JP2006108426A - Optical fiber raman laser - Google Patents

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Yoshiyuki Aomi
恵之 青海
Ikuo Yamashita
育男 山下
Kyoichi Oji
京一 尾路
Hisashi Sawada
久 澤田
Daisuke Kaneya
大祐 金屋
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Kansai Electric Power Co Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize compactness and low power consumption of a device, with regard to a light source for an optical amplifier and optical measurement, and optical fiber Raman laser which is useful as an optical amplifier. <P>SOLUTION: The optical fiber Raman laser is formed by connecting a plurality of optical resonators which oscillate lights of different wavelengths between a pump light source 13 and a light output end 12 in a column. The optical resonator consists of an optical fiber 11 for stimulated Raman scattering and a set of optical fiber Bragg gratings 14, 15, 16, 17 which are provided at both ends of the optical fiber 11 and reflect light in the Stokes light wavelength region with respect to the wavelength of the excitation light of optical fiber. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光ファイバの誘導ラマン散乱を利用した光ファイバラマンレーザに関する。   The present invention relates to an optical fiber Raman laser using stimulated Raman scattering of an optical fiber.

従来から、光ファイバの誘導ラマン散乱を利用するレーザ装置が市販されている。誘導ラマン散乱は、入射した光波が光ファイバ等の物質の格子振動により変調され、入射した光波とは波長の異なる光が散乱される現象である。格子振動は、熱振動であって強制振動ではない。また、振動数は物質の構造から決まる固有の振動であるが、一様ではなく分布している。   Conventionally, a laser apparatus using stimulated Raman scattering of an optical fiber is commercially available. Stimulated Raman scattering is a phenomenon in which an incident light wave is modulated by lattice vibration of a substance such as an optical fiber, and light having a wavelength different from that of the incident light wave is scattered. The lattice vibration is a thermal vibration and not a forced vibration. Further, the frequency is an inherent vibration determined by the structure of the substance, but is not uniform and distributed.

入射した光波の振動数をνｐ、格子振動の振動数をνｍとすると、散乱される光の振動数は、νｐ−νｍで与えられるνｓおよびνｐ＋νｍで与えられるνａである。νｐの光波をポンプ光あるいは励起光といい、νｓの振動数の光波をストークス光、νａの振動数の光波を反ストークス光という。格子振動の振動数νｍは分布しているので、ストークス光νｓの振動数も分布する。振動数と波長とには、波長＝光速／振動数の関係があるので、振動数の分布により、波長も分布することになる。この波長の範囲はΔである。   When the frequency of the incident light wave is νp and the frequency of the lattice vibration is νm, the frequency of the scattered light is νs given by νp−νm and νa given by νp + νm. The light wave of νp is called pump light or excitation light, the light wave of the frequency of νs is called Stokes light, and the light wave of the frequency of νa is called anti-Stokes light. Since the frequency νm of the lattice vibration is distributed, the frequency of the Stokes light νs is also distributed. Since there is a relationship of wavelength = light speed / frequency between the frequency and the wavelength, the wavelength is also distributed due to the distribution of the frequency. This wavelength range is Δ.

ポンプ光νｐの強度が強くなると、ポンプ光νｐとストークス光νｓが非線形な相互作用を起し、その結果、格子振動に強制力が働くようになり、格子振動が激しくなる。格子振動が激しくなるとストークス光νｓが強くなり、非線形な相互作用を通じてさらに格子振動が激しくなる。   When the intensity of the pump light νp increases, the pump light νp and the Stokes light νs cause a non-linear interaction. As a result, a forcing force acts on the lattice vibration, and the lattice vibration becomes intense. When the lattice vibration becomes intense, the Stokes light νs becomes strong, and the lattice vibration becomes more intense through nonlinear interaction.

光ファイバに強いポンプ光νｐを入力すると、ストークス光νｓが伝搬とともに強くなる。これは、光ファイバを微小区間に区切って考えると理解が容易である。途中の微小区間では、その区間でストークス光νｓが発生するとともに、その一つ前の区間に存在したストークス光νｓが入力される。ストークス強度としては後者の方が強いので、ストークス光νｓとポンプ光νｐの相互作用は、主に伝搬してきたストークス光νｓとの間で起こる。その結果、ストークス光νｓの強度は一つ前の区間での強度より大きいものとなる。   When strong pump light νp is input to the optical fiber, Stokes light νs becomes stronger as it propagates. This can be easily understood by dividing the optical fiber into minute sections. In a minute section on the way, the Stokes light νs is generated in the section, and the Stokes light νs existing in the previous section is input. Since the latter is stronger as the Stokes intensity, the interaction between the Stokes light νs and the pump light νp mainly occurs between the Stokes light νs that has propagated. As a result, the intensity of the Stokes light νs is greater than the intensity in the previous section.

