KR20010014256A - 단일 모드 광섬유 - Google Patents

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Abstract

방사선을 전송하기 위한 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유는 실질적으로 투명한 코어 재료를 포함하고 적어도 5㎛의 코어 직경을 가지는 코어를 가진다. 상기 섬유는 코어 재료 길이를 둘러싸는 클래딩 영역을 포함하고, 상기 클래딩 영역은 제 1 굴절율을 가지는 실질적으로 투명한 클래딩 재료를 포함하고, 실질적으로 투명한 제 1 클래딩 재료는 실질적으로 주기적인 홀 어레이가 섬유 길이에 따라 내장되고, 홀은 제 1 굴절율보다 작은 제 2 굴절율을 가지는 제 2 클래딩 재료로 충전되어, 광섬유에 입력되는 방사선은 단일 전파 모드에서 코어 재료의 길이를 따라 전송된다. 바람직한 실시예에서, 코어 직경은 적어도 20㎛이고, 50㎛일 수 있다. 섬유는 단일 전파 모드를 유지하면서 통상적인 섬유보다 높은 전력 방사선을 전송할 수 있다. 코어 재료는 섬유에 입력되는 펌프 방사선의 작용하에서 증폭을 제공할 수 있는 재료로 도핑될 수 있다. 본 발명은 도핑된 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유를 포함하는 섬유 레이저 및 섬유 증폭기에 관한 것이다. 섬유는 시스템을 통하여 전송된 방사선 전력이 소정 임계 전력 이상으로 유지되도록 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유 증폭기에 의해 분리된 다수의 길이의 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유를 포함하는 방사선을 전송하기 위한 시스템에 사용된다.

Description

단일 모드 광섬유{Single mode optical fibre}
광섬유는 높은 전력에서 통상적인 광섬유와 같은 크기만큼 선형 효과 또는 광학 손상을 받지 않는다. 특히, 광섬유는 단일 모드 광섬유 레이저 또는 단일 모드 광섬유 증폭기에서 단일 모드 파장으로서 사용될 수 있다.
광섬유는 한 지점에서 다른 지점으로 광을 전달하기 위하여 폭넓게 사용되고 통신, 이미지화 및 감지에 응용할 수 있다. 통상적으로, 일반적인 광섬유는 길이를 따라 균일하지만 단면에 걸쳐 변화하는 굴절율을 가지는 투명 재료의 긴 스트랜드(strand)이다. 예를 들어, 보다 높은 굴절율의 중앙 코어 영역은 보다 낮은 굴절율을 가지는 클래딩 영역에 의해 둘러싸인다. 광섬유는 불순물이 굴절율을 상승시키도록 도입된 실리카로부터 만들어진 코어를 둘러싸는 순수한 실리카 클래딩을 가진 퓨즈된 실리카로 만들어질 수 있다. 광은 코어 및 클래딩 사이의 경계에서 발생하는 총 내부 반사 처리에 의해 코어내에 또는 코어 근처에 형성된다.
일반적으로, 이런 형태의 광섬유는 코어(즉, 다중 모드 섬유)에 형성된 하나 이상의 인도된 전달 모드를 지원할 수 있다. 이들 모드들은 다른위상 속도로 광섬유를 따라 이동할 수 있다. 그러나, 만약 코어가 충분히 작게 만들어지면, 단지 하나의 전달 모드만이 기본 모드(즉, 단일 모드 섬유)가 코어에 형성될 것이다. 즉, 광섬유로부터 발산되는 광의 분배는 광섬유의 런치(lanuch) 단부에서 조건이 변화되고 광섬유 자체가 횡단 압축 또는 구부림 같은 장애에 영향을 받을 때 변화되지 않는다. 통상적으로, 1500 nm의 파장을 가지는 단일 모드를 운반하기 위하여 설계된 광섬유는 9 ㎛의 코어 직경을 가지는 코어에서 몇 퍼센트의 게르마늄 도판트를 가질 수 있다.
최근에, 포토닉스 크리스탈 섬유(PCF)가 개발되었고, 섬유는 광섬유의 길이를 따라 홀 어레이가 내장된 투명 재료로 만들어진 클래딩을 포함한다(J.C. Knight 등, Opt, Lett 21(1966)p. 1547. Errata: Opt. Lett. 22(1997)p.484). 홀을 주기적인 어레이로 횡으로 배열되고 클래딩 받침대보다 낮은 굴절율을 가지는 재료로 충전되고, 광섬유의 코어는 클래딩 주기성을 단절하는 투명한 영역을 포함한다. 통상적으로, 코어 및 클래딩 양쪽은 퓨즈 실리카로 만들어지고 홀은 공기로 채워진다. 코어 직경은 대략 5㎛이고 전체 섬유의 편평한 폭은 40㎛ 정도이고, 홀은 대략 2-3 ㎛의 간격을 가진다. 만약 광섬유의 공기 홀 직경이 홀 사이에서 충분히 작은 부분의 피치 또는 간격이면, 광섬유 코어는 단일 모드에서 광을 인도한다.
단일 모드 섬유는 광섬유에 의해 운반된 신호가 한 모드에서만 이동하고 다중 모드 섬유와 만나는 인터모덜(intermodal) 분배 문제를 방지한다는 사실로 인해 원거리 통신, 레이저 전력 전달 및 많은 센서 응용 분야에서 다중 모드 섬유 이상의 장점을 가진다. 또한, 주어진 파장에서 단일 모드 섬유를 가로질러 광 밀도는 하나의 부드럽고, 알려진 변하지 않는 분배를 따르도록 보장된다. 이것은 광이 섬유 또는 임의의 장애가 있는 섬유(예를 들어, 시간 가변)로 어떻게 보내지는가는 관련이 없다.
많은 응용에서 광섬유는 가능한 많은 광 전력을 운반하는 것이 바람직하다. 예를 들어 임의의 광섬유는 어쩔 수 없이 광섬유를 통과하는 동안 광을 감소시킨다. 예를 들어, 주어진 검출기 감도에 대하여, 통신 링크의 길이는 광섬유에 입력되는 방사선 전력을 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 다른 실시예로서, 만약 광이 통상적인 광 시스템을 사용해서보다 하나의 광섬유를 통하여 채널링 될 수 있으면 보다 간략화 하게 만들어질 수 있는 산업적 응용에는 많은 높은 전력 레이저 시스템이 있다. 그러나, 주어진 시간에 공지된 광학 섬유에 의해 운반될 수 있는 광량에 대해 제한이 있다.
보다 낮은 굴절율 클래딩 영역에 의해 둘러싸인 코어 영역을 포함하는 통상적인 광섬유에서, 광섬유가 만들어지는 재료는 만약 광섬유내의 광 밀도가 임계값을 초과하면 큰 손상을 입을 것이다. 낮은 밀도에서 비선형 광학 처리에 따른 얼마간의 세기는 광섬유 손상이 없을지라도 품질이 저하되거나 심지어 광 신호가 손상될 수 있다.
이들 문제점은 주어진 전력에 대하여 광섬유의 광의 세기를 감소시켜서 비선형 처리에 대한 임계치에 도달하기 이전에 큰 전력이 운반되게 광섬유 코어의 크기를 증가시킴으로써 경감될 수 있다. 그러나, 만약 코어 직경이 증가되면 광섬유는 다중 모드로 될 것이다. 이것은 코어 및 클래딩 사이의 굴절율 차이를 감소시킴으로써 보상된다. 결국, 코어에 걸쳐 균일한 도핑을 제어하는 것이 어렵게된다. 게다가, 작은 굴절율 차이를 가지는 섬유는 구부러질 때 광이 손실되기 쉽다. 그러므로, 증가된 코더 크기가 단일 모드 섬유의 광 용량을 증가시키는데 사용되는 크기에 한계가 있다.
몇몇의 비선형 효과는 재료가 이들 효과에 보다 민감하게 하는 코어의 도판트 존재에 의해 악화된다. 보다 높은 전력에서, 도핑된 섬유는 심한 손상을 입는다. 도판트는 핵 산업에서 발생하는 이온화 방사선에 의해 보다 쉽게 손상된다. 이것은 순수한 실리카로 코어를 제작하게 만들었다. 총 내부 반사량은 굴절율을 감소시키고 보다 적은 광이 코어에서보다 클래딩에서 운반되고, 보다 많은 전력이 운반될 수 있는 클래딩에 도판트를 도입함으로써 유지된다. 그러나, 이것은 몇몇의 광이 도핑된 클래딩에서 운반된다는 사실에 의해 제한된다.
게다가, 통상적인 광섬유에서, 광섬유 쪽으로 높은 전력 레이저의 충분한 결합은 광이 작은 지점에 포커스될 필요가 있고 광섬유의 단부면에서 세기가 만약 코어가 크다면 그것보다 클 때 문제이다. 광섬유의 단부면 또는 그 근처에서 광 손상은 광섬유로 보내질 수 있는 방사선 전력을 제한한다(S.W. Allison 등., Appl, Opt. 24 (1985)p. 3140). 통상적인 단일 모드 섬유에서 달성될 수 있는 최대 연속 파(cw) 전력은 대략 15 W이다.
본 발명은 통상적인 수단을 사용하여 달성할 수 있는 것보다 실질적으로 높은 전력에서 방사선을 전송하기 위하여 사용될 수 있는 단일 모드 광섬유에 관한 것이다.
도 1은 종래의 스텝 인덱스 광섬유의 개략도.
도 2a 및 도 2b는 포토닉 크리스탈 광섬유의 개략도.
도 3a 및 도 3b는 비교적 큰 포토닉 크리스탈 광섬유 코어에 방사선을 결합할때의 장점을 도시한 도.
