JPS5986023A - 光ファイバ装置 - Google Patents

光ファイバ装置

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JPS5986023A
JPS5986023A JP58145595A JP14559583A JPS5986023A JP S5986023 A JPS5986023 A JP S5986023A JP 58145595 A JP58145595 A JP 58145595A JP 14559583 A JP14559583 A JP 14559583A JP S5986023 A JPS5986023 A JP S5986023A
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optical fiber
optical
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光用の背月 ある材料のレーｆジング（コヒーレンｉ−な電磁波を発
生覆ること）能力に基づき、特に巨視的レベルについ又
の光増幅器の概念が周知である。このように、たとえば
、ボンピング光源と、直径が数ミリメートルで長さが数
センチメートルの単結晶ネＡジミウムーイッ１−リウム
　アルミニウム　ガーネット（ＮＤ：ＹＡＧ）ロッド等
を管状反射性空洞に配置することが知られている。たと
えば、光源Ｊ３よびＮＤ：ＹΔＧロッドは、それぞれ、
楕円断面を右する空洞の２つの焦点に冶って延びるよう
に配置されてもよい。そのような構成において、光源に
よって出される光および空洞壁から反射される光はＮＤ
　：　ＹＡＧロッドに突き当たる。
光源は、好ましくは、ＮＤ：ＹΔＧ結晶の吸収スベク１
〜ルに対応する波長を出すように選ばれており、そのた
め、その結晶のネオジミウムイオンのエネルギ状態は上
部レイジングレベルよりも上のエネルギレベルに反転さ
れる。反転の後、フォノンの放射によってネオジミウム
イオンがまず緩和して、上部レイジングレベルでイオン
ｍ集団が与えられる。上部レイジング周波数から、イオ
ンがレイジングし、下部エネルギレベルへ至り、ＮＤ：
ＹＡＧｌ料の特性である波長の光を出す。右利には、こ
の下部エネルギレベルはイオンのための基底レベルより
も上であり、そのためた、急速な、フォノン放出緩和が
この下部エネルギレベルと基底レベルとの間で生じ、＾
い反転比がボンピングされたｒオン内で上部レイジング
レベルと下部エネルギ１ノベルとの間に存在し袷けるこ
とができる。
そのように反転された母集団ではレーザ１支術から周知
な通り、ＮＤ　：　ＹＡＧはまた非常に遅いけい光を与
え、づなわち、非］ヒーレン［へ光をランダムに出す。
しかしながら、この自然放射は、１１幅しているロッド
に最小の彩管しか！ｊえない、なぜならば反転された状
態のイオンの１７−均寿命は２３０マイクロ秒だからで
ある。
ＮＤ：ＹＡＧｌ、Ｊラドのネオジミウムイオンが反転さ
れた後、レイジング周波数の光信号が１コツトを介して
送られれば、光信号はネオジミウムイオンのレイジング
）１移をトリガし、誘導枚用のコヒーレント放出を生じ
、これは、効果的に送られた信号に加えられ、したがっ
てこの信号を増幅する。
ＮＤ：ＹΔＧ結晶内のボンピンク照射の吸収長さくすな
わら、照射の６０％が吸収される前に照射が横切らなけ
ればならない材料の長さ）はり（型的には２および３ｍ
ｆｆ１の範囲にあり、したがって構造を増幅プ゛る際に
用いられるＮＤ：ＹＡＧ結晶は、イの結晶が空洞壁から
の初ｍ反剣Ｊ３よびイの結晶の通過の間にボンピング放
射を実質的に吸収づることができるにうに直径を少なく
ともこの大きさにした。もし、結晶のこの最初の横切り
の間に、ボンピンク照射が吸収されなりれｌよ、空洞壁
によって光源へ反則されるよってあり、この１３合、そ
れは再び吸収され、光源に熱を生じかつ増幅器の全体効
率を減少さゼる。
このような増幅器が光フアイバシステムに用いられると
き、レンズなどのような光学コン＞１？−ネントを用い
て光ファイバからの光をＮ　Ｄ　：　’１’△ＧＬ１ツ
ドノ＼焦ｆ―合わ巳゛し、かつＮ　Ｄ　：　Ｙ　Ａ　Ｇ
ロットからの増幅された光信（３を他のファイバＩ＼茫
１点合わせする必要があると考えられていた。このＪ、
うな光学システムは注だ深−、、配列タイ）必要があり
、振動ａ３よび温麿効果のような環境的な変化を受けや
すい。さらに、光学−１ンポーネンｌ−ｃｌノよびｒＪ
ｌつ：Ｙ　Ａ　Ｇロッドの寸法は増幅システムをかなり
大きくし、したがっである応用にメ］しでは非実用的に
させる。さらに、ＮＤ：ＹＡＧロッドの比較的大きなＩ
Ｊ法はロッド内（のビームのふらつきを生じる。したが
って、入力光ファイバ上レメントからの信号はロッドを
介しで異なる経路を横切り、その特性は温度に四係し−
こｊＪ）す、時間とともに変化し、ｔのため出力光は、
出力ファイバが小さな受入れ角度内の光のみを受１ノる
ということにより失われる。このように、ＮＯ：ＹＡＧ
ｒ−１ツト内でビームがさまようのて″、出力１８号は
制υＩ１７ることができない態様−（゛変化する。さら
に、ＮＤ：ＹＡＧロッドの大きな寸法は、ロッド内で高
エネルキ密度を維持するために、５愚の入力エネルギを
必要とＪる。このような大ぎなポンピング力は＾出力ボ
ンフ光源が必要であり、典型的には望洞を液冷りるごと
によって演歌されなりれ１よならない実質的な熱をル生
ηる。
この形式の増幅器はある通４ｇ応用のような数多くの応
用に有益である一方で、再循環光フアイバジャイロスコ
ープにおける使用では、増幅システムに厳しい制限が課
りられる。そのようなジャイロスコープでは、典型的に
は長さが１ｋｌｌｌまたはそれ以上の光ファーｒバがル
ープに巻かれ、光ＩＪ弓がループ内で、！ＩＩＩ型的に
は両方向に再循環される。
ループの運動は、ジャイロスコープの回転を測定するた
めに用いられるかもしれ４（いＵいトニ逆方向に伝播す
る光低すの間の位相差を生じる。−力方向に誘起される
位相シフトは比較的小きいので、かつ回転に関する周期
的ｔＢ力が必要とされるので、可能な限り何回もループ
内で入力光を再ｖＡ環させるのが右利である。
