JPH07117669B2 - 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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- JPH07117669B2 JPH07117669B2 JP1320351A JP32035189A JPH07117669B2 JP H07117669 B2 JPH07117669 B2 JP H07117669B2 JP 1320351 A JP1320351 A JP 1320351A JP 32035189 A JP32035189 A JP 32035189A JP H07117669 B2 JPH07117669 B2 JP H07117669B2
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- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
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- H01S3/06795—Fibre lasers with superfluorescent emission, e.g. amplified spontaneous emission sources for fibre laser gyrometers
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は一般的にはファイバオプティック装置に関
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。
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
ポークにおいて、典型的には1km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」効果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
イロスコープの回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１つ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測定され、これはこうし
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干渉効果を
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
器によって測定された位相差を確かに実質的に変更する
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。理論上の予測と実際の結果との間の不
同もまた、残りのファイバ複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
ーレンスを有する光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82/01542号において見い出され、それは1982年11
月１日に出願されかつこの出願の譲受人に譲渡された。
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
ポークにおいて、典型的には1km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」効果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
イロスコープの回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１つ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測定され、これはこうし
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干渉効果を
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
器によって測定された位相差を確かに実質的に変更する
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。理論上の予測と実際の結果との間の不
同もまた、残りのファイバ複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
ーレンスを有する光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82/01542号において見い出され、それは1982年11
月１日に出願されかつこの出願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高い空間的コヒ
ーレンスを有する広帯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消費を有することが好まし
い。
通常の熱的非コヒーレントな光源よりも高い空間的コヒ
ーレンスを有する広帯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消費を有することが好まし
い。
発光ダイオード（LED）は光を光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・ジィ・セイペル
（Robert G.Seippel）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・インコーポレ
ーテッド（Reston Publishing Company,Inc.,Reston,Vi
rginia）、「ファイバオプティクス」（Fiber Optic
s）、pp.107−116に見い出される。LEDは、本質的に非
コヒーレント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放出する一方で、LEDによって放
出される光信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、LE
D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。
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・ジィ・セイペル
（Robert G.Seippel）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・インコーポレ
ーテッド（Reston Publishing Company,Inc.,Reston,Vi
rginia）、「ファイバオプティクス」（Fiber Optic
s）、pp.107−116に見い出される。LEDは、本質的に非
コヒーレント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放出する一方で、LEDによって放
出される光信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、LE
D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
起こる問題を除去するために用いられてきた。超放射LE
Dは通常のLEDを越える進歩を表わすけれども、好ましく
は単一モード光ファイバである、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、超放射LEDの
時間コヒーレンスは通常のLED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。
起こる問題を除去するために用いられてきた。超放射LE
Dは通常のLEDを越える進歩を表わすけれども、好ましく
は単一モード光ファイバである、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、超放射LEDの
時間コヒーレンスは通常のLED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（Al）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対して大変適す
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。
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対して大変適す
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。
ファイバオプ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帯域光源は、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足せず、なぜならばそれらの放
出波長は温度（300ppm/℃）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、それらは単一モ
ードファイバ内への高い結合損失を受け、２、3mWの使
用可能なパワーのみを典型的には生じる。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、単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考えられ
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。
で用いられた他の小型広帯域光源は、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足せず、なぜならばそれらの放
出波長は温度（300ppm/℃）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、それらは単一モ
ードファイバ内への高い結合損失を受け、２、3mWの使
用可能なパワーのみを典型的には生じる。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、単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考えられ
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（Amplified Spontaneous Emission）
（ASE）を介して著しいスーパー蛍光出力を発生する高
利得ファイバの使用である。活性イオンでドープされた
単一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
の良い候補である。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有
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進歩は、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ィバ内
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の理論的分析がマイケル・ディ
ゴネット（Michal Digonnet）による記事において開示
され、それは、ジャーナル・オブ・ライトウェーブ・テ
クノロジー（journal of Lightwave Technology）、Vo
l.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 of Superfluoresccnt Fiber L
asers）」である。この記事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下の２つの記
事に開示され、それらは、「1060nmでのスーパー螢光単
一モードNd:ファイバ源（Superfluorescent Single Mod
e Nd:Fiber Source at 1060 nm）」、ケイ・リュー（K.
Liu）など、エレクトロニクス・レター（Electronics L
etter）、Vol.23、No.24、1987年11月、および「0.90
5、1.06および1.3ミクロンでのネオジウムファイバレー
ザ（Neodymium Fiber Laser at 0.905,1.06 and 1.3 mi
crons）」、Poなど、オプティカル・ソサイエティ・オ
ブ・アメリカ・アニュアル・ミーティング（Optical so
ciety of America Annual Meeting）、シアトル（Seatt
le）、ワシントン（Washington）、1986年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。
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（Amplified Spontaneous Emission）
（ASE）を介して著しいスーパー蛍光出力を発生する高
利得ファイバの使用である。活性イオンでドープされた
単一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
の良い候補である。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有
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進歩は、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ィバ内
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の理論的分析がマイケル・ディ
ゴネット（Michal Digonnet）による記事において開示
され、それは、ジャーナル・オブ・ライトウェーブ・テ
クノロジー（journal of Lightwave Technology）、Vo
l.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 of Superfluoresccnt Fiber L
asers）」である。この記事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下の２つの記
事に開示され、それらは、「1060nmでのスーパー螢光単
一モードNd:ファイバ源（Superfluorescent Single Mod
e Nd:Fiber Source at 1060 nm）」、ケイ・リュー（K.
Liu）など、エレクトロニクス・レター（Electronics L
etter）、Vol.23、No.24、1987年11月、および「0.90
5、1.06および1.3ミクロンでのネオジウムファイバレー
ザ（Neodymium Fiber Laser at 0.905,1.06 and 1.3 mi
crons）」、Poなど、オプティカル・ソサイエティ・オ
ブ・アメリカ・アニュアル・ミーティング（Optical so
ciety of America Annual Meeting）、シアトル（Seatt
le）、ワシントン（Washington）、1986年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、スナイザー（Snizer）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
援用により引用される。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内で増幅された
自然放出を生じるのに十分な強度を有する。結果として
の放出はあドープされたファイバーの一方端において出
て、それはポンプ源に結合されない。前述の特許におい
て開示される代替の実施例において、結果としてのASE
レーザ放出の逆方向成分はポンピ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ダイクロイックミラ
ー上に反射され、かつ順方向成分に結合される。
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
援用により引用される。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内で増幅された
自然放出を生じるのに十分な強度を有する。結果として
の放出はあドープされたファイバーの一方端において出
て、それはポンプ源に結合されない。前述の特許におい
て開示される代替の実施例において、結果としてのASE
レーザ放出の逆方向成分はポンピ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ダイクロイックミラ
ー上に反射され、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
不利益を有する。スナイザーによって開示されるASEレ
ーザ源において、結果としての光信号はそこからそれが
放出されるASE源と同じ温度依存性を少なくとも有す
る。ASEレーザ源の温度依存性は或る応用に対して相対
的に高いかもしれないので、スナイザーによって開示さ
れる結果としてのASEレーザ源の温度依存性は或る応用
において受入れ可能ではないかもしれない。さらに、ス
ナイザーの特許において開示された第１の実施例におい
ては、ポンプ源によって放出される光はドープされたフ
ァイバ内に直接送り出される。順方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光信号の逆方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誘起しかつ
ポンプ源の出力を変更してもよい。スナイザーによって
開示される第２の実施例において、ASE信号を反射する
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典型的には互いの頂部上に積
み重ねられた多重の誘電体層で形成される。これらの誘
電体層はそれらの層の表面上に射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
照射のいくらかをそこへ戻って反射し、それによってポ
ンピング源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減じ、かつまたス
ーパー螢光出力パワーの変動を発生する。さらに、ポン
プ光信号が反射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、反射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設計
されるときでさえ、伝送されることを必ず可能にする。
ポンプ源とドープされたファイバとの間のミラーの介在
はポンプ源の空洞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
ィードバックを除去しない。
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
不利益を有する。スナイザーによって開示されるASEレ
ーザ源において、結果としての光信号はそこからそれが
放出されるASE源と同じ温度依存性を少なくとも有す
る。ASEレーザ源の温度依存性は或る応用に対して相対
的に高いかもしれないので、スナイザーによって開示さ
れる結果としてのASEレーザ源の温度依存性は或る応用
において受入れ可能ではないかもしれない。さらに、ス
ナイザーの特許において開示された第１の実施例におい
ては、ポンプ源によって放出される光はドープされたフ
ァイバ内に直接送り出される。順方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光信号の逆方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誘起しかつ
ポンプ源の出力を変更してもよい。スナイザーによって
開示される第２の実施例において、ASE信号を反射する
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典型的には互いの頂部上に積
み重ねられた多重の誘電体層で形成される。これらの誘
電体層はそれらの層の表面上に射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
照射のいくらかをそこへ戻って反射し、それによってポ
ンピング源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減じ、かつまたス
ーパー螢光出力パワーの変動を発生する。さらに、ポン
プ光信号が反射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、反射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設計
されるときでさえ、伝送されることを必ず可能にする。
ポンプ源とドープされたファイバとの間のミラーの介在
はポンプ源の空洞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
ィードバックを除去しない。
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有し、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、パラボリ
ックインデックス、自己位置決めファイバレンズまたは
横のファイバレンズまたは単一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。
これが可能なときはいつも、光ファイバのみを用いる結
合方法が好ましかった。ポンピング源に結合されるべき
光ファイバのエンドテーパリングは、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トが
本質的に光ファイバでなることを必然的に伴う。しかし
ながら、スナイザーの装置において用いられる結合オプ
ティクスは光ファイバを用いない。スナイザーの装置は
光ファイバの優れた結合特性を利用せず、かつそれらを
利用することがでるようにさえ設計されない。
ファイバとの間の結合は他の不利を有し、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、パラボリ
ックインデックス、自己位置決めファイバレンズまたは
横のファイバレンズまたは単一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。
これが可能なときはいつも、光ファイバのみを用いる結
合方法が好ましかった。ポンピング源に結合されるべき
光ファイバのエンドテーパリングは、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トが
本質的に光ファイバでなることを必然的に伴う。しかし
ながら、スナイザーの装置において用いられる結合オプ
ティクスは光ファイバを用いない。スナイザーの装置は
光ファイバの優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、低温度依存性を有する光を放出し、かつファ
イバオプティック装置における使用に対して良好に適応
された光源に対する必要性が存在する。
ーレンス、低温度依存性を有する光を放出し、かつファ
イバオプティック装置における使用に対して良好に適応
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の局面において、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
光放出を誘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実質上逆方向性（contradire
ctional）であり、さらに、少なくとも第１のポートお
よび第２のポートを有する光結合器を含み、第１のポー
トはポンプ源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
プされたファイバ内へ送り出され、結合器は波長の第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のスペクトルのうちの他
方の結合を抑制し、さらに第１および第２の光成分の少
なくとも１つを反射するための反射器を含む。
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
光放出を誘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実質上逆方向性（contradire
ctional）であり、さらに、少なくとも第１のポートお
よび第２のポートを有する光結合器を含み、第１のポー
トはポンプ源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
プされたファイバ内へ送り出され、結合器は波長の第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のスペクトルのうちの他
方の結合を抑制し、さらに第１および第２の光成分の少
なくとも１つを反射するための反射器を含む。
この発明の１つ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実質上抑制する。
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実質上抑制する。
この発明の別の好ましい実施例において、結合器は波長
の第２のスペクトルでのレーザ光の実質上十分な結合を
与え、かつ波長の第１のスペクトルでのポンピング光の
結合を実質上抑制する。
の第２のスペクトルでのレーザ光の実質上十分な結合を
与え、かつ波長の第１のスペクトルでのポンピング光の
結合を実質上抑制する。
結合器はまた波長の第２のスペクトルでのレーザ光の実
質上50％の結合を与えてもよく、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。
質上50％の結合を与えてもよく、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のポートを有し、反射器は第
３のポートにおいて結合器に結合され、それゆえ結合器
の第３のポートから発出された光を結合器の第３のポー
ト戻って反射する。
３のポートにおいて結合器に結合され、それゆえ結合器
の第３のポートから発出された光を結合器の第３のポー
ト戻って反射する。
反射器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。
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。
そのような実施例において、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るフ
ァイバを出る。
器の別のポートにおいて結合器を介してドープされるフ
ァイバを出る。