도 4는 큰 코어 포토닉 크리스탈 광섬유 증폭기를 도시한 도.
도 5는 도 6에 도시된 큰 코어의 포토닉 크리스탈 광섬유 증폭기에 사용될 수 있는 파장 선택 커플러를 도시한 도.
도 6 및 도 7은 큰 코어 포토닉 크리스탈 광섬유를 포함하는 광섬유 레이저 구조를 도시한 도.
도 8은 큰 코어의 포토닉 크리스탈 광섬유를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 적층 및 드로우(draw) 처리를 도시한 도.
도 9는 본 발명의 쪼개진 큰 코어 포토닉 크리스탈 광섬유 단면에서 중앙 영역의 SEM 이미지를 도시한 도.
도 10은 도 9에 도시된 포토닉 크리스탈 광섬유의 출력에서 니어 필드 패턴을 도시한 도.
도 11a 및 도 11b는 포토닉 크리스탈 광섬유의 단면에서 니어 필드 분배를 도시한 도.
도 12는 포토닉 크리스탈 섬유에 대한 효과적인 ν 값을 도시한 도.
본 발명은 단일 모드 동작을 유지하는 동안 통상적인 광섬유를 사용하여 높은 전력 방사선을 전송하는 비호환성 문제를 극복한다. 특히, 광섬유는 한 지점에서 다른 지점으로 방사선을 전달하기 위한 도파관으로서 사용되거나, 광섬유 증폭기 또는 광섬유 레이저로 사용된다. 광섬유는 100W-2kW 범위에서 최대 전력을 가지는 방사선의 단일 모드 전파를 지원할 수 있다. 게다가, 만약 코어가 도핑되지 않으면, 광섬유는 통상적인(도핑된) 광섬유와 비교하여 높은 세기에서 큰 손상을 잘 입지 않는다. 광섬유에서 비선형 광학 처리의 효과는 감소되고 그러므로 광섬유로부터 출력되는 높은 전력 신호는 품질이 저하된다. 광섬유는 높은 전력 방사선이 작은 빔 지점 크기에 포커싱 할 필요 없이 광섬유에 효율적으로 결합될 수 있는 추가의 장점을 가진다.
본 발명의 한 관점에 따라, 방사선을 전달하기 위한 광섬유는,
실질적으로 투명한 코어 재료를 포함하고, 코어 굴절율(n)과 길이(l)을 가지며 적어도 5㎛의 코어 직경을 가지는 코어, 및
코어 재료의 길이를 둘러싸는 클래딩 영역을 포함하고, 클래딩 영역은 제 1 굴절율을 갖는 실질적으로 투명한 제 1 클래딩 재료를 포함하고, 실질적으로 투명한 제 1 클래딩 재료는 실질적으로 주기적인 어레이의 홀이 그 길이를 따라 내장되고, 그 홀은 제 1 굴절율 이하의 제 2 굴절율을 가지고,
광섬유에 대한 방사선 입력은 코어 재료의 길이를 따라 단일 모드 전파로 전송된다.
만약, 홀이 직경(d)을 가지며 피치(Λ) 만큼 이격되면, 광섬유는 실질적으로 고정된 d/Λ 비율에 대하여 임의의 피치(Λ) 값을 위한 입력 방사선 파장에 무관하게 단일 모드일 수 있다. 본 발명은 광섬유가 통상적인 광섬유를 사용하여 달성될 수 있는 것과 비교하여 확장된 파장 범위에 걸친 임의의 파장에 대한 단일 모드로 만들어질 수 있다는 장점을 제공한다. 이것은 확장된 범위에 걸친 임의의 파장에 대하여 광섬유가 고정된 d/Λ 비율에 대한 단일 모드를 유지하기 때문이다.
바람직하게, 실질적으로 투명한 제 1 클래딩 재료는 코어 굴절율보다 작지 않은 굴절율을 가질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 코어 직경은 10㎛일 수 있다. 다른 바람직한 실시예에서, 코어의 직경은 적어도 20㎛이다.
본 발명의 한 실시예에 있어서, 광섬유 코어를 형성할 수 있도록 적어도 하나의 어레이 홀이 결핍될 수 있다. 홀은 실질적으로 육각형 패턴으로 배열된다.
홀은 진공 영역이거나 제 2 클래딩 재료로 충전될 수 있다. 예를 들어, 제 2 클래딩 재료는 실질적으로 투명한 임의의 재료이거나, 공기 또는 다른 가스(예를 들어, 할로겐 또는 탄화수소)일 수 있거나, 액체(예를 들어, 임의의 다른 물같은 용액 또는 색소 용액)일 수 있거나, 고체(예를 들어, 제 1 클래딩 재료와 다른 굴절율을 가지는 유리 재료)일 수 있다.
실질적으로 투명한 제 1 클래딩 재료는 실질적으로 균일한 제 1 굴절율을 가지며 코어 재료는 실질적으로 균일한 코어 굴절율을 가진다. 코어 재료 및 실질적으로 투명한 클래딩 재료는 동일 재료일 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 코어 재료 및 실질적으로 투명한 제 1 클래딩 재료는 실리카일 수 있다. 바람직하게, 홀의 직경은 광섬유에 인도될 광 파장 보다 작지 않다.
본 발명의 한 실시예에 있어서, 실질적으로 투명한 코어 재료는 도판트 재료, 예를 들어 에르븀같은 희토 산화물 이온을 포함한다.
본 발명의 제 2 관점에 따라, 신호 방사선을 증폭하기 위한 광섬유 증폭기는,
선택된 파장의 신호 방사선을 수신하고 광섬유의 길이를 따라 방사선을 전송하기 위한 여기에 기술된 바와 같은 광섬유 길이를 포함하고, 코어 재료는 길이의 적어도 일부를 따라 도판트 재료를 포함하고,
도핑된 코어 재료의 일부가 펌프 방사선의 작용하에서 신호 방사선을 증폭하도록 광섬유의 길이에 입력을 위한 다른 선택된 파장의 펌프 방사선을 보내기 위한 방사선 소스를 포함하고, 및
광섬유의 길이에 펌프 방사선을 선택적으로 전송하고 광섬유 증폭기로부터 증폭된 신호 방사선을 선택적으로 출력하기 위한 파장 선택 전송 수단을 포함한다.
예를 들어, 파장 선택 전송 수단은 방사선을 포커싱하기 위한 입력 렌즈 및 출력 렌즈와 펌프 방사선을 광섬유에 선택적으로 반사시키고 광섬유 증폭기로부터 출력될 증폭된 입력 방사선을 선택적으로 전송하기 위한 2색성 미러를 포함한다. 선택적으로, 파장 선택 전송 수단은 파장 종속 응답을 가지는 광섬유 지향성 커플러를 포함한다.
도판트 재료는 희토 산화물 이온, 예를 들어 에르븀 이온을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따라, 레이저 방사선을 출력하기 위한 광섬유 레이저는,
광섬유 길이를 따라 선택된 파장을 가지는 레이저 방사선을 선택적으로 전송하기 위하여 여기에 기술된 바와같은 광섬유 길이를 포함하고, 코어 재료 길이의 적어도 일부는 도판트 재료를 포함하고,
도핑된 코어 재료가 펌프 방사선 작용하에서 레이저 방사선을 증폭하도록 광섬유 길이에 입력을 위한 다른 선택된 파장의 펌프 방사선을 방사하기 위한 방사선 소스를 포함하고,
광섬유의 길이에 펌프 방사선을 선택적으로 전송하고 광섬유 레이저로부터 증폭된 레이저 방사선을 선택적으로 출력하기 위한 파장 선택 전송 수단을 포함하고, 및
증폭된 레이저 방사선이 광섬유의 길이를 따라 주기적으로 통과하고 추가로 증폭되도록 증폭된 레이저 방사선의 일부를 선택적으로 공급하기 위한 피드백 수단을 포함한다.
도판트 재료는 에르븀 이온 같은 희토 산화물을 포함할 수 있다.
광섬유 레이저의 한 실시예에 있어서, 파장 선택 전송 수단 및 피드백 수단은 두 개의 2색성 미러를 포함할 수 있고 , 각각의 2색성 미러는 광섬유의 길이를 따라 다른 위치에 배치되고 도핑된 코어 재료는 두 개의 2색성 미러의 위치 사이에 배치된다.
광섬유 레이저의 다른 실시예에 있어서, 피드백 수단 및 파장 선택 전송 수단은 도핑된 코어 재료가 두 개의 광섬유 격자 사이에 배치되도록 광섬유 길이를 따라 두 개의 다른 위치에 형성된 두 개의 격자를 포함할 수 있다.
본 발명의 상술한 관점의 다른 실시예에 있어서, 광섬유 레이저는 링 공진기 광섬유 레이저이고 여기서 피드백 수단은,
도핑된 코어 재료를 가지는 광섬유 길이의 한 단부로부터 광섬유 길이의 다른 단부로 방사하는 광을 지향하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 관점에 따라, 단일 전파 모드에서 방사선을 전송하기 위한 시스템은,
각각의 광섬유 길이가 직렬로 광섬유 이전 길이로부터 입력 방사선을 수신하고 직렬로 광섬유 추후 길이로 출력 방사선을 전송하도록 직렬로 배열된 다수의 광섬유 길이를 포함하고, 각각의 길이는 소정 전력 이상으로 광섬유 길이에 의해 전송된 방사선의 전력을 유지하기 위하여 광섬유 길이로부터 방사선 출력을 증폭하기 위한 증폭 수단에 의해 분리된다.
바람직한 실시예에 있어서, 증폭 수단은 여기에 기술된 바와 같이 광섬유 증폭기를 포함한다.
본 발명은 다음 도면을 참조하여 기술될 것이다.