光ファイバでさらに効率良く誘導ラマン散乱を得るために、光ファイバの両端近くに、ストークス光νｓを反射させる機構を設けることがある（特許文献１および非特許文献１参照）。ストークス光νｓとポンプ光νｐの相互作用は光の伝搬方向には無関係に起こるので、ストークス光νｓを反射させて、１本の光ファイバの中で多数回の相互作用を起させることができるので、効率良く誘導ラマン散乱が起こる。ただし、ストークス光νｓを取り出すためには、前述の反射は完全反射ではなく、部分反射として一部を取り出すことになる。このような装置を光ファイバラマンレーザ（単に、ファイバラマンレーザともいう）という。   In order to obtain stimulated Raman scattering more efficiently with an optical fiber, a mechanism for reflecting the Stokes light νs may be provided near both ends of the optical fiber (see Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). Since the interaction between the Stokes light νs and the pump light νp occurs regardless of the propagation direction of the light, the Stokes light νs can be reflected to cause a number of interactions in one optical fiber. Stimulated Raman scattering occurs efficiently. However, in order to extract the Stokes light νs, the above-mentioned reflection is not complete reflection, but a part is extracted as partial reflection. Such an apparatus is called an optical fiber Raman laser (also simply referred to as a fiber Raman laser).

図４に、基本的な光ファイバラマンレーザの構成を示す。図４において、１０１は光ファイバ、１０２は光出力端、１０３はポンプ光源、１０４，１０５，１０６は反射器となる光ファイバブラッググレーティング（以下、ＦＢＧと称する）である。   FIG. 4 shows the configuration of a basic optical fiber Raman laser. In FIG. 4, 101 is an optical fiber, 102 is an optical output end, 103 is a pump light source, and 104, 105, and 106 are optical fiber Bragg gratings (hereinafter referred to as FBGs) that serve as reflectors.

光ファイバ１０１は、通常の単一モード光ファイバや、非線形効果を高めた光ファイバである。ポンプ光源１０３は、波長が１０６０ｎｍのヤグレーザであり、出力は２ワットである。ＦＢＧ１０４は、特定の波長の光を反射する部品であって、図４の例では波長１０６０ｎｍの光を反射する。ＦＢＧ１０５，１０６は、波長１１２０ｎｍの光を反射し、反射率はＦＢＧ１０６が１００％近くで、ＦＢＧ１０５は２０％である。   The optical fiber 101 is a normal single mode optical fiber or an optical fiber with enhanced nonlinear effect. The pump light source 103 is a yag laser having a wavelength of 1060 nm, and the output is 2 watts. The FBG 104 is a component that reflects light of a specific wavelength, and reflects light having a wavelength of 1060 nm in the example of FIG. The FBGs 105 and 106 reflect light having a wavelength of 1120 nm, and the reflectance is approximately 100% for the FBG 106 and 20% for the FBG 105.

このような構成によって、光ファイバ１０１では、波長１１２０ｎｍで誘導ラマン散乱が起こり、光出力端１０２からはその一部が出力光として取り出される。
特開平１１−５４８５３号 “Numerical Modeling and Optimization of Cascaded CW Raman Fiber Lasers”, IEEE Journal of Quantum Electronics, vol.36, No.10, p.1117-1122, October 2000 With such a configuration, in the optical fiber 101, stimulated Raman scattering occurs at a wavelength of 1120 nm, and a part thereof is extracted from the light output end 102 as output light.
JP-A-11-54853 “Numerical Modeling and Optimization of Cascaded CW Raman Fiber Lasers”, IEEE Journal of Quantum Electronics, vol.36, No.10, p.1117-1122, October 2000

光ファイバラマンレーザの用途の一例として、光増幅器の励起光源が挙げられる。光増幅器は、光の励起により、信号光の強度を大きくする装置であり、種々の光増幅器が開発されている。特に、誘導ラマン散乱を応用した光増幅器は、種々の波長での増幅が可能であるため注目されている。   As an example of the use of the optical fiber Raman laser, there is an excitation light source of an optical amplifier. An optical amplifier is a device that increases the intensity of signal light by exciting light, and various optical amplifiers have been developed. In particular, optical amplifiers using stimulated Raman scattering are attracting attention because they can be amplified at various wavelengths.

近年、波長多重光伝送が行われるようになり、そのための光増幅器には、広波長域で動作する光増幅器が要求されている。光増幅器では、ポンプ光の波長に応じた波長域で増幅が可能となるので、広波長域を確保するために、複数の波長の光を合波してポンプ光とする方法が用いられている。このような光源を、以下では波長多重ポンプ光源という。   In recent years, wavelength division multiplexing optical transmission has been performed, and an optical amplifier that operates in a wide wavelength range is required as an optical amplifier for that purpose. In an optical amplifier, amplification is possible in a wavelength region corresponding to the wavelength of pump light, and in order to secure a wide wavelength region, a method of combining light of a plurality of wavelengths into pump light is used. . Hereinafter, such a light source is referred to as a wavelength multiplex pump light source.

