JP2816303B2 - 光導波レーザ装置 - Google Patents
光導波レーザ装置Info
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
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- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/0941—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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- H01S3/131—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
- H01S3/1312—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation by controlling the optical pumping
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S372/00—Coherent light generators
- Y10S372/703—Optical isolater
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば光導波レーザ、
例えばエルビウムでドープした光ファイバレーザ、を有
する光ファイバ通信システムに関する。
例えばエルビウムでドープした光ファイバレーザ、を有
する光ファイバ通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、光導波レーザが注目を浴びてい
る。例えば、単一モードのＥｒドープトファイバ（エル
ビウムでドープした光ファイバ）レーザが、現在、光フ
ァイバ通信システムにおける信号放出源に使用されるも
のとして有力な候補になっている。このことは、例え
ば、G. A. Ball et al., Optical Fiber Communication
Conference, Feb. 2-7, 1992, San Jose, California,
"1992 Technical Digest Series", Vol.5 Conference
Edition, p.97に記載されている。また、プルトニウム
でドープした導波路のレーザ及び増幅器も注目されてい
る。
る。例えば、単一モードのＥｒドープトファイバ（エル
ビウムでドープした光ファイバ）レーザが、現在、光フ
ァイバ通信システムにおける信号放出源に使用されるも
のとして有力な候補になっている。このことは、例え
ば、G. A. Ball et al., Optical Fiber Communication
Conference, Feb. 2-7, 1992, San Jose, California,
"1992 Technical Digest Series", Vol.5 Conference
Edition, p.97に記載されている。また、プルトニウム
でドープした導波路のレーザ及び増幅器も注目されてい
る。
【０００３】光導波レーザは、可能性として半導体レー
ザ源よりも優れたものを持っている。例えば、光導波レ
ーザは本来的に単純な構造であり、予め定められた波長
の波を容易に放射でき、簡単に連続的に同調（チューニ
ング）できる。このことは、例えば、G. A. Ball et a
l., Optics Letters, Vol.17(6), p.420に記載されてい
る。
ザ源よりも優れたものを持っている。例えば、光導波レ
ーザは本来的に単純な構造であり、予め定められた波長
の波を容易に放射でき、簡単に連続的に同調（チューニ
ング）できる。このことは、例えば、G. A. Ball et a
l., Optics Letters, Vol.17(6), p.420に記載されてい
る。
【０００４】光導波レーザは本来的に単純であることか
ら、当業者はこれまで、適当な導波レーザにより、光通
信システムにおける信号源として必要な（極めて厳格
な）安定度が得られるかどうか、について疑問をもたな
かった。典型的には、そのようなシステムでは、ビット
誤り率（ＢＥＲ）を１０ー9、さらには１０ー12として設
計する。このことは、非常に安定なレーザが必要である
ことを意味する。
ら、当業者はこれまで、適当な導波レーザにより、光通
信システムにおける信号源として必要な（極めて厳格
な）安定度が得られるかどうか、について疑問をもたな
かった。典型的には、そのようなシステムでは、ビット
誤り率（ＢＥＲ）を１０ー9、さらには１０ー12として設
計する。このことは、非常に安定なレーザが必要である
ことを意味する。
【０００５】ダイオードでポンピングされたＮｄ：ＹＡ
Ｇレーザは緩和発振に依存し、この緩和発振によって出
力にかなりのノイズ（典型的には周波数１００ｋＨｚな
いし１ＭＨｚ）が生ずることが知られている。例えば、
T. J. Kane, IEEE PhotonicsTechnology Letters, Vol.
2(4), p.244に記載されている。この論文では、ダイオ
