JPH06504411A - 回折制限出力ビームを生成する光ビーム処理方法および装置 - 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】 刺激された散乱を使用する光ビーム結合およびクリーンアップ方法および装置 本発明は、刺激されたブリローイン散乱（Ｓ　Ｂ　Ｓ）による光ビーム処理に関 し、特に延ばされたファイバに沿って１つ以上の入力ビームを向けることによる ビーム結合および、またはクリーンアップに関する。

従来技術の説明 回折制限ビームが生成可能である連続波（ＣＷ）あるいは長いパルスのレーザが 現在必要とされている。「回折制限」ビームは最大発散度を有し、平坦な波面お よびガウス曲線プロフィルを特徴とする。このようなビームに関する多数の工業 的および医学的適用が存在する。例えば、溶接レーザは、フィールドの動作距離 および深さを大きくシ、オペレータによる溶接具の容易であまり正確でない制御 でよいので、動作位置で低い発散度ビームからの利益を得ることができる。さら に、レーザの出力光学系は溶接位置から離れているほうが寿命が長い。

現在、高価な敏感なレーザだけがほぼ回折制限されたビームを生成するのに有効 である。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザは高平均パワーの回折制限ビーム発散度を 有するものとじて利用できない。ビームは生成されるときにほぼ回折制限されて も、多重モード光ファイバを通る伝送はその発散度を悪化させ、最初の低い発散 度を回復するためにその後のビーム「クリーンアップ」動作を要求する。さらに 、本質的に全ＣＷレーザは、それらが実際的あるいは物理的な抑制によって回折 制限ビームにおいて生成できる平均パワーにおいて制限される。これは、ヘリウ ムネオンレーザ、アルゴンクリプトンイオンレーザ、およびダイオードレーザを 含む。多くのこのようなレーザの出力を単一の強力なビームに結合することが望 ましい。２つのビームの結合は偏光子の使用によって良好に実行されるが、多数 のビームを結合することは非常に困難である。

８８８発振器は、不十分な発散度のビームをさらに高い回折制限ビームへ変換す るために過去において使用されている。

任意の材料が材料を結合する原子力に匹敵する十分な強度の光によって浸透され るとき、材料およびそれに浸透する光は変化される。この非線形の相互作用は、 ＳＢＳ時間反転波を生成する。ＳＢＳを有する変化された材料は、時間反転波を 生成するために反射表面として作用する音響波を生成する。

ブリローイン効果によれば、ダブレットは単色性放射の散乱において生成され、 ２つの各ダブレット線の周波数は同じ量だけ最初の入力ラインの周波数と異なり 、１つのラインは高い周波数を有し、別のラインは低い周波数を有する。８８８ 発振器は、１つのビームが向い合ったミラーの間の発振を刺激するために別のビ ームによってボンピングされるレーザの形態である。８８８発振器は、例えばＥ 、　Ｂ、　Ａｌｅｋｉａ［Ｉｄｒｏｖ氏らによる文献（ｒｓｔｉｍｕｌａｌｅｄ 　Ｒａｍａｎ　ａｎｄ　Ｂｒ１ｌｌｏｕｉｎ　Ｓｃａ目ｅｒｉｎｇ　ｉｎ　５ｅ ｌｅｃｔｉｖｅ　Ｒｅ５ｏｎａｊｏｒｓ　Ｊ　、５ｏｖｉｅｔ　Ｐｈｙｓｉｃｓ 　ＪＥＴＰ　２２、第９８６乃至９９２頁（１９６６年））で論議されている。

８８８発振器−増幅器および刺激されたラーマン散乱（ＳＢＳよりも大きな波長 シフトを有する５Ｒ８）は、ビーム発散度を改善するために使用されている。こ のような装置は典型的に非常に複雑であり、バルク形態においてＳＲ８あるいは ＳＢＳを使用する。

