(57)【要約】光システム（３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、２３０、３０００、４０００、５０００、６０００、および７０００）は、伝送フィルタ・デバイス（３４、４４、５４、６４、７４、８４、９４、１０４、１３４、１４４、１５４、１６４、１７４、２３４、３５００、４５００、５４００、６５００、７５００）、帰還メカニズム（３８、４８、５８、６８、７８、８８ａ〜８８ｄ、９８ａ〜９８ｂ、１０５、１３５、１４８、１５８、１６８ａ〜１６８ｂ、１７８、２３８、３８００、４８００、５８００、６８００、７８００）、および１つまたは複数の放射源（３２、４２ａ〜４２ｂ、５２ａ〜５２ｄ、６２ａ〜６２ｂ、７２ａ〜７２ｄ、８２ａ〜８２ｄ、９２ａ〜９２ｄ、１０２ａ〜１０２ｄ、１３２ａ〜１３２ｄ、１４２ａ〜１４２ｂ、１５２ａ〜１５２ｂ、１６２ａ〜１６２ｂ、１７２ａ〜１７２ｄ、２３２ａ〜２３２ｄ、３２００ａ〜３２００ｎ、４２００ａ〜４２００ｎ、５２００、６２００ａ〜６２００ｎ、７２００ａ〜７２００ｎ）を備える。それぞれの放射源は、所定の波長帯域および偏光の出力信号を発生し、また伝送フィルタ・デバイスの別の入力ポートにカップリングされる。それぞれの放射源からの出力信号に応答する、伝送フィルタ・デバイスは、少なくとも１つの出力ポートから出力信号を発生する。帰還メカニズムは、伝送フィルタ・デバイスを通じて放射源のそれぞれに送り返される帰還信号を供給し放射源のそれぞれを安定化するために伝送フィルタ・デバイスの少なくとも１つの出力ポートにカップリングされる。装置は偏光維持であり、その装置において、１つまたは複数の放射源、伝送フィルタ・デバイス、および帰還メカニズムは、その偏光の主軸が実質的に揃えられるように相互接続される。
2007503112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置（３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、２３０、３０００、４０００、５０００、６０００、および７０００）であって、
少なくとも１つの放射源（３２，４２ａ〜４２ｂ、５２ａ〜５２ｄ、６２ａ〜６２ｂ、７２ａ〜７２ｄ、８２ａ〜８２ｄ、９２ａ〜９２ｄ、１０２ａ〜１０２ｄ、１３２ａ〜１３２ｄ、１４２ａ〜１４２ｂ、１５２ａ〜１５２ｂ、１６２ａ〜１６２ｂ、１７２ａ〜１７２ｄ、２３２ａ〜２３２ｄ、３２００ａ〜３２００ｎ、４２００ａ〜４２００ｎ、５２００、６２００ａ〜６２００ｎ、７２００ａ〜７２００ｎ）であって、それぞれ所定の波長帯域および偏光で出力信号を選択的に発生する放射源と、
前記少なくとも１つの放射源のそれぞれ１つにカップリングされた別の入力ポート（２３４ｊ〜２３４ｍ）および前記少なくとも１つの放射源により発生される前記出力信号から濾過された出力信号を発生するための少なくとも１つの出力ポート（７４ｄ〜７４ｅ、８４ｄ、１０４ｄ〜１０４ｆ、１３４ｄ〜１３４ｅ、１４４ｄ、１５４ａ〜１５４ｂ、１７４ｄ、１３４ｄ）を備える伝送フィルタ手段（３４、４４、５４、６４、７４、８４、９４、１０４、１３４、１４４、１５４、１６４、１７４、２３４、３５００、４５００、５４００、６５００、７５００）と、
前記少なくとも１つの放射源のそれぞれを安定化するため前記伝送フィルタ手段を通じて送り返される帰還信号を供給する前記伝送フィルタ手段の前記少なくとも１つの出力ポートの少なくとも１つにカップリングされる帰還メカニズム（３８、４８、５８、６８、７８、８８ａ〜８８ｄ、９８ａ〜９８ｂ、１０５、１３５、１３８ａ〜１３８ｄ、１４８、１５８、１６８ａ〜１６８ｂ、１７８、２３８、３８００、４８００、５８００、６８００、７８００）とを含み、
前記少なくとも１つの放射源、前記伝送フィルタ手段、および前記帰還メカニズムは、その偏光の主軸が実質的に揃えられるように相互接続される形で偏光維持である装置。  
【請求項２】
装置であって、
前記伝送フィルタ手段の前記少なくとも１つの出力ポートは、基本出力ポート（１５４ｂ、２３４ｂ）を含み、
前記帰還メカニズムは、前記装置からの出力信号として前記基本出力ポートから受信された前記濾過された出力信号の主要部分を渡し、前記伝送フィルタ手段を通じて前記濾過された出力信号の残り部分を返し、放射帰還信号として前記波長帯域および偏光を発生する前記それぞれの少なくとも１つの放射源のそれぞれに前記波長帯域および偏光を送出するために前記伝送フィルタ手段の前記基本出力ポートにカップリングされている反射器手段（１５６、２３８）を備える請求項１に記載の装置。  
【請求項３】
さらに、前記伝送フィルタ手段の前記基本出力ポートと帰還手段との間にカップリングされている時間遅延素子（３６、４６、５６、６６、７６、８６ａ〜８６ｄ、９６ａ〜９６ｂ、１０６、１３６、１４６、１５６、１６６ａ〜１６６ｂ、１７６、１３６、３６００、４６００、５６００、６６００、７６００）を備える請求項２に記載の装置。  
【請求項４】
さらに、
前記帰還メカニズムから前記濾過された出力信号の前記主要部分を受信し、その第１の部分を前記装置の前記出力に送出するためにカップリングされているタップ（５９、７９、８９、９９、１０９、１３９、３９００、４９００、６９００、７９００）と、
前記装置を使用してシステム内の切断を検出し、切断が検出されたときに前記少なくとも１つの放射源の出力を低減するために前記タップにカップリングされた後方反射モニタ（５７、７７、８７、９７、１０７、１３７、１７７、３７００、４７００、６７００、７７００）とを備え、
前記少なくとも１つの放射源は、高出力源である請求項２に記載の装置。  
【請求項５】
前記伝送フィルタ手段は、伝送フィルタである請求項１に記載の装置。  
【請求項６】
前記伝送フィルタ手段は、伝送フィルタ、アレイ導波路格子、マッハ・ツェンダ干渉計、リング共振器フィルタ、伝送フィルタおよびコンバイナ、誘電体鏡、誘電体鏡の連結、回折格子、格子補助カプラ、長周期格子、およびアレイ導波路格子波長および／または偏光多重化フィルタからなるグループのうちの１つから選択される請求項１に記載の装置。
【請求項７】
さらに、
前記受信された波長の信号の電力を検出し、前記波長帯域および偏光信号を発生する前記少なくとも１つの放射源の前記１つへの出力制御信号を発生してその放射源を安定化するため、前記少なくとも１つの放射源にカップリングされていない前記伝送フィルタ手段の前記別々の所定の入力ポートのそれぞれにカップリングされた別の光検出器（２３９ａ〜２３９ｄ）を備え、
前記帰還メカニズムは、前記装置からの出力信号として前記基本出力ポートから受信された前記濾過された出力信号の主要部分を通し、前記少なくとも１つの放射源のそれぞれからの波長帯域および偏光信号が前記少なくとも１つの放射源により使用される入力ポートと異なる伝送フィルタ手段の別の所定の入力ポートに出現するように前記伝送フィルタ手段を通して前記濾過された出力信号の残り部分を返すため、前記伝送フィルタ手段の前記少なくとも１つの出力ポートのうちの１つを形成する基本出力ポート（２３４ｄ）にカップリングされた反射器手段（２３８）を備える請求項１に記載の装置。  
【請求項８】
さらに、前記伝送フィルタ手段の前記基本出力ポートと前記反射器手段との間にカップリングされた時間遅延素子（２３６）を備える請求項７に記載の装置。  
【請求項９】
前記少なくとも１つの放射源は、少なくとも第１の放射源および第２の放射源を備え、それぞれ前記伝送フィルタ手段の別の所定の入力ポートへの別の出力信号を発生し、前記少なくとも第１および第２の放射源からの前記出力信号は異なる波長帯域、他の放射源の信号からの同じ波長帯域であるが異なる偏光、および他の放射源の信号からの異なる波長帯域および異なる偏光からなるグループから選択される請求項１に記載の装置。  
【請求項１０】
前記伝送フィルタ手段の基本出力ポート（７４ｄ、８４ｄ、９４ｄ、１０４ｄ、１３４ｄ、１５４ａ、１７４ａ）からの前記濾過された出力信号は、前記装置から出力信号として伝送され、前記帰還メカニズムは、前記伝送フィルタ手段の第１の高次回折出力ポート（７４ｅ、９４ｅ、１０４ｅ、１３４ｅ、１５４ｂ、１７４ｂ）から前記濾過された出力信号を受信し、それを、前記伝送フィルタ手段の同じ第１の高次回折出力ポートおよび前記伝送フィルタ手段の異なる高次回折出力ポートからなるグループうちの１つに帰還させる請求項１に記載の装置。  
【請求項１１】
さらに、前記伝送フィルタ手段の前記第１の高次回折出力ポートと前記帰還手段との間にカップリングされた時間遅延素子（７６、８６ａ〜８６ｄ、９６ａ〜９６ｂ、１０６、１３６、１５６、１７６、５６００、６６００、７６００）を備える請求項１０に記載の装置。  
【請求項１２】
さらに、
前記基本出力ポートから前記出力信号を受信し、その一部を前記装置の前記出力信号として送るためにカップリングされているタップ（５９、７９、８９、９９、１０９、１３９、１７９）と、
前記装置を使用してシステム内の切断を検出し、切断が検出されたときに前記少なくとも１つの放射源の出力を低減するために前記タップにカップリングされた後方反射モニタ（５７、７７、８７、９７、１０７、１３７、１７７、３７００、４７００、６７００、７７００）とを備える請求項１０に記載の装置。  
【請求項１３】
さらに、
それぞれの帰還手段と前記伝送フィルタ手段のそれの関連する高次回折出力ポートとの間にカップリングされ、それぞれの指向性タップが前記伝送フィルタ手段と前記関連する同調可能な帰還手段との間で第１および第２の向かい合う方向に伝搬する前記信号の電力の一部をそれぞれ第１および第２の出力経路に送る別の指向性カプラ（２００〜２０３）と、
出力レベルを比較し、そこから前記同調可能な帰還手段のうちの１つへの制御出力信号を発生してそこから前記帰還信号を調整するため、前記指向性カプラのそれぞれから前記第１および第２の出力経路にカップリングされた制御デバイス（２１０）とを備え、
前記伝送フィルタ手段は、さらに前記少なくとも１つの放射源のそれぞれの別の１つから前記信号を受信するための別の高次回折出力ポートを備えるように設計され、
前記帰還メカニズムは、前記高次回折出力ポートのそれぞれにカップリングされた別の同調可能な帰還手段（８８ａ〜８８ｄ）を備え、それぞれの帰還手段は別の光経路を介して別の高次回折出力ポートから前記波長の出力信号を受信し、それを前記伝送フィルタ手段の前記同じそれぞれの高次回折出力ポートに帰還させる請求項１０に記載の装置。  
【請求項１４】
装置であって、
前記伝送フィルタ手段の前記基本出力ポート（８４ｄ、９４ｄ、１０４ｄ、１３４ｄ、１５４ａ、１７４ａ）からの前記濾過された出力信号は、前記装置から出力信号として伝送され、
前記帰還メカニズムは、前記伝送フィルタ手段の第１の二次出力ポート（７４ｅ、９４ｅ、１０４ｅ、１３４ｅ、１５４ｂ、１７４ｂ）から前記濾過された出力信号を受信し、それを、前記伝送フィルタ手段の同じ第１の二次出力ポートおよび前記伝送フィルタ手段の異なる二次出力ポートからなるグループのうちの１つに帰還させる請求項１に記載の装置。  
【請求項１５】
さらに、前記伝送フィルタ手段の前記第１の二次出力ポートと前記帰還手段との間にカップリングされた時間遅延素子（７６、８６ａ、９６ａ、１０６、１３６、１４６、１５６、１６６ａ、１７６、５６００、６６００、７６００）を備える請求項１４に記載の装置。  
【請求項１６】
さらに、
前記基本出力ポートから前記出力信号を受信し、その第１の部分を前記装置の前記出力信号として送るためにカップリングされているタップ（５９、７９、８９、９９、１０９、１３９、１７９、３９００、４９００、６９００、７９００）と、
前記装置を使用してシステム内の切断を検出し、切断が検出されたときに前記少なくとも１つの放射源の出力を低減するために前記タップにカップリングされた後方反射モニタ（５７、７７、８７、９７、１０７、１３７、１７７、３７００、４７００、６７００、７７００）とを備える請求項１４に記載の装置。  
【請求項１７】
前記帰還メカニズムは、前記伝送フィルタ手段を通じて前記少なくとも１つの放射源の少なくとも１つへの濾過された波長の帰還信号を発生するために前記伝送フィルタ手段の高次回折出力ポートおよび二次出力ポートからなるグループのうちの１つにカップリングされた広帯域放射源（１７８）である請求項１に記載の装置。  
【請求項１８】