ードでポンピングされた単一周波数モノリシックＮｄ：
ＹＡＧレーザの例が示されており、緩和発振のピークが
２８０ｋＨｚで生じたと報告されている。さらにその論
文によれば、そのＮｄ：ＹＡＧレーザの出力から緩和発
振によるノイズを除くには、適当なフィードバックをか
けることが有効である。またその論文の第２図はフィー
ドバックループを含むブロック図を示している。
Ｇレーザは緩和発振に依存し、この緩和発振によって出
力にかなりのノイズ（典型的には周波数１００ｋＨｚな
いし１ＭＨｚ）が生ずることが知られている。例えば、
T. J. Kane, IEEE PhotonicsTechnology Letters, Vol.
2(4), p.244に記載されている。この論文では、ダイオ
ードでポンピングされた単一周波数モノリシックＮｄ：
ＹＡＧレーザの例が示されており、緩和発振のピークが
２８０ｋＨｚで生じたと報告されている。さらにその論
文によれば、そのＮｄ：ＹＡＧレーザの出力から緩和発
振によるノイズを除くには、適当なフィードバックをか
けることが有効である。またその論文の第２図はフィー
ドバックループを含むブロック図を示している。
【０００６】Ｅｒドープファイバの増幅器及びレーザの
うちで冷光を発する種類はＥｒ3+である。ＳiＯ2をベー
スとするマトリクスの中でＥｒ3+の関係する電子遷移
は、長い寿命（典型的には１０ｍｓ）をもっている。
うちで冷光を発する種類はＥｒ3+である。ＳiＯ2をベー
スとするマトリクスの中でＥｒ3+の関係する電子遷移
は、長い寿命（典型的には１０ｍｓ）をもっている。
【０００７】光導波レーザは好ましくはインライン屈折
率格子を有している。このことは例えば、米国特許第
４，７２５，１１０号に記載されている。また、米国特
許出願第０７／８７８，８０２号にはそのような格子の
製造方法について開示されている。
率格子を有している。このことは例えば、米国特許第
４，７２５，１１０号に記載されている。また、米国特
許出願第０７／８７８，８０２号にはそのような格子の
製造方法について開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】発明者らは、次のよう
なことを偶然に発見した。すなわち、光通信システムに
とって非常に適した少なくとも一部の光導波レーザは、
過度の出力変動を起こすことがある。特に、そのレーザ
が機械的衝撃を受けたときには大きな変動を起こす。例
えば図１は、ＳiＯ2をベースとする単一モードＥｒドー
プ光ファイバレーザの一実施例の増幅された出力を時間
の関数として示すものである。激しい振動によってノイ
ズバーストが引き起こされることが観察される。図３は
そのレーザの増幅された出力を時間の関数として示すも
ので、周波数約１５０ｋＨｚの変動が示されている。
なことを偶然に発見した。すなわち、光通信システムに
とって非常に適した少なくとも一部の光導波レーザは、
過度の出力変動を起こすことがある。特に、そのレーザ
が機械的衝撃を受けたときには大きな変動を起こす。例
えば図１は、ＳiＯ2をベースとする単一モードＥｒドー
プ光ファイバレーザの一実施例の増幅された出力を時間
の関数として示すものである。激しい振動によってノイ
ズバーストが引き起こされることが観察される。図３は
そのレーザの増幅された出力を時間の関数として示すも
ので、周波数約１５０ｋＨｚの変動が示されている。
【０００９】したがって、光導波レーザ（例えばＥｒド
ープレーザまたはＰｒドープレーザ）において振動によ
り誘発される振幅変動をなくすか、少なくとも軽減する
ことが、商業化する上の重要点となっている。なぜなら
ば、そのような技術なくして、そのようなレーザを通信
目的等に使用することは疑問だからである。そのような
技術は、単純で、安価であり、しかも、実質的に無条件
に安定なレーザを提供するものであることが望ましい。
本発明は、かかる技術をも提供するものである。
ープレーザまたはＰｒドープレーザ）において振動によ
り誘発される振幅変動をなくすか、少なくとも軽減する
ことが、商業化する上の重要点となっている。なぜなら
ば、そのような技術なくして、そのようなレーザを通信
目的等に使用することは疑問だからである。そのような
技術は、単純で、安価であり、しかも、実質的に無条件
に安定なレーザを提供するものであることが望ましい。
本発明は、かかる技術をも提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】シリカ内のＥｒ3+が長寿
命であることが知られていたことから考えて、発明者ら
には、初め、フィードバックが１００ｋＨｚオーダの振
動を抑制するようには見えなかった。実際、観察された
変動の源さえ不明瞭で、したがってその変動問題の解決
は見えなかった。例えば、発明者らは前に、ある種の高
ゲインＥｒドープファイバレーザにおける自己パルセー
ションを観察し、Ｅｒクラスタ（群れ）がこの問題の原
因である可能性が高いということを見いだした。
命であることが知られていたことから考えて、発明者ら
には、初め、フィードバックが１００ｋＨｚオーダの振
動を抑制するようには見えなかった。実際、観察された
変動の源さえ不明瞭で、したがってその変動問題の解決
は見えなかった。例えば、発明者らは前に、ある種の高
ゲインＥｒドープファイバレーザにおける自己パルセー
