JPH1126852A - 光導波路を用いて空間を基礎として量子光増幅器を動作させるための方法及び装置 - Google Patents
光導波路を用いて空間を基礎として量子光増幅器を動作させるための方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 より効率的でかつ省スペースで軽量の量子光
増幅器によって必要とされる光出力を生成することがで
きる、光導波路を用いて空間を基礎として量子光増幅器
を動作させるための方法及び装置を提供する。 【解決手段】 空間において見つけられる特別な条件を
考慮して、光導波路を用いて空間を基礎として量子光増
幅器を動作させるための方法及び装置である。窒素が充
填された光増幅器２００のハウジング２は、平面で平行
な石英ガラス板４が取り付けられた切り欠き部分を有
し、当該切り欠き部分を介して光ビームがハウジング２
に入射し又はハウジング２から出射される。ハウジング
２は断熱支持部３ａ及び３ｂ上に設けられ、ペルチェ素
子５によって温度が一定にされる。ハウジング２には、
地球上と同様の動作条件を達成するために窒素が充填さ
れる。
増幅器によって必要とされる光出力を生成することがで
きる、光導波路を用いて空間を基礎として量子光増幅器
を動作させるための方法及び装置を提供する。 【解決手段】 空間において見つけられる特別な条件を
考慮して、光導波路を用いて空間を基礎として量子光増
幅器を動作させるための方法及び装置である。窒素が充
填された光増幅器２００のハウジング２は、平面で平行
な石英ガラス板４が取り付けられた切り欠き部分を有
し、当該切り欠き部分を介して光ビームがハウジング２
に入射し又はハウジング２から出射される。ハウジング
２は断熱支持部３ａ及び３ｂ上に設けられ、ペルチェ素
子５によって温度が一定にされる。ハウジング２には、
地球上と同様の動作条件を達成するために窒素が充填さ
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空間又は宇宙空間
（space）において克服できて設定できる特別な条件を
考慮して、光導波路を用いて空間又は宇宙空間を基礎と
して量子光増幅器を動作させるための方法及び装置に関
する。
（space）において克服できて設定できる特別な条件を
考慮して、光導波路を用いて空間又は宇宙空間を基礎と
して量子光増幅器を動作させるための方法及び装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】現在ま
でのところ、通信及び航行の目的のための衛星の使用
は、マイクロ波無線チャネルを介して地上のオペレータ
又はそれぞれのユーザと通信するだけの独立した衛星又
は数個の衛星を使用するものが主流である。しかしなが
ら、将来的には、増大する数の衛星のグループは、低い
高度で地球を回る衛星を基礎とした、一部は実現段階に
ある通信システムのように、同一の目的のために地球の
軌道に配置されるであろう。それらの限定された視野
は、連続して通過する複数の衛星間で地上のユーザの永
久的な転送を必要とする。
でのところ、通信及び航行の目的のための衛星の使用
は、マイクロ波無線チャネルを介して地上のオペレータ
又はそれぞれのユーザと通信するだけの独立した衛星又
は数個の衛星を使用するものが主流である。しかしなが
ら、将来的には、増大する数の衛星のグループは、低い
高度で地球を回る衛星を基礎とした、一部は実現段階に
ある通信システムのように、同一の目的のために地球の
軌道に配置されるであろう。それらの限定された視野
は、連続して通過する複数の衛星間で地上のユーザの永
久的な転送を必要とする。
【０００３】１つの衛星の視野を越えた通信の維持は、
このようなシステムの個々の衛星間で情報の伝送を行な
うことによって行われるが、これは、重量及び空間の理
由から光学的方法（光通信）で行うことが最も優れてい
る。光ファイバケーブル通信と比較すると、かなり大き
な光出力が必要とされるが、マイクロ波通信のために必
要とされる出力と比較するとまだ比較的小さい。
このようなシステムの個々の衛星間で情報の伝送を行な
うことによって行われるが、これは、重量及び空間の理
由から光学的方法（光通信）で行うことが最も優れてい
る。光ファイバケーブル通信と比較すると、かなり大き
な光出力が必要とされるが、マイクロ波通信のために必
要とされる出力と比較するとまだ比較的小さい。
【０００４】もし、特にエネルギー効率の良いコヒーレ
ントな伝送方法を使用するとき、ダイオードによって励
起された固体レーザ装置は、その発光の非常に大きなコ
ヒーレント性のために有用である。広い変調幅を使用す
ると、この場合において必要とされるレーザ装置によっ
て放射される光の位相の外部変調は、光導波路の形式で
設計された変調器によって実行される必要があり、光導
波路は高い光出力では動作不可能である。付加的な出力
の留保値（reserve）が後続の量子光増幅器において必
要とされるために、平行化されたビームを放射する固体
レーザ装置のボディ部から光導波路構造への転換は、臨
界的であり損失を生じやすいと考えられる。後者を固体
光増幅器として設計することには、さらに技術上の問題
点がある。
ントな伝送方法を使用するとき、ダイオードによって励
起された固体レーザ装置は、その発光の非常に大きなコ
ヒーレント性のために有用である。広い変調幅を使用す
ると、この場合において必要とされるレーザ装置によっ
て放射される光の位相の外部変調は、光導波路の形式で
設計された変調器によって実行される必要があり、光導
波路は高い光出力では動作不可能である。付加的な出力
の留保値（reserve）が後続の量子光増幅器において必
要とされるために、平行化されたビームを放射する固体
レーザ装置のボディ部から光導波路構造への転換は、臨
界的であり損失を生じやすいと考えられる。後者を固体
光増幅器として設計することには、さらに技術上の問題
点がある。
【０００５】従って、ダイオードレーザ装置によって生
成される光励起出力を大量に利用するためには、光学的
に励起された固体ゾーンによって増幅されるべき光の通
路を非常に多く提供することが必要であり、このこと
は、比較的サイズが大きく非常に重く、加速度に敏感な
装置を結果として必要とする。外的影響による励起光ビ
ーム及び信号光ビームとの重畳を防止するには、温度に
対して安定しかつ加速度に対して抵抗力がある機械的構
造が必要とされる。
成される光励起出力を大量に利用するためには、光学的
に励起された固体ゾーンによって増幅されるべき光の通
路を非常に多く提供することが必要であり、このこと
は、比較的サイズが大きく非常に重く、加速度に敏感な
装置を結果として必要とする。外的影響による励起光ビ
ーム及び信号光ビームとの重畳を防止するには、温度に
対して安定しかつ加速度に対して抵抗力がある機械的構
造が必要とされる。
【０００６】従って、本発明の目的は以下の問題点を解
決し、より効率的でかつ省スペースで軽量の量子光増幅
器によって必要とされる光出力を生成することができ
る、光導波路を用いて空間を基礎として量子光増幅器を
動作させるための方法及び装置を提供することにある。
決し、より効率的でかつ省スペースで軽量の量子光増幅
器によって必要とされる光出力を生成することができ
る、光導波路を用いて空間を基礎として量子光増幅器を
動作させるための方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光導波路を
用いて空間を基礎として量子光増幅器を動作させるため
の方法は、少なくとも十分な量の光エネルギーは、使用
される光導波路（１２）に永久的に供給され、これによ
って、制動放射により発生される各色中心は褪色化され
ることを特徴とする。
用いて空間を基礎として量子光増幅器を動作させるため
の方法は、少なくとも十分な量の光エネルギーは、使用
される光導波路（１２）に永久的に供給され、これによ
って、制動放射により発生される各色中心は褪色化され
ることを特徴とする。
【０００８】また、本発明に係る光導波路を用いて空間
を基礎として量子光増幅器を動作させるための装置は、
上記空間において動作可能な光導波路を用いて空間を基
礎として量子光増幅器を動作させるための装置であっ
て、増幅されるべき光は上記光導波路（１２）を介して
両方向に移動し、上記光導波路（１２）の一端は、上記
増幅されるべき光を反射するが励起光（１８）を反射せ
ずに通過させる層（１７）によって覆われ、上記増幅さ
れるべき光の反射は、ファラデー回転によって生じる９
０度の偏光回転によって達成され、必要とされるファラ
デー回転は、上記光導波路（１２）の巻線によって又は
上記光導波路（１２）の一部に磁界を印加することによ
って提供され、上記光増幅器に入射する増幅されるべき
光と上記光増幅器から出力される光（９ａ，１１ｂ）と
の分離は、偏光ビームスプリッタ（７）手段によって実
行されることを特徴とする。
を基礎として量子光増幅器を動作させるための装置は、
上記空間において動作可能な光導波路を用いて空間を基
礎として量子光増幅器を動作させるための装置であっ
て、増幅されるべき光は上記光導波路（１２）を介して
両方向に移動し、上記光導波路（１２）の一端は、上記
