JP3530404B2 - 波長選択可能なレーザ源 - Google Patents
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Description
ピング源の波長を制御することでレーザ出力の波長が選
択できる多重波長レーザ源に関する。
きるレーザ源は通信、光記録および光再生、光記憶への
応用等、広範な応用において役立つ。調整可能な半導体
レーザは小型であり、安価で広範囲にわたって電気的に
調整可能であるが、長波長および出力の安定性が貧弱に
なりがちである。固体状態導波レーザ(solid state wav
eguide laser)は良好な周波数安定性を有するが、調整
が困難である。従って、半導体レーザの便利な広範囲に
わたる電気的調整可能性と固体状態導波レーザの高度な
周波数安定性を組み合わせた新しい波長選択可能なレー
ザ源が必要となる。
は、調節可能なポンプ源、異なる各波長で光を発光する
導波レーザのアレイ、ポンプ源を適切な導波レーザ(wav
eguidelaser)に向けるルータからなる。第2ルータは全
レーザ出力を共通の出力導波路に向けるのに使用でき
る。好ましい実施例では、ルータは稠密波長分割マルチ
プレクサ(Dense Wavelength-Division Multiplexers:
DWDMs)であり、導波レーザは希土類がドーピング
されたファイバレーザであることが望ましい。代替的な
実施例において、ポンピング源を元とする様々な方法を
提供する。
λp2、・・・、λpnを調整可能なポンプ源10、それ
ぞれ異なる波長λs1、λs2、・・・、λsnで発光
可能なn個の導波レーザ11のアレイ、及び2つの波長ル
ータ12、13からなる波長選択可能なレーザ源の第1
の実施例である。ルータ12はその波長に基づき光をポ
ンピング源10から適切な導波路11に向け、ルータ1
3はレーザ11のそれぞれから共通の出力導波路14内
へ光を向ける。便宜上、ポンプ波長λpiは導波レーザ
をポンプし、λsiで発光すると仮定する。利点とし
て、出力信号λs(約1%)の一部はタップ15により
出力導波路14からタップ(tap)され、フォトダイオー
ド16により検出され、制御回路にフィードバックされ
る。制御回路17は調整およびポンプ源10のバイアス
の調節を可能にし、望ましい出力波長および出力を維持
する。この装置はファイバ導波路、平板導波路、または
これらの組み合わせを使用して実現できる。
AsPなどの半導体材からなる調整可能な分散ブラグリフ
レクタ(Distributed Bragg Reflector:DBR)レーザ
などの調整可能なポンプレーザである。波長ルータは、
ファイバブラッグ格子、薄膜干渉フィルタ、またはアレ
イド導波格子を含む各種商用技術を使用して構成できる
稠密波長分割マルチプレクサ(DWDMs)である。通信ア
プリケーションでは、導波レーザは1550nm帯域(1535-1
565nm)における信号出力波長λsのためのErがドーピン
グされた分散型フィードバック(DFB)ファイバ格子レ
ーザであり、典型的なポンプ波長λpが532,980および14
80nmであることが望ましい。
フィードバック信号を可能にし、タップ15および出力
信号のドレインを除去できる波長選択可能なレーザ源の
具体例を示す。ここでは、ポンプ波長λpおよび出力波
長λsを分離する波長分割マルチプレクサ(Wavelength
Division Multiplexer:WDM)20はポンプ源1
0およびルータ12間に配置される。他の場合には失わ
れてしまう伝搬λs信号はフィードバック信号として使
用される。
選択可能なレーザ源の具体例を示す。この装置は、ポン
プ源10がポンプリフレクタ30により提供される調整
可能なファイバ外部空胴レーザである点で図1と異な
る。リフレクタ30は調整可能なブラグ格子などの単一
のリフレクションピークを有する調整可能なリフレクタ
でもよい。各希土類ファイバレーザ11は、ポンプレー
ザ空胴がファイバレーザ11を取り囲むことができるよ
うに狭帯域または広帯域リフレクタなどのポンプリフレ
クタ31をポンピング波長λpiにて備える。レーザ11
は複数パス、空胴内ポンピングを使用することで、高い
ポンピング効率を実現する。
単一の広帯域ポンプリフレクタを出力ファイバ14(図
4を参照)内に配置することができる。その場合、ルー
ティングDWDMs12、13は同じでなければならない。
ポンプリフレクタ30のピークは調整され、そのレーザ
を選択するためにDWDMsの通過帯域の1つとラインアッ
プする。
rometer)、調整可能な標本化格子(tunable sampled gra
ting)、または調整可能な超格子構造(tunable superstr
ucture grating)などの、等しい距離で配置されたくし
状の反射ピークを持つ調整可能なリフレクタでも可能で
ある。くし状の空間位置は、一度に1つの反射ピークの
みがDWDM(「バーニヤ(vernier)」調整)の通過帯域の1
つとラインアップするようにくしが調整できるように、
ルータ通過帯域空間とはわずかに異なるよう設計によっ
て有利に選択される。前に述べたように、レーザ空胴用
の他のポンプリフレクタは、出力ファイバに配置される
ファイバレーザまたは広帯域ポンプリフレクタの後に配
置される狭帯域または広帯域リフレクタを使用できる。
は、結合ファセットなどの広帯域ポンプリフレクタでよ
く、他のポンプリフレクタ31は、DWDMs12、13の