ションを観察し、Ｅｒクラスタ（群れ）がこの問題の原
因である可能性が高いということを見いだした。
【００１１】図９と図１０は、Ｅｒ3+が長寿命であるこ
とにより、Ｅｒドープファイバレーザは極めて低い周波
数のポンプ放射変調にも追随するのに限界があることを
示している。図９が示すように、レーザは、ポンプ放射
の１Ｈｚ１００％矩形波変調に比較的忠実に追随でき
る。しかし、図１０に示すように、ポンプ放射が１０Ｈ
ｚで１００％矩形波変調された場合は、レーザ出力は激
しく変形する。
とにより、Ｅｒドープファイバレーザは極めて低い周波
数のポンプ放射変調にも追随するのに限界があることを
示している。図９が示すように、レーザは、ポンプ放射
の１Ｈｚ１００％矩形波変調に比較的忠実に追随でき
る。しかし、図１０に示すように、ポンプ放射が１０Ｈ
ｚで１００％矩形波変調された場合は、レーザ出力は激
しく変形する。
【００１２】しかし、発明者らは、適当なフィードバッ
クを加えることにより、Ｅｒドープファイバレーザの出
力振幅変動は少なくとも大幅に低減し、他の希土類（例
えばＰｒ）ドープレーザにおける同様の実用性が期待で
きるということを見いだした。例えば、図２及び図４は
フィードバックを加えた例であって、それぞれ、図１及
び図３に対応する。このように、本発明は、例えば、光
導波路を有する光導波レーザまたは光ファイバ通信シス
テムであって、その光導波路は出力振幅変動を低減また
は防止するフィードバック手段を持つものである。
クを加えることにより、Ｅｒドープファイバレーザの出
力振幅変動は少なくとも大幅に低減し、他の希土類（例
えばＰｒ）ドープレーザにおける同様の実用性が期待で
きるということを見いだした。例えば、図２及び図４は
フィードバックを加えた例であって、それぞれ、図１及
び図３に対応する。このように、本発明は、例えば、光
導波路を有する光導波レーザまたは光ファイバ通信シス
テムであって、その光導波路は出力振幅変動を低減また
は防止するフィードバック手段を持つものである。
【００１３】すなわち本発明は、請求項１に記載のとお
り、波長λSの放射を含む出力を出し光導波路を有する
レーザ５１を具備する装置であって、ａ）λp＜λSであ
る波長λpのポンプ放射をする半導体ポンプ放射源５７
と、 ｂ）前記ポンプ放射源５７に駆動流を供給する
手段５６と、ｃ）前記ポンプ放射を前記光導波路に結合
する手段と、ｄ）前記波長λSの放射を利用する手段１
２７と、を具備する装置において、ｅ）前記波長λSの
放射の光増幅した部分を検知し、波長λSの前記レーザ
出力放射の振幅を指標する出力を供給する手段５４と、
ｆ）前記ｅ）の手段の出力を増幅または位相シフトする
手段５５と、ｇ）前記の増幅または位相シフトされた出
力を、前記の駆動流を供給する手段５６に対して、前記
ポンプ放射源５７に供給される駆動流が波長λSの光導
波レーザ出力放射の振幅に応じた出力になるように供給
する手段と、を具備することを特徴とする装置である。
り、波長λSの放射を含む出力を出し光導波路を有する
レーザ５１を具備する装置であって、ａ）λp＜λSであ
る波長λpのポンプ放射をする半導体ポンプ放射源５７
と、 ｂ）前記ポンプ放射源５７に駆動流を供給する
手段５６と、ｃ）前記ポンプ放射を前記光導波路に結合
する手段と、ｄ）前記波長λSの放射を利用する手段１
２７と、を具備する装置において、ｅ）前記波長λSの
放射の光増幅した部分を検知し、波長λSの前記レーザ
出力放射の振幅を指標する出力を供給する手段５４と、
ｆ）前記ｅ）の手段の出力を増幅または位相シフトする
手段５５と、ｇ）前記の増幅または位相シフトされた出
力を、前記の駆動流を供給する手段５６に対して、前記
ポンプ放射源５７に供給される駆動流が波長λSの光導
波レーザ出力放射の振幅に応じた出力になるように供給
する手段と、を具備することを特徴とする装置である。
【００１４】また本発明は、請求項７に記載のとおり、
波長λSの放射を含む出力を有し光導波路を有する導波
レーザ７０を具備する装置であって、ａ）λp＜λSであ
る波長λpの半導体ポンプ放射源７５と、ｂ）前記ポン
プ放射を前記光導波路に結合する手段と、ｃ）波長λS
の前記放射を利用する手段７３と、を具備する装置にお
いて、ｄ）前記ｂ）の手段は、前記ポンプ放射源７５と
前記導波レーザ７０とを放射伝送可能に接続する光導波
伝送路を具備し、その光導波伝送路は、前記ポンプ放射
源７５から前記導波レーザ７０へのポンプ放射の伝搬を
許容し、かつ、前記導波レーザ７０から前記ポンプ放射
源７５に向かって伝搬するポンプ放射及び信号放射の少
なくともかなりの部分の経路をブロックする第１の片方
向要素７１を具備すること、を特徴とする装置である。
波長λSの放射を含む出力を有し光導波路を有する導波
レーザ７０を具備する装置であって、ａ）λp＜λSであ
る波長λpの半導体ポンプ放射源７５と、ｂ）前記ポン
プ放射を前記光導波路に結合する手段と、ｃ）波長λS
の前記放射を利用する手段７３と、を具備する装置にお
いて、ｄ）前記ｂ）の手段は、前記ポンプ放射源７５と
前記導波レーザ７０とを放射伝送可能に接続する光導波
伝送路を具備し、その光導波伝送路は、前記ポンプ放射
源７５から前記導波レーザ７０へのポンプ放射の伝搬を
許容し、かつ、前記導波レーザ７０から前記ポンプ放射
源７５に向かって伝搬するポンプ放射及び信号放射の少