関連した範囲において、光位相共役は短いファイバ導波体において報告されてい る（　５ｅｕｂｒｙ！ｋｏｖ氏およびＣｈｅｒＨｏｖ氏によるｒＷｘｖｅｆｒｏ ｉ　Ｒｅｖｅｒｓａｌ　ｏｆ　Ｍｉｃｒｏｓｅｃｏｎｄ　Ｒａｄｉａｔｉｏｎ　 １ｎＦｉｂｅｒ　Ｗａｖ！ｇｕｉｄｅｓ　Ｊ　、５ｏｖｉｅｔ　Ｊｏｕｒｎａｌ 　ｏｆ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｊｒｏｎｉｃｓ　、第１７巻、１９８７年、 第４９３乃至４９５頁）。プロセスが位相整合されること、換言するとΔｋＬが πより小さいことは重要と見なされており、ここでΔには適切なビームの伝播ベ クトルにおける差であり、Ｌは導波体内の入力および戻りビームの相互作用の長 さである。これは、装置が発振器である場合にポンプビームの位相共役である変 換されたビームを助長し、装置が増幅器である場合にシードビームの位相が変換 されたビーム上に与えられることを保証する。短いファイバ装置に関して、５Ｂ ＳＬきい値の十分に上で動作するために高いピーク値パワーのパルスレーザの使 用は必要である。

ＳＢＳはまた長い光ファイバにおいて説明されており（ｌｐｐｅｎ　ａｎｄ　５ ｊｏｌｅｎ、ｒｓｔｉｍｕｌａｊｅｄ　Ｂｒ１ｌｌｏｕｉｎ　Ｓｃａｔｔｅｒｉ ｎｇ　ｉｎ　０ｐｆｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒｓ　Ｊ　、Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓ ｉｃｓ　Ｌｅｖｅｒｓ　、第２１巻、１９７２年、第５３９乃至５４１頁）、こ こでΔｋＬはπよりも実質的に大きい。１９８２年のこの範囲の開発は、Ｃｏｔ ｔｅｒ氏による文献（ｒｓｔｉｍｕｌａｊｅｄ　Ｂｒ１ｌｌｏｕｉｎ　Ｓｃａ目 ｅｒｉｎｇ　ｉｎ　Ｍｏｎｏｍｏｄｅ　Ｏｐ目ｃａＩ　Ｆｉｂｅｒ　Ｊ　、ｆｏ ｕｒｎａｌ　ｏｆ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　、第４巻 、１９８３年、第１Ｏ乃至１９頁）によって再検討されている。それ以来、制限 された帯域幅によって制限されるが、ＳＢＳは光増幅における使用が発見されて いる（　Ｔｓｕｂｏｋａｗａ氏および５ａｓａｋ１氏によるｒＣｏｈｅｒｅｎｔ 　ＦＳｌｆ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｘｐｅｔｉｍｅｎｔ　ｔｌｓｉｎｇ Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ　Ａｍｐｌｉｆｉｃａｊｉｏｎ　ｉｎ　ａ　Ｓｉｎｇｌｅ− Ｍｏｄｅ　Ｆｉｂｅｒ　Ｊ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｃｏｍｍ ｕｎｉｃａｊｉｏｎｓ　ｓ第１０巻、１９８９年、第４２乃至４７頁）。これら 全ての研究では単一モードファイバが使用され、単一モード入力ビームはファイ バに沿って伝播され、単一モード戻りＳＢＳビームを刺激する。それらは、ビー ム発散度の改善において有効であることが認められていない。

発明の概要 本発明の目的は、回折制限ビームまたはそれに近いビームを得るために光ビーム 発散度（「ビームクリーンアップ」）を減少し、多重ビームを単一の強力な回折 制限ビームに結合し、ＣＷあるいは長いパルスモードにおいて動作することがで きる方法および装置を提供することである。

これらの目的は、細長いビーム導波手段、好ましくは光ファイバによって達成さ れ、それにおいてΔｋＬは実質的にπよりも大きい。従来の長いファイバ機構と 反対に、本発明のビーム導波機構は、正規化された周波数および従来の技術にお いて知られている入力ビームの多重モード伝播を支持するのに十分に大きいファ イバパラメータを有する。これらの条件の下で、回折制限されない人力ビームは 刺激された散乱プロセス、好ましくは本質的に回折制限されるＳＢＳにより戻り ビームを刺激することができる。多重人力ビームは実質的に全体の受容角度範囲 にわたってファイバに結合され、入力ビームエネルギは高効率エネルギ転送動作 において単一の強力な出力ビームに結合される。入力ビームはファイバを通って 多重モード伝播を行い、出力ＳＢＳビームは実質的に単一モードである。

