吸収ターミネータ（Ｔ）１５０に よって終端となる。第１の光吸収ターミネータ１５０は第４の光ファイノ〈セグ メント１４４からのそれの上のすべての光エネルギの入射を実質上吸収し、それ ゆえ実質上第１の方向性結合器１２４の方へ戻って光が反射されない。

第３の光フアイバセグメント１４０は第１の方向性結合器１２４から偏光器（Ｐ ）１６０への伝播経路を設ける。

当業者は、偏光器はそれが成る型の位相誤りを減じると（１うことにおいて有利 であることを理解するであろう。もし偏光器が用いられなければ、位相誤りの減 少は偏光されない光の使用を介して達成されるかもしれず、それは米国特許第４ ，５２９，３２１号および米国特許第４，６３４゜２８２号において説明される 。偏光器は多くの異なる実施例に従って構成されることができ、かつ有利には米 国特許第４，３８６，８２２号に従って構成される。偏光器１６０はさらに第５ の光フアイバセグメント１６４に接続され、それゆえ第３の光フアイバセグメン ト１４０からの偏光器１６０への光入射は、第５の光フアイバセグメント１６４ 上の偏光器１６０からの出力である。当業者には周知であるように、第１の光フ ァイバ１１４などの単一モード先ファイバは典型的には第１および第２の直交偏 光モードにおいて光を伝播させる。偏光器１６０は、２つの偏光モードのうちの 一方（たとえば第２の偏光モード）において光を阻止するように、かつ他方の偏 光モード（たとえば第１の偏光モード）において伝播する光を伝送するように働 き、それゆえ偏光器１６０から離れて第５の光フアイバセグメント１６４内を伝 播する光は実質上第１の偏光モード（すなわち偏光された光）のみにおける光を 含む。

偏光器１６０からの偏光された光は第５の光フアイバセグメント１６４を介して 第２の方向性結合器（ＤＣ）１７０のボートへ伝播する。第２の方向性結合器１ ７０は光を第１の光ファイバ１１４の第６の光フアイバセグメント１７４へ結合 する。第６の光フアイバセグメント１７４はループ１７８に形成され、それはそ のまわりにループが回転させられるべき軸に対して一般的に垂直な面内にある。

第６の光フアイバセグメント１７４は第２の方向性結合器１７０の近接ボートに 戻り、それはこうしてループ１７８を閉じる。第１の光ファイバ１１４は第２の 方向性結合器１７０から延在して第７の光フアイバセグメント１９０を形成する 。第７の光フアイバセグメント１９０は第２の光吸収ターミネータ（Ｔ）１９４ によって終端となり、それは第７の光フアイバセグメント１９０内を伝播する光 を吸収し、それゆえそれは第２の方向性結合器１７０の方に戻って反射されない 。

第２の方向性結合器１７０は、上記に論じられた、第１の方向性結合器１２４の 構成に類似の態様で好ましくは構成される。第５の光フアイバセグメント１６４ から第２の方向性結合器１７０への偏光された光の入射は矢印ＩＣＷおよびＩＣ ＣＷによって示される２つの実質上等しい部分に分割され、それはそれぞれ時計 回りの方向および時計と反対回り方向でループ１７８を回って第６の光フアイバ セグメント１７４内を伝播する。２つの逆伝播する先部分Ｉ。１およびＩＣＣ’ ＃は第２の方向性結合器１７０において再結合され、矢印１０ＵＴによって示さ れるループ光出力信号を供給する。２つの逆伝播する光信号からの結合された光 エネルギは第５の光フアイバセグメント１６４に結合されて偏光器１６０へ伝播 する。結合された光エルネギの一部が第７の光フアイバセグメント１９０に結合 されて第２の光吸収ターミネータ１９４に伝播し、そこでそれは吸収される。当 該技術において周知であるように、第５および第７のセグメントにおける光出力 の比は、それらが第２の方向性結合器１７０によって再結合されるときの逆伝播 する先部分の位相関係に依存する。

第２の方向性結合器１７０から偏光器１６０に戻って伝播する光は再び偏光され 、それゆえ第１の偏光モードにおいて伝播する光のみが偏光器を介して第３の光 フアイバセグメント１４０へ伝送される。偏光器１６０からの偏光された光は第 １の方向性結合器１２４に伝播し、そこでそれは２つの実質上等しい部分に分け られ、そのうちの一方は第２の光フアイバセグメント１２８に結合され、かつそ の他方は第１の光フアイバセグメント１２０に結合される。

第２の光フアイバセグメント１２８内の光は、矢印ＩＤＥ□よって表わされ、光 検出器（Ｄ）２００に伝播し、それは第２の光フアイバセグメント１２８内の光 エネルギの強度を検出し、かつこうしてループ１７８からの結合された光エネル ギの強度を検出する。検出器２００は線２０４上に電気出力信号を供給し、それ は検出された強度に応答する。当該技術において周知であるように、ループ１７ ８からの結合された光エネルギの強度は２つの逆伝播する光信号の相対的位相に 依存し、それは順に部分的にループ１７８の回転速度に依存する。

検出された光強度を回転の大きさおよび角度方向を表わす出力信号に変換するた めの様々な装置および技術が前述の米国特許第４．４１０．２７５号、米国特許 第４，４５６．３７７号、米国特許第４．４８７．３３０号９．米国特許第４． ６３４，２８２号、および米国特許第４，６３７゜７２２号において開示される 。たとえば、ドライブおよび検出電子回路ブロック２１０が示される。ドライブ および検出電子回路ブロック２１０は線２１４上に電気出力信号を供給し、それ は位相変調器（Ｍ）２１８に結合される。

位相変調器２１８はループ１７８の中心からオフセットする位置において第６の 光フアイバセグメント１７４に結合される。ドライブおよび検出電子回路ブロッ ク２１０は、２つの逆伝播する光信号ＩＣＷおよびｔｃｃｗの位相を変調するた めに選択された特定の周波数で位相変調器２１８を駆動する。駆動および検出電 子回路ブロック２１０はさらに線２０４上の光出力信号の電気表現を同期して（ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｌｙ）復調するために特定の周波数を用い、線２３０上 に電気出力信号を供給し、それはループ１７８の回転速度を表わす。回転センサ の動作の付加的な詳細が前述の米国特許第４．４１０，２７５号、米国特許第４ ，４５６，３７７号、米国特許第４，４８７．３３０号、米国特許第４，６３４ ，２８２号、および米国特許第４．６３７，７２２号において見い出され得る。

第１図に示される回転センサが閉ループ構成にある一方で、米国特許第４，７７ ９，９７５号において説明されたような他の構成が用いられてもよいことが理解 されるであろう。

第２図はこの発明に従って構成される共振空洞レーザ３００の模範的な実施例を 示し、それは第１図において光源１１０として有利に用いられ得る。示されるよ うに、レーザ３００は、ネオジム（Ｎｄ）でドープされたシリカグラス光ファイ バまたは別の適切な材料で形成された、好ましくは単一モード光ファイバである 光レーザファイバ３１０を含み、それはポンプ波長でのポンプ光信号に応答して 放出波長での出力光を発生するためにレーザ動作する。たとえば、先ファイバ３ １０は重量で０，１％ないし１．　０％の範囲の濃度のネオジムでドープされて もよい。ここに説明された実施例において、好ましい光ファイバ３１０は、約１ モルパーセンテージＰ２０．および３００ｐ、ｐ、　ｍネオジム（Ｎｄ）で同時 にドープされた（ｃｏ−ｄｏｐｅｄ）Ｇｅ０２−５　ｉ０２の従来の電気通信型 光ファイバを含む。模範的な光ファイバ３１０は約３ミクロンのコア半径および 約１２５ミクロンのクラツディング半径を有する。

光ファイバ３１０はメートルあたり約１３ｄＢの速度において８１０ナノメート ルのピーク吸収波長において光を吸収する。そのような光ファイバ３１０は、英 国のブリティッシュ・テレコム・リサーチ・ラボラトリーズ・オブ幸イブスイッ チ（Ｂｒｉｔｉｓｈ　Ｔｌｅｃｏｍ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉ ｅｓ　ｏｆ　Ｉｐｓｗｉｃｈ）によって製造される。

ネオジムの吸収範囲（たとえば、約７９０ナノメートルないし約８５０ナノメー トル）におけるポンプ波長において光信号でボンピングされるとき、十分な強度 において、ネオジムのドーピングは約１０５０ナノメートルないし約１０８０ナ ノメートルの放出範囲において光を放出し、それは下記により十分に論じられる であろうように、ポンプ波長およびポンプ強度に依存する。１４００ナノメート ルの周囲の波長の範囲における光の付加的な放出があり、しかしながら、そのよ うな放出は実質上より低い強度を有する。

レーザ光ファイバ３１０は好ましくは１メートルよりも大きな長さを有し、かつ それは３００メートルの大きさかもしれない。光ファイバ３１０は第１の端部３ １４および第２の端部３１８を有する。第１の端部３１４に近接の光ファイバ３ １０の第１の端部部分３２２は好ましくは第１のキャピラリチューブ３２６内に 囲まれ、第１の端部部分３２２のための支持を提供しかつ第１の端部部分３２２ の正確な整列のための手段を提供する。類似して、第２の端部３１８に近接の光 ファイバ３１０の第２の端部部分３３０は好ましくは第２のキャピラリチューブ ３３４内に囲まれる。第１端部３１４および第２端部３１８は正確に研削されか つ磨かれており、それゆえ第１の端部３１４および第２の端部３１８はそれぞれ 、第１の端部部分３２２および第２の端部部分３３０の縦軸に実質上垂直な平ら で平面の表面を規定する。好ましい実施例において、第１のキャピラリチューブ ３２６は光ファイバ３１０の第１の端部３１４と同時に研削されかつ磨かれ、そ れゆえ第１のキャピラリチューブ３２６の端部は第１の端部３１４と共面である 。類似して、第２のキャピラリチューブ３３４は光ファイバ３１０の第２の端部 ３１８と同時に研削されかつ研摩され、それゆえ第２のキャピラリチューブ３３ ４の端部は第２の端部３１８と共面である。

光フアイバ共振レーザ３００は光ファイバ３１０の第１の端部３１４に近接して 取付けられた第１のミラー３４０を含む。第１のミラー３４０は、好ましくは、 ポンプ信号の波長に対応する、光波長の第１の範囲における反射性を実質上有さ ず、かつ、放出された信号の波長に対応する、波長の第２の範囲における実質上 １００％の反射性を有するダイクロイックミラーである。そのようなダイクロイ ・ツクミラーの構成は当該技術において周知である。ダイクロイック第１ミラー ３４０は平坦な反射性表面を好ましくは有し、かつ第１の端部３１４に関して取 付けられ、それゆえ第１のミラー３４０の平坦な反射性表面は第１の端部３１４ の表面と平行である。こうして、第１のミラー３４０の平坦な反射性表面に垂直 な線は光ファイ／＜３１０の第１の端部部分３２２の縦軸と整列する。この発明 の１つの実施例において、第１のキャピラリチューブ３２６は有利には第１のミ ラー３４０に対する取付表面として用いられて上記で説明された整列を提供する 。第１のミラー３４０は適切な接着剤で第１のキャピラリチューブ３２６に装着 されてもよい。この発明の好ましい実施例において、第１のミラー３４０は光フ ァイバ３１０の第１の端部３１４上に直接反射性コーティングを置くことによっ て製作される。