なくともかなりの部分の経路をブロックする第１の片方
向要素７１を具備すること、を特徴とする装置である。
【００１５】
【作用】上記手段により、安定で、しかも安価で単純な
構造の、光ファイバ通信等に適した導波レーザが実現で
きる。
構造の、光ファイバ通信等に適した導波レーザが実現で
きる。
【００１６】
【実施例】図５は、本発明による光通信システムの送信
器部分５０の一実施例の関係部分を示す。ポンプレーザ
５７からの放射は、光ファイバレーザ５１に結合され、
波長λsの単一モードの放射を出すように設計されてい
る。そのレーザ出力は、公知の光増幅器５２で増幅さ
れ、結合器５３で分割される。結合器５３の出力ポート
の一つからの放射は、偏光制御器５３１を通り、変調器
５３０で適当な信号とともに変調された後、従来型の伝
送ファイバ（図示せず）に結合される。
器部分５０の一実施例の関係部分を示す。ポンプレーザ
５７からの放射は、光ファイバレーザ５１に結合され、
波長λsの単一モードの放射を出すように設計されてい
る。そのレーザ出力は、公知の光増幅器５２で増幅さ
れ、結合器５３で分割される。結合器５３の出力ポート
の一つからの放射は、偏光制御器５３１を通り、変調器
５３０で適当な信号とともに変調された後、従来型の伝
送ファイバ（図示せず）に結合される。
【００１７】結合器５３の他の出力ポートからの放射
は、公知の検出器５４に衝突させられる。検出器５４の
電気出力信号５４０は、フィードバック増幅器・移相器
５５で、適当に増幅され、かつ／または位相シフトされ
る。また、フィードバック増幅器・移相器５５の電気出
力５５０は公知のポンプレーザ駆動器５６に供給され
る。信号５５０は、ポンプレーザ駆動器５６の電気出力
信号５６０を制御し、それにより光ファイバレーザ５１
に負のフィードバックをかけるべくポンプレーザ５７の
放射出力を制御する。
は、公知の検出器５４に衝突させられる。検出器５４の
電気出力信号５４０は、フィードバック増幅器・移相器
５５で、適当に増幅され、かつ／または位相シフトされ
る。また、フィードバック増幅器・移相器５５の電気出
力５５０は公知のポンプレーザ駆動器５６に供給され
る。信号５５０は、ポンプレーザ駆動器５６の電気出力
信号５６０を制御し、それにより光ファイバレーザ５１
に負のフィードバックをかけるべくポンプレーザ５７の
放射出力を制御する。
【００１８】図５の実施例の変形として、例えば、光増
幅器５２をフィードバックループの外に出して変調器５
３０の下流側に置いてもよい。その場合、その増幅器の
替わりに例えばポンプレーザ・レーザ駆動器が別に置か
れる。
幅器５２をフィードバックループの外に出して変調器５
３０の下流側に置いてもよい。その場合、その増幅器の
替わりに例えばポンプレーザ・レーザ駆動器が別に置か
れる。
【００１９】図６は、本発明を利用した光ファイバレー
ザ６０に関する模式図である。Ｅｒドープファイバ６１
には２個の格子６５０、６５１が互いに間隔をおいて配
設されている。これらの格子６５０、６５１は屈折率が
わかっており、レーザキャビティを決定する。出力結合
器格子６５１は信号放射に対して比較的低い（例えば約
９８％）ピーク反射率を持ち、後部反射器６５０は比較
的高い（例えば９９％以上）ピーク反射率を持つ。格子
帯幅は、例えば０．５ｎｍ以上である。
ザ６０に関する模式図である。Ｅｒドープファイバ６１
には２個の格子６５０、６５１が互いに間隔をおいて配
設されている。これらの格子６５０、６５１は屈折率が
わかっており、レーザキャビティを決定する。出力結合
器格子６５１は信号放射に対して比較的低い（例えば約
９８％）ピーク反射率を持ち、後部反射器６５０は比較
的高い（例えば９９％以上）ピーク反射率を持つ。格子
帯幅は、例えば０．５ｎｍ以上である。
【００２０】このＥｒドープファイバ６１はスプライス
６４０（例えば融合スプライス）によって従来型のファ
イバ６２に接続され、ポンプ放射（例えばλp＝０．９
８μｍ）はスプライス６４０及び格子６５０を通してレ
ーザキャビティへ伝搬する。信号放射は主として前進
（正）方向に向けられ、スプライス６４１によってファ
イバ６３に結合される。
６４０（例えば融合スプライス）によって従来型のファ
イバ６２に接続され、ポンプ放射（例えばλp＝０．９
８μｍ）はスプライス６４０及び格子６５０を通してレ
ーザキャビティへ伝搬する。信号放射は主として前進
（正）方向に向けられ、スプライス６４１によってファ
イバ６３に結合される。
【００２１】発明者らは、Ｅｒドープファイバ６１とし
て、Ａｌと約６００ｐｐｍ（陽イオンモルｐｐｍ）のＥ
ｒをコア全体にほぼ均一に分布・含有させドープしたゲ
ルマノシリケート製のコアを使用した。そのコアは、有
効直径２．６μｍで、屈折率の差はΔｎ＝０．０２３で
あった。そのファイバは、カットオフ波長が０．８８μ
ｍで、１．５３μｍにおけるポンプなしの損失は０．１
ｄＢ／ｃｍであった。Ｅｒドープファイバの全長（スプ
ライスからスプライスまで）は約４．４ｃｍであり、実
効キャビティ長さは２．５ｃｍであった。
て、Ａｌと約６００ｐｐｍ（陽イオンモルｐｐｍ）のＥ
ｒをコア全体にほぼ均一に分布・含有させドープしたゲ
ルマノシリケート製のコアを使用した。そのコアは、有
効直径２．６μｍで、屈折率の差はΔｎ＝０．０２３で
あった。そのファイバは、カットオフ波長が０．８８μ
