JPH07221381A - 活性ファイバの受動モード同期レーザ発生装置及び受動モード同期誘導パルスの発生方法 - Google Patents
活性ファイバの受動モード同期レーザ発生装置及び受動モード同期誘導パルスの発生方法Info
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- JPH07221381A JPH07221381A JP6222152A JP22215294A JPH07221381A JP H07221381 A JPH07221381 A JP H07221381A JP 6222152 A JP6222152 A JP 6222152A JP 22215294 A JP22215294 A JP 22215294A JP H07221381 A JPH07221381 A JP H07221381A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 特に限定された持続時間のパルス状レーザ放
射を得るレーザ信号発生装置を提供すること。 【構成】 活性光学ファイバ（２）と、該ファイバ内で
放射信号の発生を生ぜしめるファイバポンピング手段
（６）と、偏光制御手段（１２）と、信号抽出手段（１
４）と、偏光に依存した透過率を有する少なくとも１つ
の光学構成要素（１０）とを具備し、それら全てが光学
ファイバ径路内へ挿入されて、該光学径路が、信号の直
線形伝搬条件に対応する所定の値より低いポンピングエ
ネルギーにおいて、偏光に依存した透過率を有する前記
光学構成要素（１０）内で信号それ自体の消滅を生ぜし
める角度を介して前記放射信号の偏光回転を引き起こ
し、また前記所定の値より高いポンピングエネルギーに
おいて、前記放射信号の高ピークパワーのパルスのみの
前記光学構成要素（１０）内で低損失を伴う透過率に対
応した角度を介して前記放射信号の偏光回転を引き起こ
す。
射を得るレーザ信号発生装置を提供すること。 【構成】 活性光学ファイバ（２）と、該ファイバ内で
放射信号の発生を生ぜしめるファイバポンピング手段
（６）と、偏光制御手段（１２）と、信号抽出手段（１
４）と、偏光に依存した透過率を有する少なくとも１つ
の光学構成要素（１０）とを具備し、それら全てが光学
ファイバ径路内へ挿入されて、該光学径路が、信号の直
線形伝搬条件に対応する所定の値より低いポンピングエ
ネルギーにおいて、偏光に依存した透過率を有する前記
光学構成要素（１０）内で信号それ自体の消滅を生ぜし
める角度を介して前記放射信号の偏光回転を引き起こ
し、また前記所定の値より高いポンピングエネルギーに
おいて、前記放射信号の高ピークパワーのパルスのみの
前記光学構成要素（１０）内で低損失を伴う透過率に対
応した角度を介して前記放射信号の偏光回転を引き起こ
す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信分野の多くの環
境下で、特に限定された持続時間のパルス状レーザ放射
を得ることが望まれる技術に関する。
境下で、特に限定された持続時間のパルス状レーザ放射
を得ることが望まれる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】持続時間δｔが１００ｐ秒より短いパル
スは、通常は超短パルス又は案内された伝搬条件下で
「ソリトン（solitons)」と呼ばれ、例えば（１０ＧＢ
ｉｔ／秒までの）高速度デジタル光通信の分野で適用さ
れて、光学機器を構成し、半導体構成要素のテストを行
い、また例えば形態学(topography)又は大気レーダ（at
mospheric-rader)分野での遠隔的測定を行う。
スは、通常は超短パルス又は案内された伝搬条件下で
「ソリトン（solitons)」と呼ばれ、例えば（１０ＧＢ
ｉｔ／秒までの）高速度デジタル光通信の分野で適用さ
れて、光学機器を構成し、半導体構成要素のテストを行
い、また例えば形態学(topography)又は大気レーダ（at
mospheric-rader)分野での遠隔的測定を行う。
【０００３】この目的のために、エルビウムでドープし
た光学ファイバを使用した光学ファイバレーザ装置が知
られており、その装置では、電気光学タイプの能動的変
調装置（active modulating device)が、レーザ空胴を
形成する光学径路内に挿入されて、所望のパルスのみの
伝搬及び増幅を可能としている。
た光学ファイバを使用した光学ファイバレーザ装置が知
られており、その装置では、電気光学タイプの能動的変
調装置（active modulating device)が、レーザ空胴を
形成する光学径路内に挿入されて、所望のパルスのみの
伝搬及び増幅を可能としている。
【０００４】そのような装置は、該装置中にあって外部
から作動される変調装置がレーザ内で発生したモードに
作用するがゆえに、通常、「能動タイプのモード同期装
置（mode-locked devices of the active type)」とし
て呼ばれる。かくしてこれによれば、選択されたモード
のみでのレーザ放射を支持するレベルまで増幅すること
が可能である。
から作動される変調装置がレーザ内で発生したモードに
作用するがゆえに、通常、「能動タイプのモード同期装
置（mode-locked devices of the active type)」とし
て呼ばれる。かくしてこれによれば、選択されたモード
のみでのレーザ放射を支持するレベルまで増幅すること
が可能である。
【０００５】上述した種類の装置は、例えば「オプティ
クス・レターズ（第１４巻、２２号、１９８９年１１月
１５日発行、１２６９〜１２７１頁）」（OPTICS LETTE
RS,vol. 14, No. 22, November 15, 1989, pages 1269
〜1271 by J.D. Kafka, T. Baer and D. W. Hall)、及
び「エレクトロニクス・レターズ（第２６巻、３号、１
９９０年２月１日発行、２１６〜２１７頁）」（ELECTR
ONICS LETTERS, vol.26, No. 3, February 1, 1990, pa
ges 216〜217 by A. Takada and H. Miyazawa)、及び
「光学増幅器についての第２回時事問題ミーティング議
事録」（米国オプティカル・ソサイアティ、１９９１年
発行、１１６〜１１９頁）」（PROCEEDINGS OF II TOPI
CAL MEETING ON OPTICAL AMPLIFIERS, Optical Society
of America, 1991, Snowmass Village, Colorado, US,
pages 116〜119, by T. Pfeiffer and H. Schmuck (SE
L Alcatel Research Centre))中に記述されている。
クス・レターズ（第１４巻、２２号、１９８９年１１月
１５日発行、１２６９〜１２７１頁）」（OPTICS LETTE
RS,vol. 14, No. 22, November 15, 1989, pages 1269
〜1271 by J.D. Kafka, T. Baer and D. W. Hall)、及
び「エレクトロニクス・レターズ（第２６巻、３号、１
９９０年２月１日発行、２１６〜２１７頁）」（ELECTR
ONICS LETTERS, vol.26, No. 3, February 1, 1990, pa
ges 216〜217 by A. Takada and H. Miyazawa)、及び
「光学増幅器についての第２回時事問題ミーティング議
事録」（米国オプティカル・ソサイアティ、１９９１年
発行、１１６〜１１９頁）」（PROCEEDINGS OF II TOPI
CAL MEETING ON OPTICAL AMPLIFIERS, Optical Society
of America, 1991, Snowmass Village, Colorado, US,
pages 116〜119, by T. Pfeiffer and H. Schmuck (SE
L Alcatel Research Centre))中に記述されている。
【０００６】その他の公知の、光学ファイバレーザ装置
（８桁レーザ（"figure-of-eight"laser)）を具備する
受動タイプのモード同期パルスレーザ発生装置として
は、非直線形増幅器ループミラー（nonlinear amplifie
r loop mirror; NALM)が使用され、該ミラーは単一方向
性ループに接続されてレーザを発生し、該レーザでは外
部の駆動手段が無い状態でモードの同期が生ずる。
（８桁レーザ（"figure-of-eight"laser)）を具備する
受動タイプのモード同期パルスレーザ発生装置として
は、非直線形増幅器ループミラー（nonlinear amplifie
r loop mirror; NALM)が使用され、該ミラーは単一方向
性ループに接続されてレーザを発生し、該レーザでは外
部の駆動手段が無い状態でモードの同期が生ずる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記装置では、増幅器
ループが非直線性であるため、最高度の発光強度が生ず
るときに、単一方向性ループにおいて１つの入口ファイ
バから他のファイバへの光の偏向又はずれ（deviation)
を生ずる。この態様では、そのシステムは低発光強度の
場合よりも高発光強度の場合の方がより低い損失を示す
ので、より大きい強度のパルスのみが保存される。この
条件ではレーザは強制的にパルス状態とされる。
ループが非直線性であるため、最高度の発光強度が生ず
るときに、単一方向性ループにおいて１つの入口ファイ
バから他のファイバへの光の偏向又はずれ（deviation)
を生ずる。この態様では、そのシステムは低発光強度の
場合よりも高発光強度の場合の方がより低い損失を示す
ので、より大きい強度のパルスのみが保存される。この
条件ではレーザは強制的にパルス状態とされる。
【０００８】この種の装置は、「エレクトロニクス・レ
ターズ（第２７巻、６号、１９９１年３月１４日発行、
５４２〜５４３頁）」（ELECTRONICS LETTERS, vol. 2
7, No. 6, March 14, 1991, pages 542〜543 by D. J.
Richardson, R. I. Laming, D.N. Payne, V. Matsas,
M. W. Philips)、及びそれと同一著者による「エレクト
ロニクス・レターズ（第２７巻、９号、１９９１年４月
２５日発行、７３０〜７３２頁）」（ELECTRONICS LETT
ERS, vol. 27, No. 9, April 25, 1991, pages 730〜73
2 by the same authors)、及び「エレクトロニクス・レ
ターズ（第２７巻、６号、１９９１年３月１４日発行、
５４４〜５４５頁）」（ELECTRONICS LETTERS, vol. 2
7, No. 6, March 14, 1991, pages 544〜545 by I.N. D
uling)中に記述されている。
ターズ（第２７巻、６号、１９９１年３月１４日発行、
５４２〜５４３頁）」（ELECTRONICS LETTERS, vol. 2
7, No. 6, March 14, 1991, pages 542〜543 by D. J.