光フアイバ共振レーザ３００は光ファイバ３１０の第２の端部３１８に近接して 取付けられる第２のダイクロイックミラー３５０を含む。第２のミラー３４０は 好ましくは波長の第１の範囲内の光を実質上反射しない。第２のミラー３４０は 波長の第２の範囲に関して部分的に反射性のミラーである。たとえば、第２の範 囲の波長に対する第２のミラーの反射性は有利には９０％ないし９５％の範囲で あるように選択される。そのような部分的に反射性のミラーの構成は当該技術に おいて周知である。部分的に反射性の第２のミラー３５０は好ましくは平坦な反 射性表面を有しかつ第２の端部３１８に関して取付けられ、それゆえ第２のミラ ー３５０の平坦な反射性表面は第２の端部３１８の表面と平行である。こうして 、第２のミラー３５０の平坦な反射性表面に対して垂直な線は光ファイバ３１０ の第２の端部部分３３０の縦軸と整列させられる。第２のキャピラリチューブ３ ３４はＨ利には第２のミラー３５０に対する取付表面として用いられて上記で説 明された整列を提供する。この発明の１つの実施例において、第２のミラー３５ ０は適切な接着剤で第２のキャピラリチューブ３３４に装着されてもよい。好ま しい実施例において、第２のミラー３５０は光ファイバ３１０の第２の端部３１ ８上に反射性コーティングを置くことによって製作される。

光フアイバ共振レーザ３００はたとえば好ましくはレーザダイオード（ＬＤ）で ある光ポンプ源３６０をさらに含む。光ポンプ源３６０は波長λＰにおける、矢 印３６４で表わされる、ポンプ光信号を発生し、それは光ファイツク３１０のネ オジムドーピングの吸収範囲における第１の波長のうちの選択された１つに対応 する。第１の波長の選択された１つの選択はここで説明される発明のエレメント であり、かつ下記により十分に論じられるであろう。

光ポンプ源３６０は、第１のダイクロイックミラー３４０および光ファイバ３１ ０の第１の端部部分３２２の縦軸に関して整列させられ、それゆえポンプ光信号 ３６４は実質上反射または屈折なしに第１のダイクロイ・ツクミラー３４０を介 して通過し、かつ第１の端部３１４を介して先ファイバ３１０の第１の端部部分 ３２２内へ導入される。ポンプ光信号３６４は、第２図に示されるように、第１ のレンズ３６６によって光ファイバ３１０の第１の端部部分３２２の縦軸上に焦 点を合わされてもよい。その代わりには、第１の端部３１４上に直接置かれた第 １のミラー３４０を有する好ましい実施例において、第１の端部３１４はポンプ 源３６０の出力に近接して位置づけられ得る（たとえば、反射性コーティングの 引っかきを避けるためにその間に小さなスペースを６してポンプ源出力を第１の 端部３１４に突き合わせ結合することによって）。

第１の端部部分３２２内に導入されたポンプ光信号３６４は第２の端部３１８に 向かって光フアイバ３１０内を伝播する。ポンプ光信号３６４が第２の端部３１ ８に向がって伝播するにつれて、ポンプ光信号３６４の先エネルギが先ファイバ ３１０のネオジムドーピングイオンによって吸収され、イオンが状態を変えるこ とを引き起こす。イオンが緩和する（すなちわ、それらの元の安定した状態に戻 る）とき、フォトンがポンプ波長よりも長い放出波長で放出される。この放出効 果は当該技術において周知であり、かつ十分な強度のポンプ光信号でネオジムド ープされたファイバをポンピングすることによってスーパー螢光広帯域源を発生 することを有利にするために用いられてきたし、それは低時間コヒーレンスを有 する出力信号を供給するようにランダムな態様で自然放出を引き起こす。たとえ ば、米国特許第４，６３７，０２５号を参照されたい。そのようなスーパー螢光 広帯域源は、放出された光が先ファイバの第２の端部を直接置て通過するか、ま たはせいぜい、第１の端部において反射させられかつそれからさらなる反射なし に第２の端部から出て通過するように特定的に構成される。

こうして、そのようなスーパー螢光広帯域源は共振空洞レーザと同し態様では動 作しない。

この発明において、自然放出された光が最初は光ファイバ３１０の第１の端部３ １４に向かって向けられ、かつこうして第１のダイクロイックミラー３４０に向 けられ、それが第２の端部３１８に向けてかつこうして第２のダイクロイックミ ラー３５０に向かって戻って反射されるであろう。この反射された光は、最初第 ２の端部３１８に向けられた自然放出された光とともに、部分的反射性第２ダイ クロイツクミラー３５０によって部分的に反射されるであろう。換言すれば、第 ２のダイクロイックミラー３５０に向かって伝播する光の約９０ないし９５％が 第１の端部３１４に向かって戻って反射されるであろう。第２のダイクロイック ミラー３５０に向かって伝播する光の他の５ないし１０％は第２のダイクロイッ クミラー３５０を介して伝送され、かつ矢印３７０によって表わされる波長λ、 におけるレーザ出力信号として共振レーザ３００から放出されるであろう。１つ の実施例において、レーザ出力信号３７０が、光ファイバ３１０の第２の端部部 分３３０の縦軸と整列する第２のレンズ３７２によって第１図の光ファイバ１１ ４の入力端部部分１２０の入力端部上に焦点を合わせられる。その代わりには、 この発明の好ましい実施例において、そこでは第２のミラー３５０が第２の端部 ３１８上に反射性コーティングを置くことによって製作され、第２の端部３１８ が光ファイバ１１４の入力端部部分１２０の入力端部に突き合わせ結合され得る 。

第１の端部３１４の方へ戻って反射される光は再び第１このダイクロイックミラ ー３４０によって反射され、それゆえそれはもう−変節２の端部３１８の方へ伝 播するであろう。この同じプロセスが光ポンプ源３６０からのポンプ光信号３６ ４の連続人力に応答してネオジムドーピングイオンによって自然放出された付加 的な光に対して繰返されるであろう。こうして、第１のダイクロイックミラー３ ４０、第２のダイクロイックミラー３５０およびその間の光ファイバ３１０が空 洞を規定し、その中でレーザ光が振動する。空洞内で振動するレーザ光はネオジ ムイオンからの付加的なフォトンの放出を刺激しかつこうして放出されたレーザ 光の強度を増加する。

第２図の上記に説明された構成に類似の構成がこれまで共振空洞レーザを提供す るために用いられてきた。しかしながら、そのような共振空洞レーザが狭い線幅 を有するレーザ出力信号を供給することが先に教示された。簡潔には、空洞内で 振動するレーザ光は、往復光経路長（たとえば、第２図の２つのミラーの間の空 洞の長さの２倍）が放出された光の波長の倍数であるとき共振するであろう。こ うして、共振波長における付加的なフォトンの優先的発生があるであろう。たと えば、そのような構成は、８００ないし８１５ナノメートルの範囲における光ポ ンプ信号でボンピングされるとき、２ないし６ナノメードルの範囲における線幅 を６するレーザ出力信号を発生するために用いられ得る。この範囲は、ネオジム ドープされたシリカファイバのポンプ可変同調範囲と呼ばれ、１０５４ないし１ ０７２ナノメートルの範囲におけるレーザ出力信号に対応する。この範囲内で、 レーザ出力波長λ、の範囲は光ポンプ波長λＰが増加するにつれて増加するであ ろうし、一方レーザ出力の狭い線幅は比較的一定のままである。

レーザファイバ３１０のポンプ可変同調範囲の十分に外側であるポンプ波長λＰ でネオジムドープされたシリカファイバ３１０に光ポンプ信号が与えられるとき 、こうしてネオジムドーピングイオンのレージング動作によって発生された先出 力信号３７０は驚くほど広い線幅を有することを出願人は見い出した。たとえば 、光ファイバ３１０が約８１５ナノメートルないし約８２５ナノメートルの範囲 内の波長λＰを有する光ポンプ信号３６４でポンピングされるとき、レーザ出力 信号３７０の波長λ、は、ポンプ光信号の波長のこの８１５ないし８２５ナノメ ートルの範囲にわたって（ｏｖｅｒ）著しく変わらない広い範囲の波長を含む。

たとえば、約１８ないし１９ナノメートルの半値全幅（ＦＷＨＭ）の測定された 線幅とともに、約１０５５ナノメートルないし約１０７５ナノメートルの波長の 範囲をレーザ出力信号３７０は含む。線幅に関するこの同じ拡大効果がポンプ可 変同調範囲より下のポンプ光信号３６４の波長において見い出された。たとえば 、約７９４ナノメートルのポンプ波長λＰにおいて、レーザ出力信号３７０の線 幅が、約１０５３ナノメートルないし約１０６８ナノメートルである波長の範囲 とともに、約１５ナノメートルであると測定された。下記に論じられる理由のた めに、光ポンプ波長λｅは好ましくは約８２２ナノメートルであるように選択さ れる。

レーザ出力放出スペクトルのグラフである＊３ａ図ないし第３０図を参照するこ とによって前述のことが視覚化され得る。これらのグラフは先ポンプ信号３６４ の１５の異なる波長λｒに対するレーザ出力信号３７０において測定されたパワ 一対レーザ出力信号３７０の波長λ、を示す。

ポンプ波長は約７９３ナノメートルから約８３１ナノメートルに位置する。各グ ラフにおける水平目盛りはナノメートルでの出力波長λ、であり、かつ垂直目盛 りは出力パワーである。垂直目盛りの単位は示されず、なぜならば出力パワーは 絶対パワーに対して目盛り決めされていない光検出器で測定されたからである。

こうして、垂直目盛り上の単位は任意の単位であり、それゆえ各人力波長λｅご とのパワー出力が比較され得る。

第３ｄ図ないし第３ｈ図はそれぞれ、約８０１．１ナノメートル、８０３．９ナ ノメートル、８０６．５ナノメートル、８０９．２ナノメートルおよび８１１． ９ナノメートルの入カボンブ波長λＰに対するレーザ出カスベクトルを表わす。

入カボンブ波長のこの範囲は一般的に光レーザのポンプ可変同調範囲と呼ばれる 。入カボンブ波長λｒが増加するにつれて、出力波長スペクトルの平均波長が増 加することが理解される。同時に、半値で（すなわち半値全幅（ＦＷＨＭ））＃ Ｊ定された、スペクトルの光帯域幅は範囲にわたって（たとえば範囲にわたる約 ５ないし８ナノメートル）比較的狭いままである。

ポンプ可変同調範囲の上および下の波長において、レーザ出カスベクトルが拡大 し始めることが理解され得る。こうして、ポンプ可変同調範囲の各端部において 上方および下方の広帯域領域がある。たとえば、７９８．９ナノメートルの光ポ ンプ波長λＰに対するレーザ出カスベクトルを表わす第３Ｃ図において、光帯域 幅はＦＷＨＭ測定されたとき約１５ナノメートルへ拡大された。ポンプ波長λｒ が第３ｂ図および第３ａ図に示されるようにそれぞれ７９５゜７および７９３． ０の波長に対して減少されるとき、光帯域幅はポンプ可変同調領域における帯域 幅よりも大きいままである。

同じ態様において、第３１図ないし第３０図は光フアイバレーザ３００のポンプ 可変同調範囲より上のポンプ波長に対応する出カスベクトルを示す。出カスベク トル帯域幅が約１６ないし１８ナノメートルへ拡大しかつポンプ波長λＰが増加 されるとき比較的一定のままであることが理解され得る。さらに、帯域幅はレー ザ光ファイバ３１０のポンプ可変同調領域における帯域幅よりも実質上大きい。

出カスベクトルの大きさくｍａｇｎｉｔｕｄｅ）が上方およびより低い広帯域領 域の両方において（それぞれ第３ａ図ないし第３ｃ図および第３１図ないし第３ ０図によって示される）ポンプ可変同調領域（第３ｄ図ないし第３ｈ図によって 示される）においてよりも低いことが観察されるであろう。大きさのこの減少は 、ネオジムレージング媒体のピーク吸収波長と一致しないポンプ波長によって広 帯域領域が特徴づけられるという事実の結果である。しかしながら、大きさは妥 当な出力パワーを供給するのに十分大きい。さらに、実務において、レージング ファイバの長さまたはドーパント濃度を増加することによって減少された吸収を 補うことが可能である。有利には、大きさは約８２０ないし８３０ナノメートル の範囲において妥当−に一定であり、かつこうして、この範囲内のポンプ波長変 化に実質上感応しない。