この発明の別の好ましい実施例において、結合器は第３
および第４のポートを有してもよく、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。
および第４のポートを有してもよく、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
プされた単一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因
する。波長の第１のスペクトルは806nmでの波長を本質
的に含み、ところが波長の第２のスペクトルは1060nmで
の波長を本質的に含む。レーザ材料は好ましくは希土類
イオを含み、しかしドープされた光ファイバは好ましく
は、アルカリ、アルカリ土ケイ酸塩（alkaline earth s
ilicates）、ケイ酸塩、ゲルマニウム酸塩（germinate
s）、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
土類材料は好ましくは、ネオジム、イッテルビウム、エ
ルビウムである。
プされた単一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因
する。波長の第１のスペクトルは806nmでの波長を本質
的に含み、ところが波長の第２のスペクトルは1060nmで
の波長を本質的に含む。レーザ材料は好ましくは希土類
イオを含み、しかしドープされた光ファイバは好ましく
は、アルカリ、アルカリ土ケイ酸塩（alkaline earth s
ilicates）、ケイ酸塩、ゲルマニウム酸塩（germinate
s）、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
土類材料は好ましくは、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、結合器の第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誘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色素レーザで
ある。
イバは、結合器の第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誘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色素レーザで
ある。
この発明に従えば、第２の局面において、ファイバオプ
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光ファイバ
と、周波数の第１のスペクトルでのポンプ源から放出さ
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、ポンピング光の強度はレーザ材料内
での周波数の第２のスペクトルでの光の増幅された自然
放出を誘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のスペクトルに対す
る異なる結合効率を有する。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プティック光源によって
放出される光は広い帯域幅を有する。
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光ファイバ
と、周波数の第１のスペクトルでのポンプ源から放出さ
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、ポンピング光の強度はレーザ材料内
での周波数の第２のスペクトルでの光の増幅された自然
放出を誘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のスペクトルに対す
る異なる結合効率を有する。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プティック光源によって
放出される光は広い帯域幅を有する。
この発明はまた装置を説明し、それは、波長の第１のス
ペクトルを有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、光ファイバは波長の第１の
スペクト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、さらに入力ポートおよび出力ポ
ートを有する光結合器を含み、入力ポートはポンプ源に
結合されてポンプ源からの光を受取り、出力ポートは光
ファイバに結合されてレーザ材料をポンピンクし、結合
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。
ペクトルを有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、光ファイバは波長の第１の
スペクト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、さらに入力ポートおよび出力ポ
ートを有する光結合器を含み、入力ポートはポンプ源に
結合されてポンプ源からの光を受取り、出力ポートは光
ファイバに結合されてレーザ材料をポンピンクし、結合
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の端部部分および第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の端部部分に結合され、
かつレーザ材料でドープされた光ファイバを含み、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
料内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１つに結合され、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
ルに対する異なる結合効率を有する。エバネセントフィ
ールド結合が好ましくは用いられる。
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の端部部分および第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の端部部分に結合され、
かつレーザ材料でドープされた光ファイバを含み、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
料内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１つに結合され、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
ルに対する異なる結合効率を有する。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
を踏み、第１および第２の成分はレーザ光が放出される
位置において実施上逆方向である。反射器は好ましくは
第１および第２のレーザ光成分のうちの１つを反射する
ために備えられる。この反射器はドープされた光ファイ
バの一方端へまたは光ファイバの第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実質上０であり、かつ周波数
の第２のスペクトルに対して実質上１である。
を踏み、第１および第２の成分はレーザ光が放出される
位置において実施上逆方向である。反射器は好ましくは
第１および第２のレーザ光成分のうちの１つを反射する
ために備えられる。この反射器はドープされた光ファイ
バの一方端へまたは光ファイバの第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実質上０であり、かつ周波数
の第２のスペクトルに対して実質上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。典型的には、
結合効率は周波数の第１のスペクトルに対して実質上１
であり、かつ周波数の第２のスペクトルに対して実質上
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のスペクト
ルに対して実質上0.5であってもよい。
１の長さの第２の端部部分に結合される。典型的には、
結合効率は周波数の第１のスペクトルに対して実質上１
であり、かつ周波数の第２のスペクトルに対して実質上
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のスペクト
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単一
の連続する長さを形成してもよく、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。
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単一
の連続する長さを形成してもよく、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
でのポンピング光を放出するためのポンプ源と、レーザ
材料でドープされた光ファイバとを含み、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ピングされ
るとき周波数の第２のスペクトルでレーザ材料内のレー
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１つをフィルタ処理
するためのフィルタを含み、フィルタは選択された低温
度依存性を有し、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存性であり、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１つ
を反射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。
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、レーザ
材料でドープされた光ファイバとを含み、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ピングされ
るとき周波数の第２のスペクトルでレーザ材料内のレー
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１つをフィルタ処理
するためのフィルタを含み、フィルタは選択された低温
度依存性を有し、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存性であり、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１つ
を反射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。
この実施例において、反射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、反射器は選択的
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
かつ周波数のも第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光ファイバは反射器とフィル
タとの間に置かれてもよい。フィルタまたは反射器とド
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の反射器を含んでもよ
い。レーザ光は広いまたは狭い帯域幅を有してもよい。
れた光ファイバの間に置かれてもよく、反射器は選択的
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
かつ周波数のも第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光ファイバは反射器とフィル
タとの間に置かれてもよい。フィルタまたは反射器とド
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の反射器を含んでもよ
い。レーザ光は広いまたは狭い帯域幅を有してもよい。
この発明はまた低時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
でのポンピング照射の源を設け、周波数の第２のスペク
トルでのレーザ材料内でのスーパー螢光光の放出を発生
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するステップを含み、スーパー
螢光光は少なくとも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のスペクトルおよび周波数の第２のス
ペクトルに対する異なる結合効率を有する。
る方法をも開示し、それは、周波数の第１のスペクトル
でのポンピング照射の源を設け、周波数の第２のスペク
トルでのレーザ材料内でのスーパー螢光光の放出を発生
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するステップを含み、スーパー
螢光光は少なくとも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のスペクトルおよび周波数の第２のス
ペクトルに対する異なる結合効率を有する。
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１つを反射し、さらに反射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。
なくとも１つを反射し、さらに反射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
び低温度依存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
択された温度依存性を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１つをフィ
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
依存性を有し、かつ第１および第２の成分のうちの少な
くとも１つをドープされた光ファイバ内に戻って反射す
る。ポンピングステップはドープされたファイバ内でス
ーパー螢光を誘起するステップを含む。
び低温度依存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
択された温度依存性を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１つをフィ
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
依存性を有し、かつ第１および第２の成分のうちの少な
くとも１つをドープされた光ファイバ内に戻って反射す
る。ポンピングステップはドープされたファイバ内でス
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
び低温度依存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ピング照射
の源を設け、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
ドリフトを有し、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
予め定められた第２の温度ドリフトを有する光結合器を
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１つを結合し、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の温度ドリフトが実
質上キャンセルまたは最小化される。
び低温度依存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ピング照射
の源を設け、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
ドリフトを有し、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
予め定められた第２の温度ドリフトを有する光結合器を
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１つを結合し、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の温度ドリフトが実
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、ファイバオプテ
ィック結合器を含み、それは、並置されてファイバの間
で周波数の第１のスペクトルにおいて光の結合を提供し
かつファイバ間の周波数の第２のスペクトルでの光の結
合を禁じるための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
グ照射の源を含み、ポンピング照射は周波数の第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
結合される増幅されるべき信号の源を含み、増幅される
べき信号は周波数の第２のスペクトルを有し、かつ光フ
ァイバはレーザ材料を含み、材料の増幅されるべき信号
の周波数の第２のスペクトルのうちの一方でのレーザ遷
移を有するレーザ材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対のフ
ァイバの一方の第２の端部に結合される。
ィック結合器を含み、それは、並置されてファイバの間
で周波数の第１のスペクトルにおいて光の結合を提供し
かつファイバ間の周波数の第２のスペクトルでの光の結
合を禁じるための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
グ照射の源を含み、ポンピング照射は周波数の第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
結合される増幅されるべき信号の源を含み、増幅される
べき信号は周波数の第２のスペクトルを有し、かつ光フ
ァイバはレーザ材料を含み、材料の増幅されるべき信号
の周波数の第２のスペクトルのうちの一方でのレーザ遷
移を有するレーザ材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対のフ
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
面の参照によって最もよく理解される。
面の参照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 本発明の好ましい実施例は「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実施例において重
要な役割を果たし、スーパー螢光に対する説明が以下に
提示される。
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実施例において重
要な役割を果たし、スーパー螢光に対する説明が以下に
提示される。
スーパー螢光：理論的背景 スーパー螢光はレーザ空洞で起こる信号増幅に干渉する
寄生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、スーパー螢光は以下で説明さ
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果たした。
寄生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、スーパー螢光は以下で説明さ
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果たした。
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
で光を放出するように、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の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
ノン放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
または原子の母集団を生ずる。このレベルから、イオ
ン、分子または原子は下側レージングレベルに緩和し、
レージング材料の特性である波長で光を放出する。迅速
なフォノン放出緩和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、分子または原子内の上側および下側レージング
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。
で光を放出するように、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の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
ノン放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
または原子の母集団を生ずる。このレベルから、イオ
ン、分子または原子は下側レージングレベルに緩和し、
レージング材料の特性である波長で光を放出する。迅速
なフォノン放出緩和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、分子または原子内の上側および下側レージング
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、レーザ技術において周
知であるように、レージング材料は非常に遅い螢光を与
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帯域放射として抽出
することができ、かなり強いことがある。この現象は一
般に増幅された自然放出（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
純粋主義者の間で意見の相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変換可能的に使用さ
れる。光学増幅器では、ASEは利得の量を制限し、望ま
しくない影響である。従来的増幅器システムでは、レー
シング材料のいずれかの点から発するASEはレーザパル
ス自身の完全性を損うことができ、実質的にレージング
媒体からストアされたエネルギを流出させる。ASEは個
別の増幅器ユニットにおける寄生モード発生によって、
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有効エ
ネルギを減じる。理論的計算は、もし特定の条件が保た
れると、ASEはポンピングソースが作成するのと同じ速
さで変換からエネルギを抽出する。増幅された自然放出
は高利得レーザシステムにおいて重大な問題として考え
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考文献で見られ
る：「レーザエレクトロニクス」（Laser Electronic
s）、ジョン T.ヴェルデイエン（John T.Verdeyen）、
プレンティス・ホール（Prentice−Hall）ページ179−1
83および「レーザズ」（Lasers）シーグマン（Siegma
n）ユニバーシティー・サイエンス・ブックス（Univers
ity Science Books）ページ555−556。
知であるように、レージング材料は非常に遅い螢光を与
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帯域放射として抽出
することができ、かなり強いことがある。この現象は一
般に増幅された自然放出（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
純粋主義者の間で意見の相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変換可能的に使用さ
れる。光学増幅器では、ASEは利得の量を制限し、望ま
しくない影響である。従来的増幅器システムでは、レー
シング材料のいずれかの点から発するASEはレーザパル
ス自身の完全性を損うことができ、実質的にレージング
媒体からストアされたエネルギを流出させる。ASEは個
別の増幅器ユニットにおける寄生モード発生によって、
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有効エ
ネルギを減じる。理論的計算は、もし特定の条件が保た
れると、ASEはポンピングソースが作成するのと同じ速
さで変換からエネルギを抽出する。増幅された自然放出
は高利得レーザシステムにおいて重大な問題として考え
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考文献で見られ
る：「レーザエレクトロニクス」（Laser Electronic
s）、ジョン T.ヴェルデイエン（John T.Verdeyen）、
プレンティス・ホール（Prentice−Hall）ページ179−1
83および「レーザズ」（Lasers）シーグマン（Siegma
n）ユニバーシティー・サイエンス・ブックス（Univers
ity Science Books）ページ555−556。
第1a図はNd:YAGクリスタルに対する自然および刺激放出
にかかわる異なるエネルギベルを示す。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帯域に励起
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、上側レージングレベルに素早く
緩和する。この上側レージングレベルから、ネオジウム
イオンは比較的遅い螢光を経て下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与えるので、より
有利的である。この特徴は第1b図で示され、ポンプ帯
域、上側レージングレベル、下側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:Y
AGクリスタルに対して示される。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
帯域および上側レージングレベルの間のフォノン緩和と
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遅いので、上側レージングレベル
での母集団濃度は下側レージングレベルのものよりも実
質的に高く、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平均寿命は、自然螢光の前
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放出を起こすには、ポンピング
光の強度は反転分布が起こるように十分高くなければな
らず、刺激放出を伴なう増幅された自然放出をもたらす
状態を与える。
にかかわる異なるエネルギベルを示す。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帯域に励起