ｍで、１．５３μｍにおけるポンプなしの損失は０．１
ｄＢ／ｃｍであった。Ｅｒドープファイバの全長（スプ
ライスからスプライスまで）は約４．４ｃｍであり、実
効キャビティ長さは２．５ｃｍであった。
【００２２】図６からわかるように、本発明によるフィ
ードバックを使用してもしなくてもレーザの運転は可能
である。もっとも、フィードバックはあった方が望まし
くはある。また、偏光維持ファイバの偏光ファイバをフ
ァイバレーザやファイバ増幅器に使用するのが望ましい
ことがわかる。
ードバックを使用してもしなくてもレーザの運転は可能
である。もっとも、フィードバックはあった方が望まし
くはある。また、偏光維持ファイバの偏光ファイバをフ
ァイバレーザやファイバ増幅器に使用するのが望ましい
ことがわかる。
【００２３】図７は、他の実施例を示す。符号７０はフ
ァイバレーザであり、７１、７２は広帯域アイソレータ
等の片方向要素である。片方向要素７１は、ポンプパワ
ーのポンプレーザ（例えば１４９０ｎｍ半導体レーザ）
への反射を取り除くためのものであり、片方向要素７２
は信号放射のファイバレーザ７０への反射を取り除くた
めのものである。適当なアイソレータが公知であり、市
販されている。例えば、１．５４μｍにおいて６５ｄＢ
よりも大きなリターン損失であり、１．４９μｍにおい
て３５ｄＢよりも大きなリターン損失のものが提供され
ている。
ァイバレーザであり、７１、７２は広帯域アイソレータ
等の片方向要素である。片方向要素７１は、ポンプパワ
ーのポンプレーザ（例えば１４９０ｎｍ半導体レーザ）
への反射を取り除くためのものであり、片方向要素７２
は信号放射のファイバレーザ７０への反射を取り除くた
めのものである。適当なアイソレータが公知であり、市
販されている。例えば、１．５４μｍにおいて６５ｄＢ
よりも大きなリターン損失であり、１．４９μｍにおい
て３５ｄＢよりも大きなリターン損失のものが提供され
ている。
【００２４】信号放射とポンプ放射が片方向要素７２を
通して増幅器ファイバ７３に送られ、増幅された信号放
射（それに小量のポンプ放射を伴うこともありうる）
は、スプライス７４１を通じて従来型伝送ファイバ７４
に送られる。さらに増幅器ファイバ７３と伝送ファイバ
７４との間にもう一つの片方向要素（図示せず）を挿入
してもよい。前述の場合とほぼ同様に、フィードバック
ループ（図示せず）を配設するのが望ましい。例えば、
増幅器ファイバ７３は４５ｍのＥｒドープファイバであ
って、約５０μＷの入力から約４ｍＷの出力を出し、一
つのポンプレーザがファイバレーザとファイバ増幅器の
両方にポンピングをする。ポンプレーザを一つにするか
どうかはもちろん任意である。
通して増幅器ファイバ７３に送られ、増幅された信号放
射（それに小量のポンプ放射を伴うこともありうる）
は、スプライス７４１を通じて従来型伝送ファイバ７４
に送られる。さらに増幅器ファイバ７３と伝送ファイバ
７４との間にもう一つの片方向要素（図示せず）を挿入
してもよい。前述の場合とほぼ同様に、フィードバック
ループ（図示せず）を配設するのが望ましい。例えば、
増幅器ファイバ７３は４５ｍのＥｒドープファイバであ
って、約５０μＷの入力から約４ｍＷの出力を出し、一
つのポンプレーザがファイバレーザとファイバ増幅器の
両方にポンピングをする。ポンプレーザを一つにするか
どうかはもちろん任意である。
【００２５】図７の構成で、片方向要素７１、７２には
アイソレータ以外のものも使用できる。例えばアイソレ
ータ７１は、ポンプ放射を通す一方で、信号放射を通さ
ないような適当に傾斜させた波長フィルタであってもよ
い。フィルタを適当に傾斜させることで、反射したポン
プ放射をファイバ７５のコアから離れる方に向けさせ、
これによりその反射したポンプ放射をブロックする。そ
のような用途に適したフィルタは市販されており、例え
ばＡＴ＆Ｔ社のＯＰＦ２００１Ａフィルタは１．４８μ
ｍのポンプ放射は通すが１．５５μｍの信号放射は通さ
ない。
アイソレータ以外のものも使用できる。例えばアイソレ
ータ７１は、ポンプ放射を通す一方で、信号放射を通さ
ないような適当に傾斜させた波長フィルタであってもよ
い。フィルタを適当に傾斜させることで、反射したポン
プ放射をファイバ７５のコアから離れる方に向けさせ、
これによりその反射したポンプ放射をブロックする。そ
のような用途に適したフィルタは市販されており、例え
ばＡＴ＆Ｔ社のＯＰＦ２００１Ａフィルタは１．４８μ
ｍのポンプ放射は通すが１．５５μｍの信号放射は通さ
ない。
【００２６】図７の組み合わせは、通常、フィードバッ
クループの有無に関わらず、片方向要素７１または７２
を欠く従来のポンプ／励振器／増幅器の組み合わせに比
べて、安定性が格段に向上し、好ましいものである。片
方向要素７１は、必要により、ポンプレーザと結合して
一つのユニットとしてもよい。
クループの有無に関わらず、片方向要素７１または７２
を欠く従来のポンプ／励振器／増幅器の組み合わせに比
べて、安定性が格段に向上し、好ましいものである。片
方向要素７１は、必要により、ポンプレーザと結合して
一つのユニットとしてもよい。
【００２７】前述のように、発明者らは、Ｅｒドープ冷
光機器は通常（Ｅｒ3+のエネルギ準位の高い状態寿命が
約１０ｍｓであることにより）、ポンプパワー変調に対
して応答が遅いにもかかわらず、比較的高周波のポンプ
