JPH1154853A - ラマンファイバレーザを有するシステム - Google Patents
ラマンファイバレーザを有するシステムInfo
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- JPH1154853A JPH1154853A JP10157007A JP15700798A JPH1154853A JP H1154853 A JPH1154853 A JP H1154853A JP 10157007 A JP10157007 A JP 10157007A JP 15700798 A JP15700798 A JP 15700798A JP H1154853 A JPH1154853 A JP H1154853A
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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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- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/0675—Resonators including a grating structure, e.g. distributed Bragg reflectors [DBR] or distributed feedback [DFB] fibre lasers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 変換効率を大幅に増加させ信頼性の高いカス
ケード状ラマンレーザ（ＣＲＬ）を提供すること。 【解決手段】 本発明は、波長λpのポンプ放射光を受
領し、λp以上の波長λnの出力光を放射するＣＲＬにお
いて、前記ＣＲＬは、入力領域と出力領域との間に配置
された長さＬのキャビティ内領域を有するある長さの光
ファイバからなり、前記入力領域と出力領域とは、それ
ぞれ中心波長λ1＜λ2＜…λnを有するファイバブラグ
グレーティングを有し、前記入力領域と出力領域におい
て、そのファイバブラググレーティングは、その中心波
長がキャビティ内領域から離れるにしたがって大きくな
るような順番で配置される。前記出力領域において、中
心波長λnのファイバブラググレーティングは、キャビ
ティ内領域と中心波長λn-1のファイバグレーティング
との間に配置されることを特徴とする。
ケード状ラマンレーザ（ＣＲＬ）を提供すること。 【解決手段】 本発明は、波長λpのポンプ放射光を受
領し、λp以上の波長λnの出力光を放射するＣＲＬにお
いて、前記ＣＲＬは、入力領域と出力領域との間に配置
された長さＬのキャビティ内領域を有するある長さの光
ファイバからなり、前記入力領域と出力領域とは、それ
ぞれ中心波長λ1＜λ2＜…λnを有するファイバブラグ
グレーティングを有し、前記入力領域と出力領域におい
て、そのファイバブラググレーティングは、その中心波
長がキャビティ内領域から離れるにしたがって大きくな
るような順番で配置される。前記出力領域において、中
心波長λnのファイバブラググレーティングは、キャビ
ティ内領域と中心波長λn-1のファイバグレーティング
との間に配置されることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カスケード状ラマ
ンファイバレーザに関し、特にこのようなレーザを含む
物品とシステムに関する。
ンファイバレーザに関し、特にこのようなレーザを含む
物品とシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】カスケード状ラマンレーザ（Cascaded R
aman Lasers （ＣＲＬ））は、公知である。例えば米国
特許第５，３２３，４０４号を参照のこと。簡単に説明
すると、ラマンレーザは、ラマン散乱現象を利用してい
る。このラマン散乱現象は、非線形媒体（一般的には光
ファイバ、通常シリカベースの光ファイバ）内を伝播す
る光をこの非線形媒体の振動モードに結合して、異なる
（通常長い）波長を再放射する非線形光学プロセスであ
る。
aman Lasers （ＣＲＬ））は、公知である。例えば米国
特許第５，３２３，４０４号を参照のこと。簡単に説明
すると、ラマンレーザは、ラマン散乱現象を利用してい
る。このラマン散乱現象は、非線形媒体（一般的には光
ファイバ、通常シリカベースの光ファイバ）内を伝播す
る光をこの非線形媒体の振動モードに結合して、異なる
（通常長い）波長を再放射する非線形光学プロセスであ
る。
【０００３】「カスケード状」のラマンレーザは、波長
λnの出力光用の光学キャビティに加えてさらに波長λ
n-1＜λnの放射用光学キャビティをさらに有する。ここ
でｎ≧２の整数である。
λnの出力光用の光学キャビティに加えてさらに波長λ
n-1＜λnの放射用光学キャビティをさらに有する。ここ
でｎ≧２の整数である。
【０００４】溶融シリカを非線形媒体として用いた場合
には、最大ラマンゲインは１３．２ＴＨｚの周波数シフ
トの点で発生し、これは１μｍと１．５μｍの間のポン
プ波長に対し、５０〜１００ｎｍの波長シフトに相当す
る。
には、最大ラマンゲインは１３．２ＴＨｚの周波数シフ
トの点で発生し、これは１μｍと１．５μｍの間のポン
プ波長に対し、５０〜１００ｎｍの波長シフトに相当す
る。
【０００５】ＣＲＬは１３１０ｎｍまたは１５５０ｎｍ
のラマン増幅器用のポンプレーザとして、あるいは再生
器を有さない光学ファイバ通信システムにおける遠隔ポ
ンプのＥrファイバ増幅器用の１４８０ｎｍポンプレー
ザとして用いることができる。これ以外の他の目的ある
いは他の波長も使用することができる。
のラマン増幅器用のポンプレーザとして、あるいは再生
器を有さない光学ファイバ通信システムにおける遠隔ポ
ンプのＥrファイバ増幅器用の１４８０ｎｍポンプレー
ザとして用いることができる。これ以外の他の目的ある
いは他の波長も使用することができる。
【０００６】従来技術にかかるＣＲＬは、高い変換効率
（約３５％）を有する小型で利便性の高い光学ソースで
ある。しかし、変換効率が少しでも改善されると大きな
経済的効果がある。例えば、変換効率がわずか数パーセ
ントでも増加すると、半導体ポンプレーザダイオードの
信頼性を大幅に向上させることができる。その理由は、
このようなレーザの信頼性は、出力パワーに対し極めて
高い線形依存性を有するからである。
（約３５％）を有する小型で利便性の高い光学ソースで
ある。しかし、変換効率が少しでも改善されると大きな
経済的効果がある。例えば、変換効率がわずか数パーセ
