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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Weißlichtquelle wie z.B. eine
Lichtquelle mit verstärkter Spontanemission
(ASE). Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Weißlichtquelle
für ein System
zum Auswerten und Messen allgemeiner optischer Teile, eine Weißlichtquelle
für ein
System zum Durchführen
von Auswertungen oder Messungen für optische Teile eines optischen
Faserkommunikationssystems, das optische Fasern verwendet, und eine
schmalbandige (spectrum slice) Signallichtquelle und eine CDM(Codemultiplex)-Signallichtquelle.
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In
den vergangenen Jahren wurden Bemühungen unternommen, die Bänder optischer
Faserkommunikationssysteme unter Verwendung einer Technik wie beispielsweise
einer Wellenlängenmultiplex(WDM)-Technik
zu verbreitern. In den Forschungs- und Entwicklungsbereichen hinsichtlich derartiger
optischer Faserkommunikationssysteme entstand immer mehr der Bedarf
nach Weißlichtquellen
einschließlich
ASE-Lichtquellen ebenso wie nach schmalbandigen (spectrum slice)
Lichtquellen, CDM-Lichtquellen und Ähnlichem, die alle verwendet werden,
um optische Teile auszuwerten und zu messen. Insbesondere bestand
die Forderung nach einer Verringerung der Kosten derartiger Lichtquellen,
einer Verbreiterung von deren Bändern
und Ähnlichem.
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Spezielle
Beispiele für
Weißlichtquellen
einschließlich
ASE-Lichtquellen zeigen die 1A und 1B. 1A zeigt
eine Lichtquelle, die ein einziges verstärktes Wellenlängenband
verwendet, und 1B zeigt eine Breitbandlichtquelle,
die zwei verstärkte
Wellenlängenbänder verwendet.
In 1A weist die Lichtquelle eine aktive Faser 3,
die verstärktes
Licht, das von dieser ausgegeben wird, ausgibt (im Folgenden als
verstärktes
Licht bezeichnet), einen Abschluss (Terminator) 5, der
mit einem Ende der aktiven Faser 3 verbunden ist, sowie
eine Pumplichtquelle 1 und einen Isolator 4, die
mit dem anderen Ende der aktiven Faser 3 über einen
Multiplexer 2 verbunden sind, auf. Der Multiplexer 2 koppelt Pumplicht,
das von der Pumplichtquelle 1 ausgesendet wird, in die
aktive Faser 3. Außerdem
ist der Abschluss 5 vorgesehen, um zu verhindern, dass
die aktive Faser 3 instabile Operationen wie beispielsweise
eine Laseroszillation durchführt.
Der Isolator 4 ist ebenfalls vorgesehen, um zu verhindern,
dass die aktive Faser instabile Operationen wie z.B. eine Laseroszillation
durchführt.
Außerdem
können,
wenn eine Reflexion eines verstärkten
Lichtes von der Pumplichtquelle vernachlässigbar ist, der Isolator 4 und
der Abschluss 5 weggelassen werden. Herkömmlicherweise
wird eine Erbium(Er)-dotierte Faser als die aktive Faser 3 verwendet,
die Weißlicht ausgibt,
und ein verstärktes
Licht, das von der Er-dotierten
Faser ausgegeben wird, wird als Weißlicht verwendet.
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Der
Betrieb dieser Lichtquelle wird im Folgenden kurz mit der Er-dotierten Faser 3 als
eine beispielhafte aktive Faser beschrieben. Die Er-dotierte Faser wird
mit Pumplicht von der Pumplichtquelle 1 gepumpt. In der
Er-dotierten Faser erzeugt Pumplicht ein lokales Licht, was dann
verstärkt
wird, während es
durch die Er-dotierte Faser in Richtung einer Faserachse läuft. Das
verstärkte
Licht wird sowohl zur Seite des Multiplexers als auch zur Seite
des Abschlusses der Er-dotierten Faser ausgesendet (diese Richtungen
werden als die "Vorwärts-" und "Rückwärts-" Richtungen der Figur bezeichnet) und
wird somit sowohl vorwärts
als auch rückwärts der
Er-dotierten Faser erzeugt. Somit verwendet die Lichtquelle in 1A die
einzige aktive Faser, um verstärktes Licht
mit einem einzigen verstärkten
Wellenlängenband
(z.B. ein C- oder L-Band) zu erhalten. Außerdem wird von den Lichtern,
die an beiden Seite der Faser erzeugt werden, nur das verstärkte Licht
am Vorwärtsausgang
als Lichtquelle verwendet.
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Die
Lichtquelle der 1B weist einen Aufbau mit zwei
Lichtquellen auf, die jeweils für
ein einziges verstärktes
Wellenlängenband
wie in 1A gezeigt vorhanden sind, und
die parallel geschaltet sind. D.h., die Lichtquelle der 1B weist
einen ersten Abschnitt zur Erzeugung von verstärktem Licht 10a auf,
der einen Abschluss 5a, der mit einem Ende einer aktiven
Faser 3a verbunden ist, und eine Pumplichtquelle 1a aufweist,
die mit dem anderen Ende über
einen Multiplexer 2a verbunden ist, um ein verstärktes Licht
auszugeben, das von der aktiven Faser 3a ausgegeben wird,
sowie einen zweiten Abschnitt zur Erzeugung von verstärktem Licht 10b,
der einen Abschluss 5b, der mit einem Ende einer aktiven
Faser 3b verbunden ist, und eine Pumplichtquelle 1a aufweist,
die mit dem anderen Ende über
einen Multiplexer 2b verbunden ist, um verstärktes Licht auszugeben,
das von der aktiven Faser 3b ausgegeben wird. Außerdem sind
die Abschnitte zur Erzeugung von verstärktem Licht 10a und 10b über einen Multiplexer 6,
mit dem der Isolator 4 an der Ausgangsseite des Multiplexers
verbunden ist, parallel geschaltet. Verstärktes Licht, das von dem Multiplexer 6 gemultiplext
wird, wird über
den Isolator ausgegeben. Die in 1B gezeigte
Lichtquelle verwendet die beiden aktiven Fasern 3a und 3b,
um Weißlicht
zu erhalten, das zwei verstärkte
Wellenlängenbänder (z.B.
die C- und L-Bänder)
(siehe M. Yamada et al, Electron Lett., Band 33, Seiten 710-711
(1997)) zu erhalten. Außerdem
wird in der derart aufgebauten Lichtquelle herkömmlicherweise eine Erbium(Er)-dotierte
Faser als die aktive Faser 3 verwendet, die Weißlicht ausgibt,
und verstärktes
Licht, das von der Er-dotierten Faser ausgegeben wird, wird als
Weißlicht
verwendet. Außerdem
erzeugt diese Lichtquelle ebenfalls verstärktes Licht sowohl vorwärts als
auch rückwärts von
jedem Abschnitt zur Erzeugung von verstärktem Licht, aber von den Lichtern,
die an deren beiden Seiten erzeugt werden, wird nur das verstärkte Licht
am jeweiligen Vorwärtsausgang
als Lichtquelle verwendet.
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Wie
es oben beschrieben wurde, ist, da das herkömmliche Verfahren nur eine
mit einem seltenen Erdmetall dotierte Faser wie z.B. eine Er-dotierte
Faser als eine aktive Faser verwendet, das Spektrum der Lichtquelle
auf die Verstärkungsbandbreite
der mit einem seltenen Erdmetall dotierten Faser begrenzt, wodurch
es schwierig wird, eine breitbandige Lichtquelle zu erhalten.
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Außerdem verwendet,
obwohl ein verstärktes
Licht von der aktiven Faser von beiden Enden der Faser ausgesendet
wird, das herkömmliche
Verfahren nur das Licht von einem Ende und erzeugt somit auf ineffiziente
Weise ein breitbandiges Licht. Wenn außerdem die Lichtquelle derart
aufgebaut ist, dass zwei Fasern parallel geschaltet sind, wird ein
bestimmter Betrag der Lichtkomponenten, die außerhalb der Wellenlängentrenncharakteristik
des Multiplexers erzeugt werden, nicht berücksichtigt, was zu einer ineffizienten
Lichterzeugung führt.
In dem obigen Fall mit einer Er-dotierten Faser werden z.B. für eine Er-dotierte
Faser für
das C-Band Lichtkomponenten, die längere Wellenlängen als
dieses Band aufweisen, nicht berücksichtigt,
und für
eine Er-dotierte Faser für
das L-Band werden Lichtkomponenten, die kürzere Wellenlängen als
dieses Band aufweisen, nicht berücksichtigt.
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Das
Dokument
EP 1 079 482
A beschreibt eine superfluoreszierende Faserquelle (SFS),
die eine erste und eine zweite Länge
einer mit einem seltenen Erdmetall dotierten optischen Faser mit
einem optischen Isolator dazwischen aufweist. Licht von einer ersten
Pumpquelle wird der ersten Länge
der optischen Faser bereitgestellt, und Licht von einer zweiten
Pumpquelle wird der zweiten Länge
der optischen Faser bereitgestellt. Ein optionaler Reflektor ist
angeordnet, um zumindest einiges von dem sich stromauf fortpflanzenden
Lichts zurück
in die erste Länge
der optischen Faser zu reflektieren, wodurch die Erzeugung einer
langwelligen verstärkten
Spontanemission erleichtert wird, die durch den optischen Isolator
zur zweiten Länge
der mit einem seltenen Erdmetall dotierten optischen Faser übertragen
wird.
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Das
Dokument
US 6 172 995
B beschreibt eine optische Breitbandquelle, die einen zweistufigen bidirektionalen
Pumpaufbau aufweist. Eingegebene Pumpenergie einer Pumpquelle wird
durch einen TAP-Koppler in 30% und 70% aufgeteilt. Eine verstärkte Spontanemission
(ASE) wird erzeugt und pflanzt sich in zwei Richtungen, d.h. Rückwärtsfortpflanzung
und Vorwärtsfortpflanzung,
fort. Die sich rückwärts fortpflanzende
ASE wird in eine Erbium-dotierte Faser unter Verwendung eines 50%-Bidirektional-Kopplers rückgekoppelt.
Ein Faser-Bragg-Gitter wird so hergestellt, dass es ein Übertragungsspektrum
aufweist, das invers zum ASE-Peak ist. Das Gitter wird an das Ende
der Keimstufe gesetzt, um ein Keimsignal mit einem höheren 1550-nm-Plateauabschnitt
bereitzustellen. Ein Isolator wird vor dem Gitter verwendet, um
einen unerwünschten
1530-nm-ASE-Peak zu dämpfen.
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In
Daenais D.M., et al., "Wavelength
stability characteristics of a highpower, amplified superfluorescent
source", journal
of LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Band 17, Nr. 8, Seiten 1415-1421, August
1999, ist eine verstärkte
superfluoreszierende Quelle (SFS) beschrieben. Die Keimquelle wird
durch eine Er-dotierte Faser in einem Aufbau mit Einzeldurchlass-Rückwärtspumpen ausgebildet. Die
ASE-Keimquelle besteht aus einer 100-mW-Faseranschlusslaserdiode, die 32
m einer Er-dotierten Faser pumpt. Eine Diodenpumpe von entweder
980 oder 1480 nm wird mit ihrem jeweili gen Breitband-WDM-Koppler verwendet.
Die Keimfaser wird mit einem Winkelspalt abgeschlossen, um Rückflexionen
von dem Faserende zu eliminieren. Der Breitbandkeimausgang wird
in einen Leistungsverstärker über einen
Zweistufen-Isolator eingegeben. Die Faser wird über eine V-Nut, die in der
Faserseitenwand hergestellt ist, seitengepumpt. Die Ausgangsfaser
ist in einem Winkel gespalten, um jegliche Rückflexionen zu eliminieren und
ein Lasern zu verhindern.
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In
Haroud K., et al., "A
broad-band superfluorescent fiber laser using single-mode doped
silica fiber combinations",
IEEE journal of Quantum Electronics, Band 36, Nr. 2, Seiten 151-154,
Februar 2000, ist ein superfluoreszierender Faserlaser beschrieben,
der single-mode-dotierte Silikatfaserkombinationen verwendet. Die
Silikatfasern bestehen aus einer Nd-dotierten Faser und einer Yb-dotierten
Faser. Ein Wellenlängenmultiplex(WDM)-Koppler ist zwischen 1-m-langen
Stücken
jeder Faser schmelzgespleißt. Es
werden zwei identische Pumpquellen verwendet. Die beiden Pumpen
ermöglichen
zusammen mit dem WDM ein unabhängiges
Pumpen der Fasern.
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Die
vorliegende Erfindung entstand im Hinblick auf die obigen Probleme,
und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Breitbandweißlichtquelle
bereitzustellen. Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Weißlichtquelle
bereitzustellen, die effizient Licht erzeugt. Es ist eine noch weitere
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Weißlichtquelle bereitzustellen,
die ein breites Band aufweist und effizient Licht erzeugt.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die
abhängigen
Ansprüche
sind auf bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung gerichtet.
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Die
obigen und weitere Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung und deren Merkmale werden anhand der folgenden
Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und Ansprüchen verdeutlicht.
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Es
zeigen:
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1 ein schematisches Diagramm, das den
Aufbau einer Weißlichtquelle
darstellt, wobei 1A ein Beispiel eines Aufbaus
mit einer einzigen aktiven Faser und 1B einen
Aufbau mit zwei aktiven Fasern, die parallel geschaltet sind, zeigt,
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2A ein
schematisches Diagramm von Komponenten einer Weißlichtquelle gemäß einem Beispiel,
und die 2B und 2C schematische Graphiken
der Ausgangsspektren von Weißlicht,
das von dieser Weißlichtquelle
ausgegeben werden kann,
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3A ein
schematisches Diagramm, das den Aufbau einer Weißlichtquelle gemäß einem
Beispiel zeigt, und 3B eine schematische Graphik des
Ausgangsspektrums von Weißlicht,
das von dieser Weißlichtquelle
ausgegeben werden kann,
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4A ein
schematisches Diagramm, das den Aufbau einer anderen Weißlichtquelle
gemäß der vorliegenden
Erfindung (der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung) zeigt, 4B und 4C schematische
Graphiken der Ausgangsspektren von Weißlicht, das von Komponenten
dieser Weißlichtquelle
ausgegeben werden kann, und die 4D und 4E schematische
Graphiken der Ausgangsspektren von Weißlicht, das durch Kombinieren
des Ausgangslichts von den Komponenten erhalten wird,
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5A ein
schematisches Diagramm, das den Aufbau einer weiteren Weißlichtquelle
gemäß der vorliegenden
Erfindung (der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung) zeigt, 5B eine
schematische Graphik der Ausgangsspektren von Weißlicht, das
von Komponenten 530 und 520 dieser Weißlichtquelle
ausgegeben werden kann, 5C eine
schematische Graphik der Ausgangsspektren von Weißlicht,
das von einer Komponente 510 dieser Weißlichtquelle und der Komponente 520 ausgegeben werden
kann, und 5D eine schematische Graphik
des Ausgangsspektrums von Weißlicht,
das von dieser Weißlichtquelle
ausgegeben werden kann,
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6 ein
schematisches Diagramm, das den Aufbau einer noch anderen Weißlichtquelle
gemäß einem
Beispiel zeigt,
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7 ein
schematisches Diagramm, das den Aufbau einer noch anderen Weißlichtquelle
gemäß der vorliegenden
Erfindung (der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung) zeigt,
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8 ein
schematisches Diagramm, das den Aufbau einer noch anderen Weißlichtquelle
gemäß einem
Beispiel zeigt,
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9 ein
schematisches Diagramm, das den Aufbau eines Faraday-Rotator-Spiegels
zeigt,
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10 ein Diagramm, das ein spezielles Beispiel
(Beispiel 1) der Weißlichtquelle
zeigt, wobei 10A den Aufbau der Weißlichtquelle
dieses Beispiels und 10B eine schematische Graphik
des Ausgangsspektrums eines Weißlichtes,
das von der Weißlichtquelle
dieses Beispiels ausgegeben wird, zeigt,
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11 ein Diagramm, das ein anderes spezielles
Beispiel (Beispiel 2) der Weißlichtquelle
gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 11A den Aufbau der Weißlichtquelle dieses Beispiels, 11B eine schematische Graphik des Ausgangsspektrums
von Weißlicht
ist, das von der Weißlichtquelle
dieses Beispiels (1A) ausgegeben wird sowie 11C den Aufbau der Weißlichtquelle dieses Beispiels
zeigt, und 11D eine schematische Graphik
des Ausgangsspektrums von Weißlicht
ist, das von der Weißlichtquelle
dieses Beispiels (1C) ausgegeben wird,
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12 ein Diagramm, das ein weiteres spezielles
Beispiel (Beispiel 3) der Weißlichtquelle
gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 12A den Aufbau der Weißlichtquelle dieses Beispiels
zeigt und 12B eine schematische Graphik
des Ausgangsspektrums von Weißlicht ist,
das von der Weißlichtquelle
dieses Beispiels ausgegeben wird,
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13 ein Diagramm, das ein weiteres spezielles
Beispiel (Beispiel 4) der Weißlichtquelle
gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 13A den Aufbau der Weißlichtquelle dieses Beispiels
darstellt, 13B eine schematische Graphik
des Ausgangsspektrums von Weißlicht ist,
das von der Weißlichtquelle
dieses Beispiels ausgegeben wird, 13C eine
schematische Graphik des Spektrums von Ausgangslicht von einer Komponente 1310 der
Weißlichtquelle
dieses Beispiels ist, 13D eine
schematische Graphik ist, die zeigt, dass, wenn das Ausgangslicht
von der Komponente 1310 der 13C und
das Ausgangslicht von einer Komponente 1320 dieser Weißlichtquelle
kombiniert werden, das Ausgangsspektrum der 13B erhalten
wird, 13E eine schematische Graphik
des Ausgangsspektrums von Weißlicht
ist, das von der Weißlichtquelle
der 1B bereitgestellt wird, und 13F eine schematische Graphik des Ausgangsspektrums
von Ausgangslicht von der Weißlichtquelle,
die in 13A dargestellt ist, ist, wenn
der Typ der aktiven Faser geändert
wird,
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14 ein Diagramm, das ein weiteres spezielles
Beispiel (Beispiel 5) der Weißlichtquelle
gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 14A den Aufbau der Weißlichtquelle dieses Beispiels
darstellt und 14B eine schematische Graphik
des Ausgangsspektrums von Weißlicht
ist, das von der Weißlichtquelle
dieses Beispiels ausgegeben wird,
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15 ein Diagramm, das ein spezielles Beispiel (Beispiel
6) einer Weißlichtquelle
zeigt,
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16 ein Diagramm, das ein weiteres spezielles Beispiel
(Beispiel 7) der Weißlichtquelle
zeigt,
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17 eine Graphik, die das Ausgangsspektrum des
Ausgangslichts von der Weißlichtquelle
der 16 zeigt,
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18 ein Diagramm, das ein weiteres spezielles Beispiel
(Beispiel 8) der Weißlichtquelle
zeigt,
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19 ein Diagramm, das ein noch anderes spezielles
Beispiel (Beispiel 9) der Weißlichtquelle gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 19A den Aufbau der Weißlichtquelle dieses Beispiels
darstellt und die 19B bis 19E schematische
Graphiken der Ausgangsspektren von Weißlicht von der Weißlichtquelle
dieses speziellen Beispiels sind, wenn die aktive Faser geändert wird,
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20 ein Diagramm, das ein noch weiteres spezielles
Beispiel (Beispiel 10) der Weißlichtquelle zeigt,
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21 ein Diagramm, das ein weiteres spezielles Beispiel
(Beispiel 11) der Weißlichtquelle zeigt,
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22 ein Diagramm, das ein noch anderes spezielles
Beispiel (Beispiel 12) der Weißlichtquelle zeigt,
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23 ein Diagramm, das ein noch weiteres spezielles
Beispiel (Beispiel 13) der Weißlichtquelle zeigt,
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24 eine Graphik, die die Ausgleichscharakteristik
der optischen Leistung der Weißlichtquelle,
die wie in 23 aufgebaut ist, zeigt, wobei 24A die Leistung des Ausgangslichts der aktiven Faser
zeigt und 24B das Übertragungsverlustspektrum
eines Spektrumausgleichers darstellt,
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25 ein Diagramm, das ein spezielles Beispiel (Beispiel
14) der Weißlichtquelle
zeigt,
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26 eine Graphik, die die Ausgleichscharakteristik
der optischen Leistung der Weißlichtquelle,
die wie in 25 gezeigt aufgebaut ist, zeigt,
wobei 26A die Leistung des Ausgangslichts
der aktiven Faser zeigt und 26B das Übertragungsverlustspektrum
eines Faserkopplers darstellt,
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27 ein Diagramm, das ein noch anderes spezielles
Beispiel (Beispiel 15) der Weißlichtquelle gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt,
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28 ein Diagramm, das ein noch anderes spezielles
Beispiel (Beispiel 16) der Weißlichtquelle gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt, und
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29 ein Diagramm, das ein noch anderes spezielles
Beispiel (Beispiel 17) der Weißlichtquelle gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Definition
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Der
Ausdruck "Weißlicht", wie er hier verwendet
wird, meint ein verstärktes
Spontanemissionslicht (ASE), das durch eine aktive Faser verstärkt wurde
und eine breitbandige Wellenlänge
aufweist, oder ein verstärktes
Spontanstreulicht, das durch eine aktive Faser verstärkt wurde
und eine breitbandige Wellenlänge
aufweist. Außerdem
meint der Ausdruck "Weißlichtquelle", wie er hier verwendet
wird, eine Lichtquelle, die dieses Weißlicht erzeugen kann, und beinhaltet
eine ASE-Lichtquelle.