この発明の好ましい実施例において、上記で説明された拡大は、レーザファイバ ３１０のポンプ可変同調範囲内のポンプ波長と相関の放出帯域幅よりも少なくと も５０％大きい放出帯域幅をもたらす。スペクトル帯域幅の拡大は、レージング 材料のローカルピーク吸収波長の実質上上または実質上下である波長λＰを有す る光ポンプ信号３６４でポンピングされるとき起こる。この拡大は光ファイバ３ １０のンリカガラス内のネオジムイオンのサイト依存のポンピングに帰され得る 。ネオジムイオン内のエネルギレベルの間の遷移は、シリカガラス内でネオジム イオンに対して使用可能である多数の原子サイト（ｓ　ｉ　ｔ　ｅ）の結果とし て強く非均質的に拡大される。（たとえば、フィジカル・レビｘ−・Ｂ（ＰＨＹ ＳＩＣＡＬ　ＲＥＶＩＥＷ　Ｂ）、Ｖｏｌ、１８、Ｎｏ、１０，１９７８年１１ 月１５日、ｐｐ、５７９９−５８１１、シイ・ブレッチａ（−（Ｃ，Ｂｒｅｃｈ ｅｒ）などの、［酸化物およびフッ化物ガラスにおけるＮｄ”＋の線狭化スベト クルおよびサイト依存遷移確率（Ｌｉｎｅ−ｎａｒｒｏｗｅｄ　５ｐｅｃｔｒａ 　ａｎｄ　５ｉｔｅ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｔｒａｎｓｉｔｉ。

ｎ　ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｎｄ”１ｎｏｘｉｄｅ　ａｎｄ　ｆｌ ｕｏｒｉｄｅ　ｇｌａｓｓｅｓ）」を参照されたい。）サイト依存ボンピングは 成るサイト内に存する（また特定の波長の周囲で放出する）イオンが特定の波長 における狭帯域ポンピングによって優先的に励起されることを含む。この依存は 、スペクトルの詳細と同様に、それゆえ、光ファイバ３１０のコア内に存在する 同時ドーパントの性質および濃度に依存すると予測される。

より広い放出は多重Ｎｄ”＋サイトの励起に帰すると考えられる。こうして、ポ ンプ波長λＰがネオジムレージング材料の８１０ナノメートルの吸収帯域の中心 から離れであるとき、より幅の広い放出が起こる。そのような状態の下で、同じ 帯域または近接の吸収帯域（たとえばＮｄ”十の８１０ナノメートルおよび８７ ０ナノメートルの吸収帯域）のいずれかに属するサイト依存吸収テールを介して 、またはネオジムの上方レーザレベルの間の交差緩和（ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ） を介して複数Ｎｄ”＋サイトの励起が起こる。

以上のことは第４図および第５図において要約され、それは第３ａ図ないし第３ ０図から派生し、かつそれぞれレーザ出力帯域幅およびレーザ出力平均波長をポ ンプ波長λＰの関数として表わす。ここに用いられたように、平均波長λ、　が 以下のように規定される： ＶＧ λＬ　−Ｊ’　λ　Ｉ　（λ）　ｄ　λ＾　ＶＧ　□ ｊλＩ　（λ）ｄλ そこで■　（λ）は特定の波長における強度であり、かつ２つの積分はスペクト ル帯域幅にわたってとられる。

第４図において、入力ポンプ波長λｒに対する約８００ないし８１０ナノメート ルのポンプ可変同調範囲において、レーザ出力帯域幅Δλ、は比較的小さい（た とえば、約６ないし８ナノメートル）ということが理解され得る。Δλ１はそれ から、ポンプ波長がポンプ可変同調範囲を越えて増加するにつれて約１６ないし ２０ナノメートルに急速に増加する。類似して、出力帯域幅Δλ、はポンプ波長 λＰがポンプ可変同調範囲の下に減少するにつれて増加する。

第５図において、レーザ出力波長λ、の平均波長λ。

＾ 、６が約８０１ないし８１２ナノメートルからポンプ可変同調範囲内でおおよそ 直線的に増加し、かつ約８１４ナノメートルの対応するポンプ波長λＰにおいて 約１０６７ナノメードルの最大平均波長に達することが理解される。その後、レ ーザ出力平均波長λ、　が約８２２ナノメー＾　ｖ６ トルの対応するポンプ波長λＰにおいて約１０６５ナノメートルの局部最小値Ｍ に減少する。

レーザ出カスベクトルに対する平均波長λ、　およ＾　ＶＧ び帯域幅Δλ、は８２２ナノメートル周辺の光フアイバレーザ３００のポンプ可 変同調範囲の上の広帯域領域におい′て実質上両方が一定であることが、第４図 および第５図において理解され得る。こうして、８２２ナノメートル周辺の入力 ポンプ波長λＰにおける小さな変化は平均波長λ。

ＡｖＧまたは帯域幅Δλ、のいずれにもほとんど影響を及ぼさない。光ポンプ波 長λＰは好ましくはポンプ波長λＰにおける変動に実質上感応しない出力平均波 長λＬＡｖＧおよび帯域幅Δλ、を供給するように選択されるべきであり、かつ こうして、好ましい実施例において、ポンプ波長λＰは約８２２ナノメートルで あるように選択される。

ポンプ波長λＰにおけるより小さい変化に関する出力波長λ１の相対的な安定は 、第１図と関連の上記に説明されたファイバオプティック回転センサのための光 エネルギ源に対する安定動作波長を供給するために有利である。第２図に従って 構成される光フアイバレーザ３００の波長安定は、約８２２ナノメートルの入力 ポンプ波長で局部平均波長最小Ｍ（第５図）についてレーザが動作されるとき、 ℃あたり１０ｐ、ｐ、ｍ、　よりも良いと推定された。これは典型的なスーパー ルミネセントダイオードの安定よりも著しくより良く、それは℃あたり３００な いし４００ｐ、ｐ。

ｍの範囲にありがちであり、かつまた℃あたり３００ｐ。

ｐｌｍであると考えられる典型的ダイオードレーザ源の安定よりもより良い。こ うして、第２図の光フアイバレーザ３００ははレーザダイオードなどであっても よい光ポンプ源３６０でボンピングされ、それは温度での波長における相対的に 大きい変化を有するが、約８２２ナノメートルのポンプ波長λＰでの平均放出波 長内の最小での光フアイバレーザ３００の動作は℃あたり約１０ｐ、ｐ、ｍへ温 度依存を効果的に減じる。

この発明の光フアイバレーザは、スーパールミネセントダイオードなどの以前の 周知の広帯域源を越える他の利点を有する。スーパールミネセントダイオードと 相関の問題のうちの１つは光エネルギ出力が良好に向けられないことである。こ うして、スーパールミネセントダイオードからの光出力の大きなパーセンテージ を捕捉しかつそれを回転センサなどへの入力として供給することが難しい。対照 をなして、第２図の光フアイバレーザ３００からの光出力は高度に方向性であり 、かつ光フアイバレーザ３００から放出される実質上すべての光がたとえば第１ 図の回転センサ１００への入力として供給され得る。

第２図の光フアイバレーザ３００はまた、米国特許第４゜６３７．０２５号にお いて説明されるレーザなどのスーパー螢光ファイバレーザを越える利点を有する 。この発明の共振空洞はレージング効果が、スーパー螢光レーザに対して起こる よりも著しく低い吸収された入カボンブバワーしきい値において起こることを可 能とする。こうして、所与の吸収された入カボンブバワーに対して発生された光 出力パワーは類似のレージングファイバを用いるスーパー螢光レーザに対するよ りも著しく大きい。

上記でスペクトル帯域幅として説明されたけれども、放出されたレーザ光のスペ クトルは人がスーパー螢光レーザなどで見ることをｐ期するであろう連続スペク トルではないことが理解されるべきである。むしろ、放出スペクトルは第１およ び第２のミラー３４０および３５０によって形成されるレーザファイバ空洞にお いて共振する大きな複数個の波長をＨするエンベロープを含む。共振波長の各々 は光フアイバレーザ３００の縦モードに対応する。縦モードの各々は人が共振空 洞レーザに関して予期するような大変狭い線幅を有し、かつ個々の波長はともに 第３ａ図ないし第３０図において示されるスペクトルエンベロープを提供する。

適切な広帯域出力を供給するために、スペクトルエンベロープは比較的広い帯域 幅を有するべきのみではなく、しかしまた多くの密スペースのモードを含むべき である。

この密モードスベーンング（ｓｐａｃｉｎｇ）はこの発明において、最小巾なく とも数千のモードおよび好ましくは敵方のモードを支持するようにファイバレー ザ３００の共振空洞のサイズを決めることによって達成される。

以上のことは第６図においてグラフ的に表わされ、そこにおいて複数個の個々の 縦モード４００が１０５６ナノメードルおよび１０７６ナノメードルの間の波長 の範囲で示される。比較的小さな数の個々のモードが第６図において示されるけ れども、好ましい実施例が示される範囲内に５ｏ、ｏｏｏを越える個々のモード を有することが推定される。個々のモードは第３１図ないし第３０図に示される スペクトル帯域幅に一般的に対応するスペクトル帯域幅エンベロープ４１０（破 線で示される）をともに形成する。モードの間のスペーシング（ΔλＬ）は２つ の隣接の波長に従って様々であろうし、かつ、たとえば、１０−’ないし１０− ８ナノメートルの範囲内であってもよい。

第１図の回転センサ１００において用いられるような、光ファイバは、異なる屈 折率を有する２つの直交の偏光モードにおいて光を伝播する。２つの偏光モード は、それぞれ、ここではＰｘおよびＰＹと呼ばれ、ループ１７８を横切る光に対 する２つの異なる伝播経路を提供する。偏光モードＰｘにおいてループ１７８を 回って１つの方向に進む光は実効距離ｎｙ　Ｌｌを進むであろうし、そこにおい て０８はＰｘ偏光モードに対する屈折率であり、かつり、は回転センサ１００の ループ１７８内の先ファイバ１１４の長さである。ループの長さし、は方向性結 合器１７０の中心から、ループ１７８を回って、かつ方向性結合器１７０の中心 に戻ってＤＩ定される。結合器１７０の［中心（ｃｅｎｔｅｒ）Ｊという用語は 、結合器１７０を形成する導波管が並列されて結合を提供する点を意味する。

２つの偏光モードの他方（すなわち、ＰＹ）内をループ１７８を回って同じ方向 に進む光は実効距離ｎｙ　Ｌｌを進むであろうし、そこにおいてｎｙはＰＹ偏光 モードに対する光ファイバー１４の屈折率である。２つの偏光モードにおいて先 エルネギが進む伝播経路における違いのために、２つの偏光モードの他方におけ る光に関して一方の偏光モードにおける光エネルギの間に経路長差があるであろ う。

光路差Δ、　はｎｘｔ、、−ｎｙ　Ｌｌに等しく、または：模範的な光フアイバ 回転センサー００において、光路差Δ第１図の回転センサなどの、光センサは、 ファイバループ内の２つの偏光モードのうちの一方から２つの偏光モードのうち の他方への光エネルギの結合によって引き起こされる成る誤りを受けやすいこと が見い出された。いくらかのこれらの誤りを減じるために、ループ１７８に対す る光路差Δ、　より少ない大きさのオーダであるコヒーレンス長を有する光源１ １０を用いることが有利であると見い出された。（たとえば、米国特許第４，６ ３４，２８２号を参照されたい。）ファイバレーザ３００からのレーザ出力信号 ３７０は狭い線幅を有する複数個の個々のモードを含むけれども、ファイバレー ザ３００はこの要件に合うように十分短いコヒーレンス長を有する実効広帯域出 力を提供する。