Richardson, R. I. Laming, D.N. Payne, V. Matsas,
M. W. Philips)、及びそれと同一著者による「エレクト
ロニクス・レターズ（第２７巻、９号、１９９１年４月
２５日発行、７３０〜７３２頁）」（ELECTRONICS LETT
ERS, vol. 27, No. 9, April 25, 1991, pages 730〜73
2 by the same authors)、及び「エレクトロニクス・レ
ターズ（第２７巻、６号、１９９１年３月１４日発行、
５４４〜５４５頁）」（ELECTRONICS LETTERS, vol. 2
7, No. 6, March 14, 1991, pages 544〜545 by I.N. D
uling)中に記述されている。
【０００９】能動及び受動の両タイプのモード同期につ
いての理論的基礎は、例えば「光学電子装置の波と場」
（プレンティス・ホール社により１９８４年に発行、２
５４〜２９０頁）」（WAVES AND FIELDS IN OPTOELECTR
ONICS, by Herman A. Haus,issued in 1984 by Prentic
e-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, pages
254〜290)に開示されている。
いての理論的基礎は、例えば「光学電子装置の波と場」
（プレンティス・ホール社により１９８４年に発行、２
５４〜２９０頁）」（WAVES AND FIELDS IN OPTOELECTR
ONICS, by Herman A. Haus,issued in 1984 by Prentic
e-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, pages
254〜290)に開示されている。
【００１０】また、「エレクトロニクス・レターズ（第
２７巻、３号、１９９１年１月３１日発行、２２９〜２
３０頁）」（ELECTRONICS LETTERS, vol. 27, No. 3, J
anuary 31, 1991, pages 229〜230, G. J. Cowle and
D.N. Payne)で記述しているループレーザ装置は、選択
的反射器又はミラーと、方向性カプラと、偏向制御器
と、エルビウムによりドープされた光学ファイバと、光
学アイソレータ（optoisolator)とを共振空胴（resonan
t cavity)を形成するように配置している。
２７巻、３号、１９９１年１月３１日発行、２２９〜２
３０頁）」（ELECTRONICS LETTERS, vol. 27, No. 3, J
anuary 31, 1991, pages 229〜230, G. J. Cowle and
D.N. Payne)で記述しているループレーザ装置は、選択
的反射器又はミラーと、方向性カプラと、偏向制御器
と、エルビウムによりドープされた光学ファイバと、光
学アイソレータ（optoisolator)とを共振空胴（resonan
t cavity)を形成するように配置している。
【００１１】そのような装置は、長手方向単一モードに
おける連続動作のために特に提供される。
おける連続動作のために特に提供される。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、受動モ
ード同期を伴うエルビウムによりドープされた活性（又
は能動）光学ファイバ（active optical fibre)を使用
したファイバレーザにおいて、偏光に応答する狭いバン
ドの反射器手段の存在下で、共振空胴内で非直線形偏光
回転装置を使用することにより、非常に短い即ち１００
ｐ秒より短いパルスが達成される。
ード同期を伴うエルビウムによりドープされた活性（又
は能動）光学ファイバ（active optical fibre)を使用
したファイバレーザにおいて、偏光に応答する狭いバン
ドの反射器手段の存在下で、共振空胴内で非直線形偏光
回転装置を使用することにより、非常に短い即ち１００
ｐ秒より短いパルスが達成される。
【００１３】特に、次のことが見いだされた。即ち、レ
ーザシステムが偏光制御部材と偏光に応答する狭いバン
ド反射器手段とを具備し、かつ該偏光制御部材が特別の
形態に応じて選択されかつ配置されているとき、該レー
ザシステムは、組立体のパルス状動作が達成されるのを
可能とし、かつ連続放射動作が停止されるのを可能と
し、しかもそのような条件下で、能動モジュレータ（変
調器）装置（active modulator)又は飽和可能の吸収要
素（saturable absorbing elements)が無い状態で前記
非常に短いパルスが発生されるのを可能とする。
ーザシステムが偏光制御部材と偏光に応答する狭いバン
ド反射器手段とを具備し、かつ該偏光制御部材が特別の
形態に応じて選択されかつ配置されているとき、該レー
ザシステムは、組立体のパルス状動作が達成されるのを
可能とし、かつ連続放射動作が停止されるのを可能と
し、しかもそのような条件下で、能動モジュレータ（変
調器）装置（active modulator)又は飽和可能の吸収要
素（saturable absorbing elements)が無い状態で前記
非常に短いパルスが発生されるのを可能とする。
【００１４】それゆえ、本発明の目的は、活性ファイバ
の受動モード同期レーザ発生装置であって、蛍光性のド
ーパントによりドープされた活性光学ファイバ（２）
と、該活性ファイバ（２）の一端へ発光性ポンピングエ
ネルギーを供給する手段（６）であって、該ポンピング
エネルギーは活性ファイバの蛍光性ドーパントをレーザ
放射状態（２４）へ励起するものであり、前記ドーパン
トは該レーザ放射状態（２４）から、前記ポンピングエ
ネルギーに依存した値の異なったピークパワーのパルス
からなる放射信号を構成する所定の波長（λｓ）の発光
放射を伴ったベース状態（２５）へ崩壊する前記ポンピ
ングエネルギー供給手段（６）と、前記放射信号の偏光
を所定の平面内に配向させる偏光制御手段（１２）と、
前記活性ファイバの両端部に光学的に接続されたフィー
ドバック手段（８）と、偏光に依存した透過率を有する
少なくとも１つの光学構成要素（１０）と、前記放射信
号を前記活性ファイバ（２）から抽出する抽出手段（１
４）とを具備し、少なくとも前記活性ファイバ（２）、
偏光制御手段（１２）、フィードバック手段（８）、及
び偏光に依存した透過率を有する光学構成要素（１０）
が光学ファイバ径路の構成要素であり、該ファイバ径路
内で前記放射信号が伝搬し、かつ該ファイバ径路内で前
記活性ファイバの一端に存在する放射信号の少なくとも
１部が該ファイバの内部へ送り戻される前記装置におい
て、前記光学径路の構成要素が全体的に前記放射信号の
偏光の回転を生ぜしめる配向を有し、該放射信号の偏光
の回転は、ポンピングエネルギーが光学径路内で該放射
信号の直線的条件の伝搬を生ぜしめる所定の値より低い
場合には、偏光に依存した透過率を有する光学構成要素
内の放射信号の消滅と、前記抽出手段（１４）内に放射
信号が結果的に存在しないこととに夫々対応する角度を
介して生じると共に、ポンピングエネルギーが前記所定
の値より高い場合には、前記放射信号の高ピークパワー
のパルスのみの前記光学構成要素（１０）内の低損失を
伴った伝達に対応する角度を介して生ずることを特徴と
する装置を提供することである。
の受動モード同期レーザ発生装置であって、蛍光性のド
ーパントによりドープされた活性光学ファイバ（２）
と、該活性ファイバ（２）の一端へ発光性ポンピングエ
ネルギーを供給する手段（６）であって、該ポンピング
エネルギーは活性ファイバの蛍光性ドーパントをレーザ
放射状態（２４）へ励起するものであり、前記ドーパン
トは該レーザ放射状態（２４）から、前記ポンピングエ
ネルギーに依存した値の異なったピークパワーのパルス
からなる放射信号を構成する所定の波長（λｓ）の発光
放射を伴ったベース状態（２５）へ崩壊する前記ポンピ
ングエネルギー供給手段（６）と、前記放射信号の偏光
を所定の平面内に配向させる偏光制御手段（１２）と、
前記活性ファイバの両端部に光学的に接続されたフィー
ドバック手段（８）と、偏光に依存した透過率を有する
少なくとも１つの光学構成要素（１０）と、前記放射信
号を前記活性ファイバ（２）から抽出する抽出手段（１
４）とを具備し、少なくとも前記活性ファイバ（２）、
偏光制御手段（１２）、フィードバック手段（８）、及
び偏光に依存した透過率を有する光学構成要素（１０）
が光学ファイバ径路の構成要素であり、該ファイバ径路
内で前記放射信号が伝搬し、かつ該ファイバ径路内で前
記活性ファイバの一端に存在する放射信号の少なくとも
１部が該ファイバの内部へ送り戻される前記装置におい
て、前記光学径路の構成要素が全体的に前記放射信号の
偏光の回転を生ぜしめる配向を有し、該放射信号の偏光
の回転は、ポンピングエネルギーが光学径路内で該放射
信号の直線的条件の伝搬を生ぜしめる所定の値より低い
場合には、偏光に依存した透過率を有する光学構成要素
内の放射信号の消滅と、前記抽出手段（１４）内に放射
信号が結果的に存在しないこととに夫々対応する角度を
介して生じると共に、ポンピングエネルギーが前記所定
の値より高い場合には、前記放射信号の高ピークパワー
のパルスのみの前記光学構成要素（１０）内の低損失を
伴った伝達に対応する角度を介して生ずることを特徴と
する装置を提供することである。
【００１５】特別の具体例においては、前記発光ポンピ
ングエネルギー供給手段（６）は、ポンピング波長のレ
ーザ放射器を具備し、該レーザ放射器は個々の光学ファ
イバを介して二色性カプラ（４）の入口に接続され、該
二色性カプラ（４）は該ポンピングエネルギー及び放射
信号が接続される出口と、前記放射信号用の入口とを有
する。
ングエネルギー供給手段（６）は、ポンピング波長のレ
ーザ放射器を具備し、該レーザ放射器は個々の光学ファ
イバを介して二色性カプラ（４）の入口に接続され、該
二色性カプラ（４）は該ポンピングエネルギー及び放射
信号が接続される出口と、前記放射信号用の入口とを有
する。
【００１６】前記ポンピンパワーの所定の値は、７〜１
０ｍＷの範囲内にある。
０ｍＷの範囲内にある。
【００１７】好ましい具体例としては、前記活性ファイ
バ（２）を通過する前記放射信号の前記偏光回転手段
（１２）が少なくとも１つの光学ファイバ巻線（２０、
２１、２２）からなり、該巻線は該光学ファイバ経路内
で、光学径路それ自体の残りの部分に対して調節可能の
配向の配置面を伴って直列的に接続される。
バ（２）を通過する前記放射信号の前記偏光回転手段
（１２）が少なくとも１つの光学ファイバ巻線（２０、
２１、２２）からなり、該巻線は該光学ファイバ経路内
で、光学径路それ自体の残りの部分に対して調節可能の
配向の配置面を伴って直列的に接続される。
【００１８】代替例としては、前記活性ファイバを通過
する前記放射信号の前記偏光回転手段（１２）が、液晶
偏光制御器からなる。
する前記放射信号の前記偏光回転手段（１２）が、液晶
偏光制御器からなる。
【００１９】好ましくは、前記偏光に依存した透過率を
有する前記光学構成要素（１０）が１０％より大きい偏
光選択率を有する。
有する前記光学構成要素（１０）が１０％より大きい偏
光選択率を有する。
【００２０】一の具体例としては、前記偏光に依存した
透過率を有する前記光学構成要素（１０）が偏光子（ポ
ラライザ）であることを特徴とする前記装置。
透過率を有する前記光学構成要素（１０）が偏光子（ポ
ラライザ）であることを特徴とする前記装置。
【００２１】好ましい具体例としては、前記光学ファイ
バ径路は、方向性カプラ（８）の一の入口に接続される