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Der
Ausdruck "aktive
Faser", wie er hier
verwendet wird, meint ein aktives Medium wie z.B. eine optische
Faser, die ein verstärktes
Spontanemissionslicht oder ein verstärktes Spontanstreulicht erzeugt.
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Die
Ausdrücke "Spontanemissionslicht" und "Spontanstreulicht", wie sie hier verwendet
werden, beziehen sich auf Licht, das in einer aktiven Faser durch
Pumplicht von einer Pumplichtquelle erzeugt wird, wenn das Pumplicht
in die aktive Faser eingegeben wird.
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Der
Ausdruck "verstärktes Spontanemissionslicht", wie er hier verwendet
wird, meint, wenn eine aktive Faser eine mit einem seltenen Erdmetall dotierte
Faser ist, ein verstärktes
Spontanemissionslicht, das von der aktiven Faser ausgegeben wird. Der
Ausdruck "verstärktes Spontanstreulicht", wie er hier verwendet
wird, meint, wenn eine aktive Faser eine Raman-Faser ist, ein verstärktes Spontanstreulicht,
das von einer aktiven Faser ausgegeben wird. Das "verstärkte Streulicht" wird ebenfalls als "verstärktes Spontanemissionslicht" bezeichnet. Dementsprechend
werden hier zur Vereinfachung das "verstärkte Spontanemissionslicht" und das "verstärkte Streulicht" gemeinsam als das "verstärkte Spontanemissionslicht" bezeichnet.
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Der
Ausdruck 'zwei Komponenten
sind ''in Serie geschaltet''',
wie er hier verwendet wird, meint, dass mindestens ein Teil des
Signallichts zwischen diesen beiden Komponenten übertragen wird, ohne abgezweigt
zu werden. Dieses meint jedoch nicht, dass keine gemeinsamen optischen
Teile (beispielsweise ein Multiplexer zum Einleiten von Pumplicht) zwischen
diesen beiden Komponenten angeordnet sind.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die zugehörigen Zeichnungen nur schematisch
sind. Insbesondere zeigen die Figuren, die Ausgangsspektren zeigen,
diese Spektren nicht im Detail.
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Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Weißlichtquelle, die eine breitbandige
Wellenlänge
aufweist und/oder effizient Licht erzeugt.
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Insbesondere
schafft die vorliegende Erfindung eine Weißlichtquelle, die einen ersten
Abschnitt zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht
mit mindestens einer ersten aktiven Faser und einer ersten Pumplichtquelle
und einen zweiten Abschnitt zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht
mit mindestens einer zweiten aktiven Faser und einer zweiten Pumplichtquelle
aufweist, wobei mindestens eine der aktiven Fasern in den Abschnitten
zur Erzeugung von verstärktem
Spontanemissionslicht eine Raman-Faser ist, die verstärktes Spontanstreulicht
erzeugt,
wobei die ersten und zweiten Abschnitte zur Erzeugung
von verstärktem
Spontanemissionslicht in Serie geschaltet sind, ein erstes verstärktes Spontanemissionslicht,
das von dem ersten Abschnitt zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht
erzeugt wird, und ein zweites verstärktes Spontanemissionslicht,
das von dem zweiten Abschnitt zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht
erzeugt wird, einander überlappende
Wellenlängenbereiche
aufweisen,
oder eine der ersten und zweiten aktiven Fasern
das verstärkte
Spontanemissionslicht, das von dem Abschnitt zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht
ausgesendet wird, der die andere aktive Faser aufweist, verstärkt,
oder
die ersten und zweiten verstärkten
Spontanemissionslichter einander überlappende Wellenlängen aufweisen
und eine der ersten und zweiten aktiven Fasern das verstärkte Spontanemissionslicht,
das von dem Abschnitt zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht,
das die andere aktive Faser aufweist, ausgesendet wird, verstärkt.
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Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden genauer mit Bezug auf die
Zeichnungen beschrieben. In den 2 bis 29 werden
dieselben Komponenten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Ein
erstes Beispiel ist eine Weißlichtquelle mit
mindestens zwei aktiven Fasern, die in Serie geschaltet sind.
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Zunächst wird
ein Aufbau wie derjenige der 2A betrachtet.
Diese Lichtquelle ähnelt
der oben beschriebenen Lichtquelle, die ein einziges verstärktes Wellenlängenband
verwendet. Sie weist eine aktive Faser 13, die verstärktes Spontanemissionslicht ausgibt,
einen Abschluss 15, der mit einem Ende der Faser 13 verbunden
ist, sowie eine Pumplichtquelle 11 und einen Isolator 14 auf,
die mit dem anderen Ende der Faser 13 über einen Multiplexer 12 verbunden
sind. Ein Abschnitt, der aus der aktiven Faser, dem Multiplexer
und einer Pumplichtquelle (beispielsweise der Abschnitt 210,
der in 2A durch ein Rechteck umschlossen
gezeigt ist) besteht, wird als ein "Abschnitt zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission" bezeichnet. Außerdem wird
ein Aufbau (z.B. 220 in 2A), bei
dem sowohl ein Abschluss als auch ein Isolator (der Isolator kann
eine optionale Komponente sein) mit dem Abschnitt zur Erzeugung
einer verstärkten
Spontanemission verbunden sind, hier als ein "Weißlichterzeugungsabschnitt" bezeichnet.
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Die 2B und 2C stellen
die Ausgangsspektren von Weißlicht,
das von dieser Lichtquelle ausgegeben wird, dar. 2B zeigt
ein Ausgangsspektrum 201, das erhalten wird, wenn die aktive
Faser 13, die aus einer Thulium-Tm-dotierten Faser (TDF),
einer Art von mit einem seltenen Erdmetall dotierten Faser, besteht,
unter Verwendung von 1.400-nm-Pumplicht
gepumpt wird. 2C zeigt ein Ausgangsspektrum 202,
das erhalten wird, wenn die aktive Faser 13, die aus einer
Erbium(Em)-dotierten Faser (EDF), einer Art von mit einem seltenen
Erdmetall dotierten Faser, besteht, unter Verwendung von 980-nm-Pumplicht
gepumpt wird. Wie es in den 2B und 2C gezeigt
ist, überlappen
sich, wenn eine dieser mit einem seltenen Erdmetall dotierten Fasern
als eine aktive Faser verwendet wird, die Wellenlängenbereiche
dieser mit einem seltenen Erdmetall dotierten Fasern teilweise (der Überlappungsbereich
liegt zwischen etwa 1.520 und 1.550 nm). Dementsprechend schafft
eine Kombination dieser optischen Fasern eine Weißlichtquelle,
die eine vorbestimmte Leistungsdichte über einer breitbandigen Wellenlänge aufweist.
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Diese
Ausführungsform
(erste Ausführungsform)
ist in 3 gezeigt. 3A ist
ein schematisches Diagramm einer Weißlichtquelle gemäß der ersten
Ausführungsform.
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3B ist
eine schematische Graphik eines Ausgangsspektrums der Weißlichtquelle.
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3A zeigt
ein Beispiel, bei dem zwei aktive Fasern 13 in Serie geschaltet
sind und bei dem deren einzigartigen Wellenlängenbereiche vollständig gemultiplext
werden. In 3A bezeichnen die Bezugszeichen 13a und 13b aktive
Fasern, und die Bezugszeichen 21, 22 und 24 bezeichnen
jeweils eine Pumplichtquelle, einen Multiplexer und einen Isolator.
Außerdem
bezeichnet in 3A das Bezugszeichen 310 einen
ersten Abschnitt zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission, und
das Bezugszeichen 320 bezeichnet einen zweiten Abschnitt
zur Erzeugung einer verstärkten
Spontanemission. In der ersten Ausführungsform weist der erste
Abschnitt zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission 310 die
erste aktive Faser 13a, den Multiplexer 12, der
an einem Ende der Faser 13a vorgesehen ist, und eine Pumplichtquelle 11 auf,
die mit der Faser 13a über
den Multiplexer 12 verbunden ist. Außerdem ist in der ersten Ausführungsform
das Ende des ersten Abschnitts zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission 310,
bei dem der Multiplexer vorgesehen ist, mit dem Isolator 14 verbunden, der
mit einem Ende der zweiten aktiven Faser 13b verbunden
ist. Weiterhin ist das andere Ende der aktiven Faser 13b mit
der Pumplichtquelle 21 und einem Isolator 24 über den
Multiplexer 22 verbunden. Außerdem ist der Abschluss 15 in
dem ersten Abschnitt zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission 310 an
einem gegenüberliegenden
Ende des Isolators 14 vorgesehen.
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In
der Weißlichtquelle
des ersten Aspektes wird die erste aktive Faser 13a mit
Pumplicht von der Pumplichtquelle 11 gepumpt. Dieses Pumpen
erzeugt lokal Spontanemissionslicht in der ersten aktiven Faser 13a,
und das erzeugte Licht wird verstärkt, während es durch die erste aktive
Faser 13a in Richtung der Faserachse läuft. Das verstärkte Licht
(verstärktes
Spontanemissionslicht) ist in beide Richtungen der aktiven Faser 13a gerichtet,
d.h. zur Isolatorseite und der Seite des Abschlusses, so dass ausgegebenes
verstärktes
Spontanemissionslicht jeweils an der Multiplexerseite und der Abschlussseite
der aktiven Faser 13a erzeugt wird. Danach wird das verstärkte Spontanemissionslicht,
das zum Multiplexer 12 durch die erste aktive Faser 13a (das
erste verstärkte
Spontanemissionslicht a) ausgegeben wird, in die zweite aktive Faser 13b über den
Isolator 14 eingegeben. Das erste verstärkte Spontanemissionslicht
a wird in der zweiten aktiven Faser 13b verstärkt und
zu einem verstärkten
Spontanemissionslicht von der aktiven Faser 13b addiert,
das durch Pumplicht von der Pumplichtquelle 21 erzeugt
wird. Dementsprechend weist ein zweites verstärktes Spontanemissionslicht
b, das von der zweiten aktiven Faser 13b ausgesendet wird,
ein breiteres Band als das erste verstärkte Spontanemissionslicht
a und das verstärkte
Spontanemissionslicht von der zweiten aktiven Faser 13b auf.
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In
dem vorliegenden Beispiel sind die beiden aktiven Fasern in Serie
geschaltet (d.h. ein Multiplexer wird zur Verbindung zwischen den
ersten und zweiten Abschnitten zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission
nicht benötigt),
so dass erzeugte Lichtkomponenten in dem Multiplexer nicht unberücksichtigt
gelassen bzw. weggeworfen werden müssen, was für parallele Verbindungen notwendig ist,
wodurch eine effiziente Verwendung des verstärkten Spontanemissionslichts
ermöglicht
wird. Somit wird gemäß dem ersten
Beispiel das Problem der parallelen Verbindungen gelöst. Außerdem wird
gemäß der ersten
Ausführungsform
Weißlicht
mit einem breitbandigeren Wellenlängenbereich unter Verwendung
von zwei aktiven Fasern erhalten. D.h., das verstärkte Spontanemissionslicht
a wird in der aktiven Faser 13b verstärkt und zum verstärkten Spontanemissionslicht
von der aktiven Faser 13b selbst addiert. Als Ergebnis
weist das verstärkte
Spontanemissionslicht b, das von dem Weißlichterzeugungsabschnitt ausgesendet
wird, in vorteilhafter Weise ein breiteres Band als das verstärkte Spontanemissions licht
a und das verstärkte
Spontanemissionslicht der aktiven Faser 13b selbst auf.
Insbesondere weisen, wie es in 3A gezeigt
ist, die Ausgangsspektren, die von der ersten und der zweiten aktiven
Faser 13a und 13b erhalten werden, teilweise,
ausreichend überlappende
Wellenlängenbereiche
auf, so dass die Weißlichtquelle
des vorliegenden Beispiels ein Ausgangsspektrum 303 mit
einem breitbandigen Wellenlängenbereich
und ausreichender Leistung bereitstellt. In dem ersten Aspekt schafft
eine geeignete Auswahl der beiden aktiven Fasern ein breitbandiges Ausgangsspektrum
mit einer Leistungsdichte von gleich oder größer als einem bestimmten Wert.
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Die
erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein Beispiel, das denselben Typ von
aktiven Fasern verwendet. Es können
z.B. Raman-Fasern
als die aktiven Fasern 13a und 13b verwendet werden.
Die aktiven Fasern können
verstärkte
Spontanemissionslichter erzeugen, die mindestens teilweise überlappende
Wellenlängenbereiche
aufweisen, um eine Leistungsdichte von gleich oder größer als
ein gewünschter
bestimmter Wert zu schaffen, und es kann eine beliebige Kombination
von aktiven Fasern verwendet werden, solange wie die Fasern die
obigen Bedingungen erfüllen.
Insbesondere können
bei mit einem seltenen Erdmetall dotierten Fasern diese Fasern von
demselben Typ oder von unterschiedlichen Typen sein (jedoch, wenn
die Fasern von demselben Typ sind, müssen sie verstärkte Spontanemissionslichter
mit mindestens teilweise unterschiedlichen Wellenlängenbereichen
erzeugen). (1) Ein Beispiel einer Kombination von mit einem seltenen
Erdmetall dotierten Fasern desselben Typs sind zwei EDFs, und (2)
ein Beispiel einer Kombination von mit einem seltenen Erdmetall
dotierten Fasern unterschiedlicher Typen sind eine EDF und eine
TDF. Weitere Beispiele beinhalten geeignete Kombinationen von mit
einem seltenen Erdmetall dotierte Fasern wie z.B. Fasern mit einem
Thulium-dotierten Kern und einem Terbium-dotierten Mantel. Außerdem können Raman-Fasern
Silikat- oder Tellurit-Raman-Fasern
sein. Insbesondere, wenn z.B. die aktiven Fasern 13a und 13b Er-dotierte
Fasern sind, können
deren Längen
auf unterschiedliche Werte eingestellt sein (z.B. 10 m und 50 m).
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In
der ersten Ausführungsform
können
die aktiven Fasern geeignet in Abhängigkeit von der gewünschten
Weißlichtquelle
ausgewählt
werden. Bei mit einem seltenen Erdmetall dotierten Fasern können die
Dotierkonzentrati on der seltenen Erdmetallelemente, die Länge der
Fasern und Ähnliches
geeignet in Abhängigkeit
von der gewünschten
Weißlichtquelle
ausgewählt
werden. Insbesondere beträgt
z.B. bei EDFs die Dotierkonzentration vorzugsweise 1.000 wt.ppm,
und die Faserlänge
beträgt
vorzugsweise 20 m. Bei Silikat-Raman-Fasern, einer Art von Raman-Fasern,
beträgt
die Faserlänge
vorzugsweise 5 km.
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In
der ersten Ausführungsform
sind Raman-Fasern weiter vorzugsweise Komponenten für die Weißlichtquelle
der vorliegenden Erfindung, da es die Auswahl einer geeigneten Pumplichtwellenlänge im Allgemeinen
ermöglicht,
dass diese Fasern verstärktes
Spontanemissionslicht mit einem beliebigen Wellenlängenbereich
erzeugen. Die erste und die zweite aktive Faser sind austauschbar.
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In
dem Beispiel der ersten Ausführungsform ist
ein Beispiel gezeigt, das zwei aktive Fasern kombiniert. In der
vorliegenden Erfindung können
jedoch auch mehr aktive Fasern kombiniert werden, wenn eine Erhöhung der
Kosten und eine Verringerung der Effizienz, die mit Serienschaltungen
verbunden sind, vernachlässigbar
sind.
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Die
Pumplichtquelle, der Abschluss, der Multiplexer und der Isolator
in der ersten Ausführungsform
können
geeignet aus einer herkömmlichen
entsprechenden Ausstattung in Abhängigkeit von den verwendeten
aktiven Fasern ausgewählt
werden. Die Pumplichtquelle kann z.B. einen Wellenlängenbereich
von 1.200 nm bis 1.600 nm in Abhängigkeit
von den verwendeten aktiven Fasern aufweisen. Insbesondere weist
bei Raman-Fasern als aktive Fasern und einer Pumplichtquelle, die
die Raman-Fasern pumpt, die Pumplichtquelle vorzugsweise eine Pumplichtwellenlänge zwischen
etwa 1.450 nm und etwa 1.580 nm auf. Alternativ weist die Pumplichtquelle,
die die Raman-Fasern pumpt, vorzugsweise eine Pumpwellenlänge zwischen
z.B. etwa 1.370 nm und etwa 1.500 nm auf.
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Als
ein anderes Beispiel weist die Pumplichtquelle bei einer Weißlichtquelle,
die Erbium-dotierte Fasern als aktive Fasern und eine Pumplichtquelle, die
die Erbium-dotierten Fasern pumpt, aufweist, die Pumplichtquelle
eine Pumplichtwellenlänge
von 1.500 nm oder weniger auf.
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Als
ein noch weiteres Beispiel weist bei einer Weißlichtquelle, die Fasern mit
einem Thulium-dotierten Kern und einem Terbium-dotierten Mantel
als aktive Fasern und eine Pumplichtquelle, die die Fasern mit dem
Thulium-dotierten
Kern und dem Terbium-dotierten Mantel pumpen, aufweist, die Pumplichtquelle
vorzugsweise eine Pumplichtwellenlänge von 1.500 oder weniger
auf.
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Im
Folgenden wird eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die zweite Ausführungsform
ist eine Weißlichtquelle ähnlich dem
Aufbau der 3A, verwendet aber eine Kombination
von aktiven Fasern unterschiedlicher Typen. Diese Kombination ist
besonders effektiv, wenn aktive Fasern desselben Typs verwendet
werden und eine große
Anzahl von aktiven Fasern dann kombiniert werden müssen, um
den gesamten Wellenlängenbereich
abzudecken, womit eine komplizierte Vorrichtung benötigt wird
und hohe Kosten damit verbunden sind. Ein Beispiel einer Kombination von
aktiven Fasern unterschiedlicher Typen (eine Kombination einer mit
einem seltenen Erdmetall dotierten Faser und einer Raman-Faser)
wird unten beschrieben.