ントでも増加すると、半導体ポンプレーザダイオードの
信頼性を大幅に向上させることができる。その理由は、
このようなレーザの信頼性は、出力パワーに対し極めて
高い線形依存性を有するからである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】信頼性は光ファイバ通
信システムにおける最大の関心事であるために、変換効
率を大幅に増加させるようなＣＲＬが極めて望まれてい
る。したがって本発明はこのような信頼性の高いＣＲＬ
を提供することである。
信システムにおける最大の関心事であるために、変換効
率を大幅に増加させるようなＣＲＬが極めて望まれてい
る。したがって本発明はこのような信頼性の高いＣＲＬ
を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のＣＲＬは波長λ
pのポンプ放射光を受光し、λp以上の波長のλnの出力
光を放射する。本発明のＣＲＬは、請求項１に記載した
特徴を有する。ここで長さＬは通常数百ｍ程度の長さで
あり、出力領域と入力領域は１ｍ程度の長さである。
pのポンプ放射光を受光し、λp以上の波長のλnの出力
光を放射する。本発明のＣＲＬは、請求項１に記載した
特徴を有する。ここで長さＬは通常数百ｍ程度の長さで
あり、出力領域と入力領域は１ｍ程度の長さである。
【０００９】本発明の実施例においては、ポンプリフレ
クタ（反射）グレーティング(pumpreflector grating)
は、出力側のλ1グレーティングよりもキャビティ内領
域（intracavity section）からさらに遠い位置（言い
換えると、キャビティ内領域を中心にした場合λ1グレ
ーティングより外側）例えば、通常λn-1グレーティン
グよりも遠い位置にあり、高反射グレーティングは、
０．８〜２．０ｎｍの範囲の反射バンド幅を有し、出力
カプラの最大反射率は、１０〜２５％であり、隣接する
ラマンレーザ段の間の周波数シフトは１１．７〜１４．
９ＴＨｚの範囲内にあり、キャビティ内光学ファイバの
コアのデルタは１〜１．８％で、クラッド層のデルタは
−０．０５から−０．１％であり、キャビティ内領域の
長さは３００〜１２００ｍの範囲内にある。
クタ（反射）グレーティング(pumpreflector grating)
は、出力側のλ1グレーティングよりもキャビティ内領
域（intracavity section）からさらに遠い位置（言い
換えると、キャビティ内領域を中心にした場合λ1グレ
ーティングより外側）例えば、通常λn-1グレーティン
グよりも遠い位置にあり、高反射グレーティングは、
０．８〜２．０ｎｍの範囲の反射バンド幅を有し、出力
カプラの最大反射率は、１０〜２５％であり、隣接する
ラマンレーザ段の間の周波数シフトは１１．７〜１４．
９ＴＨｚの範囲内にあり、キャビティ内光学ファイバの
コアのデルタは１〜１．８％で、クラッド層のデルタは
−０．０５から−０．１％であり、キャビティ内領域の
長さは３００〜１２００ｍの範囲内にある。
【００１０】本発明の実施例における上記の特徴によ
り、周波数効率は１％程度改善され、さらに最適な構成
を用いることもできる。一方、グレーティングの配置順
序（出力カプラをλn-1グレーティングよりもキャビテ
ィ内領域近傍に配置し、通常λ1グレーティングよりも
近い領域に配置する）により、１０％程度変換効率が改
善され、これは本発明のＣＲＬの極めて重要な特徴であ
る。さらに改善するためには、キャビティ内領域の長さ
を適宜調整する必要がある。
り、周波数効率は１％程度改善され、さらに最適な構成
を用いることもできる。一方、グレーティングの配置順
序（出力カプラをλn-1グレーティングよりもキャビテ
ィ内領域近傍に配置し、通常λ1グレーティングよりも
近い領域に配置する）により、１０％程度変換効率が改
善され、これは本発明のＣＲＬの極めて重要な特徴であ
る。さらに改善するためには、キャビティ内領域の長さ
を適宜調整する必要がある。
【００１１】用語の定義 本明細書で使用される光ファイバの２つの離間した特徴
間の距離とは、光ファイバの軸に沿った距離を意味す
る。ファイバラマンレーザの「キャビティ内領域」と
は、入力領域と出力領域の間の光ファイバのグレーティ
ングのない中央部分を意味する。そしてこの入力領域と
出力領域（「端部部分」と総称する）は、ラマンレーザ
のファイバブラググレーティングの全てを含んでいる。
中心波長が等しい２個の離間した短周期ファイバブラグ
グレーティングは、この中心波長に等しい波長の放射を
行う光学キャビティを形成する。
間の距離とは、光ファイバの軸に沿った距離を意味す
る。ファイバラマンレーザの「キャビティ内領域」と
は、入力領域と出力領域の間の光ファイバのグレーティ
ングのない中央部分を意味する。そしてこの入力領域と
出力領域（「端部部分」と総称する）は、ラマンレーザ
のファイバブラググレーティングの全てを含んでいる。
中心波長が等しい２個の離間した短周期ファイバブラグ
グレーティングは、この中心波長に等しい波長の放射を
行う光学キャビティを形成する。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明によるカスケード状ラマン
レーザ（ＣＲＬ）は、類似の従来技術にかかるＣＲＬよ
りもはるかに高い変換効率を有する。本発明の重要な特
徴点は、光ファイバブラググレーティングの配置順序
（それゆえ光学キャビティの配置順序）である。これに
ついて次に説明する。
レーザ（ＣＲＬ）は、類似の従来技術にかかるＣＲＬよ
りもはるかに高い変換効率を有する。本発明の重要な特
徴点は、光ファイバブラググレーティングの配置順序
（それゆえ光学キャビティの配置順序）である。これに
ついて次に説明する。
【００１３】米国特許第５，３２３，４０４号は、様々
な配置順序（例えば、図１，２とその関連説明を参照に
こと）を開示し、次のように説明している。「ライン状
の屈折率グレーティングは、反射バンドの外側の波長に
おいては、ほぼ１００％透過状態で、それゆえリフレク
タの配置場所には自由度がある。例えば光学キャビティ
は、順序よく並べられるかあるいはある程度オーバラッ
プして配置される。」しかし、前掲の特許は、本発明の
請求項１に記載した特殊な配置順序について開示あるい
は示唆していない。
な配置順序（例えば、図１，２とその関連説明を参照に
こと）を開示し、次のように説明している。「ライン状
の屈折率グレーティングは、反射バンドの外側の波長に
おいては、ほぼ１００％透過状態で、それゆえリフレク
タの配置場所には自由度がある。例えば光学キャビティ
は、順序よく並べられるかあるいはある程度オーバラッ
プして配置される。」しかし、前掲の特許は、本発明の