前記帰還メカニズムは、（ａ）前記伝送フィルタ手段の別の所定の高次回折出力ポートにカップリングされているそれぞれの放射源の別の帰還手段、および（ｂ）前記少なくとも１つの放射源に対応する前記伝送フィルタ手段の所定の高次回折出力ポートを別の帰還手段への帰還位置に対応する前記伝送フィルタ手段の別の所定の回折次数の出力ポートにカップリングする帰還ループと前記帰還手段が前記少なくとも１つの放射源により使用される前記所定の入力ポートと異なる前記伝送フィルタ手段の所定の別の入力ポートにカップリングされている前記少なくとも１つの放射源のそれぞれに対する別の帰還手段の両方からなるグループのうちの１つである請求項１に記載の装置。  
【請求項１９】
さらに、
前記帰還メカニズムから前記濾過された出力信号の前記主要部分を受信し、その第１の部分を前記装置の前記出力に送出するためにカップリングされているタップ（５９、７９、８９、９９、１０９、１３９、１７９、３９００、４９００、６９００、７９００）と、
前記装置を使用してシステム内の切断を検出し、切断が検出されたときに前記少なくとも１つの放射源の出力を低減するために前記タップにカップリングされた後方反射モニタ（５７、７７、８７、９７、１０７、１７７、３７００、４７００、６７００、７７００）とを備える請求項１８に記載の装置。  
【請求項２０】
さらに、前記伝送フィルタ手段の前記所定の回折次数の出力ポートと前記別の帰還手段との間にカップリングされた別の時間遅延素子（７６、８６ａ〜８６ｄ、９６ａ〜９６ｂ、１０６、１３６、１４６、１５６、１６６ａ〜１６６ｂ、６６００、７６００）を備える請求項１８に記載の装置。  
【請求項２１】
光学系である請求項１に記載の装置。  
【請求項２２】
装置（４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、２３０、３０００、４０００、６０００、および７０００）であって、
少なくとも第１および第２の放射源（４２ａ〜４２ｂ、５２ａ〜５２ｄ、６２ａ〜６２ｂ、７２ａ〜７２ｄ、８２ａ〜８２ｄ、９２ａ〜９２ｄ、１０２ａ〜１０２ｄ、１３２ａ〜１３２ｄ、１４２ａ〜１４２ｂ、１５２ａ〜１５２ｂ、１６２ａ〜１６２ｂ、１７２ａ〜１７２ｄ、２３２ａ〜２３２ｄ、３２００ａ〜３２００ｎ、４２００ａ〜４２００ｎ、６２００ａ〜６２００ｎ、７２００ａ〜７２００ｎ）であって、それぞれ異なる波長帯域、他の放射源のと同じ波長帯域および異なる偏光、および他の放射源のと異なる波長帯域および異なる偏光からなるグループのうちの１つから選択的に出力信号を発生する放射源と、
少なくとも１つの出力ポート（７４ｄ〜７４ｅ、８４ｄ、１０４ｄ〜１０４ｆ、１３４ｄ〜１３４ｅ、１４４ｄ、１５４ａ〜１５４ｂ、１７４ｄ、１３４ｄ）、および前記少なくとも第１および第２の放射源から受け取った出力信号を多重化し濾過し、そこから多重化された出力信号を前記少なくとも１つの出力ポートに発生するため前記少なくとも第１および第２の放射源のうちのそれぞれ１つにカップリングされた別の入力ポート（２３４ｊ〜２３４ｍ）を備える伝送フィルタ／マルチプレクサ（４４、５４、６４、７４、８４、９４、１０４、１３４、１４４、１５４、１６４、１７４、２３４、３５００、４５００、６５００、７５００）と、
前記少なくとも第１および第２の放射源を安定化するため前記伝送フィルタ／マルチプレクサを通じて送り返される帰還信号を発生する前記伝送フィルタ／マルチプレクサの前記少なくとも１つの出力ポートの少なくとも１つにカップリングされた帰還メカニズム（４８、５８、６８、７８、８８ａ〜８８ｄ、９８ａ〜９８ｂ、１０５、１３５、１４８、１５８、１６８ａ〜１６８ｂ、１７８、２３８、３８００、４８００、６８００、７８００）とを含み、
前記少なくとも第１および第２の放射源、前記伝送フィルタ／マルチプレクサ、および前記帰還メカニズムは、その偏光の主軸が実質的に揃えられるように相互接続される形で偏光維持である装置。  
【請求項２３】
装置であって、
前記伝送フィルタ／マルチプレクサの前記少なくとも１つの出力ポートは、基本出力ポート（１５４ｂ、２３４ｄ）を含み、
前記帰還メカニズムは、前記装置からの出力信号として前記基本出力ポートから受信された前記多重化された出力信号の主要部分を渡し、前記伝送フィルタ／マルチプレクサを通じて前記多重化された出力信号の残り部分を返し、前記返された残りの部分の前記波長帯域および偏光を逆多重化し、放射帰還信号として前記波長帯域および偏光を発生する前記少なくとも第１および第２の放射源に前記関連する逆多重化された波長帯域および偏光信号を伝送するために前記伝送フィルタ／マルチプレクサの前記基本出力ポートにカップリングされている反射器手段（１５８、２３８）を備える請求項２２に記載の装置。  
【請求項２４】
さらに、前記伝送フィルタ／マルチプレクサの前記基本出力ポートと前記帰還手段との間にカップリングされた時間遅延素子（４６、５６、６６、２３６、３６００、４６００）を備える請求項２３に記載の装置。  
【請求項２５】
さらに、
前記帰還メカニズムから前記多重化された出力信号の前記主要部分を受信し、その第１の部分を前記装置の前記出力に送るためにカップリングされているタップ（５９、３９００、４９００）と、
前記装置を使用してシステム内の切断を検出し、切断が検出されたときに前記少なくとも第１および第２の放射源の出力を低減するために前記タップにカップリングされた後方反射モニタ（５７、３７００、４７００）とを備え、
前記少なくとも第１および第２の放射源のうちの少なくとも１つは、高出力源である請求項２３に記載の装置。  
【請求項２６】
前記伝送フィルタ／マルチプレクサは、アレイ導波路格子、マッハ・ツェンダ干渉計、リング共振器フィルタ、伝送フィルタおよび光コンバイナ、誘電体鏡、誘電体鏡の連結、格子補助カプラ、回折格子、およびアレイ導波路格子波長および／または偏光多重化フィルタからなるグループのうちの１つから選択される請求項２２に記載の装置。  
【請求項２７】
さらに、
前記受信された波長の信号の電力を検出し、前記波長帯域および偏光信号を発生する前記少なくとも第１および第２の放射源の前記１つへの出力制御信号を発生してその放射源を安定化するため、前記少なくとも第１および第２の放射源にカップリングされていない前記伝送フィルタ手段の前記別の所定の入力ポートのそれぞれにカップリングされた別の光検出器（２３９ａ〜２３９ｄ）を備え、
前記帰還メカニズムは、前記装置からの出力信号として前記基本出力ポートから受信された前記多重化された出力信号の主要部分を通し、前記少なくとも第１および第２の放射源のそれぞれからの波長帯域および偏光信号が逆多重化され前記少なくとも第１および第２の放射源により使用される入力ポートと異なる前記伝送フィルタ／マルチプレクサの別の所定の入力ポートに出現するように前記伝送フィルタ／マルチプレクサを通して前記多重化された出力信号の残り部分を返すため、前記伝送フィルタ／マルチプレクサの前記少なくとも１つの出力ポートのうちの１つを形成する基本出力ポートにカップリングされた反射器手段（２３８）を備える請求項２２に記載の装置。  
【請求項２８】
さらに、前記伝送フィルタ手段の前記基本出力ポートと前記反射器手段との間にカップリングされた時間遅延素子（２３６）を備える請求項２７に記載の装置。  
【請求項２９】
装置であって、
前記伝送フィルタ／マルチプレクサの基本出力ポートからの前記多重化された出力信号は、前記装置から出力信号として伝送され、
前記帰還メカニズムは、前記伝送フィルタ／マルチプレクサの第１の高次回折出力ポート（７４ｅ、９４ｅ、１０４ｅ、１３４ｅ、１５４ｂ、１７４ｂ）から前記多重化された出力信号を受信し、それを、前記伝送フィルタ／マルチプレクサの同じ第１の高次回折出力ポートおよび前記伝送フィルタ／マルチプレクサの異なる高次回折出力ポートからなるグループのうちの１つに帰還させる請求項２２に記載の装置。  
【請求項３０】
さらに、前記伝送フィルタ／マルチプレクサ手段の前記第１の高次回折出力ポートと前記帰還手段との間にカップリングされた時間遅延素子（７６、８６ａ、９６ａ、１５６、１６６ａ、６６００、７６００）を備える請求項２９に記載の装置。  
【請求項３１】
さらに、
前記基本出力ポートから前記出力信号を受信し、その第１の部分を前記装置の前記出力信号として送るためにカップリングされているタップ（７９、８９、９９、１０９、１３９、６９００、７９００）と、
前記タップから前記基本出力ポートからの前記出力信号の残りの部分を受信し、前記装置を使用してシステム内の切断を検出し、切断が検出されたときに前記少なくとも１つの放射源の前記出力を低減するために前記タップにカップリングされた後方反射モニタ（７７、８７、９７、１０７、１３７、６７００、７７００）とを備え、
前記少なくとも第１および第２の放射源のうちの少なくとも１つは、高出力源である請求項２９に記載の装置。  
【請求項３２】
さらに、
それぞれの帰還手段と前記伝送フィルタ／マルチプレクサのそれの関連する高次回折出力ポートとの間にカップリングされ、それぞれの指向性タップが前記伝送フィルタ／マルチプレクサと前記関連する同調可能な帰還手段との間で第１および第２の向かい合う方向に伝搬する前記信号の電力の一部をそれぞれ第１および第２の出力経路に送る別の指向性カプラ（２００〜２０３）と、
出力レベルを比較し、そこから前記同調可能な帰還手段のうちの１つへの制御出力信号を発生してそこから前記帰還信号を調整するため、前記指向性カプラのそれぞれから前記第１および第２の出力経路にカップリングされた制御デバイス（２１０）とを備え、
前記伝送フィルタ／マルチプレクサは、さらに前記少なくとも第１および第２の放射源のそれぞれの別の１つから前記信号を受信するための別の高次回折出力ポートを備えるように設計され、
前記帰還メカニズムは、前記高次回折出力ポートのそれぞれにカップリングされた別の同調可能な帰還手段（８８ａ〜８８ｄ）を備え、それぞれの帰還手段は別の光経路を介して別の高次回折出力ポートから前記波長の出力信号を受信し、それを前記伝送フィルタ／マルチプレクサの前記同じ高次回折出力ポートに帰還させる請求項２９に記載の装置。  
【請求項３３】
装置であって、
前記伝送フィルタ／マルチプレクサの前記基本出力ポート（７４ｄ、９４ｄ、１０４ｄ、１３４ｄ、１５４ｂ、１７４ａ）からの前記多重化された出力信号は、前記装置から出力信号として伝送され、
前記帰還メカニズムは、前記伝送フィルタ／マルチプレクサの第１の二次出力ポート（７４ｅ、９４ｅ、１０４ｅ、１３４ｅ、１５４ｂ、１７４ｂ）から前記多重化された出力信号を受信し、それを、前記伝送フィルタ／マルチプレクサの同じ第１の二次出力ポートおよび前記伝送フィルタ／マルチプレクサの異なる二次出力ポートからなるグループのうちの１つに帰還させる請求項２２に記載の装置。  
【請求項３４】
さらに、前記伝送フィルタ・マルチプレクサの前記第１の二次出力ポートと前記帰還手段との間にカップリングされた時間遅延素子（７６、８６ａ、９６ａ、１０６、１３６、１５８、１６６ａ、１７６、６８００、７６００）を備える請求項３３に記載の装置。  
【請求項３５】
さらに、
前記基本出力ポートから前記出力信号を受信し、その第１の部分を前記装置の前記出力信号として送るためにカップリングされているタップ（５９、７９、８９、９９、１０９、１３９、１７９、３９００、４９００、６９００、７９００）と、
前記装置を使用してシステム内の切断を検出し、切断が検出されたときに前記少なくとも第１および第２の放射源うちの少なくとも１つの出力を低減するために前記タップにカップリングされた後方反射モニタ（５７、７７、８７、９７、１０７、１３７、１７７、３７００、４７００、６７００、７７００）とを備える請求項３３に記載の装置。  
【請求項３６】
前記帰還メカニズムは、前記少なくとも第１および第２の放射源の少なくとも１つへの濾過された波長の帰還信号を発生するために前記伝送フィルタ／マルチプレクサの高次回折出力ポートおよび二次出力ポートからなるグループのうちの１つにカップリングされた広帯域放射源（１７８）である請求項２７に記載の装置。  
【請求項３７】
前記帰還メカニズムは、（ａ）前記伝送フィルタ／マルチプレクサの別の所定の高次回折出力ポートにカップリングされているそれぞれの放射源の別の帰還手段、および（ｂ）前記少なくとも第１および第２の放射源に対応する前記伝送フィルタ／マルチプレクサの所定の高次回折出力ポートを別の少なくとも第１および第２の帰還手段への帰還位置に対応する前記伝送フィルタ手段の別の所定の回折次数の出力ポートにカップリングする帰還ループと前記帰還手段が前記少なくとも第１および第２の放射源により使用される前記所定の入力ポートと異なる前記伝送フィルタ／マルチプレクサの所定の別の入力ポートにカップリングされている前記少なくとも第１および第２の放射源のそれぞれに対する別の帰還手段の両方からなるグループのうちの１つを備える請求項２２に記載の装置。  
【請求項３８】