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Die
Raman-Faser, die in der zweiten Ausführungsform verwendet wird,
ist eine optische Faser, die verstärktes Spontanemissionslicht
unter Verwendung einer Raman-Verstärkung ausgibt. Die Auswahl einer
geeigneten Pumplichtwellenlänge
ermöglicht im
Allgemeinen, dass die Raman-Faser verstärktes Spontanemissionslicht
mit einem beliebigen Wellenlängenbereich
erzeugt. Insbesondere kann die Raman-Faser verstärktes Spontanemissionslicht
mit einem Wellenlängenbereich
erzeugen, wie er nicht erhalten wird, wenn herkömmliche, mit einem seltenen Erdmetall
dotierte Fasern als aktive Fasern verwendet werden. Z.B. weist verstärktes Spontanemissionslicht,
das in einer Silikat-Raman-Faser unter Verwendung einer 1.420-nm-Pumplichtquelle
erzeugt wird, einen Wellenlängenbereich
von 1.495 bis 1.530 nm auf, der beispielsweise nicht von TDFs oder EDFs
geschaffen wird. Dementsprechend schafft eine Kombination einer
mit einem seltenen Erdmetall dotierten Faser und einer Raman-Faser
eine Weißlichtquelle
mit einem Wellenlängenbereich,
der zuvor nicht erhalten wurde. Außerdem wird, da die Auswahl einer
geeigneten Pumplichtwellenlänge
im Allgemeinen er möglicht,
dass die Raman-Faser verstärktes Spontanemissionslicht
mit einem beliebigen Wellenlängenbereich
erzeugt, der Vorteil dahingehend geschaffen, dass dessen Wellenlängenbereich
in Abhängigkeit
von dem Wellenlängenbereich
des verstärkten
Spontanemissionslichts einer aktiven Faser, die mit der Raman-Faser
kombiniert wird, eingestellt werden kann.
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Die
Weißlichtquelle
der zweiten Ausführungsform
ist z.B. wie in 4A gezeigt aufgebaut.
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In
der zweiten Ausführungsform
ist ein Ende einer aktiven Faser 23 mit einem ersten Abschnitt
zur Erzeugung einer verstärkten
Spontanemission 410 über
den Isolator 14 verbunden, während dessen anderes Ende mit
einer Pumplichtquelle 21 und einem Isolator 24 über einen
Multiplexer 22 verbunden ist. Außerdem ist der Abschluss 15 in
dem Abschnitt zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission 410 an
einem gegenüberliegenden
Ende des Multiplexers 12 vorgesehen. In 4A wird
eine mit einem seltenen Erdmetall dotierte Faser als die erste aktive Faser 13 verwendet,
und eine Raman-Faser wird als die zweite aktive Faser verwendet.
Ein Beispiel einer verfügbaren
Raman-Faser ist eine Silikat-Raman-Faser oder eine Tellurit-Raman-Faser. Die
in der ersten Ausführungsform
beschriebene, mit einem seltenen Erdmetall dotierte Faser kann als
die erste aktive Faser verwendet werden.
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Außerdem sind
die Bedingungen für
die Komponenten wie z.B. die aktiven Fasern, die Pumplichtquelle,
den Multiplexer, den Abschluss und den Isolator wie in der ersten
Ausführungsform
beschrieben.
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In
der Weißlichtquelle
der zweiten Ausführungsform
pumpt zunächst
Pumplicht von der Pumplichtquelle 11 die erste aktive Faser 13.
Dieses Pumpen erzeugt lokal Spontanemissionslicht in der ersten
aktiven Faser 13, und das erzeugte Licht wird verstärkt, während es
durch die erste aktive Faser 13 in Richtung der Faserachse
läuft.
Das verstärkte Spontanemissionslicht
wird in beide Richtungen der aktiven Faser 13 ausgesendet,
d.h. zur Isolatorseite und zur Abschlussseite und sowohl vorwärts als
auch rückwärts der
aktiven Faser 13 erzeugt. Danach wird das verstärkte Spontanemissionslicht,
das zum Multiplexer durch die erste aktive Faser 13 (das
erste ver stärkte
Spontanemissionslicht a) ausgegeben wird, in die Raman-Faser 23 über den
Isolator 14 eingegeben. Das erste verstärkte Spontanemissionslicht
a wird in der Raman-Faser 23 verstärkt und zu einem verstärkten Spontanemissionslicht
der Raman-Faser 23 addiert, das durch Pumplicht von der Pumplichtquelle 21 erzeugt
wird. Dementsprechend weist ein zweites verstärktes Spontanemissionslicht b,
das von der Raman-Faser ausgesendet wird, ein breiteres Band als
das erste verstärkte
Spontanemissionslicht a und das verstärkte Spontanemissionslicht
der Raman-Faser selbst auf.
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Im
Folgenden werden Ausgangsspektren in der zweiten Ausführungsform
mit Bezug auf die 4B bis 4E beschrieben,
wobei z.B. der Fall hergenommen wird, bei dem eine Tm- oder Er-dotierte
Faser als die mit einem seltenen Erdmetall dotierte Faser 13 verwendet
wird und eine Silikat-Raman-Faser
als die Raman-Faser 23 verwendet wird. 4B ist
eine schematische Graphik, die die Ausgangsspektren von verstärkten Spontanemissionslichtern von
mit einem seltenen Erdmetall dotierten Fasern (einer Tm- und einer
Er-dotierten Faser) zeigt. 4C ist
eine schematische Graphik, die die Ausgangsspektren von verstärkten Spontanemissionslichtern
von einer mit einem seltenen Erdmetall dotierten Faser und einer
Raman-Faser zeigt. 4D ist
eine schematische Graphik, die die Ausgangspektren von verstärkten Spontanemissionslichtern
von einer Tm-dotierten Faser und einer Raman-Faser zeigt. 4E ist
eine schematische Graphik, die die Ausgangsspektren von verstärkten Spontanemissionslichtern
von einer Em-dotierten
Faser und einer Raman-Faser zeigt.
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Zunächst können die
Tm- und Er-dotierten Fasern verstärkte Spontanemissionslichter
wie z.B. bei 401 und 402 in 4B gezeigt
erzeugen. Andererseits ermöglicht
die Auswahl eines geeigneten Wellenlängenbereichs wie oben beschrieben,
dass die Raman-Faser verstärktes
Spontanemissionslicht wie z.B. bei 403 in 4C gezeigt
erzeugt. Dementsprechend ermöglicht
die Kombination z.B. der Tm-dotierten Faser und einer Raman-Faser
die Erzeugung von Weißlicht
mit einem breiten Wellenlängenbereich 404,
wie es in 4D gezeigt ist. Auf ähnliche
Weise ermöglicht
die Kombination einer Em-dotierten
Faser und einer Raman-Faser die Erzeugung von Weißlicht mit
einem breitbandigen Wellenlängenbereich
wie z.B. bei 405 in 4E gezeigt.
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Somit
schafft die zweite Ausführungsform das
Ausgangsspektrum 404 oder 405 mit einem breitbandigen
Wellenlängenbereich,
das eine Kombination des Ausgangsspektrums 401 oder 402,
das von der ersten aktiven Faser (mit einem seltenen Erdmetall dotierte
Faser) 13 erhalten wird, und des Ausgangsspektrums 403,
das von der Raman-Faser 23 erhalten wird, ist, wie es in
den 4C und 4E gezeigt
ist.
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In
dem obigen Beispiel werden die beiden aktiven Fasern kombiniert,
aber es können
mehr aktive Fasern kombiniert werden, wenn eine Erhöhung der
Kosten und eine Verringerung der Effizienz, die mit einer Serienschaltung
verbunden ist, vernachlässigbar
sind. Außerdem
sind die Typen der ersten und zweiten aktiven Fasern austauschbar.
D.h., in der oben beschriebenen Ausführungsform kann eine Raman-Faser
als die erste aktive Faser verwendet werden, und eine mit einem
seltenen Erdmetall dotierte Faser kann als die zweite aktive Faser
verwendet werden.
-
Im
Folgenden wird eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 5 beschrieben.
-
5A ist
ein schematisches Diagramm, das den Aufbau einer Weißlichtquelle
gemäß der dritten
Ausführungsform
zeigt, und 5B bis 5D sind
schematische Graphiken, die ein Spektrum zeigen, das in dieser Weißlichtquelle
erhalten wird. In der dritten Ausführungsform besteht die Weißlichtquelle
aus einem ersten Weißlichterzeugungsabschnitt 510 und
einem zweiten Weißlichterzeugungsabschnitt 520,
die durch einen Multiplexer 36 parallel geschaltet sind.
Außerdem
weist der Multiplexer 36 einen Isolator 34, der
an seiner Ausgangsseite vorgesehen ist, auf.
-
Der
erste Weißlichterzeugungsabschnitt 510 in
der dritten Ausführungsform ähnelt dem
Aufbau, der in 4A gezeigt ist. D.h., der erste
Weißlichterzeugungsabschnitt 510 besteht
aus einem ersten Abschnitt zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission 530,
dem Isolator 14, einem zweiten Abschnitt zur Erzeugung
einer verstärkten
Spontanemission 540 und dem Abschluss 15. Der
erste Abschnitt zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission 530 weist
die erste aktive Faser 13a, den Multiplexer 12, der
an einem Ende der Faser 13a vorgesehen ist, und die Pumplichtquelle 11 auf,
die mit der ersten aktiven Faser 13a über den Multiplexer 12 verbunden
ist. Außerdem
ist in dem ersten Weißlichterzeugungsabschnitt
ein Ende der zweiten aktiven Faser 23 mit dem Multiplexer 12 des
ersten Abschnitts zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission 530 über den
Isolator 14 verbunden. Das andere Ende der aktiven Faser 23 ist
mit der Pumplichtquelle 21 über den Multiplexer 22 verbunden.
Außerdem
ist der Abschluss 15 an einem gegenüberliegenden Ende des Multiplexers 12 des
Abschnitts zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission 310 vorgesehen.
In der dritten Ausführungsform
ist der zweite Weißlichterzeugungsabschnitt 520 parallel
zum ersten Weißlichterzeugungsabschnitt 510 über den Multiplexer 36 geschaltet,
und ein Isolator 34 ist außerdem mit dem Ausgang des
Multiplexers 36 verbunden. Der zweite Weißlichterzeugungsabschnitt 520 weist
die dritte aktive Faser 13b, einen Multiplexer 32,
der an einem Ende der Faser 13b vorgesehen ist, eine Pumplichtquelle 31,
die mit der dritten aktiven Faser 13b über den Multiplexer 32 verbunden
ist, und einen Abschluss 35, der an dem anderen Ende der
dritten aktiven Faser 13b vorgesehen ist, auf.
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In
der dritten Ausführungsform
ist die erste aktive Faser 13a z.B. mit einem seltenen
Erdmetall dotiert, die zweite aktive Faser 23 ist eine
Raman-Faser und
die dritte aktive Faser 13b kann z.B. eine mit einem seltenen
Erdmetall dotierte Faser sein. Eine beliebige Kombination dieser
aktiven Fasern kann verwendet werden, solange wie sie ein gewünschtes Ausgangsspektrum
aufweisen können.
Diese Typen und die Bedingungen dieser aktiven Fasern sind wie in
den ersten und zweiten Ausführungsformen
beschrieben.
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Der
Betrieb der dritten Ausführungsform
wird in Verbindung mit dem Fall beschrieben, in dem mit einem seltenen
Erdmetall dotierte Fasern als die ersten und dritten aktiven Fasern
verwendet werden und eine Raman-Faser
als die zweite aktive Faser verwendet wird. In dem ersten Abschnitt
zur Erzeugung einer verstärkten
Spontanemission 530 pumpt zunächst Pumplicht von der Pumplichtquelle 11 die
erste aktive Faser 13a. Dieses Pumpen erzeugt lokal Spontanemissionslicht
in der ersten aktiven Faser 13a, und das erzeugte Licht
wird verstärkt,
während es
durch die erste aktive Faser 13a in Richtung der Faserachse
läuft.
Das verstärkte
Licht (verstärktes Spontanemissionslicht)
wird in beide Richtungen der aktiven Faser 13 ausgesendet,
d.h. zur Isolatorseite und zur Abschlussseite. Danach wird das verstärkte Spontanemissionslicht,
das zum Multiplexer 12 durch die erste aktive Faser 13a (das
erste verstärkte Spontanemissionslicht
a) ausgegeben wird, in den zweiten Abschnitt zur Erzeugung einer
verstärkten Spontanemission 540 über den
Isolator 14 eingegeben. In dem zweiten Abschnitt zur Erzeugung
einer verstärkten
Spontanemission 540 wird das verstärkte Spontanemissionslicht
in die Raman-Faser 23 eingeleitet und danach darin mit
Ausnahme eines kurzwelligen Teils verstärkt. Das verstärkte Licht
wird zu einem verstärkten
Spontanemissionslicht der Raman-Faser 23, das von Pumplicht
von der Pumplichtquelle 21 erzeugt wird, addiert. Danach
wird ein Ausgangslicht b ausgegeben. Andererseits wird in dem zweiten
Weißlichterzeugungsabschnitt 520 verstärktes Spontanemissionslicht
c von dem Multiplexer 32 auf dieselbe Weise wie in dem
ersten Abschnitt zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission 530 beschrieben
ausgesendet. Die verstärkten
Spontanemissionslichter a und c werden durch den Multiplexer 36 zusammengekoppelt
und danach über
den Isolator 34 als Ausgangslicht d ausgegeben.
-
Im
Folgenden werden die Ausgangsspektren in der zweiten Ausführungsform
mit Bezug auf die 5B bis 5D beschrieben,
wobei z.B. der Fall betrachtet wird, bei dem eine Tm-dotierte Faser
als die mit einem seltenen Erdmetall dotierte Faser 13a verwendet
wird, eine Er-dotierte Faser als die mit einem seltenen Erdmetall
dotierte Faser 13b verwendet wird und eine Silikat-Raman-Faser
als die Raman-Faser 23 verwendet wird. 5B ist
eine schematische Graphik, die die Ausgangsspektren von verstärkten Spontanemissionslichtern
von mit einem seltenen Erdmetall dotierten Fasern (einer Tm- und einer
Er-dotierten Faser) zeigt. 5C ist
eine schematische Graphik, die die Ausgangsspektren von verstärkten Spontanemissionslichtern
von den mit einem seltenen Erdmetall dotierten Fasern (der Tm- und
der Er-dotierten Fasern) und einer Raman-Faser ebenso wie das Ausgangsspektrum
eines Ausgangslichts b zeigt. 5D ist
eine schematische Graphik, die das Ausgangsspektrum des Ausgangslichts
b, ein Ausgangsspektrum von der Er-dotierten Faser 13b und
das Ausgangsspektrum eines Ausgangslichts d zeigt.
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Zunächst können, wie
es in 5B gezeigt ist, die Tm- und
Er-dotierten Fasern verstärkte
Spontanemissionslichter wie z.B. bei 501 und 502 in
-
5B gezeigt
erzeugen. Hier kann bei einer herkömmlichen parallel geschalteten
Weißlichtquelle
wie z.B. diejenige, die in 1B gezeigt
ist, ein Talabschnitt 500 wie in 5B vorhanden
sein, was in einem Bereich resultiert, in dem ein Ausgang mit einer
ausreichenden Leistungsdichte nicht erhalten wird. Andererseits
ermöglicht
die Auswahl eines geeigneten Wellenlängenbereichs für Pumplicht,
wie es oben beschrieben wurde, dass die Raman-Faser verstärktes Spontanemissionslicht
wie z.B. bei 503 in 5C gezeigt
erzeugen kann. Dementsprechend kann, wenn der zweite Abschnitt zur
Erzeugung einer verstärkten
Spontanemission 540, der die Raman-Faser 23 aufweist,
an dem Ausgang des ersten Abschnitts zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission 530 vorgesehen
ist, um den Weißlichterzeugungsabschnitt 510 auszubilden
(z.B. durch Kombinieren einer Tm-dotierten Faser und einer Raman-Faser),
wie in der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, das Ausgangslicht b erzeugt werden,
das das Ausgangsspektrum 504 mit einem breitbandigen Wellenbereich
wie in 5C gezeigt aufweist. In diesem
Fall kann das Ausgangslicht b einen Wellenlängenbereich aufweisen, der
teilweise, ausreichend den Wellenlängenbereich des Ausgangsspektrums 502,
das von dem dritten Weißlichterzeugungsabschnitt 520 ausgegeben
wird, aufweist. Außerdem
wird Weißlicht
d mit einem breitbandigen Wellenlängenbereich durch Multiplexen
des Ausgangslichts b und des Ausgangslichts c von dem Weißlichterzeugungsabschnitt 520 erhalten.
-
Somit
werden in der dritten Ausführungsform,
wie es in 5D gezeigt ist, das Ausgangsspektrum 501,
das von der ersten aktiven Faser (mit einem seltenen Erdemetall
dotierte Faser) 13 erhalten wird, und das Ausgangsspektrum 503,
das von der Raman-Faser 23 erhalten wird, gemultiplext,
um das Ausgangslicht b mit dem breitbandigen Ausgangsspektrum 504 zu
erhalten, und danach werden das Ausgangslicht c von dem Weißlichterzeugungsabschnitt 520 und
das Ausgangslicht b gemultiplext, um das Ausgangslicht d (Spektrum 505 der 5D) zu
erhalten, das ein noch breitbandigeres Ausgangsspektrum und eine
ausreichende Leistungsdichte aufweist.
-
In
der obigen Ausführungsform
werden mit einem seltenen Erdmetall dotierte Fasern als die erste
und dritte aktive Faser verwendet, und eine Raman-Faser wird als
die zweite aktive Faser verwendet. In der vorliegenden Erfindung
kann jedoch eine beliebige Kombination von Fasern für diese
aktiven Fasern verwendet werden. D.h. z.B., es werden mit einem
seltenen Erdmetall dotierte Fasern als die zweiten und dritten aktiven
Fasern verwendet, und eine Raman-Faser wird als die erste aktive
Faser verwendet.
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In
dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die beiden aktiven Fasern
ebenfalls eine beliebige Kombination aus einer mit einem seltenen
Erdemetall dotierten Faser, einer optischen Faser zur Raman-Verstärkung, einem
Halbleiter, einem mit einem seltenen Erdmetall dotierten Wellenleiter oder
einem massiven Wellenleiter (solid waveguide) mit einem Farbzentrum
sein.
-
Die
Pumplichtquelle, der Abschluss, der Multiplexer und der Isolator
in dem ersten Aspekt können geeignet
aus einer herkömmlichen
entsprechenden Ausstattung in Abhängigkeit von den verwendeten aktiven
Fasern ausgewählt
werden.
-
Die
Pumplichtquelle kann z.B. einen Wellenlängenbereich von 1.200 nm bis
1.600 nm in Abhängigkeit
von den verwendeten aktiven Fasern aufweisen. Insbesondere weist
bei Raman-Fasern als aktive Fasern und einer Pumplichtquelle, die
die Raman-Fasern pumpt, die Pumplichtquelle vorzugsweise eine Pumplichtwellenlänge zwischen
etwa 1.450 nm und etwa 1.580 nm auf. Alternativ weist die Pumplichtquelle,
die die Raman-Fasern pumpt, vorzugsweise eine Pumpwellenlänge zwischen
z.B. etwa 1.370 nm und etwa 1.500 nm auf.
-
Als
ein anderes Beispiel weist bei einer Weißlichtquelle, die Erbium-dotierte Fasern als
aktive Fasern und eine Pumplichtquelle, die die Erbium-dotierten Fasern
pumpt, aufweist, die Pumplichtquelle vorzugsweise eine Pumplichtwellenlänge von
1.500 nm oder weniger auf.