波長多重ポンプ光源を得る従来の方法は、波長の数だけ光源を用意し、波長多重カプラにより合波するというもので、出力１Ｗ程度の光源が開発されている。しかし、個別に光源を設けることは、装置の大型化、消費電力の増大などを招き、実用上大きな問題となっている。   A conventional method for obtaining a wavelength-multiplexed pump light source is to prepare light sources corresponding to the number of wavelengths and multiplex them with wavelength-multiplexed couplers. However, providing a light source individually causes a large size of the apparatus and an increase in power consumption, and is a serious problem in practical use.

したがって、本発明の光ファイバラマンレーザは、個別に光源を設けることなく波長多重ポンプ光源を得ることを目的とする。   Accordingly, an object of the optical fiber Raman laser of the present invention is to obtain a wavelength-multiplexed pump light source without providing a light source separately.

本発明は、ポンプ光源と光出力端との間に、各々異なる波長の光を発振する複数の光共振器を縦列に接続してなる光ファイバラマンレーザであって、前記光共振器が、誘導ラマン散乱用の光ファイバと、この光ファイバの両端に設けられ光ファイバの励起光の波長に対してストークス光の波長領域にある光を反射する一組の反射器とからなるものである。   The present invention is an optical fiber Raman laser in which a plurality of optical resonators that oscillate light of different wavelengths are connected in series between a pump light source and an optical output end, and the optical resonator is guided An optical fiber for Raman scattering and a pair of reflectors that are provided at both ends of the optical fiber and reflect light in the Stokes light wavelength region with respect to the wavelength of the excitation light of the optical fiber.

好ましくは、各光共振器を一本の光ファイバに形成する。   Preferably, each optical resonator is formed in one optical fiber.

より好ましくは、励起光からストークス光への変換効率の低い光共振器ほど、前記ポンプ光源側に配置する。   More preferably, an optical resonator having a lower conversion efficiency from excitation light to Stokes light is arranged on the pump light source side.

本発明の光ファイバラマンレーザによると、各々異なる波長の光を発振する複数の光共振器を縦列に接続したので、各光共振器において異なる波長のレーザ発振が起こり、個別に光源を設けることなく波長多重ポンプ光源を得ることができる。   According to the optical fiber Raman laser of the present invention, since a plurality of optical resonators that oscillate light of different wavelengths are connected in series, laser oscillation of different wavelengths occurs in each optical resonator, without providing a light source individually. A wavelength-multiplexed pump light source can be obtained.

また、各光共振器を一本の光ファイバに形成することで部品点数を削減できる。   Moreover, the number of parts can be reduced by forming each optical resonator in one optical fiber.

さらに、励起光からストークス光への変換効率の低い光共振器ほど、前記ポンプ光源側に配置することで、各光共振器でのレーザ発振が略均一で効率良く行える。   Furthermore, by arranging optical resonators with lower conversion efficiency from pumping light to Stokes light on the pump light source side, laser oscillation in each optical resonator can be performed substantially uniformly and efficiently.

本発明の光ファイバラマンレーザによれば、個別にポンプ光を設けることなく波長多重ポンプ光源を得ることができるので、装置の小型化、低消費電力化が図れる。   According to the optical fiber Raman laser of the present invention, a wavelength-multiplexed pump light source can be obtained without separately providing pump light, so that the apparatus can be reduced in size and power consumption can be reduced.

本発明の最良の実施形態を図１に基づいて説明する。本実施形態は、光増幅器の光源となる光ファイバラマンレーザであって、図１は光ファイバラマンレーザの構成図を示している。   The best embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is an optical fiber Raman laser serving as a light source of an optical amplifier, and FIG. 1 shows a configuration diagram of the optical fiber Raman laser.

図１において、１１は光ファイバ、１２は光出力端、１３はポンプ光源、１４，１５，１６，１７はＦＢＧである。   In FIG. 1, 11 is an optical fiber, 12 is a light output end, 13 is a pump light source, and 14, 15, 16, and 17 are FBGs.

光ファイバ１１は、通常の単一モード光ファイバや、非線形効果を高めた光ファイバであり、例えば、石英系ガラスファイバに、コアの不純物としてゲルマニウムを用いたものが挙げられる。光ファイバのパラメータは、比屈折率差（Δ）＝１．９８％、カットオフ波長（λｃ）＝７７０ｎｍ、損失が１．２４μｍにおいて１．２８ｄＢ／ｋｍ，１．３１μｍにおいて１．００ｄＢ／ｋｍである。   The optical fiber 11 is a normal single-mode optical fiber or an optical fiber with improved nonlinear effect. For example, a silica glass fiber using germanium as a core impurity can be used. The optical fiber parameters are: relative refractive index difference (Δ) = 1.98%, cut-off wavelength (λc) = 770 nm, loss of 1.28 dB / km at 1.24 μm, and 1.00 dB / km at 1.31 μm. is there.

