JPH10107345A - クラッド層ポンプファイバレーザを有する装置 - Google Patents
クラッド層ポンプファイバレーザを有する装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ハイパワーのクラッド層ポンプの光ファイバ
レーザ（ＣＰＦＬ）を提供する。 【解決手段】 本発明は、改良されたＣＰＦＬを有する
システム（例えばこのような増幅器を有する光ファイバ
増幅器あるいは通信システム）で実現される。本発明の
ＣＰＦＬは、高屈折率のコアと、このコアを包囲する低
屈折率のクラッド層を有するある長さの光ファイバを含
む。このコアの直径ｄc は、光ファイバが波長λのレー
ザ発振の導波基本空間モードＬＰ01をサポートできるよ
う選択される。このレーザ発振のＰＬ01モードは、ｄ01
のモード直径を有する。このコアは、稀土類ドーパント
（例、ＮｄまたはＹｂ）を含有し、波長λのレーザ発振
を行う。稀土類ドーパントはコアを有する光ファイバの
部分内に分散して、その直径ｄREはｄ01よりも大きい。
レーザ（ＣＰＦＬ）を提供する。 【解決手段】 本発明は、改良されたＣＰＦＬを有する
システム（例えばこのような増幅器を有する光ファイバ
増幅器あるいは通信システム）で実現される。本発明の
ＣＰＦＬは、高屈折率のコアと、このコアを包囲する低
屈折率のクラッド層を有するある長さの光ファイバを含
む。このコアの直径ｄc は、光ファイバが波長λのレー
ザ発振の導波基本空間モードＬＰ01をサポートできるよ
う選択される。このレーザ発振のＰＬ01モードは、ｄ01
のモード直径を有する。このコアは、稀土類ドーパント
（例、ＮｄまたはＹｂ）を含有し、波長λのレーザ発振
を行う。稀土類ドーパントはコアを有する光ファイバの
部分内に分散して、その直径ｄREはｄ01よりも大きい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、クラッド層ポンプ
の光ファイバレーザを含む装置とシステムに関する。
の光ファイバレーザを含む装置とシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】クラッド層ポンプのファイバレーザ（Cl
adding pumped fiber lasers（ＣＰＦＬ））は公知であ
り、これに関しては、例えば H. Po et al. 著の Elect
ronicsLetters, Vol. 29(17), p. 1500, Aug 19, 1993
と、P. Glas et al. 著の Optics Communications, Vo
l. 122, p. 163, Jan. 1, 1996 と米国特許第５，１２
１，４６０号を参照のこと。このようなレーザは、高い
光学パワー（例、１０Ｗ）を生成するのに用いられ、そ
してファイバ増幅器あるいはレーザをポンピングするの
に用いられる。
adding pumped fiber lasers（ＣＰＦＬ））は公知であ
り、これに関しては、例えば H. Po et al. 著の Elect
ronicsLetters, Vol. 29(17), p. 1500, Aug 19, 1993
と、P. Glas et al. 著の Optics Communications, Vo
l. 122, p. 163, Jan. 1, 1996 と米国特許第５，１２
１，４６０号を参照のこと。このようなレーザは、高い
光学パワー（例、１０Ｗ）を生成するのに用いられ、そ
してファイバ増幅器あるいはレーザをポンピングするの
に用いられる。
【０００３】ＣＰＦＬにおいては、広面積のレーザダイ
オードからの光学パワーは、クラッド層ポンプファイバ
の稀土類（例、Ｎｄ，Ｙｂ）ドープのコア内でシングル
モードレーザ発振に変換される。高ポンプパワーをＣＰ
ＦＬに結合するために、通常は比較的大きな直径のクラ
ッド層（例、２５０μｍ以上）を有するファイバを使用
することが必要である。しかし、ＣＰＦＬのシングルモ
ード出力の従来の要件により、ＣＰＦＬのコアの直径は
８μｍ以下に抑えられている。
オードからの光学パワーは、クラッド層ポンプファイバ
の稀土類（例、Ｎｄ，Ｙｂ）ドープのコア内でシングル