-
Als
ein weiteres anderes Beispiel weist bei einer Weißlichtquelle,
die Fasern mit einem Thulium-dotierten Kern und einem Terbium-dotierten Mantel
als aktive Fasern und eine Pumplichtquelle, die die Fasern mit dem
Thulium-dotierten Kern und dem Terbium-dotierten Mantel pumpt, aufweist,
die Pumplichtquelle vorzugsweise eine Pumplichtwellenlänge von
1.500 nm oder weniger auf.
-
Im
Folgenden wird ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Der
zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Weißlichtquelle,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Abschnitt zur Erzeugung einer
verstärkten
Spontanemission einen Spiegel oder einen Faraday-Rotator-Spiegel aufweist, der an dessen
anderen Ende vorgesehen ist.
-
Eine
erste Ausführungsform
eines zweiten Beispiels wird mit Bezug auf die 6 beschrieben.
-
6 ist
ein schematisches Diagramm, das eine Weißlichtquelle darstellt, bei
der ein Abschnitt zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission einen
Spiegel oder einen Faraday-Rotator-Spiegel aufweist, der an dessen
anderen Ende angeordnet ist. In dieser Weißlichtquelle weist der Abschnitt
zur Erzeugung einer verstärkten
Spontanemission den Spiegel an einem Ende und den Isolator an dem
anderen Ende auf.
-
Ein
Abschnitt zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission 610 weist
in dieser Ausführungsform
die aktive Faser 13 auf, mit der die Pumplichtquelle 11 über den
Multiplexer 12 verbunden ist. Ein Aufbau (z.B. 620 in 6),
bei dem ein Spiegel oder ein Faraday-Rotator-Spiegel und ein Isolator
außerdem
mit dem Abschnitt zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission verbunden
sind, wird hier als ein "Weißlichterzeugungsabschnitt" bezeichnet, wie
in dem Fall des ersten Aspekts.
-
In
einem Weißlichterzeugungsabschnitt 620 in
dieser Ausführungsform
kann eine mit einem seltenen Erdmetall dotierte Faser wie z.B. eine
Er- oder eine Tm-dotierte Faser oder eine Raman-Faser zur Raman-Verstärkung auf
geeignete Weise als die aktive Faser 13 verwendet werden.
Die aktive Faser 13 wird mit Pumplicht von der Pumplichtquelle 11 gepumpt,
um verstärktes Spontanemissionslicht
zu erzeugen. Von diesem verstärkten
Spontanemissionslicht wird Licht a von der aktiven Faser 13 zur
Seite des Multiplexers 12 ausgesendet und durch den Multiplexer 12 und
den Isolator 14 ausgegeben. Außerdem wird verstärktes Spontanemissionslicht
b, das von der aktiven Faser 13 am gegenüberliegenden Ende
vom Multiplexer 12 ausgesendet wird, von einem Spiegel 26 reflektiert,
danach erneut in die aktive Faser 13 eingegeben und verstärkt. Das
verstärkte
Licht wird von der aktiven Faser 13 zum Multiplexer 12 ausgesendet.
D.h., das verstärkte
Licht verbindet sich mit dem verstärkten Spontanemissionslicht a,
das von der aktiven Faser 13 ausgesendet wird. Demzufolge
wird sämtliches
verstärktes
Spontanemissionslicht als Weißlicht
d ohne irgendeinen Teil nicht zu berücksichtigen ausgegeben.
-
Außerdem wird
Pumplicht c, das durch die aktive Faser 13 gelangt ist,
ohne dadurch absorbiert zu werden, durch den Spiegel 26 reflektiert
und danach in die aktive Faser 13 erneut eingegeben, um dieses
zu pumpen.
-
In
dem zweiten Aspekt des vorliegenden Beispiels weist der Spiegel 26 vorzugsweise
ein hohes Reflektionsvermögen
in Bezug auf sowohl das verstärkte
Spontanemissionslicht als auch auf das Pumplicht auf. Außerdem enthält der Spiegel
eine Spiegelfläche
mit einem darauf abgeschiedenen Goldfilm oder Ähnlichem am Faserende und eine Kombination
aus einer Faser, einer Sammellinse und einem plattenförmigen Reflektor
(der plattenförmige Reflektor ähnelt dem,
was als gewöhnliche
Spiegelplatte bezeichnet wird) auf.
-
Somit
ist diese Ausführungsform
dahingehend wirksam, dass das gesamte verstärkte Spontanemissionslicht
als Weißlicht
ohne Nichtberücksichtigung
irgendeines Teils ausgegeben wird. Außerdem kann sämtliches
Pumplicht ebenfalls verwendet werden, ohne irgendeinen Teil nicht
zu berücksichtigen, wodurch
die Pumpeffizienz der Weißlichtquelle
verbessert wird. Demzufolge kann Weißlicht mit erhöhter Leistung
ausgegeben werden. Außerdem
kann eine kostengünstigere
Pumplichtquelle mit niedrigem Ausgang verwendet werden.
-
Die
aktiven Fasern können
geeignet in Abhängigkeit
von der gewünschten
Weißlichtquelle
ausgewählt
werden. Bei mit einem seltenen Erdmetall dotierten Fasern können die
Dotierkonzentration der seltenen Erdmetallelemente, die Länge der
Fasern und Ähnliches
geeignet in Abhängigkeit
von der gewünschten
Weißlichtquelle
ausgewählt
werden. Insbesondere beträgt
z.B. bei EDFs die Dotierkonzentration vorzugsweise 1.000 wt.ppm,
und die Faserlänge
beträgt
vorzugsweise 10 m. Bei einer Silikat-Raman-Faser, die eine Art von Raman-Faser
ist, beträgt die
Faserlänge
vorzugsweise 2,5 km.
-
Die
Pumplichtquelle, der Abschluss, der Multiplexer, der Zirkulator
und der Isolator in der ersten Ausführungsform können geeignet
aus einer entsprechenden herkömmlichen
Ausstattung in Abhängigkeit
von den verwendeten aktiven Fasern ausgewählt werden. Z.B. kann die Pumplichtquelle
einen Wellenlängenbereich
von 1.200 nm bis 1.600 nm in Abhängigkeit
von den verwendeten aktiven Fasern aufweisen. Spezielle Beispiele
für eine
Pumpwellenlänge
sind wie in dem ersten Aspekt beschrieben.
-
In
der ersten Ausführungsform
des zweiten Beispiels wird eine einzige aktive Faser verwendet, aber
es können
mehr Weißlichterzeugungsabschnitte
kombiniert werden, wenn eine Erhöhung
der Kosten und eine Verringerung der Effizienz, die mit einer Serienschaltung
einhergehen, vernachlässigbar sind.
Z.B. ist es möglich,
die beiden Weißlichterzeugungsabschnitte
parallel über
den Multiplexer oder seriell über
einen Zirkulator zu schalten.
-
Insbesondere
wird in der ersten Ausführungsform
des ersten Aspekts der 3A der Abschluss 15 durch
einen Spiegel 26a ersetzt, und ein zweiter Spiegel 26b kann
zwischen dem Isolator 14 und der zweiten aktiven Faser 13b vorgesehen
sein. In diesem Fall weist der Spiegel 26b die Funktion
des vollständigen
oder teilweisen Durchlassens eines gegebenen Teils eines Wellenlängenbereichs
des verstärkten
Spontanemissionslichts von der aktiven Faser 13b, die einen
Wellenlängenteil
z aufweist, auf, wobei der verbleibende Teil des Wellenlängenbereichs
total oder teilweise reflektiert wird. Eine Weißlichtquelle, die auf diese
Weise aufgebaut ist, erzeugt auf effiziente Weise ein breitbandiges
Weißlicht,
dass die Wellenlängenbereiche
der ers ten und zweiten verstärkten
Spontanemissionslichter, die von den ersten und zweiten aktiven
Fasern ausgesendet werden, aufweist. Sogar wenn die Leistungsspektren
der ersten und zweiten verstärkten
Spontanemissionslichter nicht flach sind, kann das Weißlicht,
das diese verstärkten
Spontanemissionslichter aufweist, außerdem abgeflacht sein.
-
Außerdem kann
in diesem Beispiel der Spiegel 26b durch ein Fasergitter
(FG) vom Chirp-Typ oder einen Spektrumausgleicher ersetzt werden.
Die Verwendung einer derartigen Ausrüstung ermöglicht die Abflachung eines
breitbandigen Weißlichtausgangs.
-
Im
Folgenden wird eine zweite Ausführungsform
des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 7 beschrieben.
-
In
dieser zweiten Ausführungsform
sind die Weißlichterzeugungsabschnitte
der ersten Ausführungsform über einen
Zirkulator in Serie geschaltet. 7 ist ein
schematisches Diagramm, das diesen Aufbau zeigt. 7 zeigt
die aktive Faser 13 in einem ersten Weißlichterzeugungsabschnitt 710 und die
aktive Faser 23 in einem zweiten Weißlichterzeugungsabschnitt 720,
die unterschiedlichen Typs sind. In der vorliegenden Erfindung können beliebige
aktive Fasern wie z.B. mit einem seltenen Erdmetall dotierte Fasern
oder Raman-Fasern als die aktiven Fasern in diesem Weißlichterzeugungsabschnitt
verwendet werden. Einer Kombination von mit einem seltenen Erdmetall
dotierten Fasern, einer Kombination von Raman-Fasern oder eine Kombination
von einer mit einem seltenen Erdmetall dotierten Faser und einer
Raman-Faser oder beliebige andere Kombinationen können als
die Kombinationen der aktiven Fasern in den ersten und zweiten Weißlichterzeugungsabschnitten
verwendet werden.
-
Im
Folgenden wird der Betrieb der Weißlichtquelle der zweiten Ausführungsform
beschrieben. Die aktive Faser 13 wird mit Pumplicht von
der Pumplichtquelle 11 gepumpt, um verstärktes Spontanemissionslicht
zu erzeugen. Von diesem verstärkten Spontanemissionslicht
wird Licht a von der aktiven Faser 13 zur Seite des Multiplexers 12 ausgesendet und
durch den Multiplexer 12 und den Isolator 14 ausgegeben.
Außerdem
wird verstärktes
Spontanemissionslicht a',
das von der aktiven Faser 13 an einer dem Multi plexer 12 gegenüberliegenden
Seite ausgesendet wird, durch den Spiegel 26 reflektiert, danach
erneut in die aktive Faser 13 eingegeben und verstärkt. Das
verstärkte
Licht wird von der aktiven Faser 13 zur Seite des Multiplexers 12 ausgesendet. D.h.,
das verstärkte
Licht verbindet sich mit dem verstärkten Spontanemissionslicht
a, das von der aktiven Faser 13 ausgesendet wird. Demzufolge
wird sämtliches
verstärktes
Spontanemissionslicht als Weißlicht
A ausgegeben, ohne dass irgendein Teil nicht berücksichtigt wird. Das Ausgangslicht
A weist eine erhöhte
Intensität
im Vergleich zum verstärkten Spontanemissionslicht
a auf.
-
Außerdem wird
Pumplicht c, das durch die aktive Faser 13 läuft, ohne
dadurch absorbiert zu werden, von dem Spiegel 26 reflektiert
und danach erneut in die aktive Faser 13 eingegeben, um
diese zu pumpen.
-
Andererseits
sendet die zweite aktive Faser 23 verstärktes Spontanemissionslicht
b zur Seite des Multiplexers 22 aus. Außerdem wird verstärktes Spontanemissionslicht,
das von der zweiten aktiven Faser 23 zur Spiegelseite ausgesendet
wird, von dem Spiegel 26b reflektiert, danach erneut in
die zweite aktive Faser eingegeben und verstärkt. Das verstärkte Licht
verbindet sich mit dem verstärkten Spontanemissionslicht
b und wird dann durch einen Emissionsanschluss eines Zirkulators 27 als
Ausgangslicht B ausgesendet. Das Ausgangslicht B weist eine erhöhte Intensität im Vergleich
zum verstärkten
Spontanemissionslicht b auf.
-
Außerdem wird
Pumplicht d, das durch die aktive Faser 23 läuft, ohne
dadurch absorbiert zu werden, durch den Spiegel 26 reflektiert
und danach erneut in die aktive Faser 23 eingegeben, um
diese zu pumpen.
-
Außerdem kann
das oben beschriebene Ausgangslicht A in die zweite aktive Faser über den Zirkulator 27 eingegeben
werden. Das Ausgangslicht A, das in die zweite aktive Faser 23 eingegeben
wird, wird durch die aktive Faser 23 wie für die zweite
aktive Faser beschrieben verstärkt
und danach zum Ausgangslicht B der zweiten aktiven Faser addiert.
Als Ergebnis kann Ausgangslicht C ausgegeben werden.
-
Somit
ist die zweite Ausführungsform
dahingehend wirksam, dass sämtliches
verstärktes
Spontanemissionslicht als Weißlicht
ausgegeben wird, ohne dass irgendein Teil nicht berücksichtigt
wird. Außerdem
kann das Pumplicht ebenfalls verwendet werden, ohne dass irgendein
Teil nicht berücksichtigt wird,
wodurch die Pumpeffizienz der Weißlichtquelle verbessert wird.
Demzufolge kann Weißlicht
mit erhöhter
Leistung ausgegeben werden. Außerdem können aktive
Fasern unterschiedlicher Typen in Serie kombiniert werden, wodurch
Weißlicht
mit einem breiteren Band bereitgestellt wird. Außerdem kann eine kostengünstigere
Pumplichtquelle mit niedrigem Ausgang verwendet werden.
-
In
der zweiten Ausführungsform
des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung werden zwei aktive
Fasern verwendet, aber es können
mehr Weißlichterzeugungsabschnitte
kombiniert werden, wenn eine Erhöhung
der Kosten und eine Verringerung der Effizienz, die mit einer Serienschaltung
einhergehen, vernachlässigbar
sind. Es ist z.B. möglich,
einen dritten Weißlichterzeugungsabschnitt
parallel zu den ersten und zweiten Weißlichterzeugungsabschnitten über den
Multiplexer zu schalten oder die drei Weißlichterzeugungsabschnitte
in Serie unter Verwendung des Zirkulators zu schalten. Alternativ
kann in der zweiten Ausführungsform
des zweiten Aspekts der Zirkulator 27 durch einen Multiplexer
ersetzt werden, und die ersten und zweiten Weißlichterzeugungsabschnitte 710 und 720 können parallel
geschaltet werden.
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In
der zweiten Ausführungsform
des zweiten Aspekts können,
wenn die aktiven Fasern mit einem seltenen Erdmetall dotiert sind,
die Dotierkonzentration der seltenen Erdmetallelemente, die Längen der Fasern
und Ähnliches
auf geeignete Weise in Abhängigkeit
von der gewünschten
Weißlichtquelle
ausgewählt
werden. Insbesondere können
z.B. Bedingungen, die denjenigen für die erste Ausführungsform ähneln, ausgewählt werden.
-
Außerdem können die
Pumplichtquelle, der Abschluss, der Multiplexer, der Zirkulator
und der Isolator in der zweiten Ausführungsform geeignet aus einer
entsprechenden herkömmlichen
Ausstattung in Abhängigkeit
von den verwendeten aktiven Fasern ausgewählt werden. Z.B. kann die Pumplichtquelle einen
Wellenlängenbereich
von 1.200 nm bis 1.600 nm in Abhängig keit
von den verwendeten aktiven Fasern aufweisen. Spezielle Beispiele
von Pumpwellenlängen
sind wie in dem ersten Aspekt beschrieben.
-
Im
Folgenden wird eine dritte Ausführungsform
des zweiten Beispiels beschrieben. In der dritten Ausführungsform
ist der Spiegel, der in der ersten Ausführungsform des zweiten Aspekts
verwendet wird, als ein Faraday-Rotator-Spiegel
aufgebaut. Dieser Aufbau ist in 8 gezeigt.
In der dritten Ausführungsform
sind andere Bedingungen (die aktiven Fasern, Pumplichtquelle, Isolator
und weitere) als die der Verwendung des Faraday-Rotator-Spiegels ähnlich denjenigen
für die
erste Ausführungsform
des zweiten Aspekts.
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8 ist
ein schematisches Diagramm, das eine Weißlichtquelle darstellt, bei
der der Spiegel in der Weißlichtquelle
der ersten Ausführungsform durch
einen Faraday-Rotator-Spiegel ersetzt ist.
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In
einem Abschnitt zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission 810 in
dieser Ausführungsform
ist die aktive Faser 13 mit der Pumplichtquelle 11 über den
Multiplexer 12 verbunden.
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In
einem Weißlichterzeugungsabschnitt 820 in
dieser Ausführungsform
kann eine mit einem seltenen Erdmetall dotierte Faser wie z.B. eine
Er- oder Tm-dotierte Faser oder eine Raman-Faser zur Raman-Verstärkung in
geeigneter Weise als die aktive Faser 13 verwendet werden.
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Die
aktive Faser 13 wird mit Pumplicht von der Pumplichtquelle 11 gepumpt,
um verstärktes Spontanemissionslicht
zu erzeugen. Von diesem verstärkten
Spontanemissionslicht wird Licht a, das von der aktiven Faser 13 zur
Seite des Multiplexers 12 gesendet wird, durch den Multiplexer 12 und
den Isolator 14 ausgegeben. Außerdem wird verstärktes Spontanemissionslicht
b, das von der aktiven Faser 13 in einer zum Multiplexer 12 entgegengesetzten Seite
ausgesendet wird, durch einen Faraday-Rotator-Spiegel 28 reflektiert,
danach erneut in die aktive Faser 13 eingegeben und verstärkt. Das
verstärkte Licht
wird von der aktiven Faser 13 zum Multiplexer 12 ausgesendet.
D.h., das verstärkte
Licht verbindet sich mit dem verstärkten Spontanemissionslicht
a, das von der aktiven Faser 13 ausgesendet wird.
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Demzufolge
wird sämtliches
verstärktes Spontanemissionslicht
als Weißlicht
d ausgegeben, ohne dass irgendein Teil nicht berücksichtigt wird. Daher weist
dieses Weißlicht
eine erhöhte
Intensität im
Vergleich zum verstärkten
Spontanemissionslicht a auf.
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Außerdem wird
Pumplicht c, das durch die aktive Faser 13 läuft, ohne
dadurch absorbiert zu werden, durch den Faraday-Rotator-Spiegel 28 reflektiert
und danach erneut in die aktive Faser 13 eingegeben, um
diese zu pumpen.
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Im
Folgenden wird der Faraday-Rotator-Spiegel mit Bezug auf 9 beschrieben.
Diese Figur ist eine schematische Ansicht, die den Faraday-Rotator-Spiegel 28 zeigt.
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Der
Faraday-Rotator-Spiegel 28 weist eine Linse 901,
einen Faraday-Rotator 902 und
einen Reflektor 903 (der Spiegelplatte genannt wird) auf.
Während
der Spiegel 26, der in den ersten und zweiten Ausführungsformen
des zweiten Beispiels beschrieben ist, einfach einfallendes verstärktes Spontanemissionslicht
reflektiert, reflektiert der Faraday-Rotator-Spiegel 28 der 9 verstärktes Spontanemissionslicht
wie folgt: verstärktes
Spontanemissionslicht, das von einem Lichtwellenleiter ausgesendet
wird, wird in paralleles Licht durch eine Linse 901 gewandelt,
und das parallele Licht wird in den Faraday-Rotator 902 eingegeben.
Ein Polarisationsvektor des verstärkten Spontanemissionslichts
wird durch Durchlaufen des Faraday-Rotators 902 gewandelt. Wenn
z.B. der Einfall eines linear polarisierten Lichts betrachtet wird,
wird die Orientierung des Polarisationsvektors dieses Lichts um
45° gedreht.