増幅されるべき光を反射するが励起光（１８）を反射せ
ずに通過させる層（１７）によって覆われ、上記増幅さ
れるべき光の反射は、ファラデー回転によって生じる９
０度の偏光回転によって達成され、必要とされるファラ
デー回転は、上記光導波路（１２）の巻線によって又は
上記光導波路（１２）の一部に磁界を印加することによ
って提供され、上記光増幅器に入射する増幅されるべき
光と上記光増幅器から出力される光（９ａ，１１ｂ）と
の分離は、偏光ビームスプリッタ（７）手段によって実
行されることを特徴とする。
【０００９】また、本発明に係る光導波路を用いて空間
を基礎として量子光増幅器を動作させるための装置は、
上記空間において動作可能な光導波路を用いて空間を基
礎として量子光増幅器を動作させるための装置であっ
て、上記増幅されるべき光は上記光導波路（１２）を介
して両方向に移動し、上記光導波路（１２）の一端は、
上記増幅されるべき光を反射するが励起光（１８）を反
射せずに通過させる層（１７）によって覆われ、上記増
幅されるべき光の上記反射は、ファラデー回転によって
起こる９０度の偏光回転によって達成され、必要とされ
る上記ファラデー回転は、上記光導波路（１２）の巻線
又は上記光導波路（１２）の一部に磁界を印加すること
によって提供され、上記量子光増幅器は、上記光増幅器
に入射する増幅されるべき光と光増幅器から出力される
光（９ｂ，１１ｂ）を分離するための偏光選択性光ファ
イバカプラ（１３）を有することを特徴とする。
を基礎として量子光増幅器を動作させるための装置は、
上記空間において動作可能な光導波路を用いて空間を基
礎として量子光増幅器を動作させるための装置であっ
て、上記増幅されるべき光は上記光導波路（１２）を介
して両方向に移動し、上記光導波路（１２）の一端は、
上記増幅されるべき光を反射するが励起光（１８）を反
射せずに通過させる層（１７）によって覆われ、上記増
幅されるべき光の上記反射は、ファラデー回転によって
起こる９０度の偏光回転によって達成され、必要とされ
る上記ファラデー回転は、上記光導波路（１２）の巻線
又は上記光導波路（１２）の一部に磁界を印加すること
によって提供され、上記量子光増幅器は、上記光増幅器
に入射する増幅されるべき光と光増幅器から出力される
光（９ｂ，１１ｂ）を分離するための偏光選択性光ファ
イバカプラ（１３）を有することを特徴とする。
【００１０】さらに、上記装置において、好ましくは、
組紐形状の細い編組物は上記光導波路（１２）の周りに
紡がれ、上記光導波路（１２）は熱を伝導可能なボディ
部（１０４）上に巻回されたことを特徴とする。
組紐形状の細い編組物は上記光導波路（１２）の周りに
紡がれ、上記光導波路（１２）は熱を伝導可能なボディ
部（１０４）上に巻回されたことを特徴とする。
【００１１】またさらに、上記装置において、好ましく
は、上記光導波路（１２）は薄い保護層によって被覆さ
れ、多層化巻線として実施されることを特徴とする。
は、上記光導波路（１２）は薄い保護層によって被覆さ
れ、多層化巻線として実施されることを特徴とする。
【００１２】また、上記装置において、好ましくは、上
記光導波路（１２）において伝搬される光波の偏光を制
御する手段（５４，６４，５８ａ，５８ｂ，６０）をさ
らに備えたことを特徴とする。
記光導波路（１２）において伝搬される光波の偏光を制
御する手段（５４，６４，５８ａ，５８ｂ，６０）をさ
らに備えたことを特徴とする。
【００１３】さらに、上記装置において、好ましくは、
伝搬される光波の複屈折を制御及び調整する機械的圧力
印加手段（１１６，１１２，１０８，１１４，１１６）
は、上記光導波路（１１８）において設けられたことを
特徴とする。
伝搬される光波の複屈折を制御及び調整する機械的圧力
印加手段（１１６，１１２，１０８，１１４，１１６）
は、上記光導波路（１１８）において設けられたことを
特徴とする。
【００１４】また、上記装置において、好ましくは、上
記光導波路（１２，３８，１１８）は、気密方式で密封
され、かつガスで充填されたハウジング（２）内に設け
られたことを特徴とする。
記光導波路（１２，３８，１１８）は、気密方式で密封
され、かつガスで充填されたハウジング（２）内に設け
られたことを特徴とする。
【００１５】さらに、上記装置において、好ましくは、
上記光導波路（１２，３８，１１８）は、気密方式で密
封されたハウジング（２）内に設けられ、そのガス充填
圧は地球の大気圧の１.５倍であることを特徴とする。
上記光導波路（１２，３８，１１８）は、気密方式で密
封されたハウジング（２）内に設けられ、そのガス充填
圧は地球の大気圧の１.５倍であることを特徴とする。
【００１６】本発明によると、本発明の目的は、量子光
学増幅媒体を含む構造である光ファイバ導波路を使用す
ることによって達成される。光ファイバ通信では幅広く
使用されるエルビウムを添加された光ファイバの使用を
離れ、ネオジウム（Ｎｄ）を添加された材料を使用する
ことにより、増幅するための光源として使用されるネオ
ジウム−ＹＡＧ固体レーザ装置のボディ部と同一の四準
位系が生成され、これは、増幅媒体が光学的に十分に励
起されていない領域における光の吸収を防止する。
学増幅媒体を含む構造である光ファイバ導波路を使用す
ることによって達成される。光ファイバ通信では幅広く
使用されるエルビウムを添加された光ファイバの使用を
離れ、ネオジウム（Ｎｄ）を添加された材料を使用する
ことにより、増幅するための光源として使用されるネオ
ジウム−ＹＡＧ固体レーザ装置のボディ部と同一の四準
位系が生成され、これは、増幅媒体が光学的に十分に励
起されていない領域における光の吸収を防止する。
【００１７】光学的に増幅する光導波路は、窒素を充填
されたハウジングの壁に弾性ストラップによって固定さ
れ、光導波路はまた、例えば上記光増幅器を光学的に励
起するレーザダイオード等の重要な電子素子を含む。
されたハウジングの壁に弾性ストラップによって固定さ
れ、光導波路はまた、例えば上記光増幅器を光学的に励
起するレーザダイオード等の重要な電子素子を含む。
【００１８】窒素の充填は、地球と同様の動作条件を生
成するために使用される。対流がなくてもいい場合は、
局所的に発生される熱を除去することが可能であり、真
空内での成分のガス抜きが防止される。危険なガス抜き
は、適切な専門家によって行わなければならない。
成するために使用される。対流がなくてもいい場合は、
局所的に発生される熱を除去することが可能であり、真
空内での成分のガス抜きが防止される。危険なガス抜き
は、適切な専門家によって行わなければならない。
【００１９】光出力は、平行化されたビームの形式で上
記ハウジングに向けて放射されることができ、さらにそ
こから平面で平行であるプレート（基板）から構成され
る石英ガラス窓を介して伝送されることができ、これは
また、光導波路を介して、ハウジングの壁から気密方式
で伝送することもできる。平面で平行であるプレートが
窓として提供され、特に軽量な実施形態では、上記平面
で平行であるプレートが光学レンズによって置き換えら
れて窓として提供される限りは、使用する偏光装置にお
ける反射を除去するため、上記実施形態に依存して、ブ
ルースター角内でビーム透過が提供される。励起光や、
上記励起光の吸収の結果として自然に放射される信号光
又は増幅される信号光の波長の光は、全体的な光伝送装
置の動作状態に関わらず、使用される増幅光導波路を連
続的に伝送される。
記ハウジングに向けて放射されることができ、さらにそ
こから平面で平行であるプレート（基板）から構成され
る石英ガラス窓を介して伝送されることができ、これは
また、光導波路を介して、ハウジングの壁から気密方式
で伝送することもできる。平面で平行であるプレートが
窓として提供され、特に軽量な実施形態では、上記平面
で平行であるプレートが光学レンズによって置き換えら
れて窓として提供される限りは、使用する偏光装置にお
ける反射を除去するため、上記実施形態に依存して、ブ
ルースター角内でビーム透過が提供される。励起光や、
上記励起光の吸収の結果として自然に放射される信号光
又は増幅される信号光の波長の光は、全体的な光伝送装
置の動作状態に関わらず、使用される増幅光導波路を連
続的に伝送される。
【００２０】これにより、色中心の急速な褪色化（色漂
白又はブリーチ（bleach out）)が保証され、これは、
衛星のボディ部を介して進入する粒子放射に起因する制
動放射によって生成される（従来技術文献「エイチ・ヘ
ンシェル他（H.Henschel etal.），“短波長光を用いた
光褪色化による光ファイバリンクの放射線硬化（Radiat
ion Hardening of Optical Fiber Links by Photobleac
hing with light ofShorter Wavelength）”，IEEE Tra
nsact. on Nuclear Science，１９９６年，P.１０５
０」参照。）。
白又はブリーチ（bleach out）)が保証され、これは、
衛星のボディ部を介して進入する粒子放射に起因する制
動放射によって生成される（従来技術文献「エイチ・ヘ
ンシェル他（H.Henschel etal.），“短波長光を用いた
光褪色化による光ファイバリンクの放射線硬化（Radiat