一端を有する活性ファイバ（２）であって、該方向性カ
プラ（８）は前記活性ファイバの第２の端部に接続され
る第２の入口と、偏光に依存する透過率を伴った選択的
反射器（１０）に接続された一の出口と前記放射信号の
抽出手段（１４）を構成する第２の出口とを有する前記
活性ファイバ（２）と、前記活性ファイバに直列的に接
続された前記方向性カプラ（８）の第１及び第２の入口
間に介装された単一方向性光学アイソレータ（１３）と
を具備し、前記偏光回転を制御しかつ調節する手段（１
２）は、前記活性ファイバの両端部の一方と前記選択的
反射器（１０）との間の中間位置で前記光学ファイバ径
路内に介装され、前記ポンピングエネルギーを供給する
手段（６）は、前記光学ファイバ径路内に直列的に介装
されかつ前記活性ファイバの前記両端部の一方に接続さ
れたことを特徴とする前記装置。
バ径路は、方向性カプラ（８）の一の入口に接続される
一端を有する活性ファイバ（２）であって、該方向性カ
プラ（８）は前記活性ファイバの第２の端部に接続され
る第２の入口と、偏光に依存する透過率を伴った選択的
反射器（１０）に接続された一の出口と前記放射信号の
抽出手段（１４）を構成する第２の出口とを有する前記
活性ファイバ（２）と、前記活性ファイバに直列的に接
続された前記方向性カプラ（８）の第１及び第２の入口
間に介装された単一方向性光学アイソレータ（１３）と
を具備し、前記偏光回転を制御しかつ調節する手段（１
２）は、前記活性ファイバの両端部の一方と前記選択的
反射器（１０）との間の中間位置で前記光学ファイバ径
路内に介装され、前記ポンピングエネルギーを供給する
手段（６）は、前記光学ファイバ径路内に直列的に介装
されかつ前記活性ファイバの前記両端部の一方に接続さ
れたことを特徴とする前記装置。
【００２２】代替的具体例としては、前記光学ファイバ
径路は、ワイドバンド反射器（２６）に接続される第１
の端部と、偏光に依存する透過率を伴った選択的反射器
（１０）に接続された第２の端部とを有する活性ファイ
バを具備し、前記偏光回転を制御しかつ調節する手段
（１２）は、前記選択的反射器（１０）とワイドバンド
反射器（２６）との間の中間位置で前記光学ファイバ径
路内に挿入され、前記ポンピングエネルギーを供給する
手段（６）は、前記光学ファイバ径路内に直列的に介装
されかつ前記活性ファイバの前記両端部の一方に接続さ
れる。
径路は、ワイドバンド反射器（２６）に接続される第１
の端部と、偏光に依存する透過率を伴った選択的反射器
（１０）に接続された第２の端部とを有する活性ファイ
バを具備し、前記偏光回転を制御しかつ調節する手段
（１２）は、前記選択的反射器（１０）とワイドバンド
反射器（２６）との間の中間位置で前記光学ファイバ径
路内に挿入され、前記ポンピングエネルギーを供給する
手段（６）は、前記光学ファイバ径路内に直列的に介装
されかつ前記活性ファイバの前記両端部の一方に接続さ
れる。
【００２３】更に他の具体例としては、前記光学ファイ
バ径路は、前記偏光回転を制御しかつ調節する手段（１
２）を具備する閉じた回路内に接続された活性ファイバ
（２）と、偏光子と、単一方向性光学アイソレータ（１
３）と、前記活性ファイバ（２）の両端部の一方に接続
されたポンピングエネルギーを供給する手段（６）と、
放射信号を抽出する方向性カプラ（８）とを具備する。
バ径路は、前記偏光回転を制御しかつ調節する手段（１
２）を具備する閉じた回路内に接続された活性ファイバ
（２）と、偏光子と、単一方向性光学アイソレータ（１
３）と、前記活性ファイバ（２）の両端部の一方に接続
されたポンピングエネルギーを供給する手段（６）と、
放射信号を抽出する方向性カプラ（８）とを具備する。
【００２４】好ましくは、前記活性ファイバ（２）の蛍
光性ドーパントはエルビウムである。
光性ドーパントはエルビウムである。
【００２５】更に好ましくは、前記放射信号の所定の波
長が１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍの範囲内にある。
長が１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍの範囲内にある。
【００２６】更に他の側面として、本発明は更に、光学
ファイバレーザにおける受動モード同期誘導パルスを発
生する方法であって、蛍光性ドーパントによりドープさ
れた活性光学ファイバ（２）と、該活性ファイバ（２）
へ発光性ポンピングエネルギーを供給する手段（６）で
あって、該ポンピングエネルギーは前記蛍光性ドーパン
トをレーザ放射状態（２４）へ励起するものであり、前
記ドーパントは該レーザ放射状態（２４）から、放射信
号を構成する所定の波長（λｓ）の発光放射を伴ったベ
ース状態（２５）へ崩壊する前記ポンピングエネルギー
供給手段（２６）と、前記放射信号の偏光を所定の平面
内に配向させる偏光制御手段（１２）と、前記活性ファ
イバの両端部に光学的に接続されたフィードバック手段
（８）と、偏光に依存した透過率を有する少なくとも１
つの光学構成要素（１０）と、前記放射信号を前記活性
ファイバから抽出する抽出手段（１４）とを具備し、少
なくとも前記活性ファイバ（２）、偏光制御手段（１
２）、フィードバック手段（８）、及び偏光に依存した
透過率を有する光学構成要素（１０）が光学ファイバ径
路の構成要素であり、該ファイバ径路内で前記放射信号
が伝搬し、かつ該ファイバ径路内で前記活性ファイバの
一端に存在する放射信号の少なくとも１部が該ファイバ
の内部へ送り戻される前記方法において、（i）前記光
学径路内で放射信号の直線的伝搬条件下で前記抽出手段
（１４）から出て来る放射信号の不在を生ぜしめる形態
へ前記偏光制御手段（１２）を調節する工程と、（ii）
前記活性ファイバ（２）に対して所定のポンピングパワ
ーを供給する工程であって、該ポンピングパワーは、所
定の値より高い発光パワーを有する放射信号の活性ファ
イバ内での励起状態放射に対応すると共に、該所定の値
は、前記偏光制御手段（１２）の形態を一定に保ってい
る間に、前記光学径路内の前記放射信号の非直線的伝搬
条件に対応する前記工程と、を具備することを特徴とす
る。
ファイバレーザにおける受動モード同期誘導パルスを発
生する方法であって、蛍光性ドーパントによりドープさ
れた活性光学ファイバ（２）と、該活性ファイバ（２）
へ発光性ポンピングエネルギーを供給する手段（６）で
あって、該ポンピングエネルギーは前記蛍光性ドーパン
トをレーザ放射状態（２４）へ励起するものであり、前
記ドーパントは該レーザ放射状態（２４）から、放射信
号を構成する所定の波長（λｓ）の発光放射を伴ったベ
ース状態（２５）へ崩壊する前記ポンピングエネルギー
供給手段（２６）と、前記放射信号の偏光を所定の平面
内に配向させる偏光制御手段（１２）と、前記活性ファ
イバの両端部に光学的に接続されたフィードバック手段
（８）と、偏光に依存した透過率を有する少なくとも１
つの光学構成要素（１０）と、前記放射信号を前記活性
ファイバから抽出する抽出手段（１４）とを具備し、少
なくとも前記活性ファイバ（２）、偏光制御手段（１
２）、フィードバック手段（８）、及び偏光に依存した
透過率を有する光学構成要素（１０）が光学ファイバ径
路の構成要素であり、該ファイバ径路内で前記放射信号
が伝搬し、かつ該ファイバ径路内で前記活性ファイバの
一端に存在する放射信号の少なくとも１部が該ファイバ
の内部へ送り戻される前記方法において、（i）前記光
学径路内で放射信号の直線的伝搬条件下で前記抽出手段
（１４）から出て来る放射信号の不在を生ぜしめる形態
へ前記偏光制御手段（１２）を調節する工程と、（ii）
前記活性ファイバ（２）に対して所定のポンピングパワ
ーを供給する工程であって、該ポンピングパワーは、所
定の値より高い発光パワーを有する放射信号の活性ファ
イバ内での励起状態放射に対応すると共に、該所定の値
は、前記偏光制御手段（１２）の形態を一定に保ってい
る間に、前記光学径路内の前記放射信号の非直線的伝搬
条件に対応する前記工程と、を具備することを特徴とす
る。
【００２７】好ましくは、前記方法は、（i）前記活性
ファイバ（２）に対して所定のポンピングパワーを供給
する工程であって、該ポンピングパワーは、所定の値よ
り低い発光パワーを有する放射信号の活性ファイバ内で
の励起状態放射に対応すると共に、該所定の値は、前記
光学径路内の前記放射信号の直線的発光伝搬条件に対応
する前記工程と、（ii）前記抽出手段（１４）から出て
来る前記放射信号の存在を制御する工程と、（iii）前
記偏光制御手段（１２）を調節して、前記抽出手段（１
４）から出て来る放射信号の不在を生ぜしめる形態にせ
しめる工程と、（iv）前記活性ファイバに供給されるポ
ンピングパワーを第２の所定の値が乗り越えられるまで
増大させる工程であって、該第２の所定の値は、前記光
学経路内の放射信号の非直線形伝搬条件に対応してお
り、該光学経路内では、前記偏光制御手段（１２）の形
態が一定を保つ間に、前記放射信号の前記偏光が、前記
直線形伝搬条件下の角度に対して直角の角度で回転され
る前記工程とを具備する。
ファイバ（２）に対して所定のポンピングパワーを供給
する工程であって、該ポンピングパワーは、所定の値よ
り低い発光パワーを有する放射信号の活性ファイバ内で
の励起状態放射に対応すると共に、該所定の値は、前記
光学径路内の前記放射信号の直線的発光伝搬条件に対応
する前記工程と、（ii）前記抽出手段（１４）から出て
来る前記放射信号の存在を制御する工程と、（iii）前
記偏光制御手段（１２）を調節して、前記抽出手段（１
４）から出て来る放射信号の不在を生ぜしめる形態にせ
しめる工程と、（iv）前記活性ファイバに供給されるポ
ンピングパワーを第２の所定の値が乗り越えられるまで
増大させる工程であって、該第２の所定の値は、前記光
学経路内の放射信号の非直線形伝搬条件に対応してお
り、該光学経路内では、前記偏光制御手段（１２）の形
態が一定を保つ間に、前記放射信号の前記偏光が、前記
直線形伝搬条件下の角度に対して直角の角度で回転され
る前記工程とを具備する。
【００２８】特に、前記ポンピングパワーは所定の最小
値と最大値との間で調節可能であり、該最小値は、前記
光学径路内で直線形条件で伝搬する前記活性ファイバの
励起された放射に対応する値より低く、かつ前記最大値
は、前記光学径路内の放射信号の発光伝搬の非直線形条
件に対応する前記活性ファイバ内の励起された放射に対
応する値より高く、該光学経路内では、前記放射信号の
偏光が前記直線形伝搬条件下の角度に直角の角度で回転
される。
値と最大値との間で調節可能であり、該最小値は、前記
光学径路内で直線形条件で伝搬する前記活性ファイバの
励起された放射に対応する値より低く、かつ前記最大値
は、前記光学径路内の放射信号の発光伝搬の非直線形条
件に対応する前記活性ファイバ内の励起された放射に対
応する値より高く、該光学経路内では、前記放射信号の
偏光が前記直線形伝搬条件下の角度に直角の角度で回転
される。
【００２９】好ましくは、前記ポンピングパワーの所定
の最小値は、７ｍＷより小さいか又は等しく、また前記
ポンピングパワーの所定の最大値は、１０ｍＷより大き
いか又は等しい。
の最小値は、７ｍＷより小さいか又は等しく、また前記
ポンピングパワーの所定の最大値は、１０ｍＷより大き
いか又は等しい。
【００３０】好ましい具体例としては、前記偏光制御手
段（１２）は、間隔を置いた配向が可能でかつ前記光学
ファイバ径路内で直列に接続された少なくとも１つの光
学ファイバ巻線（２０、２１、２２）からなり、前記偏
光制御手段（１２）自体を前記信号抽出手段（１４）か
らの放射信号の不在を生ぜしめる形態にするような前記