パワー変動がファイバレーザ振動を励起する可能性があ
るということを見いだした。発明者らは、これらの変動
が共振現象に起因することを見出した。このことは図８
に示されている。この図は、ポンプ振幅の０．５％変調
に対するファイバレーザの応答を、変調周波数の関数と
して示したものである。この図から、現象が共振的性質
のものであることは明かである。
光機器は通常（Ｅｒ3+のエネルギ準位の高い状態寿命が
約１０ｍｓであることにより）、ポンプパワー変調に対
して応答が遅いにもかかわらず、比較的高周波のポンプ
パワー変動がファイバレーザ振動を励起する可能性があ
るということを見いだした。発明者らは、これらの変動
が共振現象に起因することを見出した。このことは図８
に示されている。この図は、ポンプ振幅の０．５％変調
に対するファイバレーザの応答を、変調周波数の関数と
して示したものである。この図から、現象が共振的性質
のものであることは明かである。
【００２８】図１２は光通信システム１２０を示すもの
で、送信器１２１は本発明によるポンプファイバレーザ
／ファイバ増幅器の組み合わせを有している。その他の
部分は従来技術によるものでよい。外部信号に従って変
調された送信器出力放射は、光伝送ファイバ１２２に結
合される。増幅器ファイバ１２４は、光送信ファイバ１
２２の途中のスプライス１２３、１２５で組継ぎ（スプ
ライス）され、またポンプレーザ１２６からのポンプ放
射は増幅器ファイバ１２４に結合される。受光器１２７
は、ファイバ伝送路の端部で、変調された出力放射を検
出し、その光信号に応じて電気出力を作り出す。
で、送信器１２１は本発明によるポンプファイバレーザ
／ファイバ増幅器の組み合わせを有している。その他の
部分は従来技術によるものでよい。外部信号に従って変
調された送信器出力放射は、光伝送ファイバ１２２に結
合される。増幅器ファイバ１２４は、光送信ファイバ１
２２の途中のスプライス１２３、１２５で組継ぎ（スプ
ライス）され、またポンプレーザ１２６からのポンプ放
射は増幅器ファイバ１２４に結合される。受光器１２７
は、ファイバ伝送路の端部で、変調された出力放射を検
出し、その光信号に応じて電気出力を作り出す。
【００２９】実施例１： 図５に示す配置とほぼ同様の
ものを作った。主な相違点は、結合器５３、偏光制御器
５３１、変調器５３０がない点である。光ファイバレー
ザ５１はＥｒでドープしたＳｉベースの、インライン屈
折率格子付きのものであり、光増幅器５２は４５メート
ルのＥｒでドープしたＳｉベースのファイバであって、
どちらも前述のものと同様のものであった。ポンプレー
ザ５７はアンリツモデルＳＤ３Ｆ１０１Ｆの１．４８μ
ｍレーザダイオードであり、ポンプレーザ駆動器５６は
Light Control Instruments, Inc.モデル９５０レーザ
ダイオード駆動器であり、検出器５４はＧｅ光ダイオー
ドであった。フィードバック増幅器回路が図１１に示さ
れている。これは一例であって、種々のものが考えられ
る。
ものを作った。主な相違点は、結合器５３、偏光制御器
５３１、変調器５３０がない点である。光ファイバレー
ザ５１はＥｒでドープしたＳｉベースの、インライン屈
折率格子付きのものであり、光増幅器５２は４５メート
ルのＥｒでドープしたＳｉベースのファイバであって、
どちらも前述のものと同様のものであった。ポンプレー
ザ５７はアンリツモデルＳＤ３Ｆ１０１Ｆの１．４８μ
ｍレーザダイオードであり、ポンプレーザ駆動器５６は
Light Control Instruments, Inc.モデル９５０レーザ
ダイオード駆動器であり、検出器５４はＧｅ光ダイオー
ドであった。フィードバック増幅器回路が図１１に示さ
れている。これは一例であって、種々のものが考えられ
る。
【００３０】図１１の例では、移相ネットワークは必要
でなく、明示されてはいない。移相回路は周知である。
例えば、"National Semiconductor Linear Application
s Handbook", 1986, p.114に示されている。図１１の増
幅器１１１はNational Semiconductor LH0032 FET-入力
オペレーショナル増幅器である。その他種々の増幅器も
使用可能である。ここに述べた装置により、図２、図４
に示すように、波長約１５３８ｎｍにおいて安定な出力
を得ることができた。
でなく、明示されてはいない。移相回路は周知である。
例えば、"National Semiconductor Linear Application
s Handbook", 1986, p.114に示されている。図１１の増
幅器１１１はNational Semiconductor LH0032 FET-入力
オペレーショナル増幅器である。その他種々の増幅器も
使用可能である。ここに述べた装置により、図２、図４
に示すように、波長約１５３８ｎｍにおいて安定な出力
を得ることができた。
【００３１】実施例２： １．５４μｍの信号放射を作
るために、図７に示す装置とほぼ同様のものを用いた。
ポンプレーザは１．４８μｍの従来の半導体レーザとし
た。片方向要素７１は前述のように波長フィルタとし、
片方向要素７２は従来型のアイソレータ（ＦＤＫ単一ス
テージＹＩＧ光アイソレータＹＤ３４０−３−１５５
Ｓ）とした。増幅器としては、３５ｍのＥｒドープファ
イバを用いた。