モードレーザ発振に変換される。高ポンプパワーをＣＰ
ＦＬに結合するために、通常は比較的大きな直径のクラ
ッド層（例、２５０μｍ以上）を有するファイバを使用
することが必要である。しかし、ＣＰＦＬのシングルモ
ード出力の従来の要件により、ＣＰＦＬのコアの直径は
８μｍ以下に抑えられている。
【０００４】このようにクラッド層の断面とコアの断面
との面積の不均衡により、デバイスの長さが長くなる、
例えば２００ｍにする必要がある。その理由は、ＣＰＦ
Ｌ構造体内のポンプ放射の吸収は、コア対クラッド層の
断面積比に比例するからである。さらにまた従来のＣＰ
ＦＬ構造体においては、ファイバのコア内の光学パワー
密度は高く、特にハイパワーのＣＰＦＬにおいては、そ
の構成材料に損傷を与えるほど大きいものである。
との面積の不均衡により、デバイスの長さが長くなる、
例えば２００ｍにする必要がある。その理由は、ＣＰＦ
Ｌ構造体内のポンプ放射の吸収は、コア対クラッド層の
断面積比に比例するからである。さらにまた従来のＣＰ
ＦＬ構造体においては、ファイバのコア内の光学パワー
密度は高く、特にハイパワーのＣＰＦＬにおいては、そ
の構成材料に損傷を与えるほど大きいものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、ハイパワーのＣＰＦＬを提供することである。
的は、ハイパワーのＣＰＦＬを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、改良されたＣ
ＰＦＬを有するシステム（例えばこのような増幅器を有
する光ファイバ増幅器あるいは通信システム）で実現さ
れる。例えばこの改良されたＣＰＦＬは、類似の従来の
ＣＰＦＬよりも短く（例、１００ｍ以下の長さ）および
／あるいは類似の従来のＣＰＦＬよりもより高いパワー
でもって動作可能である。
ＰＦＬを有するシステム（例えばこのような増幅器を有
する光ファイバ増幅器あるいは通信システム）で実現さ
れる。例えばこの改良されたＣＰＦＬは、類似の従来の
ＣＰＦＬよりも短く（例、１００ｍ以下の長さ）および
／あるいは類似の従来のＣＰＦＬよりもより高いパワー
でもって動作可能である。
【０００７】本発明のＣＰＦＬは、高屈折率（ほぼ円
形）のコアと、このコアを包囲する低屈折率のクラッド
層を有するある長さの光ファイバを含む。このコアは、
直径ｄc を有し、光ファイバは、波長λのレーザ発振の
導波基本空間モードＬＰ01をサポートする。このレーザ
発振のＬＰ01モードは、モード直径ｄ01を有する。この
コアは、稀土類ドーパント（例、ＮｄまたはＹｂ）を含
有し、波長λのレーザ発振を行う。さらに本発明の装置
は、波長λp（λp＜λ）のポンプ発振を光ファイバ内に
導入する手段を有する。
形）のコアと、このコアを包囲する低屈折率のクラッド
層を有するある長さの光ファイバを含む。このコアは、
直径ｄc を有し、光ファイバは、波長λのレーザ発振の
導波基本空間モードＬＰ01をサポートする。このレーザ
発振のＬＰ01モードは、モード直径ｄ01を有する。この
コアは、稀土類ドーパント（例、ＮｄまたはＹｂ）を含
有し、波長λのレーザ発振を行う。さらに本発明の装置
は、波長λp（λp＜λ）のポンプ発振を光ファイバ内に
導入する手段を有する。
【０００８】本発明にとって重要なことは、稀土類ドー
パントはコアを有する光ファイバの部分内に分散して、
その直径ｄREはｄ01よりも大きい。
パントはコアを有する光ファイバの部分内に分散して、
その直径ｄREはｄ01よりも大きい。
【０００９】本発明の一実施例においては、コアの直径
ｄc はＬＰ01モードはレーザ発振の導波空間モードのみ
であるよう選択され、そして稀土類ドーパントはコア内
に分散して第１クラッド領域がこのコアに隣接してい
る。
ｄc はＬＰ01モードはレーザ発振の導波空間モードのみ
であるよう選択され、そして稀土類ドーパントはコア内
に分散して第１クラッド領域がこのコアに隣接してい
る。
【００１０】本発明の他の実施例においては、コア直径
ｄc は光ファイバがＬＰ01モードに加えてレーザ発振の
少なくとも１つのより高次の導波モード（通常ＬＰ11と
