JPH0732294B2 - コヒ−レント放射発生方法および装置 - Google Patents
コヒ−レント放射発生方法および装置Info
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- JPH0732294B2 JPH0732294B2 JP61502619A JP50261986A JPH0732294B2 JP H0732294 B2 JPH0732294 B2 JP H0732294B2 JP 61502619 A JP61502619 A JP 61502619A JP 50261986 A JP50261986 A JP 50261986A JP H0732294 B2 JPH0732294 B2 JP H0732294B2
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- H—ELECTRICITY
- 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/30—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects
- H01S3/302—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects in an optical fibre
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- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はコヒーレント放射、例えば光放射の発生方法お
よび装置に関する。
よび装置に関する。
コヒーレント放射、特にレーザを発生するための方法お
よび装置が、現在まで多数提案されている。現在、スペ
クトル幅が比較的狭いコヒーレント放射を発生する要求
があり、これを達成するためには、非常に正確な高価な
放射源を製造する必要がある。
よび装置が、現在まで多数提案されている。現在、スペ
クトル幅が比較的狭いコヒーレント放射を発生する要求
があり、これを達成するためには、非常に正確な高価な
放射源を製造する必要がある。
本発明の第一の発明はコヒーレント放射発生装置であ
り、スペクトル幅が比較的広いコヒーレント放射を発生
する放射源と、この放射源からの放射が注入され、使用
時には上記放射源が発生した放射を散乱し、この放射と
は反対方向に伝搬するスペクトル幅が比較的狭いコヒー
レント波を発生する導波路リングと、注入された放射か
らスペクトル幅が狭い波を分離する分離手段とを備え
る。
り、スペクトル幅が比較的広いコヒーレント放射を発生
する放射源と、この放射源からの放射が注入され、使用
時には上記放射源が発生した放射を散乱し、この放射と
は反対方向に伝搬するスペクトル幅が比較的狭いコヒー
レント波を発生する導波路リングと、注入された放射か
らスペクトル幅が狭い波を分離する分離手段とを備え
る。
本発明の第二の発明はスペクトル幅が比較的狭い放射を
発生する方法であり、スペクトル幅が比較的広い放射
を、この放射を散乱してこの放射とは反対方向に伝搬す
るスペクトル幅が比較的狭いコヒーレント波を発生する
導波路リングに注入し、注入された放射から上記スペク
トル幅が比較的狭いコヒーレント波を分離する。
発生する方法であり、スペクトル幅が比較的広い放射
を、この放射を散乱してこの放射とは反対方向に伝搬す
るスペクトル幅が比較的狭いコヒーレント波を発生する
導波路リングに注入し、注入された放射から上記スペク
トル幅が比較的狭いコヒーレント波を分離する。
本発明は、誘導ブリルアン散乱（SBS）およびラマン散
乱のような共鳴現象を利用することを基本としている
が、これらの共鳴現象は、現在まで、導波路を通る光の
伝搬を制限すると考えられていた。これらの現象は、誘
電体導波路に沿って光波長を伝送する場合に特に顕著で
あり、狭スペクトル幅のレーザ光をあるしきい値以上の
パワー・レベルで注入すると、低損失光ファイバでこの
現象が発生する。必要な励起パワーが小さいことから、
ラマン散乱よりSBSを利用することが望ましい。
乱のような共鳴現象を利用することを基本としている
が、これらの共鳴現象は、現在まで、導波路を通る光の
伝搬を制限すると考えられていた。これらの現象は、誘
電体導波路に沿って光波長を伝送する場合に特に顕著で
あり、狭スペクトル幅のレーザ光をあるしきい値以上の
パワー・レベルで注入すると、低損失光ファイバでこの
現象が発生する。必要な励起パワーが小さいことから、
ラマン散乱よりSBSを利用することが望ましい。
SBSの原理について、光放射に関連付けて説明する。SBS
は、基本的に、入射光波（励起光、ポンプ光）、発生し
た音響波および散乱光波（ストークス波）の三つの波の
干渉として説明される。励起光が電歪により媒質内に圧
力波を発生し、これによる密度の変化が光学感受率を変
化させる。したがって、入射光波が音響波を励起し、こ
の音響波が入射光波を散乱させ、この散乱によりストー
クス波が生成される。
は、基本的に、入射光波（励起光、ポンプ光）、発生し
