(57)【要約】      （修正有）【課題】偏光ファイバ上に出力反射器を有する安定化ポンプレーザを提供する。【解決手段】レーザ装置１００は、ポンプレーザデバイスと、近位端部および遠位端部を有し、近位端部でポンプレーザデバイスに結合された偏光ファイバ１２０とを備える。遠位端部付近で偏光ファイバ１２０上に、少なくとも１つの出力反射器１２２が書き込まれる。レーザビームがポンプレーザデバイスから偏光ファイバ１２０を通って伝送されるとき、１つの偏光モードのみに対応する。【選択図】図１
2014135485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプレーザデバイスと、
近位端部および遠位端部を有し、前記近位端部で前記ポンプレーザデバイスに結合された偏光ファイバと、
前記遠位端部付近で前記偏光ファイバ上に書き込まれた少なくとも１つの出力反射器とを備え、
レーザビームが前記ポンプレーザデバイスから前記偏光ファイバを通って伝送されるとき、１つの偏光モードのみに対応する、
レーザ装置。
【請求項２】
前記出力反射器が、前記偏光ファイバの前記遠位端部付近に製作された少なくとも１つのファイバブラッググレーティングを構成し、前記ポンプレーザデバイスが、前記偏光ファイバを通じて光ファイバジャイロスコープに光学的に結合される、請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
ポンプレーザデバイスを安定化させる方法であって、
第１の端部および反対側の第２の端部を有する偏光ファイバを設けるステップと、
前記第２の端部付近で前記偏光ファイバ上に少なくとも１つの出力反射器を形成するステップと、
前記偏光ファイバの前記第１の端部を前記ポンプレーザデバイスの出力に結合するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光ファイバ上に出力反射器を有する安定化ポンプレーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0001]光ファイバジャイロスコープによって正確に回転速度を感知する適用分野では、バイアス性能は、ジャイロスコープ内で使用される光源の安定性の影響を受けることが多い。光源の安定性は、ダイオードのポンプレーザの安定性の影響を受ける。通常、ポンプレーザの安定性を改善するには、レーザ放出波長を固定するための出力反射器として、長い偏光維持（ＰＭ）ファイバ上に製作されたファイバブラッググレーティングが使用される。さらに、安定した出力パワーを実現できるように、レーザ動作を「干渉性崩壊」モードで保つために、広いファイバブラッググレーティング反射帯域幅および長い偏光維持ファイバ長さが採用されてきた。
【０００３】
[0002]ブラッグ格子を含むＰＭファイバは、複屈折を伴う２つの偏光モードに対応し、一方はＰＭファイバの速い軸に沿った偏光モードであり、他方は遅い軸に沿った偏光モードである。レーザは、事実上、２つの偏光軸に対応する往復の長さが異なる２つの空胴を有する。レーザ内の利得媒体（半導体導波管）は、一方の偏光軸のみに対して利得を提供することが多いが、偏光維持ファイバと利得媒体との間の境界面における偏光交差結合により、事実上両方の偏光状態に対して利得が提供される。２つの偏光モードが干渉すると、出力ミラーの反射係数が温度の影響を受けやすくなり、ポンプレーザからの出力パワーの変動を招く。これらの変動は、ジャイロスコープの回転速度測定値に不安定性をもたらす。
【０００４】
[0003]別の従来の手法では、ファイバの事実上の複屈折を低減させるために、偏光維持ファイバの９０°のスプライスが用いられてきた。それにもかかわらず、この手法はやはり、ポンプレーザ空胴内の２つの偏光モードに対応し、それによってジャイロスコープの回転速度測定値に不安定性をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
偏光ファイバ上に出力反射器を有する安定化ポンプレーザを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[0004]レーザ装置は、ポンプレーザデバイスと、近位端部および遠位端部を有し、近位端部でポンプレーザデバイスに結合された偏光ファイバとを備える。遠位端部付近で偏光ファイバ上に、少なくとも１つの出力反射器が書き込まれる。レーザビームがポンプレーザデバイスから偏光ファイバを通って伝送されるとき、１つの偏光モードのみに対応する。
【０００７】
[0005]図面は例示的な実施形態のみを示すものであり、したがって範囲を限定すると見なされるべきではないことを理解した上で、例示的な実施形態について、添付の図面を使用して、追加の特定性および詳細とともに説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】[0006]一実施形態による安定化ポンプレーザ装置を示す図である。