In diesem Fall wird der Faraday-Rotator 902 ein "45°-Faraday-Rotator" genannt.
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Das
verstärkte
Spontanemissionslicht, das von dem Faraday-Rotator 902 ausgesendet
wird, wird durch den Reflektor 903 reflektiert und danach
in den Faraday-Rotator 902 eingegeben. Anschließend wird
das verstärkte
Spontanemissionslicht weiter um 45° gedreht, und wenn es von dem
Faraday-Rotator-Spiegel 28 ausgegeben wird, ist ein Polarisationsvektor
des verstärkten
Spontanemissionslichts um 90° gegenüber der
ursprünglichen
Orientierung des linear polarisierten Lichts gedreht.
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In
der dritten Ausführungsform
verbessert die Verwendung des oben beschriebenen Faraday-Rotator-Spiegels
die Stabilität
der Leistung eines Ausgangslichts, wenn der Weißlichtausgang hoch eingestellt
ist, wodurch die maximale Leistung des Ausgangslichts erhöht wird.
-
Der
zweite Aspekt des vorliegenden Beispiels ist dadurch gekennzeichnet,
dass ein Spiegel oder ein Faraday-Rotator-Spiegel vorgesehen ist, und
dieses Kennzeichnen dient zum Bereitstellen von Weißlicht,
das ein breiteres Band als dasjenige aufweist, das von der herkömmlichen
Weißlichtquelle bereitgestellt
wird, sowie eine höhere
Leistungsdichte als ein bestimmter Wert (z.B. –20 dBm/nm) aufweist. Demzufolge
wird Weißlicht
mit einem abgeflachten Ausgangsspektrum auf stabile Weise erhalten.
-
Wie
es oben beschrieben ist, weist die Weißlichtquelle des vorliegenden
Beispiels eine breitbandige und ausreichend hohe Leistung auf und
ermöglicht
die Abflachung eines Ausgangsspektrums. Außerdem weist die Weißlichtquelle
einen einfacheren Aufbau als herkömmlich auf, wodurch die Kosten
verringert werden können.
-
In
dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung können die beiden aktiven Fasern
eine mit einem seltenen Erdmetall dotierte Faser, eine optische Faser
zur Raman-Verstärkung,
ein Halbleiter, ein mit einem seltenen Erdmetall dotierter Wellenleiter
oder ein massiver Wellenleiter mit einem Farbzentrum sein. Wenn
mehrere aktive Fasern verwendet werden, ist ein beliebige Kombination
von diesen möglich.
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Außerdem können die
Pumplichtquelle, der Abschluss, der Multiplexer und der Isolator
in dem zweiten Aspekt geeignet aus einer entsprechenden herkömmlichen
Ausstattung in Abhängigkeit
von den verwendeten aktiven Fasern ausgewählt werden.
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Die
Pumplichtquelle kann z.B. einen Wellenlängenbereich von 1.200 nm bis
1.600 nm in Abhängigkeit
von den verwendeten aktiven Fasern aufweisen. Insbesondere weist
bei Raman-Fasern als aktive Fasern und einer Pumplichtquelle, die
die Raman-Fasern pumpt; die Pumplichtquelle vor zugsweise eine Pumplichtwellenlänge zwischen
etwa 1.450 nm und etwa 1.580 nm auf. Alternativ weist die Pumplichtquelle,
die die Raman-Fasern pumpt, vorzugsweise eine Pumpwellenlänge zwischen
z.B. etwa 1.370 nm und etwa 1.500 nm auf.
-
Als
ein weiteres Beispiel weist bei einer Weißlichtquelle, die Erbium-dotierte Fasern als
aktive Fasern und eine Pumplichtquelle, die die Erbium-dotierten Fasern
pumpt, aufweist, die Pumplichtquelle vorzugsweise eine Pumplichtwellenlänge von
1.500 nm oder weniger auf.
-
Als
ein weiteres Beispiel weist bei einer Weißlichtquelle, die Fasern mit
einem Thulium-dotierten Kern und einem Terbium-dotierten Mantel
als aktive Fasern und eine Pumplichtquelle, die die Fasern mit dem
Thulium-dotierten Kern und dem Terbium-dotierten Mantel pumpt, aufweist,
die Pumplichtquelle vorzugsweise eine Pumplichtwellenlänge von 1.500
nm oder weniger auf.
-
Beispiele
-
Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden genauer mit Bezug auf Beispiele
erläutert.
Diese Beispiele sind jedoch nur beispielhaft und nicht zur Begrenzung
der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
-
Beispiel 1
-
Dieses
ist ein Beispiel der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. 10A ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel
einer Weißlichtquelle
des Beispiels 1 zeigt.
-
In
diesem Beispiel wird eine Tm-dotierte Faser (TDF: Tm-Dotierkonzentration:
6.000 wt.ppm., Faserlänge:
5 m) als die erste aktive Faser 13a verwendet, und eine
Er-dotierte Faser (EDF: Er-Dotierkonzentration:
2.000 wt.ppm, Faserlänge:
10 m) wird als die zweite aktive Faser 13b verwendet. Verstärktes Spontanemissionslicht,
das von der TDF 13a zum Multiplexer 12 ausgesendet
wird, wird in die zweite aktive Faser 13b über den
Isolator 14 eingegeben. Die TDF 13a wird mit Pumplicht von
1.400 nm gepumpt, und das verstärkte
Spontanemissionslicht, das von der TDF ausgegeben wird, weist ein
Spektrum wie bei 1001 in 10B gezeigt
auf. Andererseits wird die EDF 13b mit Pumplicht von 980
nm gepumpt, und verstärktes
Spontanemissionslicht, das von der EDF 13b ausgegeben wird,
weist einen Intensitätspeak
in der Nähe
von 1.540 nm auf (siehe 1002 in 10B).
-
Außerdem wird
das verstärkte
Spontanemissionslicht a in der EDF 13b verstärkt und
zu einem verstärkten
Spontanemissionslicht, das in der EDF erzeugt wird, addiert. Als
Ergebnis weist Ausgangslicht (verstärktes Spontanemissionslicht)
b, das von der EDF 13b ausgesendet wird, ein breiteres
Band als das verstärkte
Spontanemissionslicht a und das verstärkte Spontanemissionslicht,
das in der EDF erzeugt wird, auf. Dementsprechend weist das vorliegende
Beispiel den Vorteil auf, dass Weißlicht erhalten wird, das ein
Ausgangsspektrum mit einem breiteren Band aufweist.
-
10B zeigt ein schematisches Diagramm des Ausgangsspektrums
der Weißlichquelle
dieses Beispiels. Wie es in dieser Figur gezeigt ist, werden zwei
Typen von verstärkten
Spontanemissionslichtern mit teilweise überlappenden Wellenlängenbereichen
kombiniert, um ein Ausgangslicht zu erhalten, das das Ausgangsspektrum
aufweist, das bei 1003 in 10B gezeigt
ist. Somit schafft der Aufbau dieses Beispiels Weißlicht mit
einem breiten Band zwischen etwa 1.450 nm und etwa 1.620 nm.
-
Wie
es aus dem Betrieb der oben beschriebenen Weißlichtquelle ersichtlich ist,
wird ein Ausgangsweißlicht
mit einem breiteren Band durch eine teilweise Überlappung der Wellenlängenbereiche des
verstärkten
Spontanemissionslichts a und des verstärkten Spontanemissionslichts,
das in der mit dem seltenen Erdmetall dotierten Faser 13b erzeugt wird,
erzielt. Daher sind die aktiven Fasern nicht auf EDFs oder TDFs
begrenzt, so lange wie sie die notwendige Bedingung erfüllen (d.h.
ihr teilweises Überlappen).
Die beiden aktiven Fasern können
eine beliebige Kombination aus einer mit einem seltenen Erdemetall
dotierten Faser, einer optischen Faser zur Raman-Verstärkung (z.B. eine Silikat-Raman-Faser oder
eine Tellurit-Raman-Faser), einem Halbleiter, einem mit einem seltenen
Erdmetall dotierten Wellenleiter oder einem massiver Wellenleiter
mit einem Farbzentrum sein.
-
Insbesondere
kann z.B. eine EDF als die erste aktive Faser 13a verwendet
werden. In diesem Fall wird die zweite aktive Faser (EDF) 13b mit
Pumplicht von 1.480 nm gepumpt. Alternativ kann eine Raman-Faser
anstelle der TDF 13a verwendet werden, obwohl der Aufbau
teilweise derselbe wie der Teil des Beispiels 2, der später beschrieben
wird, ist. In diesem Fall wird die Pumplichtwellenlänge der Pumplichtquelle 11 auf
die Nähe
von 1.380 nm eingestellt. In diesem Fall weisen das verstärkte Spontanemissionslicht
a von der Raman-Faser und das verstärkte Spontanemissionslicht
von der EDF Spektren auf, die sich leicht von denjenigen unterscheiden,
die erhalten werden, wenn die TDF verwendet wird, aber diesen sehr ähnlich sind.
Das Ausgangslicht (verstärktes
Spontanemissionslicht) b, das eine Leistungsdichte von gleich oder
größer als
ein bestimmter Wert aufweist, weist z.B. fast dieselbe Bandbreite auf.
-
Außerdem können in
diesem Beispiel die Positionen der Tm-dotierten Faser 13a und
der Er-dotierten Faser 13b ausgetauscht werden. Mit einer Wellenlänge von
etwa 1.520 nm oder weniger verringert sich eine Verstärkung entsprechend
einem einfallenden Licht, das in eine Er-dotierte Faser eingegeben
wird, passend mit einer kürzeren
Wellenlänge. Dementsprechend
weist, wenn die Positionen der Tm-dotierten Faser 13a und
der Er-dotierten
Faser 13b vertauscht sind, das Ausgangslicht eine höhere Leistungsdichte
in einem kurzwelligen Teil als in dem Aufbau dieses Beispiels auf.
Dieses ist ein Vorteil des vorliegenden Beispiels.
-
Außerdem wurde
dieses Beispiel in Verbindung mit zwei aktiven Fasern beschrieben,
aber es können
mehr aktive Fasern in Serie geschaltet sein.
-
Beispiel 2
-
Beispiel 2-1
-
Dieses
Beispiel stellt die oben beschriebene zweite Ausführungsform
des ersten Aspekts dar. 11A ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
-
Dieses
Beispiel verwendet eine Er-dotierte Faser (EDF; Er-Dotierkonzentration:
1.000 wt.ppm, Faserlänge:
20 m) als die aktive Faser 13b ebenso wie die Raman-Faser
(Silikat-Raman-Faser: Faserlänge:
5 km) 23. Die Raman-Faser 23 ist eine optische
Faser, die verstärktes
Spontanemissionslicht unter Verwendung der Raman-Verstärkung ausgibt. Verstärktes Spontanemissionslicht
a, das von der EDF 13 zur Seite des Multiplexers 12 ausgesendet wird,
wird in die Raman-Faser 23 über den Isolator 14 eingegeben.
Ein Spektrum des verstärkten
Spontanemissionslichts a ist bei 1101 in 11B gezeigt. Das verstärkte Spontanemissionslicht
weist eine Intensität
eines speziellen Wertes oder mehr in einem Wellenlängenteil
von etwa 1.530 nm bis etwa 1.590 nm auf. Dieses verstärkte Spontanemissionslicht
a wird durch Anregen einer EDF mit Pumplicht von 1.480 nm erhalten.
Die Raman-Faser 23 wird bei einer Wellenlänge von
1.520 nm gepumpt, und sendet nur verstärktes Spontanemissionslicht
mit einem Intensitätspeak
bei etwa 1.620 nm aus (siehe 1102 in 11B).
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Das
erste verstärkte
Spontanemissionslicht a wird in der Raman-Faser 23 mit
Ausnahme eines kurzwelligen Teils verstärkt und zu einem verstärkten Spontanemissionslicht
addiert, das in der Raman-Faser 23 erzeugt wird. Als Ergebnis
weist verstärktes Spontanemissionslicht,
das von der Raman-Faser 23 ausgesendet
wird, ein Band, das gleich einer Kombination der Bänder des
verstärkten
Spontanemissionslichts a und des verstärkten Spontanemissionslichts
ist, das in der Raman-Faser 23 erzeugt wird, ebenso wie
ein verstärktes
Ausgangsspektrum auf. Ein Spektrum des verstärkten Spontanemissionslichts
b ist bei 1103 in 11B dargestellt.
Entsprechend diesem Beispiel wird Weißlicht erhalten, das das Ausgangsspektrum
einer breitbandigen Wellenlänge
zwischen etwa 1.540 nm und etwa 1.645 nm aufweist.
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Somit
ist die vorliegende Erfindung dahingehend vorteilhaft, dass das
verstärkte
Spontanemissionslicht, das von der Raman-Faser 23 ausgesendet wird,
ein breiteres Band als das verstärkte
Spontanemissionslicht a und das verstärkte Spontanemissionslicht,
das in der Raman-Faser 23 erzeugt wird, aufweist.
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Außerdem ist
die vorliegende Erfindung dahingehend vorteilhaft, dass der Weißlichtausgang
ein breiteres Band aufweist und größer ist als in dem Fall, in
dem die EDF 13b und die Raman-Faser 23 an den
Positionen der Er-dotierten
Fasern 3a und 3b der 1B angeordnet
sind.
-
Wie
es anhand des Betriebes der oben beschriebenen Weißlichtquelle
ersichtlich ist, wird Ausgangsweißlicht mit einem breiteren
Band durch ein teilweises Überlappen
der Wellenlängenbereiche des
verstärkten
Spontanemissionslichts a und des verstärkten Spontanemissionslichts,
das in der mit einem seltenen Erdemetall dotierten Faser 13b erzeugt
wird, erzielt. Daher sind die aktiven Fasern nicht auf EDFs oder
Raman-Fasern beschränkt,
solange wie sie die notwendige Bedingung erfüllen (d.h. teilweises Überlappen).
Die beiden aktiven Fasern können
eine beliebige Kombination aus einer mit einem seltenen Erdmetall
dotierten Faser, einer optischen Faser zur Raman-Verstärkung (z.B.
eine Silikat-Raman-Faser oder eine Tellurit-Raman-Faser), einem Halbleiter, einem
mit einem seltenen Erdmetall dotierten Wellenleiter oder einem massiven
Wellenleiter mit einem Farbzentrum sein.
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Außerdem können in
diesem Beispiel die Positionen der Er-dotierten Faser 13b und
der Raman-Faser 23 ausgetauscht werden. Außerdem wurde
dieses Beispiel in Verbindung mit zwei aktiven Fasern beschrieben,
aber es können
mehr aktive Fasern in Serie geschaltet sein.
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Beispiel 2-2
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Dieses
Beispiel stellt die oben beschriebene zweite Ausführungsform
des ersten Aspekts dar. 11C ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
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Dieses
Beispiel verwendet eine Tm-dotierte Faser (TDF; Tm-Dotierkonzentration:
6.000 wt.ppm, Faserlänge:
5 m) als die aktive Faser 13a ebenso wie die Raman-Faser
(Silikat-Raman-Faser: Faserlänge: 5
km) 23. Dieses Beispiel ähnelt dem Beispiel 2-1, das
oben beschrieben wurde, unterscheidet sich jedoch davon hauptsächlich in
den folgenden Punkten: in Beispiel 2-1 wurden eine EDF und eine
Raman-Faser als aktive Fasern ver wendet, wohingegen in diesem Beispiel
die Thulium(Tm)-dotierte Faser (TDF) 13a und die Raman-Faser 23 als
aktive Fasern verwendet werden. In 11C sind
die Komponenten, die dieselben Funktionen wie im Beispiel 2-1 aufweisen, mit
denselben Bezugszeichen bezeichnet. Außerdem ähnelt der Betrieb der Weißlichtquelle
dieses Beispiels demjenigen des Beispiels 2-1.
-
Die
TDF 13a wird mit Pumplicht von 1.400 nm gepumpt, und das
Spektrum eines verstärkten Spontanemissionslichts
a, das von der TDF 13a ausgegeben wird, ist bei 1105 in 11D dargestellt. Andererseits wird die Raman-Faser 23 mit
Pumplicht von 1.440 nm gepumpt, und ein verstärktes Spontanemissionslicht,
das von der Raman-Faser 23 ausgegeben wird, weist einen
Intensitätspeak
in der Nähe
von 1.530 nm auf (siehe 1106 in 11D).
-
Das
erste verstärkte
Spontanemissionslicht a wird in der Raman-Faser 23 mit
der Ausnahme eines kurzwelligen Teils verstärkt und zu einem verstärkten Spontanemissionslicht,
das in der Raman-Faser 23 erzeugt wird, addiert. Als Ergebnis weist
verstärktes
Spontanemissionslicht b, das von der Raman-Faser 23 ausgesendet
wird, ein Band, das gleich einer Kombination der Bänder des
verstärkten
Spontanemissionslichts a und des verstärkten Spontanemissionslichts,
das in der Raman-Faser 23 erzeugt wird, ist, ebenso wie
ein verstärktes
Ausgangsspektrum auf. Ein Spektrum des verstärkten Spontanemissionslichts
b ist bei 1107 in 11D dargestellt.
Gemäß diesem
Beispiel wird Weißlicht erhalten,
das das Ausgangsspektrum eines Breitbandes zwischen etwa 1.440 nm
und etwa 1.540 nm aufweist.
-
Somit
ist die vorliegende Erfindung dahingehend vorteilhaft, dass das
verstärkte
Spontanemissionslicht b, das von der Raman-Faser 23 ausgesendet
wird, ein breiteres Band als das Spontanemissionslicht a und das
verstärkte
Spontanemissionslicht, das in der Raman-Faser 23 erzeugt
wird, aufweist.
-
Außerdem ist
die vorliegende Erfindung dahingehend vorteilhaft, dass der Weißlichtausgang
ein breiteres Band aufweist und größer ist als in dem Fall, in
dem die TDF 13a und die Raman-Faser 23 an den
Positionen der Er-dotierten
Fasern 3a und 3b in 1B angeordnet
sind.
-
Wie
es anhand des Betriebes der oben beschriebenen Weißlichtquelle
ersichtlich ist, wird ein breiteres Band durch teilweises Überlappen
der Wellenlängenbereiche
des verstärkten
Spontanemissionslichts a und des verstärkten Spontanemissionslichts,
das in der mit einem seltenen Erdemetall dotierten Faser 13b erzeugt
wird, erzielt. Daher sind die aktiven Fasern nicht auf EDFs oder
Raman-Fasern begrenzt, solange wie sie die notwendige Bedingung erfüllen (d.h.
ihr teilweises Überlappen).
Die beiden aktiven Fasern können
eine beliebige Kombination aus einer mit einem seltenen Erdmetall
dotierten Faser, einer optischen Faser zur Raman-Verstärkung (z.B.
eine Silikat-Raman-Faser oder eine Tellurit-Raman-Faser), einem
Halbleiter, einem mit einem seltenen Erdmetall dotierten Wellenleiter
oder einem massiven Wellenleiter mit einem Farbzentrum sein.
-
Außerdem können in
diesem Beispiel die Positionen der Tm-dotierten Faser 13a und
der Raman-Faser 23 ausgetauscht sein. In diesem Fall wird die
Pumplichtquelle ebenfalls geändert.
Der Aufbau, bei der die Positionen der Tm-dotierten Faser 13a und
der Raman-Faser 23 ausgetauscht sind, unterscheidet sich
von der Anordnung der aktiven Fasern der 11C von
der Durchführung
her wie folgt: die Raman-Faser weist im Allgemeinen eine schmale Verstärkung oder
Dämpfung
an einer kurzwelligen Seite in der Nähe der Pumplichtwellenlänge auf. Dementsprechend
weist bei dem Aufbau, bei dem die Positionen der Tm-dotierten Faser 13a und
der Raman-Faser 23 ausgetauscht sind, Ausgangslicht von der
Weißlichtquelle
im Allgemeinen eine größere Leistungsdichte
in einem kurzen Wellenlängenbereich
als Ausgangslicht von einer Weißlichtquelle
auf, das den Aufbau der aktiven Fasern der 11C aufweist.