本発明のこれらおよびその他の特徴および利点は、添付図面と共に以下の詳細な 説明から当業者に明らかとなるである図１は、入力非回折制限ビームの発散度を 減少するために使用される本発明の概略図であり、 図２は、ファイバを通る伝播の多重横断光学モードを示す図であり、 図３は、入力ビームよりもさらに高い回折制限である増幅された出力ビームに多 重入力ビームを結合するために使用される本発明の斜視図であり、 図４は、本発明による最初の入力ビームパワーに対するＳＢＳ戻りビームおよび 残留入力ビームパワーを示すグラフ。

実施例 ビーム発散度が多重モードファイバを通る伝送によって悪化される過去の経験と は反対に、本発明は高回折制限ビームを生成するために長い多重モードファイバ あるいは他の光導波手段に沿った伝送を使用する。不十分な発散度特性を有する １つ以上の入力ビームは、回折制限出力ビームの源として使用される。それは、 発散性ビームが光ファイバに沿って伝送され、ビームパワーファイバの長さが５ ＢＳＬきい値を越えるのに十分な大きさである時、戻り単一モードＳＢＳビー人 力からＳＢＳビームへのエネルギの効果的な伝送が説明されており、この方法に 基づいたシステムは実際のビームクリーンアップおよび増幅に使用されることが できる。

本発明を利用する簡単な単一ビームシステムが図１に示されている。光行差を有 する（ａｂｅｒｒａｔｅ）波面４を有する非回折制限入力ビーム２は、光ファイ バｌＯのような細長いビーム導波装置のコア部分８上にレンズ６によって集束さ れる。コアは、典型的にガラスあるいは溶融された二酸化珪素から形成される。

少し低い屈折率のクラッド層１１は、コアへのビームを制限するためにコアの周 囲に形成される。コアおよび、またはクラッド層は屈折率差を与えるために通常 の方法でドープされることができる。液体のＳＢＳ導体で満たされた毛管のよう な他の光誘導装置も使用できる。

ファイバコア８の正規化された周波数は、入力ビーム２０波長λにおいてファイ バを通るビームの多重横断モード伝送が存在するように選択される。ファイバは 、ファイバの入力端部から放射される戻りＳＢＳビーム１２を生成する５ＢＳＬ きい値を越えるように十分に長い。ＳＢＳビームはレンズ６によって規準され、 ミラー■４のような適当な装置によって入力ビームから分離される。多数の他の 方法は入力ビームからＳＢＳビームを分離するのに利用可能であり、入力ビーム をミラーからファイバコア上に反射し、ＳＢＳビームが放射することを可能にす るためにミラーに適当な寸法の穴をあけることもできる。

多重横断モード入力ビーム２によって、戻りＳＢＳビーム１２は、実質的に平坦 な波面１６の実質的に単一モードであることが認められている。それは本質的に 回折制限であり、最小に近い発散度を有する。この現象は傾斜屈折率ファイバ（ コアの中央からの距離が増加するにしたがって屈折率が段々に減少されるファイ バ）およびステップ屈折率ファイバ（コアとクラッド層の間で屈折率の急峻な転 移が存在するファイバ）の両方に観察される。現在利用できる文献は多重モード 状態のモード数の関数であるブリローインシフトについて議論しておらず、この 現象の説明を行っていない。

