JPS61248581A - 四光子混合レ−ザ装置 - Google Patents
四光子混合レ−ザ装置Info
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- JPS61248581A JPS61248581A JP9059485A JP9059485A JPS61248581A JP S61248581 A JPS61248581 A JP S61248581A JP 9059485 A JP9059485 A JP 9059485A JP 9059485 A JP9059485 A JP 9059485A JP S61248581 A JPS61248581 A JP S61248581A
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- JP
- Japan
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- light
- optical fiber
- fiber
- wavelength
- stokes
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S3/30—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects
- H01S3/302—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects in an optical fibre
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
- H01S3/083—Ring lasers
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光通信に利用する。本発明は四光子混合によっ
て光ファイバ内で発生するストークス光、反ストークス
光を帰還接続することによって生ずるレーザ装置で発振
波長を制御する装置に関するものである。
て光ファイバ内で発生するストークス光、反ストークス
光を帰還接続することによって生ずるレーザ装置で発振
波長を制御する装置に関するものである。
本発明は、四光子混合レーザ装置において、光ファイバ
の複屈折を制御することにより、その光ファイバのスト
ークス光および反ストークス光の波長を変化させて、 一つの装置で異なる波長の出力光を得ることができるよ
うにしたものである。
の複屈折を制御することにより、その光ファイバのスト
ークス光および反ストークス光の波長を変化させて、 一つの装置で異なる波長の出力光を得ることができるよ
うにしたものである。
光ファイバにポンプ光として高エネルギ密度の光を注入
し、信号光として微小パワーの光をその光ファイバに入
射させると、光ファイバ材料の非線形効果による四光子
混合によって、ポンプ光のエネルギの一部が信号光波長
に変換され、結果的に信号光のパワーが増幅される。こ
の原理に基づいて、従来光ファイバ出射端での特定の波
長成分のパワーの一部を帰還させることによって特定の
波長の光を増幅および発振させることができる装置が知
られている。第２図にその従来例装置を示す。ポンプ用
光源１からのポンプ光は光ファイバ２に入射される。光
ファイバの出射端でその出力の一部がハーフミラ−５お
よびミラー６．７を用いて入射端のハーフミラ−４に帰
還される。さらにポンプ光と帰還させた光とによって光
ファイバ２の内部で相互作用を起こして増幅させ、ハー
フミラ−５を通過した光のうち、増幅された特定波長の
光のみをモノクロメータなどの波長選択装置８によって
取り出す。四光子混合め場合、ポンプ光の波長をλ１、
ポンプ光に対して同一の周波数シフト量で長波長側およ
び短波長側に発生する信号光およびアイドラ光の波長を
それぞれλ３、λ１とし、規格化周波数シフト量をΔＶ
とするとこれら３つの光波の間には次の関係式が成り立
つ。
し、信号光として微小パワーの光をその光ファイバに入
射させると、光ファイバ材料の非線形効果による四光子
混合によって、ポンプ光のエネルギの一部が信号光波長
に変換され、結果的に信号光のパワーが増幅される。こ
の原理に基づいて、従来光ファイバ出射端での特定の波
長成分のパワーの一部を帰還させることによって特定の
波長の光を増幅および発振させることができる装置が知
られている。第２図にその従来例装置を示す。ポンプ用
光源１からのポンプ光は光ファイバ２に入射される。光
ファイバの出射端でその出力の一部がハーフミラ−５お
よびミラー６．７を用いて入射端のハーフミラ−４に帰
還される。さらにポンプ光と帰還させた光とによって光
ファイバ２の内部で相互作用を起こして増幅させ、ハー
フミラ−５を通過した光のうち、増幅された特定波長の
光のみをモノクロメータなどの波長選択装置８によって
取り出す。四光子混合め場合、ポンプ光の波長をλ１、
ポンプ光に対して同一の周波数シフト量で長波長側およ
び短波長側に発生する信号光およびアイドラ光の波長を
それぞれλ３、λ１とし、規格化周波数シフト量をΔＶ
とするとこれら３つの光波の間には次の関係式が成り立
つ。
−・・−−−・−（１１
このときの波長λ１、８、λ、の光波の光ファλ