称するがＬＰ02を排除するものではない）を有するよう
選択され、そして稀土類ドーパントの直径ｄREはｄc に
等しいかあるいはそれ以上である。
ｄc は光ファイバがＬＰ01モードに加えてレーザ発振の
少なくとも１つのより高次の導波モード（通常ＬＰ11と
称するがＬＰ02を排除するものではない）を有するよう
選択され、そして稀土類ドーパントの直径ｄREはｄc に
等しいかあるいはそれ以上である。
【００１１】ＬＰ01モードの直径（ｄ01）は、波長λに
おいて全ＬＰ01パワーの７０％を含む光ファイバの断面
積の直径として定義する。ＬＰ01モードの形状およびｄ
01の値は、T. Lenahan 著の Bell System Technical Jo
urnal, Vol. 62, p. 2663 (1983)に記載された数値計算
により決定できる。さらにまた様々なモードについて
は、前掲の米国特許第５，１２１，４６０号を参照のこ
と。
おいて全ＬＰ01パワーの７０％を含む光ファイバの断面
積の直径として定義する。ＬＰ01モードの形状およびｄ
01の値は、T. Lenahan 著の Bell System Technical Jo
urnal, Vol. 62, p. 2663 (1983)に記載された数値計算
により決定できる。さらにまた様々なモードについて
は、前掲の米国特許第５，１２１，４６０号を参照のこ
と。
【００１２】稀土類ドーパント分布の直径（ｄRE）は、
光ファイバ中の稀土類ドーパントの全量の９０％を含む
断面積の直径として定義する。
光ファイバ中の稀土類ドーパントの全量の９０％を含む
断面積の直径として定義する。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１はＣＰＦＬ用の光ファイバ１
０の断面図である。同図において、コア１２の周囲に内
側（第１）クラッド層１３と外側（第２）クラッド層１
１とが形成されている。図２は半径ｒと光ファイバ１０
の屈折率ｎの関係を表す図で、１２′はコア１２の屈折
率で、１１′と１３′はそれぞれクラッド層１１，１３
の屈折率である。稀土類ドーパント（Ｎｄ）の濃度は、
コア１２，内側（第１）クラッド層１３に亘ってほぼ一
定で、コア１２はさらに屈折率上昇用ドーパント（Ｇ
ｅ）を含む。
０の断面図である。同図において、コア１２の周囲に内
側（第１）クラッド層１３と外側（第２）クラッド層１
１とが形成されている。図２は半径ｒと光ファイバ１０
の屈折率ｎの関係を表す図で、１２′はコア１２の屈折
率で、１１′と１３′はそれぞれクラッド層１１，１３
の屈折率である。稀土類ドーパント（Ｎｄ）の濃度は、
コア１２，内側（第１）クラッド層１３に亘ってほぼ一
定で、コア１２はさらに屈折率上昇用ドーパント（Ｇ
ｅ）を含む。
【００１４】コアの直径ｄc は約８μｍで、その直径と
屈折率は光ファイバがレーザ波長λでシングルモードフ
ァイバであるように選択される。言い換えると光ファイ
バは、波長λで唯一の導波モード即ち基本空間モードＬ
Ｐ01を有する。光ファイバにおいてこの有効モード直径
はｄ01とする。図１，２の本発明の一実施例において
は、内側（第１）クラッド層１３の外部直径ｄRE＞１．
１ｄ01となるよう選択される。
屈折率は光ファイバがレーザ波長λでシングルモードフ
ァイバであるように選択される。言い換えると光ファイ
バは、波長λで唯一の導波モード即ち基本空間モードＬ
Ｐ01を有する。光ファイバにおいてこの有効モード直径
はｄ01とする。図１，２の本発明の一実施例において
は、内側（第１）クラッド層１３の外部直径ｄRE＞１．
１ｄ01となるよう選択される。
【００１５】小さな径のｄREに対しては、本発明の一実
施例による利点（例えば、ポンプ放射を光ファイバのコ
アに結合する向上率）は小さい。例えばｄRE＝１．１ｄ
01の場合にはＣＰＦＬの長さの減少率は、従来の対応す
るＣＰＦＬの長さの２０％以下でしかない。
施例による利点（例えば、ポンプ放射を光ファイバのコ
アに結合する向上率）は小さい。例えばｄRE＝１．１ｄ
01の場合にはＣＰＦＬの長さの減少率は、従来の対応す
るＣＰＦＬの長さの２０％以下でしかない。
【００１６】本発明の一実施例においては、コアの直径
と屈折率は、光ファイバは波長λで、少なくとも２個の