た音響波および散乱光波（ストークス波）の三つの波の
干渉として説明される。励起光が電歪により媒質内に圧
力波を発生し、これによる密度の変化が光学感受率を変
化させる。したがって、入射光波が音響波を励起し、こ
の音響波が入射光波を散乱させ、この散乱によりストー
クス波が生成される。
上述の三つの波はエネルギ保存則に従い、三つの周波数
には、 fA＝fL−fS の関係がある。ここで、添字Ｌ、Ｓ、Ａは、それぞれレ
ーザ（励起）周波数、ストークス周波数および音響周波
数を示す。波数ベクトルの不整合が零、すなわち、 kA＝kL−kS のときに最大パワー遷移が生じる。
には、 fA＝fL−fS の関係がある。ここで、添字Ｌ、Ｓ、Ａは、それぞれレ
ーザ（励起）周波数、ストークス周波数および音響周波
数を示す。波数ベクトルの不整合が零、すなわち、 kA＝kL−kS のときに最大パワー遷移が生じる。
これらの二つの等式から、二つの重要な結果が得られ
る。第一に、励起光波とストークス波との端数ベクトル
が平行かつ逆方向のとき、ストークス波の最大利得が得
られる。したがって、単一モード・ファイバでは、SBS
により、後方に伝搬するストークス波が発生する。第二
に、ストークス波の周波数は、励起光波の周波数から、
音響周波数分だけ低周波数側にシフトしている。
る。第一に、励起光波とストークス波との端数ベクトル
が平行かつ逆方向のとき、ストークス波の最大利得が得
られる。したがって、単一モード・ファイバでは、SBS
により、後方に伝搬するストークス波が発生する。第二
に、ストークス波の周波数は、励起光波の周波数から、
音響周波数分だけ低周波数側にシフトしている。
誘導ブリルアン散乱は、狭スペクトル幅のコヒーレント
波に対して最も明確になる。本発明はこの性質を利用
し、スペクトル幅が比較的広い放射からスペクトル幅の
狭い波を発生させる。このため、例えば、分布帰還（DF
B）レーザ等の単一モードのダイオードレーザを使用し
て、スペクトル幅の比較的広い放射を発生して本発明を
実施できる。
波に対して最も明確になる。本発明はこの性質を利用
し、スペクトル幅が比較的広い放射からスペクトル幅の
狭い波を発生させる。このため、例えば、分布帰還（DF
B）レーザ等の単一モードのダイオードレーザを使用し
て、スペクトル幅の比較的広い放射を発生して本発明を
実施できる。
上述したように、狭スペクトル幅の波の周波数は、広ス
ペクトル幅の放射の中心波長からシフトする。典型的に
は、広スペクトル幅の放射の線幅は1MHzないし100MHz、
例えば10MHzであり、これに対し狭スペクトル幅の放射
の線幅は1MHz以下、典型的にはkHzのオーダである。
ペクトル幅の放射の中心波長からシフトする。典型的に
は、広スペクトル幅の放射の線幅は1MHzないし100MHz、
例えば10MHzであり、これに対し狭スペクトル幅の放射
の線幅は1MHz以下、典型的にはkHzのオーダである。
広スペクトル幅の放射特性および導波路リングの構成
は、散乱が生じるようなものでなければならない。一般
に散乱は、広スペクトル幅の放射の波長およびパワーに
依存し、導波路リングを構成する材質の屈折率に依存す
る。
は、散乱が生じるようなものでなければならない。一般
に散乱は、広スペクトル幅の放射の波長およびパワーに
依存し、導波路リングを構成する材質の屈折率に依存す
る。
狭スペクトル幅の波は、外部共振器が設けられたダイオ
ード・レーザまたは気体レーザでも得られるが、本発明
の場合にはより耐久性のある装置で実現できる。
ード・レーザまたは気体レーザでも得られるが、本発明
の場合にはより耐久性のある装置で実現できる。
放射は光放射であることが望ましい。本明細書において
「光」とは、電磁スペクトルの可視領域として一般に知
られる部分と、この可視領域の両側の、光ファイバ等の
誘電光導波路により伝送可能な赤外領域および紫外領域
の部分とをいう。典型的には、放射の波長は0.5μｍな
いし10μｍの範囲である。
「光」とは、電磁スペクトルの可視領域として一般に知
られる部分と、この可視領域の両側の、光ファイバ等の
誘電光導波路により伝送可能な赤外領域および紫外領域
の部分とをいう。典型的には、放射の波長は0.5μｍな
いし10μｍの範囲である。
分離手段は、コヒーレント放射源と導波路リングとの間
に、方向性結合器、またはファラデイ旋光器等の光サー
キュレータを配置することにより提供され、これによ
り、広スペクトル幅の放射を結合器の第一の光路に沿っ
てリングに出力し、狭スペクトル幅の波を第一の光路か
ら出力ポートに分離する。
に、方向性結合器、またはファラデイ旋光器等の光サー
キュレータを配置することにより提供され、これによ
り、広スペクトル幅の放射を結合器の第一の光路に沿っ
てリングに出力し、狭スペクトル幅の波を第一の光路か
ら出力ポートに分離する。
図は本発明実施例装置のブロック構成図を示し、この図
を参照してスペクトル幅は比較的狭い放射を発生するた
めの方法および装置について説明する。
を参照してスペクトル幅は比較的狭い放射を発生するた
めの方法および装置について説明する。
図に示した装置はDFB半導体レーザ１を含み、このレー