るために、図７に示す装置とほぼ同様のものを用いた。
ポンプレーザは１．４８μｍの従来の半導体レーザとし
た。片方向要素７１は前述のように波長フィルタとし、
片方向要素７２は従来型のアイソレータ（ＦＤＫ単一ス
テージＹＩＧ光アイソレータＹＤ３４０−３−１５５
Ｓ）とした。増幅器としては、３５ｍのＥｒドープファ
イバを用いた。
【００３２】スプライス７４１の下流側に第２の従来型
アイソレータ（図７に示さず）を配設し、そのアイソレ
ータは市販の傾斜（アングル）接続器により標準光ファ
イバ（ＡＴ＆Ｔ５Ｄ）に結合した。このような構成によ
り、１５４０ｎｍにおいて安定な単一モードの出力を得
ることができた。アイソレータ７２を取り除くと、出力
に高モード成分を生じた。
アイソレータ（図７に示さず）を配設し、そのアイソレ
ータは市販の傾斜（アングル）接続器により標準光ファ
イバ（ＡＴ＆Ｔ５Ｄ）に結合した。このような構成によ
り、１５４０ｎｍにおいて安定な単一モードの出力を得
ることができた。アイソレータ７２を取り除くと、出力
に高モード成分を生じた。
【００３３】実施例３： 実施例２の構成に上述のフィ
ードバックループとほぼ同様のものを追加したものであ
る。結果は、きわめて安定性の高い単一モードの１５４
０ｎｍの放射であった。
ードバックループとほぼ同様のものを追加したものであ
る。結果は、きわめて安定性の高い単一モードの１５４
０ｎｍの放射であった。
【００３４】
【発明の効果】本発明により、安定で、しかも安価で単
純な構造の光ファイバ通信等に適したレーザが実現でき
る。
純な構造の光ファイバ通信等に適したレーザが実現でき
る。
【図１】フィードバックなしの光ファイバレーザの出力
例である。
例である。
【図２】フィードバックありの光ファイバレーザの出力
例である。
例である。
【図３】フィードバックなしの光ファイバレーザの出力
例である。
例である。
【図４】フィードバックありの光ファイバレーザの出力
例である。
例である。
【図５】本発明に係る通信システムの一実施例の模式図
である。
である。
【図６】本発明に係るファイバレーザの一実施例の模式
図である。
図である。
【図７】本発明に係る好ましい、ポンプレーザ／導波レ
ーザ／導波増幅器の配置図である。
ーザ／導波増幅器の配置図である。
【図８】ファイバレーザの応答をポンプレーザ変調周波
数の関数として表す特性図である。
数の関数として表す特性図である。
【図９】１Ｈｚでポンプレーザ100％変調したときの、
時間に対するファイバレーザ出力を表すグラフである。
時間に対するファイバレーザ出力を表すグラフである。
【図１０】１０Ｈｚでポンプレーザ100％変調したとき
の、時間に対するファイバレーザ出力を表すグラフであ
る。
の、時間に対するファイバレーザ出力を表すグラフであ
る。
【図１１】本発明に係るフィードバック増幅器の一実施
例の回路図である。
例の回路図である。
【図１２】本発明に係る光通信システムの一実施例の模
式図である。
式図である。
５０ 送信器部分 ５１ 光ファイバレーザ ５２ 光増幅器 ５３ 結合器 ５３０ 変調器 ５３１ 偏光制御器 ５４ 検出器 ５４０、５５０、５６０ 電気出力信号 ５５ フィードバック増幅器・移相器 ５６ ポンプレーザ駆動器 ５７ ポンプレーザ ６０ 光ファイバレーザ ６１ エルビウムでドープしたファイバ（Ｅｒドープ
ファイバ） ６２、６３ ファイバ ６４０、６４１ スプライス（組継ぎ） ６５０、６５１ 格子（グレーテイング） ７０ ファイバレーザ ７１、７２ 片方向要素 ７３ 増幅器ファイバ ７４、７５ ファイバ ７４１ スプライス １１１ 増幅器 １２０ 光通信システム １２１ 送信器 １２２ 光伝送ファイバ １２３、１２５ スプライス １２４ 増幅器ファイバ １２６ ポンプレーザ １２７ 受光器
ファイバ） ６２、６３ ファイバ ６４０、６４１ スプライス（組継ぎ） ６５０、６５１ 格子（グレーテイング） ７０ ファイバレーザ ７１、７２ 片方向要素 ７３ 増幅器ファイバ ７４、７５ ファイバ ７４１ スプライス １１１ 増幅器 １２０ 光通信システム １２１ 送信器 １２２ 光伝送ファイバ １２３、１２５ スプライス １２４ 増幅器ファイバ １２６ ポンプレーザ １２７ 受光器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン−マーク ピエール ドラヴォ アメリカ合衆国 18106 ペンシルヴェ ニア ウェスコスヴィル、セリア ドラ イヴ 5324 (72)発明者 ヴィクター ミズラヒ アメリカ合衆国 07921 ニュージャー ジー ベッドミンスター、カーディナル レーン 412 (56)参考文献 特開 昭64−89579（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−297874（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−269551（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−127591（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−287384（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/13 H01S 3/07 H01S 3/17 H01S 3/094