配置が、前記光学ファイバの巻線の間隔を置いた配向を
変えることにより達成される。
段（１２）は、間隔を置いた配向が可能でかつ前記光学
ファイバ径路内で直列に接続された少なくとも１つの光
学ファイバ巻線（２０、２１、２２）からなり、前記偏
光制御手段（１２）自体を前記信号抽出手段（１４）か
らの放射信号の不在を生ぜしめる形態にするような前記
配置が、前記光学ファイバの巻線の間隔を置いた配向を
変えることにより達成される。
【００３１】
【実施例】本発明による受動モード同期レーザ（passiv
ely-mode-locked laser)は、図１に示す形態を有する装
置として使用される。
ely-mode-locked laser)は、図１に示す形態を有する装
置として使用される。
【００３２】レーザ装置１は、エルビウムによりドープ
された活性（又は能動）ファイバ（active fibre)２を
具備し、該ファイバ２の一端は二色性カプラ４の後縁側
ファイバ３に接続される。この二色性カプラ４は、ポン
プレーザ６に接続された第１の前縁側ファイバ５と、方
向性カプラ８に接続された第２の前縁側ファイバ７とを
有する。
された活性（又は能動）ファイバ（active fibre)２を
具備し、該ファイバ２の一端は二色性カプラ４の後縁側
ファイバ３に接続される。この二色性カプラ４は、ポン
プレーザ６に接続された第１の前縁側ファイバ５と、方
向性カプラ８に接続された第２の前縁側ファイバ７とを
有する。
【００３３】方向性カプラ８からのファイバ９は、該カ
プラ８とは反対側端部で偏光選択反射器（polarization
-selective reflector)１０に接続される。
プラ８とは反対側端部で偏光選択反射器（polarization
-selective reflector)１０に接続される。
【００３４】活性ファイバ２の二色性カプラ４とは反対
側の端部は、光学ファイバ１１を介してファイバ７と同
じ方向において方向性カプラ８に接続される。制御偏光
要素１２及び光学アイソレータ(optoisolator)１３がフ
ァイバ１１に沿って介装されている。
側の端部は、光学ファイバ１１を介してファイバ７と同
じ方向において方向性カプラ８に接続される。制御偏光
要素１２及び光学アイソレータ(optoisolator)１３がフ
ァイバ１１に沿って介装されている。
【００３５】方向性カプラ８から出てくる光学ファイバ
１４はレーザが出て行くためのファイバを構成し、該フ
ァイバ１４に受光装置Ｒが接続され、この装置Ｒを介し
てレーザ装置１の放射状態が分析される。
１４はレーザが出て行くためのファイバを構成し、該フ
ァイバ１４に受光装置Ｒが接続され、この装置Ｒを介し
てレーザ装置１の放射状態が分析される。
【００３６】全てのファイバ７、２、１１は共働してル
ープＡを形成し、反射器１０と共にループ状レーザ構造
体を構成する。
ープＡを形成し、反射器１０と共にループ状レーザ構造
体を構成する。
【００３７】ループＡの全体長さは約２７ｍである。
【００３８】実際に行われた実験で使用した活性ファイ
バ２の特徴は次のとおりである。
バ２の特徴は次のとおりである。
【００３９】 ファイバ長さ １０ｍ ファイバの型 シリコン／ゲルマニウム 開口数（ｎ1 1−ｎ2 2）1/2 ＮＡ＝０．１９ カットオフ波長（ＬＰ１１のカットオフ） λｃ＝９００ｎｍ コア中のエルビウム濃度 １００ｐｐｍ 二色性カプラ４は、９８０及び１５３６ｎｍの各波長用
の２本の単一モードファイバで形成された融着ファイバ
カプラであり、０．２ｄＢより小さい偏光に依存する光
学出力パワーの変動を伴う。使用されるカプラは上記活
性ファイバ２（ただし、エルビウムの濃度は別とする、
エルビウムは存在しない）の特徴を有するファイバから
特別に作られる。
の２本の単一モードファイバで形成された融着ファイバ
カプラであり、０．２ｄＢより小さい偏光に依存する光
学出力パワーの変動を伴う。使用されるカプラは上記活
性ファイバ２（ただし、エルビウムの濃度は別とする、
エルビウムは存在しない）の特徴を有するファイバから
特別に作られる。
【００４０】上述した型の二色性カプラ４は公知であり
例えば米国のグールド社のファイバ光学部門（GOULD In
c., Fibre Optic Division, Baymeadow Drive, Glem Bu
rnie, M.D.(US))及び英国のシファム社のファイバ光学
部門（SIFAM Ltd., Fibre Optic Division, Woodland R
oad Torquay Devon (GB))により製造されている。
例えば米国のグールド社のファイバ光学部門（GOULD In
c., Fibre Optic Division, Baymeadow Drive, Glem Bu
rnie, M.D.(US))及び英国のシファム社のファイバ光学
部門（SIFAM Ltd., Fibre Optic Division, Woodland R
oad Torquay Devon (GB))により製造されている。
【００４１】偏光に対する感度のために決められた限界
は、偏光に対して一層感度の良いカプラにおいて、ポン
プレーザ６からの放射に偏光変動を生ぜしめる熱変動又
は機械的応力の存在のために、該放射が不安定になるの
を避けるのが目的である。
は、偏光に対して一層感度の良いカプラにおいて、ポン
プレーザ６からの放射に偏光変動を生ぜしめる熱変動又
は機械的応力の存在のために、該放射が不安定になるの
を避けるのが目的である。
【００４２】ポンプレーザ６は「ストレインド・クオン
タム・ウエル（Strained Quantum Well）」として知ら
れている型のレーザであり、次の特徴を有する。
タム・ウエル（Strained Quantum Well）」として知ら
れている型のレーザであり、次の特徴を有する。
【００４３】 放射波長 λｐ＝９８０ｎｍ 最大光学出力パワー Ｐｕ＝ ３５ｍＷ ポンプレーザの光学出力パワーはそれ自体公知の低騒音
の供給回路により０〜３５ｍＷの範囲で調節可能であ
る。
の供給回路により０〜３５ｍＷの範囲で調節可能であ
る。
【００４４】上記の型のレーザは例えば、米国のデビッ
ド・サーノフ・リサーチ・センター（DAVID SARNOFF RE
SEARCH CENTER, Washington Rd, Princeton, N.J. (U
S))により製造されている。
ド・サーノフ・リサーチ・センター（DAVID SARNOFF RE
SEARCH CENTER, Washington Rd, Princeton, N.J. (U
S))により製造されている。
【００４５】方向性カプラ８は、その複数の入口の１つ
に存在する光学信号をその複数の出口において所定の比
率になるよう分割する装置である。
に存在する光学信号をその複数の出口において所定の比
率になるよう分割する装置である。
【００４６】上述した実験に使用された方向性カプラ８
は、例えば上記グールド社により製造される「モデル１
５５０ ＰＯＨ ５０／５０ ２×２」の如く、５０％
／５０％の分割比率を有する市販タイプのものである。
は、例えば上記グールド社により製造される「モデル１
５５０ ＰＯＨ ５０／５０ ２×２」の如く、５０％
／５０％の分割比率を有する市販タイプのものである。
【００４７】選択的反射器１０は、光学ファイバにより
作られたブラッグ格子反射器（Bragg grating reflecto
r)であり、次の特徴を有する。
作られたブラッグ格子反射器（Bragg grating reflecto
r)であり、次の特徴を有する。
【００４８】 反射率 ３５％ 反射される波長 λｒ＝１５３１ｎ
ｍ バンド幅 ０．７ｎｍ 偏光選択率 ２５％ ブラッグ格子反射器１０は、図２に示す如く光学ファイ
バ１５の一部であり、コア１６及びクラッド１７よりな
り、クラッド１７が所定長さにわたって一部除去されて
面１８を形成され、該面１８上には幾つかの平行の波形
部(wavings)１９が光化学的工程により形成されてい
る。これら波形部１９はファイバの長手方向に対して横
断しており、次式に示す如く反射された波長と相関する
ピッチΛを有する。
ｍ バンド幅 ０．７ｎｍ 偏光選択率 ２５％ ブラッグ格子反射器１０は、図２に示す如く光学ファイ
バ１５の一部であり、コア１６及びクラッド１７よりな
り、クラッド１７が所定長さにわたって一部除去されて
面１８を形成され、該面１８上には幾つかの平行の波形
部(wavings)１９が光化学的工程により形成されてい
る。これら波形部１９はファイバの長手方向に対して横
断しており、次式に示す如く反射された波長と相関する
ピッチΛを有する。
【００４９】λ＝２ｎeΛ ここで、ｎeはファイバモードの実際の屈折率である。
【００５０】「偏光選択率」により、反射部品のパーセ
ント比、即ち最も好ましくない偏光面（最小反射率；mi
nimum reflectivity）の反射率とその面と直交する偏光
面の反射率（最大反射率；maximum reflectivity）との
パーセント比が決定される。
ント比、即ち最も好ましくない偏光面（最小反射率；mi
nimum reflectivity）の反射率とその面と直交する偏光
面の反射率（最大反射率；maximum reflectivity）との
パーセント比が決定される。
【００５１】「発光信号(luminous signal)が通過する
構成要素」により、最も好ましい偏光面（最大透過率；
maximum transmissiveness）の構成要素を通過する発光
パワー（luminous power)とその面と直交する偏光面
（最小透過率）の構成要素を通過する発光パワーとのパ
ーセント比が決定される。
構成要素」により、最も好ましい偏光面（最大透過率；
maximum transmissiveness）の構成要素を通過する発光
パワー（luminous power)とその面と直交する偏光面
（最小透過率）の構成要素を通過する発光パワーとのパ
ーセント比が決定される。
【００５２】上記型の反射器は米国のユナイテッド・テ
クノロジーズ・フォトニクス社（UNITED TECHNOLOGIES
PHOTONICS, Silver Lane, East Hartford, US)から販売
されているものを入手可能である。
クノロジーズ・フォトニクス社（UNITED TECHNOLOGIES
PHOTONICS, Silver Lane, East Hartford, US)から販売
されているものを入手可能である。
【００５３】使用中の反射器では、反射されたバンドは
０．０５ｎｍであり、かつ１５３６ｎｍの波長λであ
り、これらは約５００ｎｍの格子ピッチΛに対応してい
る。
０．０５ｎｍであり、かつ１５３６ｎｍの波長λであ
り、これらは約５００ｎｍの格子ピッチΛに対応してい
る。
【００５４】反射器１０においてファイバ９とは反対側
のファイバは反射を生じないように斜めにカットされ
た。
のファイバは反射を生じないように斜めにカットされ
た。
【００５５】ファイバ１１、７、９、１４は型式が８／
１２５の単一モード光学ファイバであり（８／１２５の
「８」はコアの直径を示しかつ「１２５」はクラッドの
直径を示し、何れもμｍによる）、コアはゲルマニウム
によりドーピングされ開口数ＮＡ＝０．１３を有し、こ
れらのファイバは市販のものを入手可能である。
１２５の単一モード光学ファイバであり（８／１２５の
「８」はコアの直径を示しかつ「１２５」はクラッドの
直径を示し、何れもμｍによる）、コアはゲルマニウム
によりドーピングされ開口数ＮＡ＝０．１３を有し、こ
れらのファイバは市販のものを入手可能である。
【００５６】図３に示す偏光制御要素１２は３つの光学
ファイバのコイル２０、２１、２２からなり、各コイル