さらに、前記所定の回折次数の出力ポートを接続する帰還ループ内でカップリングされている時間遅延素子（１０６、１３６）を備える請求項３７に記載の装置。  
【請求項３９】
光学系である請求項２２に記載の装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ発振波長および出力、レーザ・システムの半導体レーザなどのレーザのスペクトル幅を設定し、安定化するための帰還メカニズムに関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
レーザ（励起誘導放射による光増幅）は、誘導放射および増幅のため入射光子を必要とする。ファブリ−ペロ（ＦＰ）レーザでは、部分前面および背面ファセット・ミラーにより、光子がレーザ空洞を何回も通る、したがって光子が増幅される。しかし、ＦＰレーザの利得特性は、かなり広く（１５〜２０ｎｍ）、エネルギー・バンド・ギャップと屈折率の変化のため温度に非常に敏感である。利得特性の中心波長に対する温度感度の大きさは、レーザの設計に応じて、０．５から０．６ｎｍ／℃の範囲である。  
【０００３】
レーザ放射のスペクトル幅および波長および出力は、レーザ空洞に帰還を送ることにより制御し、安定化することができる。帰還モードがまだレーザ利得特性の範囲内にあれば、帰還光子はＦＰモードよりも低いしきい値利得で帰還モードを励起する。ＦＰモードに先立ってレーザを発振することにより、帰還波長および帯域幅に対応するモードのみが占められる。これにより、スペクトル幅の選択と制御が行える。帰還光子の波長および個数が環境（例えば、温度）変化に対して安定している場合、レーザ中心波長温度、スペクトル幅、および出力感度は低減される。  
【０００４】
最先端の光学通信システムでは、信号送信器と光増幅器の両方に複数の安定したレーザを使用する必要がある。信号送信器の場合、異なる波長および／または偏光のレーザからなるシステムは、通常、多重化によりまとめられ、光伝送ファイバの情報伝送容量が高められる。光増幅器の場合、異なる波長および／または偏光のレーザからなるシステムは、通常、多重化によりまとめられ、これにより高出力偏光解消ポンプ源が実現されるが、これを使用して、光ファイバをポンピングし、ファイバを通して伝送される光信号の利得を誘導する。当業でよく知られているように、反射ファイバ・ブラッグ格子は、レーザを安定化するためによく使用される。  
【０００５】
図１を参照すると、そこには、レーザ１２ａ〜１２ｎの外側にある分布ブラッグ格子を使用してｎ個の複数のレーザ（レーザ１、２、．．．Ｎ）１２ａ〜１２ｎのそれぞれに帰還を供給する例示的な従来技術のマルチレーザ・システム１０のブロック図が示されている。システム１０は、レーザ１２ａ〜１２ｎ、ｎ個の複数の光遅延素子１４ａ〜１４ｎ、ｎ個の複数のファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ１、２、．．．Ｎ）１６ａ〜１６ｎ、波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）１８、光タップ２０、および光検出器２２を備える。ｎ個のレーザ１２ａ〜１２ｎは、それぞれ、光遅延素子１４ａ〜１４ｎのそれぞれの別の入力にカップリングされた出力を持つ。光遅延素子１４ａ〜１４ｎのそれぞれの出力は、ファイバ・ブラッグ格子１６ａ〜１６ｎのそれぞれの別の入力にカップリングされ、ファイバ・ブラッグ格子１６ａ〜１６ｎのそれぞれからの出力は、ＷＤＭ  １８の別の入力にカップリングされる。ＷＤＭ  １８からの出力は、光タップ２０の入力にカップリングされる。光タップ２０は、光検出器２２にカップリングされた第１の出力を備え、またシステム１０の出力として使用される第２の出力を備える。
【０００６】
動作中、レーザ１２ａは、所定の波長の光信号を、レーザ１２ａからの出力信号を所定の量だけ遅延させる光遅延素子１４ａに送信する。光遅延素子１４ａからの出力信号は、レーザ１２ａからの遅延入力信号を濾過し、所定の帯域幅の信号をＷＤＭ  １８の別の入力に供給する、ＦＢＧ  １６ａにより受信される。ＦＢＧ  １６ａは、さらに、光遅延素子１４ａを介して、レーザ１２ａからの遅延された入力信号の一部を反射してレーザ１２ａに送り返すことにより、所定の帯域幅を持つ所定の信号を帰還し、レーザ１２ａを安定化する。他のレーザ１２ｂ〜１２ｎおよびその関連する光遅延素子１４ｂ〜１４ｎおよびＦＢＧ  １６ａ〜１６ｎのそれぞれは、レーザ１２ａについて上で説明されているのと同じように動作する。ＷＤＭ  １８は、ＦＢＧ  １６ａ〜１６ｎからのｎ個の信号を多重化し、光タップ２０に対し多重化された出力信号を発生する。光検出器２２に向けられた多重化信号の一部は、状況に応じて、レーザ１２ａ〜１２ｎを制御するために使用できる。
【０００７】
現在、出力および波長の安定化のためのレーザ帰還は、（ａ）分布帰還型レーザ（ＤＦＢ）、または分布ブラッグ反射器レーザ（ＤＢＲ）のレーザの不可欠な一部として、または（ｂ）レーザのコヒーレンス長の外に一般的に配置されるディスクリート・コンポーネント（一般に、ファイバ・ブラッグ格子）として、反射帰還型格子を通じて実現されている。典型的な従来技術のシステムにおける問題は、濾過および反射帰還の両方のメカニズムに対しレーザ空洞の外部にあるファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）を使用することである。このような構成使用では、レーザの安定化に使用できる方法を制限する。濾過および帰還にＦＢＧを使用すると、帰還に関係する総合損失が発生し、濾過または反射機能と比較して多重化機能の微分ドリフトに関係するシステムの不安定を生じさせる可能性がある。  
【非特許文献１】Ｈ．  Ｔａｋａｈａｓｈｉｅｔ他、「Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  ａｒｒａｙｅｄ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ＮｘＮ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ」Ｊ．ｏｆ  ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌ．１３、Ｎｏ  ３、１９９５年３月、４４７〜４５５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
使用可能なコンポーネントおよび光放射源の柔軟性を高めるため、総合損失が低く、生成効率が高い光帰還を実現するレーザ・システムにおいて、レーザ発振波長を安定化し、半導体レーザなどのレーザのスペクトル幅を制御する帰還メカニズム、および光放射源を備えることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の装置態様から、本発明は、少なくとも１つの放射源、伝送フィルタ手段、および帰還メカニズムを備える装置である。それぞれの放射源は、所定の波長帯域および偏光で出力信号を選択的に発生する。伝送フィルタ手段は、少なくとも１つの放射源のそれぞれにカップリングされた別の入力ポート、および少なくとも１つの放射源により発生した出力信号から濾過された出力信号を発生するための少なくとも１つの出力ポートを備える。帰還メカニズムは、少なくとも１つの放射源のそれぞれを安定化するため伝送フィルタ手段を通じて送り返される帰還信号を供給する伝送フィルタ手段の少なくとも１つの出力ポートの少なくとも１つにカップリングされる。装置は、偏光を維持するように配列され、少なくとも１つの放射源、伝送フィルタ手段、および帰還メカニズムは、その偏光の主軸が実質的に揃うように相互接続される。  
【００１０】
第２の装置態様から、本発明は、少なくとも第１および第２の放射源、伝送フィルタ／マルチプレクサ、および帰還メカニズムを備える装置である。それぞれの放射源は、他の放射源のとは別の波長帯域、同じ波長帯域および異なる偏光、および他の放射源のとは異なる波長および異なる偏光からなるグループの１つから出力信号を選択的に発生する。伝送フィルタ／マルチプレクサは、少なくとも１つの出力ポート、および少なくとも第１および第２の放射源から受け取った出力信号を多重化し濾過し、そこから多重化された出力信号を少なくとも１つの出力ポートで発生するため少なくとも第１および第２の放射源のうちのそれぞれ１つにカップリングされた別の入力ポートを備える。帰還メカニズムは、少なくとも第１および第２の放射源を安定化するため伝送フィルタ／マルチプレクサを通じて送り返される帰還信号を発生するための伝送フィルタ／マルチプレクサの少なくとも１つの出力ポートの少なくとも１つにカップリングされる。装置は、偏光を維持するように配列され、少なくとも第１および第２の放射源、伝送フィルタ／マルチプレクサ、および帰還メカニズムは、その偏光の主軸が実質的に揃うように相互接続される。  
【００１１】
本発明は、付属の図面および請求項とともに以下の詳細な説明からさらによく理解されるであろう。
図面は必ずしも縮尺どおりではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図２、３、４、５、６、７、および８を参照すると、そこには、それぞれレーザ・システム３０、３０００、４０００、４０、５０、６０、および２３０が示され、本発明の第１の実施形態により、伝送フィルタ３４、光コンバイナ３５００、およびそれぞれ伝送フィルタ／マルチプレクサの組み合わせ４５００、４４、５４、６４、および２３４からなるグループの１つの基本出力内に配置された単一のそれぞれの反射帰還型メカニズム３８、３８００、４８００、４８、５８、６８、および２３８を含むという概念を表している。  
【００１３】
基本出力は、一次またはゼロ次出力ポートのいずれかとして定義される。一次出力は、光の干渉に基づき動作する伝送フィルタ３４、光コンバイナ３５００、または組み合わせ伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００、４４、６４の最大出力ポートとして定義される。ゼロ次出力は、光の回折および干渉に基づき動作する伝送フィルタ３４または組み合わせ伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００、５４、２３４の最大出力ポートとして定義される。  
【００１４】
安定したレーザ動作を実現するために、レーザ・システム３０、３０００、４０００、４０、５０、６０、および２３０のそれぞれを含む装置全体は、それぞれの装置を含むコンポーネントのそれぞれが、それらのコンポーネントのそれぞれが有効屈折率および／または光伝搬損失に関して等しくない偏光の２つの主軸のそれぞれの成分内の識別により偏光の観点から説明できるという点で偏光維持であるという点で偏光維持である。さらに、それらのコンポーネントは、主軸が公称的に揃うようにすべて相対的に配向され適所に固定されている。  
【００１５】
レーザ・システム３０、３０００、４０００、４０、５０、６０、および２３０では、オプションの時間遅延素子３６、３６００、４６００、４６、５６、６６、および２３６は、含まれる場合、いずれかの方向に通過する光信号に所定の遅延を持ち込む。これらのオプションの時間遅延素子は、伝送フィルタ３４、光コンバイナ３５００、および組み合わせ伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００、４４、５４、６４、および２３４からなるグループのそれぞれの１つを通じて所定の非コヒーレントまたは部分的コヒーレント信号として伝送するため所定の時間遅延を帰還信号内に持ち込むが、ただし、そのような非コヒーレント信号がそれぞれの光放射源３２、３２００ａ〜３２００ｎ、４２００ａ〜４２００ｎ、４２ａおよび４２ｂ、５２ａ〜５２ｄ、６２ａおよび６２ｂ、および２３２ａ〜２３２ｄを安定化するために必要な場合である。それぞれの時間遅延素子がそれぞれのシステムに含まれない場合、それぞれの光放射源を安定化するためにコヒーレント帰還信号が供給される。これらのオプションの時間遅延素子は、光経路長などの好適な時間遅延を含むことができる。  
【００１６】
レーザ・システム３０、３０００、４０００、４０、５０、６０、および２３０では、それぞれの反射器３８、３８００、４８００、４８、５８、６８、および２３８は、ループ鏡、誘電体鏡、金属鏡、屈折率不連続、またはその他の適当な反射器デバイスなどの好適な鏡を備えることができる。これらの反射器は、すべて、帰還の影響を受けるレーザ・システムの特性（例えば、波長、光出力、および時間が経過する中での安定性、および環境条件）を最適化できるように、状況に応じてチューニングできる。  
