JPH1174587A - 光コームを発生させるためのレーザ - Google Patents
光コームを発生させるためのレーザInfo
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- JPH1174587A JPH1174587A JP10201919A JP20191998A JPH1174587A JP H1174587 A JPH1174587 A JP H1174587A JP 10201919 A JP10201919 A JP 10201919A JP 20191998 A JP20191998 A JP 20191998A JP H1174587 A JPH1174587 A JP H1174587A
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Classifications
-
- 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
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/56—Frequency comb synthesizer
-
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- H01S3/1062—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using a controlled passive interferometer, e.g. a Fabry-Perot etalon
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 室温で広い利得スペクトルを発生させ、共振
器の多波長発振を可能にする光コーム発生用レーザを提
供する。 【解決手段】 光コームを発生させるレーザが開示さ
れ、このレーザは、共振器内に含まれるアクティブレー
ザ媒体(3)と、励起光源(1)からの励起光をアクテ
ィブ媒体に結合する手段(2)と、生成されたレーザコ
ームを出力に結合する手段(5)と、共振器内に光コー
ムを発生するための少なくとも1つの光フィルタ(6)
とを備える。アクティブ媒体の利得プロファイルに波長
に依存した損失をもたらすためのフィルタ(7)が、共
振器に挿入される。その結果、リング利得は、広い範囲
にわたって1となり、コームの多くのモードが、共振器
内で発振を開始する。
器の多波長発振を可能にする光コーム発生用レーザを提
供する。 【解決手段】 光コームを発生させるレーザが開示さ
れ、このレーザは、共振器内に含まれるアクティブレー
ザ媒体(3)と、励起光源(1)からの励起光をアクテ
ィブ媒体に結合する手段(2)と、生成されたレーザコ
ームを出力に結合する手段(5)と、共振器内に光コー
ムを発生するための少なくとも1つの光フィルタ(6)
とを備える。アクティブ媒体の利得プロファイルに波長
に依存した損失をもたらすためのフィルタ(7)が、共
振器に挿入される。その結果、リング利得は、広い範囲
にわたって1となり、コームの多くのモードが、共振器
内で発振を開始する。
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、請求項1の前段に
記載されるような光コーム(optical com
b)を発生させるためのレーザに関する。
記載されるような光コーム(optical com
b)を発生させるためのレーザに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、波長分割多重システムで使用す
るための光コームを発生するように動作するレーザは、
従来技術において良く知られている。例えば、N.Pa
rkらによる論文、「エルビウムドープファイバーリン
グレーザの24スペクトル線多波長動作(24−Lin
e Multiwavelength Operati
on of Erbium−Doped Fiber−
Ring Laser)」IEEE Photonic
s Technology Letters,Vol.
8,No.11,1966年は、リング共振器に組み込
まれたリオフィルタ(Lyot filter)によっ
て個々の波長が選択されるエルビウムドープファイバー
リングレーザについて記述するものである。そして、低
い温度において、1535から1560nmの範囲にあ
る光コームを得ることができる。室温では、少数の波長
ピークしか得ることができない。なぜなら、そのような
温度において従来の共振器の設計を用いれば、利得は波
長に依存するので、多くの波長に対して“リング利得は
1(unity)に等しい”という条件を満足すること
ができないからである。このような環境下では、ほんの
少数のスペクトル線のみを有する同時発振が、狭い波長
範囲において可能なだけである。例えば、市販用の送信
機に使用するために、液体窒素の温度にまで光ファイバ
ーを冷却するのは非現実的であり、かつ、高価である。
るための光コームを発生するように動作するレーザは、
従来技術において良く知られている。例えば、N.Pa
rkらによる論文、「エルビウムドープファイバーリン
グレーザの24スペクトル線多波長動作(24−Lin
e Multiwavelength Operati
on of Erbium−Doped Fiber−
Ring Laser)」IEEE Photonic
s Technology Letters,Vol.