レーザ３００のコヒーレント特性が第７図に示され、それは第２図の光フアイバ レーザ３００のコヒーレンス機能（ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の図である。可視性（す なわち、コヒーレンスの程度）が光路差の関数としてプロットされる。

第７図に示されるように、スペクトルエンベロープを含む個々のモードは０の差 動経路長に対する第１のコヒーレンスピーク４２０を有するコヒーレンス関数（ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を発生する。第１のコヒーレンスピーク４２０の幅Ｗｃ　（ すなわち、半値におけるピークの全幅）はレーザ放出エンベロープのスペクトル 帯域幅に依存する。第２図の実施例において、コヒーレンス幅Ｗｃは数１０ミク ロンのオーダである。

第７図のコヒーレンス関数は、経路差がｎＬ２に等しいとき第２のコヒーレンス ピーク４３０を有し、そこでり。

はファイバレーザ３００の共振空洞の長さであり、かつｎはレーザ空洞を介して 光によって進まれる光経路の屈折率である（たとえば、レーザ放出波長での第２ 図の光レーザファイバ３１０によって形成される光路）。ここに用いられるよう に、「共振空洞の長さ」という用語は、レーザ空洞を介して進まれる往復距離で あると規定され、それは、第２図の実施例において、第１のミラー３４０および 第２のミラー３５０の間の距離の２倍に等しい。コヒーレンス関数ピークの間の 距離は放出エンベロープにおける個々のモードの間のスペーシングと逆に変化し 、がっこの距離はこの後コヒーレンスビークスペーシングと呼ばれるであろう。

コヒーレンスビークスペーシングはコヒーレンスビーク幅Ｗｃの少なくとも数千 倍であることが有利であり、がっ、好ましい実施例において、コヒーレンスビー クスペーシングはコヒーレンスビータ幅の敵方倍のオーダである。

コヒーレンス関数はこのコヒーレンスビークスペーシングによって直列的に間隔 をおいて配置されたさらなるコヒーレンスピーク（図示せず）を有する。約１メ ートルの２つのミラーの間の長さを有する、第２図の実施例において、コヒーレ ンスビークスペーシングは２メートルよりも大きいであろう。第２のおよび続く コヒーレンスピークはファイバレーザが共振空洞レーザであるという事実によっ て生じる。これらの付加的なピークはスーパー螢光レーザまたはスーパールミネ セントダイオードに対しては存在しないことが当業者には理解されるであう。

交差結合された偏光コンポーネント上の第２のコヒーレンスピーク４３０と相関 の所望でないコヒーレンス効果を避けるために、ループ１７８に対する光路差Δ Ｌ、はファイバレーザ３００のコヒーレンスビークスペーシングよりも小さいよ うに選択されるべきである（すなわち、ｎＬ。

以下）。したがって、第２図のファイバレーザ源３００によって発生される第１ 図の回転センサ１００において伝播する光信号は第１のコヒーレンスピーク４２ ０のらヲ「見る」であろうし、かつ第２のコヒーレンスピーク４３０またはいか なる次のコヒーレンスピークも「見ない」であろう。こうして、回転センサ１０ ０の動作に関する限りにおいて、第１のコヒーレンスピーク４２０の幅Ｗｃは先 ファイバレーザ３００のコヒーレンス長である。この場合、光フアイバレーザ３ ００は回転センサ１００ヘレーザ出力信号を供給し、エンベロープ４１０は個々 のモード４００を含むけれどもそれはスペクトルエンベロープ４１０内で効果的 に連続するスペクトルを有する。第２図の模範的な光フアイバレーザ３００にお いて、コヒーレンスビークスペーシングｎＬ１は２メートルよりも大きく、かつ こうして第１図の回転センサに対する５０ないし１００センチメーコヒーレンス 関数に関する付加的な情報のために、ニス・エゼキエル（Ｓ、Ｅｚｅｋ　ｉ　ｅ 　ｌ）などの、エディタ、スブリンガ・バーラグ（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌ ａｇ）、１９８２　（ＩＳＢＮ３−５４０−１１７９１−１および０−３８７− １１７９１−１）、ｐｐ、２３７−２４４、」の、アール・イー・ニブワース（ Ｒ，Ｅ、Ｅｐｗｏ　ｒ　ｔｈ）、「先ファイバセンサにおいて用いられる様々な 半導体光源の時間コヒーレンス（Ｔｈｅ　ＴｅｍｐｏｒａｌＣｏｌｅｒｅｎｃｅ 　ｏｆ　Ｖａｒｉｏｕｓ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｌｉｇｈｔ　５ｏｕｒ ｃｅｓ　Ｕｓｅｄ　ｉｎ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｒｅ　５ｅｎｓｏｒｓ）」を 参照されたい。

代替の実施例 第２図と関連して上記に説明されたけれども、この発明の光フアイバレーザが他 の実施例に従って構成され得ることを理解するべきである。たとえば、第８図は 、多重化結合器５２０を用いることによってレージング光ファイバ５１０で共振 空洞が形成される代替の光フアイバレーザ５００を示す。１つの好ましい多重化 結合器５２０は米国特許第４，５５６．２７９号において説明される。レージン グ光ファイバ５１０は、第２図の実施例に関連して上記で説明されたような先フ ァイバであることが好ましい。

関連の特許において説明されるように、好ましい多重化結合器５２０は４つのボ ートＡＳＢ、ＣおよびＤを提供するように２つのファイバを並列することによっ て形成される。ボートＡおよびＢはレージングファイバ５１０の第１の光フアイ バ結合器セグメント５２２によって結合器５２０内で直接接続され、それゆえ結 合器のボートＡに入る光は第１の光フアイバ結合器セグメント５２２を介して伝 播し、かつボートＢを介して出る。同し態様で、ボートＣおよびＤはレージング ファイバ５１０の第２の光フアイバ結合器セグメント５２４によって結合器５２ ０内で接続され、それゆえボートＣに入る光は第２の光フアイバ結合器セグメン ト５２４を介して伝播し、かつボートＤを介して出る。

第１および第２の光フアイバ結合器セグメント５２２および５２４は多重化結合 器５２０内で並置され、それゆえボートＡに入る光の部分は結合器５２０内で結 合されるであろうし、かつボートＢよりもボートＤを介して出るであろう。類似 して、ボートＣに入る光の部分は結合器５２０内で結合されるであろうし、かつ ボートＤよりもボートＢを出るであろう。多重化結合器５２０において、ボート ＡからボートＤへ結合される光のパーセンテージおよびボートＣからボートＢに 結合される光のパーセンテージは調節されることができ、それゆえそれは、米国 特許第４，５５６．２７９号において説明されるように波長依存である。

たとえば、第８図の実施例において、多重化結合器５２０は有利に構成されて、 １０５０ナノメートルないし１０７０ナノメートルの範囲内の光波長を有する光 の約９０ないし９５％をボートＡからボートＤへおよびボートＣからボートＤへ 結合する。同時に、多重化結合器５２０は８００ないし８３０ナノメートルの範 囲内の光波長を有する光の実質上より小さなパーセンテージ（好ましくは、０ま たは０パーセントに近い）を結合するように構成される。

光ファイバ５１０は第１の端部５３０を含み、その中へ入力ポンプ光信号５３２ が光ポンプＲ５３４がら、好ましくは合焦レンズ５３６を介して導入される。光 ポンプ源５３４はＨ利にはレーザダイオードなどであり、それは前と同じに、約 ８２２ナノメートルのポンプ波長ス一を供給する。光ファイバ５１０の入力セグ メント５４０は第１の端部５３０を多重化結合器５２０のボートＡと相互接続す る。

光ファイバ５１０は第１の光フアイバ結合器セグメント５２２としてボートＡお よびボートＢの間で多重化結合器５２０を介して続く。先ファイバ５１０はルー プセグメント５４２を含み、それはボートＢをボートＣと相互接合する。

光ファイバ５１０は多重化結合器５２０を介してボートｃとボートＤとの間を第 ２の光フアイバセグメント結合器セグメント５２４として続く。光ファイバ５１ ０はボートＤから出力セグメント５４４として延在する。

入力ポンプ光信号５３２は光ファイバ５１０の入力端部５３０から入力端部セグ メント５４０を介して多重化結合器５２０のボートＡへ伝播する。人力ポンプ信 号は約８２２ナノメートルの波長をＨするので、もしあったとしても、大変少な い入力ポンプ信号が第１の結合器ストランド５２２から第２の結合器ストランド ５２４へ結合される。こうして、実質上すべての入力ポンプ信号が多重化結合器 ５２０を出てボートＢを介しかつループセグメント５４２に入る。人力ポンプ信 号がループセグメント５４２．を回って伝播するとき、それはレージング光ファ イバ５１０をボンピングし、それは上記において第２図と関連して論じられたよ うに、約１０５５ないし１０７５ナノメートルの波長範囲の光を放出する。放出 された光は同じ波長範囲の付加的な光の放出を刺激する。放出された光およびい かなる吸収されないポンプ光も多重化結合器５２０のボートＣへ伝播し、かつ第 ２の結合器セグメント５２４へ入る。ポンプ光波長での結合のパーセンテージは 大変小さいので、実質上すべての残留ポンプ光が第２の結合器セグメント５２４ 内に残り、かつボートＤを介して多重化結合器５２０を出る。

他方、１０５５ないし１０７５ナノメートルの波長範囲のレーザ光の約９０ない し９５％が第２の結合器セグメント５２４から第１の結合器セグメント５２２へ 結合され、かつボートＢを介して出てループセグメント５４２内を伝播する。レ ーザ光の結合されない５ないし１０％はボートＤを介して出て、かつレーザ出力 信号５５０として出力端部セグメント５４４を介して出力される。レーザ出力信 号５５０は適切な手段（たとえば突き合わせ結合）によって第１図の光フアイバ 回転センサ１００の人力に結合されることができ、回転センサのための広帯域源 を提供する。この実施例は、レーザ５００の出力端部セグメント５４４が、たと えば、回転センサ１００の入力端部部分１２０に直接線がれることができる点に おいて、特定的に有利である。

ループセグメント５４２に戻って結合される放出されたレーザ光の部分は、上記 に論じられたように、広帯域スペクトルエンベロープ内の波長での付加的なレー ザ光の放出を刺激する。ループセグメント５４２の長さは共振空洞の長さを規定 し、それは共振空洞レーザ５００のどの特定の縦モードがループセグメント５４ ２内の再循環によって補強されるかを決める。ループセグメント５４２の長さは ループセグメント５４２を回って多重化結合器５２０内の第１の結合器ストラン ド５２２の中心から第２の結合器ストランド５２４の並列された中心へ戻る光経 路の長さとして規定される。

実質上すべての人カボンブエネルギがループセグメント５４２内で吸収されるこ とが所望であると理解するべきである。こうして、光ファイバ５１０の入力端部 セグメント５４０は実質上すべてのポンプエネルギがループセグメント５４２に おいて吸収されるように十分短いべきである。

代替の実施例（示さず）において、入力セグメント５４０、第１の結合器ストラ ンド５２２、第２の結合器ストランド５２４および出力セグメント５４４は非レ ージング光ファイバを含み得て、それゆえもしあったとしても大変少ないポンプ エネルギが実施例のそれらの部分によって吸収される。代替の実施例において、 ループセグメント５４２が従来の継ぎ方法によって、多重化結合器５２０のボー トＢおよびボートＣに近接して第１の結合器ストランド５２２および第２の結合 器スラント５２４に継がれ、それゆえループセグメントのみがレージング光ファ イバ５１０を含む。