ion Hardening of Optical Fiber Links by Photobleac
hing with light ofShorter Wavelength）”，IEEE Tra
nsact. on Nuclear Science，１９９６年，P.１０５
０」参照。）。
【００２１】一般的に、色中心は光導波路の光の減衰を
著しく増大させる。光増幅器から出力される光の偏光
は、コイルによって生成されてファイバ方向に沿って印
加される磁界によって電子的に制御される。特に小型化
の設計では、両伝搬方向における増幅する光導波路の使
用が規定され、ここで、増幅されるべき信号光の偏光は
光導波路の一端で反射されて方向を９０度だけ変更さ
れ、直角に偏光されて戻る（従来技術文献「アイ・エヌ
・デュリング（I.N.Duling），アール・ディー・エスマ
ン（R.D.Esman），“単偏光ファイバ増幅器（Single-Po
larization Fiber Amplifier)”，El. Lett.，１９９２
年，p.１１２６」）。上記増幅器の入力光及び出力光
は、光導波路の他端で偏光ビームスプリッタによって分
離される。一端に反射層を有しかつ１つ又は複数の重複
された磁界内に所定の方法で存在する光導波路は、偏光
を回転することに使用される（従来技術文献「ヴィー・
アンヴァツィ−ロディ他（V.Annovazzi-Lodi et a
l.），“整合（マッチング）された複屈折を有する多タ
ーンの８の字のコイルによって形成される全ファイバの
ファラデー回転子（All-Fiber Faraday Rotator, Made
by a Multiturn Figure-EightCoil with Matched Bi-re
fringence）”，IEEE JLT，１９９５年，p.２３４
９」）。特別な実施形態では、この光導波路に量子光増
幅器を組み合わせる。断面では、光導波路自身が数層か
ら構成され、ここで、コア層だけは信号光の電気力学モ
ードを伝送する一方、その他の層はシェル層と共に励起
光を高性能で結合できる多モード導波路を形成する。そ
の結合は、個々のレーザダイオードの平行ビームによっ
て行われ、平行ビームは、両方の直交方向では重畳を用
いるが、他では重畳せず、これによって、マルチモード
光導波路において互いに関連して近接するように伝送さ
れ、この結果、干渉する重複の影響は大幅に防がれる。
著しく増大させる。光増幅器から出力される光の偏光
は、コイルによって生成されてファイバ方向に沿って印
加される磁界によって電子的に制御される。特に小型化
の設計では、両伝搬方向における増幅する光導波路の使
用が規定され、ここで、増幅されるべき信号光の偏光は
光導波路の一端で反射されて方向を９０度だけ変更さ
れ、直角に偏光されて戻る（従来技術文献「アイ・エヌ
・デュリング（I.N.Duling），アール・ディー・エスマ
ン（R.D.Esman），“単偏光ファイバ増幅器（Single-Po
larization Fiber Amplifier)”，El. Lett.，１９９２
年，p.１１２６」）。上記増幅器の入力光及び出力光
は、光導波路の他端で偏光ビームスプリッタによって分
離される。一端に反射層を有しかつ１つ又は複数の重複
された磁界内に所定の方法で存在する光導波路は、偏光
を回転することに使用される（従来技術文献「ヴィー・
アンヴァツィ−ロディ他（V.Annovazzi-Lodi et a
l.），“整合（マッチング）された複屈折を有する多タ
ーンの８の字のコイルによって形成される全ファイバの
ファラデー回転子（All-Fiber Faraday Rotator, Made
by a Multiturn Figure-EightCoil with Matched Bi-re
fringence）”，IEEE JLT，１９９５年，p.２３４
９」）。特別な実施形態では、この光導波路に量子光増
幅器を組み合わせる。断面では、光導波路自身が数層か
ら構成され、ここで、コア層だけは信号光の電気力学モ
ードを伝送する一方、その他の層はシェル層と共に励起
光を高性能で結合できる多モード導波路を形成する。そ
の結合は、個々のレーザダイオードの平行ビームによっ
て行われ、平行ビームは、両方の直交方向では重畳を用
いるが、他では重畳せず、これによって、マルチモード
光導波路において互いに関連して近接するように伝送さ
れ、この結果、干渉する重複の影響は大幅に防がれる。
【００２２】粒子放射及び制動放射が半導体ゾーンに付
加的な電荷キャリアを放出し、通常動作中はこれが損失
した電流密度ピークをトリガするので（従来技術文献
「エムシー・シー・ハスティング（M.C.Hastings）他，
“高出力赤外線ダイオード及び可視レーザダイオードに
おけるガンマ線の効果（Effects of Gamma Radiation o
n High-Power Infrared and Visible Laser Diode
s）”，IEEE Trans. on Nuclear Science，１９９６
年，p.２１４１」）、励起光を発生する多くのレーザダ
イオードによって、それらを明らかに増大した寿命で動
作することができる。さらに、レーザダイオードを直列
に接続することによって、その低い動作電圧を衛星に搭
載された電源の電圧レベルにさらに適応させる。ここ
で、出力光の調整は、個々のダイオードに並列に流れる
短絡電流を調節することによって行う。この結果として
の利点は、固体光増幅器と比較して個々の軽量な重量、
及び光導波路の形状で構築された電気光学変調器との互
換性である。
加的な電荷キャリアを放出し、通常動作中はこれが損失
した電流密度ピークをトリガするので（従来技術文献
「エムシー・シー・ハスティング（M.C.Hastings）他，
“高出力赤外線ダイオード及び可視レーザダイオードに
おけるガンマ線の効果（Effects of Gamma Radiation o
n High-Power Infrared and Visible Laser Diode
s）”，IEEE Trans. on Nuclear Science，１９９６
年，p.２１４１」）、励起光を発生する多くのレーザダ
イオードによって、それらを明らかに増大した寿命で動
作することができる。さらに、レーザダイオードを直列
に接続することによって、その低い動作電圧を衛星に搭
載された電源の電圧レベルにさらに適応させる。ここ
で、出力光の調整は、個々のダイオードに並列に流れる
短絡電流を調節することによって行う。この結果として
の利点は、固体光増幅器と比較して個々の軽量な重量、
及び光導波路の形状で構築された電気光学変調器との互
換性である。
【００２３】励起光の有用で効率的な利用は、励起光が
光導波路の非常に長い距離に渡って増幅されるべき光と
完全に重複することによって保証される。励起光の多数
の利用は、光導波路において増幅される光の大きな強度
によって、従って誘導放出の高いレートによってさらに
保証される。ファラデー回転子を用いて動作する装置に
おいて、偏光の安定性と、光導波路の２倍の利用を考慮
して１.５倍だけ短いその長さとについて、さらに言及
されなければならない。さらに、直交する両偏光方向の
反転の使用は、効率をさらに高めるだけでなく、妨害的
な自然発光を比較的少なくする。
光導波路の非常に長い距離に渡って増幅されるべき光と
完全に重複することによって保証される。励起光の多数
の利用は、光導波路において増幅される光の大きな強度
によって、従って誘導放出の高いレートによってさらに
保証される。ファラデー回転子を用いて動作する装置に
おいて、偏光の安定性と、光導波路の２倍の利用を考慮
して１.５倍だけ短いその長さとについて、さらに言及
されなければならない。さらに、直交する両偏光方向の
反転の使用は、効率をさらに高めるだけでなく、妨害的
な自然発光を比較的少なくする。
【００２４】本発明のさらなる詳細、特徴及び利点は、
特許請求の範囲や、請求項自身及び／又はそれらの組み
合わせから得られる特徴だけでなく、以下の好ましい実
施形態の説明からも明らかである。
特許請求の範囲や、請求項自身及び／又はそれらの組み
合わせから得られる特徴だけでなく、以下の好ましい実
施形態の説明からも明らかである。
【００２５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る第１の実施
形態の窒素を充填された光増幅器２００を示す正面図で
ある。図１において図示された窒素を充填された光増幅
器２００のハウジング２は、平面で平行な石英ガラス板
４が取り付けられた切り欠き部分を有し、そこを介して
光ビームは、光増幅器２００のハウジング２に入射し、
またハウジング２から出力されることが可能である。光
増幅器２００のハウジング２は断熱支持部材３ａ及び３
ｂ上に設けられ、ペルチェ素子５によって温度を一定に
され、ペルチェ素子５の光増幅器２００のハウジング２
に接続されていない側の側面は、熱を伝導することがで
きるストラップ１によってヒートシンク又は低温シンク
（図示せず。）に接続される。光増幅器２００のハウジ
ング２には、地球上のそれらと同様の動作条件を達成す
るために、窒素又は同等の有用な特性を有する気体が充
填される。真空での種々の材料からの熱除去及びガス抜