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、上側レージングレベルに素早く
緩和する。この上側レージングレベルから、ネオジウム
イオンは比較的遅い螢光を経て下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与えるので、より
有利的である。この特徴は第1b図で示され、ポンプ帯
域、上側レージングレベル、下側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:Y
AGクリスタルに対して示される。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
帯域および上側レージングレベルの間のフォノン緩和と
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遅いので、上側レージングレベル
での母集団濃度は下側レージングレベルのものよりも実
質的に高く、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平均寿命は、自然螢光の前
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放出を起こすには、ポンピング
光の強度は反転分布が起こるように十分高くなければな
らず、刺激放出を伴なう増幅された自然放出をもたらす
状態を与える。
300゜ＫでのNd:YAGクリスタルの吸収スペクトルの図で
らる第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有するのがわかり、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射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照射の実質的な完全な吸収を可
能にする。第２図からポンピング照射に対して、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用する本発明の実施例におい
て0.81ミクロンの波長が好ましくは選択される。
らる第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有するのがわかり、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射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照射の実質的な完全な吸収を可
能にする。第２図からポンピング照射に対して、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用する本発明の実施例におい
て0.81ミクロンの波長が好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理ファイバシステ
ムにおいて、低い時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。周知の結合方法によってレージングシリンダ
に送られるポンプ照射は、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
シリンダを横切ってビームを最初に放出した原子のグル
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、ASEは反転されたレー
ザ原子の分散から来る自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光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１つの
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低い時間
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。出力放射が十分強くなると、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、
利得媒体に沿った著しい飽和を達成することができる。
ASEの完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」、ページ547−556にあ
る。
ァイバジャイロスコープおよび信号処理ファイバシステ
ムにおいて、低い時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。周知の結合方法によってレージングシリンダ
に送られるポンプ照射は、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
シリンダを横切ってビームを最初に放出した原子のグル
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、ASEは反転されたレー
ザ原子の分散から来る自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光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１つの
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低い時間
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。出力放射が十分強くなると、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、
利得媒体に沿った著しい飽和を達成することができる。
ASEの完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」、ページ547−556にあ
る。
スーパー螢光は、特定の高利得増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、いくつかの利点を与える。これらの利点は、本発明
の好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。
にもかかわらず、より特定的に光学ファイバに関連し
て、いくつかの利点を与える。これらの利点は、本発明
の好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。
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、多重化結合器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および最下位ファイ
バ106を好ましくは備える。ソース100からのポンピング
照射は、以下でより詳細に説明されるように、結合器10
4の結合動作によってポートＢに伝送される。結合器104
はソース100の波長において０％の結合効率を有するよ
うに実際に調整される。好ましくはNd:シリドープされ
たファイバであるドープされたファイバ108は、縦また
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のポートＢに結合さ
れる。照射信号はドープされたファイバ108内において
増幅された自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に集中する波長の範
囲にあり、半値全幅（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１つの長を進
んだ後、端部120でトープされたファイバ108を出る。逆
方向信号112はポートＢで結合器104を送り出され、結合
器104の結合動作によってポートＣに伝送される。多重
化結合器104は、1060nm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射に適す
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
なる結合も与えないように、この発明で使用するために
効率的に製造されている。ミラーまたは反射器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完全
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は好ましくは誘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、ミラー118
は逆方向信号112の反射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、結合器104の同じ結合動作によって結合器104のポ
ートＢに再注入される。逆方向信号112はドープされた
ファイバ108の全体の長さを進んで、その端部120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、順方向信号114
はドープされたファイバ108から出るときに係数eG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e2Gによって増幅
されるのは明らかである。利得Ｇが高ければ、出力信号
は主に逆方向信号112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計出力信号の強度を増大させ
るために非常に有利である。
バ102に結合されて、多重化結合器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および最下位ファイ
バ106を好ましくは備える。ソース100からのポンピング
照射は、以下でより詳細に説明されるように、結合器10
4の結合動作によってポートＢに伝送される。結合器104
はソース100の波長において０％の結合効率を有するよ
うに実際に調整される。好ましくはNd:シリドープされ
たファイバであるドープされたファイバ108は、縦また
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のポートＢに結合さ
れる。照射信号はドープされたファイバ108内において
増幅された自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に集中する波長の範
囲にあり、半値全幅（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１つの長を進
んだ後、端部120でトープされたファイバ108を出る。逆
方向信号112はポートＢで結合器104を送り出され、結合
器104の結合動作によってポートＣに伝送される。多重
化結合器104は、1060nm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射に適す
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
なる結合も与えないように、この発明で使用するために
効率的に製造されている。ミラーまたは反射器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完全
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は好ましくは誘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、ミラー118
は逆方向信号112の反射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、結合器104の同じ結合動作によって結合器104のポ
ートＢに再注入される。逆方向信号112はドープされた
ファイバ108の全体の長さを進んで、その端部120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、順方向信号114
はドープされたファイバ108から出るときに係数eG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e2Gによって増幅
されるのは明らかである。利得Ｇが高ければ、出力信号
は主に逆方向信号112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計出力信号の強度を増大させ
るために非常に有利である。
反射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、共振レーザ発振を防
ぎ、広帯域増幅された自然放出のための条件を保つ。
るのは注意するべきことであり、共振レーザ発振を防
ぎ、広帯域増幅された自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、ポンプソースのド
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
螢光信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
って逆方向レーザ信号の損失を防ぐ。10−15mW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:SiO2において約17n
m（FWHM）の線幅で得られる。出力のほとんどは1060nm
放出からなる。
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
螢光信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
って逆方向レーザ信号の損失を防ぐ。10−15mW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:SiO2において約17n
m（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。
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。
ポンプソース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ポンプパワーの高い濃度を可能
にす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
有効性はソースからの放射の波長が、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、高められる。エレクトロルミネセンスダイオ
ードは、800nm範囲において光を放出するための適当な
ドーピングで商業的に入手可能である。このようなダイ
オードのスペクトルは室温でNd:シリカ材料の吸収スペ
クトルとよく整合する。たとえば商業的に入手可能なGa
（Al）AsLEDは800nm領域において強い放射スペクトルを
与える。類似して、レーザダイオード構造は商業的に入
手可能であり、850nm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ピング効率を最大化するた
めに、Nd:シリカ材料の分光学によって可能なだけ信号
波長に近くあるべきである。本発明の好ましい実施例は
800−830nmの範囲で放出するように、商業で簡単に利用
可能なcwスチリルレーザ色素ポンプソースを使用する。
光学ファイバに結合されるこのようなレーザソースはソ
ースによって放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。
されたファイバにおいてポンプパワーの高い濃度を可能
にす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
有効性はソースからの放射の波長が、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、高められる。エレクトロルミネセンスダイオ
ードは、800nm範囲において光を放出するための適当な
ドーピングで商業的に入手可能である。このようなダイ
オードのスペクトルは室温でNd:シリカ材料の吸収スペ
クトルとよく整合する。たとえば商業的に入手可能なGa
（Al）AsLEDは800nm領域において強い放射スペクトルを
与える。類似して、レーザダイオード構造は商業的に入
手可能であり、850nm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ピング効率を最大化するた
めに、Nd:シリカ材料の分光学によって可能なだけ信号
波長に近くあるべきである。本発明の好ましい実施例は
800−830nmの範囲で放出するように、商業で簡単に利用
可能なcwスチリルレーザ色素ポンプソースを使用する。
光学ファイバに結合されるこのようなレーザソースはソ
ースによって放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の場合、このピークは804nmで選
択される。しかし実際的な考慮では、820nm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:SiO2（900、1060
nm）の２つの放出ラインのうち、ミラーによって反射さ
れる160nmラインのみが大きい正味利得を有するのが観
測される。900nmラインは単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存在するかもしれ
ないが、商業的シリコン検出器によって検出されるのに
は弱すぎる。
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の場合、このピークは804nmで選
択される。しかし実際的な考慮では、820nm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:SiO2（900、1060
nm）の２つの放出ラインのうち、ミラーによって反射さ
れる160nmラインのみが大きい正味利得を有するのが観
測される。900nmラインは単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存在するかもしれ
ないが、商業的シリコン検出器によって検出されるのに
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
単に商業的に入手可能である。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。
単に商業的に入手可能である。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。
その好ましい実施例では、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造さ
れたコアおよびそのコアを取囲むクラッディングを含
む。代替的に、クラッディングは単一モード光分散が活
性材料に重畳するように、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
ウムを含む他の希土類材料も同様に適切である。ホスト
ガラスのドーパントの濃度は、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
けるために適宜上長さにおいて決定される下限から、濃
度クエンチングによって決定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30％（重さによる）の
間の濃度範囲が適切である。好ましいホストガラスはア
ルカリ、アルカリ土ケイ酸塩を含むが、他のケイ酸塩、
ゲルマニウム酸塩、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。コアの屈折率はクラッディ
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100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、特定のポンピング光エネルギレベル
のユニットエリアあたりの放出される放射エネルギを最
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与えるところでは、コアの直径は放
出波長で単一モード光伝送を与えるように選択される。
単一モード伝送では、コアの直径はコアおよびクラッデ
ィングの屈折率に依存し、１−20ミクロンまたは50ミク
ロンまでの直径は、近赤外または光スペクトルの可視領
域の波長に対する単一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100が４ミ
クロンのコア直径を有する単一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、幾分より大きい直径、たとえば６ミクロン
を有することができる。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はコアおよびク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、NAは（n1n2−n2 2）1/2に
等しい。
活性レーザ材料でドープされたホストガラスから製造さ
れたコアおよびそのコアを取囲むクラッディングを含
む。代替的に、クラッディングは単一モード光分散が活
性材料に重畳するように、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
ウムを含む他の希土類材料も同様に適切である。ホスト
ガラスのドーパントの濃度は、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
けるために適宜上長さにおいて決定される下限から、濃
度クエンチングによって決定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30％（重さによる）の
間の濃度範囲が適切である。好ましいホストガラスはア
ルカリ、アルカリ土ケイ酸塩を含むが、他のケイ酸塩、
ゲルマニウム酸塩、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。コアの屈折率はクラッディ
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100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、特定のポンピング光エネルギレベル
のユニットエリアあたりの放出される放射エネルギを最
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与えるところでは、コアの直径は放
出波長で単一モード光伝送を与えるように選択される。
単一モード伝送では、コアの直径はコアおよびクラッデ
ィングの屈折率に依存し、１−20ミクロンまたは50ミク
ロンまでの直径は、近赤外または光スペクトルの可視領
域の波長に対する単一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100が４ミ
クロンのコア直径を有する単一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、幾分より大きい直径、たとえば６ミクロン
を有することができる。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はコアおよびク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、NAは（n1n2−n2 2）1/2に
等しい。
本発明の好ましい実施例では、シリカまたはYAGはホス
ト材料として使用され、ネオジムまたはエルビウムがレ
ージング材料を構成する。好ましくは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、先行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常に小さいかもしれない。たと
えば、ファイバが100ミクロンの直径を有する光学シス
テムが構成された。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プローチする。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、信号利得が
増大されると高くなるが、これはクリスタル直径が減じ
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
濃度が増大するからである。
ト材料として使用され、ネオジムまたはエルビウムがレ
ージング材料を構成する。好ましくは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、先行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常に小さいかもしれない。たと
えば、ファイバが100ミクロンの直径を有する光学シス
テムが構成された。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プローチする。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、信号利得が
増大されると高くなるが、これはクリスタル直径が減じ
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
濃度が増大するからである。
ドープされたファイバの利点は無数にあり、その高い利
得、優れた変換効率およびインターフェイス可能性を単
一モードシリカファイバ、低い伝搬損失およびコンパク
ト性に含める。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（Koester）に発光
された米国特許第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。
得、優れた変換効率およびインターフェイス可能性を単
一モードシリカファイバ、低い伝搬損失およびコンパク
ト性に含める。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（Koester）に発光
された米国特許第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。
本発明の好ましい実施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。本発明の好ましい実施例では、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器ま
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
プレクサも適切である。このような選択的結合に必要な
磨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３日に公開された米国特許第4,55
6,279号において開示され、ハーバート J.ショー（Har
bert J.Shaw）およびマイケル J.F.ディゴネットを発
明者としてリストし、本発明の譲受人に譲渡された。そ
の特許はここに引用により援用される。