は連続的配置の複数巻きに形成され、かつ方向を調節可
能に支持されており、これにより共通の調整軸線の回り
に回転しつつ異なった面内に位置決め可能である。
ファイバのコイル２０、２１、２２からなり、各コイル
は連続的配置の複数巻きに形成され、かつ方向を調節可
能に支持されており、これにより共通の調整軸線の回り
に回転しつつ異なった面内に位置決め可能である。
【００５７】図示された具体例では、夫々４巻き、２巻
き、及び４巻きからなるコイルが使用され、該コイルの
直径は６．３２ｃｍであり、コイルは上述した光学ファ
イバ１１、７、９、１４と同じ特徴を有する光学ファイ
バから作られている。
き、及び４巻きからなるコイルが使用され、該コイルの
直径は６．３２ｃｍであり、コイルは上述した光学ファ
イバ１１、７、９、１４と同じ特徴を有する光学ファイ
バから作られている。
【００５８】コイルの巻き方向は上記ループの全体的透
過の特徴に関連して実験的に決定される。
過の特徴に関連して実験的に決定される。
【００５９】上記型の装置は、レーザループのファイバ
を使用して特別に製作可能である。さもなければ、市販
の入手可能の装置が使用され、その例としては、英国の
ゲク・マルコニー・マテリアルズ・テクノロジー社（GE
C MARCONI MATERIALS TECHNOLOGY Ltd. Caswell, Towce
ster Northants NN12 8EQ (Great Britain))のものでよ
い。
を使用して特別に製作可能である。さもなければ、市販
の入手可能の装置が使用され、その例としては、英国の
ゲク・マルコニー・マテリアルズ・テクノロジー社（GE
C MARCONI MATERIALS TECHNOLOGY Ltd. Caswell, Towce
ster Northants NN12 8EQ (Great Britain))のものでよ
い。
【００６０】偏光制御要素１２は好ましくは上述した如
く調節可能の巻線２０、２１、２２により作られるが、
特別の応用の特徴のためには、他の型の偏光制御器を使
用しても良くその例としては、アドバンスド・オプトロ
ニクス社（ADVANCED OPTRONICS Inc., 2121-B Ringwood
Ave., San Jose, CA, US)から入手可能の液晶制御器が
あり、又は平面光学体制御器（planar optics controll
ers)等でもよく、これによりレーザ空胴（laser cavit
y)内を移動する信号の所望の偏光調節が達成される。
く調節可能の巻線２０、２１、２２により作られるが、
特別の応用の特徴のためには、他の型の偏光制御器を使
用しても良くその例としては、アドバンスド・オプトロ
ニクス社（ADVANCED OPTRONICS Inc., 2121-B Ringwood
Ave., San Jose, CA, US)から入手可能の液晶制御器が
あり、又は平面光学体制御器（planar optics controll
ers)等でもよく、これによりレーザ空胴（laser cavit
y)内を移動する信号の所望の偏光調節が達成される。
【００６１】光学アイソレータ１３は伝達信号の偏光と
は独立したタイプの偏光制御用光学アイソレータであ
り、３５ｄＢより大きいアイソレーション（絶縁率）と
−５０ｄＢより小さい反射率とを有する。
は独立したタイプの偏光制御用光学アイソレータであ
り、３５ｄＢより大きいアイソレーション（絶縁率）と
−５０ｄＢより小さい反射率とを有する。
【００６２】使用されたアイソレータ１３は、米国のア
イソウエーブ社（ISOWAVE, 64 Harding Avenue, Dover,
New Jersey, US)により製造されたモデル「ＭＤＬ Ｉ
−１５ ＰＩＰＴ−Ａ Ｓ／Ｎ １０１６」である。
イソウエーブ社（ISOWAVE, 64 Harding Avenue, Dover,
New Jersey, US)により製造されたモデル「ＭＤＬ Ｉ
−１５ ＰＩＰＴ−Ａ Ｓ／Ｎ １０１６」である。
【００６３】受光装置Ｒは、フェムト・クロメ社（FEMT
OーCHROME INC., US)により製造されたタイプ「ＦＲ−１
３ＫＲ」の自動相関器(auto-correlator)からなる。
OーCHROME INC., US)により製造されたタイプ「ＦＲ−１
３ＫＲ」の自動相関器(auto-correlator)からなる。
【００６４】上述した装置は次のように試験された。
【００６５】ポンプレーザ６は、パワーの放射が約８ｍ
Ｗに等しくなりかつ受光器Ｒにおいて１５３６ｎｍのレ
ーザ放射の開始が検知されるまで動作され、そのパワー
は自発的な放射のレベル（約１５μＷ）より僅かに高
い。
Ｗに等しくなりかつ受光器Ｒにおいて１５３６ｎｍのレ
ーザ放射の開始が検知されるまで動作され、そのパワー
は自発的な放射のレベル（約１５μＷ）より僅かに高
い。
【００６６】そして、偏光制御要素１２は観察されたレ
ーザの動作を完全にオフ状態に切替るように調節され、
受光器Ｒで受光した信号が存在しないことが確認され
た。
ーザの動作を完全にオフ状態に切替るように調節され、
受光器Ｒで受光した信号が存在しないことが確認され
た。
【００６７】この目的の為に、巻線２０、２１、２２
は、受光器Ｒにおいて６〜７ｍＷ（これは活性ファイバ
のゲインがその損失を越えるようなしきい値パワーより
僅かに大きい値である）に略対応する光学的ポンピング
パワーでは如何なる信号も検知されないように方向決め
された。
は、受光器Ｒにおいて６〜７ｍＷ（これは活性ファイバ
のゲインがその損失を越えるようなしきい値パワーより
僅かに大きい値である）に略対応する光学的ポンピング
パワーでは如何なる信号も検知されないように方向決め
された。
【００６８】ポンプパワーはそのとき最大値３５ｍＷま
で増大され、一瞬の数十μ秒の後に一定周波数７．８Ｍ
Ｈｚでかつ約１０Ｐ秒の持続のパルス放射の安定状態が
観察された。使用されたポンプの最大パワー（３５ｍ
Ｗ）において、検知された放射パワーは約５ｍＷに等し
かった。
で増大され、一瞬の数十μ秒の後に一定周波数７．８Ｍ
Ｈｚでかつ約１０Ｐ秒の持続のパルス放射の安定状態が
観察された。使用されたポンプの最大パワー（３５ｍ
Ｗ）において、検知された放射パワーは約５ｍＷに等し
かった。
【００６９】放射されたパルスの幅δｔは約５０ｐ秒に
対応するものとして計算された。
対応するものとして計算された。
【００７０】観察された現象は次のように解釈された。
【００７１】ポンプレーザ６がしきい値パワー６〜７ｍ
Ｗ以上で動作すると、活性ファイバ２は、その中に存在
するエルビウムがレーザ放射レベルからベース状態へ自
発的に移行するのに続いて発光信号の放射を開始する。
Ｗ以上で動作すると、活性ファイバ２は、その中に存在
するエルビウムがレーザ放射レベルからベース状態へ自
発的に移行するのに続いて発光信号の放射を開始する。
【００７２】図４のダイアグラムは、上記タイプのファ
イバにおいて、ファイバシリコンのマトリックス（基
質）内の、問題となるエルビウムイオンのための利用可
能のエネルギー状態を象徴的に表すものである。ポンピ
ング波長λｐの発光エネルギーが活性ファイバ中へ入来
することにより、ファイバグラスマトリックス内のドー
ピング物質として存在するある数のＥｒ3+イオンがポン
ピングバンドと呼ばれる励起エネルギー状態（excited
energy state)２３へもたらされる。そのイオンはその
ポンピングバンドからレーザ放射レベルを形成するエネ
ルギーレベル２４へ自発的に崩壊(decay)する。
イバにおいて、ファイバシリコンのマトリックス（基
質）内の、問題となるエルビウムイオンのための利用可
能のエネルギー状態を象徴的に表すものである。ポンピ
ング波長λｐの発光エネルギーが活性ファイバ中へ入来
することにより、ファイバグラスマトリックス内のドー
ピング物質として存在するある数のＥｒ3+イオンがポン
ピングバンドと呼ばれる励起エネルギー状態（excited
energy state)２３へもたらされる。そのイオンはその
ポンピングバンドからレーザ放射レベルを形成するエネ
ルギーレベル２４へ自発的に崩壊(decay)する。
【００７３】レーザ放射レベル２４において、Ｅｒ3+イ
オンは、ベースレベル２５へ自発的に移行(spontaneous
transition)する前に、比較的長い期間を経過する。
オンは、ベースレベル２５へ自発的に移行(spontaneous
transition)する前に、比較的長い期間を経過する。
【００７４】周知のように、バンド２３からレベル２４
への移行は、ファイバの外部で分散される熱的タイプの
放射（音子の放射；phononic radiation）に関連してい
るが、レベル２４からベース２５への移行は、レーザ放
射レベル２４のエネルギー値に対応する波長λｓを有す
る発光放射に関連している。
への移行は、ファイバの外部で分散される熱的タイプの
放射（音子の放射；phononic radiation）に関連してい
るが、レベル２４からベース２５への移行は、レーザ放
射レベル２４のエネルギー値に対応する波長λｓを有す
る発光放射に関連している。
【００７５】エルビウム原子がレーザレベル２４からベ
ースレベル２５へ自発的に崩壊することにより、波長λ
ｓの発光放射を発生する。
ースレベル２５へ自発的に崩壊することにより、波長λ
ｓの発光放射を発生する。
【００７６】活性ファイバが、レーザ放射レベル２４に
おいてベースレベル２５におけるより高い多くのイオン
を含むなら、自発的崩壊により放射されるフォトン（音
子）は、ファイバ中を通過する間に、ベースレベル２５
においてよりもレーザレベル２４においての方がイオン
に一層多く出会うことになり、そのイオンによりフォト
ンは吸収される。それゆえ、それらはエルビウム原子の
自発的崩壊の前にレーザレベル２４からベースレベル２
５へ誘導された(stimulated)イオンの移行を生ぜしめ、
これにより活性ファイバの出口において波長λｓと一致
した信号を生ぜしめるカスケード（cascade)現象を生ぜ
しめる。
おいてベースレベル２５におけるより高い多くのイオン
を含むなら、自発的崩壊により放射されるフォトン（音
子）は、ファイバ中を通過する間に、ベースレベル２５
においてよりもレーザレベル２４においての方がイオン
に一層多く出会うことになり、そのイオンによりフォト
ンは吸収される。それゆえ、それらはエルビウム原子の
自発的崩壊の前にレーザレベル２４からベースレベル２
５へ誘導された(stimulated)イオンの移行を生ぜしめ、
これにより活性ファイバの出口において波長λｓと一致
した信号を生ぜしめるカスケード（cascade)現象を生ぜ
しめる。
【００７７】概して、活性の「ポンプされた」ファイバ
内で生ずる移行は、同一の波長λｓで幾つかの信号構成
要素を生み出し、その相互干渉による移行により、図５
のダイアグラムに質的に示される如く、異なった偏光及
び強度を伴った幾つかのピークＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓｎ
を生ずる。
内で生ずる移行は、同一の波長λｓで幾つかの信号構成
要素を生み出し、その相互干渉による移行により、図５
のダイアグラムに質的に示される如く、異なった偏光及
び強度を伴った幾つかのピークＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓｎ
を生ずる。
【００７８】活性ファイバ２からの信号は、ファイバ１
１により形成されたループＡを介して移動し、方向性カ
プラ８に到達し、その幾分（上記装置の５０％）かは選
択反射器１０へ送られる。
１により形成されたループＡを介して移動し、方向性カ