きとについて言及する。
形態の窒素を充填された光増幅器２００を示す正面図で
ある。図１において図示された窒素を充填された光増幅
器２００のハウジング２は、平面で平行な石英ガラス板
４が取り付けられた切り欠き部分を有し、そこを介して
光ビームは、光増幅器２００のハウジング２に入射し、
またハウジング２から出力されることが可能である。光
増幅器２００のハウジング２は断熱支持部材３ａ及び３
ｂ上に設けられ、ペルチェ素子５によって温度を一定に
され、ペルチェ素子５の光増幅器２００のハウジング２
に接続されていない側の側面は、熱を伝導することがで
きるストラップ１によってヒートシンク又は低温シンク
（図示せず。）に接続される。光増幅器２００のハウジ
ング２には、地球上のそれらと同様の動作条件を達成す
るために、窒素又は同等の有用な特性を有する気体が充
填される。真空での種々の材料からの熱除去及びガス抜
きとについて言及する。
【００２６】真空中に設けられた光増幅器２００の並列
動作は長期間の実験として考えられるが、説明される装
置は、空間における光ファイバ素子の長期間に関する十
分な量の経験の欠如を考慮に入れても増大した信頼性と
いう利点を有する。光増幅器２００のハウジング２上の
機械的負荷を最小にするために、ガス充填を地上の圧力
の半分で行うことができる。しかし、過圧力下での充填
がまた提供され、衛星の上昇段階の間は、予め決められ
た圧力に達するまで、過圧力バルブ１５を介して排出さ
れる。
動作は長期間の実験として考えられるが、説明される装
置は、空間における光ファイバ素子の長期間に関する十
分な量の経験の欠如を考慮に入れても増大した信頼性と
いう利点を有する。光増幅器２００のハウジング２上の
機械的負荷を最小にするために、ガス充填を地上の圧力
の半分で行うことができる。しかし、過圧力下での充填
がまた提供され、衛星の上昇段階の間は、予め決められ
た圧力に達するまで、過圧力バルブ１５を介して排出さ
れる。
【００２７】図２は、図１のハウジング２を開放した状
態の光増幅器２００を示す平面図である。図２において
表される開放された光増幅器２００のハウジング２の例
示的な第１の実施形態は、そこに設けられた構成要素に
よって装置の動作モードを明確にする。明確化のために
図示されずかつ光源として用いられる固体レーザ装置か
らの平行化（コリメート）された光ビーム９ａは、偏向
されることなく偏光ビームスプリッタ７を通過し、その
先の伝搬路６を介して石英ガラス板４及びレンズ１０を
通過して光導波路１２に入射し、光導波路１２は弾性ス
トラップ１４によって光増幅器２００のハウジング２の
底部に固定される。光導波路１２は、励起光ビーム１８
によって光導波路１２のもう一方の端部を介して光学的
に励起（ポンピング）される増幅媒体を含む。励起光ビ
ーム１８は、石英ガラス板４の表面に対する角度２０
で、レンズ１９を介して、次いで光導波路１２の端部に
ある増幅光反射層１７を介してファラデー回転子である
偏光回転装置１６に入射し、増幅光反射層１７は、固体
レーザ装置から到来する増幅された光に反射作用を加え
るが、励起光に対しては無反射である。増幅されるべき
光が２つのパスを介して到達する間に、増幅された光が
伝搬路６を介して偏光ビームスプリッタ７によって偏向
されたビーム１１ａの形式で光増幅器２００から出力さ
れるために、偏光回転装置１６は偏光を９０度だけ回転
させ、それはレンズ１０に近接して設けられた光導波路
１２の入力ポートで再生される。石英ガラス板４の表面
に対する伝搬路６の角度８は、入射ビーム９ａのブルー
スター角であると仮定して反射を防止することができ
る。偏光ビームスプリッタ７はまた、光導波路１２に設
けられた偏光選択性の光ファイバケーブルのカプラの形
式で実施されることも可能であり、これによって、導波
路の形状で実施された位相変調器の直接接続を可能にす
ることができる。
態の光増幅器２００を示す平面図である。図２において
表される開放された光増幅器２００のハウジング２の例
示的な第１の実施形態は、そこに設けられた構成要素に
よって装置の動作モードを明確にする。明確化のために
図示されずかつ光源として用いられる固体レーザ装置か
らの平行化（コリメート）された光ビーム９ａは、偏向
されることなく偏光ビームスプリッタ７を通過し、その
先の伝搬路６を介して石英ガラス板４及びレンズ１０を
通過して光導波路１２に入射し、光導波路１２は弾性ス
トラップ１４によって光増幅器２００のハウジング２の
底部に固定される。光導波路１２は、励起光ビーム１８
によって光導波路１２のもう一方の端部を介して光学的
に励起（ポンピング）される増幅媒体を含む。励起光ビ
ーム１８は、石英ガラス板４の表面に対する角度２０
で、レンズ１９を介して、次いで光導波路１２の端部に
ある増幅光反射層１７を介してファラデー回転子である
偏光回転装置１６に入射し、増幅光反射層１７は、固体
レーザ装置から到来する増幅された光に反射作用を加え
るが、励起光に対しては無反射である。増幅されるべき
光が２つのパスを介して到達する間に、増幅された光が
伝搬路６を介して偏光ビームスプリッタ７によって偏向
されたビーム１１ａの形式で光増幅器２００から出力さ
れるために、偏光回転装置１６は偏光を９０度だけ回転
させ、それはレンズ１０に近接して設けられた光導波路
１２の入力ポートで再生される。石英ガラス板４の表面
に対する伝搬路６の角度８は、入射ビーム９ａのブルー
スター角であると仮定して反射を防止することができ
る。偏光ビームスプリッタ７はまた、光導波路１２に設
けられた偏光選択性の光ファイバケーブルのカプラの形
式で実施されることも可能であり、これによって、導波
路の形状で実施された位相変調器の直接接続を可能にす
ることができる。
【００２８】図３は、本発明に係る第２の実施形態のハ
ウジング２を開放した状態の光増幅器２００ａを示す平
面図である。特に、偏光選択式光ファイバカプラである
カプラ１３が、偏光ビームスプリッタ７と比較して軽量
かつ省スペースに設計されることが可能であるので、設
計のさらなる簡単化は、偏光を保持する各光導波路９ｂ
及び１１ｂにおける平行光ビーム９ａ及び１１ａ（図２
に図示される。）の案内又は誘導（ガイダンス）に起因
する。本質的には、カプラ１３は２つの光導波路９ｂ及
び１１ｂから構成され、２つの光導波路９ｂ及び１１ｂ
は互いに近接するように形成され、非常に大きな複屈折
特性を有し、結果として偏光を保持し、所定の偏光方向
に伝送される光は、このカプラ１３においてそれぞれ隣
接する光導波路９ｂ及び１１ｂに結合されるが、上記方
向に直交する偏光方向においては無視される。このこと
の理由は、上記方向に直交する偏光との結合の場合の両
方の光導波路の整合（マッチング）された位相速度にあ
り、この位相速度は２つの導波路９ｂ及び１１ｂ間で大
幅に異なる。このように、光導波路９ｂ内を光増幅器２
００ａの方向に伝送される適切に偏光された光は、カプ
ラ１３においては結合されず、増幅媒体を含む光導波路
１２に伝送される。光導波路１２と、偏光回転装置１６
と、増幅光反射層１７とによって構成される装置の外部
に反射される光波は、反対の伝搬方向でカプラ１３に伝
送されるが、ここで、その直交する偏光の結果として、
外部に通じる光導波路１１ｂに結合される。
ウジング２を開放した状態の光増幅器２００ａを示す平
面図である。特に、偏光選択式光ファイバカプラである
カプラ１３が、偏光ビームスプリッタ７と比較して軽量
かつ省スペースに設計されることが可能であるので、設
計のさらなる簡単化は、偏光を保持する各光導波路９ｂ
及び１１ｂにおける平行光ビーム９ａ及び１１ａ（図２
に図示される。）の案内又は誘導（ガイダンス）に起因
する。本質的には、カプラ１３は２つの光導波路９ｂ及
び１１ｂから構成され、２つの光導波路９ｂ及び１１ｂ
は互いに近接するように形成され、非常に大きな複屈折
特性を有し、結果として偏光を保持し、所定の偏光方向
に伝送される光は、このカプラ１３においてそれぞれ隣
接する光導波路９ｂ及び１１ｂに結合されるが、上記方
向に直交する偏光方向においては無視される。このこと
の理由は、上記方向に直交する偏光との結合の場合の両
方の光導波路の整合（マッチング）された位相速度にあ
り、この位相速度は２つの導波路９ｂ及び１１ｂ間で大
幅に異なる。このように、光導波路９ｂ内を光増幅器２
００ａの方向に伝送される適切に偏光された光は、カプ
ラ１３においては結合されず、増幅媒体を含む光導波路
１２に伝送される。光導波路１２と、偏光回転装置１６
と、増幅光反射層１７とによって構成される装置の外部
に反射される光波は、反対の伝搬方向でカプラ１３に伝
送されるが、ここで、その直交する偏光の結果として、
外部に通じる光導波路１１ｂに結合される。
【００２９】図４は、光増幅器のハウジング２を開放し
た状態の本発明に係る例示的な第３の実施形態を示す側
面図である。図４によれば、光導波路１２はまた、熱の
制御が可能な同等の条件下の真空において動作されるこ
とも可能である。このために、光導波路１２は、非常に
薄くかつ熱を伝導可能な光ファイバケーブルから形成さ
れる組紐形状（編組形状）の編組物に紡がれ、熱を伝導
可能なボディ部１０４に巻回され、形状がボディ部１０
４の形状に適合された細長い形状のボディ部１０６によ