イバ２の中の位相定数をそれぞれに、 、ｋ、 、ｋＡ
とすると位相整合条件 に、＋ｋＡ−２ｋｐ ＝０ −・−・（２）が
満足されなければならない。この位相整合条件は、光フ
ァイバ材料の屈折率分散による項Δｋ（Δ′ｖ）と光フ
ァイバの構造等による項ｆ （Δ））に分離でき Δｋ（Δ′ｖ）＋ｆ （Δ））＝０ ・・−（３）
となる。第３図は種々のポンプ波長について石英系光フ
ァイバのΔｋ（Ｐ）とΔフとの関係を示している。また
一点鎖線は−ｆ（Δ））を模式的に示したものである。
とすると位相整合条件 に、＋ｋＡ−２ｋｐ ＝０ −・−・（２）が
満足されなければならない。この位相整合条件は、光フ
ァイバ材料の屈折率分散による項Δｋ（Δ′ｖ）と光フ
ァイバの構造等による項ｆ （Δ））に分離でき Δｋ（Δ′ｖ）＋ｆ （Δ））＝０ ・・−（３）
となる。第３図は種々のポンプ波長について石英系光フ
ァイバのΔｋ（Ｐ）とΔフとの関係を示している。また
一点鎖線は−ｆ（Δ））を模式的に示したものである。
この図より波長λ、が１μｍ近傍ではΔｋ（丁）の６丁
に対する変化は急激であり、波長１．２５μＭ近傍では
なだらかになっている。ポンプ光から６丁。だけ異なる
信号光に対して（３）式の位相整合条件を成立させよう
とすると、従来、波長１μ曙あるいは短波長側および１
．２５μ−より長波長側では、例えばポンプ光、信号光
を基本モードであるＬＰｏ＋モードとするには、アイド
ラ光を高次モードに選ぶことによって位相整合をとって
いた。また、波長１．２５μｍ近傍では、ポンプ光、信
号光、アイドラ光の３光波をいずれもＬＰｏ＋モードと
することができ位相整合を得るための複雑なモード選択
の必要はない。
に対する変化は急激であり、波長１．２５μＭ近傍では
なだらかになっている。ポンプ光から６丁。だけ異なる
信号光に対して（３）式の位相整合条件を成立させよう
とすると、従来、波長１μ曙あるいは短波長側および１
．２５μ−より長波長側では、例えばポンプ光、信号光
を基本モードであるＬＰｏ＋モードとするには、アイド
ラ光を高次モードに選ぶことによって位相整合をとって
いた。また、波長１．２５μｍ近傍では、ポンプ光、信
号光、アイドラ光の３光波をいずれもＬＰｏ＋モードと
することができ位相整合を得るための複雑なモード選択
の必要はない。
しかしこの従来の方法では、いずれもある波長の光信号
に対して位相整合を成り立たせるためには、光ファイバ
のコア径、比屈折率差等の光ファイバのパラメータを一
義的に決定させなければならない。異なる波長の光に対
しては、異なるパラメータをもつ光ファイバを利用する
ことが必要であり、第２図に示した装置をレーザとして
利用するには実用上極めて不便であった。
に対して位相整合を成り立たせるためには、光ファイバ
のコア径、比屈折率差等の光ファイバのパラメータを一
義的に決定させなければならない。異なる波長の光に対
しては、異なるパラメータをもつ光ファイバを利用する
ことが必要であり、第２図に示した装置をレーザとして
利用するには実用上極めて不便であった。
本発明は、これを改良するもので、信号光の波長に応じ
て光ファイバの屈折率差、コア径等のパラメータを精密
に設定することなく広帯域にわたって光を効率よく増幅
できる装置を提供することを目的とする。
て光ファイバの屈折率差、コア径等のパラメータを精密
に設定することなく広帯域にわたって光を効率よく増幅
できる装置を提供することを目的とする。
本発明は、この光ファイバの一端にポンプ光を入射する
光源と、この光ファイバの他端の出力光を分岐して上記
一端に帰還させ上記ポンプ光に重畳させる手段と、この
光ファイバの上記他端から上記ポンプ光によりこの光フ
ァイバ内で生じたストークス光および反ストークス光を
抽出する手段とを備えた四光子混合レーザ装置において
、上記光ファイバの複屈折を制御する手段を備えたこと
を特徴とする。
光源と、この光ファイバの他端の出力光を分岐して上記
一端に帰還させ上記ポンプ光に重畳させる手段と、この
光ファイバの上記他端から上記ポンプ光によりこの光フ
ァイバ内で生じたストークス光および反ストークス光を
抽出する手段とを備えた四光子混合レーザ装置において
、上記光ファイバの複屈折を制御する手段を備えたこと
を特徴とする。
光ファイバの複屈折を制御すると、ストークス光および
反ストークス光の波長が変化する。したがって、一つの
装置で異なる波長の出力光を発振または増幅させること
ができる。
反ストークス光の波長が変化する。したがって、一つの
装置で異なる波長の出力光を発振または増幅させること
ができる。
（実施例）
第１図は本発明の実施例装置構成図である。
第２図と対応する部分には同一符号を付けてある。
光ファイバ２として真円および複屈折性光ファイバが用
いられ、光ファイバ２に複屈折を誘起させる応力複屈折
制御装置３が備えられている。ここで複屈折を誘起した
光ファイバ２の軸の方向をｘ、ｙ方向に定める。
いられ、光ファイバ２に複屈折を誘起させる応力複屈折
制御装置３が備えられている。ここで複屈折を誘起した
光ファイバ２の軸の方向をｘ、ｙ方向に定める。
いま、ポンプ光の波長λ、が１．２５μｍ以下とすると
、第３図よりΔｋ（６丁）は正となるのでポンプ光の偏
波面の方向をｙ方向と定め、増幅すべき波長λ、なる信