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。本発明の好ましい実施例では、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器ま
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
プレクサも適切である。このような選択的結合に必要な
磨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３日に公開された米国特許第4,55
6,279号において開示され、ハーバート J.ショー（Har
bert J.Shaw）およびマイケル J.F.ディゴネットを発
明者としてリストし、本発明の譲受人に譲渡された。そ
の特許はここに引用により援用される。
光学結合器の背景情報は、本発明の譲受人に譲渡された
米国特許第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。
米国特許第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造方
法の主要特徴は前述の特許で見つけることができ、以下
の態様にまとめることができる。
法の主要特徴は前述の特許で見つけることができ、以下
の態様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
マルチプレクサを示す。２つのカプラ半分210aおよび21
0bからなる結合器210は、好ましくは単一モードファイ
バのファイバオプティック材料の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216bのそれぞれの光学的に平坦な対向表
面214aおよび214bでそれぞれ形成される縦の弧状溝213a
および213bに装着される。
マルチプレクサを示す。２つのカプラ半分210aおよび21
0bからなる結合器210は、好ましくは単一モードファイ
バのファイバオプティック材料の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216bのそれぞれの光学的に平坦な対向表
面214aおよび214bでそれぞれ形成される縦の弧状溝213a
および213bに装着される。
ストランド212a、212bの各々は中央コアおよび外側クラ
ッディングを有するためにドープされている光学ファイ
バを含む。ストランドは典型的に５ミクロンのオーダの
コア直径を有し、クラッディング直径は125ミクロのオ
ーダにある。
ッディングを有するためにドープされている光学ファイ
バを含む。ストランドは典型的に５ミクロンのオーダの
コア直径を有し、クラッディング直径は125ミクロのオ
ーダにある。
弧状の溝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半径を有し、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有して、溝213の
底部壁面によって規定される経路に従う。溝213a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の端縁の最大に変化す
る。これは有利的に、ファイバオプティックストランド
212aおよび212bが溝213aおよび213b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21
6a、216bの端縁に向かって逸れるのを可能にし、モード
摂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。
て非常に大きい曲率半径を有し、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有して、溝213の
底部壁面によって規定される経路に従う。溝213a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の端縁の最大に変化す
る。これは有利的に、ファイバオプティックストランド
212aおよび212bが溝213aおよび213b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21
6a、216bの端縁に向かって逸れるのを可能にし、モード
摂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。
ファイバオプティック材料はたとえば磨くことによって
各々のストランド212aおよび212bから取除かれて、それ
ぞれに対向表面214a、214bと共面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
かれたファイバオプティック材料の量は０のブロック21
6の端縁から最大のブロック216の中央に増加する。この
ファイバオプティック材料のテーパされた除去はファイ
バコアが徐々に集束および逸れるのを可能にし、これは
逆方向反射および光エネルギ過度な損失を避けるために
有利である。
各々のストランド212aおよび212bから取除かれて、それ
ぞれに対向表面214a、214bと共面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
かれたファイバオプティック材料の量は０のブロック21
6の端縁から最大のブロック216の中央に増加する。この
ファイバオプティック材料のテーパされた除去はファイ
バコアが徐々に集束および逸れるのを可能にし、これは
逆方向反射および光エネルギ過度な損失を避けるために
有利である。
示された実施例では、カプラ半分210aおよび210b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の対向表面214aおよび214bは面する関係にあ
る。
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の対向表面214aおよび214bは面する関係にあ
る。
屈折率整合オイルのような屈折率整合物質（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。
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の接合に相互作用領域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量は
ストランド212のコア部分の間のスペーシングが予め定
められた「臨海領域」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
は適切な剛性の材料で製造されることができる。
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量は
ストランド212のコア部分の間のスペーシングが予め定
められた「臨海領域」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
は適切な剛性の材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磨かれた結合器が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観測されてい
る。このような同調は、たとえばファイバをそ長さに対
して直角をなす方向に相対的に溝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、すなわち対向
表面に沿って、その長さに対して直角をなす方向で測ら
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が重畳され
ると、オフセットは０であり、オフセットはファイバ21
6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。
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観測されてい
る。このような同調は、たとえばファイバをそ長さに対
して直角をなす方向に相対的に溝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、すなわち対向
表面に沿って、その長さに対して直角をなす方向で測ら
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が重畳され
ると、オフセットは０であり、オフセットはファイバ21
6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。この結合器の方向性は、入力
ポートＡに与えられた状態で、ポートＤのパワーとポー
トＣのパワーとの比として規定される。さらに、この結
合器の方向性は、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、そのどちらの側が入力
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結果を達成する。
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。この結合器の方向性は、入力
ポートＡに与えられた状態で、ポートＤのパワーとポー
トＣのパワーとの比として規定される。さらに、この結
合器の方向性は、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、そのどちらの側が入力
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結果を達成する。
結合器210は、ストランド212の案内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
れるように相互作用する、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
相互作用領域232で生じる。転送された光の量は、相互
作用領域232の実効長だけでなく、コアの近接および配
向に依存する。下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存する。次いで、
相互作用領域232の実効長は実質的にコアのスペーシン
グとは無関係であると理解されているが、相互作用領域
232の長さはファイバ232の曲率半径に依存する。しかし
ながら、「結合長」、すなわち、一方のファイバ212aか
ら他方のファイバ212bへの光信号の単一のかつ完全な転
送に必要とされる相互作用領域232内の長さは、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
し相互作用領域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、結合長は実効相互作用
長よりも短いため、「オーバーカプリング（overcoupli
ng）」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
／またはコアのスペーシングがさらに減少されると、実
効相互作用長は結合長に関連し増加し、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
な転送の回数は、相互作用領域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。
トフィールドを介して、光がストランド212間で転送さ
れるように相互作用する、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
相互作用領域232で生じる。転送された光の量は、相互
作用領域232の実効長だけでなく、コアの近接および配
向に依存する。下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存する。次いで、
相互作用領域232の実効長は実質的にコアのスペーシン
グとは無関係であると理解されているが、相互作用領域
232の長さはファイバ232の曲率半径に依存する。しかし
ながら、「結合長」、すなわち、一方のファイバ212aか
ら他方のファイバ212bへの光信号の単一のかつ完全な転
送に必要とされる相互作用領域232内の長さは、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
し相互作用領域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、結合長は実効相互作用
長よりも短いため、「オーバーカプリング（overcoupli
ng）」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
／またはコアのスペーシングがさらに減少されると、実
効相互作用長は結合長に関連し増加し、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
な転送の回数は、相互作用領域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。
ファイバ結合器の結合長は、典型的に上述の単一モード
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、信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、結合器
210は、第２の信号波長が本質的に結合されないままで
ある一方、１つの信号波長を完全に結合するこができ
る。この現象により、結合器10の２つの側にあるポート
へ提供された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λ１を有するポン
ピング信号が結合器210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トＢ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。
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、信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、結合器
210は、第２の信号波長が本質的に結合されないままで
ある一方、１つの信号波長を完全に結合するこができ
る。この現象により、結合器10の２つの側にあるポート
へ提供された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λ１を有するポン
ピング信号が結合器210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トＢ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可視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
を提供する。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に対して結合長の奇数
倍であるが、しかし選択された波長550nmに対して結合
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、590nmおよび650nm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。
合器ジオメトリのための可視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
を提供する。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に対して結合長の奇数
倍であるが、しかし選択された波長550nmに対して結合
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、590nmおよび650nm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結合長の偶数倍で
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、実質的にいかなる波長対（λ1,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。実効相互
作用長内の結合長の数が増加するにつれて、マウチプレ
クサの分解能が、ファイバ212a,212bの曲率半径を増加
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、実質的にい
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。
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、実質的にいかなる波長対（λ1,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。実効相互
作用長内の結合長の数が増加するにつれて、マウチプレ
クサの分解能が、ファイバ212a,212bの曲率半径を増加
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、実質的にい
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、相互作用長
は波長の関数であり、かつ分解能は（Ｒ）−1/2とほぼ
比例している。Ｒが増加すると、実効相互作用長が増加
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。この結果は第６図に示されており、それは、曲率
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得る。予測されたように、
この半径の増加は、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60nmへとλ＝600n
m近くにまで改善する。
は波長の関数であり、かつ分解能は（Ｒ）−1/2とほぼ
比例している。Ｒが増加すると、実効相互作用長が増加
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。この結果は第６図に示されており、それは、曲率
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得る。予測されたように、
この半径の増加は、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60nmへとλ＝600n
m近くにまで改善する。
多重化結合器の分解能は、２つの別個のパラメータ、す
なわち、Ｈ（ファイバスペーシング）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、興味ある波長に対する大きな波長依存性をも
たらす結合器に対しファイバスペーシングＨを適切に選
択し（Ｈの選択）、次いで、波長間の差と等しい分解能
を生じる曲率半径を選択する（Ｒ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。
なわち、Ｈ（ファイバスペーシング）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、興味ある波長に対する大きな波長依存性をも
たらす結合器に対しファイバスペーシングＨを適切に選
択し（Ｈの選択）、次いで、波長間の差と等しい分解能
を生じる曲率半径を選択する（Ｒ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、実効相互作用長が一方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正確に調整す
るように同調されてもよい。これは、ファイバ212a,212
bの軸と垂直な方向に、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
小ファイバスペーシングＨを増加させ、かつファイバの
実効曲率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
離Ｈが、ファイバオフセットによる実効曲率半径の変化
と比較して、ファイバオフセットにより迅速に変化する
とい事実に由来する。
た後、実効相互作用長が一方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正確に調整す
るように同調されてもよい。これは、ファイバ212a,212
bの軸と垂直な方向に、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
小ファイバスペーシングＨを増加させ、かつファイバの
実効曲率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
離Ｈが、ファイバオフセットによる実効曲率半径の変化
と比較して、ファイバオフセットにより迅速に変化する
とい事実に由来する。
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つの増加値（０ミクロン,0.5ミ
クロンおよび1.0ミクロン）に対して、相対結合パワー
対波長のプロットを提供する。その曲線は、発振（また
は分離能）の期間が実質的に変わらないままである一
方、オフセットが増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＝200c
m,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。
ファイバオフセットの３つの増加値（０ミクロン,0.5ミ
クロンおよび1.0ミクロン）に対して、相対結合パワー
対波長のプロットを提供する。その曲線は、発振（また
は分離能）の期間が実質的に変わらないままである一
方、オフセットが増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＝200c
m,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。
820nmで放出するレーザ源および1060nm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存を生じるようにファイババ
スペーシング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
い分解能を生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、選択結合が上述の技術に従って達成され
る。結合器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、実効相互作用長がこの波長対
の１つに対して結合長の偶数倍であり、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ミクロンの波長に調節するように同調
されてもよい。
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存を生じるようにファイババ
スペーシング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
い分解能を生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、選択結合が上述の技術に従って達成され
る。結合器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、実効相互作用長がこの波長対
の１つに対して結合長の偶数倍であり、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ミクロンの波長に調節するように同調
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
バの出力をファイバ106に結合することが望まれるの
で、結合器のための実効相互作用長は、ドープされたフ
ァイバの波長の結合長の奇数倍、1.06ミクロンになるよ
うに、かつソース光周波数の偶数倍、0.8ミクロンにな
るように調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へと伝送されるべきソース照射
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102からファイバ106へ
の完全な結合を生じるであろう。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、相互作用領域232における実効相互作用
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回、すなわち１回はファイバ102からフ
ァイバ106へと、次いで２回目はファイバ106からファイ
バ102へと結合されるであろうということが理解される
であろう。この発明を具体化する上で調節可能な結合器
が実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。１つの調節可能
な結合器の２つのブロックの界面で使用された屈折率整
合オイルは熱膨張しやすいが、調節可能な結合器は容易
に「同調される」ことができるという限りにおいて有利
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可能な結合器に好ましいであろう。
バの出力をファイバ106に結合することが望まれるの
で、結合器のための実効相互作用長は、ドープされたフ
ァイバの波長の結合長の奇数倍、1.06ミクロンになるよ
うに、かつソース光周波数の偶数倍、0.8ミクロンにな
るように調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へと伝送されるべきソース照射
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102からファイバ106へ
の完全な結合を生じるであろう。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、相互作用領域232における実効相互作用
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回、すなわち１回はファイバ102からフ
ァイバ106へと、次いで２回目はファイバ106からファイ
バ102へと結合されるであろうということが理解される
であろう。この発明を具体化する上で調節可能な結合器
が実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。１つの調節可能
な結合器の２つのブロックの界面で使用された屈折率整
合オイルは熱膨張しやすいが、調節可能な結合器は容易
に「同調される」ことができるという限りにおいて有利
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可能な結合器に好ましいであろう。
再び第３図を参照して、もし信号が最下位のファイバ10
6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、1.