도 1을 참조하여, 통상적인 스텝 인덱스 섬유(1)는 균일한 굴절율(n1) 및 균일한 굴절율(n2)의 클래딩 재료(3)에 의해 둘러싸인 반경(r)의 원형 코어(2)를 포함한다. 스텝 인덱스 섬유(1)가 파장(λ)의 광에 대하여 지원하는 인도된 모드의 수는 V 값에 의해 결정되고, 여기서 V는 아래와 같다.
....식(1)
스텝 인덱스 섬유는 만약 V가 2.405 이하이면 단일 모드이다. 그래서, 통상적인 단일 모드 스텝 인덱스 광섬유는 V가 2.405 이하이도록 통상적으로 동작된다.
도 1에 도시된 바와 같이 통상적인 스텝 인덱스 광섬유에서, 만약 광섬유를 따라 전파하는 광 세기가 임계값을 초과하면 광섬유가 만들어진 재료는 궁극적으로 변경할 수 없는 손상을 받게된다. 보다 낮은 세기의 광에 대하여, 다수의 비선형 광학 처리가 발생하여 광학 신호의 품질을 저하시키거나 손상시킨다. 비록 이들 문제점이 광섬유(1)의 코어(2) 크기를 증가시킴으로써 경감될지라도, 만약 코어 반경이 증가되면 광섬유는 다중 모드로 될 것이다. 코어(2) 및 클래딩(3) 사이의 굴절율 차이는 보상을 위하여 동시에 감소되어야 한다.
코어(2) 및 클래딩(3)의 굴절율은 도판트를 재료에 도입함으로써 제어될 수 있다. 그러나, 결국 코어 영역(2)을 가로질러 균일한 도핑을 제어하는 것이 어렵게된다. 게다가, 작은 인덱스 차를 가진 광섬유는 구부러질 때 광 손실에 영향을 받는다. 이것은 광섬유가 전송할 수 있는 방사선의 전력 , 또는 광섬유의 전력 용량을 증가시키기 위하여 증가될 수 있는 범위를 제한한다. 도 2(a)는 통상적인 섬유와 연관된 저력 용량 문제를 극복하는 본 발명의 광섬유(4)를 도시한다. 광섬유(4)는 실질적으로 투명한 제 1 재료(5)의 클래딩을 포함하고, 여기서 홀(6)의 어레이는 섬유의 길이(l)를 따라 내장된다. 홀(6)은 주기적인 어레이에 횡으로 배열되고 제 1 클래딩 재료보다 작은 굴절율을 가지는 제 2 재료로 충전된다. 이런 제 2 재료는 고체, 액체 또는 가스 재료일 수 있다. 홀은 비어있을 수 있다. 예를 들어, 코어 재료(7) 및 제 1 클래딩 재료(5)는 순수한 퓨즈 실리카로 만들어지고 홀(6)은 공기로 채워질 수 있다.
실질적으로 광섬유 단면 중앙에 홀(6)의 어레이 주기성을 단절시키는 실질적으로 투명한 재료의 코어 영역(7)이 있다. 예를 들어, 어레이의 중앙 홀은 비어있는 홀의 위치 및 위치 주변에 제 1 클래딩 재료 영역이 광섬유(4)의 코어(7)를 형성한다. 광섬유 코어는 도 2b에 도시된 바와 같은 직경(c)을 가진다. 이런 설명을 위하여, 광섬유(c)의 코어 직경은 코어에 인접한 한 홀의 중앙 및 코어에 인접한 대각선적으로 반대편 홀 사이의 거리로 얻어진다.
홀의 어레이는 육각형 패턴(예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이)을 형성하지만 다른 홀 패턴은 상상될 수 있다.
통상적인 포토닉 크리스탈 섬유에서, 광섬유(w)의 외부 폭은 40㎛ 정도이고, 홀의 중앙 대 중앙 간격(피치 Λ)은 대략 2㎛이다. 고체 코어 영역은 통상적으로 원격통신 응용에 사용된 바와 같이 통상적인 단일 모드 섬유(도 1 참조)의 코어 직경보다 작은 4㎛직경을 가진다. 그러나, 이런 직경의 포토닉 크리스탈 섬유는 10-20 W의 전력을 가지는 방사선만을 전송할 수 있다. 그러므로, 섬유는 적어도 1kW의 출력 전력을 가질 수 있는 높은 전력 레이저 시스템에 사용하기에 적당하지 않다.
본 발명의 한 관점에 따라, 한 지점으로부터 다른 지점으로 방사선을 전달하기 위한 단일 모드 광섬유는 도 2에 도시된 바와 같이 포토닉 크리스탈 섬유를 포함하고, 여기서 코어(7)의 직경은 적어도 5㎛이고 바람직하게 적어도 10㎛이다. 포토닉 크리스탈 섬유의 코어 직경 증가는 전송될 수 있는 전력 양의 증가를 유발하고, 광섬유의 특정 응용에 따라 20-50㎛ 영역에서 여전히 클 코어 직경에 대하여 바람직하다. 이것을 설명하기 위하여, 적어도 5㎛ 직경을 가지는 중앙 코어(7)를 가진 포토닉 크리스탈 섬유는 "큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유"라 불린다.
게다가, 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유는 단일 모드에서 방사선을 전파시킬 수 있다. 그러므로, 섬유는 통상적인 광섬유를 사용하여 달성할 수 있는 것보다 단일 전파 모드에서 큰 코어 크기로 인해 보다 높은 전력의 방사선을 전송하기 위하여 사용된다.
50㎛의 코어 직경을 가지는 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유는 대략 2kW의 전력을 가지는 연속적인 파 방사선을 지원할 수 있다. 이것은 종래 광섬유에 대하여 달성된 가장 좋은 실험 결과를 추정함으로써 얻어진 값과 대응한다. 도 1에 도시된 바와 같이 통상적인 실리카 스텝 인덱스 섬유에서, 영구 손상 징후전 전송될 수 있는 방사선의 최대 연속 파 세기는 100 MW cm-2(W.Luthy, Optical Engineering 34 (1995) pp. 2361-2364)이다. 12 ㎛의 코어 직경에 대하여, 이것은 대략 100 W의 이론적 최대 전력에 대응한다. 그러나, 실제적으로, 이론적 최대 전력은 광섬유에 방사선 결합에서 초래되는 손실과 통상적인 단일 모드 섬유에서 달성된 최대 연속 파(cw) 전력이 대략 15 W라는 사실에 의해 크게 감소된다.
큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유의 추가 장점은 광섬유에 방사선의 결합이 보다 쉽게 이루어질수있다는 것이다. 도 3a 및 도 3b는 렌즈 또는 렌즈 장치(9)에 의해 비교적 작은 코어를 가지는 통상적인 포토닉 크리스탈 섬유(a) 및 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유(b)에 입력되는 레이저 방사선(8)의 개략적인 도면이다. 도 3b를 참조하여, 만약 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유(7)의 코어가 레이저 광선 빔의 직경과 비교되면, 렌즈(9)에 대한 필요성없이 광섬유에 방사선(8)을 입력하는 것이 가능하다.
단일 모드의 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유는 레이저 장치 응용에 사용된 바와 같은 산업에 사용된 높은 전력 레이저 시스템에 응용되고 여기서 가공될 재료에 고전력 레이저 방사선을 지향시킬 필요가 있다. 이것은 불편하고 레이저 빔을 지향시키기 위하여 레이저를 이동시키는 것이 실용적이지 못하며 따라서 통상적인 광학부는 요구된 방향으로 레이저 광선을 인도하기 위하여 사용된다. 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유는 복잡하고 큰 광학부가 필요하지 않고 인도될 높은 전력 레이저 광선을 인에이블할 수 있다.
큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유는 통신 응용에 사용된다. 통상적으로, 종래 광섬유의 길이(도 1에 도시됨)는 한 지점으로부터 다른 지점으로 방사선을 인도하기 위하여 사용된다. 방사선의 세기는 그것이 길이를 따라 전송될 때 감소되기 때문에, 광섬유 증폭 장치, 또는 리피터(repeater)가 주기적으로 전송된 방사선의 전력을 향상시키기 위하여 광섬유 길이를 따라 여러 지점에서 사용된다. 장치는 광섬유 링크 단면으로부터 방사하는 약한 신호(즉, 감소된 전력 신호)를 검출하고, 그것을 증폭하여 링크의 추후 단면에 증폭된 신호를 보낸다. 섬유에 의해 지지될 수 있는 전력을 크게 할 수록, 신호는 증폭이 요구되기전 광섬유를 통하여 추가로 신호를 전송할 수 있다. 따라서, 광섬유에 의해 운반된 최대 전력은 리피터의 간격을 결정한다. 그러나, 섬유에 의해 운반된 최대 전력은 신호의 품질을 저하시킬 수 있는 비선형 광학 효과에 의존하는 세기에 의해 제한된다. 보다 큰 코어 영역은 주어진 세기에 대하여 증가된 전력을 허용한다. 단일 전파 모드를 달성하는데 사용될 수 있는 최대 섬유 코어 영역은 리피터 간격을 최소로 제한한다.
발견 기준에 대하여, 표준 섬유에 대한 리피터 간격은 30 km이다(O. Audouin 등, IEEE Photonics Techonolgy Letters(1995) pp. 1363-1365). 방사선을 전송하기 위하여 대략 50㎛의 섬유 코어 직경을 가지는 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유를 사용하여, 160 km 만큼 큰 리피터 간격은 충분하다(포토닉 크리스탈 섬유 및 통상적인 섬유에서 전력의 감쇠를 추정하는 것이 유사하다). 따라서, 광학 신호의 전송은 보다 편리하고 비용이 적게드는 포토닉 크리스탈 섬유를 사용하여 큰 거리에서 달성될 수 있다. 게다가, 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유는 광섬유 링크가 거리에 걸쳐 리피터에 대한 필요성을 제거하고, 여기서 리피터는 종래 기술을 사용할 때 요구된다.