って所定の位置に固定される。ボディ部１０４の温度
は、適当な手段によって調整されることができる。この
他にも可能性は光導波路１２を巻き付けることにあり、
光導波路１２は、せいぜい、数層の薄いテフロン片を用
いて薄い保護層によって被覆されてかつ丸いボディ部に
巻き付けられ、上記テフロン片はその粘着性により接着
剤を使用せずにそれ自身で固着する。
た状態の本発明に係る例示的な第３の実施形態を示す側
面図である。図４によれば、光導波路１２はまた、熱の
制御が可能な同等の条件下の真空において動作されるこ
とも可能である。このために、光導波路１２は、非常に
薄くかつ熱を伝導可能な光ファイバケーブルから形成さ
れる組紐形状（編組形状）の編組物に紡がれ、熱を伝導
可能なボディ部１０４に巻回され、形状がボディ部１０
４の形状に適合された細長い形状のボディ部１０６によ
って所定の位置に固定される。ボディ部１０４の温度
は、適当な手段によって調整されることができる。この
他にも可能性は光導波路１２を巻き付けることにあり、
光導波路１２は、せいぜい、数層の薄いテフロン片を用
いて薄い保護層によって被覆されてかつ丸いボディ部に
巻き付けられ、上記テフロン片はその粘着性により接着
剤を使用せずにそれ自身で固着する。
【００３０】図５は、図２又は図３におけるファラデー
回転子である偏光回転装置１６を示す正面図である。増
幅されるべき光の偏光を回転する偏光回転装置１６は、
本質的に、光導波路１２を８の字の形状で形成されるよ
うに数回曲げたもので構成され、光導波路１２は、永久
磁石のＳ極２２ａとＮ極２２ｂとの間の永久磁界である
磁界２４内に設けられる。制御された複屈折の導入と、
これによって生じ伝搬方向に対して交互に発生する磁界
２４と同相である通過する光の繰り返される偏光の回転
数（偏光ターン数）とによって、連続するファラデー回
転が発生され、これは、通過毎に４５度であり、反射光
に対して合計９０度になる。付加的な電磁石２３は、使
用中に磁界２４を変更することによって放射路又は伝送
路における装置の後の調整のために使用される。
回転子である偏光回転装置１６を示す正面図である。増
幅されるべき光の偏光を回転する偏光回転装置１６は、
本質的に、光導波路１２を８の字の形状で形成されるよ
うに数回曲げたもので構成され、光導波路１２は、永久
磁石のＳ極２２ａとＮ極２２ｂとの間の永久磁界である
磁界２４内に設けられる。制御された複屈折の導入と、
これによって生じ伝搬方向に対して交互に発生する磁界
２４と同相である通過する光の繰り返される偏光の回転
数（偏光ターン数）とによって、連続するファラデー回
転が発生され、これは、通過毎に４５度であり、反射光
に対して合計９０度になる。付加的な電磁石２３は、使
用中に磁界２４を変更することによって放射路又は伝送
路における装置の後の調整のために使用される。
【００３１】図６は、図２における量子光増幅器である
光増幅器２００において使用される光導波路１２の異な
る屈折率を有するゾーンを示した断面図である。円形の
ゾーン２６の内部が最も高い光屈折率であることを示
す。ゾーン２６はゾーン２８によって被覆され、ゾーン
２８の屈折率はゾーン２６と比較して僅かに小さいだけ
であり、この結果、比較的大きな広がりにも関わらず、
ゾーン２６及びゾーン２８の両方は、増幅されるべき光
の１つだけの電気力学的モードを伝搬させる。ゾーン２
６及びゾーン２８の両ゾーンを被覆するゾーン３０は非
常に低い屈折率を有し、これによって、ゾーン２６及び
ゾーン２８と共に、励起光が伝送されるマルチモードの
光導波路１２が形成される。従って、励起光は、利得生
成媒体を含むゾーン２６を多量に通過し、上記利得生成
媒体を通過する増幅されるべき光はゾーン２６を介して
伝送される。
光増幅器２００において使用される光導波路１２の異な
る屈折率を有するゾーンを示した断面図である。円形の
ゾーン２６の内部が最も高い光屈折率であることを示
す。ゾーン２６はゾーン２８によって被覆され、ゾーン
２８の屈折率はゾーン２６と比較して僅かに小さいだけ
であり、この結果、比較的大きな広がりにも関わらず、
ゾーン２６及びゾーン２８の両方は、増幅されるべき光
の１つだけの電気力学的モードを伝搬させる。ゾーン２
６及びゾーン２８の両ゾーンを被覆するゾーン３０は非
常に低い屈折率を有し、これによって、ゾーン２６及び
ゾーン２８と共に、励起光が伝送されるマルチモードの
光導波路１２が形成される。従って、励起光は、利得生
成媒体を含むゾーン２６を多量に通過し、上記利得生成
媒体を通過する増幅されるべき光はゾーン２６を介して
伝送される。
【００３２】図７は、テスト構造によって、Ｈｅ−Ｎｅ
レーザ装置３２によって生成されて光導波路３において
伝搬される光波の偏光を制御する装置を示すブロック図
である。Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置３２によって放射される
光は、一部透過ミラーであるミラー３４によって第１の
部分光ビームと第２の部分光ビームである２つの部分光
ビームに分光され、ここで、第１の部分光ビームは音響
光学変調器４０に入射し、音響光学変調器４０において
光の周波数が発振器５４の周波数値（好ましくは４０Ｍ
Ｈｚである。）だけ変移（シフト）される。第２の部分
光ビームは、光導波路３８を介してファラデー回転子
（ファラデー旋光器ともいう。）ＦＲ１とファラデー回
転子ＦＲ２によって磁界が印加されて伝送される。ここ
で、光導波路３８は２つのコイル４８及び５０に巻回さ
れ、２つのコイル４８及び５０はそれぞれ電気コイル５
２ａ，５２ｂ及びコイル５２ｃ，５２ｄを備えて構成さ
れる。ここで、ファラデー回転子ＦＲ１は電気コイル５
２ａ及び電気コイル５２ｂを備えたコイル４８から構成
され、ファラデー回転子ＦＲ２は電気コイル５２ｃ及び
電気コイル５２ｄを備えたコイル５０から構成される。
電気コイル５２及び５２ｂには電流源５６ａから電流が
供給され、また、電気コイル５２ｃ及び５２ｄには電流
源５６ｂから電流が供給され、これによって、磁界が、
コイル４８とコイル５０において、結合された光波の伝
搬方向で生じ、ファラデー回転が発生する。次いで、光
導波路３８から外部と結合することに続いて、このよう
に生成された光ビームは、レンズ７０を介して、ビーム
スプリッタ７２によって、２つの光ビームに分光され
る。分光された一方の光ビームは、音響光学変調器４０
を出力された後長さ５００ｍまでの光導波路（又は光フ
ァイバケーブル）４４を介して伝送される周波数をシフ
トされた第１の部分光ビームと合波される。また、ビー
ムスプリッタ７２は、光導波路４４からの光ビームと、
光導波路３８からの光ビームとを合波し、両方の部分光
ビームは光検出器６８において互いに検出されて重畳さ
れ、同一の偏光のときには、発振器５４の周波数を有す
る電波が生成される。好ましくはこの周波数を増幅する
ＩＦ増幅器である増幅器６６と包絡線検波器６４とを通
過した後、包絡線検波器６４によって発生された直流電
圧値がアナログ／ディジタル変換器６２に伝送されてＡ
／Ｄ変換され、その測定値がマイクロプロセッサ６０に
供給される。マイクロプロセッサ６０からの２つの出力
データは、ディジタル／アナログ変換器５８ａとディジ
タル／アナログ変換器５８ｂに伝送されてそれぞれＤ／
Ａ変換される。ディジタル／アナログ変換器５８ａの出
力データは電流源５６ａに伝送され、ディジタル／アナ
ログ変換器５８ｂの出力データは電流源５６ｂに伝送さ
れ、これによって、それぞれ電流源５６ｂ及び電流源５
６ｂの設定値に影響を与え、それゆえ、ファラデー回転
子ＦＲ１及びＦＲ２におけるファラデー回転の結果とし
て得られる大きさ（サイズ；偏光の大きさ，回転量）に
よって光導波路３８から出力される光波の偏光に影響を
及ぼす。また、ビームスプリッタ７２からの他方の光ビ
ームは、ビームスプリッタ７３によってさらに２つの光
ビームに分光され、分光後の一方の光ビームはウォラス
トンプリズム７４ａによってさらに２つの光ビームに分
光され、それらはＰＩＮ型フォトダイオード７６ａ，７
６ｂを介して偏光計７８に入射する。また、ビームスプ
リッタ７３による分光後の他方の光ビームはまた、ミラ
ー７１によって反射されてウォラストンプリズム７４ｂ
によってさらに２つの光ビームに分光され、それらはＰ
ＩＮ型フォトダイオード７６ｃ，７６ｄを介して偏光計
７８に入射する。
レーザ装置３２によって生成されて光導波路３において
伝搬される光波の偏光を制御する装置を示すブロック図
である。Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置３２によって放射される
光は、一部透過ミラーであるミラー３４によって第１の
部分光ビームと第２の部分光ビームである２つの部分光
ビームに分光され、ここで、第１の部分光ビームは音響
光学変調器４０に入射し、音響光学変調器４０において
光の周波数が発振器５４の周波数値（好ましくは４０Ｍ
Ｈｚである。）だけ変移（シフト）される。第２の部分
光ビームは、光導波路３８を介してファラデー回転子
（ファラデー旋光器ともいう。）ＦＲ１とファラデー回
転子ＦＲ２によって磁界が印加されて伝送される。ここ
で、光導波路３８は２つのコイル４８及び５０に巻回さ
れ、２つのコイル４８及び５０はそれぞれ電気コイル５