導波空間モード（ＬＰ01とＬＰ11）を有するよう選択さ
れる。マルチモード（例、デュアルモード）の光ファイ
バのコアの直径はシングルモードファイバのコアよりも
遥かに大きくクラッド層からのポンプ放射を稀土類をド
ープしたコアにより容易に結合できるようにしている。
と屈折率は、光ファイバは波長λで、少なくとも２個の
導波空間モード（ＬＰ01とＬＰ11）を有するよう選択さ
れる。マルチモード（例、デュアルモード）の光ファイ
バのコアの直径はシングルモードファイバのコアよりも
遥かに大きくクラッド層からのポンプ放射を稀土類をド
ープしたコアにより容易に結合できるようにしている。
【００１７】図３は、デュアルモードファイバ３０の屈
折率プロファイルを表し、参照番号３１は通常Ｇｅをド
ープしたコアを、参照番号３２はクラッド層を表す。経
験的にこのコアの直径は、稀土類元素が分布した領域の
直径にほぼ等しいが、後者（即ち、稀土類元素が分布し
た領域の直径）は前者（コアの直径）以上でもよい。
折率プロファイルを表し、参照番号３１は通常Ｇｅをド
ープしたコアを、参照番号３２はクラッド層を表す。経
験的にこのコアの直径は、稀土類元素が分布した領域の
直径にほぼ等しいが、後者（即ち、稀土類元素が分布し
た領域の直径）は前者（コアの直径）以上でもよい。
【００１８】図４は、本発明によりクラッド層ポンプ光
ファイバレーザ４０とファイバ増幅器とを有する光ファ
イバ通信システムの関連部分を表す図である。
ファイバレーザ４０とファイバ増幅器とを有する光ファ
イバ通信システムの関連部分を表す図である。
【００１９】波長λp のポンプ放射が従来方法によりデ
ュアルモード光ファイバ４１のクラッド層に導入され
る。このファイバのコアには適当な稀土類ドーパント
（例、ＮｄまたはＹｂ）がドーピングされ、そしてｄRE
はｄc にほぼ等しい。ポンプ放射がコアに結合され、そ
して稀土類ドーパントイオンにより吸収され波長λのレ
ーザ発振となる。そしてコア内を伝播する放射の一部は
ＬＰ01モードとＬＰ11モードである。
ュアルモード光ファイバ４１のクラッド層に導入され
る。このファイバのコアには適当な稀土類ドーパント
（例、ＮｄまたはＹｂ）がドーピングされ、そしてｄRE
はｄc にほぼ等しい。ポンプ放射がコアに結合され、そ
して稀土類ドーパントイオンにより吸収され波長λのレ
ーザ発振となる。そしてコア内を伝播する放射の一部は
ＬＰ01モードとＬＰ11モードである。
【００２０】デュアルモードファイバ４１は、屈折率グ
レーティング４５，４６，４７を有し、これらは米国特
許出願０８／７１２，６９４に記載されたモード結合グ
レーティングを有する。このグレーティングは、光ファ
イバのコア内のみに存在し、クラッド層内のポンプ放射
には何等影響を及ぼさない。
レーティング４５，４６，４７を有し、これらは米国特
許出願０８／７１２，６９４に記載されたモード結合グ
レーティングを有する。このグレーティングは、光ファ
イバのコア内のみに存在し、クラッド層内のポンプ放射
には何等影響を及ぼさない。
【００２１】屈折率グレーティング４５は、高反射率
（ほぼ１００％の反射率）のモード結合グレーティング
（mode coupling grating（ＭＣＧ））である。このよ
うなグレーティングは、波長λの入射光ＬＰ01放射をＬ
Ｐ11放射として反射し、そしてその逆も行うよう選択さ
れる。グレーティング４６は、中間の反射率（例；約９
８％の反射と約２％の透過）のＭＣＧであり、波長λの
入射ＬＰ01放射の一部ｘをＬＰ01として透過し、一部
（１−ｘ）をＬＰ11として反射し、入射ＬＰ11のｘ′
（必ずしもｘに等しくはない）をＬＰ11として透過し、
そして一部（１−ｘ′）をＬＰ01として反射する。
（ほぼ１００％の反射率）のモード結合グレーティング
（mode coupling grating（ＭＣＧ））である。このよ
うなグレーティングは、波長λの入射光ＬＰ01放射をＬ
Ｐ11放射として反射し、そしてその逆も行うよう選択さ
れる。グレーティング４６は、中間の反射率（例；約９
８％の反射と約２％の透過）のＭＣＧであり、波長λの
入射ＬＰ01放射の一部ｘをＬＰ01として透過し、一部