도 4를 참조하여, 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유는 광섬유 증폭기 시스템에 사용된다. 큰 코어 포토닉 크리스탈 증폭기는 에르븀 같은 작은 양의 도판트 재료로 도핑된 코어(도시되지 않음)를 가지는 섬유(4)의 길이를 포함한다. 섬유 증폭기는 파장 선택 커플러(WSC)(12) 및 펌프 방사선(14)을 방사하기 위한 펌프 방사선 소스(13)를 포함한다. 펌프 방사선(14)은 입력 방사선(10)과 비교하여 짧은 파장을 가지며 WSC(12)를 통하여 광섬유(4)의 길이 한쪽 단부에 인도된다. 방사선 소스(11)로부터의 입력 신호 방사선(10), 또는 광섬유의 이전 길이는 반대 측면에서 광섬유(4)의 길이에 입력된다.
WSC(12)의 목적은 다른 파장(즉, 입력 방사선 파장)의 방사선을 전달하지 않고 한 파장(즉, 펌프 파장)의 방사선을 삽입하는 것이다. 따라서, 펌프 방사선(14)은 섬유(4) 외부로 임의의 신호 방사선(10)을 내보내지 않고 신호 방사선(10)으로서 동일한 섬유(4)를 따라 입력된다. 펌프 방사선(14)은 섬유(4)의 코어의 도판트 이온을 여기시키고, 입력 방사선(10)의 보다 긴 파장에 이득을 제공한다. 입력 방사선(10)은 증폭된다. 파장 감지 커플러(12)는 선택적으로 긴 파장 입력 방사선을 전송하고, 따라서 증폭된 출력 신호(16)를 생성한다. 이런 출력 신호(16)는 광섬유(15)의 길이를 통하여 출력된다.
통상적으로, 이용할 수 있는 파장 선택 커플러는 입력 및 룰력 섬유의 길이를 포함하고, 그 입력 섬유는 종래 도핑된 섬유(도 1에서 처럼)이다. 도 4에 도시된 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유 증폭에서, 신호가 WSC(12)에 입출력될 때 세기 손실을 피하기 위하여 단지 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유를 포함하는 것이 바람직하다.
WSC(12)는 퓨즈된 커플러같은 모든 섬유 장치이거나 파장 종속 응답을 가지는 임의의 섬유 지향성 커플러 장치이다. 선택적으로, 도 5는 파장 선택 커플러로서 사용될 수 있는 광학 장치(17)를 도시한다. 예를 들어, 광학 장치는 각각 입력 및 출력 렌즈(18a 및 18b)와, 2색성 미러(19)를 포함한다. 미러(19)는 그것이 입력 렌즈(18a)쪽으로 펌프 방사선(14)을 반사시키고 입력 신호 방사선(10)을 전송하도록 각도가 형성된다.
코어 직경 20㎛를 가지는 스텝 인덱스 광섬유(도 1에 도시된 바와같은)를 포함하고, 1ns 펄스 길이를 가지는 펄스 방사선을 전송하는 통상적인 기술의 한계를 나타내는 섬유 증폭기에서, 100 kW의 피크 전력이 달성된다(P. Nouchi 등, Proc. Conference on optical fibre communication (1995) pp. 260-261). 광섬유(4)가 대략 50㎛의 코어 직경을 가지는 도 4에 도시된 포토닉 크리스탈 섬유 증폭기를 사용하여, 1ns 펄스 및 적어도 600kW의 피크 전력을 가지는 펄스 방사선이 전송된다.
큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유의 다른 응용은 섬유 레이저이다. 비록 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유가 사용되는 많은 다른 구조의 섬유 레이저가 있을지라도 섬유 레이저의 두 개의 가능한 구조가 도 6 및 도 7에 도시된다. 예를 들어, 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유는 링 공진기 섬유 레이저에 사용되고, 여기서 섬유의 단부는 레이저 방사선이 섬유의 "링" 주위에 전송되고 연속적으로 증폭되도록 함께 결합된다.
도 6을 참조하여, 높은 전력 방사선을 출력할 수 있는 섬유 레이저는 코어 영역(도시되지 않음)내에 에르븀 같은 작은양의 도판트 재료를 가지는 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유(4) 길이를 포함한다. 섬유 레이저는 섬유(4)의 어느 한쪽에 두 개의 이색성 미러, 입력 미러(22) 및 출력 미러(23)를 포함한다. 펌프 방사선(25)의 소스(예를 들어, 레이저)로부터의 방사선(24)이 입력 미러(22)를 통하여 입력된다. 이것은 섬유 코어의 에르븀 이온을 여기시킴으로써 미러(22, 23) 사이 도핑된 섬유 영역(4)에 이득을 형성한다. 여기된 에르븀 이온으로부터 임의의 방사는 펌프 방사선(24)보다 긴 파장을 가지는 섬유(4)(섬유내에 도시되지 않음)내에 작은양의 신호 방사선을 생성한다. 이런 신호 방사선은 그것이 다시 되돌아오고 섬유를 따라 앞으로 나갈 때 증폭되고, 미러(22, 23)에 의해 반사된다.
통상적으로, 2색성 미러(22)는 펌프 방사선(24)을 전송하는 동안 신호 방사선의 대략 99%를 반사시키도록 설계되고, 출력 2색성 미러(23)는 레이저 방사선의 대략 80%를 반사시키도록 설계된다. 따라서, 각각의 시간에서 신호 방사선은 출력 미러(23)에서 반사되고, 일부분은 출력 신호(25)로서 방사할 것이다.
섬유 레이저는 광섬유의 추후 길이에 쉽게 결합될 수 있는 섬유 형태로 레이저 방사선의 소스를 제공할 때 필요하다. 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유의 높은 전력 용량으로 인해, 보다 강력한 섬유 레이저 출력은 통상적인 광학 섬유를 사용하여 보다 달성될 수 있다.
도 7을 참조하여, 섬유 레이저의 다른 구조는 2색성 미러(도 8)의 기능을 가지는 섬유 격자(26)를 포함할 수 있다. 이런 구조는 모든 섬유 장치에 있는 장점을 가진다. 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유가 포함되고 장치에서 섬유의 이용이 두 개의 도시된 실시예로 제한되도록 의도되지 않는 많은 구조의 섬유 레이저가 있다. 다른 실시예로서, 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유는 링 공진기 섬유 레이저에 사용되어, 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유의 한쪽 단부가 다른쪽에 접속되고 따라서 레이저 방사선은 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유의 "링" 주위를 연속적으로 통과하고 연속적으로 증폭된다.
통상적으로, 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유94)는 도 8에 도시된 바와 같이 퓨즈된 실리카의 로드로부터 반복된 적층 및 드로우 처리를 사용하여 만들어질 수 있다(J.C. Knight 등, Opt. 21 (1996)p. 1547. Errata: Opt. Lett 22(1997)p. 484). 도 8a는 홀(6)(도 8b)이 로드(8)의 길이를 따라 중앙으로 드릴링된 퓨즈된 실리카(27)의 원통형 로드를 도시한다. 6개의 플래트는 홀로부터 각진 거리에서 로드의 외측상에서 밀링되고, 중앙 홀(6) 근처 육각형 단면의 로드(27)를 제공한다. 로드(27)는 섬유 드로잉 타워(drawing tower)를 사용하여 케인(cane)(28)으로 당겨지고 요구된 길이로 잘라진다. 케인(28)은 섬유(4)를 형성하는 도 8c에 도시된 바와같은 육각형 케인 어레이를 형성하기 위하여 적층된다. 어레이의 중앙에서 케인은 중앙을 통하여 들릴링된 홀이 없고 섬유(4)의 코어(7)를 형성한다. 케인의 복잡한 적층은 섬유 드로잉 타워를 사용하여 최종 섬유로 아래로 당겨진다.
다른 제조 기술은 만약 원통형 실리카 모세관이 이용되면 사용될 수 있고 이들은 기본 섬유 엘리먼트(즉, 케인 28 형태를 가지는 모세관)로서 사용될 수 있다. 상술한 적층 드로우 처리에서 홀 드릴링 및 밀링 단계에 대한 필요성이 제거된다.
섬유(4)는 실질적으로 투명하고 섬유(도 8b에 도시된 바와 같이)로 늘려질 수 있는 제 1 클래딩 재료를 포함한다. 코어 재료는 실질적으로 투명한 임의의 재료이지만 제 1 클래딩 재료로서 동일한 재료일 필요는 없다. 바람직하게, 제 1 클래딩 재료의 굴절율은 코어 재료보다 작다.
홀(6)은 비어있거나 임의의 재료, 제 1 클래딩 재료보다 작은 굴절율을 가지며 섬유로 늘려질수있는 제 2 클래딩 재료, 또는 작은 크기로 늘려질 때 홀에 삽입될 수 있는 임의의 재료로 충전될 수 있다. 예를 들어, 홀은 공기 또는 다른 가스(예를 들어, 수소 또는 탄화수소), 고체 재료(예를 들어, 제 1 클래딩 재료와 다른 굴절율을 가지는 다른 유리 재료) 또는 액체(예를 들어, 물, 수용액 또는 색소 용액)으로 충전될 수 있다. 홀내의 제 2 클래딩 재료는 반드시 투명할 필요는 없다. 상술한 설명으로부터 명확한 바와 같이, "홀"은 제 1 클래딩 재료내의 부재 영역을 의미하는 것으로 제한되지 않는다.