請求項１に記載した特殊な配置順序について開示あるい
は示唆していない。
【００１４】前掲の特許の図４では、ラマン増幅器を開
示し、そのファイバブラググレーティングの中心波長
は、キャビティ内領域から離れるにつれて増加してい
る。これに関しては、S.G. Grubb, OFC‘96, San Jose,
California, Tutorial SessionsHandbook, p. 243 (19
96),を参照こと。同文献のｐ．２５６においては、キャ
ビティ内領域からの距離と共に増加する中心波長を有す
るグレーティングと、キャビティ内領域の下流側のすぐ
後ろにポンプリフレクタを有し、キャビティ内領域から
の最も遠い位置に出力カプラを具備するＣＲＬを開示し
ている。同時にまたｐｐ．２５８と２５９を参照のこ
と。
示し、そのファイバブラググレーティングの中心波長
は、キャビティ内領域から離れるにつれて増加してい
る。これに関しては、S.G. Grubb, OFC‘96, San Jose,
California, Tutorial SessionsHandbook, p. 243 (19
96),を参照こと。同文献のｐ．２５６においては、キャ
ビティ内領域からの距離と共に増加する中心波長を有す
るグレーティングと、キャビティ内領域の下流側のすぐ
後ろにポンプリフレクタを有し、キャビティ内領域から
の最も遠い位置に出力カプラを具備するＣＲＬを開示し
ている。同時にまたｐｐ．２５８と２５９を参照のこ
と。
【００１５】シリカベースのシングルモードファイバ内
に書き込まれた短周期のブラググレーティングに関連す
る２つの損失メカニズムの存在は公知である。例えばこ
れに関しては、V. Mizrahi et al. 著の J. of Lightwa
ve Technology, Vol. 11, p.1513 (1993) と、P.J. Lem
aire et al. 著の Electronics Letters, Vol. 29,p. 1
191 (1993)を参照のこと。
に書き込まれた短周期のブラググレーティングに関連す
る２つの損失メカニズムの存在は公知である。例えばこ
れに関しては、V. Mizrahi et al. 著の J. of Lightwa
ve Technology, Vol. 11, p.1513 (1993) と、P.J. Lem
aire et al. 著の Electronics Letters, Vol. 29,p. 1
191 (1993)を参照のこと。
【００１６】前者の文献では、グレーティングのブラグ
共鳴波長（中心波長）よりも若干短い波長での後方伝播
クラッドモード（backward-propagating cladding mod
e）への結合に関連する損失メカニズムを論じ、後者の
論文は、グレーティングを書き込むのに用いられるＵＶ
放射により導入されるブロードバンドの背景損失につい
て議論している。
共鳴波長（中心波長）よりも若干短い波長での後方伝播
クラッドモード（backward-propagating cladding mod
e）への結合に関連する損失メカニズムを論じ、後者の
論文は、グレーティングを書き込むのに用いられるＵＶ
放射により導入されるブロードバンドの背景損失につい
て議論している。
【００１７】図１は一連の５個のグレーティング（即
ち、１４５０ｎｍＣＲＬ用のグレーティングの出力領
域）の伝送スペクトラムを表し、これらの損失メカニズ
ムの影響を示している。数字１０１〜１０５は、それぞ
れのグレーティングのブラグ反射を、数字１１１〜１１
５は、クラッド層モード結合に起因する損失のピークを
表す。あるブラグリフレクタからのクラッドモード損失
の末尾（例、１２）は、短波長側の隣接するグレーティ
ングの波長にまで及んでいる。
ち、１４５０ｎｍＣＲＬ用のグレーティングの出力領
域）の伝送スペクトラムを表し、これらの損失メカニズ
ムの影響を示している。数字１０１〜１０５は、それぞ
れのグレーティングのブラグ反射を、数字１１１〜１１
５は、クラッド層モード結合に起因する損失のピークを
表す。あるブラグリフレクタからのクラッドモード損失
の末尾（例、１２）は、短波長側の隣接するグレーティ
ングの波長にまで及んでいる。
【００１８】ＣＲＬの変換効率を向上させるために、上
記に議論したメカニズムに起因する損失を含めてキャビ
ティ損失を最少にしなければならない。ファイバブラグ
グレーティングを適切な順序で配置することにより、上
記に議論したメカニズムに起因する損失を大幅に減らす
ことができる。従来技術で用いられた従来方式の配置順
序を図２に示す。同図はポンプ放射（代表例として１１
１７ｎｍ放射）を受領し、このポンプ放射を出力放射
（代表例として１４８０ｎｍ放射）に変換する。
記に議論したメカニズムに起因する損失を含めてキャビ
ティ損失を最少にしなければならない。ファイバブラグ
グレーティングを適切な順序で配置することにより、上
記に議論したメカニズムに起因する損失を大幅に減らす
ことができる。従来技術で用いられた従来方式の配置順
序を図２に示す。同図はポンプ放射（代表例として１１
１７ｎｍ放射）を受領し、このポンプ放射を出力放射
（代表例として１４８０ｎｍ放射）に変換する。
【００１９】２１はレーザのキャビティ内領域を、２３
は入力領域を、２４は出力領域を表す。スプライスは記
号「ｘ」で表す。少なくとも原理的にはレーザはキャビ
ティ内領域と入力領域および出力領域との間にスプライ
ス（接続部分）なしに形成することができる。しかし、
製造上の理由からグレーティングが端部領域に書き込ま
れた後、この端部領域をキャビティ内領域に溶融接合
（fusion splice） するのが好ましい。端部領域のファ
イバは、キャビティ内領域のそれと通常同一のものであ
る。
は入力領域を、２４は出力領域を表す。スプライスは記
号「ｘ」で表す。少なくとも原理的にはレーザはキャビ
ティ内領域と入力領域および出力領域との間にスプライ
ス（接続部分）なしに形成することができる。しかし、
製造上の理由からグレーティングが端部領域に書き込ま
れた後、この端部領域をキャビティ内領域に溶融接合
（fusion splice） するのが好ましい。端部領域のファ
イバは、キャビティ内領域のそれと通常同一のものであ
る。
【００２０】入力領域は通常５個のファイバブラググレ
ーティングを有し、その中心波長はそれぞれ１１７５ｎ
ｍ，１２４０ｎｍ，１３１５ｎｍ，１３９５ｎｍ，１４
８０ｎｍである。この入力領域は、キャビティ内領域か
ら距離が離れるにつれて中心波長も大きくなるようなグ
レーティングを有する（キャビティ内領域を中心にみた
場合外側にいくほど中心波長が大きくなる）。
ーティングを有し、その中心波長はそれぞれ１１７５ｎ