２ａ，５２ｂ及びコイル５２ｃ，５２ｄを備えて構成さ
れる。ここで、ファラデー回転子ＦＲ１は電気コイル５
２ａ及び電気コイル５２ｂを備えたコイル４８から構成
され、ファラデー回転子ＦＲ２は電気コイル５２ｃ及び
電気コイル５２ｄを備えたコイル５０から構成される。
電気コイル５２及び５２ｂには電流源５６ａから電流が
供給され、また、電気コイル５２ｃ及び５２ｄには電流
源５６ｂから電流が供給され、これによって、磁界が、
コイル４８とコイル５０において、結合された光波の伝
搬方向で生じ、ファラデー回転が発生する。次いで、光
導波路３８から外部と結合することに続いて、このよう
に生成された光ビームは、レンズ７０を介して、ビーム
スプリッタ７２によって、２つの光ビームに分光され
る。分光された一方の光ビームは、音響光学変調器４０
を出力された後長さ５００ｍまでの光導波路（又は光フ
ァイバケーブル）４４を介して伝送される周波数をシフ
トされた第１の部分光ビームと合波される。また、ビー
ムスプリッタ７２は、光導波路４４からの光ビームと、
光導波路３８からの光ビームとを合波し、両方の部分光
ビームは光検出器６８において互いに検出されて重畳さ
れ、同一の偏光のときには、発振器５４の周波数を有す
る電波が生成される。好ましくはこの周波数を増幅する
ＩＦ増幅器である増幅器６６と包絡線検波器６４とを通
過した後、包絡線検波器６４によって発生された直流電
圧値がアナログ／ディジタル変換器６２に伝送されてＡ
／Ｄ変換され、その測定値がマイクロプロセッサ６０に
供給される。マイクロプロセッサ６０からの２つの出力
データは、ディジタル／アナログ変換器５８ａとディジ
タル／アナログ変換器５８ｂに伝送されてそれぞれＤ／
Ａ変換される。ディジタル／アナログ変換器５８ａの出
力データは電流源５６ａに伝送され、ディジタル／アナ
ログ変換器５８ｂの出力データは電流源５６ｂに伝送さ
れ、これによって、それぞれ電流源５６ｂ及び電流源５
６ｂの設定値に影響を与え、それゆえ、ファラデー回転
子ＦＲ１及びＦＲ２におけるファラデー回転の結果とし
て得られる大きさ（サイズ；偏光の大きさ，回転量）に
よって光導波路３８から出力される光波の偏光に影響を
及ぼす。また、ビームスプリッタ７２からの他方の光ビ
ームは、ビームスプリッタ７３によってさらに２つの光
ビームに分光され、分光後の一方の光ビームはウォラス
トンプリズム７４ａによってさらに２つの光ビームに分
光され、それらはＰＩＮ型フォトダイオード７６ａ，７
６ｂを介して偏光計７８に入射する。また、ビームスプ
リッタ７３による分光後の他方の光ビームはまた、ミラ
ー７１によって反射されてウォラストンプリズム７４ｂ
によってさらに２つの光ビームに分光され、それらはＰ
ＩＮ型フォトダイオード７６ｃ，７６ｄを介して偏光計
７８に入射する。
【００３３】光導波路において互いに直交する両モード
で伝搬される光波の偏光を操作する１つの方法は、自由
空間において伝搬する平行化（コリメート）された光ビ
ームと共に用いられる１／４波長板を置き換えるため
に、２つの光導波路のループの回転を用いることであ
る。これによって、光導波路の巻回から得られる光導波
路の増大された複屈折は、互いに直交する両モードの光
波の位相を互いに９０度だけ変位（シフト）させるため
に使用される。
で伝搬される光波の偏光を操作する１つの方法は、自由
空間において伝搬する平行化（コリメート）された光ビ
ームと共に用いられる１／４波長板を置き換えるため
に、２つの光導波路のループの回転を用いることであ
る。これによって、光導波路の巻回から得られる光導波
路の増大された複屈折は、互いに直交する両モードの光
波の位相を互いに９０度だけ変位（シフト）させるため
に使用される。
【００３４】図８は、光導波路１１８のループにおける
複屈折を調整するための複屈折調整装置１０７の断面図
である。複屈折調整装置１０７は、回転可能なループに
横方向の圧力を印加して複屈折を正確に設定又は制御す
ることが可能である。複屈折調整装置１０７は、基板１
０８と、ねじ式ボルト１１０と、シリンダ（円筒部材）
１１２と、シリンダ（円柱形状の）ねじ１１４と、円筒
形ボディ部１１６と、巻線形状（巻回された）の光導波
路１１８とを備える。巻線状の巻回された光導波路１１
８は基板１０８上に置かれ、シリンダ１１２の周囲に巻
回され、当該シリンダ１１２は上記基板１０８に対して
ねじ式ボルト１１０の手段によって装着される。ここ
で、巻回された光導波路１１８は、別の円筒形ボディ部
１１６によって機械的圧力を印加され、上記機械的圧力
は、円筒形ボディ部１１６を固定するために用いられる
別のシリンダねじ１１４と、円筒形ボディ部１１６上に
設けられピンと張られた螺旋形状のコイルばね１２０と
の間に発生する。もちろん、ボディ部であるシリンダ１
１２に対する光導波路１１８の巻き回数は１回以上にす
ることも可能である。機械的圧力はまた、張力コイルば
ね１２０の代わりに、電気信号を機械的圧力に変換する
電気機械変換手段によって行うことも可能である。従っ
て、電磁気的装置に加えて、圧電材料にてなるボディ部
であるシリンダ１１２が提供され、それらの伸張は、電
圧を印加することによってねじ式ボルト１１４に向かう
方向に変換する。
複屈折を調整するための複屈折調整装置１０７の断面図
である。複屈折調整装置１０７は、回転可能なループに
横方向の圧力を印加して複屈折を正確に設定又は制御す
ることが可能である。複屈折調整装置１０７は、基板１
０８と、ねじ式ボルト１１０と、シリンダ（円筒部材）
１１２と、シリンダ（円柱形状の）ねじ１１４と、円筒
形ボディ部１１６と、巻線形状（巻回された）の光導波
路１１８とを備える。巻線状の巻回された光導波路１１
８は基板１０８上に置かれ、シリンダ１１２の周囲に巻
回され、当該シリンダ１１２は上記基板１０８に対して
ねじ式ボルト１１０の手段によって装着される。ここ
で、巻回された光導波路１１８は、別の円筒形ボディ部
１１６によって機械的圧力を印加され、上記機械的圧力
は、円筒形ボディ部１１６を固定するために用いられる
別のシリンダねじ１１４と、円筒形ボディ部１１６上に
設けられピンと張られた螺旋形状のコイルばね１２０と
の間に発生する。もちろん、ボディ部であるシリンダ１
１２に対する光導波路１１８の巻き回数は１回以上にす
ることも可能である。機械的圧力はまた、張力コイルば
ね１２０の代わりに、電気信号を機械的圧力に変換する
電気機械変換手段によって行うことも可能である。従っ
て、電磁気的装置に加えて、圧電材料にてなるボディ部
であるシリンダ１１２が提供され、それらの伸張は、電
圧を印加することによってねじ式ボルト１１４に向かう
方向に変換する。
【００３５】図９は、光を発生するレーザダイオードを
励起する電源回路８９を示す回路図であり、励起光の出
力を発生する量子光増幅器である光増幅器２００のレー
ザダイオードのための、電流源８２と、光出力制御ユニ
ットとを示す。レーザダイオード８３ａ乃至８３ｃはそ
れぞれ回路ブロック８４ａ乃至８４ｃに組み込まれ、電
流源８２において生成された電流が回路ブロック８４ａ
乃至８４ｃを流れる。要求される電流の大きさは非常に
大きいが、回路ブロック８４ａ乃至８４ｃの動作電圧は
比較的低いので、全ての動作する回路ブロック８４ａ乃
至８４ｃ又は余分に提供された回路ブロック８４ａ乃至
８４ｃを縦続接続し、それらを衛星の搭載電圧に一致さ
せることとが、エネルギーに関しては最も有効な方法で
あることが証明されている。このことは、最小にする必
要がある発生される廃熱及び電気エネルギーの消費の両
方にも適用される。電流源８２から出力される固定され
た電流にかかわらず、回路ブロック８４ａ乃至８４ｃに
それぞれ集積化された個々のレーザダイオード８３ａ乃
至８３ｃを流れる電流の流れを調整できるようにするた
めに、個々の回路ブロック８４ａ乃至８４ｃを流れる電
流の流れの一部は、必要ならばレーザダイオード８３ａ
乃至８３ｂの周りの個々の回路ブロック８４ａ乃至８４
ｃにおいてバイパスされる。実際に個々のレーザダイオ
ード８３ａ乃至８３ｂを流れる電流の調整は制御ユニッ
ト８０によって行われ、制御ユニット８０は、全てのレ
ーザダイオード８３ａ乃至８３ｂによって生成される光
出力をフォトダイオード８８によって計測し、個々の回
路ブロック８４ａ乃至８４ｃの個々のレーザダイオード
８３ａ乃至８３ｂに取り付けられたフォトダイオード８
８から個々のレーザダイオード８３ａ乃至８３ｂの光出
力に関するデータを得る。さらに、上記回路ブロック８
４ａ乃至８４ｃの１つ又は幾つかにおける偏光制御のた
めに提供される複数のコイルのための複数のコネクタを
用いて複数のレーザダイオード８３ａ乃至８３ｃを取り
かえることが提供され、ここで、偏光フィルタを有する
１つ又は幾つかのフォトダイオードが対応する実際値を
提供する。
励起する電源回路８９を示す回路図であり、励起光の出
力を発生する量子光増幅器である光増幅器２００のレー
ザダイオードのための、電流源８２と、光出力制御ユニ
ットとを示す。レーザダイオード８３ａ乃至８３ｃはそ
れぞれ回路ブロック８４ａ乃至８４ｃに組み込まれ、電
流源８２において生成された電流が回路ブロック８４ａ
乃至８４ｃを流れる。要求される電流の大きさは非常に
大きいが、回路ブロック８４ａ乃至８４ｃの動作電圧は