8,No.11,1966年は、リング共振器に組み込
まれたリオフィルタ(Lyot filter)によっ
て個々の波長が選択されるエルビウムドープファイバー
リングレーザについて記述するものである。そして、低
い温度において、1535から1560nmの範囲にあ
る光コームを得ることができる。室温では、少数の波長
ピークしか得ることができない。なぜなら、そのような
温度において従来の共振器の設計を用いれば、利得は波
長に依存するので、多くの波長に対して“リング利得は
1(unity)に等しい”という条件を満足すること
ができないからである。このような環境下では、ほんの
少数のスペクトル線のみを有する同時発振が、狭い波長
範囲において可能なだけである。例えば、市販用の送信
機に使用するために、液体窒素の温度にまで光ファイバ
ーを冷却するのは非現実的であり、かつ、高価である。
【0003】
【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、室温で広い利得スペクトルを発生させることが
でき、それによって、共振器の多波長発振を可能にする
光コーム発生器を構成することである。
目的は、室温で広い利得スペクトルを発生させることが
でき、それによって、共振器の多波長発振を可能にする
光コーム発生器を構成することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の特徴を
備えた本発明によるレーザは、共振器に付加的に組み込
まれたフィルタが波長に依存した損失を共振器にもたら
すという利点を有し、それによって、レーザの利得スペ
クトルに対して逆の損失を発生させる。これは、レーザ
の利得がとくに大きい波長においては損失もとくに大き
くなければならないことを意味する。
備えた本発明によるレーザは、共振器に付加的に組み込
まれたフィルタが波長に依存した損失を共振器にもたら
すという利点を有し、それによって、レーザの利得スペ
クトルに対して逆の損失を発生させる。これは、レーザ
の利得がとくに大きい波長においては損失もとくに大き
くなければならないことを意味する。
【0005】従属項に記載される手段によって、請求項
1に記載されるレーザがさらに改善される。
1に記載されるレーザがさらに改善される。
【0006】その共振器が直線状に組み立てられたレー
ザにフィルタを使用することはとくに都合が良い。もう
1つの好ましい実施の形態では、リング状の共振器を備
えたレーザを使用する。
ザにフィルタを使用することはとくに都合が良い。もう
1つの好ましい実施の形態では、リング状の共振器を備
えたレーザを使用する。
【0007】広い範囲にわたってリング利得を1にする
ファブリ−ペロフィルタ(Fabry−Perot f
ilter)を使用することはとくに都合が良く、それ
によって、多くのレーザモードでの発振が発生する。フ
ァブリ−ペロフィルタは、どのような形態の共振器にも
容易に組み込まれることが可能である。
ファブリ−ペロフィルタ(Fabry−Perot f
ilter)を使用することはとくに都合が良く、それ
によって、多くのレーザモードでの発振が発生する。フ
ァブリ−ペロフィルタは、どのような形態の共振器にも
容易に組み込まれることが可能である。
【0008】損失フィルタは、波長に依存したカプラと
して都合良く設計される。このカプラを介して、より小
さな利得を有する光よりもむしろ最も大きな利得を有す
る波長の光が出力に結合される。したがって、リング利
得は、波長の関数となり、広い波長範囲にわたって1と
なることができる。
して都合良く設計される。このカプラを介して、より小
さな利得を有する光よりもむしろ最も大きな利得を有す
る波長の光が出力に結合される。したがって、リング利
得は、波長の関数となり、広い波長範囲にわたって1と
なることができる。
【0009】さらなる好ましい実施の形態では、波長に
依存するミラーコーティングを備えた誘電体フィルタを
使用する。このようなフィルタは、直線状の共振器にお
いて出力ミラーとして効果的に使用される。
依存するミラーコーティングを備えた誘電体フィルタを