ポンプ光源１３は、波長が１１１６ｎｍのＹｂドープファイバレーザであり、光アイソレータを備えている。   The pump light source 13 is a Yb-doped fiber laser having a wavelength of 1116 nm and includes an optical isolator.

ＦＢＧ１４，１５は、波長１１７７ｎｍの光を反射し、反射率はＦＢＧ１４が９９％で、ＦＢＧ１５は２０％である。ＦＢＧ１６，１７は、波長１１７５ｎｍの光を反射し、反射率はＦＢＧ１６が９９％で、ＦＢＧ１７は２０％である。このように、波長１１７７ｎｍ，１１７５ｎｍについてそれぞれ高反射率と低反射率のＦＢＧからなる一対の光共振器を形成する。なお、波長１１７７ｎｍ，１１７５ｎｍは、いずれも波長１１１６ｎｍに対してストークス光の波長域にある。   The FBGs 14 and 15 reflect light having a wavelength of 1177 nm, and the reflectance is 99% for the FBG 14 and 20% for the FBG 15. The FBGs 16 and 17 reflect light having a wavelength of 1175 nm, and the reflectance is 99% for the FBG 16 and 20% for the FBG 17. In this way, a pair of optical resonators composed of FBGs having a high reflectance and a low reflectance are formed for wavelengths 1177 nm and 1175 nm, respectively. Note that the wavelengths 1177 nm and 1175 nm are both in the wavelength range of Stokes light with respect to the wavelength 1116 nm.

また、光ファイバ１１は、ポンプ光源１３から光出力端１２にまで渡って一本の共通の光ファイバにて形成されていてもよく、あるいは光共振器毎に別個の光ファイバを用い、それらを接続して一本の光ファイバとしてもよい。   Further, the optical fiber 11 may be formed by one common optical fiber from the pump light source 13 to the light output end 12, or a separate optical fiber is used for each optical resonator. A single optical fiber may be connected.

さらに、励起光からストークス光への変換効率の低い波長１１７７ｎｍの光を反射するＦＢＧ１４，１５からなる光共振器をポンプ光源１３側に配置し、励起光からストークス光への変換効率の高い波長１１７５ｎｍの光を反射するＦＢＧ１６，１７からなる光共振器を光出力端１２側に配置する。   Further, an optical resonator composed of FBGs 14 and 15 that reflects light having a wavelength of 1177 nm with low conversion efficiency from pump light to Stokes light is arranged on the pump light source 13 side, and a wavelength of 1175 nm with high conversion efficiency from pump light to Stokes light. An optical resonator composed of the FBGs 16 and 17 that reflect the light is arranged on the optical output end 12 side.

このような構成によって、ポンプ光源１３から光ファイバ１１内に波長１１１６ｎｍの光が入射すると、各光共振器において波長１１７７ｎｍ，１１７５ｎｍのレーザ発振が起こり、２波長のレーザ発振光が光出力端１２から得られる。   With such a configuration, when light having a wavelength of 1116 nm is incident on the optical fiber 11 from the pump light source 13, laser oscillation with wavelengths of 1177 nm and 1175 nm occurs in each optical resonator, and two-wavelength laser oscillation light is transmitted from the light output end 12. can get.

このように構成された光ファイバラマンレーザによると、各々異なる波長の光を発振する複数の光共振器を縦列に接続したので、各光共振器において異なる波長のレーザ発振が起こり、個別に光源を設けることなく波長多重ポンプ光源を得ることができ、装置の小型化、低消費電力化が図れる。   According to the optical fiber Raman laser configured in this way, since a plurality of optical resonators that oscillate light of different wavelengths are connected in series, laser oscillation of different wavelengths occurs in each optical resonator, and the light source is individually turned on. A wavelength-division pump light source can be obtained without providing it, and the apparatus can be reduced in size and power consumption can be reduced.

また、ポンプ光源１３から光出力端１２にまで渡って一本の光ファイバ１１にて形成することで、部品点数の削減が図れ、かつ、光共振器毎における別個の光ファイバを接続する手間も省けコストの低減が図れる。   In addition, by forming the optical fiber 11 from the pump light source 13 to the optical output end 12, the number of parts can be reduced, and the trouble of connecting separate optical fibers for each optical resonator is also reduced. Reduced cost can be achieved.

さらに、励起光からストークス光への変換効率の低い光共振器をポンプ光源１３側に配置し、励起光からストークス光への変換効率の高い光共振器を光出力端１２側に配置したので、各光共振器でのレーザ発振が略均一で効率良く行える。   Furthermore, an optical resonator having a low conversion efficiency from pumping light to Stokes light is arranged on the pump light source 13 side, and an optical resonator having a high conversion efficiency from pumping light to Stokes light is arranged on the optical output end 12 side. Laser oscillation in each optical resonator can be performed substantially uniformly and efficiently.