１　）ｕ＋＋の光ファイバを横ぎるの１−１光学化号は
典型的にはその強度の３０ないし５０９６を失う。もし
双方向性のりいに逆方向に伝播する光信号を増幅するこ
とができれば、増幅器は、もしそのＩ％ｉ幅器がループ
に直列に配置されかつ２ないし３ｄｂのゲインを与えら
れれば、そのループ内で光信号がｌｌ′ｉＪ度も伝播づ
るようにケることができるであろう。
不幸にも、上）ボしたような、先行技術のＮＯ：ＹＡＧ
ロッド増幅器の、比較的非能率的なパフォーマンスによ
って生じる比較的大きな寸法、高出力要求、ビームさま
よい効果、冷Ｎ１要求の１こめ、そのよう４で増幅器【
ま高１ｎ度；　＋＝−＋’ロスニ■−ノ“１こ文］しノ
て１ｃ１．　Ｕ１′実用的でｄ）る。もらろん、こンｔ
らのジ゛トクタ（Ｊまた通信回路網のような、旧σ）［
心１４３にお（＼でそのよ）な増ｂｉ器を利用するＬと
をもｔｉｌｌ　ｌ艮Ｊる。
Σて明の概要 結晶ロッｌ’　ＩＩ）　’４　ｉＪ３１Ｌ関）！ｌ！り
るＭｔＬら０）欠＋ｒｔｉ　＋、１．この発明にｄ′３
いて転相される。この発り１（こＪ：　Ｊｔ　ｉＪ、１
’ンビンクソースフアイバおよびトープさｉｔ　／こｌ
’Ｊ１罰媒体がと’ＦＩＬこ小さな直径の光ノアイノ〈
ζｃｉ５ることが可能となる。これらのフッ・イム１．
Ｌ光穿２１八合器を形成するように密に接近して位置決
めさζ′Ｌる。
ボンブフＦイバおよび増＠器フッ・イノ１σ）　ｔｉｎ
　Ｊ／ｉ　＄　＋ｉ可能な限りほぼ向−でｉＦ＋る。こ
のよう’ｔ；　！？ｓ　＋＋又Ｃ１かつボンブフ）・イ
バと増幅器フフイｌζｌ二ＱＪＨの１拐隔が正しくｉｌ
Ｒ節された状態で、か一つと宇りらノア　−１’バ間が
注意なく選択された相互作用長さをイーして、光学結合
器はボン（づング源の波長で高し′Ｓ粘含効率を与え、
しかし１０幅されるべき信８の波長て番よ低い７５　ｆ
３字を与える。このことは、ポンピング県ｉ射をドープ
された増々コ器ファイバへ結合するＮ・古川となり、し
かし実質的に増幅されろｆくき）”Ｃ学イム＋３（二対
する損失を除去する、なせむら１工この１−１よ２３ミ
ンビング“ノアイパｆ＼結合されな（〜ｈ＼ら−Ｃある
。
この発明のは信号〕１イ／＼［）ば案［ｊｌ　Ｍ　６た
め１８丹−７アイノ仏ポンピング波長が結合σ１するよ
つ（二ず５ことが−（きるの（・、Ｎ＋）：Ｙ、＝＼（
Ｊ　ｌｊ；　′７”Ｉ）λ・イム０直径は吸収長さを屹
える必要ｂへζ；（゛・、Ｉ、Ｙｔｌならばポンビ〕／
グ照射は、一旦７ｇンビング照！’ＩＪ　ＩＪ”このフ
ァイバｆ＼結合されると、そ−の＠　Ｍ　’Ｍ　＆　、
ｊＪ、りもむしろＴＱ　ＩＪ　、　Ｙ　Ａ　Ｇフ／イノ
ベの９霜１こｉ９うグラ１１ηｉ二効果的に吸収ｕ′し
るかＩ−）７．”パａ、こ（′〕わｊ−う（こ、４（ン
ビングＰ、α！８１ユ、そのイ言号ＩＪｉ：＊特性・讐
り力０゛る）Ｃ二ｔニイイく、増幅しＣいるＮ　ｉＪ　
：　ＹΔＧフＩ丁′Ｉ＜′＼）■浣的（Ｃ＋ｌＸ　’＋
＠され、５ことができる。さ４う１．二、４−・１支−
１〜結合器がボンピングＩ１１を１４幅フッ・イノ＼／
＼↑１〜合するため１こ用いられるので、増幅−）ｐ　
−（／＼ＬＤ　！布部は）ＩＣファイバシステム内の光
−ノアイノへパ＼Ｍ　１＆　４Ｎ号、結合するために利
用Ｃきる。
この発明のこｈらｊ５よσ曲の利点１よ添ｆ１１唖而と
ともに行なう以下の詳細なり２明からより一層明らかと
なろう。
り弧−１２・艮入省Ｊ℃母、、！！凹’Ｆ、’ｊ、Ｕ７
−この発明の光−７１′イバＪＩ幅器の動作の訂絹な理
解を１！？るために、光フッ・イバ結合器が第１の光Ｒ
・Ｊｙｉ数を２択的に結合する一方で第２の光学周２１
ｉ′！数を結合しないＪ：うに構成されることができイ
・＠様を埋ＦｆＲすろ必要がある。このような選択的な
結合のために必要どされる装ｒのみならず、ぞの装置を
構成する方法１１２．１９）ε）１年１１月９日に出願
された特許出願便続番号第３１９，３０１号の同時係属
中の出願”　Ｐ　ａｓｓｉｖｅ　　Ｆ　ｉｌｊｅｒ　　
ＯＤ日ｔｉ　　ＩＶＩＵ口１ｐｌｅｘｃｒ”　、発明者
はＨｅｒｂｅｒｔ　　Ｊ　、３ｈａｗ　；５１びへ４ｉ
ｃｈａｅｌ　　Ｊ、　Ｆ、　ｌ）ｉｇｏｎｎｅｔ　、に
開示されている。この出願は本願発明の譲受人に譲渡さ
れた１、この出願は参照することによってここに援用す
る。Ｌノかしながら、この装置の主たる特許！Ｚむよび
その製造方法は以下に説明する。
この発明は光ファイバ結合器を利用する受動マルチブレ
ク１ｊを用いている。このＩｉ’ｉ含器１０は第１図な
いし第４図に示されており、それそ゛れ矩形のベースま
たはブロック１６ａｔｊよび１６Ｉ］の、それぞれ光学
的に平らな向かい含っ℃いる而１４Ａおよび１４Ｂに形
成される、イれぞ長手方向の円弧状溝１３Ａおにび１３
Ｂに装着された１１１モード光フアイバ材ｒ１からなる
２つのストラン１〜１２Ａおよび１２Ｂを含む。潜１３
Ａに肢肴されたストランド１２△を備えたブロック１６
ｔ１は結合器の半分１０△として示されており、溝１３
Ｂに表着されたストランド１２Ｂを＾えたフロック１６
Ｂは結合器の半分１０Ｂどしで示される。
スｉ〜ランド１２ＡＪ５よひ１２Ｂの各々は、中心コア
および外部クラッドをイ１′？Ｊるようにドープされた
光学ファイバを含も。スＩ−ランドのうちの１つ、たと
えば１２Ａは、中心コアおよび外部クララ１−を有する
ようにドープされた水晶ガラスからなる商業的に入手可
能な゛ノアイバを含んでもよい。
他のストランド、たとえば１２Ｂは、中央」アＪ７よび
外部クラッドを有づるよ〕に同じようにドープされたＮ
Ｄ：ＹＡＧ結晶を含む。ファイバ１２Ａおよび１２Ｂの
屈折率は、可能な限りほぼ同一でな番ブればならｆｌが
っストランド１２Ａおよび１２　Ｆ３の両方は、用いら
れるべき光周波数で単モードファイバを与えるのに１分
なぐらい小さい中心コアを含む。したがって、これらス
トランド１２Δおよび１２Ｂは前型的には１０ミクロン
またはそれ以下のオーダのコア直径と、１２５ミクロン
のオーダのクララディング直径を右する。開示した実施
例では、ストランド１２およびイれらのそれぞれのコア
の泊径は大げさに描かれている。
以下の説明からより詳細に理解されるＣあろうように、
Ｎ　Ｄ　：　Ｙ　Ａ　Ｇファイバ１２Ｂ（よ増幅される