ｍ，１２４０ｎｍ，１３１５ｎｍ，１３９５ｎｍ，１４
８０ｎｍである。この入力領域は、キャビティ内領域か
ら距離が離れるにつれて中心波長も大きくなるようなグ
レーティングを有する（キャビティ内領域を中心にみた
場合外側にいくほど中心波長が大きくなる）。
【００２１】出力領域も入力領域のグレーティングに適
合する５個のファイバブラググレーティングを有し、そ
の中心波長は同じくキャビティ内領域からの距離が増え
るにしたがって増加する波長（例えばそれぞれ１１７５
ｎｍ，１２４０ｎｍ，１３１５ｎｍ，１３９５ｎｍ，１
４８０ｎｍ）である。各対のファイバブラググレーティ
ング（例えば１１７５ｎｍの中心波長を有する２個のグ
レーティング）は、光学キャビティを形成し、そしてそ
のグレーティングは、通常高い反射率（例、９５％以
上）を有する。
合する５個のファイバブラググレーティングを有し、そ
の中心波長は同じくキャビティ内領域からの距離が増え
るにしたがって増加する波長（例えばそれぞれ１１７５
ｎｍ，１２４０ｎｍ，１３１５ｎｍ，１３９５ｎｍ，１
４８０ｎｍ）である。各対のファイバブラググレーティ
ング（例えば１１７５ｎｍの中心波長を有する２個のグ
レーティング）は、光学キャビティを形成し、そしてそ
のグレーティングは、通常高い反射率（例、９５％以
上）を有する。
【００２２】ポンプ放射は、何等損傷を受けずに入力領
域からキャビティ内領域へ伝播する。このキャビティ内
領域でポンプ放射の大部分は、ラマン散乱により１１７
５ｎｍ放射に変換され、この放射が出力領域の１１７５
ｎｍグレーティングにより反射される。この反射された
１１７５ｎｍ放射はその後ラマン散乱により１２４０ｎ
ｍ放射に変換され、そしてこの放射が入力領域の１２４
０ｎｍグレーティングにより反射される。ラマン散乱に
よるこの波長変換のプロセスは、１４８０ｎｍ放射が生
成されるまで行われる。その後この放射を利用する。
域からキャビティ内領域へ伝播する。このキャビティ内
領域でポンプ放射の大部分は、ラマン散乱により１１７
５ｎｍ放射に変換され、この放射が出力領域の１１７５
ｎｍグレーティングにより反射される。この反射された
１１７５ｎｍ放射はその後ラマン散乱により１２４０ｎ
ｍ放射に変換され、そしてこの放射が入力領域の１２４
０ｎｍグレーティングにより反射される。ラマン散乱に
よるこの波長変換のプロセスは、１４８０ｎｍ放射が生
成されるまで行われる。その後この放射を利用する。
【００２３】図２は、出力領域はポンプリフレクタ（反
射器）として機能する１１１７ｎｍグレーティング２２
を有する。このポンプリフレクタを図２に示すようにキ
ャビティ内領域のすぐ下流側に配置することは可能であ
るが、しかし最適ではない。以下このことについて説明
する。
射器）として機能する１１１７ｎｍグレーティング２２
を有する。このポンプリフレクタを図２に示すようにキ
ャビティ内領域のすぐ下流側に配置することは可能であ
るが、しかし最適ではない。以下このことについて説明
する。
【００２４】上記のレーザ動作は、単純化して説明でき
る。通常フォトン（光子）は、ラマン散乱を受ける前に
光学キャビティ内を反射されて行ったり来たりしてお
り、そしてその結果、キャビティから出て次の光学キャ
ビティ内に入るより長い波長のフォトンを生成する。
る。通常フォトン（光子）は、ラマン散乱を受ける前に
光学キャビティ内を反射されて行ったり来たりしてお
り、そしてその結果、キャビティから出て次の光学キャ
ビティ内に入るより長い波長のフォトンを生成する。
【００２５】本発明によるＣＲＬを図３に示す。同図に
おいて、３２，３３は従来のファイバの「ピグテール」
を、３４は入力領域を、３５は出力領域を、３１は出力
カプラを、３６はポンプリフレクタを表す。様々な種類
のグレーティングは、その中心波長λ1＜λ2＜…λn-1
＜λnでもって区別される。
おいて、３２，３３は従来のファイバの「ピグテール」
を、３４は入力領域を、３５は出力領域を、３１は出力
カプラを、３６はポンプリフレクタを表す。様々な種類
のグレーティングは、その中心波長λ1＜λ2＜…λn-1
＜λnでもって区別される。
【００２６】ファイバブラググレーティングの配置順序
を図３に示したが、次にこの配置順序が損失を減らし、
その結果変換効率を増加させる理由を説明する。
を図３に示したが、次にこの配置順序が損失を減らし、
その結果変換効率を増加させる理由を説明する。
【００２７】あるグレーティングからのクラッドモード
結合は、そのグレーティングの短波長側で損失となると
言う実験結果があるために、上記の配置順序が入力領域
のλ 1グレーティングを通過するλp放射に起因するＣＲ
Ｌの全クラッドモード損失を低減させる。さらにまたよ
り長い波長がキャビティ内の多数の非共鳴グレーティン
グで発振しているが、これは大きな損失とはならない。
その理由は、このより長い波長は短い波長よりも背景損
失の影響が少ないからである。かくして背景損失とクラ
ッドモード損失の両方ともグレーティングを適切に配置
することにより大幅に低減できる。
結合は、そのグレーティングの短波長側で損失となると
言う実験結果があるために、上記の配置順序が入力領域
のλ 1グレーティングを通過するλp放射に起因するＣＲ
Ｌの全クラッドモード損失を低減させる。さらにまたよ
り長い波長がキャビティ内の多数の非共鳴グレーティン
グで発振しているが、これは大きな損失とはならない。
その理由は、このより長い波長は短い波長よりも背景損
失の影響が少ないからである。かくして背景損失とクラ
ッドモード損失の両方ともグレーティングを適切に配置
することにより大幅に低減できる。
【００２８】さらにまたＣＲＬの変換効率は、出力カプ
ラの配置位置と、出力放射用の光学キャビティの出力領
域グレーティングにより大きく影響を受けることが見い
だされた。この出力カプラは、通常弱グレーティング
（一般的には中心波長においてわずか２０％の反射率に
過ぎない）であり、それ故に大きなクラッドモード結合
を生成しない。その結果変換効率は、出力カプラを図２
に示した配置よりもよりキャビティ内領域に近づけて配
置することにより改善することができる。本発明による
ＣＲＬにおいては、出力カプラはキャビティ内領域に最
も近くに配置された出力領域のグレーティングである
（図３）。
ラの配置位置と、出力放射用の光学キャビティの出力領
域グレーティングにより大きく影響を受けることが見い
だされた。この出力カプラは、通常弱グレーティング
（一般的には中心波長においてわずか２０％の反射率に
過ぎない）であり、それ故に大きなクラッドモード結合
を生成しない。その結果変換効率は、出力カプラを図２
に示した配置よりもよりキャビティ内領域に近づけて配
置することにより改善することができる。本発明による