使用する。このようなフィルタは、直線状の共振器にお
いて出力ミラーとして効果的に使用される。
【0010】これらのフィルタは、あるいは、これらの
フィルタの中の少なくとも1つは、光集積技術を用いて
実現される。すなわち、これらのフィルタは、例えば、
シリコン基板上に組み立てられる。
フィルタの中の少なくとも1つは、光集積技術を用いて
実現される。すなわち、これらのフィルタは、例えば、
シリコン基板上に組み立てられる。
【0011】損失フィルタを使用することは、それのア
クティブ材料が希土類ドープファイバーであるレーザに
とくに効果がある。適切な共振器において、室温では、
このようなアクティブ材料は広い利得プロファイルを有
し、したがって、光コームを発生させるのにきわめて都
合良く使用することができる。また、それのアクティブ
材料が希土類ドープ固体であるレーザを実現することも
都合が良い。
クティブ材料が希土類ドープファイバーであるレーザに
とくに効果がある。適切な共振器において、室温では、
このようなアクティブ材料は広い利得プロファイルを有
し、したがって、光コームを発生させるのにきわめて都
合良く使用することができる。また、それのアクティブ
材料が希土類ドープ固体であるレーザを実現することも
都合が良い。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照してより詳細に説明する。図1はリングレーザを
示し、図2は直線レーザを示し、図3は利得曲線を示
す。
を参照してより詳細に説明する。図1はリングレーザを
示し、図2は直線レーザを示し、図3は利得曲線を示
す。
【0013】図1は、ファイバーリング内にアクティブ
ファイバー3を備えたリングレーザの構成を示す。アク
ティブファイバー3は、ランチングカプラ(launching
coupler)2を介して励起光源1に接続される。ファイ
バーリングは、光アイソレータ4、出力カプラ5、周期
フィルタ(periodic filter)6、および、損失フィル
タ7を含む。励起光源1からの光はファイバー14に送
られる。それが、波長選択カプラ2を用いてファイバー
リングおよびアクティブフィルタ3に結合される。例え
ば、980nmの波長を有する励起光が、アクティブフ
ァイバー3にドープされたエルビウムイオンを励起す
る。生成されたレーザ光は、リング共振器を介してフィ
ードバックされ、個々のリング共振器モードで発振を開
始する。例えば、ファブリ−ペロフィルタによって実現
される周期フィルタ6が、フィルタの透過極大に対応す
るモードでそのレーザを発振させる。さらに、周期フィ
ルタが許す限りの多くのモードでリングレーザが発振を
開始するのを可能にするためには、レーザの利得プロフ
ァイルは、リング利得が1となるように、損失を有する
コンポーネントに合わせて変えられなければならない。
光コーム8が、出力カプラ5を介して共振器から取り出
される。出力カプラ5は、選択的に、すなわち、まだリ
ング共振器に存在する励起波長が出力に結合されないよ
うに動作することができる。
ファイバー3を備えたリングレーザの構成を示す。アク
ティブファイバー3は、ランチングカプラ(launching
coupler)2を介して励起光源1に接続される。ファイ
バーリングは、光アイソレータ4、出力カプラ5、周期
フィルタ(periodic filter)6、および、損失フィル
タ7を含む。励起光源1からの光はファイバー14に送
られる。それが、波長選択カプラ2を用いてファイバー
リングおよびアクティブフィルタ3に結合される。例え
ば、980nmの波長を有する励起光が、アクティブフ
ァイバー3にドープされたエルビウムイオンを励起す
る。生成されたレーザ光は、リング共振器を介してフィ
ードバックされ、個々のリング共振器モードで発振を開
始する。例えば、ファブリ−ペロフィルタによって実現
される周期フィルタ6が、フィルタの透過極大に対応す
るモードでそのレーザを発振させる。さらに、周期フィ
ルタが許す限りの多くのモードでリングレーザが発振を
開始するのを可能にするためには、レーザの利得プロフ
ァイルは、リング利得が1となるように、損失を有する