（１−ｘ）をＬＰ11として反射し、入射ＬＰ11のｘ′
（必ずしもｘに等しくはない）をＬＰ11として透過し、
そして一部（１−ｘ′）をＬＰ01として反射する。
【００２２】グレーティング４７は高反射率（ほぼ１０
０％）のグレーティングで波長λの入射ＬＰ11放射のほ
ぼ１００％をＬＰ11として反射し、波長λの全ての入射
ＬＰ01をＬＰ01として透過する。このレーザは、ＬＰ11
の代わりＬＰ02を用いるよう設計することもできる。
０％）のグレーティングで波長λの入射ＬＰ11放射のほ
ぼ１００％をＬＰ11として反射し、波長λの全ての入射
ＬＰ01をＬＰ01として透過する。このレーザは、ＬＰ11
の代わりＬＰ02を用いるよう設計することもできる。
【００２３】上記の特性を有するグレーティングは公知
であり、前掲の米国特許出願０８／７１２，６９４にそ
の製造方法は開示されている。
であり、前掲の米国特許出願０８／７１２，６９４にそ
の製造方法は開示されている。
【００２４】次にクラッド層ポンプ光ファイバレーザ４
０の動作を説明するが、屈折率グレーティング４５−４
７は双方性要素であり、即ちこのグレーティングは、下
流方向放射と上流方向放射に対し、同一の機能を実行す
る。
０の動作を説明するが、屈折率グレーティング４５−４
７は双方性要素であり、即ちこのグレーティングは、下
流方向放射と上流方向放射に対し、同一の機能を実行す
る。
【００２５】次にクラッド層ポンプ光ファイバレーザ４
０の動作について説明する。例えば波長λの上流方向に
伝搬するＬＰ11の放射について考えてみる。この放射
は、屈折率グレーティング４５でＬＰ01として反射され
（４８０）、そしてグレーティング４６まで伝播し、そ
こで一部（１−ｘ）がＬＰ11として反射され（４８
１）、一部ｘはＬＰ01として伝播し、グレーティング４
７を何等変化せずに通過して（４８２）、その後使用さ
れる。
０の動作について説明する。例えば波長λの上流方向に
伝搬するＬＰ11の放射について考えてみる。この放射
は、屈折率グレーティング４５でＬＰ01として反射され
（４８０）、そしてグレーティング４６まで伝播し、そ
こで一部（１−ｘ）がＬＰ11として反射され（４８
１）、一部ｘはＬＰ01として伝播し、グレーティング４
７を何等変化せずに通過して（４８２）、その後使用さ
れる。
【００２６】この反射された一部（１−ｘ）は、屈折率
グレーティング４５まで伝播し、グレーティング４６に
伝播するＬＰ01として反射され、グレーティング４６で
一部ｘはＬＰ01として透過し、一部（１−ｘ）はＬＰ11
として反射される。伝送された一部ｘは、グレーティン
グ４７を通過し、さらにその後使用される。レーザキャ
ビティ内の放射性の他の要素の類似の理由付けを用いる
ことにより本発明のレーザの動作は容易に明かとなる。
グレーティング４５まで伝播し、グレーティング４６に
伝播するＬＰ01として反射され、グレーティング４６で
一部ｘはＬＰ01として透過し、一部（１−ｘ）はＬＰ11
として反射される。伝送された一部ｘは、グレーティン
グ４７を通過し、さらにその後使用される。レーザキャ
ビティ内の放射性の他の要素の類似の理由付けを用いる
ことにより本発明のレーザの動作は容易に明かとなる。
【００２７】図４において、参照符号４８０−４８４
は、グレーティングにより行われる機能を特定するため
のものである。例えば、参照番号４８１はグレーティン
グ４６は入射光の一部（例、２％）を何等変化させずに
伝送し、そして反射された部分のモードを変化させるこ
とを意味する。参照番号４８２と４８４は、それぞれ入
射光ＬＰ01の未変化の伝送と入射光ＬＰ11の未変化の反
射を表す。
は、グレーティングにより行われる機能を特定するため
のものである。例えば、参照番号４８１はグレーティン
グ４６は入射光の一部（例、２％）を何等変化させずに
伝送し、そして反射された部分のモードを変化させるこ
とを意味する。参照番号４８２と４８４は、それぞれ入
射光ＬＰ01の未変化の伝送と入射光ＬＰ11の未変化の反
射を表す。
【００２８】図４において、グレーティング４７を通過
する波長λのＬＰ01放射は、ファイバカプラ（ＷＤＭ）
４２まで伝播してシングルモードファイバ４３に結合さ