可能な（確認されていない）説明は大きな傾斜屈折率ファイバの限定された場合 について仮定し、それにおいてモデル分析に代る光線追跡が使用される。コアの 中央を下流に直接伝送される光線は、１屈折率のみである。コアの中央の周囲の 正弦波路を通る別の光線は良く知られているように中央の光線と同時にファイバ の反対側の端部に達するが、その伝播ベクトルは導波体の下流に伝播するとき方 向および大きさの両者を変化する。正弦波光線がＳＢＳをうける場合、ブリロー インシフトはその通路の異なる部分において異なる。例えば、光線が中央から最 も遠いとき、媒体中の光の局部波長は中央の光線よりも長い。生成された音響波 はこの波長と整合するので、ブリローインシフトは中央の光線と異なる。ファイ バコアから中心からはずれたモードは傾斜屈折率と遭遇し、一方中央のモードは さらに一定の屈折率を経験する。これはブリローインライン幅が広げられ、高い モードが５ＢＳＬきい値を越えるのをさらに難しくする。

加えて、各モードによるＳＢＳは、異なるモードがファイバの種々の部分におけ る異なる平均ガラス密度を経験するので異なるブリローインシフトを生成するこ とが予想される。

モードは直交し、それぞれ強度の最も高いファイバの一部分に伝播する。ファイ バの異なる部分は、それらが異なる密度および別の特性を有するので異なる音響 速度を有することが予想される。これは、ファイバの中央から離れた距離で異な る屈折率を生じるようにゲルマニウムでドーピングすることによるようなコア成 分の変化の結果である。これは、高次数モードが５ＢＳＬきい値を越えるのをさ らに難しくする。

ファイバが入力ビームに関連した多重モードでない限り、ビーム発散度における 改善は見られない。ファイバに対するマクスウェルの式の解は、モードの有限数 に制限される光伝播を示す。各モードはｎ　λ／Ｃとｎ２λ／Ｃの間の数値でな ければならない異なる伝播定数を有し、ここでｎｔ、およびｎ２は導波体材料の 屈折率範囲の上限および下限を表し、λはビーム周波数であり、Ｃは光の速度で ある。

正規化された周波数の大きな値（いわゆるＶ数と呼ばれる）に対する所定のファ イバ中を伝播できるモード数は、ステップ屈折率ファイバではＶ２／２、傾斜屈 折率ファイバではＶ２／４によって簡単に近似される。Ｖ数は次のように定めら れる。

Ｖ寓２πａＮＡ／λ ここでａはファイバコアの半径であり、ＮＡはファイバの開口数（入力ビームを 受入れることができる角度範囲）であり、λは入力ビーム波長である。ステップ 屈折率ファイバに関して、ＮＡ−（ｎ−ｎ）　であり、ここでｎｌおよびｎ２は それぞれコアおよびクラッドの屈折率である。■が２．４より下である場合、た だ１つの伝播モード（２つの可能な偏光を有する）が存在する。

伝播の横断モードは、図２に示される。最低次数モードは、コアの中央でピーク となるトレース１８によって示され、クラッド層における最小値にガウス曲線に 沿って減少する強度プロフィルを想定する。２次モード（トレース２０）は中央 で最小値となるコアの中央からずれたピークを有し、３次モード（トレース２２ ）はコア中央のピークおよびそこからずれたピークを有する。本発明の実施例に おいて生成されるモード数は約５乃至５０にわたるが、実際には数千ものモード に増加されることができる。

入力ビームが導かれる光ファイバあるいは他の導波体は、生成されるＳＢＳビー ムに対して十分に長くなければならない。これはファイバを通る通常の光伝送と 反対であり、それにおいてはプロセスが位相整合される、すなわちΔｋＬがπ以 下であることが重要であると考えられている。本発明によると、ΔｋＬは実質的 にπより大きく、約１０πより大きいことが好ましい。ΔｋＬがπに等しい場合 、ＳＢＳ戻りビームの位相共役が期待される。所定の適用に対する特定の長さは 、導波体導体の光学特性、入力ビームパワーおよびＳＢＳビームへの所望な変換 効率に依存する。本発明の実施例においては約３ｋｍのファイバを使用したが、 本発明は数百メートルのファイバの場合においても首尾よく実行される。

本発明はさらに、入力の任意の単一ビームよりもさらに強力であり、回折制限に 近い出力ビームに多重低パワー人力ビームを結合する゛増幅器として使用される ことができる。これは図３に示されている。この実施例における各レーザＬｌ。