064ミクロンのレーザ遷移波長、すなわち、上方と下方
のレージングレベル間の緩和の間、Ndイオンよって放出
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。増幅される信号が最下位のファイバ106に注入され
かつ結合器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、増幅されるべき光信号
と位相整合して、第1a図と第1b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ォト
ン放出緩和を引き起こすであろうし、入力光信号のため
の実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。この特定の構成では、最
下位ファイバ106の端部には反射器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。
6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、1.
064ミクロンのレーザ遷移波長、すなわち、上方と下方
のレージングレベル間の緩和の間、Ndイオンよって放出
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。増幅される信号が最下位のファイバ106に注入され
かつ結合器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、増幅されるべき光信号
と位相整合して、第1a図と第1b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ォト
ン放出緩和を引き起こすであろうし、入力光信号のため
の実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。この特定の構成では、最
下位ファイバ106の端部には反射器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、出力パワー対予想され、吸収さ
れたポンプパ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1060nmの信号間である状態で、45％で
ある。低いポンプパワーのため、追加の自然放出に起因
して出力パワーはポンプパ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、出力は本質的にe2Gとして非線形的に増加する。
ファイバ106の一方端にミラー118を配置すると、活性長
が実効的に２倍され、かついかなる飽和効果もを除く
と、利得が２倍され。ここで出力がe2Gとして増加する
と、これは非常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80mWの吸収されたポンプに対して約300μＷまで降下
する。
ーパー螢光源のための、出力パワー対予想され、吸収さ
れたポンプパ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1060nmの信号間である状態で、45％で
ある。低いポンプパワーのため、追加の自然放出に起因
して出力パワーはポンプパ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、出力は本質的にe2Gとして非線形的に増加する。
ファイバ106の一方端にミラー118を配置すると、活性長
が実効的に２倍され、かついかなる飽和効果もを除く
と、利得が２倍され。ここで出力がe2Gとして増加する
と、これは非常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80mWの吸収されたポンプに対して約300μＷまで降下
する。
ここで、第９図を参照すると、この図では、出力スペク
トルのピークで、より大きな増幅によって、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16nmでほぼ一定になるのかが示されて
いる。第９図では、ポンプ波長は825nmになるように選
択されている。第10図は、825nmのポンプ波長に対して
4.8mWの全パワーでの1060nm線の典型的な出力スペクト
ルを示す。
トルのピークで、より大きな増幅によって、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16nmでほぼ一定になるのかが示されて
いる。第９図では、ポンプ波長は825nmになるように選
択されている。第10図は、825nmのポンプ波長に対して
4.8mWの全パワーでの1060nm線の典型的な出力スペクト
ルを示す。
第11a図、第11b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実施例の長さに従った、
利得ファクタおよび全螢光パワーの展開が示されてい
る。σｓ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、かつn1がドープれたファ
イバのコアの屈折率である場合、材料パラメータは、σ
ｓ＝3.2.10-19cm2,γｆ＝230μｓ、およびn1＝1.820の
ようになる。ポンプ波長源はλｐ＝810nmと仮定され、
かつ材料吸収係数αａはおよそ4cm-1とされる。第11a図
は、低いポンプパワーレベルで、自発的放出が支配し、
かつ順方向および逆方向波P+およびP-がほぼ線形的に構
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崩壊する。高ポンプパワー
（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。十分に高いポン
プパワーで、螢光は、利得ファクタが反転分布ディプレ
ーション（depletion）（第11c図）によって大幅に減少
された、ファイバの入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する。利得ファクタは。順方向
信号P+のパワーと逆方向信号P-のパワーとの和である全
螢光パが最小である、ファイバの中央近くで急激な最大
を示す。
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実施例の長さに従った、
利得ファクタおよび全螢光パワーの展開が示されてい
る。σｓ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、かつn1がドープれたファ
イバのコアの屈折率である場合、材料パラメータは、σ
ｓ＝3.2.10-19cm2,γｆ＝230μｓ、およびn1＝1.820の
ようになる。ポンプ波長源はλｐ＝810nmと仮定され、
かつ材料吸収係数αａはおよそ4cm-1とされる。第11a図
は、低いポンプパワーレベルで、自発的放出が支配し、
かつ順方向および逆方向波P+およびP-がほぼ線形的に構
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崩壊する。高ポンプパワー
（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。十分に高いポン
プパワーで、螢光は、利得ファクタが反転分布ディプレ
ーション（depletion）（第11c図）によって大幅に減少
された、ファイバの入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する。利得ファクタは。順方向
信号P+のパワーと逆方向信号P-のパワーとの和である全
螢光パが最小である、ファイバの中央近くで急激な最大
を示す。
第２の実施例の説明 この発明で達成された結果は、ポンピング照射波長での
結合効率が100％であり、レーザ出力波長での結合効率
が０％である結合器を使用して実現されてもよいことが
理解されるであろう。
結合効率が100％であり、レーザ出力波長での結合効率
が０％である結合器を使用して実現されてもよいことが
理解されるであろう。
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
ートＤで結合される。ドープされたファイバ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、その光ファイバ106に単に溶融されてもよい。
ポートＢは好ましくは結合されないままである。
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
ートＤで結合される。ドープされたファイバ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、その光ファイバ106に単に溶融されてもよい。
ポート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、ポンピング源の波長で1
00％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％の結合効率を実質的
に有するように調節される。
00％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％の結合効率を実質的
に有するように調節される。
ポンピング源100からの光は、まずファイバ102を通って
伝送され、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。順方向信号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120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304に注入し戻され、かつ結合器304の
結合機能によって偶数回結合された後、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1
12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。
伝送され、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。順方向信号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120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304に注入し戻され、かつ結合器304の
結合機能によって偶数回結合された後、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1
12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１つの主な利点は、ポンピング照射が、先行技
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
う事実にある。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射は、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。ポンピング
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
が実質的に増加することが当業者に明らかであろう。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。
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１つの主な利点は、ポンピング照射が、先行技
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
う事実にある。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射は、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。ポンピング
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
が実質的に増加することが当業者に明らかであろう。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得る。特定の
例によって、約0.3dB/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典型
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9dBの同じ利得を得る
のに十分であるので、反射器118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パ
ワーが大幅に減少される。この発明の上述の実施例はま
た、ミラーの動作に相応しい必要条件だけでなく結合方
法をも大幅に簡単にする。この発明の装置では、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実施例では、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横断する必
要はない。したがって、結合効率を改善するために様々
な結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
ドのようなポンピング源でさえも、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パす
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有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
バに効率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有利に使用され得る。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者
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・シュナイダー（Allan Snyder）およびジョ
ン・ラブ（John Love）による「光導波路理論」（Optic
al Waveguide Theory）、チャップマンおよびホール（C
hapman and Hall）183,ロンドン市，英国,107頁−112頁
に見出され得る。
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得る。特定の
例によって、約0.3dB/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典型
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9dBの同じ利得を得る
のに十分であるので、反射器118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パ
ワーが大幅に減少される。この発明の上述の実施例はま
た、ミラーの動作に相応しい必要条件だけでなく結合方
法をも大幅に簡単にする。この発明の装置では、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実施例では、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横断する必
要はない。したがって、結合効率を改善するために様々
な結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
ドのようなポンピング源でさえも、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パす
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有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
バに効率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有利に使用され得る。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者
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・シュナイダー（Allan Snyder）およびジョ
ン・ラブ（John Love）による「光導波路理論」（Optic
al Waveguide Theory）、チャップマンおよびホール（C
hapman and Hall）183,ロンドン市，英国,107頁−112頁
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得られた装置
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
の上述の実施例によって提供された先行技術に勝る他の
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有利な設計にある。先行技術の装
置では、ソース信号とレーザ出力は共に同じ光導波路に
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信号
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実施例では、
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０％の伝送（第12図に示
された第２の実施例）の後、出力レーザ信号は結合器を
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、その結果、ポンプ源から現われる信号経路へのフィ
ードバッ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実質
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妨げることによ
ってアイソレータとして作用する。
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得られた装置
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
の上述の実施例によって提供された先行技術に勝る他の
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有利な設計にある。先行技術の装
置では、ソース信号とレーザ出力は共に同じ光導波路に
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信号
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実施例では、
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０％の伝送（第12図に示
された第２の実施例）の後、出力レーザ信号は結合器を
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、その結果、ポンプ源から現われる信号経路へのフィ
ードバッ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実質
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妨げることによ
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存
性の実質的な改善によるものである。
たフィルタ効果に起因して、スーパー螢光源の温度依存
性の実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実施例
の結合器104または304は、少なくとも２つの重要な機能
で有利に動作する。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
提供する限り、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、温度変化に対して、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有
利に使用される。
の結合器104または304は、少なくとも２つの重要な機能
で有利に動作する。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
提供する限り、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、温度変化に対して、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有
利に使用される。
結合器は、典型的に、結合器の構造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。結合器パワー対
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
よび結合器の温度依存性をよりよく理解するために、こ
こで、所与の結合器機能の温度依存性を示す図である第
13a図を参照する。縦軸としての係合器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13
a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線400aを生じることを示している。
理論的な計算はまた、第13a図の曲線400の水平変位が結
合器の半値全幅（FWHM）と実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、次の式が提案された。
フィルタ機能によって特徴づけられる。結合器パワー対
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
よび結合器の温度依存性をよりよく理解するために、こ
こで、所与の結合器機能の温度依存性を示す図である第
13a図を参照する。縦軸としての係合器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13
a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線400aを生じることを示している。
理論的な計算はまた、第13a図の曲線400の水平変位が結
合器の半値全幅（FWHM）と実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、次の式が提案された。
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は絶対温度を示し、αは膨張係数を示し、か
つρは結合器の決光学係数を示す。それらの理論計算の
詳細は、G.メルツ（G.Meltz）等による「クロストーク
光ファイバ温度センサ」（“Cross−talk Fiber−Optic
Temperature Sensor"）と題され「応用光学（Applied
Optics）」第22巻，第３号,1983年２月１日に記載の論
文に見出され得る。この論文はここで参照として用いら
れる。
を示し、Ｔは絶対温度を示し、αは膨張係数を示し、か
つρは結合器の決光学係数を示す。それらの理論計算の
詳細は、G.メルツ（G.Meltz）等による「クロストーク
光ファイバ温度センサ」（“Cross−talk Fiber−Optic
Temperature Sensor"）と題され「応用光学（Applied