号光の偏波面はＸ方向とすると（３）式中のｆ（Δ′ｖ
）は次式で与えられる。
、第３図よりΔｋ（６丁）は正となるのでポンプ光の偏
波面の方向をｙ方向と定め、増幅すべき波長λ、なる信
号光の偏波面はＸ方向とすると（３）式中のｆ（Δ′ｖ
）は次式で与えられる。
ｆ（Δ））＝−４π（ＢＳ＋Ｂ９ ）／λｐ −（４
）ここに、Ｂ、は光ファイバの構造に起因する複屈折で
あり、Ｂ、は光ファイバ内の応力複屈折である。したが
って第１図に示すように、光ファイバ２に印加されてい
る応力を何らかの形でＢ８およびまたはｆ（Δ′ｖ）を
変化させることによって、結果的に ΔＶ−ヘフ。
）ここに、Ｂ、は光ファイバの構造に起因する複屈折で
あり、Ｂ、は光ファイバ内の応力複屈折である。したが
って第１図に示すように、光ファイバ２に印加されてい
る応力を何らかの形でＢ８およびまたはｆ（Δ′ｖ）を
変化させることによって、結果的に ΔＶ−ヘフ。
において、
Δｋ（ΔＶ ｏ） ＋ ｆ （ΔＩ’ ｏ） ＝ ０
−＝−（５）なる位相整合をとることができ
ることがわかる。
−＝−（５）なる位相整合をとることができ
ることがわかる。
この装置における偏波面の制御は、光ファイバ２中で発
生したストークス光あるいはアイドラ光を使用するので
必要はない。
生したストークス光あるいはアイドラ光を使用するので
必要はない。
一方、光ファイバに印加する応力としては、圧力Ｓ、曲
げＲ５温度Ｔなどである。一般に応力複屈折り、は Ｂ、＝Ｆ（ΔＴ、ΔＲ１ΔＳ） で表わされる。従って、光ファイバに印加する圧力、光
ファイバを曲げる半径、光ファイバに印加する温度等で
、応力複屈折は変化する。このような作用によって光フ
ァイバ２内で生じたストークス光およびアイドラ光をフ
ィードバックして、四光子混合によってストークス光お
よび反ストークス光を効率よく増幅することができる。
げＲ５温度Ｔなどである。一般に応力複屈折り、は Ｂ、＝Ｆ（ΔＴ、ΔＲ１ΔＳ） で表わされる。従って、光ファイバに印加する圧力、光
ファイバを曲げる半径、光ファイバに印加する温度等で
、応力複屈折は変化する。このような作用によって光フ
ァイバ２内で生じたストークス光およびアイドラ光をフ
ィードバックして、四光子混合によってストークス光お
よび反ストークス光を効率よく増幅することができる。
応力複屈折制御装置の実施例の一例として、曲げを印加
する応力複屈折制御装置について、曲げ径と周波数シフ
ト量との関係を第４図に示す。第４図より曲げ半径を小
さくするにつれて、周波数シフト量が大きくなることが
わかる。したがって本装置における発振波長の制御は曲
げ径を変化させることによっても可能であることがわか
る。
する応力複屈折制御装置について、曲げ径と周波数シフ
ト量との関係を第４図に示す。第４図より曲げ半径を小
さくするにつれて、周波数シフト量が大きくなることが
わかる。したがって本装置における発振波長の制御は曲
げ径を変化させることによっても可能であることがわか
る。
第５図は光ファイバの複屈折を制御する機械的手段の一
例を示す図である。この例は実験室的な構造であって、
光ファイバー２を二枚の板３１で挟み、この二枚の板３
１の両面からバイス３２で締め付ける構造のものである
。このバイス３２の締め付けの強さにより、複屈折の程
度を制御することができる。
例を示す図である。この例は実験室的な構造であって、
光ファイバー２を二枚の板３１で挟み、この二枚の板３
１の両面からバイス３２で締め付ける構造のものである
。このバイス３２の締め付けの強さにより、複屈折の程
度を制御することができる。
このほかの構造として、上記構造のものでバイスの代わ
りに油圧シリンダで圧縮するもの、光ファイバを堅固な
ボビンに巻回し、これを外側からベルト状の構造物で締
め付ける構造のものなどがある。
りに油圧シリンダで圧縮するもの、光ファイバを堅固な
ボビンに巻回し、これを外側からベルト状の構造物で締
め付ける構造のものなどがある。
また、複屈折光ファイバを用いる場合には、その光ファ
イバの環境条件、例えば温度を変化しても複屈折を制御
することができる。
イバの環境条件、例えば温度を変化しても複屈折を制御
することができる。
以上説明したように、この四光子混合レーザ装置では、
真円あるいは複屈折光ファイバを用い、曲げ、圧力、温
度等機械的手段により光ファイバ内の応力複屈折を変化
させることによって、光ファイバ中で発生するストーク
ス光およびアイドラ光の波長シフト量を変化させる。光
ファイバ出射端での光の一部を帰還させて安定広帯域で
ありかつ高効率なストークス光およびアイドラ光の増幅
ができる。また、この発明によれば、用いる光ファイバ
のコア径、比屈折率差などのパラメータを必要とするス
トークス光、アイドラ光の波長に応じて精密に設定する
必要がなく、一つの装置で波長の異なる出力光が得る利
点がある。
真円あるいは複屈折光ファイバを用い、曲げ、圧力、温
度等機械的手段により光ファイバ内の応力複屈折を変化
させることによって、光ファイバ中で発生するストーク
ス光およびアイドラ光の波長シフト量を変化させる。光
ファイバ出射端での光の一部を帰還させて安定広帯域で
ありかつ高効率なストークス光およびアイドラ光の増幅
ができる。また、この発明によれば、用いる光ファイバ
のコア径、比屈折率差などのパラメータを必要とするス