Ｌ２およびＬ３からの３つの入力ビーム２４．２６および２８は、細長い光ファ イバ３０において結合される。ビームは、結合レンズ３２のような通常の方法で ファイバ中に結合され、１２乃至１４．４ｍｍの焦点距離の顕微鏡対物レンズが 直径０．０１５ｍｍのファイバのコア中に入力ビームを集めるために使用された 。結合レンズ（８ｍｍの開口を有する）に関するビームの直径は、はぼ同じに示 されている。各ビームの直径および結合レンズの焦点距離は、焦点を結ばれたビ ームスポットの寸法がファイバコアの寸法よりも少し小さいように選択される。

これは、最適な結合形状として知られている。焦点を結んだスポットの寸法がビ ームの寸法にしたがって減少し、結合レンズの回折制限品質が増加するので、フ ァイバコアの直径は、入力ビームの寸法および、またはそれらの回折制限品質が 増加される場合に小さく形成されることができる。さらにこの１つのステップに よって、大きな発散度を有する入力ビームが適応され、結合レンズの断面積を大 きくすることによってファイバコアに結合される。入力ビームが広げられる範囲 の制限は、破線３４によって示されるファイバの開口数を越えてはならないこと である。

全ての入力ビーム多重モードにおいても、ファイバから背面散乱される戻りＳＢ Ｓビーム３６は、最低ファイバモードにおけるほぼ単一モードビームとしてファ イバの全開口数よりもはるかに小さい角度で出る。

許容される入力ビーム波長は、入力ビームパワーに依存する。個々の入力ビーム のパワーがファイバ内のＳＢＳのパワーしきい値よりも大きな場合、各入力ビー ムは他の波長から顕著に分離される異なる波長を有する。しかしながら、入力ビ ームがそれらのパワーが個々に得られる時ではなく結合される時の５ＢＳＬきい 値を越える場合、それらの個々の波長は単一の高エネルギ出力ＳＢＳビームにそ れらのエネルギを結合するために全てファイバ内の非線形ＳＢＳ効果の帯域幅内 でなければならない。特定のブリローインライン幅は各コア材料に固有であり、 それは典型的にガラスに関して約５０ＭＨｚである。入力ビームは、それらの各 波長間の差が特定のコア材料のブリローインライン幅よりも小さくなければ結合 されたＳＢＳビームに結合されない。

本発明の実施例において、クリプトンイオンレーザが傾斜屈折率ファイバ・中に ７５２ｍｍのビームを導き、ステップ屈折率ファイバ中に６４７ｍｍのビームを 導く入力ビーム源として使用された。１２ｍｍの焦点距離で０．２５の開口数の 顕微鏡対物レンズが傾斜屈折率ファイバにビームを結合するために使用され、１ ４．５ｍｍの焦点距離レンズがステップ屈折率ファイバにビームを結合するため に使用された。挿入損失、ファイバ破断に関連したフレネル損失および反射損失 を考慮した後、ファイバが傾斜屈折率ファイバに対して８７％、ステップ屈折率 ファイバに対して８３％のＳＢＳビームに対する変換効率を有することが認めら れた。５乃至１６ミクロンの範囲のコア直径を有する様々なファイバが使用され た。戻されたＳＢＳビームは、回折制限ビーム発散度を本質的に有することが認 められた。これは、どのように入力ビームがファイバ中に発射されたか、あるい はどのくらい位相波面が異常であったかにかかわらずそれがファイバに結合され る限り起こった。ＳＢＳビーム発散度は入力パワーがＳＢＳしきい値の１０倍ま で上昇された時に一定に維持され、７５２ｍｍで０．６５ワット以上（使用され るレーザによって制限される）は８７％の効率で変換される。７倍の回折制限ビ ームが入射される１６ミクロンコア（Ｖ−１４）の傾斜屈折率ファイバが使用さ れた。良好な結合がファイバの全開口数にわたって維持された。典型的なＳＢＳ 戻りビームおよびＳＢＳビームに変換されなかった残りの入力ビームのパワーは 図４において入力レーザパワーの関数として示されており、ＳＢＳビームおよび 残りの入力ビームのパワーのスケールはそれぞれ右および左の垂直軸上に与えら れる。