Optics）」第22巻，第３号,1983年２月１日に記載の論
文に見出され得る。この論文はここで参照として用いら
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10-5/℃のオーダでの値を有し
ている。こうして、典型的に、1/λｆ・δλf/δＴの量
は、全ガラス結合器に対して約−10ppm/℃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
て形成された界面で挿入される、調節可能なファイバ結
合器では、結合器の熱光学係数はより高い。数100のppm
/℃のオーダでの温度依存は、磨かれたファイバ結合器
では一般的でないことはない。調節可能な磨かれた結合
器の温度依存のさらに詳細に説明が、マイケル・ディゴ
ネット（Michael Digonnet）等による「同調節可能な単
一モード光ファイバ結合器の分析」（“Analysis of a
Tunable Single Mode Optical Fiber Coupler"）「IEEE
ジャーナル クォンタイムエレクトロニクス（IEEE Jou
rnal of Quantum Electronics）」、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.Digonnet）等による「単一モードファイバ結合器に
おける多重化波長）（“Wavelength Multiplexing in S
ingle−Mode Fiber Couplers"）、「応用光学（Applied
Optics）」第22巻、第３号、1983年２月１日、484頁−
491頁に見出され得る。
全ガラス結合器に対して10-5/℃のオーダでの値を有し
ている。こうして、典型的に、1/λｆ・δλf/δＴの量
は、全ガラス結合器に対して約−10ppm/℃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
て形成された界面で挿入される、調節可能なファイバ結
合器では、結合器の熱光学係数はより高い。数100のppm
/℃のオーダでの温度依存は、磨かれたファイバ結合器
では一般的でないことはない。調節可能な磨かれた結合
器の温度依存のさらに詳細に説明が、マイケル・ディゴ
ネット（Michael Digonnet）等による「同調節可能な単
一モード光ファイバ結合器の分析」（“Analysis of a
Tunable Single Mode Optical Fiber Coupler"）「IEEE
ジャーナル クォンタイムエレクトロニクス（IEEE Jou
rnal of Quantum Electronics）」、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.Digonnet）等による「単一モードファイバ結合器に
おける多重化波長）（“Wavelength Multiplexing in S
ingle−Mode Fiber Couplers"）、「応用光学（Applied
Optics）」第22巻、第３号、1983年２月１日、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半径に依存して、数Å
（狭帯域フィルタ）から数100ナノメータ（200nmまたは
その程度）へと変化してもよい。半値全幅（FWHM）はΔ
λｆによって典型的に表わされ、かつ伝送されたパワー
の半値でのフィルタ機能の線幅である。Δλｆは第13a
図に示されている。
ファイバおよびファイバの曲率半径に依存して、数Å
（狭帯域フィルタ）から数100ナノメータ（200nmまたは
その程度）へと変化してもよい。半値全幅（FWHM）はΔ
λｆによって典型的に表わされ、かつ伝送されたパワー
の半値でのフィルタ機能の線幅である。Δλｆは第13a
図に示されている。
一方、ファイバ源によって放出されたスーパー螢光信号
の波長もまた温度に依存する。共振および非共振源を含
むすべてのファイバ源が、係数δλp/δＴによって特徴
づけられた温度に関してそれらの放出波長の固有波長依
存を示すことが当業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
ルの温度依存を示す第13b図をここで参照する。第13b図
では、放出スペクトルが曲線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
に変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存は１℃につき数pp
m（10−20ppm/℃）のオーダである。
の波長もまた温度に依存する。共振および非共振源を含
むすべてのファイバ源が、係数δλp/δＴによって特徴
づけられた温度に関してそれらの放出波長の固有波長依
存を示すことが当業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
ルの温度依存を示す第13b図をここで参照する。第13b図
では、放出スペクトルが曲線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
に変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存は１℃につき数pp
m（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
ブノメータから数10ナノメータへと変化してもよい。し
かしながら、ファイバジャイロスコープを含むほとどの
光学応用では、20−30nmのオーダのFWHMが好ましくは実
際に用いられる。
ブノメータから数10ナノメータへと変化してもよい。し
かしながら、ファイバジャイロスコープを含むほとどの
光学応用では、20−30nmのオーダのFWHMが好ましくは実
際に用いられる。
この発明の利点の１つは、放出スペクトルの温度ドリフ
トを少なくとも部分的に解消するように、選択された温
度依存特性を有する結合器を有利に使用することであ
る。第13b図は、ファイバ源の放出スペクトルが、温度
が上昇すに従ってより高い波長へと変換され、同時に、
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。
トを少なくとも部分的に解消するように、選択された温
度依存特性を有する結合器を有利に使用することであ
る。第13b図は、ファイバ源の放出スペクトルが、温度
が上昇すに従ってより高い波長へと変換され、同時に、
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（function）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、次の方程式によって与
えられる。
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（function）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、次の方程式によって与
えられる。
Ｐフィルタ処理（λ） ＝Ｐ源（λ）・Ｐ結合器（λ） （２） ここで、Ｐフイルタ処理は全出力信号パワーであり、Ｐ
源は所与の波長で結合器によって伝送されたＰ結合器を
結合する前のソース信号のパワーである。
源は所与の波長で結合器によって伝送されたＰ結合器を
結合する前のソース信号のパワーである。
この発明の装置で使用された結合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用を含む
様々な応用では、温度に関して安定化されるべきである
放出スペクトルの量が、スペクトルの中心波長λｐより
もむしろ平均スペクトル波長＜λ＞であることが当業者
によって認識されるであろう。
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用を含む
様々な応用では、温度に関して安定化されるべきである
放出スペクトルの量が、スペクトルの中心波長λｐより
もむしろ平均スペクトル波長＜λ＞であることが当業者
によって認識されるであろう。
この平均スペクトル波長＜λ＞は、ソースによって放出
されかつ多重化結合器によってフィルタ処理された信号
のための次の式によって規定される。
されかつ多重化結合器によってフィルタ処理された信号
のための次の式によって規定される。
ここで、Ｐ（λ）はソースの放出スペクトル関数であ
り、かつＦ（λ）は結合器のフィルタ関数である。積分
記号∫の下つきの「スペクトル」は、積分が放出スペク
トルの値λに対して実行されることを示している。
り、かつＦ（λ）は結合器のフィルタ関数である。積分
記号∫の下つきの「スペクトル」は、積分が放出スペク
トルの値λに対して実行されることを示している。
理論計算は、下記の表１および表２に要約された次のよ
うな結果を生じた。
うな結果を生じた。
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； Δλρは源のFWHM; Δλｆは結合器のFWHM; δλρ／Δλρの源のFWHMに関して標準化された、温度
変化ΔＴによる、源放出スペクトル中央波長の変化； δλf/Δλｆは結合器のFWHMに関して標準化された、温
度変化ΔＴによる、結合器機能（function）中央波長の
変化； （δ＜λ＞／Δλρ）は多重化結合器を用いない、温度
変化ΔＴによる平均スペクトル波長＜λ＞の変化（フィ
ルタ処理されていない）： （δ＜λ＞／Δλρ）は多重化結合器を用いた、温度変
化ΔＴによる平均スペクトル波長＜λ＞の変化（フィル
タ処理された）。
変化ΔＴによる、源放出スペクトル中央波長の変化； δλf/Δλｆは結合器のFWHMに関して標準化された、温
度変化ΔＴによる、結合器機能（function）中央波長の
変化； （δ＜λ＞／Δλρ）は多重化結合器を用いない、温度
変化ΔＴによる平均スペクトル波長＜λ＞の変化（フィ
ルタ処理されていない）： （δ＜λ＞／Δλρ）は多重化結合器を用いた、温度変
化ΔＴによる平均スペクトル波長＜λ＞の変化（フィル
タ処理された）。
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
された結合器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/℃の結合器δλf/δ
Ｔの温度依存を有する狭いフィルタ（Δλｆ＝2.0）と
約88ppm/℃の結合器δλf/δＴの温度依存を有するより
広いフィルタ（Δλｆ＝5.0）に対応する。第１表およ
び第２表において要約された理論上の計算の結果におい
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実験データによっ
て裏付けられている。結合器のフィルタ機能はまたいか
なる側波帯も含まないと仮定される。これらの仮定を満
足させる機能を有するフィルタは適切なファイバ結合器
を連結することによって容易に得られる。代替的に、側
波帯の抑制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ウィルタは温度依存性が
高い（典型的には℃につき100ppm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結
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。
された結合器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/℃の結合器δλf/δ
Ｔの温度依存を有する狭いフィルタ（Δλｆ＝2.0）と
約88ppm/℃の結合器δλf/δＴの温度依存を有するより
広いフィルタ（Δλｆ＝5.0）に対応する。第１表およ
び第２表において要約された理論上の計算の結果におい
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実験データによっ
て裏付けられている。結合器のフィルタ機能はまたいか
なる側波帯も含まないと仮定される。これらの仮定を満
足させる機能を有するフィルタは適切なファイバ結合器
を連結することによって容易に得られる。代替的に、側
波帯の抑制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ウィルタは温度依存性が
高い（典型的には℃につき100ppm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結
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表にされる結果は、源信号が多重化結
合器によって予備的に結合されたとき、源の温度依存に
おいて正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変化を減少させる
ことである。レーザ信号の温度依存性における改良は、
より大きな温度依存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。
合器によって予備的に結合されたとき、源の温度依存に
おいて正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変化を減少させる
ことである。レーザ信号の温度依存性における改良は、
より大きな温度依存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は所与
の特定の温度変化に対する平均スペクトル波長＜λ＞を
最小化するように計算されている。源信号の温度依存性
における正味の改良はそれゆえδλｆのために選ばれた
値に依存する。さらに計算すると、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
してどのように変化するかを示す第14図をここで参照す
る。δλf/δλｆの比（最適）は横軸に示され、dBで表
わした改良δ＜λ＞／δＴは横軸に示される。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合器の温度依存
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/℃から１−2ppm/℃
またはそれより良い値に減らすことが可能である。上の
理論上の計算は結合器の温度依存が線形であると仮定し
た。結合器の非線形性を考慮しかつ、δλf/δＴの選択
とδｆ（Ｔ）の非線形性による組合わされた効果によっ
て値δλｆがもとの値δλｆ（最適）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。源の温度依存における改良はこの発明のたいていの
関連の光学的な応用、特にジャイロスコープにおいて得
られ得る。
の特定の温度変化に対する平均スペクトル波長＜λ＞を
最小化するように計算されている。源信号の温度依存性
における正味の改良はそれゆえδλｆのために選ばれた
値に依存する。さらに計算すると、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
してどのように変化するかを示す第14図をここで参照す
る。δλf/δλｆの比（最適）は横軸に示され、dBで表
わした改良δ＜λ＞／δＴは横軸に示される。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合器の温度依存
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/℃から１−2ppm/℃
またはそれより良い値に減らすことが可能である。上の
理論上の計算は結合器の温度依存が線形であると仮定し
た。結合器の非線形性を考慮しかつ、δλf/δＴの選択
とδｆ（Ｔ）の非線形性による組合わされた効果によっ
て値δλｆがもとの値δλｆ（最適）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。源の温度依存における改良はこの発明のたいていの
関連の光学的な応用、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
つの成分が結合器を２度横切る限り、上に述べた実施例
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。
つの成分が結合器を２度横切る限り、上に述べた実施例
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。
Ｐfiltered（λ） ＝Ｐsource（λ）・P2 coupler（λ） （４） この発明の装置はそれゆえ、先行技術においてよく認識
された多くの限界を回避するので先行技術に対して非常
に有利である。結合器の温度依存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50dBという
高い正味の改良が得られ得る。しかしながらもしδλf/
δＴの値がその最適値の10％内で選択されるなら、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）。δλf/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の値は現在知られる光結合器に十分に適合す
る。
された多くの限界を回避するので先行技術に対して非常
に有利である。結合器の温度依存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50dBという
高い正味の改良が得られ得る。しかしながらもしδλf/
δＴの値がその最適値の10％内で選択されるなら、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）。δλf/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の値は現在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なら
ない。特に、共振広帯域ファイバレーザの出力の温度依
存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幅に減少され得る。上記の結
果はより狭い帯域のファイバレーザ源にも適用できるこ
とが理解されなければならない。
の結果は有効なままであることにも注目しなければなら
ない。特に、共振広帯域ファイバレーザの出力の温度依
存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幅に減少され得る。上記の結
果はより狭い帯域のファイバレーザ源にも適用できるこ
とが理解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存性を表わす第15図を
参照する。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。フィルタを選択するに際し
て関係した尺度をよりよく理解するために、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限に安定
であると仮定される。出力信号の安定性の増大は定義で
は、不安定な源（たとえばローレンツ源）に対する、固
定された安定なフィルタ関数（たとえばcos2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増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
れた出力スペクトルはそれゆえ、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ペクトル
よりも温度依存性が小さい。しかしながら、狭いフィル
タの処理機能に対するこの安定性の増加に対する兼合い
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、フィルタ処理の機能が狭ければ狭いほど、より少
ない波長が伝達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。
定性および伝達されたパワーの依存性を表わす第15図を
参照する。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。フィルタを選択するに際し
て関係した尺度をよりよく理解するために、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限に安定
であると仮定される。出力信号の安定性の増大は定義で
は、不安定な源（たとえばローレンツ源）に対する、固
定された安定なフィルタ関数（たとえばcos2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増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
れた出力スペクトルはそれゆえ、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ペクトル
よりも温度依存性が小さい。しかしながら、狭いフィル
タの処理機能に対するこの安定性の増加に対する兼合い
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、フィルタ処理の機能が狭ければ狭いほど、より少
ない波長が伝達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切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可能である。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、出力光の強度はこ
の光が用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FWHM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善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。
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可能である。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、出力光の強度はこ
の光が用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FWHM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善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
螢光源の広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。
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
螢光源の広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
バ内の反転されたネオジムイオン母集団の密度に依存す
る。利得信号の論理上の計算は、利得ファクタが信号パ
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。15dBの利得は、レーザロッドを伝搬する信号はお
よそ31.6のファクタで増幅を受けることを暗示する。
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
バ内の反転されたネオジムイオン母集団の密度に依存す
る。利得信号の論理上の計算は、利得ファクタが信号パ
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。15dBの利得は、レーザロッドを伝搬する信号はお