ＣＲＬにおいては、出力カプラはキャビティ内領域に最
も近くに配置された出力領域のグレーティングである
（図３）。
【００２９】図３において、３２，３３は従来のファイ
バピグテールを、３４は入力領域を、３５は出力領域
を、３１は出力カプラを、３６はポンプリフレクタを表
す。様々な種類のグレーティングは、中心波長λ1＜λ2
＜…λn-1＜λnにより区別される。
バピグテールを、３４は入力領域を、３５は出力領域
を、３１は出力カプラを、３６はポンプリフレクタを表
す。様々な種類のグレーティングは、中心波長λ1＜λ2
＜…λn-1＜λnにより区別される。
【００３０】出力カプラを図３に示すよう配置しても大
きなクラッドモード損失を共鳴短波長には導入せず、出
力放射（λn）が受ける背景損失を大幅に低減すること
ができる。
きなクラッドモード損失を共鳴短波長には導入せず、出
力放射（λn）が受ける背景損失を大幅に低減すること
ができる。
【００３１】ポンプリフレクタ３６は、大きな背景損失
を導入する強グレーティング（λpにおける反射率は９
５％以上）である。ＣＲＬの背景損失は、ポンプリフレ
クタがλ1グレーティングよりもキャビティ内領域から
遠くに配置された、好ましくはキャビティ内領域から最
も遠い位置に配置された出力領域グレーティングである
場合に低減できる（図３に示すようにこれが本発明の一
実施例である）。しかし、図３に示すようなポンプリフ
レクタの配置は、選択的事項である。例えば、ポンプリ
フレクタグレーティングが弱グレーティングとして形成
された場合には、ポンプリフレクタはキャビティ内領域
近くに配置することも可能である（図２）。
を導入する強グレーティング（λpにおける反射率は９
５％以上）である。ＣＲＬの背景損失は、ポンプリフレ
クタがλ1グレーティングよりもキャビティ内領域から
遠くに配置された、好ましくはキャビティ内領域から最
も遠い位置に配置された出力領域グレーティングである
場合に低減できる（図３に示すようにこれが本発明の一
実施例である）。しかし、図３に示すようなポンプリフ
レクタの配置は、選択的事項である。例えば、ポンプリ
フレクタグレーティングが弱グレーティングとして形成
された場合には、ポンプリフレクタはキャビティ内領域
近くに配置することも可能である（図２）。
【００３２】図３に示すようなグレーティングの配置順
序により、大幅な変換効率の増加が得られる。例えば、
本発明によるＣＲＬ（λp＝１１１７ｎｍ、λn＝１４８
０ｎｍ）は、１１１７ｎｍの光を１４８０ｎｍの光に変
換するために、グレーティングの順序のみが異なる従来
技術のＣＲＬに比較して９％高い傾斜効率が得られる。
序により、大幅な変換効率の増加が得られる。例えば、
本発明によるＣＲＬ（λp＝１１１７ｎｍ、λn＝１４８
０ｎｍ）は、１１１７ｎｍの光を１４８０ｎｍの光に変
換するために、グレーティングの順序のみが異なる従来
技術のＣＲＬに比較して９％高い傾斜効率が得られる。
【００３３】変換効率は、グレーティングのバンド幅を
適宜選択することにより改善することを本発明者らは見
いだした。例えば、従来の２．３ｎｍから１．８ｎｍへ
の高反射率グレーティングの全てのバンド幅（半値全
幅、即ちＦＷＨＭ）を減らすことにより４％の変換効率
の改善が得られた。かくして本発明によるＣＲＬは、
０．８〜２．０ｎｍの範囲内のバンド幅の高反射率（９
５％以上、好ましくは９８％以上）のグレーティングを
有する。
適宜選択することにより改善することを本発明者らは見
いだした。例えば、従来の２．３ｎｍから１．８ｎｍへ
の高反射率グレーティングの全てのバンド幅（半値全
幅、即ちＦＷＨＭ）を減らすことにより４％の変換効率
の改善が得られた。かくして本発明によるＣＲＬは、
０．８〜２．０ｎｍの範囲内のバンド幅の高反射率（９
５％以上、好ましくは９８％以上）のグレーティングを
有する。
【００３４】最低スペクトラムバンド幅の選択に際し、
注意すべき事項としては、共鳴キャビティを形成する２
個のグレーティング間で良好なオーバラップが得られる
ようなスペクトラムバンド幅に亘って高いグレーティン
グ反射率が必要なことである。その理由は、このように
しない場合には、あるグレーティングから反射された光
学パワーは、第２のグレーティングで弱く反射され、こ
れにより大幅なキャビティ損失メカニズムを与えること
になるからである。
注意すべき事項としては、共鳴キャビティを形成する２
個のグレーティング間で良好なオーバラップが得られる
ようなスペクトラムバンド幅に亘って高いグレーティン
グ反射率が必要なことである。その理由は、このように
しない場合には、あるグレーティングから反射された光
学パワーは、第２のグレーティングで弱く反射され、こ
れにより大幅なキャビティ損失メカニズムを与えること
になるからである。
【００３５】現在のグレーティング製造技術の波長の精
度は、約０．１ｎｍが限界であるので、高反射率のバン
ド幅は ＞＞０．１ｎｍ（例えば約０．３ｎｍ）にし
て、その結果高反射率の領域が良好な重なりを有するよ
うにしなければならない。高反射率バンド幅と半値全幅
（ＦＷＨＭ）との間の関係は、グレーティングの長さに
より決定できる。０．８ｎｍの最低のＦＷＨＭは、グレ
ーティング長さに一部依存する。１ｃｍ以下の長さのグ
レーティングを用いた場合には、高反射率バンド幅はＦ
ＷＨＭのほぼ２分の１に制限される。
度は、約０．１ｎｍが限界であるので、高反射率のバン
ド幅は ＞＞０．１ｎｍ（例えば約０．３ｎｍ）にし
て、その結果高反射率の領域が良好な重なりを有するよ
うにしなければならない。高反射率バンド幅と半値全幅
（ＦＷＨＭ）との間の関係は、グレーティングの長さに
より決定できる。０．８ｎｍの最低のＦＷＨＭは、グレ
ーティング長さに一部依存する。１ｃｍ以下の長さのグ
レーティングを用いた場合には、高反射率バンド幅はＦ
ＷＨＭのほぼ２分の１に制限される。
【００３６】出力カプラ強度の選択は変換効率に影響す
ることを本発明者は見いだした。例えば上記のＣＲＬで
約４Ｗのポンプパワーの場合には、最適の変換効率は２
０％の反射率の出力カプラの場合に得られる。実際には
最適の出力カプラ強度は、多くのファクタに依存してお
り、一般的に最適の値を予測することは不可能である。
しかし、最適値は実験により決定でき、それは通常１０
〜２５％の範囲内である。
ることを本発明者は見いだした。例えば上記のＣＲＬで
約４Ｗのポンプパワーの場合には、最適の変換効率は２
０％の反射率の出力カプラの場合に得られる。実際には
最適の出力カプラ強度は、多くのファクタに依存してお
り、一般的に最適の値を予測することは不可能である。
しかし、最適値は実験により決定でき、それは通常１０
〜２５％の範囲内である。
【００３７】溶融シリカ系においては、最大のラマンゲ