べさ゛信号を伝送するために用いられ、町方、水晶）１
、イバ１２Ａはボンピング照射ｔＮＤ　：　ＹＡＧフＩ
イバ１２Ｂへ結合重るために用いられる。このため、フ
ァイバ１２Ｂは信号ファイバとして示［）、ファーｒバ
１２Ａはボンピングファイバとして示す。
円弧状溝１３　Ａおよび１３Ｂはファイバ１２の直径と
比べて非常に大きな曲率半径を有し、がっファイバ直径
よりもわずかに大きな幅を有し、フ７・イハ１２が、ぞ
ε二に装着さ４゛ξるｌ二き、ｄζ］３の底部壁（＝よ
・）でスリ定される軽銘（ご合うＪ、うにづインごどか
できる。渦１３八Ｊメよて）］３［３の（ｔ、’＜　２
０．Ｌ−１れぞれ、ブＬノックＥ　Ｇ　Ａ、　ｔｊよ（
］″ＩＧＢの中心ｌの最小から、・でれぞ才（ブ［］ツ
ウ′Ｉ　Ｇ　／’、；Ｊ３　Ｊ−Ｄ’　１６　Ｂの端縁
での最大ま１゛変化づ−る。これにょっ（、イｊ利に、
光）１イハ′）、１〜ランじ１２ΔＪ几−〇　’Ｉ　２
　Ｂは、（れそれ潜１３　ＡあＪＬ　Ｕ　１３　ＢにＩ
’冒Ｋ　Ｃ’　４ｔ　６とさ、中心り向へ次第に収束し
、がっプ「１ツク１６Ａ、１６Ｂの端縁１」向へ広がり
、それにょっ（モー１゛稲退によりＬｌｉ力損夕（そ］
生じシ２カもしれないファイバ］２の力面におＩＪる鉛
い曲げまたＩＪ、忽ｏ−。
４変化をト１、−１．づる。図示の失Ｒ１例又は、山１
３（Ｊ、断面か矩形であイ２ように図解され又（るが、
；″アーｒバ１２に逍台刃る。につな伯・σ〕遍当１６
断山１６′１郭、たとえＩＪ、’　Ｌ、ｌ　”ｒ’形払
ｎ、’ｉ　ｍ＋　ｎ、　ｔ、１．ｔ℃’４’　ＴＩｊ　
ｔ’Ｌ　ＩＪＩ　ｒ’ｉ＋　７：”　代Ｗｉ＋的に１１
］いられてもＪいことか１’！解されよう。
図示の実施例にｉｌｊいτ、ブ【ｊツク１０のり屯、・
スＬＪ　、ストランド１２を１婦１づる「冒１３の溌゛
δはストラフト１２の直径よりも小さく、他方、ブロッ
ク１６の端縁では、′Ｆ４１３の深さは好ましくは、ス
トランド１２の直径と少なくとも同じ大きさである。光
ファイバ材料は、１れぞれ而している而１４Ａ、１４Ｂ
と共面であるでれＥ　４Ｎ楕円形状の平面１８Ａ、１８
Ｂを形成するように、ストランド１２△および１２８の
名々から取り除かれる。
こねらの面１８Ａ、１８ＢはここＣはフトイバ゛対向面
°゛として示づ。したがって、除去された九フ１イバ材
Ａ′１の世はブロック１６の蛾縁方向での零から次第に
ブロック１６の中心方向での最大よｒｌｌ！１人する。
光′ノ１イバ材料のこのテーパの付いた除去により、ノ
１イバは次第に収束Ｊ５よび発散することができ、これ
ＧＪ、逆方向反射を避りかつ光エネルギの角の損失を回
避するのに右利である。
図示した実施例にあい（、結合器の半分＋ＯＡおよび１
０Ｂは、スｉへランド１２Ａ、’１２８を形成する（オ
利に関することを除き同一〇−ちり、ブロック１６へお
よび１６８の対向している面＋４Ａおよび１４Ｂを一緒
に配置することによって組立てられ、そのためストラン
ド１２ＡＪ３よび１２Ｂの対向面１８△ａ３よび１８Ｅ
３は面した関係（こある。
屈折率整合オイルのような屈折率整合物質く図示せず）
が而している面１４の間に設けられる。
この物質はクラツディングの屈折率にほぼ等しい屈１！
［率をもし、かつまた光学的に平らな面１４か永久にロ
ックされることになるのを防止りる動きをする。このオ
イルは毛管現象によって７１コック１６間に導入される
。
相互作用領域３２がストラン（−１２の接合部に形成さ
れ、そこにｄ３い１、光が１ハネセントフイ一ルド結合
によってストランド間で転送される。
適当なエバネセントツイール１−結合を保訂するために
、ストランド１２のコア部分間の間隔か予め定められる
“口界順職゛内にあるように、〕１イハ１２から除去さ
れた材料の（６）が注意深’−，ｌ１ｉｌｌ　Ｖ−され
ねばならないということがわがった。エバネセントフィ
ールドはクララティング内へ延び、それらのそれぞれの
コアの外側のｒ［！離ととも（−急速に減少する。この
よ）に、各コアが他方の１バネセンｌ−フィールド内に
実フイ的に位置決めされることかできるようし１分な材
料が除去ε゛＼れなければなｔ３乙い。ｄ）ゴ：すｔＪ
　ｊ□少ない祠ｔ；１シか除去さ１ｔない煽合ＬＪ：　
、−］アは［バネセン１−）−（−ルドが′ｊに内され
た［−ドの所望の相１＃　ｔＦ用を生じるよう（、σＶ
る（こはｌ−分に近接（、・てノよく、したが−）　’
Ｃ、−１子）でない１情合が生ｌ−；る１、逆に、あま
りに１）多１さ゛る何才゛ｌが１嚢太きれるど、ファイ
バの伝１団特・）主が変λら１し、Ｖ−ド縮退によるｌ
（、−１−ネルギの１０失を生じる。
し・ｉ＋１．・ながら、スｈ　５　’、’／ドの：」ア
の間隔が臨胃領１ぺ内（、−ある１５きは、各ストラン
ド間）也のストランドｈ日うエバネセントフィールドエ
ネルギの実質部５）　１知ｙ＋、かつ優れた結合が実質
的へ工オルギのｌ員’、Ｌ′：を（）Ｉ（うξと４ｃ　
＜行なわれる。臨）７檀Ｉ域が、参照数字３３で示され
る王の領域を含むＪ、う（こ第５１？１に概Ｐ１的に示
さ１１て、ｔ５す、イれそれファイバ１２Ａａ＋Ｊ、び
１２１３の、参照数字３４　Ａ　Ａ３Ｊ−Ｕ’　３４Ｆ
３　Ｔ’示されイ〉エバネセン［−ツー１−ルドか結合
を与えるのに＋５．’ｌ　ｆ、Ｅ強さ１゛Δ−ムラツブ
し−（いる、すなわち、各コアは他方のエバネセントフ
ィールド内にある。
ブロックまたはベース１２は任意の適当な剛性材料から
（８成されてもよい。現在好ましい１つの実施例では、
ベース１２は長さが約１インチ（１インチは約２．５４
ｃｍ）で幅が１インチで厚さが０．４インチの溶融水晶
ガラスからなる一般に矩形のフロックを含む。この実施
例でＩｔ　、光ファイパス１〜ランド１２は、たとえば
エポキシ接谷剤のような適当なセメン１−３８によって
スロワ（・１３に固定される。溶融水晶ブロック１６の
１つの利点ＧＥＬ　、それらが、ガラスファイバの熱膨
張係数と類慨する熱膨張係数をｈツるということであり
、この利点は、もしもブロック１Ｇおよび）１イハ１２
が製造工程の間に何らかの熱処理を受【プる揚台に特に
重要である。−ノ１」ツク１Ｇのための他の適当な材料
はシリコンであり、これもまたこの応用に対し優れた熱
特性を有１−る。