こうして、非レージングファイバから構成される従来の多重化結合器がこの代替 の実施例のために用いられ得る。

第９図はこの発明に従って構成された光フアイバレーザ６００の代替の実施例を 開示する。前に説明されたようなレージング光ファイバ６１０をレーザ６００が 含む。加えて、レーザ６００は下記に説明されるであろうような、入力および出 力接続を提供するために用いられる非レージング光ファイバ６１４を含む。レー ジング光ファイバ６１０および非レージング光ファイバ６１４は第８図に関連し て説明されたように多重化結合器６２０内に並列される。非レージング光ファイ バ６１４は第１の端部６３０を有し、その中にポンプ光信号６３４がポンプ源６ ３８から導入され、それは有利には約８２２ナノメートルで動作するレーザダイ オードまたは他の光エネルギ源である。ポンプ光信号６３４は合焦レンズ６４０ によって非レージング光ファイバ６１４の第１の端部６３０上に焦点合わせをさ れ得る。

好ましい実施例において、第１の端部６３０は適切なポンプ源６３８の光フアイ バ出力に突き合わせ結合され、それは光フアイバ出力を供給する。非レージング 光ファイバ６１４の入力端部部分６４４は第１の端部６３０を多重化結合器６２ ０のボートＡと相互接続する。非レージング光ファイバ６１４の結合器部分６４ ８は多重化結合器６２０のボートＡをボートＢとかつこうして非レージング光フ ァイバ６１４の出力端部部分６５０へ相互接続する。出力端部部分６５０は多重 化結合器６２０のポートＢを非レージング光ファイバ６１４の第２の端部６５４ と相互接続する。

第２の端部６５４は第１図の回転センサ１００の入力端部へ有利には突き合わせ 結合される。

多重化結合器６２０内で、非レージング光ファイバ６１４の結合器部分６４８は レージング光ファイバ６１０の結合器部分６６０と並列にされる。レージング光 フィイバ６１０の結合器部分６６０は多重化結合器６２０のポートＣおよびポー トＤを相互接続する。多重化結合器６２０のポートＣはレージング光ファイバ６ １０の第１の短い空洞セグメント６７０に接続され、それは第１の端部６７２で 終端とされる。上記で第２図と関連して説明されたように、第１のミラー６７４ が第１の端部６７２に近接して位置づけられかつ整列され、それゆえ第１の端部 ６７２を出る光は第１の端部６７２内へ戻って反射され、多重化結合器６２０の ポートＣへ戻って伝播する。第１の端部部分６７６は第１の端部６７２に近接し て規定される。好ましくは、第１の端部部分６７６は第１のキャピラリチューブ ６７８などによって支持される。第１のミラー６７４は、第２図に関連して上記 で説明されたように、第１のキャピラリチューブに固定されることができ、また は、好ましくは、反射性コーティングを置くことによって第１の端部６７２上へ 製作される。

同じ態様で、多重化結合器６２０のポートＤはレージング光ファイバ６１０の第 ２のより長いレージングセグメント６８０に接続される。第２のレージングセグ メント６８０は第２のミラー６８４と整列させられた第２の端部６８２によって 終端とされる。その整列は第２の端部部分６８６を第２のギヤピラリチューブ内 に支持しかつ第２のミラー６８４を第２のキャピラリチューブ６８８へ固定する ことによって達成され得る。その代わりには、好ましい実施例において、第２の ミラー６８４が反射性コーティングを第２の端部６８２上へ直接置くことによっ て形成される。

第９図の実施例において、第１のミラー６７４および第２のミラー６８４が好ま しくは１０５５ないし１０７５ナノメートルの波長範囲内で実質上１００％反射 性であり、それゆえ第１の端部６７２または第２の端部６８２のいずれかから出 てくる光の実質上すべてがそれぞれの端部内へ戻って反射される。好ましくは、 第２のミラー６８４は約８２２ナノメートルのポンプ波長において実質上１００ ％非反射性（すなわち透過性）である。また好ましくは、８２２ナノメートルの ポンプ波長での光エネルギの約１００％が非レージング光ファイバ６１４の結合 器部分６４８からレージング光ファイバ６１０の結合器部分６６０へ結合される ように、多重化結合器６２０が構成される。多重化結合器６２０はまた、たとえ ば、１０５５ないし１０７５ナノメートルの範囲における波長を白゛する光エネ ルギの約５ないし］０９６がレージング光ファイバ６１０の結合器部分６６０か ら非レージング光ファイバ６１４の結合器部分６４８へ結合されるように構成さ れる。

動作において、人力ポンプ信号６３４が非レージング光ファイバ６１４の入力端 部６３４から多重化結合器６２０のポートＡへ伝播し、そこにおいて先エネルギ の約１００％が多重化結合器６２０のポートＤに結合される。結合されたポンプ 光は長い第２のレージングセグメント６８０を介して第２の端部６８２へ伝播し 、そこでそれは好ましくは第２のミラー６８４を介して出る。ポンプ信号はレー ジング光ファイバ６１０においてレージング媒体をポンピングし、かつ１０５５ ないし１０７５ナノメートルのレージング波長における先エネルギの放出を引き 起こす。レーザ光エネルギの約９０ないし９５９６がレージング光フアイバ６１ ０内に残るが、それはなぜならば多重化結合器６２０の多重化動作および第１の ミラー６７４および第２のミラー６８４の反射のためである。多重化結合器６２ ０のポートＣから多重化結合器６２０のポートＢに結合されるレーザ光エルネギ の５ないし１０％がレーザ出力信号６９０として非レージングファイハロ１４の 第２の端部６５４を介して出力される。多重化結合器６２０のポートＤから多重 化結合器６２０のポートＡへ結合されたレーザ光信号の部分は非レージング光フ ァイバ６１４の第１の端部６３０を介して失われる。

第９図の実施例において、第２のレージングセグメント６８０の部分がレージン グ動作することがただ必要である。

より短い光フアイバセグメント６７０が非レージング光ファイバから構成され得 る。こうして、代替の実施例において（示さず）、多重化結合器６２０が従来の 態様で非レージングファイバから全体的に構成され、かつ第２のレージングセグ メント６８０は多重化結合器６２０のポートＤから延在する非レージングファイ バに継がれる。第１の光フアイバセグメント６７０は多重化結合器６２０のポー トＣから延在する非レージングファイバ上に継がれることができ、またはさらな る代替例として、第１のミラー６７４が非レージングファイバ上に製作されるか またはそれに近接して取付けられてもよい。

第１０図は、上記に説明されたような単−先レージングファイバ９１０を組入れ る光レーザファイバ９００のさらなる代替の実施例を示す。第１０図の実施例は さらに第１の多重化結合器９１４および第２の多重化結合器９１８を含み、それ らは好ましくは上記で参照された米国特許第４゜５５６．２７９号に従って構成 される。２つの結合器の結合パーセンテージは、２つの結合器が８００ないし８ ４０ナノメートルの範囲における波長を有する光の約０％を結合するように調節 されるのが好ましい。第１の多重化結合器９１４が１０５０ないし１０８０ナノ メートルの範囲内の波長を有する光の約５０９６を結合するように構成される。

第２の多重化結合器は１０５０ないし１０８０ナノメートルの範囲内の波長を有 する光の５０％より少ないもの（たとえば、４５ないし４８％）を結合するよう に構成される。

レージング光ファイバ９１０は入力端部９２０を有する。

レージング光ファイバ９１０の入力端部部分９２４は入力端部９２０を第１の多 重化結合器９１４のボートＡと相互接続する。第１の多重化結合器９１４の第１ の結合器部分９３０はボートＡを第１の多重化結合器９１４のボートＢと相互接 続する。第１の多重化結合器９１４の第１の結合器部分９３０は、ボートＣをボ ートＤと相互接続する第２の結合器部分９３４と並列にされる。レージング光フ ァイバ９１０の第１のループ部分９４０は第１の多重化結合器９１４のボートＢ を第１の多重化結合器９１４のボートＤと相互接続し、それゆえボートＢから放 出された光は第１のループ部分９４０を回って伝播し、かつボートＤに入る。

第１の多重化結合器９１４のボートＣはレージング光ファイバ９１０の中間部分 ９５０を介して第２の多重化結合器９１８のボートＡへ接続される。第２の多重 化結合器９１８のボートＡは、第２の結合器部分９５８と並列される第１の結合 器部分９５４によって第２の多重化結合器９１８のボートＢへ接続される。第２ の結合器部分９５８は第２の多重化結合器９１８のボートＣおよびボートＤを相 互接続する。第２の多重化結合器９１８のボートＢおよびボートＤはレージング 光ファイバ９１０の第２のループ部分９６０によって相互接続される。出力端部 部分９６４は第２の多重化結合器９１８のボートＣを出力端部９６８と相互接続 する。

第１０図の先ファイバレーザ９００は光ポンプ源９７０をさらに含み、それはレ ージング光ファイバ９１０に対する広帯域ポンピング範囲における波長を有する ポンプ信号９７４を供給する。上記で説明されたレージング光ファイバに対して 、ポンプ波長は好ましくは約８２２ナノメートルである。ポンプ信号９７４は合 焦レンズ９７８または他の適切な手段によって入力端部９２０に結合される。た とえば、入力端部９２０は適切なポンプ源の出力に突き合わせ結合されるかまた は継がれ得る。ポンプ信号は入力端部部分９２４を介して第１の多重化結合器９ １４のボートＡに伝播する。ポンプ信号の実質上０％が結合されるので、実質上 すべてのポンプ信号が第１の多重化結合器９１４のボートＢから出て、かつ第１ のループ部分９４０を回って伝播し、かつ第１の多重化結合器９１４のボートＤ に入る。

再び、実質上結合は起こらず、かつポンプ信号は第１の多重化結合器９１４のボ ートＣから出て中間ファイバ部分９５０を介して第２の多重化結合器９１８のボ ートＡへ伝播する。ポンプ信号が第２の多重化結合器９１８のボートＢから出て かつ第２のループ部分９６０をまわり、第２の多重化結合器９１８のボートＤに 伝播する。ポンプ信号が第２の多重化結合器９１８のボートＣから出てかつ出力 端部部分９６４を介してレージング光ファイバ９１０の出力端部９６８へ伝播す る。ポンプ信号が上記で説明された光フアイバ部分を介して伝播すると、それは レージング材料によって吸収され、かつ出力端部９６８から出る光ポンプエネル ギの強度は入力端部９２０へのポンプ信号人力の強度よりも実質上手さい。ポン プ光エルネギがファイバ部分によって設けられる伝播経路を介して一度だけ伝播 することが理解される。

上記で論じられたように、吸収されたポンプ信号はレーザ波長において光エネル ギの放出を引き起こす（たとえば、ここに説明されたレージング材料に対して１ ０５５ないし１０７５ナノメートルの範囲において）。こうして発生されたレー ジング先エネルギは上記で説明されたファイバ部分内を伝播する。伝播経路を介 して一度だけ伝播するポンプ光エネルギと違い、レーザ光エネルギは第１および 第２の多重化結合器９１４および９１８の動作によって中間ファイバ部分９５０ において再循環する。空洞の合計長さは中間部分９５０および第１および第２の ループ部分９４０および９６０のうちの１つによって規定される。