ザ１は10MHzというスペクトル幅の比較的広い連続的光
波を発生する。一例として、この光波の中心波長を0.63
μｍないし1.65μｍの範囲内にし、パワーを0.56mWと小
さくする。この広スペクトル幅の光波を第一の光路２に
沿って一般的な構成の方向性結合器３に導く。この放射
は、方向性結合器３から、別の光結合器４を経由して光
ファイバ・リング５に出力される。光ファイバ・リング
５は、ある長さの、例えば10mの長さの単一モード光フ
ァイバにより構成される。光ファイバ・リングについて
は、ストークス他によるオプティクス・レターズ第７巻
（1982年）第509頁ないし第511頁の論文（L.F.Storkes
et al、Optics Lett.7（1982）pp509−511）に詳しく説
明されている。
ザ１は10MHzというスペクトル幅の比較的広い連続的光
波を発生する。一例として、この光波の中心波長を0.63
μｍないし1.65μｍの範囲内にし、パワーを0.56mWと小
さくする。この広スペクトル幅の光波を第一の光路２に
沿って一般的な構成の方向性結合器３に導く。この放射
は、方向性結合器３から、別の光結合器４を経由して光
ファイバ・リング５に出力される。光ファイバ・リング
５は、ある長さの、例えば10mの長さの単一モード光フ
ァイバにより構成される。光ファイバ・リングについて
は、ストークス他によるオプティクス・レターズ第７巻
（1982年）第509頁ないし第511頁の論文（L.F.Storkes
et al、Optics Lett.7（1982）pp509−511）に詳しく説
明されている。
注入光波のパワーが十分なときには、誘導ブリルアン散
乱が生じ、この結果、波数ベクトルが注入放射と平行か
つ反対方向のストークス波が発生する。このストークス
波は、光ファイバ・リング５から出力され、第一の光路
２に沿って方向性結合器３に伝搬する。ストークス波が
注入放射と反対方向に伝搬するので、方向性結合器３に
より第一の経路２から分離され、出力ポート６に導かれ
る。
乱が生じ、この結果、波数ベクトルが注入放射と平行か
つ反対方向のストークス波が発生する。このストークス
波は、光ファイバ・リング５から出力され、第一の光路
２に沿って方向性結合器３に伝搬する。ストークス波が
注入放射と反対方向に伝搬するので、方向性結合器３に
より第一の経路２から分離され、出力ポート６に導かれ
る。
ストークス波は、スペクトル幅が1MHzと本来的に元の放
射のスペクトル幅より狭く、周波数が音響周波数fAだけ
シフトしている。この周波数シフトは、 fA＝２vAｎλ の式で与えられる。ここで、 vAは光ファイバ・リングの音速、 ｎは光ファイバ・リングの反射率、 λは光波長 である。
射のスペクトル幅より狭く、周波数が音響周波数fAだけ
シフトしている。この周波数シフトは、 fA＝２vAｎλ の式で与えられる。ここで、 vAは光ファイバ・リングの音速、 ｎは光ファイバ・リングの反射率、 λは光波長 である。
光ファイバ・リング５を溶融シリカで製造した場合に
は、11.1GHzの周波数シフトが発生する。
は、11.1GHzの周波数シフトが発生する。
この周波数シフトは、励起用のレーザ１の周波数（fP）
に依存し、励起周波数を調整することにより、狭スペク
トル幅の波の周波数を単純に選択できる。さらに、周波
数シフトは温度および周囲の状況に依存しない。
に依存し、励起周波数を調整することにより、狭スペク
トル幅の波の周波数を単純に選択できる。さらに、周波
数シフトは温度および周囲の状況に依存しない。
周波数シフトが生じることから、パワーの反射による問
題を防ぐことができ、どのようなアイソレータも必要と
しない。
題を防ぐことができ、どのようなアイソレータも必要と
しない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ワイアット リチャード 英国アイピー５ ７エスエヌ・サフォー ク・イプスウィッチ・マートレシャムヒー ス・サリアーズクローズ27番地
Claims (8)
- 【請求項１】スペクトル幅が比較的広いコヒーレント放
射を発生する放射源（１）と、 この放射源からの放射が注入され、使用時には上記放射
源が発生した放射を散乱し、この放射とは反対方向に伝
搬するスペクトル幅が比較的狭いコヒーレント波を発生
する導波路リング（５）と、 注入された放射からスペクトル幅が狭い波を分離する分
離手段と を備えたコヒーレント放射発生装置。 - 【請求項２】放射は光放射を含む請求の範囲第１項に記
載のコヒーレント放射発生装置。 - 【請求項３】分離手段は、放射源と導波路リングとの間
に配置され、スペクトル幅が比較的広い放射を第一の光
路に沿って導波路リングに導き、スペクトル幅が比較的
狭い放射を第一の光路から分離して出力ポートに導く方
向性結合器（３）を含む請求の範囲第１項または第２項
に記載のコヒーレント放射発生装置。 - 【請求項４】放射源により発生された放射および導波路
リングは、使用時に誘導ブリルアン散乱が発生する構成
である請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