【００１７】
レーザ・システム３０００（図３）、４０００（図４）、および５０（図６）が高出力で動作する場合、それぞれの光出力モニタ３７００、４７００、および５７にカップリングされているそれぞれのオプションの電力タップ３９００、４９００、および５９は、それぞれのシステム内の開光回路（例えば、ファイバ切断、非終端ファイバ光コネクタ）から生じる後方伝搬光出力を監視し、そのような切断が発生した場合にそれぞれのレーザ３２００ａ〜３２００ｎ、４２００ａ〜４２００ｎ、および５２ａ〜５２ｄをシャットダウンするために使用できるシステムの基本出力内に含むことができる。  
【００１８】
レーザ・システム３０００、４０００、４０、５０、６０、および２３０が一般に増幅のために使用されることが意図されている場合、そのような増幅器の偏光依存性を最小限に抑えるために偏光解消光出力が望ましい場合がある。これは、偶数個のそれぞれの光放射源３２００ａ〜３２００ｎ、４２００ａ〜４２００ｎ、４２ａおよび４２ｂ、５２ａ〜５２ｄ、６２ａおよび６２ｂ、および２３２ａ〜２３２ｄを使用し、直交偏光され、波長が最大６０ｎｍ異なるペアにまとめられるようにそれらを構成することにより、実用的な光ファイバ通信システム内で使用されたときに以下のマルチレーザ・システム内で効果的に実現でき、一般に波長分離が小さいほど、得られる増幅器偏光感度が低くなる。そのようなレーザ・システムの出力は、実質的に偏光解消される、またはそれと同等のことであるが、低い偏光度（ＤＯＰ）を持つと言われる。
【００１９】
次に図２を参照すると、そこには、本発明の第１の実施形態により、所定の偏光状態および波長帯域内の安定光帰還を光放射源（レーザ）３２に与える光伝送フィルタ３４の基本出力において単一帰還メカニズムを備える単一レーザ・システム３０のブロック図が示されている。
【００２０】
レーザ・システム３０は、偏光がそれぞれの接続点間で実質的に維持されるように直列接続で１つにまとめられている光放射源３２、伝送フィルタ３４、オプションの時間遅延素子３６、および反射器３８を備える。光放射源３２の出力は、単一直線偏光で実質的に偏光され、この偏光は、伝送フィルタ３４の主偏光軸の１つに実質的に揃えられる。
【００２１】
光放射源３２は、背面に高反射率のコーティングを、前面に低反射率のコーティングを施した半導体レーザとし、前面を光放射源３２の出力側とみなすことができる。この構成により、光放射源３２からの励起誘導放射は比較的小さく、その結果、光放射源３２は、伝送フィルタ３４の入力に伝送される比較的広い所定の波長範囲にわたって出力光信号を選択的に発生する。伝送フィルタ３４は、光放射源３２の所定の波長範囲内に収まる所定の波長帯域を出力に渡し、順に、オプションの時間遅延素子３６、反射器３８と渡して行くように設計されている。反射器３８は、伝送フィルタ３４からの状況に応じて遅延される光信号の所定の主要な第１の部分をレーザ・システム３０からの光出力信号として通し、状況に応じて遅延された光信号の所定の残りの第２の部分をオプションの時間遅延素子３６に向けて所定の偏光および波長の帰還信号として反射するように配列される。反射器３８の入力および反射された光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。帰還信号は、その後、再び、オプションの時間遅延素子３６および伝送フィルタ３４を通過してから、光放射源３２の出力に入る。帰還信号は、レーザ３２を通して出力（低反射率）端面から高反射率端面に伝搬し、高反射率端面から実質的に反射され、レーザ３２の出力（低反射率）端面に送り返される。このプロセスの結果、実質的な励起誘導放射が生じ、したがって、帰還を含む特定の波長の出力の利得が生じる。初期光放射源３２の出力と同じ偏光の帰還のみに、有効利得が生じる。帰還と増幅のこのプロセスは、定常状態の光放射源３２の出力が得られるまで続き、その特性は、伝送フィルタ３４、オプションの時間遅延素子３６、反射器３８、および光放射源３２の高反射率端面と反射器３８との間に形成される共振システムにより実質的に決定される。その結果得られる帰還は、光放射源３２の出力特性（例えば、波長、時間経過に応じた光出力および安定性、および環境条件）を実質的に決定する。
【００２２】
伝送フィルタ３４は、任意の好適なフィルタを、例えば、格子補助カプラ、長周期格子（ＬＰＧ）、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）、非対称マッハ・ツェンダ干渉計またはマルチプレクサ、回折格子または誘電体鏡として含むことができる。
【００２３】
図１に示されている従来のファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）アプローチに勝る、レーザ・システム３０の基本的な違い、および利点は、伝送フィルタ３４の濾過機能を反射器３８の機能から分離することができる点である。これにより、コンポーネントの配置および設計の際にさまざまなフィルタ・アーキテクチャを使用し、設計自由度を高めることができる。
【００２４】
次に図３を参照すると、そこには、本発明の第１の実施形態により、２つの偏光状態のうちの一方の状態およびそれぞれの複数の所定の波長帯域の安定光帰還をそれぞれの複数の光放射源３２００ａ〜３２００ｎに与える光コンバイナ３５００の一次出力において単一帰還メカニズムを備えるマルチレーザ・システム３０００のブロック図が示されている。
【００２５】
レーザ・システム３０００は、可変波長および／または偏光を発生する複数の光放射源３２００ａ〜３２００ｎ、複数のそれぞれの伝送フィルタ３４００ａ〜３４００ｎ、光コンバイナ３５００、および帰還メカニズムを形成するオプションの時間遅延素子３６００および反射器３８００を備え、これらは偏光がそれぞれの接続点にわたって実質的に維持されるように直列に接続され１つにまとめられている。複数の光放射源３２００ａ〜３２００ｎのそれぞれの出力は、それぞれの直線偏光で実質的に偏光され、その偏光は、それぞれの複数の伝送フィルタ３４００ａ〜３４００ｎの主偏光軸のうちの１つに実質的に揃えられる。複数の伝送フィルタ３４００ａ〜３４００ｎのうちの２つ以下の伝送フィルタは、実質的に同じ所定の波長帯域を持つことができる。これらの伝送フィルタ３４００ａ〜３４００ｎのうちの２つが実質的に同じ所定の波長帯域を持つ場合、２つのそれぞれの光放射源３２００ａ〜３２００ｎの偏光は、２つのそれぞれの伝送フィルタ３４００ａ〜３４００ｎの直交する主偏光軸に実質的に揃えられなければならない。オプションの光タップ３９００は、レーザ・システム３０００の出力内で、オプションのモニタ３７００にカップリングされる。モニタ３７００を使用して、それぞれのシステム３０００でのファイバ切断を検出するために逆反射を監視し、そのような切断が発生した場合にそれぞれの放射源３２００ａ〜３２００ｄをシャットダウンすることができる。
【００２６】
伝送フィルタ３４００ａ．．．．３４００ｎおよび光コンバイナ３５００は、本質的に伝送フィルタ／マルチプレクサとして機能する。
【００２７】
光放射源３２００ａ〜３２００ｎは、それぞれ背面に高反射率のコーティングを、前面に低反射率のコーティングを施した半導体レーザとすることができ、その前面は放射源３２００ａ〜３２００ｎの光放射源の出力側とみなせる。この構成により、複数の光放射源３２００ａ〜３２００ｎのそれぞれからのそれぞれの誘導励起放射は、比較的小さく、その結果、光放射源３２００ａ〜３２００ｎはそれぞれ、複数の伝送フィルタ３４００ａ〜３４００ｎのそれぞれの入力に伝送される比較的広いそれぞれの所定の波長範囲にわたってそれぞれの出力光信号を選択的に発生する。複数の伝送フィルタ３４００ａ〜３４００ｎはそれぞれ、それぞれの光放射源３２００ａ〜３２００ｎの所定の波長範囲内に収まるそれぞれの所定の波長帯域をその出力に、その後、光コンバイナ３５００に渡し、そこで、複数の伝送フィルタ３４００ａ〜３４００ｎの出力は、組み合わされ、順に、この組み合わされた信号をオプションの時間遅延素子３６００、反射器３８００と渡して行くように設計されている。反射器３８００は、光コンバイナからの状況に応じて遅延され組み合わされた光信号の所定の主要な第１の部分をレーザ・システム３０００からの複合光出力信号として通し、状況に応じて遅延され組み合わされた光信号の所定の残りの第２の部分を時間遅延素子３６００に向けて所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号として反射するように配列される。反射器３８００の入力および反射される組み合わされた光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。組み合わされた帰還信号は、次に、再び、オプションの時間遅延素子３６００を通り、光コンバイナ３５００内に入り、そこで、組み合わされた信号は、出力および／または偏光に分けられ、複数の伝送フィルタ３４００ａ〜３４００ｎに向けられる。複数の伝送フィルタ３４００はそれぞれ、入射組み合わせ信号からの波長の所定の帯域のみを複数の光放射源３２００ａ〜３２００ｎのそれぞれの出力に通す。複数のそれぞれの帰還信号はそれぞれ、複数のレーザ３２００ａ〜３２００ｎのそれぞれ１つを通して出力（低反射率）端面から高反射率端面に伝搬し、高反射率端面から実質的に反射されてレーザ３２００ａ〜３２００ｎのそれぞれ１つの出力（低反射率）端面に返され、このプロセスにおいて、実質的な誘導励起放射が発生し、したがって、それぞれの帰還を含む特定の波長の出力の利得が生じる。光放射源３２００ａ〜３２００ｎの初期のそれぞれ１つの出力と同じ偏光の帰還のみに、有効利得が生じる。帰還と増幅のこのプロセスは、複数の光放射源３２００ａ〜３２００ｎについて定常状態出力が得られるまで続き、それぞれの特性は、それぞれの複数の伝送フィルタ３４００ａ〜３４００ｎ、オプションの時間遅延素子３６００、反射器３８００、および複数の光放射源３２００ａ〜３２００ｎのそれぞれの高反射率端面と反射器３８００との間に形成されるそれぞれの共振システムにより実質的に決定される。その結果得られるそれぞれの帰還は、複数のそれぞれの光放射源３２００ａ〜３２００ｎの出力特性（例えば、波長および光出力）を実質的に決定する。
【００２８】
複数の伝送フィルタ３４００ａ〜３４００ｎは、任意の好適なフィルタを、例えば、長周期格子（ＬＰＧ）、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）、非対称マッハ・ツェンダ干渉計またはマルチプレクサ、回折格子または誘電体鏡として含むことができる。光コンバイナ３５００は、方向性カプラまたは複数の方向性カプラの連結などの光信号を組み合わせる好適な手段を含むことができる。
【００２９】
図１に示されている従来のファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）アプローチに勝る、レーザ・システム３０００の基本的な違いおよび利点は、複数の伝送フィルタ３４００ａ〜３４００ｎの濾過機能を反射器３８００の機能から分離することができる点であり、以下で説明する実施形態に示されているように、これにより、コンポーネントの配置および設計の際にさまざまなフィルタ・アーキテクチャを使用し、設計自由度を高めることができる。
【００３０】
次に図４を参照すると、そこには、本発明の第１の実施形態により、２つの偏光状態のうちの一方の状態およびそれぞれの複数の所定の波長帯域の安定光帰還をそれぞれの複数の光放射源４２００ａ〜４２００ｎに与える光伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の基本出力において単一帰還メカニズムを備えるマルチレーザ・システム４０００のブロック図が示されている。
【００３１】