プラ８に到達し、その幾分（上記装置の５０％）かは選
択反射器１０へ送られる。
【００７９】反射された信号は方向性カプラ８へ戻り、
ファイバ７へ向けられた信号の一部は再び活性ファイバ
２へ供給される。波長λｓのフォトンは管理されたポン
ピングエネルギーによりレーザ放射レベル２４に励起さ
れた（excited)新しいエルビウム原子に出会い、その崩
壊を生ぜしめ、関連した首尾一貫した放射と信号自体の
一層の増幅を生ぜしめ、これによりレーザの放射を行わ
せる。
ファイバ７へ向けられた信号の一部は再び活性ファイバ
２へ供給される。波長λｓのフォトンは管理されたポン
ピングエネルギーによりレーザ放射レベル２４に励起さ
れた（excited)新しいエルビウム原子に出会い、その崩
壊を生ぜしめ、関連した首尾一貫した放射と信号自体の
一層の増幅を生ぜしめ、これによりレーザの放射を行わ
せる。
【００８０】ファイバ１１を経由する信号の一部のう
ち、アイソレータ１３により許可された方向と反対の方
向へ方向づけられたものは、該アイソレータにより停止
される。
ち、アイソレータ１３により許可された方向と反対の方
向へ方向づけられたものは、該アイソレータにより停止
される。
【００８１】選択的反射器１０は選択的偏光装置であ
り、それは信号の反射が信号の偏光状態に依存して変化
することを意味する。使用される選択的反射器１０で
は、反射されたパワーは２５ｄＢの減衰（reduction)を
生じており、発光信号は最適の偏光と直交する偏光を有
する。
り、それは信号の反射が信号の偏光状態に依存して変化
することを意味する。使用される選択的反射器１０で
は、反射されたパワーは２５ｄＢの減衰（reduction)を
生じており、発光信号は最適の偏光と直交する偏光を有
する。
【００８２】偏光選択器１２は、実験的に決定されるべ
き巻線２０、２１、２２の配置平面の適当な回転によ
り、信号の偏光平面がファイバ１１を通って移行しかつ
修正されるべき選択反射器１０へ送られるのを可能とす
る。
き巻線２０、２１、２２の配置平面の適当な回転によ
り、信号の偏光平面がファイバ１１を通って移行しかつ
修正されるべき選択反射器１０へ送られるのを可能とす
る。
【００８３】レーザループＡを該ループの幾何学的形態
を伴って形成するファイバの二重屈折の特徴により、例
えば米国のアカデミック・プレス社の「非直線形ファイ
バ光学体」（G. P. Agarwall, NON LINEAR FIBER OPTIC
S, Academic Press, Inc., Harcourt Brace Ivanovich,
Publishers, US)に述べられている如く、ループ自体を
移動通過する光の偏光回転を生ぜしめる。
を伴って形成するファイバの二重屈折の特徴により、例
えば米国のアカデミック・プレス社の「非直線形ファイ
バ光学体」（G. P. Agarwall, NON LINEAR FIBER OPTIC
S, Academic Press, Inc., Harcourt Brace Ivanovich,
Publishers, US)に述べられている如く、ループ自体を
移動通過する光の偏光回転を生ぜしめる。
【００８４】もし偏光選択器１２の配向が、ループファ
イバの二重屈折から生ずる効果を補償して、ループを通
過する信号の全体的ゼロ偏光回転を達成するように選択
されるなら、ループ全体を通過した後に選択的反射器１
０からの反射構成要素は、同じ偏光面を伴って反射器１
０へ戻って来る。
イバの二重屈折から生ずる効果を補償して、ループを通
過する信号の全体的ゼロ偏光回転を達成するように選択
されるなら、ループ全体を通過した後に選択的反射器１
０からの反射構成要素は、同じ偏光面を伴って反射器１
０へ戻って来る。
【００８５】かくして、信号構成要素は再び反射され
て、これに続いた径路に沿って活性ファイバ２を通って
一層増大的に増幅され、これにより一定周波数の連続し
たレーザの放射を生ずる。
て、これに続いた径路に沿って活性ファイバ２を通って
一層増大的に増幅され、これにより一定周波数の連続し
たレーザの放射を生ずる。
【００８６】この動作条件は、「エレクトロニクス・レ
ターズ（第２７巻；１９９１年１月３１日発行）」の２
２９〜２３０頁の記載(ELECTRONICS LETTERS, Vol. 27,
January 31, 1991, pages 229 〜 230)と略対応してい
る。
ターズ（第２７巻；１９９１年１月３１日発行）」の２
２９〜２３０頁の記載(ELECTRONICS LETTERS, Vol. 27,
January 31, 1991, pages 229 〜 230)と略対応してい
る。
【００８７】本発明によれば、もし偏光選択器１２の配
向が選択されたものと逆であるなら、ループの通過する
信号の９０゜偏光回転を生ぜしめる。その結果、低密度
の信号（即ち、低ポンピングパワーを有する）の場合
に、選択的反射器１０から反射される偏光状態を最初に
有する信号構成要素がその反射器１０により反射され
て、再びループＡを通過し、その中で９０゜偏光回転を
受けて、反射を生じない偏光面を伴って反射器１０へ再
び到達する。
向が選択されたものと逆であるなら、ループの通過する
信号の９０゜偏光回転を生ぜしめる。その結果、低密度
の信号（即ち、低ポンピングパワーを有する）の場合
に、選択的反射器１０から反射される偏光状態を最初に
有する信号構成要素がその反射器１０により反射され
て、再びループＡを通過し、その中で９０゜偏光回転を
受けて、反射を生じない偏光面を伴って反射器１０へ再
び到達する。
【００８８】この偏光選択器１２をループの移行径路内
で９０゜の偏光回転を伴うよう配向することにより、レ
ーザの放射は完全になくなり、そのため上記「エレクト
ロニクス・レターズ」の教えるところからは排除され
る。
で９０゜の偏光回転を伴うよう配向することにより、レ
ーザの放射は完全になくなり、そのため上記「エレクト
ロニクス・レターズ」の教えるところからは排除され
る。
【００８９】ここで、「低密度信号」の語により、ファ
イバの屈折率をそれほど変更しない信号が意味され、そ
の例としては前記強度を有する信号は、パワーＰ≦２ｍ
Ｗに対応する。
イバの屈折率をそれほど変更しない信号が意味され、そ
の例としては前記強度を有する信号は、パワーＰ≦２ｍ
Ｗに対応する。
【００９０】（信号強度はＩ＝Ｐ／Ａｆであり、Ａｆは
ファイバの面積である） ここで、「低ポンピングパワー」により、レーザ効果を
トリガーし得るパワーより大きいが強度あるレーザ信号
を発生するには不十分なしきい値パワーより僅かに大き
いパワーが意味される。その例として実験されたものと
して、この低ポンピングパワーは約６〜７ｍＷであっ
た。一般に、放射されるレーザ信号の強度はポンピング
パワーに略比例して増大する。
ファイバの面積である） ここで、「低ポンピングパワー」により、レーザ効果を
トリガーし得るパワーより大きいが強度あるレーザ信号
を発生するには不十分なしきい値パワーより僅かに大き
いパワーが意味される。その例として実験されたものと
して、この低ポンピングパワーは約６〜７ｍＷであっ
た。一般に、放射されるレーザ信号の強度はポンピング
パワーに略比例して増大する。
【００９１】しかしながら、本発明によれば、活性ファ
イバ２に対して上記最小値を越えて供給されるポンピン
グパワーが増大することにより、低ポンピングパワーの
レーザ放射を生じさせないために偏光選択器の予備設定
した形態を修正することなく、いわゆる超短パルス又は
「ソリトン」の放射を得ることが可能である。このパル
スは、１００ｐ秒より短い持続時間と高パワー（約１ｍ
Ｗより大きい）とを有し、単一モード光学ファイバを通
って変更されることなく（つまり、偏向又はゆがみ（di
stortion)なく）伝搬可能である。
イバ２に対して上記最小値を越えて供給されるポンピン
グパワーが増大することにより、低ポンピングパワーの
レーザ放射を生じさせないために偏光選択器の予備設定
した形態を修正することなく、いわゆる超短パルス又は
「ソリトン」の放射を得ることが可能である。このパル
スは、１００ｐ秒より短い持続時間と高パワー（約１ｍ
Ｗより大きい）とを有し、単一モード光学ファイバを通
って変更されることなく（つまり、偏向又はゆがみ（di
stortion)なく）伝搬可能である。
【００９２】この現象は、ファイバを通過する信号の発
光強度に依存するファイバの屈折率が変化する結果とし
て、ファイバ内で発光伝搬の非直線形現象が発生するこ
とに起因すると思われる。
光強度に依存するファイバの屈折率が変化する結果とし
て、ファイバ内で発光伝搬の非直線形現象が発生するこ
とに起因すると思われる。
【００９３】透明手段を通過する信号の発光強度に依存
する該透明手段の屈折率の変化は次式により与えられ
る。
する該透明手段の屈折率の変化は次式により与えられ
る。
【００９４】Δ＝ｎ2│Ｅ2│＝γＩ ここで、ｎ2は静電ユニット内で再現されるもので、ま
たＥは静電ユニット内の電場であり、またγはｃｍ2／
Ｗで再現される定数である。
たＥは静電ユニット内の電場であり、またγはｃｍ2／
Ｗで再現される定数である。
【００９５】各偏光面において次のように書ける。
【００９６】ｎx＝ｎo＋αＥxＥy ｎx＝ｎo＋α′ＥxＥy等である。
【００９７】上述した式に見られる如く、低強度信号の
存在下で、即ち低い値の電場で、屈折率は略一定でかつ
同一の値を取る。逆に、より大きい強度のパルスの発生
と共に屈折率が変化すると、ループＡを通過する偏光面
の異なった変化が引き起こされるが、その変化は偏光選
択器１２により以前に選択された９０゜偏光回転を補償
するような値に達するかもしれない。
存在下で、即ち低い値の電場で、屈折率は略一定でかつ
同一の値を取る。逆に、より大きい強度のパルスの発生
と共に屈折率が変化すると、ループＡを通過する偏光面
の異なった変化が引き起こされるが、その変化は偏光選
択器１２により以前に選択された９０゜偏光回転を補償
するような値に達するかもしれない。
【００９８】そのようなパルスはかくして選択的反射器
１０から反射されて、選択的レーザ動作即ち、高強度の
パルスだけのための動作を引き起こし、これに続いて最
も強度のあるパルスが、例としての図６で示す如く（パ
ルスＳ２、Ｓ３）、より弱いパルスに比して優先的に増
幅される。
１０から反射されて、選択的レーザ動作即ち、高強度の
パルスだけのための動作を引き起こし、これに続いて最
も強度のあるパルスが、例としての図６で示す如く（パ
ルスＳ２、Ｓ３）、より弱いパルスに比して優先的に増
幅される。
【００９９】活性ファイバ内で最も強度あるパルスが増
幅されると、励起されたエルビウム原子がベースレベル
まで移行する重要な事態を引き起こし、これによりそれ
らをより弱いパルスの増幅まで減じ、それゆえそれらは
ゼロになるまで前進的に減衰される。
幅されると、励起されたエルビウム原子がベースレベル
まで移行する重要な事態を引き起こし、これによりそれ
らをより弱いパルスの増幅まで減じ、それゆえそれらは
ゼロになるまで前進的に減衰される。
【０１００】それゆえ瞬間的な数十μ秒の経過の後、安
定した動作条件が設定され、図７で示される如く、一定
周波数で繰り返される一列のパルスＳが発生され、最大
パルス強度より５％低い強度のペデスタル放射Ｐとの識
別を行う。
定した動作条件が設定され、図７で示される如く、一定
周波数で繰り返される一列のパルスＳが発生され、最大
パルス強度より５％低い強度のペデスタル放射Ｐとの識
別を行う。
【０１０１】以前に引用されかつ方向性のないループ内
の径路切り替え効果に基づいたソリトン放射（NALM)の
公知のシステムは、本出願人の知識によれば、通常は、