Dieses ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung.
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Außerdem wurde
dieses Beispiel in Verbindung mit zwei aktiven Fasern beschrieben,
aber es können
mehr aktive Fasern in Serie geschaltet sein.
-
Beispiel 3
-
Dieses
Beispiel stellt die oben beschriebene zweite Ausführungsform
des ersten Aspekts dar. 12A ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
-
In
diesem Beispiel wird eine Faser, die aus einem Kern mit Thulium(Tm)-Dotierung
und einem Mantel mit einer Terbium(Tb)-Dotierung besteht (Faser
mit Tm-dotiertem Kern und Tb-dotiertem Mantel; T. Sakamoto et al.,
Optical Amplifiers and Their Applications, ThC3, Seiten 40-43, 1996)
als die aktive Faser 13a verwendet, und eine Raman-Faser
(Silikat-Raman-Faser:
Faserlänge:
5 km) wird als die aktive Faser 23 verwendet. Dieses Beispiel ähnelt dem Beispiel
2-2, das oben beschrieben wurde, unterscheidet sich jedoch davon
hauptsächlich
in den folgenden Punkten: im Beispiel 2-2 werden die Thulium(Tm)-dotierte
Faser (TDF) 13a und die Raman-Faser 23 als aktive
Fasern verwendet. In diesem Beispiel wird jedoch eine Faser mit
Tm-dotiertem Kern und Tb-dotiertem Mantel als eine aktive Faser
anstelle der Tm-dotierten Faser verwendet. Außerdem ist die Raman-Faser
an einer Position vorgesehen, die der Tm-dotierten Faser der 11C entspricht, und die Faser mit Tm-dotiertem
Kern und Tb-dotiertem Mantel 13c ist an einer Position
vorgesehen, die der Raman-Faser entspricht. Diese Komponenten der 12A, die dieselben Funktionen wie im Beispiel
2-2 aufweisen, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
-
Der
Betrieb der Weißlichtquelle
dieses Beispiels wird im Folgenden beschrieben.
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Die
Raman-Faser 23 wird mit Pumplicht von 1.520 nm gepumpt,
um verstärktes
Spontanemissionslicht a zu erzeugen, das einen Wellenlängenbereich
von etwa 1.580 nm bis etwa 1.650 nm und eine hohe Leistungsdichte
aufweist (siehe 1201 in 12B).
Das verstärkte
Spontanemissionslicht a, das von der Raman-Faser 23 zum
Multiplexer 12 ausgesendet wird, wird in die Faser mit
Tm-dotiertem Kern und Tb-dotiertem Mantel 13c über den
Isolator 14 eingegeben. Andererseits wird die Faser mit Tm-dotiertem
Kern und Tb-dotiertem Mantel 13c bei einer Wellenlänge von
1.200 nm gepumpt, und sendet allein verstärktes Spontanemissionslicht
aus, das eine Intensitätsspitze
bei 1.680 nm aufweist (siehe 1202 in 12B). Außerdem
weist die Faser mit Tm-dotiertem Kern und Tb-dotiertem Mantel 13c eine große Verstärkung bei
einem Eingangslicht in der Nähe
von 1.680 nm auf. Die Wellenlänge
des Pumplichtes für
die Faser mit Tm-dotiertem Kern und Tb-dotiertem Mantel 13c ist
jedoch nicht auf 1.200 nm begrenzt, sondern das Pumplicht ist ebenfalls wirksam,
wenn es eine Wellenlänge
von 1.400 oder 800 nm aufweist. Das Pumplicht kann im Allgemeinen
eine Wellenlänge
von 1.500 nm oder weniger aufweisen.
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Dementsprechend
wird das erste verstärkte Spontanemissionslicht
a in der Faser mit Tm-dotiertem Kern und Tb-dotiertem Mantel 13c in
Abhängigkeit
von der Wellenlänge
verstärkt
und zum verstärkten
Spontanemissionslicht, das in der Faser mit Tm-dotiertem Kern und
Tb-dotiertem Mantel 13c erzeugt wird, addiert. Als Ergebnis
weist das verstärkte Spontanemissionslicht
b, das von der Faser mit Tm-dotiertem Kern und Tb-dotiertem Mantel 13c ausgesendet
wird, ein Band, das gleich einer Kombination der Bänder des
verstärkten
Spontanemissionslichts a und des verstärkten Spontanemissionslichts,
das in der Faser mit Tm-dotiertem Kern und Tb-dotiertem Mantel 13b erzeugt
wird, ist, sowie ein verstärktes
Ausgangsspektrum auf. Ein Spektrum des verstärkten Spontanemissionslichts
b ist bei 1203 in 12B dargestellt.
Gemäß diesem
Beispiel wird Weißlicht
erhalten, das das Ausgangsspektrum eines Breitbandes zwischen etwa
1.590 nm und etwa 1.720 nm aufweist.
-
Somit
ist die vorliegende Erfindung dahingehend vorteilhaft, dass das
verstärkte
Spontanemissionslicht b, das von der Faser mit Tm-dotiertem Kern und
Tb-dotiertem Mantel 13c ausgesendet wird, ein breiteres
Band als das verstärkte
Spontanemissionslicht a und das verstärkte Spontanemissionslicht,
das in der Faser mit Tm-dotiertem Kern und Tb-dotiertem Mantel 13c erzeugt
wird, aufweist.
-
Außerdem können in
diesem Beispiel die Positionen der Raman-Faser 23 und der
Faser mit Tm-dotiertem Kern und Tb-dotiertem Mantel 13c ausgetauscht
werden. In diesem Fall wird die Pumplichtquelle ebenfalls geändert.
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Im
Allgemeinen weist die Raman-Faser eine große Verstärkung im kurzen Wellenlängenbereich auf.
Dementsprechend weist bei dem Aufbau, bei dem die Positionen der
Raman-Faser 23 und der Faser mit Tm-dotiertem Kern und
Tb-dotiertem Mantel 13c vertauscht sind, Ausgangslicht
von der Weißlichtquelle
im Allgemeinen eine höhere
Leistungsdichte im kurzwelligen Bereich auf als Ausgangslicht von
einer Weißlichtquelle,
die den Aufbau der aktiven Fasern der 12A aufweist.
Dieses ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung.
-
Außerdem ist
ein Aufbau, bei dem Terbium (Tb) als Dotiermittel verwendet wird,
durch Europium (Eu) ersetzt wird, ebenfalls wirksam.
-
Weiterhin
wurde dieses Beispiel in Verbindung mit zwei aktiven Fasern beschrieben,
aber es können
mehr aktive Fasern in Serie geschaltet sein.
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Beispiel 4
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Dieses
Beispiel stellt die oben beschriebene dritte Ausführungsform
des ersten Aspektes dar. 13A ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
-
Dieses
Beispiel verwendet eine Tm-dotierte Faser (TDF; Tm-Dotierkonzentration:
6.000 wt.ppm, Faserlänge:
5 m) als die aktive Faser 13a, eine Er-dotierte Faser (EDF;
Er-Dotierkonzentration: 1.000 wt.ppm, Faserlänge: 20 m) als die aktive Faser 3b und
die Raman-Faser (Silikat-Raman-Faser:
Faserlänge:
5 km) 23. Dieses Beispiel ist mit dem oben beschriebenen
herkömmlichen
breitbandigeren Aufbau vergleichbar, unterscheidet sich jedoch davon hauptsächlich in
den folgenden Punkten: in dem oben beschriebenen herkömmlichen
breitbandigeren Aufbau wird die Er-dotierte Faser 3a in der kurzwelligen
Seite des Weißlichterzeugungsabschnitts
verwendet, wohingegen die Er-dotierte Faser 3b in der langwelligen
Seite des Weißlichterzeugungsabschnitts
verwendet wird. Andererseits wird in diesem Beispiel der Aufbau
der Weißlichtquelle
des Beispiels 3 in der kurzwelligen Seite des Weißlichterzeugungsabschnitts 1310 verwendet,
während
die mit 1.480 nm gepumpte EDF 13b in der langwelligen Seite
des Weißlichterzeugungsabschnitts 1320 verwendet wird.
In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 31 eine 1.480-nm-Pumplichtquelle, 32 bezeichnet
einen Multiplexer, 34 bezeichnet einen Isolator, 35 bezeichnet
einen Abschluss und 36 bezeichnet einen Multiplexer.
-
Der
erste Weißlichterzeugungsabschnitt (Weißlichterzeugungsabschnitt
der kurzwelligen Seite) 1310 besteht aus einem ersten Abschnitt
zur Erzeugung einer verstärkten
Spontanemission, dem Isolator 14, einem zweiten Abschnitt
zur Erzeugung einer verstärkten
Spontanemission und dem Abschluss 15. Der erste Abschnitt
zur Erzeugung einer verstärkten
Spontanemission weist die erste aktive Faser 13a, den Multiplexer 12,
der an einem Ende der Faser 13a vorgesehen ist, und die
Pumplichtquelle 11 auf, die mit der ersten aktiven Faser 13a über den
Multiplexer 12 verbunden ist. Außerdem ist in dem ersten Weißlichterzeugungsabschnitt
ein Ende der zweiten aktiven Faser 23 mit dem Multiplexer 12 des
ersten Abschnitts zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission über den
Isolator 14 verbunden. Das andere Ende der aktiven Faser 23 ist
mit der Pumplichtquelle 21 über den Multiplexer 22 verbunden.
Außerdem
ist der Abschluss 15 an einer gegenüberliegenden Seite des Multiplexers 12 des
Abschnitts zur Erzeugung einer verstärkten Spontanemission vorgesehen.
In dieser dritten Ausführungsform
ist der zweite Weißlichterzeugungsabschnitt 1320 parallel
zum ersten Weißlichterzeugungsabschnitt 1310 über den
Multiplexer 36 geschaltet, und der Isolator 34 ist
außerdem
mit dem Ausgang des Multiplexers 36 verbunden. Der zweite
Weißlichterzeugungsabschnitt
(Weißlichterzeugungsabschnitt der
langwelligen Seite) 1320 weist die dritte aktive Faser 13b,
den Multiplexer 32, der an einem Ende der Faser 13b vorgesehen
ist, die Pumplichtquelle 31, die mit der dritten aktiven
Faser 13b über
den Multiplexer 32 verbunden ist, und den Abschluss 35 auf,
der an dem anderen Ende der dritten aktiven Faser 13b vorgesehen
ist.
-
13B zeigt das Ausgangsspektrum eines Weißlichtausgangs
von der Weißlichtquelle
dieses Beispiels. Dieses Beispiel schafft Weißlicht einer breitbandigen
Wellenlänge
zwischen etwa 1.440 nm und etwa 1.640 nm.
-
13C zeigt das Spektrum des verstärkten Spontanemissionslichts
von dem Weißlichterzeugungsabschnitt
der kurzwelligen Seite 1310 gemäß diesem Beispiel. Aufgrund
des im Beispiel 3 gezeigten Betriebes, der oben beschrieben wurde,
weist Licht b, das von dem Weißlichterzeugungsab schnitt 1310 der
kurzwelligen Seite ausgegeben wird, ein Ausgangsspektrum auf, das
beispielsweise bei 1304 in 13D gezeigt
ist und einer Kombination der Ausgangsspektren wie sie beispielsweise
bei 1302 und 1303 in
-
13C gezeigt sind, gleicht. Andererseits weist
ein verstärktes
Spontanemissionslicht c von dem Weißlichterzeugungsabschnitt der
langwelligen Seite ein Ausgangsspektrum auf, das beispielsweise bei 1305 in 13D gezeigt ist. Das verstärkte Spontanemissionslicht
c weist einen Intensitätspeak
in der Nähe
von 1.600 nm auf. Als Ergebnis ist das Spektrum eines verstärkten Spontanemissionslichts
d, das durch Multiplexen der verstärkten Spontanemissionslichter
b und c erhalten wird, bei 1301 in 13D gezeigt
(d.h. dasselbe wie 13B), und somit weist es ein
Breitband auf, wie es durch die herkömmliche Weißlichtquelle nicht geschaffen
wird. Die vorliegende Erfindung weist den Vorteil auf, dass eine
Weißlichtquelle
bereitgestellt wird, die ein Ausgangsspektrum mit einer breitbandigen
Wellenlänge (zwischen
etwa 1.440 nm und etwa 1.640 nm) aufweist, wie es zuvor nicht geschaffen
wurde.
-
Außerdem schaffen
herkömmliche
Weißlichtquellen
wie z.B. die in 1B gezeigte z.B. das in 13E gezeigte Band, reichen aber aufgrund des Vorhandenseins
eines Talabschnitts 1309, der in 13E gezeigt
ist, nicht aus, um einen Ausgang eines speziellen Wertes oder mehr über den
ganzen gemultiplexten Wellenlängenbereich
bereitzustellen. Die Weißlichtquelle
gemäß diesem
Beispiel schafft jedoch einen ausreichenden Ausgang des speziellen Wertes
oder mehr über
den gesamten gemultiplexten Wellenlängenbereich.
-
Außerdem wird
in diesem Beispiel die TDF 13a als die erste aktive Faser
verwendet, und die EDF 13b wird als die zweite aktive Faser
verwendet, aber es kann z.B. eine EDF anstelle der TDF 13a verwendet
werden. In diesem Fall wird, wenn z.B. eine Pumplichtquelle ähnlich der
dritten Pumplichtquelle als die erste Pumplichtquelle verwendet
wird, Weißlicht
erhalten, das ein breitbandiges Ausgangsspektrum wie beispielsweise
das bei 1307 in 13F gezeigte
aufweist. Dieses Weißlicht
wird durch Multiplexen eines Ausgangslichts (mit einem Ausgangsspektrum
wie beispielsweise bei 1308 in 13F gezeigt) des
ersten Weißlichterzeugungsabschnitts 1310 unter
Verwendung einer EDF als die erste aktive Faser und eines Ausgangslichts (mit
einem Ausgangsspektrum wie beispielsweise bei 1305 in 13F gezeigt) des zweiten Weißlichterzeugungsabschnitts 1320 erhalten.
-
Somit überlappen
sich gemäß diesem
Beispiel mehrere verstärkte
Spontanemissionslichter teilweise, um ein Ausgangsweißlicht mit
einem breitbandigeren Wellenlängenbereich
bereitzustellen, wodurch eine breitbandige Weißlichtquelle geschaffen wird.
In diesem Beispiel sind die aktiven Fasern nicht auf EDFs, TDFs
oder Silikat-Raman-Fasern begrenzt, solange wie sie die notwendigen
Bedingungen erfüllen.
Die beiden aktiven Fasern können
eine beliebige Kombination aus einer mit einem seltenen Erdmetall
dotierten Faser, einer optischen Faser zur Raman-Verstärkung (z.B.
eine Silikat-Raman-Faser oder eine Tellurit-Raman-Faser), einem
Halbleiter, einem mit einem seltenen Erdmetall dotierten Wellenleiter
oder einem massiven Wellenleiter mit einem Farbzentrum sein.
-
Somit
schafft die vorliegende Erfindung eine Weißlichtquelle mit einem Ausgangsspektrum
mit einem breiten Band und einer hohen Leistungsdichte, wie es zuvor
nicht geschaffen wurde.
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Beispiel 5
-
Dieses
Beispiel stellt die oben beschriebene zweite Ausführungsform
des ersten Aspekts dar. 14A ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
-
Dieses
Beispiel weist einen Aufbau ähnlich demjenigen
des Beispiels 2-2, das oben beschrieben wurde, auf, unterscheidet
sich aber davon hauptsächlich
in den folgenden Punkten: in diesem Beispiel ist ein Demultiplexer 1400 an
der Seite des Isolators 14 der Raman-Faser 23 (der
Seite, von der verstärktes
Spontanemissionslicht a eingegeben wird) angeordnet, und ein Multiplexer 1410 ist
an der Ausgangsseite des Isolators 24 angeordnet. Die anderen Teile
des Aufbaus und die anderen Faserbedingungen sind ähnlich wie
diejenigen des Beispiels 2-2, das oben beschrieben wurde.
-
In
diesem Beispiel werden langwellige Komponenten des verstärkten Spontanemissionslichts
a, das auf den Demultiplexer 1400 eintrifft, zur Ra man-Faser 23 geleitet,
während
kurzwellige Komponenten zum Multiplexer 1410 geleitet werden.
Dieses Beispiel ist auf diese Weise aufgebaut, da in der Raman-Faser
die kurzwelligen Komponenten ebenfalls als Pumplicht verwendet werden
und somit verloren gehen. D.h., die Raman-Faser 23 weist
eine geringe Raman-Verstärkung
in einem Wellenlängenteil
in der Nähe
der Pumplichtwellenlänge
auf, so dass das verstärkte
Spontanemissionslicht a einem Verlust unterliegt, der dem Faserverlust
bzw. der Faserdämpfung der
Raman-Faser 23 entspricht. Dementsprechend weist das Ausgangsspektrum
des Weißlichts
unter Verwendung des Demultiplexers 1400 und des Multiplexers 1410 zur
Umgehung wie in diesem Beispiel eine höhere Leistungsdichte in einem
Wellenlängenteil
in der Nähe
der Pumplichtwellenlänge
der Raman-Faser auf. Somit ist es vorteilhaft, die Komponenten eines
Wellenlängenteils
(kurzer Wellenlängenteil)
in der Nähe
der Pumplichtwellenlänge
zu demultiplexen.
-
Die
langwelligen Komponenten, die von dem Demultiplexer 1400 gedemultiplext
werden, werden in der Raman-Faser 23 verstärkt und
zum verstärkten Spontanemissionslicht,
das in der Raman-Faser 23 erzeugt wird, addiert. Das verstärkte Spontanemissionslicht
b, das von der Raman-Faser 23 ausgesendet wird, wird in
den Multiplexer 1410 eingegeben und dann mit den kurzwelligen
Komponenten gemultiplext, um ein Ausgangslicht c zu erzeugen.
-
Ein
Spektrum des Ausgangslichts c ist bei 1403 in 14B dargestellt. Dieses Beispiel schafft Weißlicht mit
einem Ausgangsspektrum mit einer breitbandigen Wellenlänge zwischen
etwa 1.430 nm und etwa 1.540 nm. Somit schafft dieses Beispiel Ausgangslicht
c mit einem Ausgangsspektrum mit einer viel breitbandigeren Wellenlänge.
-
In
dem oben beschriebenen Betrieb wird die Grenze zwischen den kurzwelligen
Komponenten und den langwelligen Komponenten auf die folgende Weise
bestimmt. D.h., das verstärkte
Spontanemissionslicht a, das die Raman-Faser 23 durchlaufen
hat, erfährt
eine Dämpfung
entsprechend der Faserdämpfung
der Raman-Faser 23, wie es oben beschrieben wurde.
-
Dementsprechend
kann die Grenzwellenlänge
für den
Demultiplexer 1400 auf einen derartigen Wert eingestellt
werden, dass die Raman-Faser 23 eine Nenn-Raman-Verstärkung von
0 dB aufweist. In diesem Beispiel beträgt die Grenzwellenlänge z.B. 1.470
nm.
-
Dieses
Beispiel ermöglicht
ebenfalls eine Änderung
der aktiven Fasern und von deren Aufbau, wie es in Beispiel 2-2,
das oben beschrieben wurde, gezeigt ist.