【図２】[0007]図１の安定化ポンプレーザ装置の構成要素の一部の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0008]以下の詳細な説明では、実施形態について、当業者であれば本発明を実施できるのに十分なほど詳細に説明する。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態も利用できることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではない。
【００１０】
[0009]少なくとも１つの出力反射器（output reflector）を有する偏光ファイバに光学的に結合された半導体レーザチップ（または導波管）を含む安定化半導体レーザ（ポンプレーザとも呼ぶ）装置が提供される。半導体レーザ装置では、パワー変動を除去することによって、温度に対する感度が低減されている。これにより、光ファイバジャイロスコープなどの別のデバイスの光源を励起するためにポンプレーザ装置が使用されるときの波長およびパワーの安定性が改善される。
【００１１】
[0010]偏光ファイバは、一方のファイバ軸に対して実質上高い損失を有し、他方の直交するファイバ軸に対して実質上低い損失を有する。この損失の差は、偏光ファイバが事実上１つの偏光モードにしか対応しないファイバのように見えるほど大きい。半導体レーザチップに結合された偏光ファイバを使用することで、レーザ空胴内のあらゆる場所から望ましくない偏光モードが事実上なくなり、偏光維持ファイバ内の２つの偏光軸に関連する２つの空胴の長さによって引き起こされる干渉作用が完全に除去される。
【００１２】
[0011]偏光ファイバ上には、ファイバブラッググレーティングなどの１つまたは複数の出力反射器を製作することができ、それによってポンプレーザ装置に対する出力結合器が提供される。偏光ファイバは、偏光ファイバ上にファイバブラッググレーティングを書き込むのに望ましい光屈折特性を有するように、特別に処理することができる。ブラッグ格子は、標準的な製作技法によって、偏光ファイバ上に直接書き込むことができる。ブラッグ格子を偏光ファイバ上に直接書き込むことで、いくつかの従来の方法で行われる非偏光性の偏光維持ファイバと偏光器および反射器との接続によって引き起こされる偏光交差結合（polarization cross-coupling）を回避するという利点が得られる。現在の手法を用いることで、レーザパワーの不安定性の主な原因であるレーザ空胴内の望ましくない偏光モードが著しく低減される。
【００１３】
[0012]一実施形態では、ファイバブラッググレーティングは、約０．５ｎｍ以上の反射帯域幅および約２〜約１０パーセントの反射係数を有する。ポンプレーザのレーザダイオードチップからのファイバブラッググレーティングの距離は、少なくとも約１メートルである。さらに、このレーザがエルビウムドープファイバ光源を励起するために使用されるとき、偏光ファイバは、９８０ｎｍなどの動作波長で偏光特性を最適にする曲げ半径で保たれる。
【００１４】
[0013]本手法により、光ファイバジャイロスコープ内で使用されるファイバベースの光源の安定性が改善される。そのような光源の安定性は、ジャイロスコープの性能にとって重要な誘因の１つである。
【００１５】
[0014]図１および図２は、レーザ空胴内で１つの偏光モードのみに対応する一実施形態による安定化ポンプレーザ（stabilized pump laser）装置１００を示す。ポンプレーザ装置１００は、偏光ファイバ１２０に結合された半導体レーザダイオードパッケージ１１０を含む。レーザダイオードパッケージ１１０は、レーザダイオードチップ１１２およびレンズ１１４、ミラーなどの他の光学構成要素を収容する。レーザダイオード１１２は、半導体導波管などの利得媒体１１６を含む。レーザダイオード１１２は、図２に示すように、レンズ１１４を通じて偏光ファイバ１２０と光学的に連通する。レーザダイオードパッケージ１１０はまた、レーザダイオードチップ１１２を外部電源に結合するための複数の電気コネクタ１１８を有する。
【００１６】
[0015]偏光ファイバ１２０は、偏光ファイバ１２０の遠位端部付近に位置するファイバブラッググレーティングなどの少なくとも１つの出力反射器１２２を含む。偏光ファイバ１２０は、図１に示すように、レーザダイオードパッケージ１１０と出力反射器１２２との間にピグテイルコイル区間１２４を含む。ピグテイルコイル区間１２４は、コイルの曲げ半径の適切な選択により、ファイバの一方の偏光状態に対しては強い減衰を提供するのに対して、他方の偏光状態に対しては減衰を実質上与えない。一実施形態では、偏光ファイバの長さは、「干渉性崩壊」領域内でレーザ動作を保つために、少なくとも１メートルである。