のコヒーレント放射発生装置。 - 【請求項５】スペクトル幅が比較的狭いコヒーレント波
はスペクトル幅が1MHz以下である請求項１記載のコヒー
レント放射発生装置。 - 【請求項６】スペクトル幅が比較的広い放射を導波路リ
ングに注入し、この放射がこの導波路リング内で散乱を
生じさせることによりこの放射とは反対方向に伝搬する
スペクトル幅が比較的狭いコヒーレント波を発生させ、 注入された放射から上記スペクトル幅が比較的狭いコヒ
ーレント波を分離する ことを特徴とする スペクトル幅が比較的狭い放射を発生する方法。 - 【請求項７】放射は光放射を含む請求の範囲第６項に記
載の方法。 - 【請求項８】上記導波路リング内で生じさせる散乱は、
誘導ブリルアン散乱である請求の範囲第６項または第７
項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB858511690A GB8511690D0 (en) | 1985-05-09 | 1985-05-09 | Generating coherent radiation |
| GB8511690 | 1985-05-09 | ||
| PCT/GB1986/000253 WO1986006885A1 (en) | 1985-05-09 | 1986-05-09 | Method and apparatus for generating coherent radiation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62502818A JPS62502818A (ja) | 1987-11-12 |
| JPH0732294B2 true JPH0732294B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=10578843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61502619A Expired - Lifetime JPH0732294B2 (ja) | 1985-05-09 | 1986-05-09 | コヒ−レント放射発生方法および装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4780876A (ja) |
| EP (1) | EP0221946B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0732294B2 (ja) |
| CA (1) | CA1261447A (ja) |
| DE (1) | DE3675888D1 (ja) |
| GB (1) | GB8511690D0 (ja) |
| WO (1) | WO1986006885A1 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4938556A (en) * | 1983-11-25 | 1990-07-03 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Superfluorescent broadband fiber laser source |
| EP0186299B1 (en) * | 1984-12-13 | 1990-04-18 | Stc Plc | Optical amplifier |
| US4815804A (en) * | 1985-02-08 | 1989-03-28 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | In-line fiber optic memory and method of using same |
| US4778238A (en) * | 1985-08-01 | 1988-10-18 | Hicks John W | Optical communications systems and process for signal amplification using stimulated brillouin scattering (SBS) and laser utilized in the system |
| US4964131A (en) * | 1988-12-16 | 1990-10-16 | The Board Of Trustees Of The Leland Standford Junior University | Broadband optical fiber laser |
| US5088095A (en) * | 1991-01-31 | 1992-02-11 | At&T Bell Laboratories | Gain stabilized fiber amplifier |
| DE4218905A1 (de) * | 1992-06-09 | 1993-12-16 | Bodenseewerk Geraetetech | Brillouin-Ringlaser |