荀−釦り二αｐ動作 結合器１０は第１図にまｊいてＡ、Ｂ、Ｃ（１３よびＤ
で示される４個のボートを含む。第゛１図の斜視図から
見ると、それぞれストランド１２　Ａ　Ａ：；よび１２
［３に対ｒ心するボート、Ａ　ｄ３よびＣは結合器′）
：Ｏの左側にあり、他方、それぞれストランド１２Δお
Ｊ：び１２Ｂに対応覆るボート［−３１１３よびＤ；Ｊ
結合器１０の右側にある。痛論の目的で、入力光が月；
−ト△に与えられるものと想定する。この光は結合器・
Ｓ−通過（Ｊ１ストラン１ｚ１２間て゛結合σわでいる
パワーＭに値付して、ボー１−　ＢおＪ、びｙ”Ｊ、１
こＩＪボートし〕で出力される。これに関し、用飴パ規
梠化されｌこ結合パワー″は結合されたパワーと４ゝ出
カバ１、ノーとの比としＣ定義される。上；Ｊｉの例で
は、規格化されｌ（結合パワーはボー］−〇のパ１ノー
と、ボー１−　Ｂ　、およびＤのパワー出力の総和の比
に等しい。この比はよた゛結合効率”どしで示され、か
ってのｊ、３に用いられるときは、！１１１型的にはパ
ーセントとじ（表わされる。し１：かつて、用語゛規格
化された結合パワー′°がごこで用いらるれるどきは、
対応する結合効率は規格化己れた結合パワーの１００倍
に等しいことが理解されるべき゛（゛ある。これに関し
、テストによれば、結合器１０は最大１００％の結合効
率を有す−ることがわかっている。しかしながら、結合
器１０は答と最大値との間の任意の所望の値に、結合効
率を調整（るように″゛ヂユーニングされてもよい。
さらに、結合器１０は非常に方向性であり、実質的に結
合器の一方側に与えられるパワーのすべては結合器の他
方側に分配される。結合器の指向性は、入力がボートＡ
へ与えられた状態で、ボー１−　Ｄのパワーとボーｔ−
Ｃのパワーとの比どして定義される。テストによれば、
方向性結合したパワー（ボートＤ）は逆方向性結杏した
パワー（ボートＣ）よりも６０ｄｂも大きい。さらに、
結合器指向性は対称である。すなわち、結合器は、結合
器のどちら側がパワＪ側でどちら側が出力側であるかど
うかにかかわらず、同じ特性で作動する。さらに、結合
器１０は非常に低いスループット損失でこれらの結果を
達成する。スルーブツト損失は全出力パワー（ボートＢ
およびＤ）と、１から減界された入力パワー（ボートＡ
）との比、ジなわち１　　（ＰＲ＋Ｐｏ）／ＰＡとして
定れされる。実験結果によれば、Ｑ、５ｄｂの損失がよ
り普通であるが、０．２ｄｂのスループット損失が得ら
れた。
さらに、これらの検査は、結合器１０が与えられた入力
光の偏光に実質的に無ＷＪ係に（′ｌ−動するというこ
とを示１゜ 結合器１０は、ス１〜ランド１２の案内モードが、それ
らのエバネセントフィールドを介して、ストラン１２間
を光が転送されるようにづるエバネセントフィールド結
合原理に基づいて作動する。
前述し・たように、この光の転送は相互作用領域３２で
生じる。転送された光の量は相互作用領域３．２の有効
長さのみならず、コアの近接度および配向に依存する。
以下に詳細に説明するように、転送された光の角はまた
光の波長に依存覆る。相互作用領域３２の長さは、順次
、ファイバ１２の曲率半径に依存し、かつ限られた範囲
までは、コアの間隔に依存するが、相互作用領域３２の
有効長さは実質的にコアの間隔とは無関係であることが
わかっている。しかしながら、“結合長さ″、すなわち
、光信号を一方のファイバ１２から他方へ１回完全に転
送するために必要とされる相互作用領ｔａ３２内の長さ
は、波長のみならず、コア間隔の関数である。１つの典
型的な実施例では、約１゜４ミクロンのエツジ−エツジ
コア間隔、ｄ３よび２５ＣＩ′！１のオーダの曲率半径
を用いて、有効な相互作用領域は６３３　ｎｍの光信号
波長で約ｉｍｍの長さである。６３３　ｎｍの結合長さ
はまたそのような結合器では１１１１１であるので、光
が相互ｆｆ用領域３２を介して進むとき、ストランド１
２間で１回だけ転送する。しかしながら、相互作用領域
３２の長さが増大されれば、またはコア間隔が減少され
れば、゛過結合″としてここに示される現象が生じる、
なぜならば結合長さは有効相互作用長さよりも短いから
である。これらの状況の下に、光は、出てきたストラン
ドへ転送して戻る。相互作用長さがさらに増大され、お
よび／またはコア間隔がさらに減少されるとき、有効相
互作用長さは結合長さのより大きい倍数となり、光は他
のスｔ・ランドへ転送して戻る。このように、光は、そ
れが領域３２を通過しで進むとき、２つのストランド１
２間を前接に数回転送し、この転送の数は相互作用領域
３２の長さ、光波長（投述）およびコア間隔に依存する
。
第１図ないし第４図を参照して説明したように、単モー
ドファイバ結合器の結合長さは上述した同時係属中の出
願に詳細に説明されているように、信号波長に対し強い
依存性を示しているのＣ１結合器１０に対づる正しく選
ばれた幾何学的なパラメータでは、第２の信号波長が実
質的に結合されないままで、１つの信号波長を全体的に
結合させることが可能である。この現象は、結合器１０
の一方側のボー１−へ送られる２つの信号の相合わせを
許容する。したがって、第１図に示すように、もし波長
λ、を右づるボンピング信号が結合器１０のボー１−　
Ａへ与えられ、かつ波長λ２を有する増幅されるべき信
号がボートＣへ結合され、かつ幾何学的配置が正しく選
ばれれば、両方の信号はボートＤで結合されることがで
き、ボーｈ　Ｂでは事実上何の光も出力しない。
この・波長依存性を図解するため、第６図は特定の結合
器の幾何学的形態に対し、可視おにび近赤外線スペクト
ルの信号波長と結合されたパワーどのプロットを与える
。この結合器の形態に対しては、結合器の有効相互作用
長さは波長７２０ｎｍに対する結合長さの奇数倍である
が、波長５５０　ｎｍに対しては結合長さの偶数倍であ
るので、波長７２０ｎｉ＋は１００％結合されているの
に対し、波長５５０ｎ１Ｍは有効に結合されていない。
異なる効率では、異なる波長が結合または分離される。
たとえば、５９０　ｎ１ｌｌおよび６５０ｎｍは８０％
の効率で分離されまたは結合される。
実際、任意の対の波長（λ１．λ２）は、有効な相互作
用長ぎが一方の波長に対して結合長さの偶数倍であり、