-
Beispiel 6
-
Dieses
Beispiel stellt die oben beschriebene erste Ausführungsform des zweiten Aspekts
dar. 15 ist ein schematisches Diagramm,
das ein Beispiel einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
-
Die
Weißlichtquelle
in 15 verwendet eine optische Faser als eine aktive
Faser, die Weißlicht
ausgibt. Die mit einem seltenen Erdmetall dotierte Faser 13,
beispielsweise eine Er- oder Tm-dotierte Faser oder die Raman-Faser zur Raman-Verstärkung, kann
geeignet als diese optische Faser verwendet werden.
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In
diesem Beispiel ist in einem Abschnitt zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht 1510 ein
Spiegel vorgesehen, der an einem Ende der aktiven Faser vorgesehen
ist. In dieser Weißlichtquelle
ist in dem Abschnitt zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht 1510 ein
Isolator vorgesehen, der an dem anderen Ende der aktiven Faser vorgesehen
ist.
-
In
dem Abschnitt zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht 1510 ist
in diesem Beispiel eine Pumplichtquelle 11 vorgesehen,
die mit der aktiven Faser 13 oder 23 über den
Multiplexer 12 verbunden ist.
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Der
Betrieb dieses Beispiels wird anhand z.B. einer Er-dotierten Faser
als eine aktive Faser beschrieben (EDF: Er-Dotierkonzentration:
1.000 wt.ppm, Faserlänge:
20 m, Pumplichtquellenwellenlänge
1.480 nm).
-
In
dem Weißlichterzeugungsabschnitt 1520 in
diesem Beispiel wird die Er-dotierte Faser 13 mit Pumplicht
von der Pumplichtquelle 11 gepumpt, um verstärktes Spontanemissionslicht
zu erzeugen. Von diesem verstärkten
Spontanemissionslicht wird Licht a, das von der Er-dotierten Faser 13 zum
Multiplexer 12 ausgesendet wird, durch den Multiplexer 12 und den
Isolator 14 ausgegeben. Außerdem wird verstärktes Spontanemissionslicht
b, das von der aktiven Faser 13 in einer Richtung weg vom
Multiplexer 12 ausgesendet wird, durch den Spiegel 26 reflektiert und
danach in die Er-dotierte Faser 13 erneut zur Verstärkung eingegeben.
Das verstärkte
Licht wird von der Er-dotierten Faser 13 zum Multiplexer 12 ausgesendet.
D.h., das verstärkte
Licht verbindet sich mit dem verstärkten Spontanemissionslicht
a, das von der Er-dotierten Faser 13 ausgesendet wird. Demzufolge
wird sämtliches
verstärktes
Spontanemissionslicht als Weißlicht
d ausgegeben, ohne dass irgendein Teil nicht berücksichtigt wird.
-
Somit
schafft dieses Beispiel Weißlicht
mit einer höheren
Leistungsdichte als eine Weißlichtquelle
wie z.B. diejenige, die in 1A gezeigt
ist.
-
Außerdem wird
Pumplicht c, das die Er-dotierte Faser 13 durchlaufen hat,
ohne dadurch absorbiert zu werden, von dem Spiegel 26 reflektiert
und gelangt dann zurück
zur Er-dotierten Faser 13, um diese zu pumpen.
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In
diesem Beispiel weist der Spiegel 26 vorzugsweise ein hohes
Reflexionsvermögen
sowohl für das
verstärkte
Spontanemissionslicht als auch für das
Pumplicht auf. Außerdem
kann der Spiegel eine Spiegelfläche
mit einem auf dem Faserende abgeschiedenen Goldfilm oder Ähnlichem
und eine Kombination aus einer Faser, einer Sammellinse und einem
plattenförmigen
Reflektor (der plattenförmige Reflektor ähnelt demjenigen,
der als gewöhnliche Spiegelplatte
genannt wird) sein.
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Somit
ist dieses Beispiel wirksam, da sämtliches verstärktes Spontanemissionslicht
als Weißlicht ausgegeben
wird, ohne dass irgendein Teil nicht berücksichtigt wird. Außerdem kann
Pumplicht ebenfalls verwendet werden, ohne dass irgendein Teil nicht
berücksichtigt
wird, wodurch die Pumpeffizienz der Weißlichtquelle verbessert wird.
Demzufolge kann Weißlicht
mit erhöhter
Leistung (erhöhte
Leistungsdichte) ausgegeben werden. Außerdem kann eine kostengünstigere
Pumplichtquelle mit niedrigem Ausgang verwendet werden.
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Außerdem sind
die aktiven Fasern, die in der vorliegenden Erfindung verfügbar sind,
nicht auf EDFs begrenzt, solange wie sie den Bedingungen genügen, bei
denen die Weißlichtquelle
dieses Beispiels aufgebaut werden kann. Die aktive Faser kann eine
mit einem seltenen Erdmetall dotierte Faser (z.B. eine TDF), eine
optische Faser zur Raman-Verstärkung
(z.B. eine Silikat-Raman-Faser oder eine Tellurit-Raman-Faser),
ein Halbleiter, ein mit einem seltenen Erdmetall dotierter Wellenleiter
oder ein massiver Wellenleiter mit einem Farbzentrum sein.
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Außerdem ist
die Anbringung des Spiegels, der ein Merkmal dieses Beispiels ist,
auf die Beispiele 1 bis 5, die oben beschrieben wurden, anwendbar. D.h.,
es werden durch Ersetzen des Abschlusses in jedem der Beispiele
1 bis 5 durch den Spiegel ähnliche
Effekte wie diejenige dieses Beispiels erzielt.
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Beispiel 7
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Dieses
Beispiel stellt die oben beschriebene erste Ausführungsform des zweiten Aspektes
dar. 16 ist ein schematisches Diagramm,
das ein Beispiel einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
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Wie
es in 16 gezeigt ist, ähnelt dieses Beispiel
dem Beispiel 6, das oben beschrieben wurde, unterscheidet sich davon
jedoch in den folgenden Punkten: im Beispiel 7 wird der Faraday-Rotator-Spiegel 28 anstelle
des normalen Spiegels 26 des Beispiels 6 verwendet. 16 zeigt ein Beispiel dieses Aufbaus. Eine Weißlichtquelle
dieses Aufbaus wird auf ähnliche
Weise wie im Beispiel 6, das oben beschrieben wurde, betrieben,
mit Ausnahme des Spiegels. Der Aufbau dieses Beispiels und die Bedingungen
für die
aktiven Fasern und weitere ähneln denjenigen
des Beispiels 6 mit Ausnahme des obigen Unterschiedes.
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In
diesem Beispiel wird durch den Faraday-Rotator-Spiegel 28 ein
linear polarisierter Teil eines verstärkten Spontanemissionslichts,
das von dem Faraday-Rotator-Spiegel 28 zur aktiven Faser 13 oder 23 zurückkehrt,
um 90° in
Bezug auf verstärktes
Spontanemissionslicht, das von der aktiven Faser 13 ausgesendet
wird, gedreht.
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In
diesem Beispiel verbessert die Verwendung des Faraday-Rotator-Spiegels die Stabilität der Ausgangsleistung,
die erhalten wird, wenn der Weißlichtausgang
hoch eingestellt ist, wodurch der maximale Wert der Ausgangsleistung
erhöht
wird.
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17 zeigt ein Beispiel eines Ausgangsspektrums
in diesem Beispiel (das erhalten wird, wenn eine Thulium-dotierte
Faser als eine aktive Faser verwendet wird). Wie es in dieser Figur
gezeigt ist, weist die Ausgangsleistung einen erhöhten Maximalwert
im Vergleich zur Verwendung eines normalen Spiegels auf. D.h., wenn
die Ausgangsleistung von Weißlicht
eine zeitweilige Stabilität
von etwa 0,1 dB oder weniger aufrechterhält, erhöht sich der Maximalwert der
Ausgangsleistung um etwa 7 dB im Vergleich zur Verwendung eines
normalen Spiegels.
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Offensichtlich
kann die obige Beschreibung nicht nur für dieses Beispiel und das Beispiel
6 angewendet werden, sondern ebenfalls für die Beispiele 1 bis 5, bei
denen ein Spiegel anstelle des Abschlusses verwendet wird. D.h.,
es werden Wirkungen ähnlich denjenigen,
die oben beschrieben wurden, durch Ersetzen des Spiegels in jedem
der Beispiele 1 bis 5 durch einen Faraday-Rotator-Spiegel erhalten.
-
Beispiel 8
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Dieses
Beispiel stellt einen zweiten Aspekt dar. 18 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
-
Die
Weißlichtquelle,
die in 18 gezeigt ist, besteht aus
zwei Weißlichtquellen,
die parallel geschaltet sind, wobei die Weißlichtquellen jeweils dieselben
sind wie diejenige des Beispiels 6, das in 15 gezeigt
ist. Dementsprechend werden die Weißlichterzeugungsabschnitte 1810 und 1820 wie in
Beispiel 6 beschrieben betrieben. Außerdem weisen verstärkte Spon tanemissionslichter
a und b, die von diesen Weißlichterzeugungsabschnitten
erhalten werden, Charakteristika wie die im Beispiel 6 beschriebenen
auf. Außerdem
können
viele Modifikationen der Bedingung wie beispielsweise die Auswahl der
aktiven Fasern erfolgen, wie es im Beispiel 6 beschrieben wurde.
-
In
diesem Beispiel senden die erste aktive Faser 13a und die
zweite aktive Faser 13b, die in 18 gezeigt
sind, jeweils verstärktes
Spontanemissionslicht a und b mit unterschiedlichen Wellenlängenbändern aus.
Um die unterschiedlichen Wellenlängenbänder zu
erhalten, können
unterschiedliche Längen
der aktiven Fasern 13a und 13b (z.B. 10 m und
50 m) verwendet werden. Die Wellenlängen (λ1 und λ2) der Pumplichtquellen für die optischen Fasern 13a und 13b können dieselben
oder unterschiedlich sein. Verstärkte
Spontanemissionslichter, die von den aktiven Fasern 13a und 13b ausgesendet
werden, werden durch den ausgangsseitigen Multiplexer 16 gemultiplext,
um zu einem Ausgangslicht d zu führen.
In der Figur bezeichnen die Bezugszeichen 11 und 21 die
Pumplichtquellen, 12 und 22 bezeichnen Multiplexer
und 26a und 26b bezeichnen Spiegel.
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Die
verstärkten
Spontanemissionslichter a und b, die von diesem Beispiel bereitgestellt
werden, weisen z.B. Wellenlängenbereiche
von 1.525 bis 1.560 nm und von 1.565 bis 1.610 nm auf, wenn die optischen
Fasern 13a und 13b mit Er dotiert sind (und jeweils
Er-Dotierdichten von 1.000 wt.ppm und 2.000 wt.ppm und jeweils Faserlängen von
10 m und 20 m aufweisen) und wenn die Pumplichtwellenlängen λ1 und λ2 beide 1.48 μm betragen.
Der Wellenlängenteil
zwischen 1.560 nm und 1.565 nm ist nicht verfügbar (ein totes Band), der
durch die Wellenlängentrenncharakteristik
des ausgangsseitigen Multiplexers 16 bestimmt wird. Außerdem weist
das Weißlicht
d Wellenlängenbereiche
von 1.515 bis 1.560 nm und von 1.565 bis 1.610 nm auf, wenn die
Pumplichtwellenlängen λ1 und λ2 jeweils
0,98 und 1,48 μm
betragen. Der Wellenlängenbereich
a des verstärkten Spontanemissionslichts,
das erhalten wird, wenn die aktive Faser 13a mit 0,98 μm gepumpt
wird, ist jedoch auf der kurzwelligen Seite etwa 10 nm breiter als
der Wellenlängenbereich
des verstärkten
Spontanemissionslichts b, das erhalten wird, wenn mit 1,48 μm gepumpt
wird. Dementsprechend schafft die Ver wendung einer derartigen Pumpwellenlänge den
Vorteil, dass ein breiteres Wellenlängenband erhalten wird.
-
In
dem obigen Beispiel sind die aktiven Fasern 13a und 13b mit
Er dotiert, aber wenn Silikat-Raman-Fasern (Faserlänge: 5 km)
als die aktiven Fasern 13a und 13b verwendet werden,
weist die Weißlichtquelle
die folgende Charakteristik auf: das Ausgangslicht d weist Wellenlängenbereiche
von 1.420 bis 1.500 nm und von 1.520 bis 1.600 nm auf, wenn die
Pumplichtwellenlängen λ1 und λ2 jeweils 1.500
und 1.400 nm betragen. Somit schafft dieses Beispiel eine effiziente
breitbandige Weißlichtquelle.
-
Da
die Weißlichterzeugungsabschnitte 1810 und 1820 in
diesem Beispiel auf ähnliche
Weise wie im oben beschriebenen Beispiel 6 aufgebaut sind, schafft
dieses Beispiel eine Weißlichtquelle
mit Charakteristika, die denjenigen der Weißlichtquelle des Beispiels
6 ähneln.
D.h., die Weißlichtquelle
dieses Beispiels kann Weißlicht
mit erhöhter
Leistung (einer erhöhten
Leistungsdichte) ausgeben. Daher kann eine kostengünstigere
Pumplichtquelle mit niedrigem Ausgang verwendet werden.
-
Außerdem verwendet
das oben beschriebene Beispiel zwei Wellenlängenbänder von verstärkten Spontanemissionslichtern,
aber es wird darauf hingewiesen, dass die obige Beschreibung ebenfalls für die Verwendung
von drei Wellenlängenbändern geeignet
ist. D.h., bei drei Wellenlängenbändern kann
eine Einheit für
das dritte Wellenlängenband der
Weißlichtquelle
in
-
18 hinzugefügt
werden, und der ausgangsseitige Multiplexer zum Multiplexen von
zwei Wellenlängenbändern kann
in einen zum Multiplexen von drei Wellenlängenbändern geändert werden.
-
Beispiel 9
-
Dieses
Beispiel stellt die zweite Ausführungsform
des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung dar. 19A ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel
einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
-
Wie
es in 19A gezeigt ist, besteht dieses Beispiel
aus zwei Weißlichtquellen,
die in einem Tandem verbunden sind, wobei die Weißlichtquel len
jeweils dieselben sind wie diejenige des Beispiels 6. D.h., ein
erster Abschnitt zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht,
der aus der aktiven Faser 13a, dem Multiplexer 12 und
der Pumplichtquelle 11 besteht, und ein zweiter Abschnitt
zur Erzeugung von verstärktem
Spontanemissionslicht, der aus der aktiven Faser 13b, dem
Multiplexer 22 und der Pumplichtquelle 21 besteht,
weisen jeweils den Spiegel 26a oder 26b auf, der
an einem Ende vorgesehen ist. Außerdem ist der Zirkulator 27 zwischen den
ersten und zweiten Abschnitten zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht
vorgesehen.
-
In
diesem Beispiel wird verstärktes
Spontanemissionslicht A, das von der ersten aktiven Faser 13a ausgesendet
wird, in die zweite aktive Faser 13b über den Zirkulator 27 eingegeben.
Demzufolge wird Licht A in der aktiven Faser 13b verstärkt und
danach durch den Spiegel 26b zusammen mit verstärktem Spontanemissionslicht
b', das in der aktiven
Faser 13b erzeugt und in Richtung des Spiegels 26b ausgesendet
wird, reflektiert. Das verstärkte
Spontanemissionslicht b',
das von dem Spiegel 26b reflektiert wird, wird erneut in
die aktive Faser 13b eingegeben, wo es verstärkt wird.
Das verstärkte
Licht wird danach zusammen mit verstärktem Spontanemissionslicht
b, das in der aktiven Faser 13b erzeugt wird, ausgegeben
und in Richtung des Multiplexers 22 gesendet. Danach wird
das gemultiplexte Licht von der Weißlichtquelle über den
Zirkulator 27 als Ausgangslicht B ausgegeben.
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In
diesem Beispiel werden der erste Weißlichterzeugungsabschnitt,
der die aktive Faser 13a aufweist, und der zweite Weißlichterzeugungsabschnitt,
der die aktive Faser 13b aufweist, wie im Beispiel 6, das
oben beschrieben wurde, betrieben, und weisen Charakteristika wie
diejenigen, die im Beispiel 6 beschrieben sind, auf.
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Bei
diesem Aufbau wird das verstärkte
Spontanemissionslicht A von der aktiven Faser 13a in die aktive
Faser 13b eingegeben, wodurch die Umwandlung in der aktiven
Faser 13b noch effizienter wird. D.h., in der aktiven Faser 13b wird
die Leistung von Pumplicht von der Pumplichtquelle 22 in
die Leistung der verstärkten
Spontanemissionslichter b und b' auf effektive
Weise gewandelt, wodurch eine erhöhte Leistung erhalten wird.
Demzufolge wird die Pumplichtleistung der optischen Faser 13b auf
oberhalb derjenigen der optischen Faser 13a erhöht, so dass
die gesamte Weißlichtquelle
noch effizienter als bei der herkömmlichen Weißlichtquelle
die Leistung des Pumplichtes in die Leistung des verstärkten Spontanemissionslichts
wandeln kann. Dieses beseitigt den Nachteil der herkömmlichen
Weißlichtquelle, d.h.
eine niedrige Wandlungseffizienz.
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In
diesem Beispiel kann als ein typisches Beispiel (1) eine TDF als
die aktive Faser 13a und die Raman-Faser 23 als
die aktive Faser 13b verwendet werden. Gemäß einem
anderen typischen Beispiel (2) kann eine EDF als die aktive Faser 13a und
die Raman-Faser 23 als die aktive Faser 13b verwendet werden.
Gemäß einem
noch weiteren typischen Beispiel (3) kann eine EDF als die aktive
Faser 13a und eine TDF als die aktive Faser 13b verwendet
werden. Als ein noch weiteres typisches Beispiel (4) können Raman-Fasern
als die aktiven Fasern 13a und 13b verwendet werden.
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In
diesen Fällen
wird das verstärkte
Spontanemissionslicht b' durch
den Spiegel 26b reflektiert, und das reflektierte Licht
wird von einem Ausgang des Zirkulators 27 ausgesendet,
um die Intensität
des Ausgangs B zu erhöhen.
Außerdem
kann, wenn die Raman-Faser 23 als die zweite aktive Faser
verwendet wird, die Pumplichteffizienz verbessert werden.
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Die 19B bis 19E zeigen
Ausgangsspektren, die von den typischen Beispielen (1) bis (4) erhalten
werden. Die 19B bis 19E entsprechen
jeweils den typischen Beispielen (1) bis (4). Insbesondere wird
in 19B Weißlicht erhalten, das ein Spektrum 1901 aufweist,
das durch Multiplexen der Ausgangsspektren 1902 und 1903 von
der TDF und der Raman-Faser erhalten wird. Auf ähnliche Weise wird in 19C Weißlicht
erhalten, das ein Spektrum 1904 aufweist, das durch Multiplexen
der Ausgangsspektren 1906 und 1905 von der EDF
und der Raman-Faser erhalten wird. Auf ähnliche Weise wird Weißlicht erhalten,
das das Spektrum, das bei 1907 in 19D gezeigt
ist, aufweist, und das Spektrum, das bei 1908 in 19E gezeigt ist. Insbesondere schafft der Aufbau
dieses Beispiels Weißlicht mit
einer Leistungsdichte eines speziellen Wertes oder mehr über sämtliche
Breitbandwellenlängen
sogar bei einer Kombination von mit einem seltenen Erdmetall dotierten
Fasern wie es bei 1907 in 19D gezeigt
ist.
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In
diesem Beispiel können
verschiedene Bedingungen einschließlich der Auswahl der aktiven Fasern
denjenigen des Beispiels 6, das oben beschrieben wurde, ähneln.