れ、そして従来の稀土類ドープ増幅器ファイバ４４まで
伝播してポンプ放射として機能する。
する波長λのＬＰ01放射は、ファイバカプラ（ＷＤＭ）
４２まで伝播してシングルモードファイバ４３に結合さ
れ、そして従来の稀土類ドープ増幅器ファイバ４４まで
伝播してポンプ放射として機能する。
【００２９】図４の実施例は本発明よる唯一のポンプレ
ーザ構成を表すものではない。例えば、レーザキャビテ
ィ内に２つの長距離（透過）モードコンバータグレーテ
ィングを有するレーザを具備することも可能である。
ーザ構成を表すものではない。例えば、レーザキャビテ
ィ内に２つの長距離（透過）モードコンバータグレーテ
ィングを有するレーザを具備することも可能である。
【００３０】図５において、ポンプ放射λp は、デュア
ルモードファイバ５１のクラッド層に結合され、さらに
ファイバの稀土類をドープしたコアに結合される。グレ
ーティング５２は、ＭＣＧで、このＭＣＧは入射レーザ
放射（波長λ）のほぼ１００％を変換して反射する。そ
してこの変換は、ＬＰ01からＬＰ11あるいはＬＰ11から
ＬＰ01である。
ルモードファイバ５１のクラッド層に結合され、さらに
ファイバの稀土類をドープしたコアに結合される。グレ
ーティング５２は、ＭＣＧで、このＭＣＧは入射レーザ
放射（波長λ）のほぼ１００％を変換して反射する。そ
してこの変換は、ＬＰ01からＬＰ11あるいはＬＰ11から
ＬＰ01である。
【００３１】グレーティング５３は、入射ＬＰ11放射の
ほぼ１００％を反射し、入射放射ＬＰ01のほぼ１００％
を透過するが、この場合両方ともモード変換は行われな
い。そしてグレーティング５４は、入射放射ＬＰ01の所
定部分（例、１０％）を透過し、残り（例、９０％）を
反射させるが、この場合も両方ともモード変換は行われ
ない。グレーティング５４を介して伝送されるＬＰ01レ
ーザ放射は、例えば光ファイバ増幅器（図示せず）まで
シングルモードファイバ５５内を導かれる。
ほぼ１００％を反射し、入射放射ＬＰ01のほぼ１００％
を透過するが、この場合両方ともモード変換は行われな
い。そしてグレーティング５４は、入射放射ＬＰ01の所
定部分（例、１０％）を透過し、残り（例、９０％）を
反射させるが、この場合も両方ともモード変換は行われ
ない。グレーティング５４を介して伝送されるＬＰ01レ
ーザ放射は、例えば光ファイバ増幅器（図示せず）まで
シングルモードファイバ５５内を導かれる。
【００３２】図６の実施例は、図５の実施例に類似した
構成であるが、グレーティング６３，６４，ファイバ６
５は、図５の対応するそれぞれの要素とは異なったもの
である。グレーティング６３のは、波長λの入射放射Ｌ
Ｐ01のほぼ１００％を反射し、その波長の入射放射ＬＰ
11のほぼ１００％を透過するが、この場合両方ともモー
ド変換は行われない。グレーティング６４は、波長λの
入射放射ＬＰ11のほぼ１０％を透過し、残りを反射させ
るが、この場合両方ともモード変換は行われない。ファ
イバ６５は波長λの導波ＬＰ01とＬＰ11の放射用の放射
モードに適したデュアルモードファイバである。
構成であるが、グレーティング６３，６４，ファイバ６
５は、図５の対応するそれぞれの要素とは異なったもの
である。グレーティング６３のは、波長λの入射放射Ｌ
Ｐ01のほぼ１００％を反射し、その波長の入射放射ＬＰ
11のほぼ１００％を透過するが、この場合両方ともモー
ド変換は行われない。グレーティング６４は、波長λの
入射放射ＬＰ11のほぼ１０％を透過し、残りを反射させ
るが、この場合両方ともモード変換は行われない。ファ
イバ６５は波長λの導波ＬＰ01とＬＰ11の放射用の放射
モードに適したデュアルモードファイバである。
【００３３】図５，６の実施例は、ＬＰ11の代わりにＬ
Ｐ02を用いるためのものである。
Ｐ02を用いるためのものである。
【００３４】本発明のさらなる実施例においては、図
５，６のレーザは並列に動作して結合出力を出すように
構成することもできる。図４の組み合わせは、光ファイ
バ通信システム４００の一部であり、この光ファイバ通
信システム４００は従来の要素、例えば送信器４０１と
受信機４０２を接続する光ファイバ伝送パスとを有す
る。図５，６の実施例は類似のシステムの一部である。