なお、ＦＢＧの高反射率，低反射率の例として、それぞれ９９％，２０％を挙げたが、この値に限定するものではない。   In addition, although 99% and 20% were mentioned as an example of the high reflectance and low reflectance of FBG, respectively, it is not limited to this value.

本発明の他の実施形態を図２に基づいて説明する。図２は光ファイバラマンレーザの構成図を示している。なお、図１に示した例と同一部分は、同一符号を付してその説明を省略する。   Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a configuration diagram of an optical fiber Raman laser. In addition, the same part as the example shown in FIG. 1 attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.

図２において、２１，２２，２３，２４，２５，２６はＦＢＧである。ＦＢＧ２１，２２は、波長１２４０ｎｍの光を反射し、反射率はＦＢＧ２１が９９％で、ＦＢＧ２２は２０％である。ＦＢＧ２３，２４は、波長１２３８ｎｍの光を反射し、反射率はＦＢＧ２３が９９％で、ＦＢＧ２４は２０％である。このように、波長１２４０ｎｍ，１２３８ｎｍについてそれぞれ高反射率と低反射率のＦＢＧからなる一対の光共振器を形成する。これら一対の光共振器の外側に設置したＦＢＧ２５，２６は、波長１１７５ｎｍの光を反射するものであり、反射率は共に９９％である。   In FIG. 2, 21, 22, 23, 24, 25 and 26 are FBGs. The FBGs 21 and 22 reflect light having a wavelength of 1240 nm, and the reflectance is 99% for the FBG 21 and 20% for the FBG 22. The FBGs 23 and 24 reflect light having a wavelength of 1238 nm, and the reflectance is 99% for the FBG 23 and 20% for the FBG 24. In this way, a pair of optical resonators made of high reflectance and low reflectance FBGs are formed for wavelengths of 1240 nm and 1238 nm, respectively. The FBGs 25 and 26 installed outside the pair of optical resonators reflect light having a wavelength of 1175 nm, and the reflectance is 99%.

なお、波長１２４０ｎｍ，１２３８ｎｍは、いずれも波長１１７５ｎｍに対してストークス光の波長域にあり、波長１１７５ｎｍは波長１１１６ｎｍに対してストークス光の波長域にある。   The wavelengths 1240 nm and 1238 nm are both in the Stokes light wavelength region with respect to the wavelength 1175 nm, and the wavelength 1175 nm is in the Stokes light wavelength region with respect to the wavelength 1116 nm.

また、ポンプ光源１３側には励起光からストークス光への変換効率の低い波長１２４０ｎｍの光を反射するＦＢＧ２１，２２からなる光共振器が配置され、光出力端１２側には励起光からストークス光への変換効率の高い波長１２３８ｎｍの光を反射するＦＢＧ２３，２４からなる光共振器が配置されている。   Further, an optical resonator composed of FBGs 21 and 22 that reflect light having a wavelength of 1240 nm with low conversion efficiency from pumping light to Stokes light is disposed on the pump light source 13 side, and pumping light to Stokes light is disposed on the optical output end 12 side. An optical resonator composed of FBGs 23 and 24 that reflect light having a wavelength of 1238 nm with high conversion efficiency is provided.

このような構成によって、ポンプ光源１３から波長１１１６ｎｍの光を光ファイバ１１に入射すると、波長１１７５ｎｍのレーザ発振が起こり、その波長１１７５ｎｍを元に波長１２３８ｎｍ，１２４０ｎｍのレーザ発振が同時に起こり、２波長のレーザ発振光が光出力端１２から得られる。   With this configuration, when light having a wavelength of 1116 nm is incident on the optical fiber 11 from the pump light source 13, laser oscillation with a wavelength of 1175 nm occurs, and laser oscillation with wavelengths of 1238 nm and 1240 nm occurs simultaneously based on the wavelength of 1175 nm. Laser oscillation light is obtained from the light output end 12.

このように構成された光ファイバラマンレーザにおいても、個別に光源を設けることなく波長多重ポンプ光源を得ることができるので、装置の小型化、低消費電力化が図れる。   Even in the optical fiber Raman laser configured as described above, a wavelength-multiplexed pump light source can be obtained without providing a light source separately, so that the apparatus can be downsized and the power consumption can be reduced.

本発明のさらに他の実施形態を図３に基づいて説明する。図３は光ファイバラマンレーザの構成図を示している。   Still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a configuration diagram of an optical fiber Raman laser.

図３において、３１は第１偏波保持型の光ファイバ、３２はポンプ光源、３３は偏波合分波器、３４は第２偏波保持型の光ファイバ、３５は第３偏波保持型の光ファイバ、３６，３７，３８，３９，４０，４１はＦＢＧ、４２は波長合分波器、４３は通常のシングルモード光ファイバ、４４は融着接続点である。   In FIG. 3, 31 is a first polarization maintaining optical fiber, 32 is a pump light source, 33 is a polarization multiplexer / demultiplexer, 34 is a second polarization maintaining optical fiber, and 35 is a third polarization maintaining optical fiber. , 36, 37, 38, 39, 40 and 41 are FBGs, 42 is a wavelength multiplexer / demultiplexer, 43 is a normal single mode optical fiber, and 44 is a fusion splicing point.