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Beispiel 10
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Dieses
Beispiel stellt einen zweiten Aspekt dar. 20 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
-
Wie
es in 20 gezeigt ist, ähnelt dieses Beispiel
dem Beispiel 1, das oben beschrieben wurde, unterscheidet sich jedoch
davon in den folgenden Punkten: dieses Beispiel ist derart aufgebaut,
dass der Abschluss der Weißlichtquelle
des Beispiels 1 durch den Spiegel 26a ersetzt ist und dass
der Spiegel 26b zwischen den ersten und zweiten Abschnitten
zur Erzeugung von verstärktem
Spontanemissionslicht vorgesehen ist.
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In
diesem Beispiel, wie es in 20 dargestellt
ist, ist der Wellenlängenbereich
(Wellenlängenteil
x) eines verstärkten
Spontanemissionslichts a, das von der aktiven Faser 13a ausgesendet
wird, nicht derselbe wie der Wellenlängenbereich (Wellenlängenteil
y) eines verstärkten
Spontanemissionslichts b, das von der aktiven Fasern 13b ausgesendet wird,
sondern diese Wellenlängenbereiche
weisen einen überlappenden
Bereich (Wellenlängenteil
z) auf. Außerdem
sind die Leistungsspektren der verstärkten Spontanemissionslichter
a und b in den Wellenlängenteilen
x und y nicht flach.
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Von
dem verstärkten
Spontanemissionslicht der aktiven Faser 13b erlaubt der
Spiegel 26b, dass ein bestimmter Wellenlängenbereich
einschließlich des
Wellenlängenteils
x total oder teilweise durchgelassen wird, während der gesamte andere Wellenlängenbereich
einschließlich
des Wellenlängenteils
z total oder teilweise reflektiert wird. Ein Beispiel für einen
derartigen Spiegel ist ein dielektrisches Normaleinfallsmehrschichtfilter
oder ein gechirptes Faser-Bragg-Gitter.
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Ein
verstärktes
Spontanemissionslicht von der aktiven Faser 13b wird in
die aktive Faser 13a eingegeben und darin verstärkt. Danach
wird das verstärkte
Licht durch den Spiegel 26a reflektiert und danach in Richtung
der aktiven Faser 13a gesendet. Ein verstärktes Spontanemissionslicht,
das von dem Spiegel 26b zum Spiegel 26a ausgesendet
wird, wird von dem Spiegel 26b reflektiert und danach in
Richtung der aktiven Faser 13b gesendet. Als Ergebnis wird
Weißlicht
erhalten, das einen abgeflachten breitbandigen Wellenlängenbereich
mit den Wellenlängenteilen
x und y aufweist.
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Die
aktiven Fasern, die in diesem Beispiel verfügbar sind, ähneln denjenigen, die im Beispiel
6 beschrieben wurden. Außerdem ähneln verschiedene
Bedingungen einschließlich
der Auswahl der aktiven Fasern denjenigen, die im Beispiel 6, das
oben beschrieben wurde, beschrieben sind.
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Wenn
z.B. eine Erbium-dotierte Faser mit einer Dichte von 1.000 wt.ppm
und einer Länge
von 25 m als die aktive Faser 13a verwendet wird, und eine Erbium-dotierte
Faser mit einer Dichte von 1.000 wt.ppm und einer Länge von
10 m als die aktive Faser 13b verwendet wird, beträgt der Wellenlängenteil x
= 1.550 bis 1.610 nm, der Wellenlängenteil y = 1.530 bis 1.580
nm und der Wellenlängenteil
z = 1.550 bis 1.580 nm.
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Beispiel 11
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Dieses
Beispiel stellt einen zweiten Aspekt dar. Dieses ist ein spezielleres
Beispiel des Beispiels 10. 21 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
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In
diesem Beispiel, wie es in 21 gezeigt ist,
ist die optische Faser 13b des Beispiels 10 mit
Er dotiert (zur C-Band-Verstärkung),
und die optische Faser 13a ist mit Er dotiert (für die L-Band-Verstärkung).
Die Pumplichtwellenlängen λ1 und λ2 der Er-dotierten
Fasern 13b und 13a betragen jeweils 1,48 μm. Außerdem besteht
der Spiegel 26b in Beispiel 10 aus einem Fasergitter (FG)
vom Chirptyp 20. Das FG vom Chirptyp 20 reflektiert
ein verstärktes Spontanemissionslicht
mit dem C-Band und lässt
ein verstärktes
Spontanemissionslicht mit dem L-Band durch.
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Dementsprechend
werden C-Band-Komponenten eines verstärkten Spontanemissionslichts
b', das in der Er-dotierten
Faser 13b erzeugt wird und zum FG vom Chirptyp 20 ausgesendet
wird, durch das FG vom Chirptyp 20 reflektiert, während dessen L-Band-Komponenten
durch das FG vom Chirptyp 20 hindurchgelangen. In diesem
Beispiel weist ein Spektrum der C-Band-Komponenten eine höhere Leistungsdichte
als das Spektrum der L-Bandkomponenten
auf. Die L-Bandkomponenten, die durch das FG vom Chirptyp 20 gelangen,
werden in der Er-dotierten Faser 13a verstärkt und
danach durch den Spiegel 26 zur Er-dotierten Faser 13 reflektiert.
Während
des Durchlaufens der Er-dotierten Faser 13a und danach
der Er-dotierten Faser 13b wird das reflektierte Licht
verstärkt
und danach von der Weißlichtquelle
als Ausgangslicht d ausgesendet.
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Wie
es oben beschrieben wurde, verwendet dieses Beispiel effizient verstärktes Spontanemissionslicht
mit dem L-Band, das in den Er-dotierten Fasern 13a und 13b erzeugt
wird, wodurch Weißlicht mit
einem Ausgangsspektrum, das in dem C-Band bis zum L-Band abgeflacht
ist, effizient erzeugt wird.
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Die
aktiven Fasern, die in diesem Beispiel verfügbar sind, beinhalten diejenigen,
die im Beispiel 6 beschrieben wurden, zusätzlich zu denjenigen, die oben
beschrieben wurden, solange wie sie die oben beschriebenen Bedingungen
erfüllen.
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Beispiel 12
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Dieses
Beispiel stellt einen zweiten Aspekt dar. Dieses ist ein anderes
noch spezielleres Beispiel des Beispiels 10. 22 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
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Dieses
Beispiel, wie es in 22 gezeigt ist, verwendet einen
Aufbau ähnlich
demjenigen des Beispiels 11, unterscheidet sich jedoch davon in
dem Aufbau des FG vom Chirptyp 20. Dieses Beispiel verwendet
einen Spiegel 51. Der Spiegel 51 besteht aus einem
Multiplexer und Demultiplexer 51a, der die C- und L-Bänder betrifft,
und einen Spiegel 51b. Der Multiplexer und Demultiplexer 51a ist
ein dielektrischer Mehrschichtfilm oder ein Faserkoppler. Außerdem weist
der Spiegel 51 im Allgemeinen mehr Elemente als der Spiegel 26b im
Beispiel 10 auf, aber es werden andere Teile zur Licht wellenlängentrennung und
zur Reflexion verwendet, und er kann leicht hergestellt werden,
wodurch notwendige Charakteristika noch einfacher und noch kostengünstiger
bereitgestellt werden. Die Operationen und Wirkungen und die Bedingungen
für diese
Weißlichtquelle ähneln denjenigen
des Beispiels 11.
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Beispiel 13
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Dieses
Beispiel stellt einen zweiten Aspekt dar. Dieses ist ein anderes
Beispiel des Beispiels 10. 23 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
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Dieses
Beispiel, das in 23 gezeigt ist, weist einen
Aufbau ähnlich
demjenigen des Beispiels 10 auf, unterscheidet sich jedoch davon
hauptsächlich
in den folgenden Punkten: im Beispiel 13 werden Raman-Fasern als
die aktiven Fasern 13a und 13b verwendet. Die
Raman-Faser beinhaltet eine Silikat-Raman-Faser und eine Tellurit-Raman-Faser. Bedingungen
wie z.B. die Faserlänge
der Raman-Fasern kann geeignet ausgewählt werden. Es können z.B.
5-km-Silikat-Raman-Fasern verwendet werden. Die Pumplichtwellenlängen λ1 und λ2 der Raman-Fasern 13b und 13a betragen
jeweils 1,48 μm. Außerdem ist
ein Spektrumausgleicher 61 zwischen einem zweiten Abschnitt
zur Erzeugung von verstärktem
Spontanemissionslicht, der die aktive Faser 13b aufweist,
und einem ersten Abschnitt zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht,
der die aktive Faser 13a aufweist, vorgesehen. Außerdem reflektiert
in diesem Fall der Spiegel 26 ein verstärktes Spontanemissionslicht
b', das von der
aktiven Faser 13a ausgesendet wird.
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Im
Allgemeinen weisen die Spektren der verstärkten Spontanemissionslichter,
die in den Raman-Fasern 13a und 13b erzeugt werden,
eine höhere
Intensität
auf der langwelligen Seite auf, d.h. die Spektrumkurven auf der
rechten Seite, wie es in 24A gezeigt
ist. Somit wird der Spektrumausgleicher zwischen den ersten und
zweiten Abschnitten zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht
verwendet, um das Spektrum eines Ausgangsweißlichtes abzuflachen (Verbreitern
des Wellenlängenbandes)
und den Ausgang zu erhöhen. 24B zeigt ein Beispiel eines Übertragungsverlustspektrums
des Spektrumausgleichers. Das Spektrum des ver stärkten Spontanemissionslichts
der 24A und das Spektrum von dem
Spektrumausgleicher in 24B weisen
entgegengesetzte Charakteristika auf, so dass das Spektrum eines
Weißlichts,
das durch den Spektrumausgleicher gelangt ist, abgeflacht werden
kann.
-
Somit
kann gemäß diesem
Beispiel das Spektrum eines Ausgangslichts von der Weißlichtquelle
abgeflacht werden.
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In
diesem Beispiel wurden beispielhaft zwei Abschnitte zur Erzeugung
von verstärktem
Spontanemissionslicht verwendet, aber es können mehr Abschnitte zur Erzeugung
von verstärktem
Spontanemissionslicht verwendet werden. In diesem Fall kann ein
Spektrumausgleicher zwischen irgend einem Paar der Abschnitte zur
Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht
vorgesehen sein, aber ist vorzugsweise zwischen jedem der Paare
der Abschnitte zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht
vorgesehen.
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Beispiel 14
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Dieses
Beispiel stellt einen zweiten Aspekt dar. Dieses ist ein anderes
Beispiel des Beispiels 13. 25 ist
ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
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Dieses
Beispiel, wie es in 25 gezeigt ist, weist einen
Aufbau ähnlich
demjenigen des Beispiels 13 auf, unterscheidet sich jedoch
davon hauptsächlich
in den folgenden Punkten: im Beispiel 14 wird ein Spiegel 71 (der
aus einem Faserkoppler 71a und einem Spiegel 71b besteht)
anstelle des Spektrumausgleichers des Beispiels 13 verwendet.
Dementsprechend ähnelt
dieses Beispiel ebenfalls dem Beispiel 12.
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Dieses
Beispiel wird im Wesentlichen ähnlich wie
das oben beschriebene Beispiel 13 betrieben. Es wird jedoch ein
verstärktes
Spontanemissionslicht, das von der Raman-Faser 13b zur
Seite des Multiplexers 12 ausgesendet wird, in den Spiegel 71 eingegeben,
und diejenigen Komponenten des verstärkten Spontanemissionslichts,
die nicht in die Raman-Faser 13a einfallen, werden durch
den Spiegel 71b reflektiert, der mit dem Faserkopp ler 71a verbunden
ist, und zur Raman-Faser 13b zurückgegeben, wo sie verstärkt werden.
Demzufolge erzielt dieses Beispiel gleichzeitig einen Ausgleich
des Spektrums des verstärkten
Spontanemissionslichts und eine Erhöhung der Weißlichterzeugungseffizienz.
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26B zeigt ein Beispiel eines Übertragungsverlustspektrums
des Faserkopplers 71a. Das Spektrum des verstärkten Spontanemissionslichts der 26A und das Übertragungsverlustspektrum des
Faserkopplers der 26B weisen entgegengesetzte
Charakteristika auf, so dass das Spektrum eines Weißlichts,
das durch den Spektrumausgleicher läuft, abgeflacht werden kann.
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In
diesem Beispiel wurden zwei Abschnitte zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht
verwendet, aber es können
mehr Abschnitte zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht verwendet
werden. In diesem Fall kann ein Spektrumausgleicher zwischen irgendeinem
Paar von Abschnitten zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht
vorgesehen sein, aber vorzugsweise ist ein solcher zwischen jedem
der Paare der Abschnitte zur Erzeugung von verstärktem Spontanemissionslicht
vorgesehen.
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Beispiel 15
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Dieses
Beispiel stellt den zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung dar.
Dieses ist ein anderes Beispiel des Beispiels 13. 27 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel
einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
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Das
Beispiel in 27 weist einen Aufbau ähnlich demjenigen
des Beispiels 2, das oben beschrieben wurde, auf, unterscheidet
sich jedoch davon in den folgenden Punkten: im Beispiel 2 ist der Abschluss 15 an
der Seite der aktiven Faser 13 gegenüber der Seite des Multiplexers 12 zum
Abschluss ohne Reflexion vorgesehen, wobei ein verstärktes Spontanemissionslicht,
das zur Seite des Abschlusses ausgesendet wird, unberücksichtigt bleibt.
Andererseits ist in diesem Beispiel der Spiegel 26 anstelle
des Abschlusses 15 vorgesehen, um das verstärkte Spontanemissionslicht,
das zum Spiegel ausgesendet wird, zur aktiven Faser 13 zu
reflektieren und zurückzugeben.
Als Ergebnis wird in diesem Beispiel ein verstärktes Spontanemissionslicht,
das in Richtung der Seite des Multiplexers 12 aus der aktiven
Faser 13 ausgesendet wird, im Vergleich zu demjenigen des
Beispiels 2 vergrößert. Dieses
ist ein Vorteil dieses Beispiels. Außerdem wird, wenn ein Teil
des Pumplichtes von der Pumplichtquelle 11 durch den Spiegel
durch die aktive Faser 13 im Beispiel 2 durchgelassen wird,
der durchgelassene Teil nicht berücksichtigt. In diesem Beispiel
jedoch wird dieser Teil reflektiert, so dass er in die aktive Faser 13 zum
Recyceln einfällt,
wodurch die Pumpeffizienz der aktiven Faser 13 erhöht wird.
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Verschiedene
Bedingungen für
dieses Beispiel wie beispielsweise die Operationen und die Auswahl
der aktiven Fasern sind wie im Beispiel 2, das oben beschrieben
wurde.
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In
dem Aufbau der 27 wird z.B. eine mit einem
seltenen Erdmetall dotierte Faser wie beispielsweise eine Er- oder
Tm-dotierte Faser als die erste aktive Faser 13 verwendet,
und eine Raman-Faser wie beispielsweise eine Silikat-Raman-Faser
wird als die zweite aktive Faser 23 verwendet. In diesem
Beispiel können
jedoch mit einem seltenen Erdmetall dotierte Fasern als die ersten
und zweiten aktiven Fasern verwendet werden. In diesem Fall ähnelt der
Aufbau demjenigen des Beispiels 1 mit der Ausnahme, dass der Abschluss 15 durch
den Spiegel 26 ersetzt ist. Dementsprechend sind die Bedingungen
für das
Pumplicht und weitere des Beispiels 1 für dieses Beispiel anwendbar.
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Beispiel 16
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Dieses
Beispiel stellt den zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung dar. 28 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel
einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
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28 zeigt eine Variation des Beispiels 5, das oben
beschrieben wurde. Dementsprechend weist dieses Beispiel einen Aufbau ähnlich demjenigen
des Beispiels 5 auf, unterscheidet sich jedoch davon in den folgenden
Punkten: im Beispiel 5 werden der Demultiplexer 1400 und
der Multiplexer 1410 verwendet, um kurzwellige und langwellige
Komponenten zu demultiplexen und multiplexen. In diesem Beispiel
werden jedoch ein einziger Wellenlängentrenner 2800 (in
diesem Beispiel mit "Vorrichtung 2800" bezeichnet), der
beide Funktionen eines Demultiplexers und eines Multiplexers aufweist
(insbesondere ist dieses dasselbe wie entweder ein Demultiplexer
oder ein Multiplexer), der Zirkulator 27 und die beiden
Spiegel 26a und 26b verwendet.
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In
diesem Beispiel wird mit der Vorrichtung 2800, die die
Funktionen sowohl des Demultiplexers als auch des Multiplexers aufweist,
langwellige Komponenten eines verstärkten Spontanemissionslichts, das
von dem Spiegel 26a reflektiert wird, mit kurzwelligen
Komponenten eines verstärkten
Spontanemissionslichts, das von dem Spiegel 26b reflektiert
wird, der die Vorrichtung 2800 begleitet, gemultiplext,
und danach wird das gemultiplexte Licht von einem Ausgangsanschluss
der Vorrichtung 2800 über
den Zirkulator 27 ausgegeben. In diesem Fall weist, da
die langwelligen Komponenten des verstärkten Spontanemissionslichts
zweimal in der Raman-Faser 23 verstärkt werden, dieses Beispiel
den Vorteil auf, dass die Leistungsdichte eines Ausgangslichts d
von der Weißlichtquelle
erhöht
wird. Außerdem
kann offensichtlich die Leistungsdichte des Ausgangslichts von dem
verstärkten
Spontanemissionslicht a durch Ersetzen des Abschlusses 15 der
aktiven Faser 13 (Tm-dotierte Faser) durch einen Spiegel
erhöht
werden.
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Beispiel 17
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Dieses
Beispiel stellt den zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung dar. 29 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel
einer Weißlichtquelle
dieses Beispiels zeigt.
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29 zeigt eine Variation des Beispiels 4, das oben
beschrieben wurde. Dementsprechend weist dieses Beispiel einen Aufbau ähnlich demjenigen
des Beispiels 4 auf, unterscheidet sich jedoch davon in den folgenden
Punkten: im Beispiel 4 weisen die ersten und zweiten Weißlichterzeugungsabschnitte 410 und 420 jeweils
die Abschlüsse 15 und 35 auf.
In diesem Beispiel werden die Abschlüsse 15 und 35 jedoch
durch die Spiegel 26a und 26b ersetzt.
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Dementsprechend
führt dieses
Beispiel nicht nur Operationen ähnlich
denjenigen des Beispiels 4 durch, sondern erzeugt aufgrund der Anbringung
der Spiegel ebenfalls die Wirkungen, die in den Beispielen 16 und
6, die oben beschrieben wurden, beschrieben sind. D.h., ein Weißlicht d
weist einen breitbandigen Wellenlängenbereich und eine erhöhte Leistungsdichte
auf.
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Es
ist für
den Fachmann offensichtlich, dass in dem obigen Beispiel der Spiegel
geeignet durch einen Faraday-Rotator-Spiegel ersetzt werden kann. Außerdem kann
in dem obigen Beispiel der Spiegel eine Spiegelfläche mit
einem auf dem Faserende abgeschiedenen Goldfilm oder ähnlichem
und eine Kombination aus einer Faser, einer Sammellinse und einem
plattenförmigen
Reflektor (der plattenförmige Reflektor ähnelt einem
als gewöhnliche
Spiegelplatte bezeichneten Element) sein. Außerdem kann der Spiegel, der
ein verstärktes
Spontanemissionslicht total oder teilweise reflektiert, ein dielektrisches
Normaleinfallsmehrschichtfilter oder ein gechirptes Faser-Bragg-Gitter sein.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Detail mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben, und es ist anhand der vorhergehenden Beschreibung für den Fachmann
ersichtlich, dass Änderungen
und Modifikationen möglich
sind, ohne von der Erfindung in ihren breiteren Aspekten abzuweichen.