５，６のレーザは並列に動作して結合出力を出すように
構成することもできる。図４の組み合わせは、光ファイ
バ通信システム４００の一部であり、この光ファイバ通
信システム４００は従来の要素、例えば送信器４０１と
受信機４０２を接続する光ファイバ伝送パスとを有す
る。図５，６の実施例は類似のシステムの一部である。
【００３５】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、ハイパワー
のＣＰＦＬを提供することである。本発明は、改良され
たＣＰＦＬを有するシステム、例えばこのような増幅器
を有する光ファイバ増幅器あるいは通信システムで実現
される。この改良されたＣＰＦＬは、類似の従来のＣＰ
ＦＬよりも短く（例、１００ｍ以下の長さ）および／あ
るいは類似の従来のＣＰＦＬよりもより高いパワーでも
って動作可能である。本発明のＣＰＦＬは、高屈折率
（ほぼ円形）のコアと、このコアを包囲する低屈折率の
クラッド層を有するある長さの光ファイバを含む。
のＣＰＦＬを提供することである。本発明は、改良され
たＣＰＦＬを有するシステム、例えばこのような増幅器
を有する光ファイバ増幅器あるいは通信システムで実現
される。この改良されたＣＰＦＬは、類似の従来のＣＰ
ＦＬよりも短く（例、１００ｍ以下の長さ）および／あ
るいは類似の従来のＣＰＦＬよりもより高いパワーでも
って動作可能である。本発明のＣＰＦＬは、高屈折率
（ほぼ円形）のコアと、このコアを包囲する低屈折率の
クラッド層を有するある長さの光ファイバを含む。
【図１】本発明によるＣＰＦＬのファイバの断面図
【図２】図１のファイバの屈折率プロファイルを表す図
【図３】本発明の他のＣＰＦＬのファイバの屈折率プロ
ファイルを表す図
ファイルを表す図
【図４】本発明のＣＰＦＬを有する光ファイバ通信シス
テムの関連部分を表す図
テムの関連部分を表す図
【図５】本発明の他の実施例を表す図
【図６】本発明の他の実施例を表す図
１０ 光ファイバ １１ 外側（第２）クラッド層 １２ コア １３ 内側（第１）クラッド層 ４０ クラッド層ポンプ光ファイバレーザ ４１ デュアルモードファイバ ４２ ファイバカプラ（ＷＤＭ） ４３ シングルモードファイバ ４４ 稀土類ドープ増幅器ファイバ ４５，４６，４７ 屈折率グレーティング ５２，５３，５４，６３，６４ グレーティング ４００ 光ファイバ通信システム ４０１ 送信器 ４０２ 受信機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 アシシュ マドカー ベンサーカー アメリカ合衆国、07922 ニュージャージ ー、バークレー ハイツ、ダリア レーン 10
Claims (13)
- 【請求項１】 低屈折率のクラッド層（１３）により包
囲される高屈折率の円形コア（１２）とを有するある長
さの光ファイバを含むクラッド層ポンプファイバレーザ
（４０）を有する装置において、 前記コアの直径ｄc は、前記光ファイバが波長λのレー
ザ放射の基本導波空間モードＬＰ01をサポートできるよ
う選択され、 前記ＬＰ01モードは、有効モード直径ｄ01を有し、 前記コア（１２）は、光ファイバ内にレーザ放射を放出
する稀土類ドーパントを有し、 前記稀土類ドーパントは、前記コアを含む光ファイバの
一部中に分布し、 前記稀土類ドーパントの分布領域の直径ｄREは、前記Ｌ
Ｐ01モードの有効モード直径ｄ01よりも大きいことを特
徴とするクラッド層ポンプファイバレーザを有する装
置。 - 【請求項２】 前記ＬＰ01モードは、光ファイバにより
サポートされる唯一の導波モードであり、かつｄRE＞dc
であることを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項３】 前記コアの直径ｄc は、光ファイバは波
長λの放射の少なくとも１つの高次導波空間モードをサ
ポートできるよう選択され、 前記ｄREは、前記コアの直径ｄc 以上であることを特徴
とする請求項１の装置。 - 【請求項４】 前記光ファイバは、光学キャビティを規
定する屈折率グレーティングを有し、 前記光学キャビティは、少なくとも１つのモード結合屈
折率グレーティングを含むことを特徴とする請求項３の