光ファイバから出たＳＢＳビームは、ポンプレーザが高いファイバモード中に放 射されたときでさえ最低ファイバモードにおいてのみ存在した。したがってＳＢ Ｓビームは、ポンプビームよりもかなり良いビーム発散度品質を有した。傾斜屈 折率多重モードファイバに関して、ＳＢＳ出力は本質的に回折制限ビームであり 、ファイバ中に放射される入力パワーは回折制限ビームの７倍であった。入力ビ ームは連続波で動作された。

本発明は、特にＣＷ　Ｎｄ：ＹＡＧレーザのような不十分なビーム発散度を有す るレーザの明るさの改善、および多重低パワービームの結合による光増幅に適用 される。本発明の２の制限は、入力レーザが単−縦モードにおいて動作されなけ ればならないか、少なくとも全ての高い縦モードが変換効率が十分である５ＢＳ Ｌきい値より十分に高いこと、および平均して戻りＳＢＳビームがスペクトル的 に広げられ、大きな振幅変動（１／２の振幅周期にわたって平均したとき実質的 に一定と見える見られるが）を有することである。本発明は、既存のレーザの特 性を改善する比較的安価な方法を提供するので、ＣＷレーザの市販用の製造に対 してかなりの将来性を有する。

本発明のいくつかの実施例が示され説明されているが、多数の変化および別の実 施例が当業者によって行われるであろう。例えば、本発明はＣＷ大入力使用を許 容するが、それはパルスレーザによっても動作するであろう。さらに、それは刺 激されたラーマン散乱（ＳＲ８）のようなＳＢＳでない刺激された散乱プロセス によっても動作できる。このような変化および別の実施例は企図され、添付され た請求の範囲に定められるように本発明の技術的範囲から逸脱することなしに行 われる。

１６↓ 図１ 図２ 入力レーザ　パワー、ｍＷ 図４ 手続補正書 平成５年　７月　牛日 特許庁長官　麻　生　渡　殿　− １、田晩巴初も ’７ｃ丁／υ５９λ／＋１０１７ ２、発明の名称 刺激された散乱を使用する光ビーム結合およびクリーンアップ方法および装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号 鈴榮内外國特許事務所内 〒１００　電話０３　（３５０２）３１８１　（大代表）７、補正の対象 請求の範囲 請求の範囲 １、入力光ビームを供給するビーム源と、細長いビーム導波手段と、 前記導波手段に前記ビーム源からの入力ビームを結′合する手段とを具備し、 前記ビーム導波手段は、前記入力ビームの多重モード伝播を実質的に支持するの に十分な導波パラメータ、および前記ビーム導波手段に結合される前記入力ビー ムに応じて刺激された散乱により高い回折制限された戻りビームを生成するのに 十分な長さを有している高い回折制限出力ビームを生成する光ビーム処理システ ム。

２、前記刺激された散乱が刺激されたブリローイン散乱を含む請求項１記載のシ ステム。

３、前記入力ビームが前記導波手段の５ＢＳＬきい値より下の・′個々の低いパ ワービームであるが、前記５ＢＳＬきい値よりも大きな集合パワーを有し、前記 入力ビームが前記ビーム導波手段のＳＢＳライン幅内の各波長を有する請求項２ 記載のシステム。

４、前記ビーム源が複数の入力光ビームを供給し、前記結合手段が前記各入力ビ ームを前記ビーム導波手段に結合し、前記ビーム導波手段が前記入力ビームのパ ワーの実質的な部分を前記戻りビーム、に結合する請求項１記載のシステム。

５、前記入力ビームが実質的に回折制限されず、前記戻りビームがいずれの前記 入力ビームよりも実質的にさらに回折制限されている請求項４記載のシステム。

６、Δｋを前記ビーム導波手段における前記入力ビームと前記戻りビームの間の 伝播ベクトルの差とし、Ｌを前記ビーム導波手段内の前記入力ビームの相互作用 の長さであるとしてΔｋＬが実質的にπよりも大きい請求項１記載のシステム。