通過帯域内のポンピング波長とそれ以外のポンピング波
長を切り換えるように選択された狭帯域ポンプリフレク
タも可能であり、これにより「オン」状態と「オフ」状
態を切り換える。このように1つ以上のチャンネルが1
つ以上のリフレクタ31を調整することで選択でき、反
射ピークはDWDMの1つ以上の通過帯域とラインアップで
きる。
バレーザ内に複数の異なる固定波長格子31を備える代
わりに、単一広帯域ポンプリフレクタ40が出力導波路
14内に配置される。この構造は図3と同様に空胴内ポ
ンピングを提供する。
レクタ40を使用せずに、導波路内に異なるポンプ波長
λpiで各固定反射波長を有する複数のブラッグ格子(図
示せず)を代わりに備えることができる。それが望まれ
る場合は、これらの格子は2つ以上の波長の制御可能ラ
ンチングに対して個別に切り換え可能にすることができ
る。
ting Router:WGR)50を1つ使用するだけでよ
い、経済的設計の波長選択可能なレーザ源を示す。この
設計は、WGRの入力ポートがシフトされると、出力ポ
ートが同じ数だけシフトし、最後のポートがラップアラ
ウンドされるという事実を利用する。
R50に入り、かつ出力ポートi’にルートされ、そこ
でファイバ格子レーザはλsiでポンプされる。信号お
よび使用されないポンプパワーは入力ポートN+1-iにフ
ィードバックされる。λpiとλsiとは入力ポートN+
1-iから出力ポート0’にルートされる。信号はカップ
ルアウトされ、ポンプλpiはリフレクタ40により逆
向きに同じパス上に反射される。
1、62がポンプ波長格子63と組み合わされてルータ
として使用される経済的設計の波長選択可能なレーザ源
を示す。特に、ポンプ波長格子63は各導波レーザ11
の入力部に提供され、レーザのアクティブ領域に入る前
に1ポンプ波長を除いたすべてのポンプ波長を反射す
る。格子63は波長λsiの導波路アンプ64へのλpiの
入力のみを許す。希土類がドープされた光導波路アンプ
64は有利に出力導波路内に配置され、残りのポンプ光
を使用して出力信号を増幅する。このポスト増幅技術は
図1および2の波長選択可能なレーザ源でも使用でき
る。
ポンピング光はスターカプラ61により分割され、各導
波レーザ11に1つずつの複数のビームとなる。しか
し、ポンピング光波長に応じて、レーザ11の1つのポ
ンピングビームのみが格子63を貫通し、レーザアクテ
ィブ領域に到達する。残りのレーザに対するポンピング
ビームはすべて反射される。このようにポンプ波長λpi
はλsiの発光を引き起こす。
ーカプラ62で共通出力経路14内に向けられ、そこで
エルビウム(Erbuim)アンプ64により有利に増幅され
る。さらに効率的なポンピングは、レーザポンプ波長を
反射する高度反射格子(図示なし)を各レーザの後に配
置することで達成できる。これは導波レーザをポンプレ
ーザ空胴内に配置し、効率的な空胴内ポンピングを行
う。
とができる多くの可能な実施例のごく一部を示すものに
すぎないことを理解されたい。本発明の精神と範囲内で
本技術によって様々な組み合わせが可能である。
Claims (9)
- 【請求項1】 複数のポンピング波長λp1、λp2、
・・・、λpnに調整可能なポンプ源と、 該ポンピング波長のそれぞれに反応して、λs1、λ
s2 、・・・、λsnの各波長で光を発出する複数の
導波レーザと、 該ポンプ源と該複数の導波レーザとを相互接続する光ル
ータとからなり、各ポンピング波長λpiは、該ポンピ
ング波長に反応してλsiで光を発出する各々の導波レ
ーザへ前記光ルータを介して向けられており、それによ
り、ポンピング波長によって決定される波長を有するレ
ーザ発光の選択が行なわれることを特徴とする波長選択
可能なレーザ源。 - 【請求項2】 請求項1に記載のレーザ源において、該
レーザ源は第2の光ルータと共通出力導波路とを含み、
該複数の導波レーザと該共通出力導波路との間に相互接
続された該第2のルータは、該波長レーザの出力を該出
力導波路に向けることを特徴とするレーザ源。 - 【請求項3】 請求項2に記載のレーザ源において、該
レーザ源はλsのサンプルに反応して該調整可能ポンプ
源の波長λsを調整するフィードバック制御ユニットを
含むことを特徴とするレーザ源。 - 【請求項4】 請求項1に記載のレーザ源において、該
複数の導波レーザは希土類金属がドーピングされた光フ
ァイバレーザからなることを特徴とするレーザ源。 - 【請求項5】 請求項1に記載のレーザ源において、該
複数の導波レーザは複数の四分の一波長シフトDFBフ
ァイバ格子レーザからなることを特徴とするレーザ源。 - 【請求項6】 請求項1に記載のレーザ源において、該
複数の導波レーザは、1540乃至1560nmの範囲の波長を発
することを特徴とするレーザ源。 - 【請求項7】 請求項1に記載のレーザ源において、該
光ルータは導波格子ルータであることを特徴とするレー
ザ源。 - 【請求項8】 請求項1に記載のレーザ源において、該
光ルータはスターカプラーとファイバ格子フィルタとか
らなることを特徴とするレーザ源。 - 【請求項9】 請求項1に記載のレーザ源において、該
ポンピング源が光学空胴を含むファイバ外部空胴レーザ
であり、少なくとも1つの該導波レーザが、該少なくと
も1つの導波レーザの空洞内ポンピングを行うために、
該光学空洞に配置されていることを特徴とするレーザ
源。
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