トークス光、アイドラ光の波長に応じて精密に設定する
必要がなく、一つの装置で波長の異なる出力光が得る利
点がある。
第１図は本発明による波長可変四光子混合レーザの実施
例を示す構成図。 第２図は従来例装置の構成図。 第３図は石英光ファイバのΔｋ（６丁）と６丁の関係を
示す図。 第４図は曲げ径と周波数シフト量の関係を示す図。 第５図は光ファイバの複屈折を制御する手段の一例を示
す図。 １・・・ポンプ用光源、２・・・光ファイバ、３・・・
応力複屈折制御装置、４．５・・・ハーフミラ−１６，
７・・・ミラー、８・・・モノクロメータ（波長選択装
置）、９・・・レンズ。
例を示す構成図。 第２図は従来例装置の構成図。 第３図は石英光ファイバのΔｋ（６丁）と６丁の関係を
示す図。 第４図は曲げ径と周波数シフト量の関係を示す図。 第５図は光ファイバの複屈折を制御する手段の一例を示
す図。 １・・・ポンプ用光源、２・・・光ファイバ、３・・・
応力複屈折制御装置、４．５・・・ハーフミラ−１６，
７・・・ミラー、８・・・モノクロメータ（波長選択装
置）、９・・・レンズ。
Claims (2)
- （１）光ファイバと、 この光ファイバの一端にポンプ光を入射する光源と、 この光ファイバの他端の出力光を分岐して上記一端に帰
還させ上記ポンプ光に重畳させる手段と、この光ファイ
バの上記他端から上記ポンプ光によりこの光ファイバ内
で生じたストークス光および反ストークス光を抽出する
手段と を備えた四光子混合レーザ装置において、 上記光ファイバの複屈折を制御する手段を備えたことを
特徴とする四光子混合レーザ装置。 - （２）制御する手段は、機械的に光ファイバを変形させ
る手段である特許請求の範囲第（１）項に記載の四光子
混合レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9059485A JPS61248581A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 四光子混合レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9059485A JPS61248581A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 四光子混合レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61248581A true JPS61248581A (ja) | 1986-11-05 |
Family
ID=14002790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9059485A Pending JPS61248581A (ja) | 1985-04-26 | 1985-04-26 | 四光子混合レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61248581A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5386314A (en) * | 1993-09-10 | 1995-01-31 | At&T Corp. | Polarization-insensitive optical four-photon mixer with orthogonally-polarized pump signals |
| RU2481681C1 (ru) * | 2011-11-24 | 2013-05-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Лазер со сканированием пучка |
| JP2017187643A (ja) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | キヤノン株式会社 | 光源装置及びそれを用いた情報取得装置 |
-
1985
- 1985-04-26 JP JP9059485A patent/JPS61248581A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5386314A (en) * | 1993-09-10 | 1995-01-31 | At&T Corp. | Polarization-insensitive optical four-photon mixer with orthogonally-polarized pump signals |
| RU2481681C1 (ru) * | 2011-11-24 | 2013-05-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Лазер со сканированием пучка |
| JP2017187643A (ja) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | キヤノン株式会社 | 光源装置及びそれを用いた情報取得装置 |
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