JP5437579B2 - 大モード面積でマルチモードの利得生成光ファイバを用いる高パワー光学装置 - Google Patents
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Description
本発明を詳細に述べる前に、まず図1に戻ると、図1は、光源14から発する信号光(λs)をポンプ光(λp)がGPF12の中で吸収されると同時に増幅するLMAでマルチモードのGPF12を備える光増幅器(OA:optical amplifier)10を示している。さらに具体的には、典型的には異なる波長を有する信号光およびポンプ光は、それぞれ別個の典型的には標準の入力光ファイバ24および26を介して波長分割マルチプレクサ(WDM)18へ伝送される。WDM18は、信号およびポンプ光をGPF12のコアの中に結合される典型的には標準の入力ファイバ22上へ多重化する。入力ファイバ22、24および26は、小さなコア面積のシングル・モード・ファイバであってよく、または入力ファイバ22、24および26はより大きなコア面積のマルチモード・ファイバであってよく、しかしいずれにしてもファイバは、好ましくは信号およびポンプ光が同じシングル横モード(例えば基本モード)で伝播するように設計される。代替として、ポンプ光は、他のモードで伝播してもよく、すなわち、ポンプ光のモード群が少なくともシングル・モードの信号光を含むならば、ポンプ光はいくらかマルチモード化されてよい。
Claims (16)
- シングル横モードの信号光および少なくとも同じシングル横モードのポンプ光を伝播するように構成される第1のコア領域を有する入力ファイバと、
前記ポンプ光の高輝度光源と、
第2のコア領域および前記第2のコア領域を囲むクラッド領域を有するマルチモードの利得生成光ファイバとを含み、前記第2のコア領域の断面積が350μm2を超えると共に前記第1のコア領域の前記断面積を超え、前記第2のコア領域は、前記ポンプ光が前記第2のコア領域に結合され前記第2のコア領域の中で吸収されるときにその中で伝播する前記信号光に利得を与えるように構成されており、さらに、
前記信号光および前記ポンプ光を前記第1のコア領域から前記第2のコア領域の中に結合すると共に、前記モードの次数を変化させることなく前記入力ファイバ中の前記信号光および前記ポンプ光のモードフィールド面積を変えて前記第2のコア領域中の対応するモードフィールド面積を整合するモードサイズエクスパンダとを含むことを特徴とする高パワー光ファイバ装置。 - 前記モードサイズエクスパンダがファイバベースのGRINレンズを含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記信号光が1500〜1600nmの範囲の波長を有し、前記ポンプ光が1480〜1490nmの波長を有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記利得生成ファイバがErで添加されていることを特徴とする請求項3に記載の装置。
- 前記ポンプ光源が、
低輝度の第1のポンプ光を発生させるLDのアレイと、
前記第1のポンプ光によってポンプされるファイバレーザとを含み、前記ファイバレーザの出力が前記利得生成ファイバをポンプするように構成されることを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記ファイバレーザが、
前記低輝度ポンプ光に応答してより高輝度の第2のポンプ光を発生させる第1のファイバレーザと、
前記より高輝度の第2のポンプ光に応答して前記より高輝度のポンプ光の波長をシフトアップするラマンファイバレーザとを含み、前記シフトアップされたポンプ光が前記利得生成ファイバに供給されて前記信号光を増幅することを特徴とする請求項5に記載の装置。 - 前記LDのアレイが、前記低輝度の第1のポンプ光を900〜1000nmの波長で発生させるように構成され、前記第1のファイバレーザが前記より高輝度の第2のポンプ光を発生させるように構成されるYb添加ファイバレーザを含み、前記ラマンレーザが、前記第2のポンプ光に応答して前記波長をシフトして前記信号光を増幅することを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 前記Yb添加レーザがクラッドポンプ式ファイバレーザを含み、前記ラマンレーザがカスケード式ラマン共振器レーザを含むことを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 前記第2のコア領域の面積が800μm2を超えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- ポンプ光の前記高輝度光源が、異なる波長をそれぞれ有する複数のポンプ光光源を含み、前記ポンプ光および前記信号光が前記入力ファイバの上へ多重化されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記装置が光増幅器を備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記装置がレーザを備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記利得生成ファイバがシングルクラッドファイバを備えることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記入力ファイバが、前記ポンプ光がその中で前記信号光と同じシングル横モードだけで伝播するように構成されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記モードサイズエクスパンダがファイバセグメントを備え、ファイバセグメントのコア領域の断面積が前記セグメントの縦軸に沿って先細りであり、前記セグメントが、前記第2のコア領域に隣接する比較的により大きい面積と前記第1のコア領域に隣接する比較的により小さい面積とを有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 信号光およびポンプ光の双方を基本横モードで伝播するように構成される、第1のコア領域を有する入力ファイバと、
低輝度の第1のポンプ光を発生させるLDのアレイと、前記低輝度ポンプ光に応答してより高輝度の第2のポンプ光を発生させる第1のファイバレーザと、前記より高輝度の第2のポンプ光に応答して前記より高輝度のポンプ光の波長をシフトアップするラマンファイバレーザとを含む前記ポンプ光の高輝度光源とを含み、前記シフトアップされたポンプ光が前記信号光を増幅するように前記利得生成ファイバに供給され、さらに、
第2のコア領域と前記第2のコア領域を囲むクラッド領域とを有するマルチモードの利得生成Er添加シングルクラッド光ファイバを含み、前記第2のコア領域の断面積が、800μm2を超えると共に前記第1のコア領域の断面積を超え、前記第2のコア領域は、前記ポンプ光が前記第2のコア領域に結合され前記第2のコア領域の中で吸収されるときにその中で伝播する前記信号光に利得を与えるように構成され、さらに、
前記信号光および前記ポンプ光を前記第1のコア領域から前記第2のコア領域の中に結合すると共に、前記入力ファイバ中の前記信号光および前記ポンプ光のモードフィールド面積を変えて前記第2のコア領域中の対応するモードフィールド面積を整合する、ファイバベースのGRINレンズ モードサイズエクスパンダを含み、
前記信号光が1500〜1600nmの範囲の波長を有し、前記ポンプ光が1480〜1490nmの波長を有することを特徴とする高パワー光ファイバ増幅器。
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