比較的低いので、全ての動作する回路ブロック８４ａ乃
至８４ｃ又は余分に提供された回路ブロック８４ａ乃至
８４ｃを縦続接続し、それらを衛星の搭載電圧に一致さ
せることとが、エネルギーに関しては最も有効な方法で
あることが証明されている。このことは、最小にする必
要がある発生される廃熱及び電気エネルギーの消費の両
方にも適用される。電流源８２から出力される固定され
た電流にかかわらず、回路ブロック８４ａ乃至８４ｃに
それぞれ集積化された個々のレーザダイオード８３ａ乃
至８３ｃを流れる電流の流れを調整できるようにするた
めに、個々の回路ブロック８４ａ乃至８４ｃを流れる電
流の流れの一部は、必要ならばレーザダイオード８３ａ
乃至８３ｂの周りの個々の回路ブロック８４ａ乃至８４
ｃにおいてバイパスされる。実際に個々のレーザダイオ
ード８３ａ乃至８３ｂを流れる電流の調整は制御ユニッ
ト８０によって行われ、制御ユニット８０は、全てのレ
ーザダイオード８３ａ乃至８３ｂによって生成される光
出力をフォトダイオード８８によって計測し、個々の回
路ブロック８４ａ乃至８４ｃの個々のレーザダイオード
８３ａ乃至８３ｂに取り付けられたフォトダイオード８
８から個々のレーザダイオード８３ａ乃至８３ｂの光出
力に関するデータを得る。さらに、上記回路ブロック８
４ａ乃至８４ｃの１つ又は幾つかにおける偏光制御のた
めに提供される複数のコイルのための複数のコネクタを
用いて複数のレーザダイオード８３ａ乃至８３ｃを取り
かえることが提供され、ここで、偏光フィルタを有する
１つ又は幾つかのフォトダイオードが対応する実際値を
提供する。
【００３６】図１０は、レーザダイオード９８の電源を
制御する制御回路の簡単化された回路図である。回路ブ
ロック８４は図１０においてレギュレータの形式で表さ
れ、即ち、この場合、レーザダイオード９８の動作状態
に関する情報は制御ユニット８０には伝送されない。レ
ーザダイオード９８によって生成される光の流れ（phot
oflow；フォトフロー）の設定値は、電圧の形式で演算
増幅器９０の非反転入力端子９２に送られ、ここで、こ
の演算増幅器９０の反転入力端子９４には、適切に接続
されたフォトダイオード１０２において生成される光の
流れの実際値が電圧の形式で供給される。実際値と設定
値との一致は、演算増幅器９０の出力電圧を導き、演算
増幅器９０の出力電圧は、適切に接続されたトランジス
タ１００によって、これに比例しかつレーザダイオード
９８の接続端子を橋絡する短絡電流を導く。レーザダイ
オード９８を短絡することは、トランジスタ１００を流
れる電流の上昇方向の調整（upward regulation）のみ
を行う一方で、レーザダイオード９８の導通停止（outa
ge of the conductivity）は、また光の流れの不足のた
めに、トランジスタ１００を流れる電流の上昇方向への
調整（upward regulation）を生じる。これらの２つの
電流路の全体の導通停止（total outage）は、これと並
列に接続された半導体ダイオード９６ａ乃至９６ｃの直
列接続によって回復される。
制御する制御回路の簡単化された回路図である。回路ブ
ロック８４は図１０においてレギュレータの形式で表さ
れ、即ち、この場合、レーザダイオード９８の動作状態
に関する情報は制御ユニット８０には伝送されない。レ
ーザダイオード９８によって生成される光の流れ（phot
oflow；フォトフロー）の設定値は、電圧の形式で演算
増幅器９０の非反転入力端子９２に送られ、ここで、こ
の演算増幅器９０の反転入力端子９４には、適切に接続
されたフォトダイオード１０２において生成される光の
流れの実際値が電圧の形式で供給される。実際値と設定
値との一致は、演算増幅器９０の出力電圧を導き、演算
増幅器９０の出力電圧は、適切に接続されたトランジス
タ１００によって、これに比例しかつレーザダイオード
９８の接続端子を橋絡する短絡電流を導く。レーザダイ
オード９８を短絡することは、トランジスタ１００を流
れる電流の上昇方向の調整（upward regulation）のみ
を行う一方で、レーザダイオード９８の導通停止（outa
ge of the conductivity）は、また光の流れの不足のた
めに、トランジスタ１００を流れる電流の上昇方向への
調整（upward regulation）を生じる。これらの２つの
電流路の全体の導通停止（total outage）は、これと並
列に接続された半導体ダイオード９６ａ乃至９６ｃの直
列接続によって回復される。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る光導波
路を用いて空間を基礎として量子光増幅器を動作させる
ための方法によれば、少なくとも十分な量の光エネルギ
ーは、使用される光導波路（１２）に永久的に供給さ
れ、これによって、制動放射により発生される各色中心
は褪色化される。従って、より効率的でかつ省スペース
で軽量の量子光増幅器によって必要とされる光出力を生
成することができる
路を用いて空間を基礎として量子光増幅器を動作させる
ための方法によれば、少なくとも十分な量の光エネルギ
ーは、使用される光導波路（１２）に永久的に供給さ
れ、これによって、制動放射により発生される各色中心
は褪色化される。従って、より効率的でかつ省スペース
で軽量の量子光増幅器によって必要とされる光出力を生
成することができる
【００３８】また、本発明に係る光導波路を用いて空間
を基礎として量子光増幅器を動作させるための装置によ
れば、上述の空間において動作可能な光導波路を用いて
空間を基礎として量子光増幅器を動作させるための装置
であって、増幅されるべき光は上記光導波路（１２）を
介して両方向に移動し、上記光導波路（１２）の一端
は、上記増幅されるべき光を反射するが励起光（１８）
を反射せずに通過させる層（１７）によって覆われ、上
記増幅されるべき光の反射は、ファラデー回転によって
生じる９０度の偏光回転によって達成され、必要とされ
るファラデー回転は、上記光導波路（１２）の巻線によ
って又は上記光導波路（１２）の一部に磁界を印加する
ことによって提供され、上記光増幅器に入射する増幅さ
れるべき光と上記光増幅器から出力される光（９ａ，１
１ｂ）との分離は、偏光ビームスプリッタ（７）手段に
よって実行される。従って、より効率的でかつ省スペー
スで軽量の量子光増幅器によって必要とされる光出力を
生成することができる
を基礎として量子光増幅器を動作させるための装置によ
れば、上述の空間において動作可能な光導波路を用いて
空間を基礎として量子光増幅器を動作させるための装置
であって、増幅されるべき光は上記光導波路（１２）を
介して両方向に移動し、上記光導波路（１２）の一端
は、上記増幅されるべき光を反射するが励起光（１８）
を反射せずに通過させる層（１７）によって覆われ、上
記増幅されるべき光の反射は、ファラデー回転によって
生じる９０度の偏光回転によって達成され、必要とされ
るファラデー回転は、上記光導波路（１２）の巻線によ
って又は上記光導波路（１２）の一部に磁界を印加する
ことによって提供され、上記光増幅器に入射する増幅さ
れるべき光と上記光増幅器から出力される光（９ａ，１
１ｂ）との分離は、偏光ビームスプリッタ（７）手段に
よって実行される。従って、より効率的でかつ省スペー
スで軽量の量子光増幅器によって必要とされる光出力を
生成することができる
【００３９】さらに、本発明に係る光導波路を用いて空
間を基礎として量子光増幅器を動作させるための装置に
よれば、上述の空間において動作可能な光導波路を用い
て空間を基礎として量子光増幅器を動作させるための装
置であって、上記増幅されるべき光は上記光導波路（１
２）を介して両方向に移動し、上記光導波路（１２）の
一端は、上記増幅されるべき光を反射するが励起光（１
８）を反射せずに通過させる層（１７）によって覆わ
れ、上記増幅されるべき光の上記反射は、ファラデー回
転によって起こる９０度の偏光回転によって達成され、
必要とされる上記ファラデー回転は、上記光導波路（１
２）の巻線又は上記光導波路（１２）の一部に磁界を印
加することによって提供され、上記量子光増幅器は、上
記光増幅器に入射する増幅されるべき光と光増幅器から
出力される光（９ｂ，１１ｂ）を分離するための偏光選
択性光ファイバカプラ（１３）を有する。従って、より
効率的でかつ省スペースで軽量の量子光増幅器によって
必要とされる光出力を生成することができる
間を基礎として量子光増幅器を動作させるための装置に
よれば、上述の空間において動作可能な光導波路を用い
て空間を基礎として量子光増幅器を動作させるための装
置であって、上記増幅されるべき光は上記光導波路（１
２）を介して両方向に移動し、上記光導波路（１２）の
一端は、上記増幅されるべき光を反射するが励起光（１
８）を反射せずに通過させる層（１７）によって覆わ
れ、上記増幅されるべき光の上記反射は、ファラデー回
転によって起こる９０度の偏光回転によって達成され、
必要とされる上記ファラデー回転は、上記光導波路（１
２）の巻線又は上記光導波路（１２）の一部に磁界を印
加することによって提供され、上記量子光増幅器は、上
記光増幅器に入射する増幅されるべき光と光増幅器から
出力される光（９ｂ，１１ｂ）を分離するための偏光選