放射されたパルスの最大強度より１０％高い強度のペデ
スタル放射を示す。
の径路切り替え効果に基づいたソリトン放射（NALM)の
公知のシステムは、本出願人の知識によれば、通常は、
放射されたパルスの最大強度より１０％高い強度のペデ
スタル放射を示す。
【０１０２】本発明のレーザに見られるペデスタル放射
の減少値は、偏光選択反射器の偏光に対する、及び更に
一般的には偏光に依存した透過率を伴う光学要素に対す
る一層大きい選択率(selectivity)に起因していると思
われ、これは方向性カプラの径路切り替え選択率に関し
て上述した非直線形現象が存在する条件下である。
の減少値は、偏光選択反射器の偏光に対する、及び更に
一般的には偏光に依存した透過率を伴う光学要素に対す
る一層大きい選択率(selectivity)に起因していると思
われ、これは方向性カプラの径路切り替え選択率に関し
て上述した非直線形現象が存在する条件下である。
【０１０３】１つのパルスと他のパルスとの時間ギャッ
プΔｔであるパルス放射周波数は、ループ即ちその直線
状コース内の光移行時間に相関している。
プΔｔであるパルス放射周波数は、ループ即ちその直線
状コース内の光移行時間に相関している。
【０１０４】本発明の目的のために、アイソレータ１３
及び偏光選択器１２は、何れにせよ、方向性カプラ８に
結合されたファイバ７の入口と選択的反射器１０との間
に形成されたループ内に配置可能である。ポンプレーザ
及びこれに関係した二色性カプラ４はまた、活性ファイ
バ２の何れかの端部に結合して配置可能であるが、ただ
しポンピングエネルギーは重大な減衰（attenuations)
無く活性ファイバそれ自体に供給される。
及び偏光選択器１２は、何れにせよ、方向性カプラ８に
結合されたファイバ７の入口と選択的反射器１０との間
に形成されたループ内に配置可能である。ポンプレーザ
及びこれに関係した二色性カプラ４はまた、活性ファイ
バ２の何れかの端部に結合して配置可能であるが、ただ
しポンピングエネルギーは重大な減衰（attenuations)
無く活性ファイバそれ自体に供給される。
【０１０５】本発明の目的のための同様の結果が、異な
る形態を有するレーザ装置により達成される。その例
が、図８及び図９中に、図１と同一の部品には対応する
符号を付して示してある。
る形態を有するレーザ装置により達成される。その例
が、図８及び図９中に、図１と同一の部品には対応する
符号を付して示してある。
【０１０６】図８に示したレーザ装置の形態は、いわゆ
る定常波タイプの直線状タイプであり、その中にワイド
バンド反射要素２６が使用され、その要素２６は選択的
反射器１０と共に光学ファイバ径路Ｂを画成し、該径路
Ｂ内で活性ファイバの一端で放射された信号の少なくと
も一部がその反対側端部へ送り戻される。
る定常波タイプの直線状タイプであり、その中にワイド
バンド反射要素２６が使用され、その要素２６は選択的
反射器１０と共に光学ファイバ径路Ｂを画成し、該径路
Ｂ内で活性ファイバの一端で放射された信号の少なくと
も一部がその反対側端部へ送り戻される。
【０１０７】ワイドバンド反射器２６はマイクロ光学体
中の反射要素からなり、該マイクロ光学体は方向性カプ
ラ等によりそれ自体閉じられたファイバループである。
中の反射要素からなり、該マイクロ光学体は方向性カプ
ラ等によりそれ自体閉じられたファイバループである。
【０１０８】この場合の出て行くファイバ１４は、選択
的反射器１０の後縁側ファイバに接続され、これにより
レーザ装置からの抽出(extraction)と該反射器により反
射されない信号の一部の放射とを可能とする。
的反射器１０の後縁側ファイバに接続され、これにより
レーザ装置からの抽出(extraction)と該反射器により反
射されない信号の一部の放射とを可能とする。
【０１０９】この装置ではまた、活性ファイバ２の放射
は、巻線１２及びファイバ１１により回転された偏光状
態になっており、これにより光学径路Ｂを移行する信号
が全体として９０゜の偏光回転を生ずる。これにより、
選択的反射器１０からの反射構成要素は全光学径路を通
過した後に、所定の偏光状態を伴って反射器１０へ戻っ
て来る。その所定の偏光状態では、低ポンピングパワー
を有する低強度信号の場合に、選択的反射器１０から反
射されるようにした偏光面を有する信号構成要素が光学
径路Ｂに沿って戻って再び９０゜だけ回転されて、反射
の生じない偏光面を伴って再び反射器１０へ到達し、こ
れによりレーザ放射が全くない状態を生ぜしめる。
は、巻線１２及びファイバ１１により回転された偏光状
態になっており、これにより光学径路Ｂを移行する信号
が全体として９０゜の偏光回転を生ずる。これにより、
選択的反射器１０からの反射構成要素は全光学径路を通
過した後に、所定の偏光状態を伴って反射器１０へ戻っ
て来る。その所定の偏光状態では、低ポンピングパワー
を有する低強度信号の場合に、選択的反射器１０から反
射されるようにした偏光面を有する信号構成要素が光学
径路Ｂに沿って戻って再び９０゜だけ回転されて、反射
の生じない偏光面を伴って再び反射器１０へ到達し、こ
れによりレーザ放射が全くない状態を生ぜしめる。
【０１１０】図１に関して上述されたと同じ態様で、上
述した最小値より高い状態で活性ファイバ２へ供給され
たポンピングパワーを使用することにより、かつファイ
バとレーザ空胴中に存在する構成要素の特徴を、低いポ
ンプ及び信号パワーでの放射が無い状態に対応した偏光
状態に保つことにより、ファイバ中を移行する信号の発
光強度に依存するファイバ中の屈折率の変化の非直線形
現象が発生して、これにより高強度のパルスのみの選択
的増幅を生じ、これにより所望の高パワーの「超短」パ
ルスを発生させる。
述した最小値より高い状態で活性ファイバ２へ供給され
たポンピングパワーを使用することにより、かつファイ
バとレーザ空胴中に存在する構成要素の特徴を、低いポ
ンプ及び信号パワーでの放射が無い状態に対応した偏光
状態に保つことにより、ファイバ中を移行する信号の発
光強度に依存するファイバ中の屈折率の変化の非直線形
現象が発生して、これにより高強度のパルスのみの選択
的増幅を生じ、これにより所望の高パワーの「超短」パ
ルスを発生させる。
【０１１１】図８の直線形レーザ装置においても、偏光
選択器１２及び活性ファイバ２の相互装置と活性ファイ
バを二色性カプラ４に接続する端部とが、達成された結
果における重大な変化無く修正可能である。
選択器１２及び活性ファイバ２の相互装置と活性ファイ
バを二色性カプラ４に接続する端部とが、達成された結
果における重大な変化無く修正可能である。
【０１１２】図９は、他の具体例を示し、これによれ
ば、レーザが閉じた回路の形態であって、ファイバ２の
一端で出て行く信号がファイバ１１を介してファイバ２
それ自体の反対側端部へ戻る。
ば、レーザが閉じた回路の形態であって、ファイバ２の
一端で出て行く信号がファイバ１１を介してファイバ２
それ自体の反対側端部へ戻る。
【０１１３】本装置において、図１及び図８の「ブラッ
グ格子反射器１０」の代わりに、偏光に応答する要素が
使用可能であり、該要素は偏光に応答するタイプの光学
アイソレータからなる。この種のアイソレータは例えば
上述したメーカから市場で入手可能である。その代替例
としては、図に図式的に示される如く、偏光１３に応答
しない光学アイソレータが偏光器１３′に関連して使用
可能である。（偏光器１３′のレーザ空胴中の配置はア
イソレータ１３の位置とは独立している）波長の選択は
フィルタ２７を通して行われ、このフィルタ２７は例え
ば所望の波長バンド内で光学的に連結された２つのコア
を含むファイバ部分からり、（その特徴は当業者には周
知である）それにより限定された波長バンドが空胴へ伝
達される。
グ格子反射器１０」の代わりに、偏光に応答する要素が
使用可能であり、該要素は偏光に応答するタイプの光学
アイソレータからなる。この種のアイソレータは例えば
上述したメーカから市場で入手可能である。その代替例
としては、図に図式的に示される如く、偏光１３に応答
しない光学アイソレータが偏光器１３′に関連して使用
可能である。（偏光器１３′のレーザ空胴中の配置はア
イソレータ１３の位置とは独立している）波長の選択は
フィルタ２７を通して行われ、このフィルタ２７は例え
ば所望の波長バンド内で光学的に連結された２つのコア
を含むファイバ部分からり、（その特徴は当業者には周
知である）それにより限定された波長バンドが空胴へ伝
達される。
【図１】本発明の一実施例である受動モード同期レーザ
装置の略図である。
装置の略図である。
【図２】選択的ブラッグ格子反射器の拡大斜視図であ
る。
る。
【図３】偏光選択器の斜視略図である。
【図４】３つのレベルのレーザシステムのエネルギー移
行を示す略図である。
行を示す略図である。
【図５】非直線形効果が無いときに活性ファイバから放
射された発光強度を示す略図である。
射された発光強度を示す略図である。
【図６】非直線形効果が生じているときの瞬間的工程に
おいて、活性ファイバから放射された発光強度を示す略
図である。
おいて、活性ファイバから放射された発光強度を示す略
図である。
【図７】非直線形効果及びパルス状放射が存在している
ときに通常条件下で活性ファイバから放射された発光強
度を示す略図である。
ときに通常条件下で活性ファイバから放射された発光強
度を示す略図である。
【図８】図１の実施例に替わる他の実施例による、本発
明のレーザ装置の略図である。
明のレーザ装置の略図である。
【図９】更に他の実施例による、本発明のレーザ装置の
略図である。
略図である。
１ レーザ装置 ２ 活性ファイ
バ ３ 後縁側ファイバ ４ 二色性カプ
ラ ５、７ 前縁側ファイバ ６ ポンプレー
ザ ８ 方向性カプラ ９ ファイバ １０ 偏光選択反射器 １１、１４、１
５ 光学ファイバ １２ 制御偏光要素 １３ 光学アイ
ソレータ １６ コア １７ クラッド １８ 面 １９ 波形部 ２０、２１、２２ コイル ２３ 励起エネ
ルギー状態 ２４ レーザ放射レベル ２５ ベースレ
ベル ２６ ワイドバンド反射要素
バ ３ 後縁側ファイバ ４ 二色性カプ
ラ ５、７ 前縁側ファイバ ６ ポンプレー
ザ ８ 方向性カプラ ９ ファイバ １０ 偏光選択反射器 １１、１４、１
５ 光学ファイバ １２ 制御偏光要素 １３ 光学アイ
ソレータ １６ コア １７ クラッド １８ 面 １９ 波形部 ２０、２１、２２ コイル ２３ 励起エネ
ルギー状態 ２４ レーザ放射レベル ２５ ベースレ
ベル ２６ ワイドバンド反射要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/094 3/17 Ｈ０４Ｂ 10/00
Claims (23)
- 【請求項１】 活性ファイバの受動モード同期レーザ発
生装置であって、 蛍光性のドーパントによりドープされた活性光学ファイ
バ（２）と、 該活性ファイバ（２）の一端へ発光性ポンピングエネル
ギーを供給する手段（６）であって、該ポンピングエネ
ルギーは活性ファイバの蛍光性ドーパントをレーザ放射
状態（２４）へ励起するものであり、前記ドーパントは
該レーザ放射状態（２４）から、前記ポンピングエネル
ギーに依存した値の異なったピークパワーのパルスから
なる放射信号を構成する所定の波長（λｓ）の発光放射
を伴ったベース状態（２５）へ崩壊する前記ポンピング
エネルギー供給手段（６）と、 前記放射信号の偏光を所定の平面内に配向させる偏光制
御手段（１２）と、 前記活性ファイバの両端部に光学的に接続されたフィー
ドバック手段（８）と、 偏光に依存した透過率を有する少なくとも１つの光学構
成要素（１０）と、 前記放射信号を前記活性ファイバ（２）から抽出する抽