第１の多重化結合器９１４および第２の多重化結合器９１８が、中間ファイバ部 分９５０内を伝播する光に関してミラーとして動作することが当業者には理解さ れるであろう。たとえば、第１の多重化結合器９１４のボートＣへ中間ファイバ 部分９５０から入る光は第１のループ部分９４０における時計と反対回りの伝播 のためにボートＤへ、かつ第１のループ部分９４０を回る時計回りの伝播のため にボートＢへ結合されるであろう。２つの逆伝播する光信号がそれぞれボートＢ およびボートＤに戻るであろうし、そこでそれらは結合される。光信号の間の周 知の位相関係のために、実質上すべての光がボートＣに結合されるであろうし、 かつ中間ファイバ部分り７０を介して再び伝播するであろう。こうして、第１の 多重化結合器９１４は第２図における第１のミラー３４０に対応して実質上１０ ０％反射性ミラーとして働く。第２の多重化結合器９１８は５０％より少ない結 合を有するように構成されるので、第２の多重化結合器９１８のボートＡから第 ２のループ部分９６０内へ結合される光の１００％より少ないものがボートＡに 戻ってかつこうして中間ファイバ部分９５０に戻って結合されるであろう。光の 小さな部分が第２の多重化結合器９１８のボートＣへ結合されるであろうし、か つ出力端部部分９６４を介して出力端部９６８へ伝播するであろうしかつレーザ 出力信号９８０として供給される。レーザ出力信号９８０は、第１図の回転セン サ１００などの、回転センサなどへの広帯域レーザ人力信号として有利には供給 される。出力端部９６８は回転センサの入力へ突き合わせ結合されるかまたは継 がれ得る。先の実施例のように、この実施例に対する共振空洞の長さはレーザ光 が進む往復距離、すなわち、ループ９４０．９６０の結合された長さに中間部分 ９５０の長さの２倍を加えたものに等しい。

反射器として結合器を用いる類似のレーザ構成に関する付加的な詳細が、たとえ ば、アプライド・オブティクス（ＡＰＰＬＩＥＤ　０ＰＴＩＣ５）、Ｖｏｌ、２ ８、Ｎｏ。

１１．１９８７年６月１日、ｐｐ、２１９７−２２０１の、イアン・ディー・ミ ラー（ｒａｉｎ　Ｄ、Ｍｉｌｌｅｒ）など、［オールファイバ反射器を用いるＮ 　ａ　３　＋−ドープされたＣＷファイバレーザ（Ａ　Ｎｄ”　”−ｄｏｐｅｄ ｃｗ　ｆｉｂｅｒ　１ａｓｅｒ　ｕｓｉｎｇ　ａｌｌ−ｆｉｂｅｒ　ｒｅｆｌｅ ｃｔｏｒｓ）Ｊにおいて見い出される。

上記で説明された共振空洞広帯域ファイバレーザは、第１図に関連して上記で説 明されたような先ファイバ回転センサのための広帯域光源として大変有益である ことが示された。上記で論じられたように、この発明の共振空洞ファイバレーザ は２０ナノメートルの範囲である放出線幅を供給すること、および放出された光 の平均波長に対する度あたり約６　ｐ　ｐｍ　（６ｐ　ｐｍ／’Ｃ）の温度係数 を有することを見い出された。光フアイバシステムの簡単な温度制御が約ｌｐｐ ｍ／℃の温度係数をもたらすであろうと予測される。上記でさらに論じられるよ うに、ファイバレーザ平均波長対ポンプダイオード平均波長の曲線の傾きは比較 的静止した点を有しく第５図におけるＭ）、そこにおいて曲線の傾きは０である 。この静止点の周囲で動作することによって、共振レーザのポンプダイオード源 の比較的真直ぐな温度制御が安定したレーザ出力信号を供給するために用いられ 得る。

上記で説明された共振空洞光フアイバレーザに関するいくつかの実験において、 回転センサ１００（第１図）からの変調された光フィードバックにレーザが感応 することが見い出された。変調された光フィードバックは、共振空洞レーザによ って発生されたレーザ光信号が変わることを引き起こし、かつこうして回転セン サ１００によって示される回転速度における誤りを引き起こす。

１つの模範的な実験における変調されたフィードバック信号の効果が第１１図お よび第１２図において示される。

第１１図は、第２図の共振空洞レーザ３００を用いるときの、第１図におけるＲ ＯＴＡＴＩＯＮ　ＲＡＴＥ信号線２３０上の回転センサ１００によって発生され た電気出力信号の模範的なスペクトル走査１０００を示す。第１１図において、 回転センサ１００は静止的（すなわち、回転せず）である。示されるように、ス ペクトル走査ＩＱ００はｆ。

、の周波数での著しいピーク１０１０を有し、そこでｆ□、は駆動および検出電 子回路２１０によって位相変調器２１８に加えられた信号の周波数である。光源 １１０から（すなわち第２図の共振空洞レーザ３００から）回転センサ１００の 入力に与えられた光信号を阻止することによって、光変調によって引き起こされ ない回転センサによって発生される電子ノイズがあることが見い出された。電子 ノイズは第１２図においてスペクトル走査１０２０によって示される。スペクト ル走査１０００におけるピーク１０１０は、ＲＯＴＡＴＩＯＮ　ＲＡＴＥ信号内 に現われるフィードバック誤りを表わし、電子ノイズフロアよりも大きな４０ｄ Ｂのオーダである。

第１３図は回転センサ１００′を結合する回転センサシステム１０５０の模範的 な実施例を示し、それは第１図の回転センサ１００に従って構成され、第２図の 共振空洞レーザ３００に従って構成された共振空洞レーザ３００′を伴う。第１ ３図において、回転センサ１００′の同じエレメントが第１図の回転センサ１０ ０において用いられた同じ識別番号で示される。類似して、共振空洞レーザ３０ ０′の同じエレメントは第２図の回転センサ３００におけるのと同じ数字認識を 有する。回転センサ１００′および共振空洞レーザ３００′の動作は第１図およ び第２図の説明をそれぞれ参照することによって理解される。下記に論じられる であろうように、回転センサシステム１０５０は回転センサ１００′に対するか つ共振空洞レーザ３００′に対する修正を含み、それは回転センサ１００′から の変調されたフィードバックによって引き起こされる誤りを抑える。

第１３図において、回転センサ１００′はファラデーアイソレータ１０６０を含 み、それは共振空洞レーザ３００′および光ファイバ１１４の入力セグメント１ ２０の間に位置づけられる。ファラデーアイソレータは当該技術において周知で あり、かつバルク光学コンポーネントとして容易に手に入る。加えて、ファラデ ーアイソレータは光フアイバコンポーネントとして構成されることができ、かつ 回転センサと組合わせて用いられ、それは米国特許第４．６１５．５８２号およ び米国特許第４，６７１，６５８号において説明され、それの両方がここに引用 により援用される。こうして、ファラデーアイソレータは光ファイバ１１４の入 力セグメント１２０上に形成され得る。

基本的に、ファラデーアイソレータ１０６０は光が共振空洞レーザ３００′から 光ファイバ１１４の入力セグメント１２０を介して方向性結合器１２４に向かっ て通過し、しかし方向製結合器１２４から共振空洞レーザ３００′に向かって反 対方向に進む光を減衰しかつ実質上阻止することを可能とするように動作する。

たとえば、この発明のこの局面の１つの特定の実施例において、ファラデーアイ ソレータ１０６０は約３０ｄＢの光アイソレーション率を有し、約３０ｄＢの第 １の調波電子誤り信号における低下を提供する。

第１３図においてさらに説明されるように、共振空洞レーザ３００′は位相変調 器（Ｍ）１１００を含み、それはレーザ空洞内に挿入されて変調されたフィード バックの応答を減じる。この発明のこの局面の１つの特定の実施例において、位 相変調器１１００は約７．５センチメートルの直径を有するＰＺＴリングを含む 。光ファイバ３１０はＰＺＴリングの周囲に包まれ、それゆえＰＺＴリングの拡 大および収縮は当該技術で周知の態様で先ファイバ３１０の伸張および弛緩を引 き起こす。

（以下余白） 位相変調器１１００は、単一の信号線１１１２として表わされる１組の信号線を 介して信号発生器１１１０によって電気的に駆動される。信号発生器１１１Ｏは 、回転センサ１００’の出力をモニタする一方で様々であり得る周波数および大 きさを有する電気信号を発生する。信号発生器１１１０によって発生される電気 信号の周波数および大きさは様々であり、一方回転センサ１００′は回転センサ の出力によって最小誤り表示が示されるまで静止の位置内に維持される。換言す れば、周波数および大きさが選択され、そこにおいて回転センサ１００の出力は それが静止であるとき実質上零回転速度を示す。光変調フィードバックによって 引き起こされる誤り信号が回転センサ１００′の位相変調器２１８に与えられた 駆動信号の周波数および大きさの関数であることが見い出されたが、しかし、こ の関数はまだマツプまたは規定されていない。位相変調器２１８に与えられる駆 動信号が約９７．３ｋＨｚの周波数を有するこの発明の１つの特定の実施例にお いて、信号発生器１１１０から位相変調器１１００に与えられる駆動信号のため の１３．１ｋＨｚの周波数が誤りをシステムの電子ノイズレベルに実質上等しい レベルに減じると見い出され、それは第１４図におけるスペクトル走査１１５０ によって示される。

位相変調器１１００の使用の効果は第１５図および第１６図に示される。（第１ ５図および第１６図はファラデーアイソレータ１０６０が第１３図の実施例に含 まれないとき実験において提示される。）第１５図は、回転センサ１００′が静 止し、信号が共振空洞レーザ３００′内の位相変調器１１００に与えられない状 態で、駆動および検出電子回路２１０の出力において２５分の間隔にわたってと られた模範的な奇形記録１２００を表わす。線１２１０は出力信号の電気的零を 表わす。示されるように、奇形記録１２００は出力信号の実質的ランダムノイズ およびドリフトを示し、それは時間あたり５００度の回転速度を表わすレベルに 達する。

第１５図と対照すると、第１６図は、共振空洞レーザ３００′内の位相変調器１ １００に駆動信号が与えられる状態で類似の時間間隔にわたってとられた典型的 な奇形記録１２５０を表わす。電気的零線１２６０は参照のために示される。示 されるように、ランダムノイズおよびドリフトは実質上減じられる。奇形記録１ ２５０は第１の部分１２７０および第２の部分１２８０を含み、それは回転セン サ１００’がそれぞれ時間あたり一３２０度の一定速度および時間あたり＋３２ ０度の一定速度において回転することを引き起こされ、奇形記録の垂直目盛を決 める、時間間隔を表わす。示されるように、回転を表わす２つの部分１２７０． １２８０は奇形記録１２５０上で良好に描かれる。

レーザ３００′の共振空洞内の位相変調器１１００が共振空洞レーザの動作にお ける著しい改良を提供することが理解される。位相変調器１１００のような位相 変調器が、第８図、第９図および第１０図の実施例の共振空洞光フアイバレーザ ５００．６００．９００内に組入れられ得ることを理解するべきである。

広帯域光ファイバレーザ源の様々な実施例が上記で説明された。この発明はこれ らの特定の実施例を参照して説明されたが、説明は発明に関して例示的であり、 かつ制限とされることは意図されない。添付の請求の範囲において規定されるこ の発明の真の精神および範囲を逸脱することなく様々な修正および適用が当業者 には考えられるであろう。