偏波保持光ファイバ３１は、例えば、PANDAファイバや偏波保持型フォトニック結晶ファイバを用いる。   For the polarization maintaining optical fiber 31, for example, a PANDA fiber or a polarization maintaining photonic crystal fiber is used.

偏波合分波器３３は、偏波保持光ファイバ３１の速波を偏波保持光ファイバ３４の速波に、偏波保持光ファイバ３１の遅波を偏波保持光ファイバ３５の遅波に分岐させると共に、偏波保持光ファイバ３４の速波と偏波保持光ファイバ３５の遅波を合波させて偏波保持光ファイバ３１に送出するものである。   The polarization multiplexer / demultiplexer 33 converts the fast wave of the polarization maintaining optical fiber 31 to the fast wave of the polarization maintaining optical fiber 34 and the slow wave of the polarization maintaining optical fiber 31 to the slow wave of the polarization maintaining optical fiber 35. In addition to branching, the fast wave of the polarization maintaining optical fiber 34 and the slow wave of the polarization maintaining optical fiber 35 are combined and sent to the polarization maintaining optical fiber 31.

偏波保持光ファイバ３１，３４，３５にＦＢＧを作製した場合、速波軸の方が遅波軸に比べて比屈折率差が小さいため、２つの反射波長ピークが生じる。   When an FBG is fabricated in the polarization maintaining optical fibers 31, 34, and 35, the relative refractive index difference is smaller on the fast wave axis than on the slow wave axis, resulting in two reflection wavelength peaks.

ＦＢＧ３６，３７は、速波軸において波長１２３８ｎｍ、遅波軸において波長１２３８．５ｎｍの光を反射し、反射率はＦＢＧ３６が２０％で、ＦＢＧ３７は９９％である。ＦＢＧ３８，３９は、速波軸において波長１２３９．５ｎｍ、遅波軸において波長１２４０ｎｍの光を反射し、反射率はＦＢＧ３８が２０％で、ＦＢＧ３９は９９％である。ＦＢＧ４０，４１は、速波軸において波長１１７５ｎｍ、遅波軸において波長１１７５．５ｎｍの光を反射し、反射率は共に９９％である。このように、速波軸において波長１１７５ｎｍ、遅波軸において波長１１７５．５ｎｍについてＦＢＧ４０，４１にて光共振器を形成し、速波軸において波長１１７５ｎｍ、遅波軸において波長１１７５．５ｎｍの光共振器の外側に接続したＦＢＧ３６と偏波保持光ファイバ３４の端部に接続したＦＢＧ３７とで速波軸において波長１２３８ｎｍについての光共振器を形成し、速波軸において波長１１７５ｎｍ、遅波軸において波長１１７５．５ｎｍの光共振器の外側に接続したＦＢＧ３８と偏波保持光ファイバ３５の端部に接続したＦＢＧ３９とで遅波軸において波長１２４０ｎｍについての光共振器を形成する。   The FBGs 36 and 37 reflect light having a wavelength of 1238 nm on the fast wave axis and a wavelength of 1238.5 nm on the slow wave axis. The reflectivities of the FBG 36 are 20% and the FBG 37 is 99%. The FBGs 38 and 39 reflect light having a wavelength of 1239.5 nm on the fast wave axis and light having a wavelength of 1240 nm on the slow wave axis, and the reflectivities of the FBG 38 are 20% and the FBG 39 is 99%. The FBGs 40 and 41 reflect light having a wavelength of 1175 nm on the fast wave axis and a wavelength of 1175.5 nm on the slow wave axis, and the reflectance is 99%. In this way, an optical resonator is formed by the FBGs 40 and 41 for the wavelength of 1175 nm on the fast wave axis and the wavelength of 1175.5 nm on the slow wave axis, and the optical resonance with the wavelength of 1175 nm on the fast wave axis and the wavelength of 1175.5 nm on the slow wave axis. The FBG 36 connected to the outside of the optical device and the FBG 37 connected to the end of the polarization maintaining optical fiber 34 form an optical resonator with a wavelength of 1238 nm on the fast wave axis, a wavelength of 1175 nm on the fast wave axis, and a wavelength on the slow wave axis. The FBG 38 connected to the outside of the 1175.5 nm optical resonator and the FBG 39 connected to the end of the polarization maintaining optical fiber 35 form an optical resonator for the wavelength of 1240 nm on the slow axis.