他方の波長に対しては結合長さの奇数倍である限り、有
効に結合または分離される。
有効な相互作用長さ内の結合長さの数が増えるに従って
、マルチプレクリの分解能が高められる。
援用した引例に詳細に説明されているように、マルチプ
レクサの分解能はファイバ１２Ａ、１２Ｂの曲率半径を
増大させることによって高められる。
結合器の相互作用長さが十分に大きけれは、それらの波
長がいかに密接に間隔を隔てられているかどうかにかか
わらず、正確に混合または分離される。
相互作用長さは波長の冊数であり、分解能はほぼ（Ｒ）
−”に比例する９Ｒが増えると、有効相互作用長さが増
え、結合長さのより高い倍数となり分解能を改善する。
この結果が第７図に図解されており、それは曲率半径が
２００ＣＩＩｌまで増大されたということを除き、第６
図のグラフと同等である。予ｔｌＪＪされるように、半
径のこの増大は、はぼλ−６０Ｏｎ１ｌｌの結合分解能
を、第６図の２５ＣＩＩ＋の半径の例におけるほぼ１７
０ｎｍから、２００ｃｍの揚台のほぼ（３（Ｊ　ｒ＋ｍ
まで改善する。
マルチプレクス結合器の分解能は２つの独立のパラメー
タ、（なわち、［（（ファイバ間隔）およびＲ（ファイ
バの曲率半径）に依存する。、与えられた対の信号波長
に対し、効率的な混合はまず第１に、興味ある波長に対
し大きな波長依存性を与える結合器のためのファイバ間
隔日を選択することによって（１−１の選択）、かつ次
いで、波長間の差に等しい分解能を与える曲率半径を選
択（Ｒの選択）することによって、達成される。
結合器の分解能が分１？ｌ］されるべき波長に従って設
定された後、結合器は、有効相互作用長さが一方の波長
の結合長さの偶数値であり、他方の波長の結合長さの奇
数倍であるように、興味ある波Ｉモに対し結合長さを正
確にＪｔ整づるようにブーユーニングされる。これは、
ファイバ１２Ａ、１２Ｂの軸に争直な方向に互いに関し
てブロック１６へ。
１６Ｂ（第１図）を摺動させることによってファイバを
ｆらｌることによって達成される。このようにずらゼる
ことによって、最小ファイバ間隔１」を増大させかつフ
ァイバの有効な曲率半径を増大させるという効果が得ら
れる。必要どされるずれが十分小さければ、それはマル
チプレクｉす分解能を打ち負かすことはできない。これ
は、大きな半径の結合器の分離Ｈが、ファイバずれを有
する有効曲率半径の変化と比べてファイバずれとともに
悲速に変化Ｊるということに由来する。
マルヂブレクシング結合器のこのヂューニング可能性を
図解づるために、第８図はファイバずれの３つの値（ゼ
ロミクロン、０．５ミクロンおよび１．０ミクロン）に
対する相対結合パワーと波長とのプロットを与える。こ
の曲線ずれが１１１えるに従って波長が大きくなる方向
にシフトすることが児１うれ、他方、振１す（または分
１１）の旧聞は小実士変更されないままである。この特
定の例（Ｒ＝２００ｃ＋ｎ、Ｈ＝４ミク［ｌン）では、
］ミク【コンのずれはぼは４５ｒ＋ｍだけ曲線をシフ１
−させる。
ＮＤ：ＹＡＧ増幅 さて第９図を参照して、第９図は３００°にのＮＤ：Ｙ
ΔＧ結晶の吸収スペクトル図であり、ＮＤ　：　ＹＡＧ
材料は比較的高い光学！Ｖ度、かつしたがって選ばれた
波長で、短い吸収長さを有することがわかる。このため
、（ａ　）ボンピングファイバ１２△に対してＮ　Ｄ　
：　Ｙ　Ａ　Ｇファイバ１２Ｂにおけるボンピング照射
の吸収を最大にし、かつ（ｂ）吸収長さが可能な限り短
くなるようにすることができるように、ボンピング照射
の波長を選択するのが賢門である。このことは、信号フ
ァイバ′１２Ｂの非１Ｂに短い波長内でボンピング照射
を実質的に完全に吸収さｌることができる。第９図から
」）かるように、波長、０．５８ミクロンは、ボンピン
グ照射に対しでは最も適しているが、波長０，７５およ
び０．８１ミクロンは相対的によく適している。
さて第１０　Ａ図を参照して、第１０Ａ図はノアイバ１
２Ｂが形成されるＮＤ：゛／ＡＧ結晶のためのエネルギ
単位図であり、上述した吸収波長でのポンピング光がＮ
Ｄ：ＹＡＧ結晶ににって吸収されるとき、ネオジミウム
イオンはＪル底状態からボンピングバンドまで励起され
ることが理解されよう。ボンピングバンドから、イオン
が素早く、フＡノン相互作用を通じて、上部レイジング
レベルへ移動する。この上部レイジングレベルから、ネ
オジミウムイオンは比較的遅い（）い光を受（プて下部
エネルギレベルへ移動する。この後者のレベルから、Ｒ
終的な、＠速フォノン緩和が基底状態に対して生じる。
第１０Ａ図に示される形式の４−しＩベルレーザシステ
ムにお（Ｊるこの後右の急速な絽和Ｌｌ、右利である、
なぜならば低エネルキレベルおにび基底状態間の京Ｃ速
なフォノンの緩和は、実際」二、空の低工オルギ１ノベ
ルを与える。この特徴が第１０８図に示されており、第
１０［３図において、ポンプバンド、上部レイジングレ
ベル、Ｔ部しイジングレベルＪ３よび基底状態でのＢ１
隼団密曵が連続りるボンピングの間のＮ　Ｄ　：　Ｙ　
Ａ　Ｇファイバのために示されている。上部レイジング
レベルと下部エネルギレベルとの間のけい光の速すは下
部エネルギレベルと基底状態との間のみならず、ポンプ
バンドと上部レイジングレベルとの間のフォノン緩和と
比べＣ比較的遅いので、上部１ノイラングレベルでの母
集団密度は下部エネルギレベルでのそれより−し実！Ｔ
的に高く、高い反転比と与える。自然けい光ｊス前の、
上部レイジングレベルでのネオジミウムイオンの平均寿
命は２３０ンイクロ秒である。
レーザ遷移波長（１，０６４ミクロン）、すなわち、上
部レイジングレベルと下部エネルギレベルとの間の緩和
のｔｉ！′ｌのＮＤ　：　’Ｙ’　Ａ　Ｇ　−（８ンｔ
、：　、、１．り故山された光の波長での入力光信号は
励起されたレーザファイバ１２Ｂ（第１図）を介して進
み、同じ周波数−Ｃ，信月に１ヒーレントな誘導ノーＡ
トンのｈ支出・どｌ−リカし、かつ信（弓（Ｊそ・ＩＬ
によつ（］鋪幅される。このように、この墳Ｎ＆数での
光の通過は３９幅されるべき光信号と同相で、Ｒ＋１０
Ａ図の上部し、イジングレベルと下部エネルギレベルと
の間での光放出Ｕ和を生じ、入力光信号に対し有効な利
１ｊ７召与える。