インは１３．２ＴＨｚの周波数スペースで発生する。Ｇ
ｅ−シリカ系ファイバにおいては、最大ゲインは若干長
波長側にシフトした場所で発生するが、その理由はＧｅ
Ｏ2がラマン散乱の感受性に寄与するからである。ＣＲ
Ｌにおいては、所望のポンプ波長と出力波長は複数の最
大限周波数シフトにより分離されていない。
インは１３．２ＴＨｚの周波数スペースで発生する。Ｇ
ｅ−シリカ系ファイバにおいては、最大ゲインは若干長
波長側にシフトした場所で発生するが、その理由はＧｅ
Ｏ2がラマン散乱の感受性に寄与するからである。ＣＲ
Ｌにおいては、所望のポンプ波長と出力波長は複数の最
大限周波数シフトにより分離されていない。
【００３８】しかし、最適ではない周波数シフトを用い
ても、必ずしも変換効率の受け入れられないほどの低下
とはならないことを我々は見いだしている。具体的に説
明すると、Ｇｅ−ドープのシリカ系ファイバにおいて、
１１．７ＴＨｚと１４．９ＴＨｚの間の周波数シフトに
対しては、ラマンゲインの係数はその最大値の少なくと
も９０％であり、中心波長が対応して異なるグレーティ
ングを選択することは変換効率に何等影響を及ぼさず、
その結果ＣＲＬの設計者にはポンプ放射と出力放射の選
択に対しさらに大きな自由度が与えられる。
ても、必ずしも変換効率の受け入れられないほどの低下
とはならないことを我々は見いだしている。具体的に説
明すると、Ｇｅ−ドープのシリカ系ファイバにおいて、
１１．７ＴＨｚと１４．９ＴＨｚの間の周波数シフトに
対しては、ラマンゲインの係数はその最大値の少なくと
も９０％であり、中心波長が対応して異なるグレーティ
ングを選択することは変換効率に何等影響を及ぼさず、
その結果ＣＲＬの設計者にはポンプ放射と出力放射の選
択に対しさらに大きな自由度が与えられる。
【００３９】レーザ発振しきい値を最低にし、ラマン感
受性を増加させるために、高いデルタ（Δ）と小さな有
効コアを有するゲルマニウム−シリケート系ファイバを
用いるのが好ましい。しかし、小さな有効コアを有する
ファイバは、ＣＲＬの性能にとって異常な損失をしばし
ば示すことがある。さらにまた高いデルタのファイバ
は、それ自身へのスプライス（入力領域と出力領域をキ
ャビティ内領域にスプライスする）および別の設計のフ
ァイバにスプライスすることができるもの（入力ピグテ
ールと出力ピグテール）でなければならない。様々な理
由により、スプライスは低損失でなければならない。
受性を増加させるために、高いデルタ（Δ）と小さな有
効コアを有するゲルマニウム−シリケート系ファイバを
用いるのが好ましい。しかし、小さな有効コアを有する
ファイバは、ＣＲＬの性能にとって異常な損失をしばし
ば示すことがある。さらにまた高いデルタのファイバ
は、それ自身へのスプライス（入力領域と出力領域をキ
ャビティ内領域にスプライスする）および別の設計のフ
ァイバにスプライスすることができるもの（入力ピグテ
ールと出力ピグテール）でなければならない。様々な理
由により、スプライスは低損失でなければならない。
【００４０】上記の要件は、高いデルタのファイバがフ
ッ素注入クラッド層を有する場合、およびピグテールが
マッチドクラッドファイバ（matched-clad fiber）の場
合に適合できることを見いだした。このファイバの選択
により、それ自身へのスプライスができ、高いデルタ
（Δ）ファイバのコアのデルタ（Δ）が１．０から１．
８％の範囲にあり、フッ素をドーピングしたクラッド層
のデルタ（Δ）が−０．５−０．１％にある場合には、
差分拡散によりピグテールのスプライスが容易となる。
ッ素注入クラッド層を有する場合、およびピグテールが
マッチドクラッドファイバ（matched-clad fiber）の場
合に適合できることを見いだした。このファイバの選択
により、それ自身へのスプライスができ、高いデルタ
（Δ）ファイバのコアのデルタ（Δ）が１．０から１．
８％の範囲にあり、フッ素をドーピングしたクラッド層
のデルタ（Δ）が−０．５−０．１％にある場合には、
差分拡散によりピグテールのスプライスが容易となる。
【００４１】ここで用いられた用語（コア，クラッド
層，デルタ（Δ），マッチドクッラディング（matched
cladding））は従来公知のものであり、当業者には理解
できるものである。例えばコアのデルタ（Δ）は、（ｎ
c−ｎ0）／ｎ0で定義でき、ここでｎcはコアの有効屈折
率であり、ｎ0は溶融シリカの屈折率であり、クラッド
のデルタ（Δ）は（ｎcl−ｎ0）／ｎ0で定義でき、ここ
でｎclはＦ−ドープのクラッド層の有効屈折率である。
層，デルタ（Δ），マッチドクッラディング（matched
cladding））は従来公知のものであり、当業者には理解
できるものである。例えばコアのデルタ（Δ）は、（ｎ
c−ｎ0）／ｎ0で定義でき、ここでｎcはコアの有効屈折
率であり、ｎ0は溶融シリカの屈折率であり、クラッド
のデルタ（Δ）は（ｎcl−ｎ0）／ｎ0で定義でき、ここ
でｎclはＦ−ドープのクラッド層の有効屈折率である。
【００４２】図４は、本発明のＣＲＬのキャビティ内領
域と出力領域に用いられる光ファイバのデルタプロファ
イル（屈折率プロファイル）を示す。４１はコアで、４
２は内側クラッド層で、４３は外側クラッド層であり、
この外側クラッド層４３は光ファイバの外側表面にまで
延びるものである。
域と出力領域に用いられる光ファイバのデルタプロファ
イル（屈折率プロファイル）を示す。４１はコアで、４
２は内側クラッド層で、４３は外側クラッド層であり、
この外側クラッド層４３は光ファイバの外側表面にまで
延びるものである。
【００４３】ＣＲＬのキャビティ内領域の長さは、パラ
メータであり、最適の長さはレーザの損失，有効コアの
サイズ，ポンプパワーに依存する。ＣＲＬの出力パワー
は図５に示すようなファイバの長さに依存する。これに
関しては、W.A. Reed et al.著の OFC‘95 Technical D
igest, p.107, WD1 を参照のこと。ＣＲＬをスプライス
の変動、あるいはグレーティングの損失に対し不感性に
するためには、キャビティ内領域の長さをあるポンプパ
ワーに対し、出力パワーが最大となる長さよりも若干長
くするのが好ましい。
メータであり、最適の長さはレーザの損失，有効コアの
サイズ，ポンプパワーに依存する。ＣＲＬの出力パワー
は図５に示すようなファイバの長さに依存する。これに
関しては、W.A. Reed et al.著の OFC‘95 Technical D
igest, p.107, WD1 を参照のこと。ＣＲＬをスプライス
の変動、あるいはグレーティングの損失に対し不感性に
するためには、キャビティ内領域の長さをあるポンプパ
ワーに対し、出力パワーが最大となる長さよりも若干長