만약, 섬유의 공기 홀 직경이 홀 사이의 피치 또는 간격의 충분히 작은 부분이면, 섬유 코어는 단일 모드로 인도된다. 바람직하게, 공기 홀의 직경은 섬유로 인도될 광 파장보다 작지 않다. 홀 사이의 간격은 코어 직경의 1/4보다 작지 않고 코어 직경의 1/2 보다 크지 않다. 통상적으로, 홀 사이의 간격은 코어 직경의 1/2이다.
제 1 클래딩 재료 및 코어는 균일한 굴절율을 가지거나 가변하는 굴절율을 가진다. 예를 들어, 어레이의 중앙 홀이 비어있는 것뿐 아니라, 또는 다른 홀보다 작거나 큰 홀이 비어있거나 다른 재료로 충전될 수 있다. 코어(7)는 도 6 및 7에 도시된 섬유 레이저 장치에서 처럼 예를 들어 에르븀 또는 희토 산화물 엘리먼트의 도판트 재료로 도핑된다.
도 9는 쪼개진 PCF의 단면에서 중앙 영역의 SEM 이미지를 도시한다. 중앙 홀은 최내부 6 홀에 의해 경계진 직경 22㎛의 코어를 남기고 비었다. 섬유는 180㎛이고 관련 홀 크기(d/Λ)는 0.12이다. 도 10은 파장 458 nm의 입사 광에 대하여 도 9에 도시된 큰 코어 PCF의 출력에서 니어 필드 패턴을 도시한다. 이미지는 에지에서 보다 약한 페쳐를 도시하기 위하여 패턴 중앙에서 포화된다. 패턴 주변은 6개의 최내부 공기 홀에 인접하는 경우 오목하다.
458 nm 파장의 광은 섬유로 출발되고 인덱스 매칭 유체는 클래딩 모드를 스트립하기 위하여 구조에 인가된다. 출발 조건이 가변할 때 출력이 관찰된다. 다수의 모드는 니어 필드 패턴에서 여기되지 않고 도 5에 도시된 바와같은 PCF 출력은 영향받지 않는다. 코어 직경이 입사광 파장의 50배일지라도, 섬유는 단일 모드에서 유지된다. 이런 비율은 1550 nm의 파장을 유발하고, 75㎛의 코어 직경을 가진 유사한 PCF는 단일 모드이다.
본 발명의 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유의 작용은 다른 파장에서 클래딩(5)의 효과적인 굴절율(n2) 측면에서 이해된다. 도 11a 및 도 11b는 포토닉 크리스탈 섬유(4)의 단부면(28)에서의 니어 필드 분배를 도시하고, 여기서 코어 재료(7) 및 제 1 클래딩 재료는 실리카이고, 홀(6)은 공기로 충전된다.
도 11b를 참조하여, 긴 파장(예를 들어, 1500 nm)에서, 광섬유(4)를 통한 강 전달은 홀의 어레이를 빈약하게 이미자화하고(도 3b) 따라서 광의 일부는 공기 홀(6)로 진행한다. 클래딩 재료(5), 예를 들어 실리카 및 공기의 클래딩 재료(5)의 효과적인 굴절율은 순수한 실리카(n1)의 굴절율(즉, 코어 7의 굴절율)과 비교하여 감소된다. 도 11을 참조하여, 짧은 파장(예를 들어 600nm)에서 섬유(4)를 따라 진행하는 광은 홀(6)의 어레이를 명확하게 이미지화하고 실질적으로 홀을 통하여 진행하지 않는다. 코어(7)를 둘러싸는 실리카 클래딩(5)의 효과적인 굴절율(n2)은 순수한 실리카(즉, 코어 7의 굴절율)(n1)에 더욱 밀접하다.
그래서, 식 1을 다시 참조하여, 섬유(4)를 통하여 진행하는 광 파장이 감소될 때, V 값은 파장(λ)에 따라 명백히 상승된다. 이런 증가는 인자의 감소에 의해 부분적으로 보상되고, 여기서 n1및 n2는 실리카 클래딩의 효과적인 굴절율 및 순수한 실리카( 및 코어 7)의 굴절율이다. 이것은 V 값이 파장에 덜 영향을 받고, 따라서, V가 구조에 대한 다중 모드 인도를 위하여 임계값 이하인 가능한 확장 파장 범위를 만든다.
V의 파장 종속성은 감소될 뿐만 아니라 짧은 파장의 한계에서 완전히 벗어난다. 이것은 홀 피치(Λ) 대 파장(λ)의 비가 가변할 때 섬유의 효과적인 V 값(Veff) 그래프를 도시하는 도 12에 도시된다. 각각의 곡선은 피치(Λ)에 대한 홀(6)의 직경(d) 비에 대응한다. Veff-d/Λ 곡선은 우선 클래딩 재료(5)의 효과적인 굴절율(n1)을 계산하고, 식 1로부터 Veff를 계산함으로써 계산된다. 계산은 코어(7)의 반경이 피치(Λ)와 동일하다고 가정한다.
도 12는 d/Λ의 각각의 비에 대하여, 비율 Λ/λ가 무한대일 때, V가 값 이상으로 한계가 정해지는 것을 도시한다. 이런 작용은 r/λ가 무한대일 때, V가 무한대인 통상적인 스텝 인덱스 섬유와 대조된다. 통상적인 스텝 인덱스 섬유와 달리, 큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유는 임의의 크기의 구조에 대해 단일 모드이도록 수성될 수 있다. 섬유는 d가 홀(6)의 직경인 경우 d/Λ의 비율이 고정되도록 제공된 피치(Λ)의 임의의 값에 대하여 단일 모드이다.
큰 코어 포토닉 크리스탈 섬유의 특성은 높은 전력 통신 링크, 높은 전력 섬유 증폭기 및 높은 전력 섬유 레이저로서 용도를 포함하는 몇몇 응용에 사용하기에 적당하다. 섬유는 산업 응용, 예를 들어, 레이저 가공, 및 기계적 응용을 위하여 큰 광학 전력을 전달하기 위하여 사용된다.

Claims (31)

  1. 방사선을 전송하기 위한 광섬유에 있어서,
    실질적으로 투명한 코어 재료를 포함하고, 코어 굴절율(n) 및 길이(l)를 가지며, 적어도 5㎛의 코어 직경을 가지는 코어; 및
    코어 재료 길이를 둘러싸는 클래딩 영역을 포함하고, 상기 클래딩 영역은 실질적으로 투명한 제 1 클래딩 재료를 포함하고, 제 1 굴절율을 가지며, 실질적으로 투명한 상기 제 1 클래딩 재료는 섬유의 길이를 따라 실질적으로 주기적인 홀 어레이가 내장되고, 상기 홀은 제 1 굴절율보다 작은 제 2 굴절율을 가지고,
    광섬유에 대한 방사선은 단일 전파 모드에서 코어 재료의 길이를 따라 전송되는 광섬유.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 홀은 직경(d)을 가지며, 피치(Λ) 만큼 이격되고, 상기 광섬유는 실질적으로 고정된 d/Λ를 위하여 임의의 값의 피치(Λ)에 대해 입력 방사선 파장과 무관하게 단일 모드인 광섬유.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 실질적으로 투명한 제 1 클래딩 재료는 코어 굴절율보다 작지 않은 굴절율을 가지는 광섬유.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 코어 직경은 적어도 10 ㎛인 광섬유.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 코어 직경은 적어도 20㎛인 것을 특징으로 하는 광섬유.
  6. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 어레이 홀은 광섬유 코어를 형성하도록 비어 있는 광섬유.
  7. 제 1 항에 있어서, 실질적으로 투명한 제 1 클래딩 재료는 실질적으로 균일한 제 1 굴절율을 가지는 광섬유.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 코어 재료는 실질적으로 균일한 코어 굴절율을 가지는 광섬유.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 코어 재료 및 실질적으로 투명한 제 1 클래딩 재료가 동일한 광섬유.
  10. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 코어 재료 및 실질적으로 투명한 제 1 클래딩 재료는 실리카인 광섬유.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 홀의 직경은 섬유에 인도될 광 파장보다 작지 않은 광섬유.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 홀은 비어있는 광섬유.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 홀은 제 2 클래딩 재료로 충전되는 광섬유.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 클래딩 재료는 공기인 광섬유.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 클래딩 재료는 액체인 광섬유.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 클래딩 재료는 실질적으로 투명한 재료인 광섬유.
  17. 제 1 항에 있어서, 실질적으로 투명한 코어 재료는 도판트 재료를 포함하는 광섬유.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 홀은 실질적으로 육각형 패턴으로 배열되는 광섬유.
  19. 신호 방사선을 증폭하기 위한 섬유 증폭기에 있어서,
    선택된 파장의 신호 방사선을 수신하고 섬유의 길이를 따라 상기 입력 방사선을 전송하기 위한 청구항 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 광섬유 길이를 포함하는데, 상기 코어 재료는 섬유의 일부를 따라 도판트 재료를 포함하고,
    도핑된 코어 재료의 일부가 펌프 방사선의 작용 하에서 신호 방사선을 증폭하도록, 광섬유 길이에 입력하기 위한 다른 선택된 파장의 펌프 방사선을 방사하기 위한 방사선 소스, 및
    광섬유의 길이에 펌프 방사선을 선택적으로 전송하고 섬유 증폭기로부터 증폭된 신호 방사선을 선택적으로 출력하기 위한 파장 선택 전송 수단을 포함하는 섬유 증폭기.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 파장 선택 전송 수단은,
    방사선 및 포커싱 방사선을 위한 입력 렌즈 및 출력 렌즈, 및
    광섬유로 펌프 방사선을 선택적으로 반사시키고, 섬유 증폭기로부터 출력되는 증폭된 신호 방사선을 선택적으로 전송하기 위한 2색성 미러를 포함하는 섬유 증폭기.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 파장 선택 전송 수단은 파장 종속 응답을 가지는 섬유 지향성 커플러를 포함하는 섬유 증폭기.