よそ31.6のファクタで増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の増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ッド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のファクタで増幅を受ける。順方向信号はそ
れゆえ以下の式で表わされ得るドープされたファイバの
出力においてパワーP+を有する。
114の増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ッド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のファクタで増幅を受ける。順方向信号はそ
れゆえ以下の式で表わされ得るドープされたファイバの
出力においてパワーP+を有する。
P+＝P0［eg−１］ ……（５） ここでP0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の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。
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の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度増幅を受け、初めに結合器104また
は304に向かって、ドープされたファイバ108を出し、２
番目に、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。簡単な理論上の計算は出力における逆
方向信号114パワーP-が以下の式で表わされることを示
す。
は304に向かって、ドープされたファイバ108を出し、２
番目に、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。簡単な理論上の計算は出力における逆
方向信号114パワーP-が以下の式で表わされることを示
す。
P-＝P0（e2g−１） （６） 反射器118上の反射はそれゆえ逆方向信号112の増幅が順
方向信号114の増幅よりはるかに優れることを許容す
る。順方向信号112は単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には適用しないことが思い起こされる。順方向信号1
14は実際、いかなる光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理さ
れない順方向信号114の温度依存性は全出力信号に実質
的な影響を持たない。
方向信号114の増幅よりはるかに優れることを許容す
る。順方向信号112は単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には適用しないことが思い起こされる。順方向信号1
14は実際、いかなる光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理さ
れない順方向信号114の温度依存性は全出力信号に実質
的な影響を持たない。
利得が減少する場合は、順方向信号の寄与は重要であり
かつその結果、フィルタ処理されない順方向信号114の
温度依存性は全出力信号の温度機能（function）に影響
を与えるかもしれない。
かつその結果、フィルタ処理されない順方向信号114の
温度依存性は全出力信号の温度機能（function）に影響
を与えるかもしれない。
この困難を避けるために、順方向信号および逆方向信号
の両方を結合器によってフィルタ処理する、この発明の
他の実施例が考案された。
の両方を結合器によってフィルタ処理する、この発明の
他の実施例が考案された。
第３および第４実施例の説明 第16図はこの発明の第３実施例の概略図を示す。第１お
よび第２実施例を示す第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実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源100,2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は好ましくはスプライス110によって光ファイ
バ102に結合されかつさらに結合器104に結合される。
よび第２実施例を示す第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実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源100,2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は好ましくはスプライス110によって光ファイ
バ102に結合されかつさらに結合器104に結合される。
第３実施例における全体システムは以下の態様で機能す
る。結合器104が源波長で信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100によって
出された光ファイバ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108スーパー螢光
は２つの成分である、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112を生じる。結合器104
はレーザ周波数で100％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）は結合器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106上で集められ
る。
る。結合器104が源波長で信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100によって
出された光ファイバ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108スーパー螢光
は２つの成分である、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112を生じる。結合器104
はレーザ周波数で100％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）は結合器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106上で集められ
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106に出力される。しかし
ながら、順方向および逆方向信号の両方は結合器によっ
て１度フィルタ処理されることが理解されるであろう。
結合器のフィルタ機能はそれによって上に説明した理由
から、全出力信号の温度依存性を減少させ得る。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
生じる。この発明の第３実施例における出力信号の正味
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つの実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実施
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つの実施例に関連して述べられたすべての利点は
この第３実施例にも適用する。
号114と同じ方法で光ファイバ106に出力される。しかし
ながら、順方向および逆方向信号の両方は結合器によっ
て１度フィルタ処理されることが理解されるであろう。
結合器のフィルタ機能はそれによって上に説明した理由
から、全出力信号の温度依存性を減少させ得る。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
生じる。この発明の第３実施例における出力信号の正味
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つの実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実施
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つの実施例に関連して述べられたすべての利点は
この第３実施例にも適用する。
第12図に関連して説明した結合装置に対応する別の実施
例もまた考えることが可能である。第17図に示されたこ
の第４実施例において結合器304の特性は、結合器が完
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108およびミラー118はそれゆえ結合器304のポー
トＤに結合される。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
たレーザ信号の順方向および逆方向成分は本質的に結合
されずかつ光ファイバ106に伝送される。前の実施例の
固有のすべての利点はやはり有効である（特に温度依存
性）。
例もまた考えることが可能である。第17図に示されたこ
の第４実施例において結合器304の特性は、結合器が完
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108およびミラー118はそれゆえ結合器304のポー
トＤに結合される。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
たレーザ信号の順方向および逆方向成分は本質的に結合
されずかつ光ファイバ106に伝送される。前の実施例の
固有のすべての利点はやはり有効である（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組入れた
オール−ファイバ反射器を用いた第５実施例もまたこの
発明の精神の範囲内で想像可能である。
オール−ファイバ反射器を用いた第５実施例もまたこの
発明の精神の範囲内で想像可能である。
オール−ファイバ反射器は先行技術において知られてい
る。特に、オール−ファイバ反射器を用いたNd3+ドープ
されたcwファイバレーザが、1987年６月１日付『応用光
学』（“Applied Optics"）の26巻No.11のJ.D.ミラー
（J.D.Miller）その他による『オール−ファイバ反射器
を用いたNd3 +−ドープされたcwファイバレーザ』（“A
Nd3+−doped cw fiber laserusing all−fiber rflecto
rs"）と題された論文のページ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
イバ反射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−ファイバミラーは
典型的な誘導体または金属反射器とは異なる特性を有す
る。結合器に付随する光はフィールドの２つの部分が結
合器のまわりの反対方向に回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。
る。特に、オール−ファイバ反射器を用いたNd3+ドープ
されたcwファイバレーザが、1987年６月１日付『応用光
学』（“Applied Optics"）の26巻No.11のJ.D.ミラー
（J.D.Miller）その他による『オール−ファイバ反射器
を用いたNd3 +−ドープされたcwファイバレーザ』（“A
Nd3+−doped cw fiber laserusing all−fiber rflecto
rs"）と題された論文のページ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
イバ反射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−ファイバミラーは
典型的な誘導体または金属反射器とは異なる特性を有す
る。結合器に付随する光はフィールドの２つの部分が結
合器のまわりの反対方向に回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−ファイバ反射器によって与えられる利点を十分
に理解するために、オール−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
明し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、好ましくは単一モードファイバであるフ
ァイバ102が用いられ結合器704の２つの隣接するポート
間でループバックされる。結合器704は好ましくは溶融
された結合器である。入力信号が源100から結合器704の
１つのポートに入れられる。入力信号の１つの成分I1は
結合器704を横切らずループを時計の針と反対方向に回
る。他の成分I2は結合器704の２つの交差横断に関して
時計の針と反対にループを回る。これらの２つの成分I1
およびI2はそれから出力されて、ドープされたファイバ
108の出力信号およびファイバ102のリターン信号を形成
する。簡単な理論上の計算は入力フィールドEOUT/EINに
対する出力の比ｔは以下の式で与えられることを示す。
に理解するために、オール−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
明し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、好ましくは単一モードファイバであるフ
ァイバ102が用いられ結合器704の２つの隣接するポート
間でループバックされる。結合器704は好ましくは溶融
された結合器である。入力信号が源100から結合器704の
１つのポートに入れられる。入力信号の１つの成分I1は
結合器704を横切らずループを時計の針と反対方向に回
る。他の成分I2は結合器704の２つの交差横断に関して
時計の針と反対にループを回る。これらの２つの成分I1
およびI2はそれから出力されて、ドープされたファイバ
108の出力信号およびファイバ102のリターン信号を形成
する。簡単な理論上の計算は入力フィールドEOUT/EINに
対する出力の比ｔは以下の式で与えられることを示す。
ｔ＝（１−2K）（１−η）exp［（−α＋ｊβ）１］ …
…（７） ここにおいて、 Ｋは結合器の強度結合比であり、 ηは結合強度器損失であり、 αはフィールド損失であり、 βは伝搬定数であり、 １はループの全長であり、かつ ｊは複素数ベースである。
…（７） ここにおいて、 Ｋは結合器の強度結合比であり、 ηは結合強度器損失であり、 αはフィールド損失であり、 βは伝搬定数であり、 １はループの全長であり、かつ ｊは複素数ベースである。
反射した信号は２つの相反する方向の成分の重ね合わせ
からなり、その各々は回路の間に１度結合器の横断を経
験する。反射した信号のための、入力フィールドに対す
る出力の比は、 jr＝（Eout/Ein ＝2jK1/2（１−Ｋ）1/2（１−η）exp［（−α ＋ｊβ）１］ ……（８） によって与えられる。
からなり、その各々は回路の間に１度結合器の横断を経
験する。反射した信号のための、入力フィールドに対す
る出力の比は、 jr＝（Eout/Ein ＝2jK1/2（１−Ｋ）1/2（１−η）exp［（−α ＋ｊβ）１］ ……（８） によって与えられる。
当業者にはｔが実数であり、jrが虚数であることが理解
されるであろう。それゆえ反射にπ/2の位相変化が起こ
る。しかしながら透過において、もしＫ＜0.5なら０の
位相変化がありかつＫ＞0.5ならπの位相変化がある。
最大反射率はdR/dK＝０のとき与えられ、これはＫ＝1/2
のとき、すべてのファイバおよび結合器損失値に対して
満たされる。
されるであろう。それゆえ反射にπ/2の位相変化が起こ
る。しかしながら透過において、もしＫ＜0.5なら０の
位相変化がありかつＫ＞0.5ならπの位相変化がある。
最大反射率はdR/dK＝０のとき与えられ、これはＫ＝1/2
のとき、すべてのファイバおよび結合器損失値に対して
満たされる。
この発明の第５実施例を概略的に示す第18図を再び参照
して、ポンプ源100は結合器704のファイバ102に結合さ
れ多重化結合器704のポートＡにおいてポンピング照射
を与える。ポートＢおよびＤの光ファイバ102はオール
−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。
して、ポンプ源100は結合器704のファイバ102に結合さ
れ多重化結合器704のポートＡにおいてポンピング照射
を与える。ポートＢおよびＤの光ファイバ102はオール
−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
たはスプライス溶融で、前の実施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（NGF）である。ドープされたファイバ放出の
中央波長において係合比が0.5（3dBの結合比に対応す
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伝送されかつドー
プされたファイバに完全に結合される。しかしながら、
結合器はレーザ信号が最大反射率（Ｋ＝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−ファイバ反射器に関する上の理論上の計算
において示されるπ/2の位相変化を受ける。オール−フ
ァイバ反射器の反射は次の式で与えられる。
たはスプライス溶融で、前の実施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（NGF）である。ドープされたファイバ放出の
中央波長において係合比が0.5（3dBの結合比に対応す
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伝送されかつドー
プされたファイバに完全に結合される。しかしながら、
結合器はレーザ信号が最大反射率（Ｋ＝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−ファイバ反射器に関する上の理論上の計算
において示されるπ/2の位相変化を受ける。オール−フ
ァイバ反射器の反射は次の式で与えられる。
Ｒ＝4K（１−Ｋ）（１−η）2exp（−２α１） ……
（９） 一方、透過Ｔは次の式で表わされる。
（９） 一方、透過Ｔは次の式で表わされる。
Ｔ＝（１−2K）２（１−η）2exp（−２α１） ……（1
0） もしＫ＝1/2なら、式（１）および（２）は、 Ｒ＝（１−η）2exp（−２α１） ……（11） Ｔ＝０ ……（12） をもたらす。２つの結果は式（11）および（12）から推
論でき得る。損失の少ないオール−ファイバ反射器は完
全に近い反射を与え得る。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
結合器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
送して戻されないので、信号経路上のフィードバックが
減少する。
0） もしＫ＝1/2なら、式（１）および（２）は、 Ｒ＝（１−η）2exp（−２α１） ……（11） Ｔ＝０ ……（12） をもたらす。２つの結果は式（11）および（12）から推
論でき得る。損失の少ないオール−ファイバ反射器は完
全に近い反射を与え得る。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
結合器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
送して戻されないので、信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
実施例と類似の多重化結合器によってフィルタ処理され
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。前の実施例に関連して述べた利点はまたオール−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−ファイバ光システムのすべての利点を有する。
実施例と類似の多重化結合器によってフィルタ処理され
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。前の実施例に関連して述べた利点はまたオール−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−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実施例の説明 前述の実施例において、この発明の最も重要な特徴の１
つ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
安定性が可能になる。前述の実施例において用いられた
多重化結合器を、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光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
つの実施例をブロック図の形で概略的に示した第19図お
よび第20図を参照する。
つ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
安定性が可能になる。前述の実施例において用いられた
多重化結合器を、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光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
つの実施例をブロック図の形で概略的に示した第19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
た温度依存性を有するウィルタ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下の態
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はポンプ源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
結合される。伝送されたポンプ信号はファイバ108、好
ましくはNdグラスファイバ（NGF）を照射しかつもし適
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108の出力端に向かって反対に反射される。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によってフィルタ処理される。光結合器の
温度依存性の前述の論議に従って、フィルタの温度依存
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低くなるように選択される。
率ミラー118,ドープされたファイバ108および選択され
た温度依存性を有するウィルタ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下の態
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はポンプ源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
結合される。伝送されたポンプ信号はファイバ108、好
ましくはNdグラスファイバ（NGF）を照射しかつもし適
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108の出力端に向かって反対に反射される。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によってフィルタ処理される。光結合器の