この発明の増１７ｉ器においで達成されることができる
利得は、ｒ、Ｉｔ）：ＹＡＧ結晶内の反転されたネオジ
ミウムイオン母集団の密度に依存づる。最初は、究極的
な反転母集団は、Ｎ　Ｄ　：　”Ｙ’ΔＧシＡ￥：１が
結晶格子のネ７−１ジミウム原子でイン１−リ・ツム原
子を闘換Ｊるの−（、ＹＡＧ材料それ自体の梠了沿漬に
よりて制限される。各／Ｚｉ　ＯＯ１ｌｉｉｌのイツト
リウム原子にＡ３ける１個だけのイツトリウム原子がＮ
Ｄ：ＹへＧ材料の格子梠造を歪まぜることなく、ネオジ
ミウムイオンによって置換されてもよい。
この発明の増幅器の小さ治な利得信号ｇｏの理論的な組
界は、関係Ｑｏ−σ△Ｎを用いて行なわれることが′ｃ
き、ここにＪ３いてσはＮＤ　：　ＹＡＧに対し、誘導
放出断面、すなわち８．８Ｘ１０＋。
Ｃ１１１２であり、かつΔＮは次の式に１．って与えら
れここに８３いで、Ｐ、は吸収されたポンプパワーであ
り、Ｖ４よ結晶体積であり、したかっ【、ＰＰ／Ｖはフ
ァイバ体積の単位あたりの吸収されたポンプパワー（あ
り、Ｌｓｒ　　は自然放射寿命【゛あり、ずなわら、ネ
オジミウムイン１ンの２３０マイクロ秒のけい光緩和時
間であり、η１Ｇ！第９図に示すように、ＮＤ：ＹＡＧ
吸収ラインを１１′１ｊるポンプ出力の有効なスペクト
ルＡ−バラツブてあり、η２は’＋、ｏｃミクロンのけ
い光の母子収量１すなわち０．６３に等しく、がっｈν
は１個のボンブフＪ）・ンのエネルギに等しい。
ポンプパワーに対する利得の依存性に対し上記関係を祖
合わせて次の式が得られる。
ｆｆＩＰ、　　は吸収されたポンプパワーでありフ１イ
バの長さの増加は必ずしも利得を増大しないということ
が認識されるべきである。したがフ−Ｃ，もしポンピン
グ放射がＮ　Ｄ　：　Ｙ　Ａ　Ｇファイバ１２Ｂへ完全
に結合され、かつファイバ１２Ｂが完全にボンビ〕ノグ
放射を吸１μするようにさせることが（゛きるのに十分
な距頬だけファイバ１２［３を進めば、この式における
値Ｐ、は入カパワ〜レベル′装置き換えられる。し・か
じながら、正味の利得を１りるためには、１．０ミク【
」ンでのファイバ伝播損失を＋ｌｏから引かなければな
らない。キロター１−ルあたり１００ｄｂのファイバ損
失がセンチメートルあたり０．００１ｄｂのみだけ（ｌ
ｊ得を減少させる。したがって、ファーｒバ１２Ｂの全
体の長さが比較的短く相持されることができ、他方、入
カボンブパワーのずべてを実り′Ｉ的になお吸収するこ
とができれば、増幅器内の伝Ｎ損失は低レベルに相持さ
れることができる。
旧膚ｉ女王目［ さて第１１図を参照して、この発明の増幅器がＮ　Ｄ　
：　Ｙ　Ａ　（？、ファイバ１２Ｂを付勢するためポン
ピング照射を与えるように結合Ｒ１０の波５マルチブレ
クシング特性を利用するＦＡ　ＩＭを説明づる。
１り４のポンプ源１０１，１０３はボンピングファーｒ
バ１２〕への両端へ結合される。これらのポンプ源’１
０１．１０３は、たとえば、平方廿ンチメートル市たり
杓１０００ア゛／ベアの電流密度で作動しかつぽは５　
ＷｉＴｊｔＳ　／　Ｓｒ、Ｃｍ　’の故別輝度を有する
現在入手可能なしＥＤのような長い寿命のＬＥ　Ｄ　’
ｒ　ｉつでもよい、、、事実、いくつかのｌ−Ｅ　Ｄは
ほぼ５０ｖａｃｔｑ　／ｓｒ、０ｇ１２の敢用輝ｇ　ｆ
　’Ｒ−！Ｊルト報告されている。甲モードファイバ１
２ＡとこれらのＬ　Ｅ　Ｄとの間に＝Ｊ法の差があるた
め、レンズ１０５．１０７はＬＥＤ源の出力をファイバ
１２Ａへ焦点合わせり−る際に有益である。
代替的に、ポンプ源１０１．１０３はファイバ１２△の
ポンプパワーのより高い濃度を可能にするレーザダイオ
ードであってもよい。
用いられるポンピングｌｌ？１１０１．１０３の形式に
かかわらず、システムの効率は、もしも、これらのポン
ピング［１０１，１０３からの放射の波長が、第９図に
示ずように、Ｎ　Ｄ　：　Ｙ　Ａ　Ｇファイバ１２Ｂの
吸収スペクトルのピークに一致すれば高められる。室温
のＮＤ　：　ＹＡＧ材料の吸収スペクトルに十分にマツ
チする０、８ミクロン範囲のスペクトルを出づように）
８当なドーピングを右するエレクトロルミネッセンスダ
イオードが商業的に入手可能である。たとえば、商業的
に入手可能なＧａ　ＡＩ　Ａｓ　　ＬＥＤは０４８ミク
ロンｆ　ｌｐＪで強い放射スペク［・ルを与える。同様
に、０．８から０．８５ミクロンの範囲にわたりエネル
ギを放出づるレーザダイオード借造が商業的に入手可能
である。
ファイバ１２Ｂ（７）ＮＤ　：　ＹＡＧ材利のレイジン
グ周波数は１．０６ミクロンであるということが思い出
されよう。マルチブレクシング結合器１０は上述の例で
はポンピング源１０１．１０３の波長、すなわち０．８
ミクロンでは実際上完全な桔合を与える一方で、この同
じ例において信号ファイバ１２Ｂのレイジング周波数、
づなゎち１．０６ミクロンでは実質的に何の結合も与え
ないように、この発明においＣ用いるＩζめにこのよう
に構成される。
０．８ミクロンおＪ：び１．００ミク１」ンの間の波長
に対震る大きな波長依存性を与えるように正しくファイ
バ間隔Ｉ」を選択するため、かつ１．０６および０．８
ミクロンまたは０．２６ミクロン間の差に等しい分解能
を与えるツアーｒバ１２Δ。
１２Ｂのための曲率半径を選択することにょよっＣ１こ
の選択性結合が、上述した技術に従って達成される。結
合器の分解能がこの態様で設定された俊、有効相互作用
長さがこれら対の波長の一方に対し′Ｃ結合長さの偶数
倍てあり、残りの波長の結合長さの奇数倍であるように
、波長０．８ミクロンど１．０６ミクロンとの間に対す
る結合波長を調整するように、結合器は、前）ホしたよ
うにヂューニングされでもよい。第１１図に示される例
において、ボン１ａ’１０１．’１０３の出力をファイ
＜＜１２Ｂへ結合するのが望ましいので、結合器のため
の有効相互作用長さはポンプ源１０１．１０３の波長、
すなわち、０．８ミクロンで結合長さの奇数倍であり、
かつ信（）周波数１．０６ミクロンの偶数倍であるよう
に調整されなりれば４【らない。この結果、増８される
べきｆｉｉ号をファイバ１２Ｂから１２Δへ実費的に結
合することなく、ポンプｌＩ’１ｔ１０１．１０３から
の照Ｉ７１をファイバ１２Ａからファイバ１２Ｂへ完全