７、前記ビーム導波手段がクラッド層によって囲まれたコアを有する光ファイバ を具備し、前記コアおよびクラッド層が前記入力ビームを前記コアへ実質的に制 限する屈折率差を有するように選択されている請求項１記載のシステム。

８、前記光ファイバが前記コアと前記クラッド層の間で徐々に変化する転移、お よび前記コアと前記クラ゛ツド層の間の急峻な転移を有する請求項７記載のシス テ、ム。

９、前記入力ビームが実質的に回折制限されず、前記戻りビー４ムが前記入力ビ ームよりも実質的に回折制限され、る請求項１記載のシステム。

１０、前記ビー　ム源が連続波ビームである前記入力光ビームを供給する請求項 １記載のシステム。

１１、刺激された散乱により先導波体内に戻りビームを生成す石のに十分な距離 にわたって先導波体を通過する多重モード伝播でソース光ビームを導き、 前記高い回折制限出力ビームとして前記戻りビームを得ることを特徴とする回折 制限されていないソース光ビームに応じて高い回折制限出力ビームを生成する方 法。

１２、前記ソースビームが連続波ビームである請求項１１記載の方法。

１３、前記ソースビームがクラッド材料によって囲まれる光フアイバコアを具備 する先導波体を通って伝播される請求項１１記載の方法。

１４６　ビーム導波媒体内に戻り刺激散乱ビームを生成するのに十分な距離にわ たってビーム導波媒体を通って多重モード伝播で入力ビームを導き、前記入力ビ ームからの前記戻りビームにエネルギを転送し、　出力ビームとして前記戻りビ ームを得ることを特徴とする出力ビームに複数の入力光ビームを結合する方法。

１５、前記戻りビームが刺激されたブリローイン散乱（Ｓ　Ｂ　Ｓ）によって生 成される請求項１１または１４記載の方法。

１６、前記入力ビームが前記ビーム導波媒体の５ＢＳＬきい値よりも低い個々の 低いパワービームであるが前記５ＢＳＬきい値よりも大きな集合パワーを有し、 前記入力ビームが前記ビーム導波媒体のＳＢＳライン幅内の各波長を有している 請求項１５記載の方法。

１７、前記入力ビームが実質的に回折制限されず、前記戻りビームがいずれの前 記入力ビームよりも実質的にさらに回折制限されている請求項１４記載の方法。

１８、Δｋを前記ビーム導波導体における前記入力ビームと前記戻りビームの間 の伝播ベクトルの差とし、Ｌを前記導波手段内の前記入力ビームの相互作用の長 さであるとしてΔｋＬが実質的にπよりも大きい請求項１４記載の方法。