【００１７】
[0016]図２に示すように、軸１４２に沿って単一の偏光モードに対応するレーザビーム１４０が、レーザダイオード１１２からレンズ１１４を通じて偏光ファイバ１２０内へ放出される。
【００１８】
[0017]一実施形態では、図１に示すように、ポンプレーザ装置１００を光ファイバジャイロスコープ１３０に光学的に結合することができる。ポンプレーザ装置１００はまた、ファイバ光源などの他のデバイスに結合することもできる。
【００１９】
[0018]例示的な実施形態では、偏光ファイバの通過軸は、最大利得を有する半導体チップの軸の可能な限り近くに位置合わせされる。ポンプレーザ装置内で寄生空胴作用を回避するために、反射防止被覆によって、偏光ファイバおよびレンズに面するチップの強い表面反射を最小にすることができる。
例示的な実施形態
[0019]例１は、ポンプレーザデバイスと、近位端部および遠位端部を有し、近位端部でポンプレーザデバイスに結合された偏光ファイバと、遠位端部付近で偏光ファイバ上に書き込まれた少なくとも１つの出力反射器とを備えるレーザ装置を含む。レーザビームがポンプレーザデバイスから偏光ファイバを通って伝送されるとき、１つの偏光モードのみに対応する。
【００２０】
[0020]例２は、ポンプレーザデバイスが、レンズを含むパッケージ内に収容されたレーザダイオードを構成する、例１に記載のレーザ装置を含む。
[0021]例３は、レーザダイオードが利得媒体を含む、例２に記載のレーザ装置を含む。
【００２１】
[0022]例４は、レーザダイオードが、レンズを通じて偏光ファイバと光学的に連通する、例２〜３のいずれかに記載のレーザ装置を含む。
[0023]例５は、パッケージが、レーザダイオードを外部電源に結合するための複数の電気コネクタを含む、例２〜４のいずれかに記載のレーザ装置を含む。
【００２２】
[0024]例６は、出力反射器が、偏光ファイバの遠位端部付近に製作された少なくとも１つのファイバブラッググレーティングを構成する、例１〜５のいずれかに記載のレーザ装置を含む。
【００２３】
[0025]例７は、偏光ファイバが、ポンプレーザデバイスと出力反射器との間にピグテイルコイル区間を含む、例１〜６のいずれかに記載のレーザ装置を含む。
[0026]例８は、ポンプレーザデバイスが、偏光ファイバを通じて光ファイバジャイロスコープに光学的に結合される、例１〜７のいずれかに記載のレーザ装置を含む。
【００２４】
[0027]例９は、レーザパッケージと、パッケージ内に収容されたポンプレーザダイオードと、パッケージ内に収容され、ポンプレーザダイオードと光学的に連通する少なくとも１つのレンズと、近位端部および遠位端部を有し、近位端部でポンプレーザダイオードに結合された偏光ファイバと、遠位端部付近で偏光ファイバ上に書き込まれた１つまたは複数のファイバブラッググレーティングとを備える装置を含む。レーザビームがポンプレーザダイオードから偏光ファイバを通って伝送されるとき、１つの偏光モードのみに対応する。
【００２５】
[0028]例１０は、遠位端部で偏光ファイバに光学的に結合された光ファイバジャイロスコープをさらに備える、例９に記載の装置を含む。
[0029]例１１は、ポンプレーザデバイスを安定化させる方法を含み、この方法は、第１の端部および反対側の第２の端部を有する偏光ファイバを設けるステップと、第２の端部付近で偏光ファイバ上に少なくとも１つの出力反射器を形成するステップと、偏光ファイバの第１の端部をポンプレーザデバイスの出力に結合するステップとを含む。
【００２６】
[0030]例１２は、出力反射器がファイバブラッググレーティングを構成する、例１１に記載の方法を含む。
[0031]例１３は、偏光ファイバの第２の端部を光ファイバジャイロスコープに光学的に結合するステップをさらに含む、例１１および１２のいずれかに記載の方法を含む。
【００２７】
[0032]本発明は、本質的な特徴から逸脱することなく、他の形態で実施することもできる。記載の実施形態は、あらゆる点で、限定ではなく例示のみを目的とすると見なされるべきである。したがって、本発明は、特許請求の範囲およびその均等物のみによって限定されるものとする。
【符号の説明】
【００２８】
１００  安定化ポンプレーザ装置
１１０  半導体レーザダイオードパッケージ
１１２  レーザダイオードチップ
１１４  レンズ
１１６  利得媒体
１１８  電気コネクタ
１２０  偏光ファイバ
１２２  出力反射器
１２４  ピグテイルコイル区間
１３０  光ファイバジャイロスコープ
１４０  レーザビーム
１４２  軸
【図１】
2014135485.tif 000003
【図２】
2014135485.tif 000004
【外国語明細書】
2014135485000001.pdf