レーザ・システム４０００は、可変波長および／または偏光を発生する複数の光放射源４２００ａ〜４２００ｎ、複数の入力および１つの基本出力を備える光波長および／または偏光領域内で多重化および逆多重化を実行する光伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００、オプションの時間遅延素子４６００、および反射器４８００を備え、これらは偏光がそれぞれの接続点にわたって実質的に維持されるように直列に接続され１つにまとめられている。複数の光放射源４２００ａ〜４２００ｎのそれぞれの出力は、光伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の別の入力にカップリングされ、それぞれの直線偏光で実質的に偏光され、それらの偏光は、それぞれの複数の伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の入力の主偏光軸のうちの１つに実質的に揃えられる。光伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の基本入力／出力は、オプションの時間遅延素子４６００の入力／出力にカップリングされる。オプションの時間遅延素子４６００の他の出力／入力は、反射器４８００の入力／出力にカップリングされる。オプションの光タップ４９００は、レーザ・システム４０００の出力である反射器４８００の出力、およびオプションのモニタ４７００にカップリングされる。モニタ４７００を使用して、それぞれのシステム４０００でのファイバ切断を検出するために逆反射を監視し、そのような切断が発生した場合にそれぞれの放射源４２００ａ〜４２００ｄをシャットダウンすることができる。複数の伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の入力のうちの２つ以下の入力は、実質的に同じ所定の波長帯域を持つことができる。２つの伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００が実質的に同じ所定の波長帯域を持つ場合、それぞれの光放射源４２００ａ〜４２００ｎのうちの２つの偏光は、それぞれの伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の入力の直交する主偏光軸に実質的に揃えられなければならない。
【００３２】
光放射源４２００ａ〜４２００ｎは、背面に高反射率のコーティングを、前面に低反射率のコーティングを施した半導体レーザとし、前面を光放射源４２００の出力側とみなすことができる。この構成により、複数の光放射源４２００ａ〜４２００ｎのそれぞれからのそれぞれの誘導励起放射は、比較的小さく、その結果、光放射源４２００ａ〜４２００ｎはそれぞれ、複数の伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の入力のそれぞれの入力に伝送される比較的広いそれぞれの所定の波長範囲にわたってそれぞれの出力光信号を選択的に発生する。複数の伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の入力のそれぞれは、それぞれの光放射源４２００ａ〜４２００ｎの所定の波長範囲内に収まるそれぞれの所定の波長帯域を光伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の出力に渡し、同時に光波長および／または偏光領域内でそれらの入力を多重化し、この濾過された複合信号を伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の基本出力に伝送し、順に、この組み合わされた信号をオプションの時間遅延素子４６００、反射器４８００と渡して行くように設計されている。反射器４８００は、伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００からの状況に応じて遅延される複合光信号の所定の主要な第１の部分をレーザ・システム４０００からの複合光出力信号として通し、状況に応じて遅延される複合光信号の所定の残りの第２の部分を時間遅延素子４６００に向けて所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号として反射するように配列される。反射器４８００の入力および反射された複合光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。複合帰還信号は、次に、再び、オプションの時間遅延素子４６００を通り、光伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００内に入り、そこで、複合信号は、それぞれの波長および／または偏光により分離され、それぞれの複数の伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の入力に向けられる。複数の伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の入力はそれぞれ、入射複合逆多重化信号からの波長および／または偏光の所定の帯域のみを複数の光放射源４２００ａ〜４２００ｎのそれぞれの出力に通す。複数のそれぞれの帰還信号はそれぞれ、レーザ４２００ａ〜４２００ｎのそれぞれ１つを通して出力（低反射率）端面から高反射率端面に伝搬し、高反射率端面から実質的に反射されてレーザ４２００ａ〜４２００ｎのそれぞれ１つの出力（低反射率）端面に返され、このプロセスにおいて、実質的な誘導励起放射が発生し、したがって、それぞれの帰還を含む特定の波長の出力の利得が得られる。光放射源４２００ａ〜４２００ｎの初期のそれぞれ１つの出力と同じ偏光の帰還のみに、有効利得が生じる。帰還と増幅のこのプロセスは、複数の光放射源４２００ａ〜４２００ｎについて定常状態出力が得られるまで続き、それぞれの特性は、それぞれの複数の伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の入力、オプションの時間遅延素子４６００、反射器４８００、および複数の光放射源４２００ａ〜４２００ｎのそれぞれの高反射率端面と反射器４８００との間に形成されるそれぞれの共振システムにより実質的に決定される。その結果得られるそれぞれの帰還は、複数のそれぞれの光放射源４２００ａ〜４２００ｎの出力特性（例えば、波長および光出力）を実質的に決定する。
【００３３】
伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００は、波長および／または偏光領域内で多重化することができる有限自由スペクトル範囲の任意の好適な伝送フィルタ／マルチプレクサを、例えば、長周期格子（ＬＰＧ）、格子補助カプラ、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）、非対称マッハ・ツェンダ干渉計、リング共振器、回折格子、誘電体鏡、または誘電体鏡のカスケードとして備えることができる。すべての場合において、伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の自由スペクトル範囲は、単一波長帯域のみが光放射源４２００ａ〜４２００ｎのそれぞれから出力されるように不安定光放射源４２００ａ〜４２００ｎの所定の波長範囲出力の実質的大部分よりも広く選択される。この条件が満たされなかった場合、光放射源４２００ａ〜４２００ｎのうちの単一の安定化された放射源が複数の所定の波長帯域を出力することが可能になり、その一部は他の安定化された光放射源４２００ａ〜４２００ｎの所定の波長帯域と重なり、その結果帰還信号の共有が生じる場合がある。光放射源４２００ａ〜４２００ｎの間の帰還信号のこの共有の結果、光放射源４２００ａ〜４２００ｎのうちの特定の１つへの帰還量が他の安定化された光放射源４２００ａ〜４２００ｎの出力の調整時に増減すると動作が不安定になる場合がある。光放射源４２００ａ〜４２００ｎにより帰還が共有された場合も、その結果として、その安定化出力は相関するようになり、これは、レーザ・システム４０００の出力の偏光解消を減らす傾向を有する。
【００３４】
図１に示されている従来のファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）アプローチに勝る、レーザ・システム４０００の第１の基本的な違いおよび利点は、伝送フィルタ／マルチプレクサ機能が同時に実行され、またレーザ・システム４０００の出力を実質的に決定するそれぞれの共振構造の一部であるため、このシステムは、図１のレーザ・システム１０とは反対に波長および偏光に関して実際に「自動位置揃え」を行い、レーザ１２ａ〜１２ｎの波長は、ファイバ格子１６ａ〜１６ｎにより決定され、その後それらの個別の出力はＷＤＭ  １８で組み合わされるという点である。レーザ・システム１０の場合、ＷＤＭ波長通過帯域がファイバ格子１６ａ〜１６ｎからの波長出力に関して変化すると、環境条件（例えば、温度、圧力、湿度、および機械的応力）の場合によくあることだが、また時間が経過するとともに、レーザ・システム１０の出力は、この波長不整合のせいで低くなる。レーザ・システム４０００の場合、伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００は、レーザ・システム４０００の出力通過帯域波長および安定化放射源４２００ａ〜４２００ｎの出力通過帯域波長を同時に定義し、オプション遅延素子４６００および反射器４８００を通過した後、レーザ・システム４０００から出力する前にそれらの波長を同時に多重化する。環境条件（例えば、温度、圧力、湿度、機械的応力）で、また時間の経過とともに、レーザ・システム４０００の出力が波長不整合により低下することはないが、それは、不整合が実質的に排除されているからである。
【００３５】
図１に示されている従来のファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）アプローチに勝る、レーザ・システム４０００の第２の基本的な違いおよび利点は、複数の伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の入力で見つかる濾過機能を反射器４８００の機能から分離することができる点であり、以下で説明する実施形態に示されているように、これにより、コンポーネントの配置および設計の際にさまざまなフィルタ・アーキテクチャを使用し、設計自由度を高めることができる。
【００３６】
次に図５を参照すると、そこには、図４のレーザ・システム４０００の特定の例示的な実装、つまり、本発明の第１の実施形態により、２つの所定の偏光状態のうちの一方の状態および２つの所定の波長帯域のうちのそれぞれ１つの範囲にある安定光帰還を２つの光放射源（レーザ１、レーザ２）４２ａおよび４２ｂのそれぞれ１つに与える光伝送フィルタ／マルチプレクサ４４の一次出力において単一帰還メカニズム４６、４８を備えるマルチレーザ・システム４０のブロック図が示されている。
【００３７】
レーザ・システム４０は、３つの配列のうちの１つの波長および偏光の２つの光放射源４２ａおよび４２ｂ、光波長および／または偏光領域内で多重化および逆多重化を実行する２つの入力および１つの一次出力を持つ光伝送フィルタ／マルチプレクサ４４、オプションの時間遅延素子４６、および反射器４８を備え、これらは偏光がそれぞれの接続点にわたって実質的に維持されるように直列に接続され１つにまとめられている。光放射源４２ａおよび４２ｂのそれぞれの出力は、それぞれの直線偏光で実質的に偏光され、それらの偏光は、伝送フィルタ／マルチプレクサ４４の２つのそれぞれの入力の主偏光軸のうちの１つに実質的に揃えられる。
【００３８】
第１の配列では、光放射源４２ａおよび４２ｂの偏光は、２つのそれぞれの伝送フィルタ／マルチプレクサ４４の入力の同じ主変更軸に揃えられるが、２つの伝送フィルタ／マルチプレクサ４４の入力は、異なる所定の光波長帯域を伝送フィルタ／マルチプレクサ４４の一次出力に伝送する。第２の配列では、光放射源４２ａおよび４２ｂの偏光は、２つのそれぞれの伝送フィルタ／マルチプレクサ４４の入力の２つの異なる主変更軸に実質的に揃えられるが、２つの伝送フィルタ／マルチプレクサ４４の入力は、同じ所定の光波長帯域を伝送フィルタ／マルチプレクサ４４の一次出力に伝送する。第３の配列では、光放射源４２ａおよび４２ｂの偏光は、２つのそれぞれの伝送フィルタ／マルチプレクサ４４の入力の２つの異なる主変更軸に実質的に揃えられるが、２つの伝送フィルタ／マルチプレクサの入力は、実質的に異なる所定の光波長帯域を伝送フィルタ／マルチプレクサの一次出力に伝送する。
【００３９】