１９、前記入力ビームが連続波ビームである請求項１４記載の方法。

２０、前記入力ビームがクラッド材料によって囲まれる光フアイバコアを具備す るビーム導波媒体を通って伝播される請求項１４記載の方法。

、　ＬＡ−ｉｍ＋Ｎ＊　ＰＣＴ／ＵＳ　９２／１１０１７

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. １．入力光ビームを供給するビーム源と、細長いビーム導波手段と、 前記導波手段に前記ビーム源からの入力ビームを結合する手段とを具備し、 前記ビーム導波手段は、前記入力ビームの多重モード伝播を実質的に支持するの に十分な導波パラメータ、および前記ビーム導波手段に結合される前記入力ビー ムに応じて刺激された散乱により高い回折制限された戻りビームを生成するのに 十分な長さを有している高い回折制限出力ビームを生成する光ビーム処理システ ム。
2. ２．前記刺激された散乱が刺激されたブリローイン散乱を含む請求項１記載のシ ステム。
3. ３．前記入力ビームが前記導波手段のＳＢＳしきい値より下の個々の低いパワー ビームであるが、前記ＳＢＳしきい値よりも大きな集合パワーを有し、前記入力 ビームが前記ビーム導波手段のＳＢＳライン幅内の各波長を有する請求項２記載 のシステム。
4. ４．前記ビーム源が複数の入力光ビームを供給し、前記結合手段が前記各入力ビ ームを前記ビーム導波手段に結合し、前記ビーム導波手段が前記入力ビームのパ ワーの実質的な部分を前記戻りビームに結合する請求項１記載のシステム。
5. ５．前記入力ビームが実質的に回折制限されず、前記戻りビームがいずれの前記 入力ビームよりも実質的にさらに回折制限されている請求項４記載のシステム。
6. ６．Δｋを前記ビーム導波手段における前記入力ビームと前記戻りビームの間の 伝播ベクトルの差とし、Ｌを前記ビーム導波手段内の前記入力ビームの相互作用 の長さであるとしてΔｋＬが実質的にπよりも大きい請求項１記載のシステム。
7. ７．Δｋしが約１０πよりも大きい請求項６記載のシステム。
8. ８．前記ビーム導波手段がクラッド層によって囲まれたコアを有する光ファイバ を具備し、前記コアおよびクラッド層が前記入力ビームを前記コアへ実質的に制 限する屈折率差を有するように選択されている請求項１記載のシステム。
9. ９．前記光ファイバが前記コアと前記クラッド層の間で徐々に変化する転移を有 する請求項８記載のシステム。
10. １０．前記光ファイバが前記コアと前記クラッド層に間の急峻な転移を有する請 求項８記載のシステム。
11. １１．前記入力ビームが実質的に回折制限されず、前記戻りビームが前記入力ビ ームよりも実質的に回折制限される請求項１記載のシステム。
12. １２．前記ビーム源が連続波ビームである前記入力光ビームを供給する請求項１ 記載のシステム。
13. １３．刺激された散乱により光導波体内に戻りビームを生成するのに十分な距離 にわたって光導波体を通過する多重モード伝播でソース光ビームを導き、 前記高い回折制限出力ビームとして前記戻りビームを得ることを特徴とする回折 制限されていないソース光ビームに応じて高い回折制限出力ビームを生成する方 法。
14. １４．前記戻りビームが刺激されたブリローイン散乱（ＳＢＳ）によって生成さ れる請求項１３記載の方法。
15. １５．前記ソースビームが連続波ビームである請求項１３記載の方法。
16. １６．前記ソースビームがクラッド材料によって囲まれる光ファイバコアを具備 する光導波体を通って伝播される請求項１３記載の方法。
17. １７．ビーム導波媒体内に戻り刺激散乱ビームを生成するのに十分な距離にわた ってビーム導波媒体を通って多重モード伝播で入力ビームを導き、 前記入力ビームからの前記戻りビームにエネルギを転送し、出力ビームとして前 記戻りビームを得ることを特徴とする出力ビームに複数の入力光ビームを結合す る方法。
18. １８．前記戻りビームが刺激されたブリローイン散乱（ＳＢＳ）によって生成さ れる請求項１７記載の方法。
19. １９．前記入力ビームが前記ビーム導波媒体のＳＢＳしきい値よりも低い個々の 低いパワービームであるが前記ＳＢＳしきい値よりも大きな集合パワーを有し、 前記入力ビームが前記ビーム導波媒体のＳＢＳライン幅内の各波長を有している 請求項１８記載の方法。
20. ２０．前記入力ビームが実質的に回折制限されず、前記戻りビームがいずれの前 記入力ビームよりも実質的にさらに回折制限されている請求項１７記載の方法。
21. ２１．Δｋを前記ビーム導波導体における前記入力ビームと前記戻りビームの間 の伝播ベクトルの差とし、Ｌを前記導波手段内の前記入力ビームの相互作用の長 さであるとしてΔｋＬが実質的にπよりも大きい請求項１７記載の方法。
22. ２２．ΔｋＬが約１０πよりも大きい請求項２１記載の方法。
23. ２３．前記入力ビームが連続波ビームである請求項１７記載の方法。
24. ２４．前記入力ビームがクラッド材料によって囲まれる光ファイバコアを具備す るビーム導波媒体を通って伝播される請求項１７記載の方法。