  22. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도판트 재료는 희토 산화물 이온인 섬유 증폭기.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 희토 산화물 이온은 에르븀 이온인 섬유 증폭기.
  24. 레이저 방사선을 출력하기 위한 섬유 레이저에 있어서,
    섬유 길이를 따라 선택된 파장을 가지는 레이저 방사선을 선택적으로 전송하기 위한 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 광섬유 길이를 포함하는데, 상기 코어 재료의 길이 일부는 도판트 재료를 포함하고,
    도핑된 코어 재료가 펌프 방사선의 작용 하에서 레이저 방사선을 증폭하도록, 광섬유 길이에 입력하기 위한 다른 선택된 파장의 펌프 방사선을 방사하기 위한 방사선 소스,
    광섬유의 길이로 펌프 방사선을 선택적으로 전송하고 섬유 레이저로부터 증폭된 레이저 방사선을 선택적으로 출력하기 위한 파장 선택 전송 수단, 및
    상기 증폭된 레이저 방사선이 반복적으로 광섬유 길이를 따라 통과하고 추가로 증폭되도록 증폭된 레이저 방사선의 일부를 선택적으로 다시 공급하기 위한 피드백 수단을 포함하는 섬유 레이저.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 도판트 재료는 희토 산화물 이온을 포함하는 하는 섬유 레이저.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 희토 산화물 이온은 에르븀인 섬유 레이저.
  27. 제 24 항에 있어서, 상기 파장 선택 전송 수단 및 피드백 수단은 두 개의 2색성 미러를 포함하고, 각각의 2 색성 미러는 광섬유의 길이를 따라 다른 위치에 배치되고, 도핑된 코어 재료는 두 개의 2 색성 미러 위치 사이에 배치되는 섬유 레이저.
  28. 제 24 항에 있어서, 상기 피드백 수단 및 파장 선택 전송 수단은 도핑된 코어 재료가 두 개의 섬유 격자 사이에 배치되도록 광섬유 길이를 따라 두 개의 위치에 형성된 두 개의 섬유 격자를 포함하는 섬유 레이저.
  29. 제 24 항에 있어서, 상기 피드백 수단은 도핑된 코어 재료를 가지는 광섬유의 길이의 한쪽 단부로부터 상기 광섬유 길이의 다른 단부로 방사하는 광을 지향시키기 위한 수단을 포함하는 섬유 레이저.
  30. 단일 전파 모드에서 방사선을 전송하기 위한 시스템에 있어서,
    각각의 광섬유 길이가 직렬로 광섬유 이전 길이로부터의 입력 방사선을 수신하고 직렬의 광섬유의 추후 길이로 출력 방사선을 전송하고, 각각의 길이가 소정 전력 이상으로 광섬유 길이에 의해 전송된 방사선 전력을 유지하기 위하여 광섬유 길이로부터 방사선 출력을 증폭하기 위한 증폭 수단에 의해 분리되도록 직렬로 배열된 청구항 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 다수의 길이의 광섬유를 포함하는 시스템.
  31. 제 30 항에 있어서, 상기 증폭 수단은 청구항 제 19 항 내지 청구항 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 섬유 증폭기를 포함하는 시스템.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160138196A (ko) * 2014-03-25 2016-12-02 엔케이티 포토닉스 에이/에스 미세 구조 광섬유 및 초연속 광원
KR20190056780A (ko) * 2017-11-17 2019-05-27 대한광통신 주식회사 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유

Families Citing this family (166)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6130780A (en) 1998-02-19 2000-10-10 Massachusetts Institute Of Technology High omnidirectional reflector
US6404966B1 (en) 1998-05-07 2002-06-11 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical fiber
AU755223B2 (en) 1998-06-09 2002-12-05 Crystal Fibre A/S A photonic band gap fibre
US6778747B1 (en) 1998-09-09 2004-08-17 Corning Incorporated Radially varying and azimuthally asymmetric optical waveguide fiber
US6795635B1 (en) * 1998-09-15 2004-09-21 Corning Incorporated Waveguides having axially varying structure
JP3643774B2 (ja) 1998-10-14 2005-04-27 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 光導波のための全方向多層デバイス
US6243522B1 (en) * 1998-12-21 2001-06-05 Corning Incorporated Photonic crystal fiber
AU2004202828B2 (en) * 1999-02-19 2006-12-21 Crystal Fibre A/S Improvements in or relating to photonic crystal fibres
GB9903918D0 (en) * 1999-02-19 1999-04-14 Univ Bath Improvements in and relating to photonic crystal fibres
ATE316516T1 (de) 1999-02-19 2006-02-15 Crystal Fibre As Herstellungsverfahren einer photonischen kristallfaser
GB9907655D0 (en) * 1999-04-01 1999-05-26 Secr Defence A photonic crystal fibre and a method for its production
CN1192261C (zh) * 1999-04-01 2005-03-09 Nkt研究及创新公司 光子晶体光纤及其制造方法
US6097870A (en) * 1999-05-17 2000-08-01 Lucent Technologies Inc. Article utilizing optical waveguides with anomalous dispersion at vis-nir wavelenghts
GB9911698D0 (en) * 1999-05-20 1999-07-21 Univ Southampton Developing holey fibers for evanescent field devices
US6236779B1 (en) 1999-05-24 2001-05-22 Spectra Physics Lasers, Inc. Photonic crystal fiber system for sub-picosecond pulses
US6363096B1 (en) * 1999-08-30 2002-03-26 Lucent Technologies Inc. Article comprising a plastic laser
AUPQ320799A0 (en) * 1999-09-30 1999-10-28 Australian National University, The Non-zero dispersion shifted optical fibre
US6334017B1 (en) * 1999-10-26 2001-12-25 Corning Inc Ring photonic crystal fibers
GB9929344D0 (en) 1999-12-10 2000-02-02 Univ Bath Improvements in or relating to photonic crystal fibres
GB9929345D0 (en) * 1999-12-10 2000-02-02 Univ Bath Improvements in and related to photonic-crystal fibres and photonic-crystal fibe devices
US6859598B2 (en) * 2000-01-21 2005-02-22 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Microstructured optical fiber
US6571045B2 (en) 2000-01-21 2003-05-27 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Microstructured optical fiber
US6636677B2 (en) 2000-02-28 2003-10-21 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber
KR100758519B1 (ko) * 2000-02-28 2007-09-14 스미토모덴키고교가부시키가이샤 광섬유
US6415079B1 (en) * 2000-03-03 2002-07-02 Fitel Usa Corp. Optical fiber gratings having internal gap cladding for reduced short wavelength cladding mode loss
US6393178B2 (en) * 2000-03-04 2002-05-21 Lucent Technologies Inc. Microstructure optical fibers for dispersion management in optical communication systems
US6400866B2 (en) * 2000-03-04 2002-06-04 Lucent Technologies Inc. Decoupling of transverse spatial modes in microstructure optical fibers
US6526209B1 (en) * 2000-04-17 2003-02-25 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical fiber having improved optics and structure
US6606440B2 (en) * 2000-05-15 2003-08-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Microstructured optical fiber
US6885683B1 (en) * 2000-05-23 2005-04-26 Imra America, Inc. Modular, high energy, widely-tunable ultrafast fiber source
DE20122783U1 (de) * 2000-06-17 2007-11-15 Leica Microsystems Cms Gmbh Anordnung zum Untersuchen mikroskopischer Präparate mit einem Scanmikroskop und Beleuchtungseinrichtung für ein Scanmikroskop
DE20122782U1 (de) * 2000-06-17 2007-11-15 Leica Microsystems Cms Gmbh Beleuchtungseinrichtung
DE50108370D1 (de) * 2000-06-17 2006-01-19 Leica Microsystems Anordnung zum Untersuchen mikroskopischer Präparate mit einem Scanmikroskop
DE10115590B4 (de) 2000-06-17 2020-11-05 Leica Microsystems Cms Gmbh Scanmikroskop
WO2001099223A2 (en) * 2000-06-19 2001-12-27 Clarendon Photonics, Inc. Low-loss resonator and method of making same
EP1168008B1 (en) * 2000-06-21 2008-05-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Photonic band gap optical fibre
US6792188B2 (en) 2000-07-21 2004-09-14 Crystal Fibre A/S Dispersion manipulating fiber
GB2380812B (en) * 2000-07-21 2004-12-29 Crystal Fibre As Microstructured optic fibre with inner and outer claddings
GB2365992B (en) 2000-08-14 2002-09-11 Univ Southampton Compound glass optical fibres
EP1191370A1 (en) * 2000-09-14 2002-03-27 University Of Liege A monomode optical fiber
US6658183B1 (en) * 2000-10-20 2003-12-02 Lucent Technologies Inc. Process for fabricating tapered microstructured fiber system and resultant system
AU2002214944A1 (en) * 2000-11-10 2002-05-21 Crystal Fibre A/S Optical fibres with special bending and dispersion properties
AU2002223515A1 (en) 2000-11-20 2002-05-27 Crystal Fibre A/S A micro-structured optical fibre
JP2002214466A (ja) * 2001-01-23 2002-07-31 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ
US6625364B2 (en) 2001-01-25 2003-09-23 Omniguide Communications Low-loss photonic crystal waveguide having large core radius
CA2436151A1 (en) * 2001-01-25 2002-08-01 Omniguide Communications Photonic crystal optical waveguides having tailored dispersion profiles
WO2002061467A2 (en) 2001-01-31 2002-08-08 Omniguide Communications Electromagnetic mode conversion in photonic crystal multimode waveguides
US6522433B2 (en) * 2001-02-28 2003-02-18 Optical Switch Corporation Interference lithography using holey fibers
WO2002072489A2 (en) 2001-03-09 2002-09-19 Crystal Fibre A/S Fabrication of microstructured fibres
FR2822243B1 (fr) * 2001-03-16 2003-06-20 Cit Alcatel Fibre optique photonique a double gaine