出手段（１４）とを具備し、 少なくとも前記活性ファイバ（２）、偏光制御手段（１
２）、フィードバック手段（８）、及び偏光に依存した
透過率を有する光学構成要素（１０）が光学ファイバ径
路の構成要素であり、該ファイバ径路内で前記放射信号
が伝搬し、かつ該ファイバ径路内で前記活性ファイバの
一端に存在する放射信号の少なくとも１部が該ファイバ
の内部へ送り戻される前記装置において、 前記光学径路の構成要素が全体的に前記放射信号の偏光
の回転を生ぜしめる配向を有し、該放射信号の偏光の回
転は、ポンピングエネルギーが光学径路内で該放射信号
の直線的条件の伝搬を生ぜしめる所定の値より低い場合
には、偏光に依存した透過率を有する光学構成要素内の
放射信号の消滅と、前記抽出手段（１４）内に放射信号
が結果的に存在しないこととに夫々対応する角度を介し
て生じると共に、ポンピングエネルギーが前記所定の値
より高い場合には、前記放射信号の高ピークパワーのパ
ルスのみの前記光学構成要素（１０）内の低損失を伴っ
た伝達に対応する角度を介して生ずることを特徴とする
前記装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記発光ポンピングエネルギー供給手段（６）は、ポン
ピング波長のレーザ放射器を具備し、該レーザ放射器は
個々の光学ファイバを介して二色性カプラ（４）の入口
に接続され、該二色性カプラ（４）は該ポンピングエネ
ルギー及び放射信号が接続される出口と、前記放射信号
用の入口とを有することを特徴とする前記装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の装置において、 前記ポンピンパワーの所定の値は、前記ポンピングレー
ザ放射器の放射パワーの調節範囲内に含まれることを特
徴とする前記装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の装置において、 前記ポンピンパワーの所定の値は、７〜１０ｍＷの範囲
内にあることを特徴とする前記装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の装置において、 前記活性ファイバ（２）を通過する前記放射信号の前記
偏光回転手段（１２）が少なくとも１つの光学ファイバ
巻線（２０、２１、２２）からなり、該巻線は該光学フ
ァイバ経路内で、光学径路それ自体の残りの部分に対し
て調節可能の配向の配置面を伴って直列的に接続される
ことを特徴とする前記装置。 - 【請求項６】 請求項１記載の装置において、 前記活性ファイバを通過する前記放射信号の前記偏光回
転手段（１２）が、液晶偏光制御器からなることを特徴
とする前記装置。 - 【請求項７】 請求項１記載の装置において、 前記活性ファイバを通過する前記放射信号の前記偏光回
転手段（１２）が、平面光学体偏光制御器からなること
を特徴とする前記装置。 - 【請求項８】 請求項１記載の装置において、 前記偏光に依存した透過率を有する前記光学構成要素
（１０）が１０％より大きい偏光選択率を有することを
特徴とする前記装置。 - 【請求項９】 請求項８記載の装置において、 前記偏光に依存した透過率を有する前記光学構成要素
（１０）がブラッグ格子反射器であることを特徴とする
前記装置。 - 【請求項１０】 請求項８記載の装置において、 前記偏光に依存した透過率を有する前記光学構成要素
（１０）が偏光子（ポラライザ）であることを特徴とす
る前記装置。 - 【請求項１１】 請求項１記載の装置において、 前記光学ファイバ径路は、 方向性カプラ（８）の一の入口に接続される一端を有す
る活性ファイバ（２）であって、該方向性カプラ（８）
は前記活性ファイバの第２の端部に接続される第２の入
口と、偏光に依存する透過率を伴った選択的反射器（１
０）に接続された一の出口と前記放射信号の抽出手段
（１４）を構成する第２の出口とを有する前記活性ファ
イバ（２）と、 前記活性ファイバに直列的に接続された前記方向性カプ
ラ（８）の第１及び第２の入口間に介装された単一方向
性光学アイソレータ（１３）とを具備し、 前記偏光回転を制御しかつ調節する手段（１２）は、前
記活性ファイバの両端部の一方と前記選択的反射器（１
０）との間の中間位置で前記光学ファイバ径路内に介装
され、 前記ポンピングエネルギーを供給する手段（６）は、前
記光学ファイバ径路内に直列的に介装されかつ前記活性
ファイバの前記両端部の一方に接続されたことを特徴と
する前記装置。 - 【請求項１２】 請求項１記載の装置において、 前記光学ファイバ径路は、 ワイドバンド反射器（２６）に接続される第１の端部
と、偏光に依存する透過率を伴った選択的反射器（１
０）に接続された第２の端部とを有する活性ファイバを
具備し、 前記偏光回転を制御しかつ調節する手段（１２）は、前
記選択的反射器（１０）とワイドバンド反射器（２６）
との間の中間位置で前記光学ファイバ径路内に挿入さ
れ、 前記ポンピングエネルギーを供給する手段（６）は、前
記光学ファイバ径路内に直列的に介装されかつ前記活性
ファイバの前記両端部の一方に接続されたことを特徴と
する前記装置。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の装置において、 前記偏光回転を制御しかつ調節する手段（１２）は、前
記活性ファイバ（２）とワイドバンド反射器（２６）と
の間で、前記光学径路内に挿入されることを特徴とする
前記装置。 - 【請求項１４】 請求項１１記載の装置において、 前記光学ファイバ径路は、 前記偏光回転を制御しかつ調節する手段（１２）を具備
する閉じた回路内に接続された活性ファイバ（２）と、
偏光子と、単一方向性光学アイソレータ（１３）と、前
記活性ファイバ（２）の両端部の一方に接続されたポン
ピングエネルギーを供給する手段（６）と、放射信号を
抽出する方向性カプラ（８）とを具備することを特徴と
する前記装置。 - 【請求項１５】 請求項１記載の装置において、 前記活性ファイバ（２）の蛍光性ドーパントはエルビウ
ムであることを特徴とする前記装置。 - 【請求項１６】 請求項１５記載の装置において、 前記発光ポンピングエネルギーを供給する手段（６）は
９８０ｎｍのポンピング波長の放射を行うことを特徴と
する前記装置。 - 【請求項１７】 請求項１５記載の装置において、 前記放射信号の所定の波長が１５３０ｎｍ〜１５６０ｎ
ｍの範囲内にあることを特徴とする前記装置。 - 【請求項１８】 光学ファイバレーザにおける受動モー
ド同期誘導パルスを発生する方法であって、 蛍光性ドーパントによりドープされた活性光学ファイバ
（２）と、 該活性ファイバ（２）へ発光性ポンピングエネルギーを
供給する手段（６）であって、該ポンピングエネルギー
は前記蛍光性ドーパントをレーザ放射状態（２４）へ励
起するものであり、前記ドーパントは該レーザ放射状態
（２４）から、放射信号を構成する所定の波長（λｓ）
の発光放射を伴ったベース状態（２５）へ崩壊する前記
ポンピングエネルギー供給手段（２６）と、 前記放射信号の偏光を所定の平面内に配向させる偏光制
御手段（１２）と、 前記活性ファイバの両端部に光学的に接続されたフィー
ドバック手段（８）と、 偏光に依存した透過率を有する少なくとも１つの光学構
成要素（１０）と、 前記放射信号を前記活性ファイバから抽出する抽出手段
（１４）とを具備し、 少なくとも前記活性ファイバ（２）、偏光制御手段（１
２）、フィードバック手段（８）、及び偏光に依存した
透過率を有する光学構成要素（１０）が光学ファイバ径
路の構成要素であり、該ファイバ径路内で前記放射信号
が伝搬し、かつ該ファイバ径路内で前記活性ファイバの
一端に存在する放射信号の少なくとも１部が該ファイバ
の内部へ送り戻される前記方法において、 （i）前記光学径路内で放射信号の直線的伝搬条件下で
前記抽出手段（１４）から出て来る放射信号の不在を生
ぜしめる形態へ前記偏光制御手段（１２）を調節する工
程と、 （ii）前記活性ファイバ（２）に対して所定のポンピン
グパワーを供給する工程であって、該ポンピングパワー
は、所定の値より高い発光パワーを有する放射信号の活
性ファイバ内での励起状態放射に対応すると共に、該所
定の値は、前記偏光制御手段（１２）の形態を一定に保
っている間に、前記光学径路内の前記放射信号の非直線
的伝搬条件に対応する前記工程と、 を具備することを特徴とする前記方法。 - 【請求項１９】 請求項１８記載の方法において、更
に、 （i）前記活性ファイバ（２）に対して所定のポンピン
グパワーを供給する工程であって、該ポンピングパワー
は、所定の値より低い発光パワーを有する放射信号の活
性ファイバ内での励起状態放射に対応すると共に、該所
定の値は、前記光学径路内の前記放射信号の直線的発光
伝搬条件に対応する前記工程と、 （ii）前記抽出手段（１４）から出て来る前記放射信号
の存在を制御する工程と、 （iii）前記偏光制御手段（１２）を調節して、前記抽
出手段（１４）から出て来る放射信号の不在を生ぜしめ
る形態にせしめる工程と、 （iv）前記活性ファイバに供給されるポンピングパワー
を第２の所定の値が乗り越えられるまで増大させる工程
であって、該第２の所定の値は、前記光学経路内の放射
信号の非直線形伝搬条件に対応しており、該光学経路内
では、前記偏光制御手段（１２）の形態が一定を保つ間
に、前記放射信号の前記偏光が、前記直線形伝搬条件下
の角度に対して直角の角度で回転される前記工程と、 を具備することを特徴とする前記方法。 - 【請求項２０】 請求項１９記載の方法において、 前記ポンピングパワーは所定の最小値と最大値との間で
調節可能であり、該最小値は、前記光学径路内で直線形
条件で伝搬する前記活性ファイバの励起された放射に対
応する値より低く、かつ前記最大値は、前記光学径路内
の放射信号の発光伝搬の非直線形条件に対応する前記活
性ファイバ内の励起された放射に対応する値より高く、
該光学経路内では、前記放射信号の偏光が前記直線形伝
搬条件下の角度に直角の角度で回転されることを特徴と
する前記方法。 - 【請求項２１】 請求項２０記載の方法において、 前記ポンピングパワーの所定の最小値は、７ｍＷより小
さいか又は等しいことを特徴とする前記方法。 - 【請求項２２】 請求項２０記載の方法において、 前記ポンピングパワーの所定の最大値は、１０ｍＷより
大きいか又は等しいことを特徴とする前記方法。 - 【請求項２３】 請求項１８記載の方法において、 前記偏光制御手段（１２）は、間隔を置いた配向が可能
でかつ前記光学ファイバ径路内で直列に接続された少な
くとも１つの光学ファイバ巻線（２０、２１、２２）か
らなり、前記偏光制御手段（１２）自体を前記信号抽出
手段（１４）からの放射信号の不在を生ぜしめる形態に
するような前記配置が、前記光学ファイバの巻線の間隔
を置いた配向を変えることにより達成されることを特徴
とする前記方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT93A001996 | 1993-09-16 | ||
| ITMI931996A IT1272640B (it) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | Generatore laser a fibra ottica a concatenamento modale passivo a commutazione non lineare di polarizzazione |
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|---|---|
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