装置。 - 【請求項５】 前記少なくとも１つのモード結合屈折率
グレーティングは、前記レーザキャビティ内に配置され
ることを特徴とする請求項４の装置。 - 【請求項６】 前記モード結合屈折率グレーティング
は、波長λの入射放射ＬＰ01の一部ｘをＬＰ01放射とし
て透過し、 前記入射放射ＬＰ01の残りの一部（１−ｘ）を波長λの
高次モード放射として反射することを特徴とする請求項
５の装置。 - 【請求項７】 前記少なくとも１つのモード結合屈折率
グレーティングは、前記レーザキャビティを規定するこ
とを特徴とする請求項４の装置。 - 【請求項８】 前記少なくとも１つの高次導波空間モー
ドは、ＬＰ11であり、 前記少なくとも１つのモード結合屈折率グレーティング
は、グレーティングに入射する波長λのＬＰ11放射の全
てをＬＰ01放射として反射することを特徴とする請求項
７の装置。 - 【請求項９】 前記少なくとも１つの高次導波空間モー
ドは、ＬＰ02であり、 前記少なくとも１つのモード結合屈折率グレーティング
は、グレーティングに入射する波長λのＬＰ02放射の全
てのＬＰ01放射として反射することを特徴とする請求項
７の装置。 - 【請求項１０】 前記光ファイバの長さは１００ｍ以下
であることを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項１１】 前記装置は光ファイバ通信システムで
あり、 この通信システムは、送信器と、受信機と、この送信器
と受信機とを接続する光ファイバ伝送パスとを有し、 前記第１クラッド層ポンプファイバは、前記光学伝送パ
スに光学的に結合され、前記レーザ放射が光ファイバ伝
送パス内で用いられることを特徴とする請求項１の装
置。 - 【請求項１２】 前記光ファイバ伝送パスは、光ファイ
バ増幅器を有し、前記放射は、光ファイバ増幅器内のポ
ンプ放射として機能することを特徴とする請求項１１の
装置。 - 【請求項１３】 第２クラッド層ポンプファイバレーザ
をさらに有し、前記第１と第２のクラッド層ポンプファ
イバレーザの出力放射を結合する手段をさらに有するこ
とを特徴とする請求項１１の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/719278 | 1996-09-24 | ||
| US08/719,278 US5708669A (en) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | Article comprising a cladding-pumped optical fiber laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10107345A true JPH10107345A (ja) | 1998-04-24 |
| JP3727447B2 JP3727447B2 (ja) | 2005-12-14 |
Family
ID=24889448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24365397A Expired - Lifetime JP3727447B2 (ja) | 1996-09-24 | 1997-09-09 | クラッド層ポンプファイバレーザを有する装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5708669A (ja) |
| EP (1) | EP0831566B1 (ja) |
| JP (1) | JP3727447B2 (ja) |
| DE (1) | DE69729832T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010518631A (ja) * | 2007-02-05 | 2010-05-27 | フルカワ エレクトリック ノース アメリカ インコーポレーテッド | 高次モード（ｈｏｍ）信号の伝播における有効断面積の連続的な増加 |
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