波長合分波器４２は、ポンプ光源３２を偏波保持光ファイバ３１に入射し、偏波保持光ファイバ３１中のレーザ発振光を分離して取り出すものである。波長合分波器４２につながる光ファイバ４３は通常のシングルモード光ファイバである。   The wavelength multiplexer / demultiplexer 42 enters the pump light source 32 into the polarization maintaining optical fiber 31 and separates and extracts the laser oscillation light in the polarization maintaining optical fiber 31. The optical fiber 43 connected to the wavelength multiplexer / demultiplexer 42 is a normal single mode optical fiber.

このような構成によって、ポンプ光源３２からランダムな偏光をもつ波長１１１６ｎｍの光を光ファイバ３１に入射すると、速波軸において波長１１７５ｎｍの、遅波軸において波長１１７５．５ｎｍのレーザ発振が起こる。この波長１１７５ｎｍの光を励起光として、速波軸においては波長１２３８ｎｍが発振し、遅波軸においては波長１２４０ｎｍが発振する。その結果、波長１２３８ｎｍ，１２４０ｎｍの２波長のレーザ発振光が波長合分波器４２を介して得られる。   With such a configuration, when light having a wavelength of 1116 nm having random polarization from the pump light source 32 is incident on the optical fiber 31, laser oscillation with a wavelength of 1175 nm on the fast wave axis and a wavelength of 1175.5 nm on the slow wave axis occurs. Using this light having a wavelength of 1175 nm as excitation light, a wavelength of 1238 nm oscillates on the fast wave axis and a wavelength of 1240 nm oscillates on the slow wave axis. As a result, laser oscillation light having two wavelengths of 1238 nm and 1240 nm is obtained via the wavelength multiplexer / demultiplexer 42.

このように構成された光ファイバラマンレーザにおいても、偏波保持光ファイバの速波軸と遅波軸において各々異なる波長のレーザ発振が起こり、個別に光源を設けることなく波長多重ポンプ光源を得ることができ、装置の小型化、低消費電力化が図れる。   Even in the optical fiber Raman laser configured in this way, laser oscillation of different wavelengths occurs on the fast wave axis and the slow wave axis of the polarization maintaining optical fiber, and a wavelength-multiplexed pump light source can be obtained without providing a light source individually. Therefore, the apparatus can be reduced in size and power consumption can be reduced.

なお、ＦＢＧ１４〜１７，２１〜２６は、光ファイバ１１に直接作製してもよく、あるいは別の光ファイバに作製したものを接続してもよい。また、ＦＢＧ３６〜４１は、偏波保持光ファイバ３１，３４，３５に直接作製してもよく、あるいは別の偏波保持光ファイバに作製したものを接続してもよい。   In addition, FBG14-17, 21-26 may be produced directly in the optical fiber 11, or what was produced in another optical fiber may be connected. Further, the FBGs 36 to 41 may be fabricated directly on the polarization maintaining optical fibers 31, 34, 35, or may be connected to those fabricated on another polarization maintaining optical fiber.

また、波長１１１６ｎｍの光を光共振器内に戻すことでレーザ発振の効率の向上を図るとともに、波長１１１６ｎｍの光の漏れ出しを抑えるために、光出力端に波長１１１６ｎｍを反射するＦＢＧを設けると効果がある。この目的で、図１のＦＢＧ１７と光出力端１２の間、図２のＦＢＧ２６と光出力端１２の間、および図３のＦＢＧ４１と偏波合分波器３３の間に、波長１１１６ｎｍの光を反射するＦＢＧを設けてもよい。   In addition, in order to improve the efficiency of laser oscillation by returning the light with a wavelength of 1116 nm into the optical resonator, and to suppress leakage of the light with a wavelength of 1116 nm, an FBG that reflects the wavelength of 1116 nm is provided at the optical output end. effective. For this purpose, light having a wavelength of 1116 nm is transmitted between the FBG 17 and the optical output end 12 in FIG. 1, between the FBG 26 and the optical output end 12 in FIG. 2, and between the FBG 41 and the polarization multiplexer / demultiplexer 33 in FIG. A reflective FBG may be provided.

また、異なる波長の光を発振する光共振器の数は２個に限るものではなく、３個以上であってもよい。この場合、励起光からストークス光への変換効率の低い光共振器ほど、ポンプ光源側に配置することが好ましい。   The number of optical resonators that oscillate light of different wavelengths is not limited to two, and may be three or more. In this case, it is preferable that the optical resonator having a lower conversion efficiency from the excitation light to the Stokes light is disposed on the pump light source side.

本発明は、光増幅器や光計測のための光源や、光増幅器として有用である。   The present invention is useful as an optical amplifier, a light source for optical measurement, and an optical amplifier.