光放射源４２ａおよび４２ｂは、レーザ・システム４０００の放射源４２００ａおよび４２００ｂと実質的に同じ動作をする。２つの伝送フィルタ／マルチプレクサ４４の入力はそれぞれ、それぞれの光放射源４２ａおよび４２ｂの所定の波長範囲内に入るそれぞれの所定の波長帯域を光伝送フィルタ／マルチプレクサ４４の出力に通すように設計されている。それと同時に、伝送フィルタ／マルチプレクサ４４は、第１の配列の場合には光波長領域で、第２の配列の場合には偏光領域で、または第３の配列のように光波長領域と偏光領域で同時にそれらの入力信号を多重化し、この濾過された複合信号を伝送フィルタ／マルチプレクサ４４の一次出力に伝送し、順に、オプションの時間遅延素子４６、反射器４８と伝送して行く。反射器４８は、伝送フィルタ／マルチプレクサ４４からの状況に応じて遅延される複合光信号の所定の主要な第１の部分をレーザ・システム４０からの複合光出力信号として通し、状況に応じて遅延される複合光信号の所定の残りの第２の部分をオプションの時間遅延素子４６に向けて所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号として反射するように配列される。反射器４８の入力および反射された複合光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。複合帰還信号は、次に、再び、オプションの時間遅延素子４６を通り、光伝送フィルタ／マルチプレクサ４４内に入り、そこで、複合信号は、それぞれの波長および／または偏光により分離され、それぞれの２つの伝送フィルタ／マルチプレクサ４４の入力に向けられる。伝送フィルタ／マルチプレクサ４４の２つの入力はそれぞれ、入射複合信号からの波長および／または偏光の所定の帯域のみを２つの光放射源４２ａおよび４２ｂのそれぞれの出力に通す。帰還と増幅のこのプロセスは、２つの光放射源４２ａおよび４２ｂについて定常状態出力が得られるまでレーザ・システム４０００について以前に説明されているのと実質的に同じようにして続き、それぞれの特性は、２つのそれぞれの伝送フィルタ／マルチプレクサ４４の入力、オプションの時間遅延素子４６、反射器４８、および２つの光放射源４２ａおよび４２ｂのそれぞれの高反射率端面と反射器４８との間に形成される２つのそれぞれの共振システムにより実質的に決定される。その結果得られるそれぞれの帰還は、２つのそれぞれの光放射源４２ａおよび４２ｂの出力特性（例えば、波長、時間経過に応じた光出力および安定性、および環境条件）を実質的に決定する。
【００４０】
図５は、さらに、破線の四角形の中に、システム４０内のマルチプレクサ４４とすることができる、格子補助方向性カプラ（ＧＡＣ）として当業で知られている例示的な光伝送フィルタ／マルチプレクサ４４ａも示し、第１の導波路４５ａ、それと平行に配置されている第２の導波路４５ｂ、および導波路４５ａと４５ｂとの間で光をカップリングし、濾過するため間に「ｄ」のスペーシングを持つ格子４５ｃ、および当業でよく知られているような格子補助方向性カプラ出力を含む。ＧＡＣ伝送フィルタ／マルチプレクサ４４ａは、レーザ・システム４０００の伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の場合と同じ自由スペクトル範囲要件が適用される。
【００４１】
レーザ・システム４０は、図４のレーザ・システム４０００と同じ基本的な利点を共有する。
【００４２】
次に図６を参照すると、そこには、図４のレーザ・システム４０００の特定の例示的な実装、つまり、本発明の第１の実施形態により、２つの所定の偏光状態のうちの一方の状態および４つの所定の波長帯域のうちのそれぞれ１つの範囲にある安定光帰還を４つの光放射源（レーザ１、レーザ２、レーザ３、レーザ４）５２ａ〜５２ｄのそれぞれ１つに与える光伝送フィルタ／マルチプレクサ５４（破線の四角形の中に示されている）のゼロ次（ｍ＝０）出力において単一帰還メカニズム５６、５８を備えるマルチレーザ・システム５０のブロック図が示されている。レーザ・システム５０は、さまざまな波長および偏光の４つの光放射源５２ａ〜５２ｄ、光波長および／または偏光領域内で多重化および逆多重化を実行する４つの入力／出力および１つの基本入力／出力を備える光伝送フィルタ／マルチプレクサ５４、オプションの時間遅延素子５６、および反射器５８を備え、これらは偏光がそれぞれの接続点にわたって実質的に維持されるように直列に接続され１つにまとめられている。オプションの光タップ５９は、レーザ・システム５０の出力内で、オプションのモニタ５７にカップリングされる。モニタ５７を使用して、それぞれのシステム５０でのファイバ切断を検出するために逆反射を監視し、そのような切断が発生した場合にそれぞれの放射源５２ａ〜５２ｄをシャットダウンすることができる。
【００４３】
光放射源５２ａ〜５２ｄのそれぞれの出力は、それぞれの直線偏光で実質的に偏光され、それらの偏光は、伝送フィルタ／マルチプレクサ５４のそれぞれの複数の入力の主偏光軸のうちの１つに実質的に揃えられる。一般に、安定化光放射源５２ａ〜５２ｄは、異なる所定の波長を持つ。安定化放射源５２ａ〜５２ｄのうちの２つ以下の安定化放射源は、実質的に同じ所定の波長帯域を持つことができる。２つの安定化放射源５４ａ〜５２ｄが実質的に同じ所定の波長帯域を持つ場合、それぞれの２つの光放射源５２ａ〜５２ｄの偏光は、それぞれの伝送フィルタ／マルチプレクサ５４の入力の直交する主偏光軸に実質的に揃えられなければならない。
【００４４】
光放射源５２ａ〜５２ｄは、レーザ・システム４０の放射源４２ａおよび４２ｂと実質的に同じ動作をする。伝送フィルタ／マルチプレクサ５４の４つの入力はそれぞれ、それぞれの光放射源５２ａ〜５２ｄの所定の波長範囲内に入るそれぞれの所定の波長帯域を光伝送フィルタ／マルチプレクサ５４の出力に通すように設計されている。それと同時に、伝送フィルタ／マルチプレクサ５４は、光波長および／または偏光領域内の入力信号を多重化し、この濾過された複合信号を伝送フィルタ／マルチプレクサ５４のゼロ次（ｍ＝０）出力に伝送し、順に、この組み合わせた信号をオプションの時間遅延素子５６、反射器５８と渡して行く。反射器５８は、伝送フィルタ／マルチプレクサ５４からの状況に応じて遅延される複合光信号の所定の主要な第１の部分をレーザ・システム５０からの複合光出力信号として通し、状況に応じて遅延される複合光信号の所定の残りの第２の部分を時間遅延素子５６に向けて所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号として反射するように配列される。反射器５８の入力および反射された複合光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。複合帰還信号は、次に、再び、オプションの時間遅延素子５６を通り、光伝送フィルタ／マルチプレクサ５４内に入り、そこで、複合信号は、それぞれの波長および／または偏光により分離され、それぞれの４つの伝送フィルタ／マルチプレクサ５４の入力に向けられる。伝送フィルタ／マルチプレクサ５４の４つの入力はそれぞれ、入射複合信号からの波長および／または偏光の所定の帯域のみを４つの光放射源５２ａ〜５２ｄのそれぞれの出力に通す。帰還と増幅のこのプロセスは、４つの光放射源５２ａ〜５２ｄについて定常状態出力が得られるまでレーザ・システム４０の場合と実質的に同じようにして続き、それぞれの特性は、５つのそれぞれの伝送フィルタ／マルチプレクサ５４の入力、オプションの時間遅延素子５６、反射器５８、および４つの光放射源５２ａ〜５２ｄのそれぞれの高反射率端面と反射器５８との間に形成される４つのそれぞれ共振システムにより実質的に決定される。その結果得られるそれぞれの帰還は、４つのそれぞれの光放射源５２ａ〜５２ｄの出力特性（例えば、波長、時間経過に応じた光出力および安定性、および環境条件）を実質的に決定する。
【００４５】
図６は、システム５０内の当業ではアレイ導波路格子（ＡＷＧ）（破線の四角形内に示されている）として知られている例示的な光伝送フィルタ／マルチプレクサ５４を示している。ＡＷＧは、当業でよく知られているバルク回折格子と本質的に同じ方式で機能する。ＡＷＧ多重化伝送フィルタ５４は、当業でよく知られているように、第１の自由伝搬領域（ＦＰＲ）５４ａ、第２のＦＰＲ  ５４ｂ、および第１および第２のＦＰＲ  ５４ａおよび５４ｂを相互接続する複数の導波路５４ｃを備える。図には示されていないが、当業でよく知られているように、複数の導波路５４ｃはそれぞれ、異なる所定の光路長を持つ（例えば、Ｈ．Ｔａｋａｈａｓｈｉｅｔ他、「Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  ａｒｒａｙｅｄ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ＮｘＮ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ」Ｊ．ｏｆ  ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌ．１３、Ｎｏ３、１９９５年３月、４４７〜４５５頁を参照）。導波路５４ｃの光路長の所定の差により、それぞれの所定の相対位相差が導波路５４ｃ内を伝搬する光信号に与えられる。ＡＷＧは、これらの相対位相差、干渉、および回折の組み合わせを利用して、光信号の多重化または逆多重化を行う。多重化では、レーザ５２ａ〜５２ｄからの複数の入力信号は、導波路スラブ５４ａ、およびオフセット光路長を持つ導波路５４ｃ（図に示されていない）のアレイ、およびＦＰＲ５４ｂを形成する第２の導波路スラブを伝搬した後、多重化された入力信号のすべてのゼロ次回折次数（ｍ＝０）がＡＷＧ５４の出力導波路と合致するような方法で第１のＦＰＲ  ５４ａを形成する導波路スラブ上に配置される。レーザ５２ａ〜５２ｄからの多重化された入力信号の出力の大半はゼロ次回折次数で見つかるが、一部の出力は、ゼロ次回折次数のいずれかの側にオフセットされた−１、＋１、−２、＋２、．．．−ｍ次、＋ｍ次の回折次数などの非ゼロ回折次数（図に示されていない）に属する。アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）伝送フィルタ５４の１つの特性は、位相シフトされたアレイ導波路５４ｃの間隔（ｄ）、およびレーザ５２ａ〜５２ｄからのチャネルの波長および偏光が非ゼロ回折次数の配置を決定するというものである。それぞれの非ゼロ回折次数では、角分散が生じ、回折次数が高次であるほど、個々の波長が効率的に分離される。ＡＷＧ伝送フィルタ５４の逆多重化機能は、上で説明されている多重化機能の単なる逆である。ＡＷＧ伝送フィルタ／マルチプレクサ５４は、レーザ・システム４０００の伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００の場合と同じ自由スペクトル範囲要件が適用される。
【００４６】
レーザ・システム５０は、図４のレーザ・システム４０００について前に説明されているのと同じ基本的な利点を共有する。
【００４７】
次に図７を参照すると、そこには、図４のレーザ・システム４０００の例示的な実装、つまり、本発明の第１の実施形態により、２つの所定の偏光状態のうちの一方の状態および２つの所定の波長帯域のうちのそれぞれ１つの範囲にある安定光帰還を２つの光放射源（レーザ１、レーザ２）６２ａおよび６２ｂのそれぞれ１つに与える光伝送フィルタ／マルチプレクサ６４の一次出力において単一帰還メカニズムを備えるマルチレーザ・システム６０のブロック図が示されている。
【００４８】
レーザ・システム６０は、さまざまな所定の波長および偏光の２つの光放射源６２ａおよび６２ｂ、２つの入力／出力および１つの入力／出力を備える光波長および／または偏光領域内で多重化および逆多重化を実行する光伝送フィルタ／マルチプレクサ６４、オプション時間遅延素子６６、および反射器６８を備え、これらは偏光がそれぞれの接続点にわたって実質的に維持されるように直列に接続され１つにまとめられている。光放射源６２ａおよび６２ｂのそれぞれの出力は、それぞれの直線偏光で実質的に偏光され、それらの偏光は、２つのそれぞれの伝送フィルタ／マルチプレクサ６４の入力の主偏光軸のうちの１つに実質的に揃えられる。２つの安定化放射源６２ａおよび６２ｂが実質的に同じ所定の波長帯域を持つ場合、それぞれの光放射源６２ａおよび６２ｂの偏光は、伝送フィルタ／マルチプレクサ６４のそれぞれの入力の直交する主偏光軸に実質的に揃えられなければならない。
【００４９】