| US5260954A (en) * | 1992-10-29 | 1993-11-09 | The Unived States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Pulse compression and prepulse suppression apparatus |
| US6731423B1 (en) * | 2001-08-15 | 2004-05-04 | Neumann Information Systems Inc | Optical amplifier and method |
| US7269190B2 (en) * | 2002-10-02 | 2007-09-11 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Er-doped superfluorescent fiber source with enhanced mean wavelength stability |
| AU2003290975A1 (en) * | 2002-11-15 | 2004-06-15 | Hrl Laboratories, Llc | Limiter for selectively attenuating modulation sidebands of a rf modulated light wave |
| US7272160B1 (en) | 2005-01-24 | 2007-09-18 | Np Photonics, Inc | Single-frequency Brillouin fiber ring laser with extremely narrow linewidth |
| WO2008151384A1 (en) * | 2007-06-14 | 2008-12-18 | The University Of Sydney | Optical signal to noise monitor |
| US20110134940A1 (en) * | 2009-12-08 | 2011-06-09 | Schlumberger Technology Corporation | Narrow linewidth brillouin laser |
| CN106684704B (zh) * | 2017-03-29 | 2019-09-17 | 重庆大学 | 超窄线宽激光器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4107628A (en) * | 1977-05-02 | 1978-08-15 | Canadian Patents And Development Limited | CW Brillouin ring laser |
| US4530097A (en) * | 1982-09-29 | 1985-07-16 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Brillouin ring laser |
-
1985
- 1985-05-09 GB GB858511690A patent/GB8511690D0/en active Pending
-
1986
- 1986-05-09 DE DE8686902882T patent/DE3675888D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-05-09 EP EP86902882A patent/EP0221946B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-05-09 WO PCT/GB1986/000253 patent/WO1986006885A1/en active IP Right Grant
- 1986-05-09 JP JP61502619A patent/JPH0732294B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-05-09 CA CA000508769A patent/CA1261447A/en not_active Expired
- 1986-05-09 US US07/002,717 patent/US4780876A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0221946B1 (en) | 1990-11-28 |
| EP0221946A1 (en) | 1987-05-20 |
| CA1261447A (en) | 1989-09-26 |
| GB8511690D0 (en) | 1985-06-19 |
| WO1986006885A1 (en) | 1986-11-20 |
| US4780876A (en) | 1988-10-25 |
| DE3675888D1 (de) | 1991-01-10 |
| JPS62502818A (ja) | 1987-11-12 |
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