択性光ファイバカプラ（１３）を有する。従って、より
効率的でかつ省スペースで軽量の量子光増幅器によって
必要とされる光出力を生成することができる
【図１】 本発明に係る第１の実施形態の窒素を充填さ
れた光増幅器２００を示す正面図である。
れた光増幅器２００を示す正面図である。
【図２】 図１のハウジング２を開放した状態の光増幅
器２００を示す平面図である。
器２００を示す平面図である。
【図３】 本発明に係る第２の実施形態のハウジング２
を開放した状態の光増幅器２００ａを示す平面図であ
る。
を開放した状態の光増幅器２００ａを示す平面図であ
る。
【図４】 本発明に係る第３の実施形態のハウジング２
を開放した状態の光増幅器を示す側面図である。
を開放した状態の光増幅器を示す側面図である。
【図５】 図２又は図３におけるファラデー回転子であ
る偏光回転装置１６を示す平面図である。
る偏光回転装置１６を示す平面図である。
【図６】 図１の量子光増幅器である光増幅器２００に
おいて使用される光導波路１２の屈折率のプロフィール
を表す断面図である。
おいて使用される光導波路１２の屈折率のプロフィール
を表す断面図である。
【図７】 Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置３２によって生成され
て光導波路３において伝搬される光波の偏光を制御する
装置を示すブロック図である。
て光導波路３において伝搬される光波の偏光を制御する
装置を示すブロック図である。
【図８】 光導波路１１８のループにおける複屈折を調
整するための複屈折調整装置１０７の断面図である。
整するための複屈折調整装置１０７の断面図である。
【図９】 本発明に係る一実施形態において、光を発生
するレーザダイオードを励起する電源回路８９を示す回
路図である。
するレーザダイオードを励起する電源回路８９を示す回
路図である。
【図１０】 本発明に係る一実施形態において、レーザ
ダイオード９８の電源を制御する制御回路の簡単化され
た回路図である。
ダイオード９８の電源を制御する制御回路の簡単化され
た回路図である。
１…ストラップ、 ２…ハウジング、 ３ａ，３ｂ…断熱支持部材、 ４…石英ガラス板、 ５…ペルチェ素子、 ６…伝搬路、 ７…偏光ビームスプリッタ、 ８…角度、 ９ａ…光ビーム、 ９ｂ…光導波路、 １０…レンズ、 １１ａ…偏向された光ビーム、 １１ｂ…光導波路、 １２…光導波路、 １３…光カプラ、 １４…弾性ストラップ、 １５…過圧力バルブ、 １６…偏光回転装置、 １７…増幅光反射層、 １８…励起光ビーム、 １９…レンズ、 ２０…角度、 ２２ａ…Ｓ極、 ２２ｂ…Ｎ極、 ２３…電磁石、 ２４…磁界、 ２６，２８，３０…ゾーン、 ３２…Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置、 ３４…ミラー、 ３６…レンズ、 ３８…光導波路、 ４０…音響光学変調器、 ４２…レンズ、 ４４…光ファイバケーブル、 ４６…レンズ、 ４８，５０…コイル、 ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ…電気コイル、 ５４…発振器、 ５６ａ，５６ｂ…電流源、 ５８ａ，５８ｂ…Ｄ／Ａ変換器、 ６０…マイクロプロセッサ、 ６２…Ａ／Ｄ変換器、 ６４…包絡線検波器、 ６６…増幅器、 ６８…Ｓｉ−フォトダイオード、 ７０…レンズ、 ７２…ビームスプリッタ、 ７４…ウォラストンプリズム、 ７６…ＰＩＮ−フォトダイオード、 ７８…偏光計、 ８０…制御ユニット、 ８２…電流源、 ８３ａ，８３ｂ，８３ｃ…レーザダイオード、 ８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８６…回路ブロック、 ８５…コイル、 ８８…フォトダイオード、 ８９…電源回路、 ９０…演算増幅器、 ９２…非反転入力端子、 ９４…反転入力端子、 ９６ａ，９６ｂ，９６ｃ…半導体ダイオード、 ９８…レーザダイオード、 １００…トランジスタ、 １０２…フォトダイオード、 １０４，１０６…ボディ部、 １０７…複屈折調整装置、 １０８…基板、 １１０…ねじ式ボルト、 １１２…シリンダ、 １１４…シリンダねじ、 １１６…円筒形ボディ部、 １１８…光導波路、 １２０…コイルばね、 ２００，２００ａ…光増幅器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エティエンヌ・ロシャ スイス、ツェーハー−1400イヴェルドン、 ムーラン109番 (72)発明者 カラン・アルー スイス、ツェーハー−1512シャヴァンヌ・ シュール・ムードン、ラ・パストゥーレル 77番
Claims (9)
- 【請求項１】 光導波路を用いて空間を基礎として量子
光増幅器を動作させるための方法において、 少なくとも十分な量の光エネルギーは、使用される光導
波路（１２）に永久的に供給され、これによって、制動
放射により発生される各色中心は褪色化されることを特
徴とする光導波路を用いて空間を基礎として量子光増幅
器を動作させるための方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の空間において動作可能な
光導波路を用いて空間を基礎として量子光増幅器を動作
させるための装置であって、 増幅されるべき光は上記光導波路（１２）を介して両方
向に移動し、 上記光導波路（１２）の一端は、上記増幅されるべき光
を反射するが励起光（１８）を反射せずに通過させる層
（１７）によって覆われ、 上記増幅されるべき光の反射は、ファラデー回転によっ
て生じる９０度の偏光回転によって達成され、 必要とされるファラデー回転は、上記光導波路（１２）
の巻線によって又は上記光導波路（１２）の一部に磁界
を印加することによって提供され、 上記光増幅器に入射する増幅されるべき光と上記光増幅
器から出力される光（９ａ，１１ｂ）との分離は、偏光
ビームスプリッタ（７）手段によって実行されることを
特徴とする光導波路を用いて空間を基礎として量子光増
幅器を動作させるための装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の空間において動作可能な
光導波路を用いて空間を基礎として量子光増幅器を動作
させるための装置であって、上記増幅されるべき光は上
記光導波路（１２）を介して両方向に移動し、 上記光導波路（１２）の一端は、上記増幅されるべき光
を反射するが励起光（１８）を反射せずに通過させる層
（１７）によって覆われ、 上記増幅されるべき光の上記反射は、ファラデー回転に
よって起こる９０度の偏光回転によって達成され、 必要とされる上記ファラデー回転は、上記光導波路（１
２）の巻線又は上記光導波路（１２）の一部に磁界を印
加することによって提供され、 上記量子光増幅器は、上記光増幅器に入射する増幅され
るべき光と光増幅器から出力される光（９ｂ，１１ｂ）
を分離するための偏光選択性光ファイバカプラ（１３）
を有することを特徴とする光導波路を用いて空間を基礎
として量子光増幅器を動作させるための装置。 - 【請求項４】 組紐形状の細い編組物は上記光導波路
（１２）の周りに紡がれ、上記光導波路（１２）は熱を
伝導可能なボディ部（１０４）上に巻回されたことを特
徴とする請求項２又は３記載の光導波路を用いて空間を
基礎として量子光増幅器を動作させるための装置。 - 【請求項５】 上記光導波路（１２）は薄い保護層によ
って被覆され、多層化巻線として実施されることを特徴
とする請求項２又は３記載の光導波路を用いて空間を基
礎として量子光増幅器を動作させるための装置。 - 【請求項６】 上記光導波路（１２）において伝搬され
る光波の偏光を制御する手段（５４，６４，５８ａ，５
８ｂ，６０）をさらに備えたことを特徴とする請求項２
又は３記載の光導波路を用いて空間を基礎として量子光
増幅器を動作させるための装置。 - 【請求項７】 伝搬される光波の複屈折を制御及び調整
する機械的圧力印加手段（１１６，１１２，１０８，１
１４，１１６）は、上記光導波路（１１８）において設
けられたことを特徴とする請求項２又は３記載の光導波
路を用いて空間を基礎として量子光増幅器を動作させる
ための装置。 - 【請求項８】 上記光導波路（１２，３８，１１８）
は、気密方式で密封され、かつガスで充填されたハウジ
ング（２）内に設けられたことを特徴とする請求項２乃
至７のうちの１つに記載の光導波路を用いて空間を基礎
として量子光増幅器を動作させるための装置。 - 【請求項９】 上記光導波路（１２，３８，１１８）
は、気密方式で密封されたハウジング（２）内に設けら
れ、そのガス充填圧は地球の大気圧の１.５倍であるこ
とを特徴とする請求項８記載の光導波路を用いて空間を
基礎として量子光増幅器を動作させるための装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH154097 | 1997-06-25 | ||
| CH19971540/97 | 1997-06-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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