光放射源６２ａおよび６２ｂは、レーザ・システム４０００の放射源４２００と実質的に同じ動作をする。伝送フィルタ／マルチプレクサ６４の２つの入力はそれぞれ、それぞれの光放射源６２ａおよび６２ｂの所定の波長範囲内に入るそれぞれの所定の波長帯域を光伝送フィルタ／マルチプレクサ６４の出力に通すように設計されている。それと同時に、光伝送フィルタ／マルチプレクサ６４は、光波長および／または偏光領域内の入力信号を多重化し、この濾過された組み合わせ信号を伝送フィルタ／マルチプレクサ６４の一次出力に伝送し、順に、この組み合わせた信号をオプションの時間遅延素子６６、反射器６８と渡して行く。反射器６８は、伝送フィルタ／マルチプレクサ６４からの状況に応じて遅延される複合光信号の所定の主要な第１の部分をレーザ・システム６０からの複合光出力信号として通し、状況に応じて遅延される複合光信号の所定の残りの第２の部分をオプションの時間遅延素子６６に向けて所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号として反射するように配列される。反射器６８の入力および反射された複合光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。複合帰還信号は、次に、再び、オプションの時間遅延素子６６を通り、光伝送フィルタ／マルチプレクサ６４内に入り、そこで、複合信号は、それぞれの波長および／または偏光により分離され、それぞれの２つの伝送フィルタ／マルチプレクサ６４の入力に向けられる。２つの伝送フィルタ／マルチプレクサ６４の入力はそれぞれ、入射複合信号からの波長および／または偏光の所定の帯域のみを２つの光放射源６２ａおよび６２ｂのそれぞれの出力に通す。帰還と増幅のこのプロセスは、２つの光放射源６２ａおよび６２ｂについて定常状態出力が得られるまで図４のレーザ・システム４０００について以前に説明されているのと実質的に同じようにして続き、それぞれの特性は、２つのそれぞれの伝送フィルタ／マルチプレクサ６４の入力、オプションの時間遅延素子６６、反射器６８、および２つの光放射源６２ａおよび６２ｂのそれぞれの高反射率端面と反射器６８との間に形成される２つのそれぞれの共振システムにより実質的に決定される。その結果得られるそれぞれの帰還は、２つのそれぞれの光放射源６２ａおよび６２ｂの出力特性（例えば、波長、時間経過に応じた光出力および安定性、および環境条件）を実質的に決定する。
【００５０】
図７に示されている例示的な光伝送フィルタ／マルチプレクサ６４は、システム６０において、リング共振器６４と当業では知られている。リング共振器６４では、放射源６２ｂおよび６２ｃからの光信号はそれぞれ、リング６４ａ内にカップリングされ、そこで、当業で知られているいるように、濾過され多重化される。より具体的には、濾過は、入力光信号のそれぞれの一部を伝搬のためリング６４ａ内にカップリングすることにより実行される。例えば、レーザ６２ａからの光信号の一部が経路６４ｂからのリング６４ａ内にカップリングされた場合、それは、リング６４ａの周りで伝搬する。伝搬した信号の一部が経路６４ｂにカップリングして戻る場合、いくつかの所定の波長は経路６４ｂ内の波長と構成的に干渉するが、他の所定の波長は経路６４ｂ内の波長と破壊的に干渉する。経路６４ｂ内で構成的に干渉される波長は増強されるが、経路６４ｂ内で破壊的に干渉される波長は抑制される。信号は、経路６４ｂの出力から一直線にリング共振器６４の一次出力を通り、オプションの時間遅延素子６６の入力に、または反射器６８に直接入る。レーザ６２ｂからの光信号でも同様の動作が生じる。そこで、経路６４ｃ内の光信号は、レーザ６２ｂからリング６４ａの周りにすでに伝搬している信号の一部とともに所定の波長について構成的または破壊的干渉を受ける。構成的および破壊的干渉を受ける波長は、当業でよく知られているように、リング６４ａの光路長に依存する。破壊的干渉を受けなかった波長は、リング６４ａ内で伝搬を続け、放射源６２ａおよび６２ｂからの多重化された出力光信号として、経路６４ｂの中へカップリングされ、オプションの時間遅延素子６６に出るか、または直接、反射器６８に入る。
【００５１】
レーザ・システム６０は、図４のレーザ・システム４０００について前に説明されているのと同じ基本的な利点を共有する。
【００５２】
次に図８を参照すると、そこには、図４のレーザ・システム４０００の修正形態であり、本発明の第１の実施形態により、２つの所定の偏光状態のうちの一方の状態および４つの所定の波長帯域のうちのそれぞれ１つの範囲にある安定光帰還を４つの光放射源２３２ａ〜２３２ｄのうちのそれぞれの１つに与える光ＡＷＧ伝送フィルタ／マルチプレクサ２３４のゼロ次（ｍ＝０）出力２３４ｄにおいて単一帰還メカニズム（ＴＤ時間遅延素子２３６および反射器  ２３８）を備えるマルチレーザ・システム２３０のブロック図が示されている。反射器２３８から反射された信号は、さらに、高次回折光［ｍ＜＞０（ｍは０に等しくない）］を介してＡＷＧ伝送フィルタ／マルチプレクサ２３４により分離され、光検出器２３９ａ〜２３９ｄに送られる。以下で説明されているように、光検出器２３９ａ〜２３９ｄのそれぞれのからの出力を使用して、光放射源２３２ａ〜２３ｄのうちのそれぞれ１つを安定化し、制御する。
【００５３】
レーザ・システム２３０は、さまざまな波長および偏光を発生する４つの光放射源２３２ａ〜２３２ｄ、放射源２３４ａ〜２３４ｄにカップリングされた４つの入力および光検出器２３９ａ〜２３９ｄにカップリングされた４つの出力２３４ｅ〜２３４ｈを備える第１の自由伝搬領域（ＦＰＲ）２３４ａを含むアレイ導波路格子（ＡＷＧ）伝送フィルタ／マルチプレクサ２３４、オプションの時間遅延素子２３６を備える帰還メカニズムにカップリングされた基本出力（ｍ＝０）２３４ｄを含む第２のＦＰＲ  ２３４ｂ、および図６のシステムに示されているものと類似の反射器２３８を備える。放射源２３２ａ〜２３２ｄ、ＡＷＧ伝送フィルタ／マルチプレクサ２３４、反射器２３８、および光検出器２３９ａ〜２３９ｄは、偏光がそれぞれの接続点にまたがって実質的に維持されるように接続され１つにまとめられる。光学的ではなく電気的であるカップリングは、光検出器２３９ａ〜２３９ｄとそれぞれのレーザ２３２ａ〜２３２ｄとの間に本質的に存在し、デジタルおよび／またはアナログ電気制御回路（図には示されていない）などの標準的な手段を介して実装される。光放射源２３２ａ〜２３２ｄのそれぞれの出力は、それぞれの直線偏光で実質的に偏光される。これらの偏光は、複数の伝送フィルタ／マルチプレクサ２３４の入力のそれぞれの入力２３４ａ〜２３４ｄの主偏光軸のうちの１つに実質的に揃えられる。安定化放射源２３２ａ〜２３２ｄのうちの２つ以下の安定化放射源は、実質的に同じ所定の波長帯域を持つことができる。２つの安定化放射源２３２ａ〜２３２ｄが実質的に同じ所定の波長帯域を持つ場合、それぞれの光放射源２３２ａ〜２３２ｄの偏光は、伝送フィルタ／マルチプレクサ２３４のそれぞれの入力２３４ａ〜２３４ｄの直交する主偏光軸に実質的に揃えられなければならない。
【００５４】
光放射源２３２ａ〜２３２ｄは、図６のレーザ・システム５０の放射源５２ａ〜５２ｄと実質的に同じ動作をする。伝送フィルタ／マルチプレクサ２３４の入力２３４ｊ〜２３４ｍはそれぞれ、関連する光放射源２３２ａ〜２３２ｄの所定の波長範囲内に入るそれぞれの所定の波長帯域を光伝送フィルタ／マルチプレクサ２３４の出力２３４ｄに通すように設計されている。それと同時に、光伝送フィルタ／マルチプレクサ２３４は、光波長および／または偏光領域内のこれらの入力信号を多重化し、この濾過された多重化信号を伝送フィルタ／マルチプレクサ２３４の基本出力２３４ｄに伝送し、順に、この複合信号をオプションの時間遅延素子２３６、反射器２３８と渡して行く。反射器２３８は、伝送フィルタ／マルチプレクサ２３４からの状況に応じて遅延される複合光信号の所定の主要な第１の部分をレーザ・システム２３０からの複合光出力信号として通し、状況に応じて遅延される複合光信号の所定の残りの第２の部分を時間遅延素子２３６に向けて所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号として反射するように配列される。反射器２３８の入力および反射された複合光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。複合帰還信号は、次に、再び、オプションの時間遅延素子２３６を通り、光伝送フィルタ／マルチプレクサ２３４内に入り、そこで、複合帰還信号の大部分は、それぞれの波長および／または偏光により分離され、伝送フィルタ／マルチプレクサ２３４のそれぞれの４つの入力２３２ａ〜２３４ｄに向けられる。複合帰還信号の残りわずかな部分は、それぞれの波長および／または偏光により分離され、伝送フィルタ／マルチプレクサ２３４の第１のＦＰＲ  ２３２４ａのそれぞれの４つの出力２３４ｅ〜２３４ｈに送られ、その後、それぞれの光検出器２３９ａ〜２３９ｄに送られる。伝送フィルタ／マルチプレクサ２３４の４つの入力はそれぞれ、入射複合帰還信号からの波長および／または偏光の所定の帯域のみを４つの光放射源２３２ａ〜２３２ｄのそれぞれの出力に、４つの出力２３４ｅ〜２３４ｈからそれぞれの光検出器２３９ａ〜２３９ｄに通す。帰還と増幅のこのプロセスは、４つの光放射源２３２ａ〜２３２ｄについて定常状態出力が得られるまで図６のレーザ・システム５０についてすでに開示されているのと実質的に同じようにして続き、それぞれの特性は、伝送フィルタ／マルチプレクサ２３４の４つのそれぞれの入力２３４ｊ〜２３４ｍ、オプションの時間遅延素子２３６、反射器２３８、および４つの光放射源２３２ａ〜２３２ｄのそれぞれの高反射率端面と反射器２３８との間に形成される４つのそれぞれ共振システムにより実質的に決定される。その結果得られるそれぞれの帰還は、４つのそれぞれの光放射源２３２ａ〜２３２ｄの出力特性（例えば、波長、時間経過に応じた光出力および安定性、および環境条件）を実質的に決定する。
【００５５】
レーザ・システム２３０は、図６のレーザ・システム５０について前に説明されているのと同じ基本的な利点を共有する他に、さらに、それぞれのレーザ２３２ａ〜２３２ｄに対しレーザ・システム２３０の出力に比例するそれぞれの信号を光検出器２３９ａ〜２３９ｄを介して検出するという利点も持つ。当業でよく知られているように、この検出された出力を使用し、光出力などのパラメータに関して個々の安定化光放射源を制御し、システム２３０の出力の偏光度が調整され制御されるように類似の波長の直交偏光安定化放射源２３２ａ〜２３２ｄのペアの光出力のバランスをとる。
【００５６】
図９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、および１９を参照すると、そこには、それぞれレーザ・システム５０００、７０００、６０００、７０、８０、９０、１００、１３０、１４０、１５０、および１６０が示され、本発明の第２の実施形態により、伝送フィルタ５４００、光伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００、光コンバイナ６５００、および伝送フィルタ／マルチプレクサ７４、８４、９４、１０４、１３４、１４４、１５４、および１６４の高次回折または二次出力に配置された少なくとも１つのそれぞれの反射または有効帰還メカニズム５８００、７８００、６８００、７８、８８ａ〜８８ｄ、９８ａ〜９８ｂ、１０５、１３５、１４８、１５８、および１６８ａ〜１６８ｂを含むという概念を表している。
【００５７】
基本出力は、一次またはゼロ次出力ポートのいずれかとして定義される。一次出力は、光の干渉に基づき動作する伝送フィルタ５４００、光コンバイナ６５００、または組み合わせ伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００、１４４、１５４の最大出力ポートとして定義される。ゼロ次出力は、光の回折および干渉に基づき動作する伝送フィルタ５４００または組み合わせ伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００、７４、８４、９４、１３４、１０４、１６４の最大出力ポートとして定義される。
【００５８】
二次出力は、光の干渉に基づき動作する伝送フィルタ５４００、光コンバイナ６５００、または組み合わせ伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００、１４４、１５４の最大出力ポートよりも小さいとして定義される。高次次出力は、光の回折および干渉に基づき動作する伝送フィルタ５４００または組み合わせ伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００、７４、８４、９４、１３４、１０４、１６４の最大出力よりも少ない最大出力を持つ出力として定義される。
【００５９】
安定した放射源またはレーザ動作を実現するために、レーザ・システム５０００、７０００、６０００、７０、８０、９０、１００、１３０、１４０、１５０、および１６０のそれぞれの装置全体は、それぞれの装置を含むコンポーネントのそれぞれが、それらのコンポーネントのそれぞれが有効屈折率および／または光伝搬損失に関して等しくない偏光の２つの主軸のそれぞれの成分内の識別により偏光の観点から説明できるということで偏光維持であるという点で偏光維持である。さらに、レーザ・システム５０００、７０００、６０００、７０、８０、９０、１００、１３０、１４０、１５０、および１６０のそれぞれのコンポーネントは、主軸が公称的に揃うようにすべて相対的に配向され適所に固定されている。