□　■れ（−）　回転　（＋）□ □　■転（−）　■転（＋）□ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．共振レーザ（３００、５００、６００、９００）であって、 レージング媒体（３１０，５１０，６１０，９１０）を有する共振空洞（３１０ 、３４０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１０，６７４，６８４；９１０ 、９１４、９１８）を含み、それは前記レージング媒体（３１０、５１０、６１ ０、９１０）ヘポンプエネルギを供給することに応答して発光スペクトル内の光 を放出し、前記発光スペクトルは前記ポンプエネルギの第１の波長での第１の帯 域幅および前記ポンプエネルギの第２の波長での第２の帯域幅を有し、前記第２ の帯域幅は前記第１の帯域幅よりも著しく大きく、前記共振空洞（３１０、３４ ０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１０、６７４、６８４；９１０、９１ ４、９１８）は少なくとも数千の縦モードを支持するようにサイズを決められ、 少なくともいくつかの前記モードが前記第１の帯域幅の外であるがしかし前記第 ２の帯域幅の内である波長に対応し、さらに、 前記第２の波長を有するポンプエネルギ（３６４、５３２、６３４、９７４）の 源（３６０、５３４、６３８、９７０）を含むことを特徴とする、共振レーザ（ ３００、５００、６００、９００）。 ２．前記第２の波長が前記第１の波長よりも大きい、請求項１に記載の共振レー ザ（３００、５００、６００、９００）。 ３．前記第２の波長が前記第１の波長より小さい、請求項１に記載の共振レーザ （３００、５００、６００、９００）。 ４．ポンプエネルギ（３６４、５３２、６３４、９７４）の前記源（３６０、５ ３４、６３８、９７０）がレーザダイオード（ＬＤ）によって特徴づけられる、 請求項１に記載の共振レーザ（３００、５００、６００、９００）。 ５．前記レージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０）が単一モード光フ ァイバ（３１０、５１０、６１０、９１０）によって特徴づけられる、請求項１ に記載の共振レーザ（３００、５００、６００、９００）。 ６．前記レージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０）がピーク吸収波長 を有する吸収帯域を有し、さらにポンプエネルギ（３６４、５３２、６３４、９ ７４）の前記源（３６０、５３４、６３８、９７０）が前記ピーク吸収波長では ない波長を有する、請求項１に記載の共振レーザ（３００、５００、６００、９ ００）。 ７．前記共振空洞（３１０、３４０、３５０）が光ファイバ（３１０）によって 形成され、それが第１および第２の端部（３１４、３１８）を有し、さらに前記 第１および端部（３１４、３１８）に近接して位置づけられたその間の光を反射 するためのそれぞれの第１および第２のミラー（３４０、３５０）を有し、前記 ミラーの少なくとも１つ（３１８）が前記第２の帯域幅内の波長を有する放出さ れた光に対して部分的に透過性であり、それゆえ前記放出された光の一部が前記 ミラー（３１８）を介して通過する、請求項１に記載の共振レーザ（３００）。 ８．前記共振空洞（５１０、５２０、５４２）がレージング光ファイバ（５１０ ）のループ（５４２）によって特徴づけられ、前記レーザ（５００）が前記ルー プ（５４２へのおよびそれからの光を結合するための多重化結合器（５２０）を 付加的に特徴とし、前記多重化結合器（５２０）が前記ループ（５４２）へおよ びそれから前記ポンプエネルギを転送し、それゆえ前記ポンプエネルギが前記ル ープ（５４２）を回って一度伝播し、前記多重化結合器（５２０）が前記ループ （５４２）からの前記放出された光の小さな部分のみを出力し、それゆえ前記放 出された光の実質的部分が前記ループ（５４２）を回って循環する、請求項１に 記載の共振レーザ（５００）。 ９．共振レーザ（６００）であって、前記共振空洞（６１０、６７４、６８４） が、 第１および第２の端部（６７２、６８２）を有するレージング光ファイバ（６１ ０）と、 ポンプエネルギ（６３４）の前記源（６３８）に結合される第２の光ファイバ（ ６１４）と、 前記第１および第２の端部（６７２、６８４）め間の位置において前記第２のフ ァイバ（６１４）および前記レージング光ファイバ（６１０）を結合する多重化 結合器（６２０）とを含み、前記多重化結合器（６２０）が前記第２の光ファイ バ（６１４）から前記レージング光ファイバ（６１０）ヘポンプエネルギを結合 し、かつ前記レージング光ファイバ（６１０）から前記第２の光ファイバ（６１ ４）への前記放出された光を結合し、さらに、前記レージング光ファイバ（６１ ０）の、それぞれ、前記第１および第２の端部（６７２、６８４）に近接して位 置づけられた第１および第２のミラー（６７４、６８４）を含み、前記第１およ び第２のミラー（６７４、６８４）は前記第２の帯域幅内の前記波長でその上の 実質上すべての光入射を反射する、請求項１に記載の共振レーザ（６００）。 １０．前記共振空洞（９１０、９１４、９１８）が、その間の中間部分（９５０ ）を伴う第１および第２のループ部分（９４０、９６０）を形成するレージング 光ファイバ（９１０）と、 前記中間部分（９５０）をそれぞれ前記第１および第２のループ部分（９４０、 ９６０）へ光学的に結合する第１および第２の波長選択多重化結合器（９１４、 ９１８）とを含み、ポンプエネルギの前記源（９７０）が前記レージング光ファ イバ（９１０）を介する伝播のために前記多重化結合器のうちの１つ（９１４） ヘポンプエネルギ（９７４）を入力するように結合され、さらに、前記多重化結 合器（９１４、９１８）の波長選択特性が、（ｉ）前記ポンプエネルギが前記多 重化結合器（９１４、９１８）での光の実質上零結合で前記レージング光ファイ バ（９１０）を介して伝播し、さらに（ｉｉ）前記放出された光の実質的部分が 前記レージング光ファイバ（９１０）の前記中間部分（９５０）を介して複数回 通過するように選択されることを特徴とする、請求項１に記載の共振レーザ（９ ００）。 １１．２つの偏光モードを有する光ファイバ（１１４）を含むループ（１７８） を含み、前記偏光モードの各々は異なる速度で光を伝播し、それによって前記２ つのモードに対する前記ループ（１７８）を横切る光のための実効光路長差を提 供し、さらに、 光ファイバ（３１０、５１０、６１０、９１０）で形成されるレージング媒体を 含むレーザ（３００、５００、６００、９００）を含み、前記レーザ（３００、 ５００、６００、９００）は共振空洞（３１０、３４０、３５０；５１０、５２ ０、５４２；６１０、６７４、６８４；９１０、９１４、９１８）を有し、前記 レーザ（３００、５００、６００、９００）は前記ループ（１７８）に対して光 を供給するように結合され、前記光路長差が前記レーザ（３００、５００、６０ ０、９００）の共振空洞（３１０、３４０、３５０；５１０、５２０、５４２； ６１０、６７４、６８４；９１０、９１４、９１８）の長さおよび共振空洞（３ １０、３４０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１０、６７４、６８４；９ １０、９１４、９１８）を介して光が進む光路の屈折率の積より小さく、前記レ ーザ（３００、５００、６００、９００）が少なくとも数千の縦モードを支持す るようにサイズを決められる、光センサ（１００）。 １２．前記レーザ（３００、５００、６００、９００）がレーザ材料で形成され る光ファイバ（３１０、５１０、６１０、９１０）を特徴とする、請求項１１に 記載の光センサ。 １３．レーザ材料で形成される前記光ファイバ（３１０、５１０、６１０、９１ ０）が単一モード光ファイバ（３１０、５１０、６１０、９１０）を特徴とする 、請求項１２に記載の光センサ。 １４．前記共振空洞内の光エネルギを変調するための、前記共振空洞（３１０、 ３４０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１０、６７４、６８４；９１０、 ９１４、９１８）内に位置づけられる位相変調器（１１００）をさらに含み、前 記位相変調器（１１００）は前記ループ（１７８）を横切る後に前記レーザ（３ ００、５００、６００、９００）に入る光によって引き起こされる誤りを減じる ように動作する、請求項１１に記載の光センサ。 １５．レーザ材料で形成される光ファイバ（３１０、５１０、６１０、９１０） を含み、前記レーザ材料は波長吸収帯域を有しさらにポンプ光での光ポンピング に応答して光を放出し、前記放出された光の波長は少なくとも１つの最小または 最大を有する特性曲線に従って前記吸収帯域を介して前記ポンプ光の波長で変わ り、さらに、前記最小または最大のうちの１つに対応する波長での光を発生する ポンプ光（３６４、５３２、６３４、９７４）の源（３６０、５３４、６３８、 ９７０）を含むことを特徴とする、共振レーザ（３００、５００、６００、９０ ０）。 １６．前記最小または長大のうちの前記１つが前記放出された光の広帯域放出を 発生する前記ポンプ光の波長に対応する、請求項１５に記載の共振レーザ（３０ ０、５００、６００、９００）。 １７．共振レーザであって、 光伝播媒体およびレージング媒体の組合わせを含む光ファイバ（３１０、５１０ 、６１０、９１０）を含み、前記レージング媒体が吸収帯域幅を有し、それゆえ 前記レージング媒体が前記吸収帯域幅内の波長を有する光エネルギを吸収しさら に前記吸収帯域幅の外である波長を有する光を放出し、前記吸収帯域幅が少なく とも第１および第２の波長範囲を含み、前記レージング媒体が前記第１の波長範 囲内である波長を有する光に応答して第１の狭い光帯域幅を有する光を放出し、 前記レージング媒体が前記第２の波長範囲内の波長を有する光に応答して前記第 １の帯域幅よりも大きな第２の広い光帯域幅を有する光を放出し、さらに、前記 第２の波長範囲内の波長を有する光入力信号（３６４、５３２、６３４、９７４ ）を発生する光エネルギの源（３６０、５３４、６３８、９７０）と、前記光フ ァイバ（３１０、５１０、６１０、９１０）へ前記光入力信号（３６４、５３２ 、６３４、９７４）を結合するための手段（３６６、５３６、６４０、９７８） とを含み、それゆえ前記光入力信号が前記光ファイバ（３１０、５１０、６１０ 、９１０）内を伝播し、前記レージング材料が前紀光入力信号（３６４、５３２ 、６３４、９７４）に応答して前記光ファイバ（３１０、５１０、６１０、９１ ０）内で光レーザエネルギを発生し、前記光レーザエネルギが前記第１の帯域幅 よりも大きな全体の帯域幅を有する複数個の波長を含み、さらに 前記光レーザエネルギの実質的部分を前記光ファイバ（３１０、５１０、６１０ 、９１０）を介して繰返して通過させるための手段（３４０、３５０；５２０； ６７４、６８４；９１４、９１８）を含み、それゆえ前記レーザ光エネルギの前 記再循環部分が前記複数個の波長を有する付加的なレーザ光エネルギの放出を刺 激することを特徴とする、共振レーザ（３００、５００、６００、９００）。 １８．前記第２の帯域幅が前記第１の帯域幅よりも少なくとも５０％大きい、請 求項１７に記載の共振レーザ（３００、５００、６００、９００）。 １９．前記複数個の波長が前記第１の帯域幅よりも少なくとも５０％大きい全体 の帯域幅を有する、請求項１７に記載の共振レーザ（３００、５００、６００、 ９００）。 ２０．結合のための前記手段（３６６、５３６、６４０、９７８）が光エネルギ の前記源（３６０、５３４，６３８、９７０）と前記光ファイバ（３１０、５１ ０、６１０、９１０）との間に介在させられるレンズ（３６６、５３６、６４０ 、９７８）を特徴とする、請求項１８に記載の共振レーザ（３００、５００、６ ００、９００）。 ２１．共振ファイバレーザ（３００、５００、６００、９００）であって、 光ファイバ（３１０、５１０、６１０、９１０）を含みかつ共振空洞（３１０、 ３４０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１０、６７４、６８４；９１０、 ９１４、９１８）を形成するレージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０ ）を含み、前記レージング媒体がディスクリートな波長に対応する複数個の縦モ ード（４００）内の光を放出し、その各々が帯域幅を有し、前記複数の振動モー ド（４００）はディスクリートな波長のいずれの帯域幅よりも大きい大きさの帯 域幅オーダを有するスペクトル放出エンベロープ（４１０）を形成し、前記複数 モード（４００）はコヒーレンスピークスペーシング（ｎＬＲ）によって間隔を あけて配置される第１および第２のコヒーレンスピーク（４２０、４３０）を有 する前記レーザに対するコヒーレンス関数を供給し、前記コヒーレンスピーク（ ４２０、４３０）は前記ヒーレンスピークスペーシング（ｎＬＲ）より小さな大 きさの少なくとも３オーダである幅（Ｗｃ）を有し、さらに、 前記レージング媒体をポンピングするためのポンプエネルギ（３６４、５３２、 ６３４、９７４）の源（３６０、５３４、６３８、９７０）を含むことを特徴と する、共振ファイバレーザ（３００、５００、６００、９００）。 ２２．前記放出エンベロープ（４１０）が平均波長（λ（ＡＶＧ）を有し、それ は、そこにおいて前記平均波長（λＬＡＶＧ）がポンプエネルギ波長における変 化に比較的感応しない領域（Ｍ）を有する特性曲線に従って前記ポンプエネルギ の波長の関数として変わり、前記ポンプエネルギ波長が前記平均波長を安定させ るために前記領域（Ｍ）に対応するように選択される、請求項２１に記載の共振 レーザ（３００、５００、６００、９００）。 ２３．周囲効果を感知するためのファイバオプティックセンサ（１００）であっ て、 ２つの偏光モードにおいて光を伝播する光ファイバ（１１４）を含むループ（１ ７８）を含み、前記偏光モードは異なる速度において光を伝播しかつ前記ファイ バ（１１４）を介する２つの光路を提供し、前記２つの光路は前記周囲効果のな い場合に前記ループ（１８７）を横切る光に対するその間の光路差（ΔＬＳ）を 有し、さらに、前記ループ（１７８）内に光を導入するように結合されたレーザ （３００、５００、６００、９００）を含み、前記レーザ（３００、５００、６ ００、９００）が、ポンプ波長に応答して帯域幅および平均波長を有する光を放 出するレージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０）を有する共振空洞（ ３１０、３４０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１０、６７４、６８４； ９１０、９１４、９１８）を含み、前記平均波長および前記帯域幅が前記ポンプ 波長に依存し、前記帯域幅が平均波長の第１の範囲内で比較的狭く、かつ平均波 長の第２の範囲内で比較的広く、さらに、 前記レージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０）が平均波長の前記第２ の範囲内の平均波長で光を放出することを引き起こすように選択されたポンプ波 長を有するポンプエネルギ（３６４、５３２、６３４、９７４）の源（３６０、 ５３４、６３８、９７０）を含み、さらに、 前記共振空洞（３１０、３４０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１０、６ ７４、６８４；９１０、９１４、９１８）を介する光が進む光路の屈折率（ｎ） によって分割される前記光路差（ΔＬＳ）よりも大きな長さ（ＬＲ）を有する前 記共振空洞（３１０、３４０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１０、６７ ４、６８４；９１０、９１４、９１８）を含むことを特徴とすることを特徴とす る、ファイバオプティックセンサ（１００）。 ２４．前記周囲効果が回転である、請求項２３に記載のファイバオプティックセ ンサ。 ２５．前記レージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０）が単一モード光 ファイバ（３１０、５１０、６１０、９１０）を特徴とする、請求項２３に記載 のファイバオプティックセンサ。 ２６．前記ループ（１７８）が単一モード複屈折光ファイバ（１１４）を特徴と する、請求項２３に記載のファイバオプティックセンサ。 ２７．前記レーザ（３００、５００、６００、９００）によって放出される光が 前記光路長差（ΔＬＳ）より少ないコヒーレンス長を有する、請求項２３に記載 のファイバオプティックセンサ。 ２８．前記共振空洞（３１０、３４０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１ ０、６７４、６８４；９１０、９１４、９１８）が少なくとも一万の縦モードを 支持するようにサイズを決められる、請求項２３に記載のファイバオプティック センサ。 ２９．前記平均波長が前記ポンプ波長の関数として変わり、前記レージング媒体 （３１０、５１０、６１０、９１０）がポンプ波長の変化に実質上感応しない波 長の前記第２の範囲内の選択された平均波長を有し、前記ポンプ波長が前記選択 された平均波長を発生するように選択される、請求項２３に記載のファイバオブ ティックセンサ。 ３０．前記共振空洞（３１０、３４０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１ ０、６７４、６８４；９１０、９１４、９１８）内に位置決めされ、前記共振空 洞内の光エネルギを変調するための位相変調器（１１００）をさらに含み、前記 位相変調器（１１００）が前記ループ（１７８）を横切る後に前記レーザ（３０ ０、５００、６００、９００）に入る光によって引き起こされる誤りを減じるよ うに動作する、請求項２３に記載のファイバオブティックセンサ。 ３１．干渉計（１００）へ広帯域光を供給する方法であって、 ポンプ波長でレージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０）をポンピング して前記レージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０）が光を放出するこ とを引き起こすステップと、 選択された帯域幅を有する非均質的に拡大される放出を提供するようにポンプ波 長を選択するステップと、前記レージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１ ０）を介する放出の一部を繰返して通過させてスペクトルエンベロープ（４１０ ）を形成するディスクリートな波長での光の放出を刺激するステップと、 前記スペクトルエンベロープ（４１０）を十分な数の前記ディスクリートな波長 で満たし、前記スペクトルエンベロープ（４１０）内で効果的に継続するスペク トルを提供するステップと、 前記放出を前記干渉計（１００）に結合するステップとを含む、干渉計（１００ ）に広帯域光を供給する方法。 ３２．繰返して通過させる前記ステップが２つのミラー（３４０、３５０；６７ ４、６８４）の間で光を反射するステップを特徴とする、請求項３１に記載の方 法。 ３３．繰返して通過させる前記ステップが光ファイバ（５１０）のループ（５４ ２）内で光を循環するステップを特徴とする、請求項３１に記載の方法。 ３４．スペクトルエンベロープ（４１０）を満たす前記ステップが前記レージン グ媒体（３１０、５１０、６１０、９１０）内で少なくとも１００００の縦モー ド（４００）を発生するステップを特徴とする、請求項３１に記載の方法。 ３５．前記干渉計（１００）がサニャック干渉計を特徴とする、請求項３１に記 載の方法。 ３６．装置であって、 干渉計（１００）と、 広帯域光源（３００、５００、６００、９００）とを含み、それが、 レージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０）と、 前記レージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０）をポンピングして前記 レージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０）が光を出すことを引き起こ すポンプ光源（３６０、５３４、６３８、９７０）とを含み、前記ポンプ光源（ ３６０、５３４、６３８、９７０）が前記レージング媒体（３１０、５１０、６ １０、９１０）が選択された帯域幅を有する非均質的に拡大された放出を提供す ることを引き起こすように選択されたポンプ波長を有し、前記広帯域光源が共振 空洞（３１０、３４０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１０、６７４、６ ８４；９１０、９１４、９１８）をさらに含み、それが放出の部分を前記レージ ング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０）を介して繰返し通過させてスペク トルエンベロープ（４１０）を形成するディスクリートな波長での光の放出を刺 激し、前記ディスクリートな波長が前記スペクトルエンベロープ（４１０）を満 たすのに十分な数であり、それゆえ前記スペクトルエンベロープ（４１０）内で 効果的に連続するスペクトルを提供する、装置。 ３７．前記干渉計（１００）がサニャック干渉計を含む、請求項３６に記載の装 置。 ３８．前記共振空洞（３１０、３４０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１ ０、６７４、６８４；９１０、９１４、９１８）が１対の反射部材（３４０、３ ５０；３７４、３８４）を含む、請求項３６に記載の装置。 ３９．前記共振空洞（３１０、３４０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１ ０、６７４、６８４；９１０、９１４、９１８）が少なくとも１００００の縦モ ードを支持するようにサイズを決められる、請求項３６に記載の装置。 ４０．前記共振空洞（３１０、３４０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１ ０、６７４、６８４；９１０、９１４、９１８）内に位置づけられた、前記共振 空洞内で光を変調するための位相変調器（１１００）をさらに含み、前記位相変 調器（１１００）が前記干渉計（１００）から前記共振空洞に入る光によって引 き起こされる誤りを減じるように動作する、請求項３６に記載の装置。 ４１．広帯域レーザ（３００、５００、６００、９００）であって、 前記レージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０）へのポンプエネルギの 適用に応答して放出スペクトル内の光を放出するレージング媒体（３１０、５１ ０、６１０、９１０）を有する共振空洞（３１０、３４０、３５０；５１０、５ ２０、５４２；６１０、６７４、６８４；９１０、９１４、９１８）を含み、前 記レージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０）が少なくとも第１および 第２の光吸収波長範囲を有し、前記レージング媒体（３１０、５］０、６１０、 ９１０）が前記第１の範囲内の波長を有する光に応答して第１の放出帯域幅を有 する光を放出し、かつ前記第２の波長範囲内の波長を有する光に応答して第２の 放出帯域幅を有する光を放出し、前記第２の放出帯域幅が前記第１の放出帯域幅 に比較して広く、それは前記レーザ（３００、５００、６００、９００）のため の広帯域放出を提供し、前記共振空洞（３１０、３４０、３５０；５１０、５２ ０、５４２；６１０、６７４、６８４；９１０、９１４、９１８）が少なくとも 数千の縦モードを支持するようにサイズを決められ、前記モードの少なくともい くつかが前記第１の放出帯域幅の外であるが前記第２の放出帯域幅の内である波 長に対応し、さらに、前記レージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０） をポンピングするための前記第２の波長範囲内の波長を有する光信号（３６４、 ５３２、６３４、９７４）を発生する光エネルギの源（３６０、５３４、６３８ 、９７０）を含む、広帯域レーザ（３００、５００、６００、９００）。 ４２．前記レージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０）が単一モード光 ファイバ（３１０、５１０、６１０、９１０）を含む、請求項４１に記載の広帯 域レーザ。 ４３．前記共振空洞（３１０、３４０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１ ０、６７４、６８４；９１０、９１４、９１８）が光ファイバ（３１０、５１０ 、６１０、９１０）を含む、請求項４１に記載の広帯域レーザ。 ４４．前記光ファイバ（３１０、５１０、６１０、９１０）が実質上完全に前記 レージング媒体でなる、請求項４３に記載の広帯域レーザ。 ４５．前記レージング媒体（３１０、５１０、６１０、９１０）がピーク吸収波 長を有し、さらに前記光エネルギの前記源（３６０、５３４、６３８、９７０） が前記ピーク吸収波長ではない波長を有する、請求項４１に記載の広帯域レーザ 。 ４６．前記共振空洞（５１０、５２０、５４２；９１０、９１４、９１８）が光 ファイバ（５１０、９１０）を含むループ（５４２；９４０、９６０）を含み、 前記レーザが前記ループ（５４２；９１４、９１８）へおよびから光を結合する ための多重化結合器（５２０；９１４、９１８）を付加的に含む、請求項４１に 記載の広帯域レーザ。 ４７．前記光ファイバ（３１０、５１０、６１０、９１０）が前記レージング媒 体を含む、請求項４６に記載の広帯域レーザ。 ４８．センサであって、 光ループ（１７８）と、 光を前記光ループ（１７８）内に導入するためのレーザ（３００、５００、６０ ０、９００）とを含み、前記レーザが広帯域放出を支持するようにサイズを決め られた共振空洞（３１０、３４０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１０、 ６７４、６８４；９１０、９１４、９１８）を形成するレージング媒体を含み、 かつポンプエネルギの源（３６０、５３４、６３８、９７０）が前記レージング 媒体が広帯域スペクトル内の光を放出することを引き起こすように選択されたポ ンプ波長を有し、さらに、前記光ループ（１７８）から前記共振空洞（３１０， ３４０、３５０；５１０、５２０、５４２；６１０、６７４、６８４；９１０、 ９１４、９１８）への光のフィードバックによって引き起こされる前記レーザ（ ３００、５００、６００、９００）による光の放出の変化を抑制するための手段 とを含む、センサ。 ４９．前記抑圧手段が光アイソレータ（１０６０）を含む、請求項４８に記載の センサ。 ５０．前記抑圧手段が前記レーザ空洞（３１０、３４０、３５０；５１０、５２ ０、５４２；６１０、６７４、６８４；９１０、９１４、９１８）の光路長を変 調するように結合された変調器（１１００）を含む、請求項４８に記載のセンサ 。