コンポーネントに合わせて変えられなければならない。
光コーム8が、出力カプラ5を介して共振器から取り出
される。出力カプラ5は、選択的に、すなわち、まだリ
ング共振器に存在する励起波長が出力に結合されないよ
うに動作することができる。
【0014】図2は、高反射率の反射鏡9および出力ミ
ラー10を備えた直線共振器による実施の形態を示す。
周期フィルタ6および損失フィルタ7と同様に、アクテ
ィブレーザ媒体3が共振器内に存在する。励起光源1か
らの光は、波長選択カプラ2を用いて共振器に結合され
る。
ラー10を備えた直線共振器による実施の形態を示す。
周期フィルタ6および損失フィルタ7と同様に、アクテ
ィブレーザ媒体3が共振器内に存在する。励起光源1か
らの光は、波長選択カプラ2を用いて共振器に結合され
る。
【0015】図3において、波長λに対するリングレー
ザ共振器の利得がグラフに示される。実線の曲線11
は、1のリング利得に必要とされる損失を示し、それ
は、内部損失からエルビウムファイバーの利得を引き算
することによって計算される。この損失曲線11は、ド
ープされたファイバーの動作点に、すなわち、本質的
に、励起波長および発振波長における入力光のパワーに
依存する。点線12は、補償フィルタとして動作するよ
うに適合されたファブリ−ペロフィルタの典型的な透過
曲線を示す。曲線13は、透過特性12を有する補償フ
ィルタによる挿入損の結果を示す。リング利得は、15
37から1560nmの範囲でほぼ1になる。この範囲
において、光コームを形成する多くの個々の波長が発振
を開始することができる。
ザ共振器の利得がグラフに示される。実線の曲線11
は、1のリング利得に必要とされる損失を示し、それ
は、内部損失からエルビウムファイバーの利得を引き算
することによって計算される。この損失曲線11は、ド
ープされたファイバーの動作点に、すなわち、本質的
に、励起波長および発振波長における入力光のパワーに
依存する。点線12は、補償フィルタとして動作するよ
うに適合されたファブリ−ペロフィルタの典型的な透過
曲線を示す。曲線13は、透過特性12を有する補償フ
ィルタによる挿入損の結果を示す。リング利得は、15
37から1560nmの範囲でほぼ1になる。この範囲
において、光コームを形成する多くの個々の波長が発振
を開始することができる。
【0016】損失フィルタとして共振器に組み込まれた
ファブリ−ペロフィルタは、反射面の反射率を低減する
ことで共振器のQを減少させることによって達成するこ
とができる広くて平坦な透過スペクトルを有するべきで
ある。帯域フィルタとして設計されたマッハ−ツェンダ
ーフィルタを使用することも考えられる。
ファブリ−ペロフィルタは、反射面の反射率を低減する
ことで共振器のQを減少させることによって達成するこ
とができる広くて平坦な透過スペクトルを有するべきで
ある。帯域フィルタとして設計されたマッハ−ツェンダ
ーフィルタを使用することも考えられる。
【0017】損失フィルタは、波長の関数として共振器
のエネルギーを出力に結合する出力カプラによって実現
されてもよい。利得プロファイルの傾斜部分における波
長よりもむしろ利得プロファイルのピークにおける波長
を出力に結合するべきである。このような波長依存型の
出力カプラは、ファイバーカプラとして実現することが
できるが、好ましくは直線の共振器配列をなして、出力
ミラー10として設計されてもよい。出力ミラー10
は、利得曲線のピークにおいて最大の結合損をもたらす
透過特性を備えた誘電体コーティングを有する。
のエネルギーを出力に結合する出力カプラによって実現
されてもよい。利得プロファイルの傾斜部分における波
長よりもむしろ利得プロファイルのピークにおける波長
を出力に結合するべきである。このような波長依存型の
出力カプラは、ファイバーカプラとして実現することが
できるが、好ましくは直線の共振器配列をなして、出力
ミラー10として設計されてもよい。出力ミラー10
は、利得曲線のピークにおいて最大の結合損をもたらす
透過特性を備えた誘電体コーティングを有する。
【0018】損失フィルタを組み込むことは、一様な利
得のスペクトル幅が個々の発振波長間の間隔よりも実質