に結＠ダる。もらろん、たどえば、領域３２での有効相
互作用長さが１．０６ミク【］ンで結合長さの２倍であ
れば、増幅されるべき信号は完全に２回、（なゎら、）
１イバ１２Ｂからファイバ１２△へ、次いでファイバ１
２Ａから７アイバ１２Ｂへ結合されるＪ、うに、この場
合の結合は偶数倍の完全な結合を何ら意味しないという
ことが理解されよう。第１１図の左に示されるように、
もしこの信号ファイバがボートＣで結合器に入れば、ぞ
れはボートＤで結合されないで出てくる。しかしながら
、ボートＤでは、増幅されるべきこの信号はボンピング
源１０１からの光と共存し、ぞ′れはフッ・イバ１２Ａ
からファイバ１２Ｂへ完全に結合される。
ボンピングｍ１０１．１０３からの光は、結合の１１、
それぞれ出力ポートＥ〕およびＣの方向へファイバ１２
Ｂに沿って伝送されるので、このボンピング照ｎｌはフ
ァイバ１２Ｂを形成するＮＤ：ＹＡＧＩＰ＋のネオジミ
ウムイオ〕／を反転させる。このように、ボー１〜Ｃま
たはボー１〜Ｄのいずれかぐ注入されるイバ号は、てれ
がファイバ１２Ｂを通過するどきにＩｙＩ述したような
態様でＪＰＪ幅ざ１する、なぜ′な’３１１１７）（１
月ＧＪ７７”　イハ１’；）　［１）Ｎ　Ｄ　：　ＹＡ
（３材料の自然レイジング紗和を励起するからｒあり、
このレイジング緩和は増幅されるべき信号とコヒ〜レン
］・な光を与λる。
それゆえに、この発明のｊ！幅器は、ｊｌｌｉ１幅され
るべき信号のファイバ１２Ｂからファイバ１２△への結
合を禁止邊る一方で、ＮＤ：ＹへＧファイバ１２Ｂへの
波長依存結合によってポンプ８１１０１　。
１０３からボンピング照削庖転送するための便利な手段
を提供する。
増幅器を対称的に双方向１１にするために、ポンピング
ｌＩ！１０１．１０３がともに用いられなければならな
いが、もしも双方向１↑り４称が必要でな（プれば、ボ
ンピング源１０１．１（、）３のいずれかは結合Ｎ１０
の一方測のＮＤ　：　ＹＡＧ材料内のイオンを反転さ）
！かつしたがってフ１イパ１２［３のいずれかの方向に
伝送される信号のための利得を与えるということが理解
されよう。
ポンプＰ；１１０１，１０３の一方のみが用いられれば
、ＮＤ　：　ＹＡＧファイバ１２Ｂは均一に照射されな
いということが理解されるべきである。したがって１ネ
オジミウムイオンの反転された母集団はファイバ１２Ｂ
の長さに沿って均一に分布されない。増幅器内のこの不
均一または非対称状態はボートＣで入力される信号に対
し、そしてボー）−Ｄで人力される信号（特に、これら
の信号が同時に生じるとき）に対してｔ！なる利得を与
えるので、ポンプＩｔ！１０１．１０３の対を利用する
のが有利である。
ネオジミウムイオンの非対称反転母染団で、異なる方向
にファイバ１２Ｂを横切る信号に対する非類似の利得の
現象が）〉（のＪ：うに生じる。増幅されるべき（１号
がファイバ１２Ｂのボー１−　Ｃからボート１〕方向へ
伝播するので、ＮＤ　：　ＹＡＧファイバ内の誘導され
たプロトンの放出をトリガする。
もらろん、ぞのにうなトリガ放出はファイバ１２Ｆ３内
の反転母集団を低下さｔｌ：る。たどえば、もしジ１１
イロスー１−ブにイ３いて、１対の波がボートＣｄ３よ
びＤど逆方向にファイバ１２Ｂを介して同時に伝ａすれ
ば、ボー１−　Ｃで入力される信号は第１１図に見られ
るように、ボートＤで入力される１コ月がフ）アイパ１
２Ｅ３の左側に到達する前にボート０にＦＪｌｌ接する
反転母集団を空にする。もしも反転母集団が７７−（バ
１４の左側でより高ければ、も側で、ポンプ源１０３の
みが用いられる場合のように、ボートＣで入力される信
号はより大きな増幅を受ける、なぜならばそれはボート
Ｄで人ツノされる信号か高い密洩の左側に達する前に反
転母集団を空にするからである。
ポンプ１１１１０１．１０３によって供給されるボンピ
ング照射は、信号が増幅されるときに生じるファイバ１
２Ｂ内の空になった母集団を画き換えるのに、連続的に
、十分でなければならないということが認識されなけれ
ばならない。このように、たとえば、パルス信号が１ｋ
ｍのファイバを循環するシャイロス＝１−ブにおいては
、逆伝播する信号は第１１図に示すように、各５マイク
ロ秒ことにほぼ１回、増幅器を横切る。連続するポ〕／
ブ源１０１．１０３が用いられれば、それらは十分な出
力を勾えなければならず、その目的で、各５マイクロ秒
期間の間に、それらは増幅器の増幅率また番、１ｆｌＪ
椅が相対的に一定に保たれるように、緩和された母Ｍ″
、団に等しい母集団を再反転させるように（３号が連続
して横切−）でいる間に緩和されるネオジミウムイオン
母集団を再反転させることができる。
上）本の説明かられかるように、ファイバ間隔および曲
率半径を正しく選ぶことによって、ボンピングｗＡ１０
１，１０３がファイバ１２Δを照射するようにさせるこ
とができ、かつこの照射がＮＤ：ＹＡＧファイバ１２Ｂ
へ結合されてその中のネオジミウム母集団を反転させる
ことができるような結合器が冑られる。結合器のパラメ
ータを正しく選択して、増幅されるべき信号がファイバ
１２Ｂからファイバ１２△へ結合されｆｌかっしたがっ
て増幅されるべき信号どコヒーレントな光を生じるファ
イバ″１２Ｂのネオジミウムイオンを同時にレイジング
緩和することによって増幅されるべきファイバ１２Ｂを
横切る。
第１１図の装置は増幅器のみならず、光フアイバレーザ
源または発振器どして作動Ｊることが認識されよう。レ
ーザ源どしで使用するために、ファイバ１２Ｂは十分に
反射性の鏡でボートＣにおいて、かつファイバ１２１３
において進む光の４へてではないがほとんどを反駁させ
る鏡でボートＤにおいて終る。ボンピングｉｉ；ｆｌｏ
１．１０３によって、装置がボンピンクされるとき、フ
ァイバ１２Ｂ内の自然レイジング放出は、コヒージンｌ
−な波面を起こし、この波面はファイバ１２Ｂの長さを
介し−ｃ前後に反射され、コヒーレントな波面の一部は
レーザ技術１ｊ　Ｊｊい゛（周知の方法Ｌ′部分的反射
端部而面介しでボー１−０を出る。
たとえば、２つの方向にａ、ハノる均一な１１１幅が問
題ではないようなシス７ムにＪｊいＣ対称的２；？ボ：
／ピングが必競どされな番）れ【、１１ボ、／ピングｕ