US6954575B2 (en) * 2001-03-16 2005-10-11 Imra America, Inc. Single-polarization high power fiber lasers and amplifiers
FR2822242B1 (fr) * 2001-03-16 2003-08-15 Cit Alcatel Fibre optique photonique a forte surface effective
US6600597B2 (en) * 2001-03-19 2003-07-29 Jds Uniphase Corporation Photonic crystal amplifier for optical telecommunications system
EP1410073A4 (en) * 2001-04-12 2005-11-09 Omniguide Comm Inc FIBER OPERATOR WITH HIGH INDEX CONTRAST AND APPLICATIONS
US20020181911A1 (en) 2001-04-30 2002-12-05 Wadsworth William John Optical material and a method for its production
JP2002333531A (ja) * 2001-05-07 2002-11-22 Mitsubishi Cable Ind Ltd 大口径ファイバ
US7359603B2 (en) 2001-07-20 2008-04-15 The University Of Syndey Constructing preforms from capillaries and canes
EP1696251A3 (en) 2001-08-30 2013-10-30 Crystal Fibre A/S Opticial fibre with high numerical aperture, method of its production and use thereof
US7590323B2 (en) 2001-08-30 2009-09-15 Crystal Fibre A/S Optical fibre with high numerical aperture, method of its production, and use thereof
AU2002224966A1 (en) 2001-12-21 2003-07-09 Pirelli & C. S.P.A. Process for manufacturing a micro-structured optical fibre
FR2834347B1 (fr) * 2002-01-03 2004-04-09 Cit Alcatel Coupleur optique pour pompe multimode
JP2005515422A (ja) * 2002-01-19 2005-05-26 アジレント・テクノロジーズ・インク 波長校正又は測定用の気体充填型光ファイバ
US7110646B2 (en) * 2002-03-08 2006-09-19 Lucent Technologies Inc. Tunable microfluidic optical fiber devices and systems
US6829421B2 (en) * 2002-03-13 2004-12-07 Micron Technology, Inc. Hollow core photonic bandgap optical fiber
JP4466813B2 (ja) 2002-03-14 2010-05-26 日本電気硝子株式会社 ガラスプリフォームおよびその製造方法
JP4158391B2 (ja) * 2002-03-25 2008-10-01 住友電気工業株式会社 光ファイバおよびその製造方法
WO2003086738A1 (en) * 2002-04-16 2003-10-23 Pirelli & C. S.P.A. Process for manufacturing a micro-structured optical fibre
US6795617B2 (en) * 2002-05-02 2004-09-21 Lucent Technologies Inc. Optical device for generating pulsed light
US6788862B2 (en) * 2002-05-14 2004-09-07 Corning, Inc. Microstructured optical waveguide having large optical nonlinearity
CN1668948A (zh) * 2002-07-08 2005-09-14 日本板硝子株式会社 光子晶体光波导
US7085301B2 (en) * 2002-07-12 2006-08-01 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Photonic crystal single transverse mode defect structure for vertical cavity surface emitting laser
AU2003253513A1 (en) * 2002-07-18 2004-02-09 Dsm Ip Assets B.V. Coated photonic crystal fibers
KR100464341B1 (ko) * 2002-07-27 2005-01-03 삼성전자주식회사 광자결정 광섬유 커플러 및 그 제조방법
US7738109B2 (en) 2002-08-20 2010-06-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic sensor using a Bragg fiber
US20040061863A1 (en) * 2002-08-20 2004-04-01 Digonnet Michel J.F. Fiber optic sensors with reduced noise
DE10250216B3 (de) * 2002-10-23 2004-04-29 IFG-Institut für Gerätebau GmbH Photonische Faser und Verfahren zu ihrer Herstellung
US7180598B2 (en) * 2002-11-13 2007-02-20 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Photonic crystal interferometric fiber optical gyroscope system
WO2004049042A2 (en) 2002-11-22 2004-06-10 Omniguide Communications Inc. Dielectric waveguide and method of making the same
GB0314485D0 (en) 2003-06-20 2003-07-23 Blazephotonics Ltd Enhanced optical waveguide
JP3854627B2 (ja) * 2003-04-17 2006-12-06 日本電信電話株式会社 空孔付き単一モード光ファイバ
DE10318480A1 (de) * 2003-04-23 2004-11-18 Itn Nanovation Gmbh Photonischer Kristall
JP2004347991A (ja) * 2003-05-23 2004-12-09 Sony Corp フォトニッククリスタルファイバ、光制御装置、投影装置およびフォトニッククリスタルファイバの製造方法
KR100547799B1 (ko) * 2003-05-29 2006-01-31 삼성전자주식회사 광자결정 광섬유용 모재 및 이를 이용한 광자결정 광섬유
EP1628924B1 (en) 2003-05-30 2011-02-23 Prysmian S.p.A. Method and apparatus for forming a preform for a micro-structured optical fiber
US7414780B2 (en) 2003-06-30 2008-08-19 Imra America, Inc. All-fiber chirped pulse amplification systems
WO2005003827A1 (ja) * 2003-07-01 2005-01-13 Hitachi Cable, Ltd. 光ファイバ、光ファイバの接続方法及び光コネクタ
JP3863866B2 (ja) * 2003-07-01 2006-12-27 日立電線株式会社 光ファイバの接続部及び光ファイバ接続器
JP2005025056A (ja) * 2003-07-04 2005-01-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> フォトニック結晶ファイバ
JP3860201B2 (ja) 2003-08-13 2006-12-20 日本電信電話株式会社 光ファイバの製造方法
JP5248016B2 (ja) * 2003-09-12 2013-07-31 ボード オブ トラスティーズ オブ ザ レランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティ フォトニックバンドギャップファイバを作成する方法、フォトニックバンドギャップファイバを製造するための幾何学的方法及びフォトニックバンドギャップファイバの製造方法
CN100410704C (zh) * 2003-09-12 2008-08-13 里兰斯坦福初级大学理事会 对无表面模式的空气纤芯光子能带隙光纤进行配置的方法和光子能带隙光纤
US7206470B2 (en) 2003-10-24 2007-04-17 University Of Alabama In Huntsville Planar lightwave circuit waveguide bends and beamsplitters
EP1689689A1 (en) * 2003-11-24 2006-08-16 The University of Sydney Multicore microstructured optical fibres for imaging
GB0329629D0 (en) * 2003-12-22 2004-01-28 Blazephotonics Ltd A light source
US7280730B2 (en) * 2004-01-16 2007-10-09 Imra America, Inc. Large core holey fibers
JP2007108190A (ja) * 2004-01-22 2007-04-26 Nikon Corp フォトニック結晶及びフォトニック結晶の作製方法
US7724422B2 (en) * 2004-01-30 2010-05-25 Nufern Method and apparatus for providing light having a selected polarization with an optical fiber
JP4656282B2 (ja) * 2004-02-27 2011-03-23 日本電気株式会社 磁界測定装置
WO2005090450A1 (en) * 2004-03-17 2005-09-29 The University Of Sydney Solution doping of polymer optical fibres
EP1725899A2 (en) 2004-03-19 2006-11-29 Crystal Fibre A/S Optical coupler devices, methods of their production and use
JP3952033B2 (ja) * 2004-04-02 2007-08-01 松下電器産業株式会社 光増幅ファイバと光増幅方法とレーザ発振方法とレーザ増幅装置とレーザ発振装置とレーザ装置とレーザ加工機
JP5317473B2 (ja) * 2004-05-08 2013-10-16 ボード オブ トラスティーズ オブ ザ レランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティ コア・リングを有するフォトニック−バンドギャップ・ファイバ
US7427798B2 (en) * 2004-07-08 2008-09-23 Micron Technology, Inc. Photonic crystal-based lens elements for use in an image sensor
US7924892B2 (en) * 2004-08-25 2011-04-12 Kla-Tencor Technologies Corporation Fiber amplifier based light source for semiconductor inspection
US7236142B2 (en) * 2004-10-04 2007-06-26 Macdonald, Dettwiler And Associates Corporation Electromagnetic bandgap device for antenna structures
US7190869B2 (en) * 2004-10-29 2007-03-13 The Hong Kong Polytechnic University Two-mode photonic crystal fiber and applications thereof
US20060130528A1 (en) * 2004-12-22 2006-06-22 Nelson Brian K Method of making a hole assisted fiber device and fiber preform
US20060133753A1 (en) * 2004-12-22 2006-06-22 Nelson Brian K Hole assisted fiber device and fiber preform
US7209619B2 (en) 2004-12-30 2007-04-24 Imra America, Inc. Photonic bandgap fibers
FR2884652B1 (fr) * 2005-04-19 2009-07-10 Femlight Sa Dispositif de generation d'impulsions laser amplifiees par fibres optiques a couches photoniques
CN100373191C (zh) * 2005-04-29 2008-03-05 中国科学院上海光学精密机械研究所 有源大芯径单模双包层光子晶体光纤
CN100424543C (zh) * 2005-05-11 2008-10-08 南京邮电学院 晶体光纤孤子型全光再生器及其光信号再生方法
US7787729B2 (en) 2005-05-20 2010-08-31 Imra America, Inc. Single mode propagation in fibers and rods with large leakage channels
US7450808B2 (en) 2005-07-08 2008-11-11 Nuffern Optical fiber article and methods of making
US7391561B2 (en) 2005-07-29 2008-06-24 Aculight Corporation Fiber- or rod-based optical source featuring a large-core, rare-earth-doped photonic-crystal device for generation of high-power pulsed radiation and method
US7430352B2 (en) 2005-07-29 2008-09-30 Aculight Corporation Multi-segment photonic-crystal-rod waveguides for amplification of high-power pulsed optical radiation and associated method
US7430224B2 (en) * 2005-08-29 2008-09-30 Polaronyx, Inc. Automatic dispersion compensation in amplification for short pulse fiber laser system
JP5170852B2 (ja) * 2005-09-29 2013-03-27 古河電気工業株式会社 光ファイバおよび光伝送媒体
FR2893149B1 (fr) * 2005-11-10 2008-01-11 Draka Comteq France Fibre optique monomode.