くするのが好ましい。
【００４４】上記に説明した結果、この長さは類似の従
来技術にかかるＣＲＬの対応する長さよりもはるかに短
いものである。従来技術のキャビティ内領域の長さは約
１ｋｍであるのに対し、本発明のキャビティ内領域の長
さは約５００ｍである。このようにキャビティ内領域の
長さが短くなることにより変換効率が上昇し、かつコス
トも低下する。しかし、本発明のＣＲＬのキャビティ内
領域は、必ずしも１ｋｍ以下である必要はない。一般的
に３００〜１２００ｍの範囲内で、好ましくは７００ｍ
以下である。
来技術にかかるＣＲＬの対応する長さよりもはるかに短
いものである。従来技術のキャビティ内領域の長さは約
１ｋｍであるのに対し、本発明のキャビティ内領域の長
さは約５００ｍである。このようにキャビティ内領域の
長さが短くなることにより変換効率が上昇し、かつコス
トも低下する。しかし、本発明のＣＲＬのキャビティ内
領域は、必ずしも１ｋｍ以下である必要はない。一般的
に３００〜１２００ｍの範囲内で、好ましくは７００ｍ
以下である。
【００４５】図６は、本発明のシステムを表す、即ち遠
隔からポンプされた光ファイバ通信システム６０は、送
信器６１（通常地上１の上にある）と受信機６７（通常
地上２の上にある）とを有する。信号放射光６２（例え
ば、１．５５μｍの波長）は、従来の伝送用ファイバ６
３に接続され、そこを通って光学増幅ファイバ６４に送
信され、さらに受信機に送信される。光学増幅ファイバ
用のポンプ放射光６８は、本発明によるＣＲＬ６６に与
えられ、これは従来のＷＤＭ６５により伝送用ファイバ
に結合され、そこを通って光学増幅ファイバ例えばＥｒ
−ドープファイバに伝送される。ラマンレーザは信号放
射が増幅されるような光学増幅ファイバをポンピングす
るのに適した波長の放射（例、１．４８μｍ）を出力で
きるよう選択される。
隔からポンプされた光ファイバ通信システム６０は、送
信器６１（通常地上１の上にある）と受信機６７（通常
地上２の上にある）とを有する。信号放射光６２（例え
ば、１．５５μｍの波長）は、従来の伝送用ファイバ６
３に接続され、そこを通って光学増幅ファイバ６４に送
信され、さらに受信機に送信される。光学増幅ファイバ
用のポンプ放射光６８は、本発明によるＣＲＬ６６に与
えられ、これは従来のＷＤＭ６５により伝送用ファイバ
に結合され、そこを通って光学増幅ファイバ例えばＥｒ
−ドープファイバに伝送される。ラマンレーザは信号放
射が増幅されるような光学増幅ファイバをポンピングす
るのに適した波長の放射（例、１．４８μｍ）を出力で
きるよう選択される。
【００４６】本発明によるＣＲＬは、ラマン増幅器
（例、１．３１μｍ用の増幅器）用のポンプ放射あるい
は１．５５μｍ信号放射を与えるのに用いられ、このよ
うな増幅器と本発明のＣＲＬを有する光ファイバ通信シ
ステムが得られる。本発明によるＣＲＬは、ポンプ放射
ソースの有無にかかわらず市販のシステムであり、これ
も本発明の一実施例である。
（例、１．３１μｍ用の増幅器）用のポンプ放射あるい
は１．５５μｍ信号放射を与えるのに用いられ、このよ
うな増幅器と本発明のＣＲＬを有する光ファイバ通信シ
ステムが得られる。本発明によるＣＲＬは、ポンプ放射
ソースの有無にかかわらず市販のシステムであり、これ
も本発明の一実施例である。
【００４７】例１ ＣＲＬを図２に示すよう形成した。ファイバブラググレ
ーティングの中心波長は、それぞれ１１１６ｎｍ（ポン
プリフレクタ），１１７４ｎｍ，１２３９ｎｍ，１３１
１ｎｍ，１３９４ｎｍ，１４８４ｎｍであり、これらグ
レーティングのＦＷＨＭはそれぞれ２．０ｎｍ，１．８
ｎｍ，１．９ｎｍ，２．０ｎｍ，１．８ｎｍである。出
力部分の１４８４ｎｍグレーティング（出力カプラ）の
反射率は２５％である。
ーティングの中心波長は、それぞれ１１１６ｎｍ（ポン
プリフレクタ），１１７４ｎｍ，１２３９ｎｍ，１３１
１ｎｍ，１３９４ｎｍ，１４８４ｎｍであり、これらグ
レーティングのＦＷＨＭはそれぞれ２．０ｎｍ，１．８
ｎｍ，１．９ｎｍ，２．０ｎｍ，１．８ｎｍである。出
力部分の１４８４ｎｍグレーティング（出力カプラ）の
反射率は２５％である。
【００４８】キャビティ内領域の長さは１ｋｍで、ファ
イバはゲルマニウムシリカ系ファイバで、コアのデルタ
（Δ）は１．１６％で、コアの半径は２．０μｍで、内
側（depressed）クラッド層のデルタ（Δ）は−０．２
７％で、内側クラッド層の外径は４．５μｍで、ドープ
してないシリカ系の外側クラッド層がある。従来のソー
スからの１１１６ｎｍポンプ放射でＣＲＬをポンピング
すると、レーザは１４８４ｎｍで発振する。このＣＲＬ
は、７００ｍＷのしきい値と４７％の傾斜効率（入力パ
ワー−しきい値）／（出力パワー）である。
イバはゲルマニウムシリカ系ファイバで、コアのデルタ
（Δ）は１．１６％で、コアの半径は２．０μｍで、内
側（depressed）クラッド層のデルタ（Δ）は−０．２
７％で、内側クラッド層の外径は４．５μｍで、ドープ
してないシリカ系の外側クラッド層がある。従来のソー
スからの１１１６ｎｍポンプ放射でＣＲＬをポンピング
すると、レーザは１４８４ｎｍで発振する。このＣＲＬ
は、７００ｍＷのしきい値と４７％の傾斜効率（入力パ
ワー−しきい値）／（出力パワー）である。
【００４９】例２ この例ではＣＲＬは、例１と同様に製造したが、但し出
力カプラ（出力領域の１４８５ｎｍグレーティング）と
ポンプリフレクタ（出力領域の１１１５ｎｍグレーティ
ング）を交換して出力カプラの反射率は１０％である。
このＣＲＬは、６８８ｍＷのしきい値と５２％の傾斜効
率を有する。このグレーティングは例１のそれとは同一
ではないが中心波長の差とＦＷＨＭは大きなものではな
かった。
力カプラ（出力領域の１４８５ｎｍグレーティング）と
ポンプリフレクタ（出力領域の１１１５ｎｍグレーティ
ング）を交換して出力カプラの反射率は１０％である。
このＣＲＬは、６８８ｍＷのしきい値と５２％の傾斜効
率を有する。このグレーティングは例１のそれとは同一
ではないが中心波長の差とＦＷＨＭは大きなものではな
かった。
【００５０】例３ この例のＣＲＬは例２のＣＲＬとほぼ同一に製造した
が、但し以下の相違点がある。 ｉ） ポンプリフレクタは、出力カプラと出力領域の１
１７５ｎｍグレーティングの間に配置した。 ｉｉ） 出力カプラの反射率は、２３％であった。 ｉｉｉ） ファイバのコアのデルタ（Δ）は１．６７％
で、コアの半径は１．７μｍで、内側クラッド層のデル
タ（Δ）は−０．０７％で、この内側クラッド層の外形
は２２．５μｍで、キャビティ内領域の長さは４８０ｍ
であった。このＣＲＬは３８４ｍＷのしきい値を有し、
傾斜効率は５６％であった。このグレーティングは図２
のそれとは同一ではないが、中心波長の差とＦＷＨＭの