１０１は直接ボー１　ＣテＮ　Ｄ　：　’＋’ΔＧ７１
−ｆ’バ１２Ｂを照射さぼるよ）に、ボー１−ｏてボン
ピンク源１０１を配醒４ることが（゛さる。この場合、
ｊ１１ｔ！ｉｔされるべさ人力信号はボー１−△へＵ％
ｔしされ、がっ、精白ＷｌＯは、相、！７作用長さがボ
ンピップ源１０１のａ長ＣｊＡｉ臼長さの偶敞倍で、し
がし１！１幅されるべき信号の周波数で結合重さの＊　
？ｌ　ｆＱ　（これちまたＮ　Ｄ　：　Ｙ　Ａ　Ｇ　Ｎ
科のレイジン７周波数ひある）であるように構成される
。この構成！Ｓおいて、結合器１０は、ボートＤ方向へ
伝Ｊｌ！　１２るため、第１１図のノ１イバ１２Ｂの右
１１を介しノて伝Ｘ　するためボンピング照射と」口幅
されるべきは号との両方を組合わせ、かつ信号の増幅（
Ｊ、増幅されるべき信号とボンピング照射との両方が組
合ゎせらねるファイバ１２Ｂの右側部ヅ）においてｂな
ゎれる。
第１１図の増幅器が光フアイバシステムに組み入れられ
るべきとぎは、ポートＣおよびＤのファイバ１２Ｆ３の
端部はＴＪＲ磨されかつ削られ、さもなく１ま、増幅さ
れるべき信号がボー）−Ｃ，Ｅｌ）の一方で供給される
Ｌとができ、かつ、増幅の後、代わりのボー１〜Ｃまた
は１〕から取り除かれることができるように光ノフフイ
バシステム内の光ファイバ部材ｌ＼接続されるというご
とも認識されよう。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明のマルチプレクサとして用いられる光
フアイバ結合器の断面図であり、それぞれのベースのそ
れぞれの円弧状溝にｈｗされ６１対の光ファイハスＩ−
ランドを示す。 第２図ｊ３よび第３図はそれぞれライン２−２および３
−３に沿って切り取られた、第１図の結合器の断面図で
ある。 ′ｉ８４図番よ他方のベースから分離された第１の結合
器の底部ベースのｆＡ？Ｊ２図であり、その関連のファ
イバ装着およびファイバの楕円形状の灼向面を示す。 紀５図は相互「［円領域Ｕ′Δ−バラッゾするファイバ
の対の１バネセントノイールドを示す概略図−〇・ある
。 第６Ｎは４ミクロンの般小ノアｆへ間隔、ＵロミクＬｌ
ンのす°れ、Δｊよび２りＣＩの）Ｐイム１′径を有す
イ）ター１゛ブ１のツノ・イハ結合器のための相対拮含
バソーど信号波長とをｌＪζづ図（ある。 第７図は第６図に類似Ｊるが、２００ＣＩ！ｌの）１イ
バ半径を右−４る、相対結合パ１ノーど信号波長どの図
である。 第８図は４ミク［」ンの最小７）・イバｒｔｉ隔、２０
０ｃｍのファイバ半仔および選択可１屯な一ノアイパず
れをｈ！ｌるタイプ１のノアイハ結合器のための、相月
結合パワ一対（訂贈艮どの図である。 第９図は３０す°ＫＣ“のＮＤ：ＹΔＧの吸収スｔくり
］〜ルを示す図−くある。 第１０図はＮＤ：）’ｌ＼Ｇのような、１・−ノきれた
材ｎ６川いで４−レベルのレーザのｎｊ帖化したエネル
４゛順位図である。 第１′１図はこの発明の増幅器の断面図である。 図において、１０は結合器、△、Ｂ、ＣおよびＤはボー
ト、１２Δおよび１２１３はストランド、１３ＡＪ３よ
び１３Ｆ３は円弧状溝を示す。 Ｇ’　：’ｒ　出ｒｊｆ人　　　　ザ、ボード、オゲ、
トラスティース・、オブ°、婆しランド。 スタ〕ｌフＡ−ド・ジュニノ７・ （ほか２名）　　”” う、／ １６ａ Ｚイア°Ｉファイバ　　　／１（）＝＜４４・）ｎ　　
バ？；　ｉｌりθｃｙｙｙ〈２りδ ４フクθ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）　有効相互作用長さを有する相互作用領域で並置
    される１対の光ファイバを備え、前記ファイバのうらの
    １つは第１の光波長の光を生じるようにコヒーレントな
    Ｗ１磁波を発生させる材料でドープされており、 第２の光波長で前記対のファイバの他方へボンピング照
    射を供給づるための手段をさらに備え、前記対のファイ
    バは前記相互作用領域で波長に依存づ−る結合長さを有
    しており、前記有効相互作用長さは前記第１　ｄ３よび
    第２の波長の一方で結合長さの偶数（１）であり、前記
    第１および第２の波長の他方で結合長さの奇数倍である
    、光フアイバ装置。 （２）　前記装置は光フアイバ増幅器として作動し、前
    記コヒーレントな電磁波を発生さける材料でドープされ
    た前記ファイバの前記一方は増幅されるべき信号を伝送
    する、特許請求の範囲第１項記載の光ファイバ装置。 （３）　前記有効相互作用長さは増幅されるべき前記信
    号の波長で結合長さの偶数倍であり、前記ボンピング照
    射の波長で結合長さの奇数倍である、特許請求の範囲第
    ２項記載の光フアイバ装置。 （４）　前記相互作用領域は前記対の光フアイバ間でエ
    バネセントフィールド結合を与える、特許請求の範囲第
    １項記載の光フアイバ装置。 〈５）　前記ファイバの前記一方はＮＤ：ＹＡＧ材料か
    らなる、特許請求の範囲第１項記載の光フアイバ装置。 （６）　前記ボンピング照射は、ｍｊ記ＮＤ：ＹＡＧ材
    料が高エネルギ吸収を示１波長にある、特許請求の範囲
    第５項記載の光フアイバ装置。 （７）　前記対の光ファイバは円弧状に曲げられており
    、前記有効相互作用長さは前記円弧状ファイバの曲率半
    径の関数である、特許請求の範囲第１項記載の光フアイ
    バ装置。 （８）　前記対の並Ｕされた光ファイバは前記第１３３
    よび第２の光波長を選ぶように横方向に互いにずらされ
    ている、特１！ＴＦｉｌｌ求の範囲第１項記載の光フア
    イバ装置。 （９）　前Ｆｉｉ、！幻の光ファーイパは円弧状で−あ
    り、前記円弧状の光ファイバの半径は［ｊ間第１および
    第２の光学波長間の周波数差を規定覆るように選ばれて
    いる、特許請求の範囲第１項記載の光ファイバ装置。 （１０）　前記フッ・イパは円弧状であり、前記有効相
    互作用長さは前記円弧状ファイバの半径の平方根の関数
    である、特許請求の範囲第１項記載の光ファー１°八装
    置０
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