JP2007149766A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Kyoto Univ フォトニックバンドギャップファイバ
US7537395B2 (en) 2006-03-03 2009-05-26 Lockheed Martin Corporation Diode-laser-pump module with integrated signal ports for pumping amplifying fibers and method
US8498046B2 (en) * 2008-12-04 2013-07-30 Imra America, Inc. Highly rare-earth-doped optical fibers for fiber lasers and amplifiers
FR2899693B1 (fr) 2006-04-10 2008-08-22 Draka Comteq France Fibre optique monomode.
JP2007334300A (ja) * 2006-05-15 2007-12-27 Ricoh Printing Systems Ltd 光記録装置
US7768700B1 (en) 2006-11-30 2010-08-03 Lockheed Martin Corporation Method and apparatus for optical gain fiber having segments of differing core sizes
CA2656420A1 (en) * 2006-06-29 2008-01-03 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic sensor using a bragg fiber
US7450813B2 (en) * 2006-09-20 2008-11-11 Imra America, Inc. Rare earth doped and large effective area optical fibers for fiber lasers and amplifiers
EP1942083A1 (en) * 2006-12-07 2008-07-09 Datwyler Fiber Optics S.A. Method and apparatus for fabricating a preform for an active optical fiber, active optical fiber and amplifier
JP4915243B2 (ja) * 2007-01-15 2012-04-11 日立電線株式会社 光コネクタ
US8755658B2 (en) * 2007-02-15 2014-06-17 Institut National D'optique Archimedean-lattice microstructured optical fiber
US7496260B2 (en) * 2007-03-27 2009-02-24 Imra America, Inc. Ultra high numerical aperture optical fibers
US8179594B1 (en) 2007-06-29 2012-05-15 Lockheed Martin Corporation Method and apparatus for spectral-beam combining of fanned-in laser beams with chromatic-dispersion compensation using a plurality of diffractive gratings
US7668420B2 (en) * 2007-07-26 2010-02-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Optical waveguide ring resonator with an intracavity active element
DE102007036701B4 (de) * 2007-08-01 2010-06-17 Laserinstitut Mittelsachsen E.V. Verfahren zur Herstellung eines Faserlasers und Faserlaser
WO2009042347A1 (en) 2007-09-26 2009-04-02 Imra America, Inc. Glass large-core optical fibers
DK2206001T3 (da) 2007-11-09 2014-07-07 Draka Comteq Bv Optisk fiber, der er modstandsdygtig over for mikrobøjning
US20090169163A1 (en) * 2007-12-13 2009-07-02 Abbott Iii John Steele Bend Resistant Multimode Optical Fiber
ES2417634T3 (es) 2008-02-22 2013-08-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Fibra óptica y cable óptico
US8213077B2 (en) * 2008-04-22 2012-07-03 Imra America, Inc. Multi-clad optical fibers
FR2930997B1 (fr) 2008-05-06 2010-08-13 Draka Comteq France Sa Fibre optique monomode
US20100150507A1 (en) * 2008-12-15 2010-06-17 Furukawa Electric Co., Ltd. Holey fiber
US8526110B1 (en) 2009-02-17 2013-09-03 Lockheed Martin Corporation Spectral-beam combining for high-power fiber-ring-laser systems
US7952772B2 (en) * 2009-05-08 2011-05-31 Honeywell International Inc. Photonic crystal fiber sensor
US8218965B1 (en) * 2009-06-01 2012-07-10 Lockheed Martin Corporation Optical failover routing
US20110026870A1 (en) * 2009-07-31 2011-02-03 Honeywell International Inc. Photonic crystal fiber sensor
US20110091176A1 (en) * 2009-08-03 2011-04-21 Furukawa Electric Co., Ltd. Holey fibers
JP2011033899A (ja) * 2009-08-03 2011-02-17 Furukawa Electric Co Ltd:The ホーリーファイバ
JP5605630B2 (ja) * 2009-10-23 2014-10-15 日本電信電話株式会社 光ファイバ
US8503840B2 (en) 2010-08-23 2013-08-06 Lockheed Martin Corporation Optical-fiber array method and apparatus
US8441718B2 (en) * 2009-11-23 2013-05-14 Lockheed Martin Corporation Spectrally beam combined laser system and method at eye-safer wavelengths
WO2011130131A1 (en) 2010-04-12 2011-10-20 Lockheed Martin Corporation Beam diagnostics and feedback system and method for spectrally beam-combined lasers
DE102011103686B4 (de) 2010-06-18 2016-07-14 Schott Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer mikrostrukturierten Faser mittels Hybridheiztechnik
JP5793564B2 (ja) * 2010-06-25 2015-10-14 エヌケイティー フォトニクス アクティーゼルスカブＮｋｔ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ａ／Ｓ 大コア面積のシングルモード光ファイバ
US8422024B2 (en) * 2011-06-01 2013-04-16 Honeywell International Inc. High performance hollow-core optical-fiber filter for optical rotation sensing
US9025239B2 (en) * 2011-12-13 2015-05-05 Ofs Fitel, Llc Multi-core erbium-doped fiber amplifier
JP2015510253A (ja) * 2011-12-13 2015-04-02 オーエフエス ファイテル，エルエルシー マルチコアエルビウムドープファイバアンプ
JP5384679B2 (ja) * 2012-01-19 2014-01-08 湖北工業株式会社 光ファイバ母材を製造する方法及び光ファイバ母材
FR2987905B1 (fr) * 2012-03-08 2015-03-20 Commissariat Energie Atomique Dispositif de conversion du profil spatial transverse d'intensite d'un faisceau lumineux, utilisant de preference une fibre optique microstructuree
WO2015121412A1 (de) 2014-02-17 2015-08-20 Schott Ag Photonische kristallfaser, insbesondere single-mode-faser für den ir-wellenlängenbereich und verfahren zur herstellung derselben
US9366872B2 (en) 2014-02-18 2016-06-14 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for fiber-laser output-beam shaping for spectral beam combination
CN104625944A (zh) * 2015-02-26 2015-05-20 中国电子科技集团公司第四十四研究所 光子晶体光纤端面研磨抛光方法及由此获得的器件
CN107533192B (zh) * 2015-04-14 2020-10-23 日本电信电话株式会社 光子晶体光纤
JP7107840B2 (ja) * 2015-12-23 2022-07-27 エヌケイティー フォトニクス アクティーゼルスカブ 中空コア光ファイバおよびレーザシステム
CN108474914B (zh) * 2015-12-23 2021-02-02 Nkt光子学有限公司 光子晶体光纤组件
CN108398781B (zh) * 2018-03-12 2021-05-04 北京理工大学 一种模拟光纤激光自由空间相干合成能量分布的方法
CN115784602A (zh) * 2022-12-08 2023-03-14 锐光信通科技有限公司 一种石英基传像光纤制备方法及石英基传像光纤

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE239772T1 (de) * 1986-02-28 1988-01-14 Polaroid Corp., Cambridge, Mass., Us Faserlaser.
DE69225242T2 (de) * 1992-09-30 1998-12-24 Asahi Chemical Ind Hohle optische mehrkern-faser und herstellungsverfahren
US5323404A (en) * 1993-11-02 1994-06-21 At&T Bell Laboratories Optical fiber laser or amplifier including high reflectivity gratings
JPH09162468A (ja) * 1995-12-06 1997-06-20 Furukawa Electric Co Ltd:The レーザ発振器
US6301420B1 (en) * 1998-05-01 2001-10-09 The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland Multicore optical fibre
US6097870A (en) * 1999-05-17 2000-08-01 Lucent Technologies Inc. Article utilizing optical waveguides with anomalous dispersion at vis-nir wavelenghts

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160138196A (ko) * 2014-03-25 2016-12-02 엔케이티 포토닉스 에이/에스 미세 구조 광섬유 및 초연속 광원
US11619778B2 (en) 2014-03-25 2023-04-04 Nkt Photonics A/S Source of supercontinuum radiation and microstructured fiber
KR20190056780A (ko) * 2017-11-17 2019-05-27 대한광통신 주식회사 대면적 모드 분포를 가지는 광섬유

Also Published As

Publication number Publication date
AU8116998A (en) 1999-01-19
US6603912B2 (en) 2003-08-05
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DE69827630D1 (de) 2004-12-23
JP4593695B2 (ja) 2010-12-08
US20020122644A1 (en) 2002-09-05
DE69827630T2 (de) 2005-12-22
CN1269020A (zh) 2000-10-04
EP0991967A1 (en) 2000-04-12
US6334019B1 (en) 2001-12-25
EP1443347A3 (en) 2004-12-22
GB9929482D0 (en) 2000-02-09
EP0991967B1 (en) 2004-11-17

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