差は大きなものではない。
が、但し以下の相違点がある。 ｉ） ポンプリフレクタは、出力カプラと出力領域の１
１７５ｎｍグレーティングの間に配置した。 ｉｉ） 出力カプラの反射率は、２３％であった。 ｉｉｉ） ファイバのコアのデルタ（Δ）は１．６７％
で、コアの半径は１．７μｍで、内側クラッド層のデル
タ（Δ）は−０．０７％で、この内側クラッド層の外形
は２２．５μｍで、キャビティ内領域の長さは４８０ｍ
であった。このＣＲＬは３８４ｍＷのしきい値を有し、
傾斜効率は５６％であった。このグレーティングは図２
のそれとは同一ではないが、中心波長の差とＦＷＨＭの
差は大きなものではない。
【図１】一連のファイバグレーティングの損失スペクト
ラムを表す図
ラムを表す図
【図２】従来技術にかかるＣＲＬを表す図
【図３】本発明にかかるＣＲＬを表す図
【図４】本発明のＣＲＬ用の光ファイバの公称デルタプ
ロファイルを表す図
ロファイルを表す図
【図５】本発明のＣＲＬの出力パワー対キャビティ内領
域長さの理論値（計算値）を表す図
域長さの理論値（計算値）を表す図
【図６】本発明のＣＲＬを含む遠隔からポンプされ光学
増幅される光ファイバ通信システムを表す図
増幅される光ファイバ通信システムを表す図
２０ カスケード状ラマンレーザ（ＣＲＬ） ２１ キャビティ内領域 ２２ １１１７ｎｍグレーティング ２３，３４ 入力領域 ２４，３５ 出力領域 ３１ 出力カプラ ３２，３３ 光ファイバピグテール ３６ ポンプリフレクタ（反射器） ４１ コア ４２ 内側クラッド層 ４３ 外側クラッド層 ６０ 遠隔からポンプされた光ファイバ通信システム ６１ 送信器 ６２ 信号放射光 ６３ 伝送用ファイバ ６４ 光学増幅ファイバ ６５ ＷＤＭ ６６ カスケード状ラマンレーザ（ＣＲＬ） ６７ 受信機 ６８ ポンプ放射光 １０１〜１０５ ブラグ反射 １１１〜１１５ 損失ピーク ６４０ スプライス（接合）点
───────────────────────────────────────────────────── 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 アンドリュー ジョン ステンツ アメリカ合衆国，07060 ニュージャージ ー，クリントン，グースタウン ドライブ ９ (72)発明者 トーマス エー．ストラッサー アメリカ合衆国，07060 ニュージャージ ー，ウォーレン，ハーモニー ロード ６
Claims (9)
- 【請求項１】 波長λpのポンプ放射光を受領し、λp以
上の波長λnの出力光を放射するラマンファイバレーザ
（３０）を有するシステムにおいて、 前記ラマンファイバレーザ（３０）は、 ａ） 入力領域（３４）と出力領域（３５）との間に配
置された長さＬのキャビティ内領域（２１）を有するあ
る長さの光ファイバを有し、 前記入力領域（３４）と出力領域（３５）とは、それぞ
れ中心波長λ1，λ2，…λn（ここでｎは２以上で、λ1
＜λ2＜…λn）を有するファイバブラググレーティング
を有し、 ｂ） 前記入力領域（３４）において、中心波長λ1，
λ2，…λnのファイバブラググレーティングは、その中
心波長がキャビティ内領域から離れるにしたがって大き
くなるような順番で配置され、 ｃ） 前記出力領域（３５）において、中心波長λ1，
λ2，…λn-1のファイバブラググレーティングは、その
中心波長がキャビティ内領域（２１）から離れるにした
がって大きくなるような順番で配置され、 ｄ） 前記出力領域（３５）において、中心波長λnの
ファイバブラググレーティング（３１）は、キャビティ
内領域（２１）と中心波長λn-1のファイバグレーティ
ングとの間に配置されることを特徴とするラマンファイ
バレーザを有するシステム。 - 【請求項２】 前記出力領域（３５）において、中心波
長λnのファイバブラググレーティング（３１）は、キ
ャビティ内領域（２１）と中心波長λ1のファイバグレ
ーティングとの間に配置され、 前記出力領域（３５）の中心波長がλnのファイバブラ
ググレーティングのピーク反射率は、１０〜２５％の範
囲内にあることを特徴とする請求項１記載のシステム。 - 【請求項３】 前記出力領域（３５）においては、中心
波長がλpのファイバブラググレーティングは、中心波
長がλn-1のファイバブラググレーティングよりもキャ
ビティ内領域（２１）からさらに遠くに配置されること
を特徴とする請求項１記載のシステム。 - 【請求項４】 前記隣接するファイバブラググレーティ
ングの間の中心周波数間隔は、１１．７〜１４．９ＴＨ
ｚの範囲の周波数シフトに対応することを特徴とする請
求項１記載のシステム。 - 【請求項５】 前記キャビティ内領域（２１）と入力領
域（３４）と出力領域（３５）は、全てシリカベースの
光ファイバを有し、 この光ファイバのコアのデルタ（Δ）は１．０〜１．８
％の範囲内に、クラッド層のデルタ（Δ）は−０．５か
ら−０．１％の範囲内に入り、 前記コアのデルタ（Δ）は（ｎc−ｎ0）／ｎ0で、クラ
ッド層のデルタ（Δ）は（ｎcl−ｎ0）／ｎ0で定義さ
れ、ここでｎcはコアの有効屈折率で、ｎclはクラッド
層の有効屈折率で、ｎ0は溶融シリカの屈折率であるこ
とを特徴とする請求項１記載のシステム。 - 【請求項６】 ａ） 中心波長がλnのファイバブラグ
グレーティングのピーク反射率は１０〜２５％の範囲内
に入り、 ｂ） 前記出力領域において、中心波長がλpのファイ
バブラググレーティングは、中心波長がλn-1のファイ
バブラググレーティングよりもキャビティ内領域から離
れた位置に配置され、 ｃ） 前記複数のファイバブラググレーティングは、反
射バンド幅の半値全幅が０．８〜２．０ｎｍに入る反射
率を有することを特徴とする請求項２記載のシステム。 - 【請求項７】 前記システムは光ファイバ通信システム
であり、送信器（６１）と受信機（６７）と、この送信
器（６１）と受信機（６７）を接続する光ファイバ伝送
パス（６３）と、光ファイバ増幅器（６４）と、波長λ
pのポンプ放射ソース（６６）とを有し、 前記ポンプ放射は、前記ラマンファイバレーザに与えら
れ、波長λnの出力放射が前記光ファイバ増幅器（６
４）に与えられることを特徴とする請求項１記載のシス
テム。 - 【請求項８】 前記光ファイバ増幅器（６６）は、ラマ
ン増幅器であり、 λnは１．４５μｍまたは１．２４μｍであることを特
徴とする請求項７記載のシステム。 - 【請求項９】 前記光ファイバ増幅器（６６）は、遠隔
からポンプされるＥｒドープの光ファイバ増幅器であ
り、 λnは１．４８μｍであることを特徴とする請求項７記
載のシステム。
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