温度依存性の前述の論議に従って、フィルタの温度依存
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低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、フィルタ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度目はミラー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。この実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。
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度目はミラー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。この実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図に示される実施例において多様なフ
ィルタが用いられ得る。前述の実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
信号の温度依存性の減少を許すならいかなるフィルタも
適切であろう。
ィルタが用いられ得る。前述の実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
信号の温度依存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
の発明の好ましい実施例において開示された非共振（フ
ァイバの両側にミラーがない）または共振（両端にミラ
ーが設けられた典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理解されるであろう。第19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80
4によってフィルタ処理され、それによって出力信号の
温度依存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
に幅広く適用可能であることが当業者には理解されるで
あろう。さらに、ファイバ源の放出スペクトルはこの発
明の好ましい実施例におけるように広帯域またはより狭
い帯域を持ち得る。最後に、この発明の好ましい実施例
は磨かれた光ファイバ結合器を用いて説明された。積分
された光結合器、双円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型の結合器が用いられ得る
こともまた理解されるであろう。
の発明の好ましい実施例において開示された非共振（フ
ァイバの両側にミラーがない）または共振（両端にミラ
ーが設けられた典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理解されるであろう。第19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80
4によってフィルタ処理され、それによって出力信号の
温度依存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
に幅広く適用可能であることが当業者には理解されるで
あろう。さらに、ファイバ源の放出スペクトルはこの発
明の好ましい実施例におけるように広帯域またはより狭
い帯域を持ち得る。最後に、この発明の好ましい実施例
は磨かれた光ファイバ結合器を用いて説明された。積分
された光結合器、双円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型の結合器が用いられ得る
こともまた理解されるであろう。
この発明はその特定の実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正が示唆されかつ添付の請
求の範囲内の変更および修正を含むことが意図されるこ
とが理解されるであろう。
業者には様々な変更および修正が示唆されかつ添付の請
求の範囲内の変更および修正を含むことが意図されるこ
とが理解されるであろう。
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概略図で
ある。 第４図は本発明で好ましくはマルチプレクサとして使用
されるファイバオプティック結合器の断面図であり、与
えられた曲率半径でそれぞれの弧状の溝に装着される１
対のファイバオプティックストランドを示し、機械的に
磨かれかつ２つのファイバオプ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。 第５図は最小ファイバスペ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率
半径に対して、第４図で示されるような結合器のファイ
バ結合器の相対結合パワー対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パ
ワー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ペーシング、200
センチメートルのファイバ半径および異なる値のファイ
バオプセットを有するファイバ結合器に対する相対結合
されたパワー対信号波長の図である。 第８図は本発明のスーパールミネセントソースの出力対
入力ポンプ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ペクトルの
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の合計パワー
の本発明のス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単一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
び合計螢光パワーの展開を示す。 第12図は本発明の第２の好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実施例で使用
される結合器のフィルタ関数の温度依存性、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存性をそ
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用される
結合器の温度依存性の関数として、本発明のファイバソ
ースの平均スペクトル波長の温度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半値全副に対するフィルタの
半値全幅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の実施例を示す概略図である。 第17図は本発明の第４の実施例を示す概略図である。 第18図は全フィーバ反射器を組込む本発明の第５の実施
例である。 第19図および第20図はフィルタを使用する本発明の第５
および第６の実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、1
04および210は結合器、108はドープされたファイバ、11
0は接続手段、114は順方向信号、112は逆方向信号、120
は端部、212はストランド、213は溝、214は対向表面、2
16はベース、218は面状表面である。
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概略図で
ある。 第４図は本発明で好ましくはマルチプレクサとして使用
されるファイバオプティック結合器の断面図であり、与
えられた曲率半径でそれぞれの弧状の溝に装着される１
対のファイバオプティックストランドを示し、機械的に
磨かれかつ２つのファイバオプ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。 第５図は最小ファイバスペ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率
半径に対して、第４図で示されるような結合器のファイ
バ結合器の相対結合パワー対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パ
ワー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ペーシング、200
センチメートルのファイバ半径および異なる値のファイ
バオプセットを有するファイバ結合器に対する相対結合
されたパワー対信号波長の図である。 第８図は本発明のスーパールミネセントソースの出力対
入力ポンプ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ペクトルの
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の合計パワー
の本発明のス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単一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
び合計螢光パワーの展開を示す。 第12図は本発明の第２の好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実施例で使用
される結合器のフィルタ関数の温度依存性、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存性をそ
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用される
結合器の温度依存性の関数として、本発明のファイバソ
ースの平均スペクトル波長の温度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半値全副に対するフィルタの
半値全幅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の実施例を示す概略図である。 第17図は本発明の第４の実施例を示す概略図である。 第18図は全フィーバ反射器を組込む本発明の第５の実施
例である。 第19図および第20図はフィルタを使用する本発明の第５
および第６の実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、1
04および210は結合器、108はドープされたファイバ、11
0は接続手段、114は順方向信号、112は逆方向信号、120
は端部、212はストランド、213は溝、214は対向表面、2
16はベース、218は面状表面である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カーレン・リュー アメリカ合衆国、ニュー・ジャージー州、 ローレンスビル フェザーベッド・コー ト、25 (72)発明者 ビャン・ワイ・キム アメリカ合衆国、カリフォルニア州、メン ロ・パーク シェアロン・ロード、2225 (72)発明者 ハーバート・ジェイ・ショー アメリカ合衆国、カリフォルニア州、スタ ンフォード アルバラード・ロウ、719 (72)発明者 ジョン・ジェイ・フリング アメリカ合衆国、カリフォルニア州、ガビ オタ ホリスター・ランチ、57 (56)参考文献 特開 昭61−130930（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−86023（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−22690（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−276037（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−32807（ＪＰ，Ａ)
Claims (32)
- 【請求項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）と、 波長の第２のスペクトルでレーザ光を放出するためのレ
ーザ材料でドープされた光ファイバ（108）とを含み、
前記レーザ光は、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る順方向信号（114）および逆方
向信号（112）を含み、 波長の前記第１のスペクトルでの前記ポンプ源（100）
からの放出された光を前記ドープされた光ファイバ（10
8）の一方端内へ向けるための結合器（104）をさらに含
み、前記ポンピング光の強度は前記レーザ材料内の波長
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、波長の
前記第２のスペクトルに対する結合効率とは異なる、波
長の前記第１のスペクトルに対する結合効率を有し、 前記順方向信号（114）および前記逆方向信号（112）の
少なくとも一方を前記結合器（104）内へおよび前記結
合器（104）を介して反射するように前記結合器（104）
に結合された反射器（118）をさらに含む、ファイバオ
プティックシステム。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項５】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（1
04）の前記第３のポートに戻すように反射する請求項１
に記載のファイバオプティックシステム。 - 【請求項６】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１に記載のファイバオプティックシステム。 - 【請求項７】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１に記載のファ
イバオプティックシステム。 - 【請求項８】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１に記載のファイバオプティックシステム。 - 【請求項９】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。 - 【請求項１０】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。 - 【請求項１１】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。 - 【請求項１２】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。 - 【請求項１３】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。 - 【請求項１４】前記希土類材料がネオジウム、イッテル
ビウムまたはエルビウムである、請求項13に記載のファ
イバオプティックシステム。 - 【請求項１５】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。 - 【請求項１６】前記反射器（118）が誘導体ミラーを含
む、請求項１に記載のファイバオプティックシステム。 - 【請求項１７】前記反射器（118）がメタリックミラー
を含む、請求項１に記載のファイバオプティックシステ
ム。 - 【請求項１８】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。 - 【請求項１９】前記源（100）が色素レーザである、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。 - 【請求項２０】波長の前記第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。 - 【請求項２１】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。 - 【請求項２２】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
くとも順方向信号（114）および逆方向信号（112）を有
し、 前記レーザ光の前記順方向信号および逆方向信号のうち
の少なくとも１つを反射するための反射器（118）をさ
らに含み、 前記光の前記順方向信号および逆方向信号のうちの少な
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、前記レーザ材料の温
度依存性と実質上等しくかつ逆方向である所定の温度依
存性を有し、それにより前記フィルタ（804）から出力
されるレーザ光周波数は、フィルタ処理されないレーザ
光周波数よりも、温度変化に対する感度が低い、ファイ
バオプティックシステム。 - 【請求項２３】前記反射器（118）が前記ポンプ源（10
0）と前記ドープされた光ファイバ（108）との間におか
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選択的に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22に記載のファイバオプティックシステム。 - 【請求項２４】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）との間におか
れる、請求項22に記載のファイバオプティックシステ
ム。 - 【請求項２５】前記フィルタ（804）が前記反射器（11
8）と前記ドープされた光ファイバ（108）との間におか
れる、請求項22に記載のファイバオプティックシステ
ム。 - 【請求項２６】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22に記載のファイバオプティックシステ
ム。 - 【請求項２７】前記レーザ光が広い広域幅を有する、請
求項22に記載のファイバオプティックシステム。 - 【請求項２８】前記レーザ光が狭い帯域幅を有する、請
求項22に記載のファイバオプティックシステム。 - 【請求項２９】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（10
0）を設けるステップと、 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、これ
により周波数の第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
が少なくとも順方向信号（114）および逆方向信号（11
2）を有し、 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、前記結合器
（104）は、前記光学的にドープされたファイバ（108）
と前記源（100）とに接続され、さらに前記結合器（10
4）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し、 前記順方向信号および前記逆方向信号のうちの少なくと
も一方を前記結合器（104）内へおよび前記結合器（10
4）を介して反射するステップとをさらに含む、方法。 - 【請求項３０】前記反射された信号を前記光学的にドー
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29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。 - 【請求項３１】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（10
0）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スーパ
ー螢光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
射でオンピングするステップとを含み、前記レーザ光は
少なくとも順方向成分および逆方向成分を有し、 前記順方向成分および逆方向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）内に戻すよう
に反射するステップと、 選択された温度依存性を有するフィルタ（804）を用い
て前記レーザ光の前記順方向成分および逆方向成分のう
ちの少なくとも１つをフィルタ処理するステップと、 前記フィルタ（804）の温度依存性を用いて前記レーザ
材料の温度依存性を補償するステップとを含み、これに
よりフィルタ処理された成分の周波数が、フィルタ処理
されない光の周波数よりも、温度変化に応じてより変化
しない、方法。 - 【請求項３２】前記フィルタ処理ステップが、 前記レーザ光の第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順方向
成分および逆方向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、こ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31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。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/281,088 US4938556A (en) | 1983-11-25 | 1988-12-07 | Superfluorescent broadband fiber laser source |
| US281,088 | 1988-12-07 |
Publications (2)
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|---|---|
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| JPH07117669B2 true JPH07117669B2 (ja) | 1995-12-18 |
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| JP (1) | JPH07117669B2 (ja) |
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| CA (1) | CA2004716C (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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-
1989
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- 1989-12-05 DE DE68928713T patent/DE68928713T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-12-05 DE DE68929397T patent/DE68929397T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-12-06 CA CA002004716A patent/CA2004716C/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-12-07 KR KR1019890018257A patent/KR100256435B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-12-07 JP JP1320351A patent/JPH07117669B2/ja not_active Expired - Lifetime
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