Claims (6)
- 【請求項１】 （ａ）ＥｒをドープしたＳｉベースの一
定長さの光ファイバからなり、波長λSのレーザ出力放
射を出力する光ファイバレーザ（５１）と、 （ｂ）λp＜λSである波長λpのポンプ放射を出力する
半導体ポンプ放射源（５７）と、 （ｃ）前記ポンプ放射源に駆動電流を供給する手段（５
６）と、 （ｄ）前記ポンプ放射を前記レーザに入力する手段と、 （ｅ）前記レーザ出力放射を利用する手段と、 （ｆ）前記レーザ出力放射の光増幅した部分を検知し、
前記レーザ出力放射の振幅の指標となる出力を生成する
手段（５４）と、 （ｇ）前記ｆの手段の出力の振幅または位相をシフトす
る手段（５５）と、 （ｈ）前記の振幅または位相をシフトした出力を前記ｃ
の手段に供給することにより、前記レーザが機械的衝撃
を受けた場合に前記レーザ出力放射が約１０Ｈｚ以上の
周波数の振幅ノイズを含まないように、前記ポンプ放射
源に供給される駆動電流を前記レーザ出力放射の振幅に
応じて制御する手段とからなるレーザ装置。 - 【請求項２】 前記装置は光ファイバ通信システムであ
り、前記ｅの手段は、前記レーザからから距離をおいて
配設された受光手段と、該受光手段と前記レーザを信号
伝送可能に接続する光ファイバとを有することを特徴と
する請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記波長λSのレーザ出力放射を増幅す
る光ファイバ増幅器と、与えられた信号に応じて前記波
長λSのレーザ出力放射を変調する変調器手段とをさら
に有することを特徴とする請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】 前記ｃの手段は、前記ポンプ放射源を前
記光ファイバレーザに接続する光ファイバ伝送路を有
し、該伝送路は、前記ポンプ放射源から前記光ファイバ
レーザへのポンプ放射の伝搬を許容するとともに前記光
ファイバレーザから前記ポンプ放射源へのポンプ放射お
よび信号放射の大部分の伝搬を阻止する第１の片方向要
素（７１）を有することを特徴とする請求項１に記載の
装置。 - 【請求項５】 前記光ファイバレーザから前記ｅの手段
へのポンプ放射および信号放射の伝搬を許容するととも
に前記ｅの手段から前記光ファイバレーザへのポンプ放
射および信号放射の大部分の伝搬を阻止する第２の片方
向要素（７２）をさらに有することを特徴とする請求項
４に記載の装置。 - 【請求項６】 前記第１の片方向要素は傾斜光ファイバ
グレーティングフィルタであることを特徴とする請求項
４に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US965457 | 1992-10-23 | ||
| US07/965,457 US5434876A (en) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | Article comprising an optical waveguide laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216446A JPH06216446A (ja) | 1994-08-05 |
| JP2816303B2 true JP2816303B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=25509986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5285583A Expired - Lifetime JP2816303B2 (ja) | 1992-10-23 | 1993-10-21 | 光導波レーザ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5434876A (ja) |
| EP (1) | EP0594343B1 (ja) |
| JP (1) | JP2816303B2 (ja) |
| DE (1) | DE69312013T2 (ja) |
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| US5699378A (en) * | 1995-10-06 | 1997-12-16 | British Telecommunications Public Limited Company | Optical comb filters used with waveguide, laser and manufacturing method of same |
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| KR100350482B1 (ko) | 1999-07-22 | 2002-08-28 | 삼성전자 주식회사 | 비동기전송모드 무선접속망의 고장관리방법 |
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1992
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