的に大きいすべてのレーザに適用することができる。こ
のことは、それのアクティブ材料としてエルビウム、ネ
オジミウム、などのような希土類元素がドープされたレ
ーザにとくにあてはまる。ドープされたファイバーの使
用およびガラス棒などのようなドープされた固体の使用
の両方が考えられる。
得のスペクトル幅が個々の発振波長間の間隔よりも実質
的に大きいすべてのレーザに適用することができる。こ
のことは、それのアクティブ材料としてエルビウム、ネ
オジミウム、などのような希土類元素がドープされたレ
ーザにとくにあてはまる。ドープされたファイバーの使
用およびガラス棒などのようなドープされた固体の使用
の両方が考えられる。
【0019】共振器に組み込まれるすべてのフィルタ
は、例えば、光学的な基板上にフィルタを構成すること
による光集積技術によって実現されてもよい。ファブリ
−ペロフィルタは、例えば、紫外線にさらすことによっ
て、ブラッグ格子(Bragggrating)として
紫外線感光表面に焼きつけてもよい。
は、例えば、光学的な基板上にフィルタを構成すること
による光集積技術によって実現されてもよい。ファブリ
−ペロフィルタは、例えば、紫外線にさらすことによっ
て、ブラッグ格子(Bragggrating)として
紫外線感光表面に焼きつけてもよい。
【図1】リングレーザの構成を示す図である。
【図2】直線共振器の構成を示す図である。
【図3】リングレーザの利得曲線である。
1 励起光源 2 ランチングカプラ 3 アクティブフィルタ 4 光アイソレータ 5 出力カプラ 6 周期フィルタ 7 損失フィルタ 8 光コーム 9 反射鏡 10 出力ミラー 14 ファイバー
Claims (10)
- 【請求項1】 共振器内に含まれるアクティブレーザ媒
体(3)と、励起光源(1)からの励起光をアクティブ
レーザ媒体に結合する手段と、生成された光コーム
(8)を出力に結合する手段(5、10)と、共振器内
に光コームを発生するための少なくとも1つの光フィル
タ(6)とを備えた、光コームを発生させるためのレー
ザであって、 アクティブ媒体の利得プロファイルに波長に依存した損
失をもたらすために、少なくとも1つのフィルタ(7)
が共振器に挿入されていることを特徴とするレーザ。 - 【請求項2】 共振器が直線状に構成されていることを
特徴とする請求項1に記載のレーザ。 - 【請求項3】 共振器がリングとして構成されているこ
とを特徴とする請求項1に記載のレーザ。 - 【請求項4】 フィルタ(6、7)の少なくとも一方
が、ファブリ−ペロフィルタとして構成されていること
を特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のレ
ーザ。 - 【請求項5】 フィルタの少なくとも一方(7)が、波
長に依存したカプラとして構成されていることを特徴と
する請求項1から3のいずれか1項に記載のレーザ。 - 【請求項6】 フィルタの少なくとも一方(7)が、波
長に依存したミラーコーティングを備えた誘電体フィル
タとして構成されていることを特徴とする請求項1又は
2のいずれかに記載のレーザ。 - 【請求項7】 フィルタ(6、7)の少なくとも一方
が、光集積装置として実現されていることを特徴とする
請求項1から6のいずれか1項に記載のレーザ。 - 【請求項8】 アクティブレーザ媒体が希土類ドープフ
ァイバーであることを特徴とする請求項1から7のいず
れか1項に記載のレーザ。 - 【請求項9】 アクティブレーザ媒体が希土類ドープ固
体であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1
項に記載のレーザ。 - 【請求項10】 フィルタ(6、7)が、光アイソレー
タによって分離されていることを特徴とする請求項1か
ら9のいずれか1項に記載のレーザ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19730830.9 | 1997-07-18 | ||
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