本発明の実施形態における光ファイバラマンレーザの構成図Configuration diagram of an optical fiber Raman laser in an embodiment of the present invention 本発明の他の実施形態における光ファイバラマンレーザの構成図The block diagram of the optical fiber Raman laser in other embodiment of this invention 本発明のさらに他の実施形態における光ファイバラマンレーザの構成図The block diagram of the optical fiber Raman laser in other embodiment of this invention 従来の光ファイバラマンレーザの構成図Configuration of a conventional optical fiber Raman laser

符号の説明Explanation of symbols

１１，３１，３４，３５，４３ 光ファイバ
１２ 光出力端
１３，３２ ポンプ光源
１４〜１７，２１〜２６，３６〜４１ ＦＢＧ
３３ 偏波合分波器
４２ 波長合分波器
４４ 融着接続点
１０１ 光ファイバ
１０２ 光出力端
１０３ ポンプ光源
１０４〜１０６ ＦＢＧ 11, 31, 34, 35, 43 Optical fiber 12 Optical output end 13, 32 Pump light sources 14-17, 21-26, 36-41 FBG
33 Polarization multiplexer / demultiplexer 42 Wavelength multiplexer / demultiplexer 44 Fusion splicing point 101 Optical fiber 102 Optical output end 103 Pump light sources 104 to 106 FBG

Claims (5)

ポンプ光源と光出力端との間に、各々異なる波長の光を発振する複数の光共振器を縦列に接続してなる光ファイバラマンレーザであって、
前記光共振器が、誘導ラマン散乱用の光ファイバと、この光ファイバの両端に設けられ光ファイバの励起光の波長に対してストークス光の波長領域にある光を反射する一組の反射器とからなることを特徴とする光ファイバラマンレーザ。 An optical fiber Raman laser formed by connecting a plurality of optical resonators that oscillate light of different wavelengths between the pump light source and the optical output end in a column,
The optical resonator includes an optical fiber for stimulated Raman scattering, and a pair of reflectors that are provided at both ends of the optical fiber and reflect light in the wavelength region of Stokes light with respect to the wavelength of the excitation light of the optical fiber; An optical fiber Raman laser comprising: 前記各光共振器が一本の光ファイバに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバラマンレーザ。   2. The optical fiber Raman laser according to claim 1, wherein each of the optical resonators is formed in one optical fiber. 励起光からストークス光への変換効率の低い光共振器ほど、前記ポンプ光源側に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバラマンレーザ。   The optical fiber Raman laser according to claim 1 or 2, wherein an optical resonator having a lower conversion efficiency from pumping light to Stokes light is arranged on the pump light source side. 誘導ラマン散乱用の第１，２，３偏波保持光ファイバと、
前記第１偏波保持光ファイバと前記第２，３偏波保持光ファイバとの間に設けられ、前記第１偏波保持光ファイバの速波を前記第２偏波保持光ファイバの速波に、前記第１偏波保持光ファイバの遅波を前記第３偏波保持光ファイバの遅波に分岐させると共に、前記第２偏波保持光ファイバの速波と前記第３偏波保持光ファイバの遅波を合波させて前記第１偏波保持光ファイバに送出する偏波合分波器と、
前記第１偏波保持光ファイバにおける前記偏波合分波器とは反対側に設けられたポンプ光源と、
前記第１偏波保持光ファイバと前記ポンプ光源との間に設けられ、前記ポンプ光源を入射しかつ出力光を分波して取り出す波長合分波器と、
前記第１偏波保持光ファイバと前記第２偏波保持光ファイバとに設けられ、速波軸において光共振器を形成する一組の反射器と、
前記第１偏波保持光ファイバと前記第３偏波保持光ファイバとに設けられ、遅波軸において光共振器を形成する一組の反射器とを備えたことを特徴とする光ファイバラマンレーザ。 First, second, and third polarization maintaining optical fibers for stimulated Raman scattering;
Provided between the first polarization maintaining optical fiber and the second and third polarization maintaining optical fibers, the fast wave of the first polarization maintaining optical fiber is changed to the fast wave of the second polarization maintaining optical fiber. And branching the slow wave of the first polarization maintaining optical fiber into the slow wave of the third polarization maintaining optical fiber, and the fast wave of the second polarization maintaining optical fiber and the third polarization maintaining optical fiber. A polarization multiplexer / demultiplexer for combining a slow wave and sending it to the first polarization maintaining optical fiber;
A pump light source provided on the opposite side of the polarization multiplexer / demultiplexer in the first polarization maintaining optical fiber;
A wavelength multiplexer / demultiplexer that is provided between the first polarization maintaining optical fiber and the pump light source, enters the pump light source, and demultiplexes and extracts output light;
A pair of reflectors provided in the first polarization maintaining optical fiber and the second polarization maintaining optical fiber and forming an optical resonator in the fast wave axis;
An optical fiber Raman laser comprising a pair of reflectors provided on the first polarization maintaining optical fiber and the third polarization maintaining optical fiber and forming an optical resonator on a slow axis . 前記偏波保持光ファイバがフォトニック結晶ファイバであることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバラマンレーザ。   5. The optical fiber Raman laser according to claim 4, wherein the polarization maintaining optical fiber is a photonic crystal fiber.
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