【００６０】
レーザ・システム５０００、７０００、６０００、７０、８０、９０、１００、１３０、１４０、１５０、および１６０では、オプションの時間遅延素子５６００、７６００、６６００、７６、８６ａ〜８６ｄ、９６ａ〜９６ｂ、１０６、１３６、１４６、１５６、および１６６ａ〜１６６ｂは、含まれる場合、いずれかの方向に通過する光信号に所定の遅延を持ち込む。したがって、オプションの時間遅延素子５６００、７６００、６６００、７６、８６ａ〜８６ｄ、９６ａ〜９６ｂ、１０６、１３６、１４６、１５６、および１６６ａ〜１６６ｂは、所定の非コヒーレントまたは部分的コヒーレント信号として伝送フィルタ５４００、伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００、７４、８４、９４、１０４、１３４、１４４、１５４、および１６４、および光コンバイナ６５００のグループのそれぞれの１つに通して戻すため、それぞれの所定の時間遅延を帰還信号に持ち込むが、ただし、そのような非コヒーレント信号がそれぞれの光放射源５２００、７２００ａ〜７２００ｎ、６２００ａ〜６２００ｎ、７２ａ〜７２ｄ、８２ａ〜８２ｄ、９２ａ〜９２ｄ、１０２ａ〜１０２ｄ、１３２ａ〜１３２ｄ、１４２ａ〜１４２ｂ、１５２ａ〜１５２ｂ、および１６２ａ〜１６２ｂを安定させるために必要な場合である。それぞれのレーザ・システム５０００、７０００、６０００、７０、８０、９０、１００、１３０、１４０、１５０、および１６０に含まれるそれぞれの時間遅延素子５６００、７６００、６６００、７６、８６ａ〜８６ｄ、９６ａ〜９６ｂ、１０６、１３６、１４６、１５６、および１６６ａ〜１６６ｂがない場合、コヒーレント帰還信号が供給され、それぞれの光放射源５２００、７２００ａ〜７２００ｎ、６２００ａ〜６２００ｎ、７２ａ〜７２ｄ、８２ａ〜８２ｄ、９２ａ〜９２ｄ、１０２ａ〜１０２ｄ、１３２ａ〜１３２ｄ、１４２ａ〜１４２ｂ、１５２ａ〜１５２ｂ、および１６２ａ〜に１６２ｂを安定化する。これらのオプションの時間遅延素子５６００、７６００、６６００、７６、８６ａ〜８６ｄ、９６ａ〜９６ｂ、１０６、１３６、１４６、１５６、および１６６ａ〜１６６ｂは、光経路長などの好適な時間遅延を含むことができる。
【００６１】
レーザ・システム５０００、７０００、６０００、７０、８０、９０、１４０、１５０、および１６０では、それぞれの反射器５８００、７８００、６８００、７８、８８ａ〜８８ｄ、９８ａ〜９８ｂ、１４８、１５８、および１６８ａ〜１６８ｂは、ループ鏡、誘電体鏡、金属鏡、屈折率不連続、またはその他の適当な反射器デバイスなどの好適な鏡を備えることができる。これらの反射器５８００、７８００、６８００、７８、８８ａ〜８８ｄ、９８ａ〜９８ｂ、１４８、１５８、および１６８ａ〜１６８ｂは、すべて、帰還の影響を受けるレーザ・システムの特性（例えば、波長、光出力、および時間が経過する中での安定性、および環境条件）を最適化できるように、状況に応じてチューニングできる。
【００６２】
レーザ・システム７０００、６０００、７０、８０、９０、１００、１３０、および１４０が高出力で作動する場合、それぞれの光出力モニタ７７００、６７００、７７、８７、９７、１０７、１１７、および１３７にカップリングされたそれぞれのオプションの出力タップ７９００、６９００、７９、８９、９９、１０９、１１９、および１３９は、それぞれのシステム内のファイバ切断を検出するため後方反射を監視し、そのような切断が発生した場合にそれぞれの放射源７２００ａ〜７２００ｎ、６２００、７２ａ〜７２ｄ、８２ａ〜８２ｄ、９２ａ〜９２ｄ、１０２ａ〜１０２ｄ、および１３２ａ〜１３２ｄをシャットダウンするために使用できるシステム基本出力に含めることができる。
【００６３】
レーザ・システム７０００、６０００、７０、８０、９０、１００、１３０、１４０、１５０、および１６０が増幅のために使用されることが意図されている場合、そのような増幅器の偏光依存性を最小限に抑えるために偏光解消光出力が望ましい場合がある。これは、偶数個のそれぞれの光放射源７２００ａ〜７２００ｎ、６２００ａ〜６２００ｎ、７２ａ〜７２ｄ、８２ａ〜８２ｄ、９２ａ〜９２ｄ、１０２ａ〜１０２ｄ、１３２ａ〜１３２ｄ、１４２ａ〜１４２ｂ、１５２ａ〜に１５２ｂ、および１６２ａ〜１６２ｂを使用し、直交偏光され、波長が最大６０ｎｍ異なるペアにまとめられるように放射源７２００ａ〜７２００ｎ、６２００ａ〜６２００ｎ、７２ａ〜７２ｄ、８２ａ〜８２ｄ、９２ａ〜９２ｄ、１０２ａ〜１０２ｄ、１３２ａ〜１３２ｄ、１４２ａ〜１４２ｂ、１５２ａ〜１５２ｂ、および１６２ａ−１６２ｂを構成することにより、実用的な光ファイバ通信システム内で使用されたときに以下のマルチレーザ・システム内で効果的に実現できる。一般に波長分離が小さいほど、増幅器偏光感度は下がる。そのようなレーザ・システムの出力は、実質的に偏光解消される、またはそれと同等のことであるが、低い偏光度（ＤＯＰ）を持つと言われる。
【００６４】
次に図９を参照すると、そこには、本発明の第２の実施形態により、所定の偏光状態および波長帯域内の安定光帰還を光放射源５２００に与える光伝送フィルタ５４００の高次または二次出力において単一帰還メカニズムを備える単一レーザ・システム５０００のブロック図が示されている。
【００６５】
レーザ・システム５０００は、偏光がそれぞれの接続点間で実質的に維持されるように接続され１つにまとめられている光放射源５２００、伝送フィルタ５４００、オプションの時間遅延素子５６００、反射器５８００、およびオプションのモニタ５９００を備える。光放射源５２００の出力は、単一偏光で実質的に偏光され、この偏光は、伝送フィルタ５４００の主偏光軸の１つに実質的に揃えられる。光放射源５２００は、背面に高反射率のコーティングを、前面に低反射率のコーティングを施した半導体レーザとし、前面を光放射源５２００の出力側とみなすことができる。この構成により、光放射源５２００からの励起誘導放射は比較的小さく、その結果、光放射源５２００は、伝送フィルタ５４００の入力に伝送される比較的広い所定の波長範囲にわたって出力光信号を選択的に発生する。伝送フィルタ５４００は、光放射源５２００の所定の波長範囲内に収まる所定の波長帯域をその基本出力に渡し、次に、レーザ・システム５０００の出力に渡すように設計されている。この同じ所定の波長帯域は、さらに、伝送フィルタ５４００の少なくとも１つの高次または二次出力に渡され、順に、オプションの時間遅延素子５６００、反射器５８００へと渡されて行く。反射器５８００は、オプションの時間遅延素子５６００からの状況に応じて遅延される光信号の所定の主要な第１の部分を反射し所定の偏光および波長の帰還信号としてオプションの時間遅延素子５６００に戻し、状況に応じて遅延された光信号の所定の残りの第２の部分を光検出器またはスペクトラム・アナライザなどのオプションの信号モニタ５９００に伝送するように配列される。反射器５８００の入力および反射された光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。帰還信号は、その後、再び、オプションの時間遅延素子５６００および伝送フィルタ５４００を通過してから、光放射源５２００の出力に入る。帰還信号は、レーザ５２００を通して出力（低反射率）端面から高反射率端面に伝搬し、高反射率端面から実質的に反射されてレーザ５２００の出力（低反射率）端面に返され、このプロセスにおいて、実質的な誘導励起放射が発生し、したがって、その帰還を含む特定の波長の出力の利得が得られる。初期光放射源５２００の出力と同じ偏光の帰還のみに、有効利得が生じる。帰還と増幅のこのプロセスは、定常状態の光放射源５２００の出力が得られるまで続き、その特性は、伝送フィルタ５４００、オプションの時間遅延素子５６００、反射器５８００、および光放射源５２００の高反射率端面と反射器５８００との間に形成される共振システムにより実質的に決定される。その結果得られる帰還は、光放射源５２００の出力特性（例えば、波長、時間経過に応じた光出力および安定性、および環境条件）を実質的に決定する。
【００６６】
伝送フィルタ５４００は、高次または二次出力を持つ任意の好適なフィルタを、例えば、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）、回折格子、非対称マッハ・ツェンダ干渉計、格子補助カプラ、またはリング共振器として、含むことができる。
【００６７】
基本出力に接続されている反射器とともに伝送フィルタを採用するレーザ・システムに勝る、レーザ・システム５０００の第１の基本的な違いおよび利点は、レーザ・システム５０００は、多くの種類の伝送フィルタが入力信号全体を基本出力に振り向けることができず、その同じ信号の所定の一部の量が高次回折次数または二次の出力に出現するようにできるという事実を利用できる点である。基本出力ではなく高次回折次数または二次の出力を反射して放射源を安定化することにより、レーザ・システムの出力の増強が実現されるのは、ａ）高次回折次数または二次信号は、通常、無視され、ｂ）基本出力はもはや経路内に反射要素を持たず、それ自体の結果として、その反射する性質とさらには場合によってはその損失のせいで出力が低下するからである。
【００６８】
図１に示されている従来のファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）アプローチに勝る、また基本出力に接続されている反射器３８を採用するレーザ・システム３０に勝る、レーザ・システム５０００の第２の基本的な違いおよび利点は、高次または二次出力での反射器５８００の場合に、反射の量は、ファイバ格子または伝送フィルタ基本出力と帰還の影響を受ける放射源特性（例えば、波長、時間経過に応じた出力および安定性、および環境条件）がシステム出力とは実質的に独立して調整されるようでなければならないシステム出力との間に伝送率の変動を引き起こすことなく調整できるという点である。
【００６９】
図１に示されている従来のファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）アプローチに勝る、レーザ・システム５０００の第３の基本的な違いおよび利点は、伝送フィルタ５４００の濾過機能を反射器５８００の機能から分離することができる点である。これにより、コンポーネントの配置および設計の際にさまざまなフィルタ・アーキテクチャを使用し、設計自由度を高めることができる。
【００７０】
次に図１０を参照すると、そこには、本発明の第２の実施形態により、２つの所定の偏光状態のうちの一方の状態およびそれぞれの複数の所定の波長帯域の安定光帰還をそれぞれの複数の光放射源７２００ａ〜７２００ｎに与える光伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００の二次以上の回折次数（ｍ＜＞０）または二次の出力において単一帰還メカニズム７６００（遅延素子）、７８００（反射器）を備えるマルチレーザ・システム７０００のブロック図が示されている。
【００７１】
レーザ・システム７０００は、さまざまな波長および／または偏光を発生する複数の光放射源７２００ａ〜７２００ｎ（そのうち放射源７２００ａおよび７２００ｎのみが図に示されている）を備える。光伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００は、オプションの時間遅延素子７６００、反射器７８００、およびオプションのモニタ７８１０が直列接続されている少なくとも１つの高次回折次数または二次出力、およびモニタ７７００にカップリングされているオプションの光タップ７９００にカップリングされた基本出力７５００ａで、光波長および／または偏光領域内において、多重化および逆多重化を実行する複数の入力および出力を備える。複数の放射源７２００ａ〜７２００ｎは、光伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００の別の入力ポートにカップリングされている。オプションの時間遅延素子７６００および反射器７８００は、光伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００の高次回折次数または二次出力に直列に接続され、これらの素子は、さらに、偏光がそれぞれの接続点にまたがって実質的に維持されるように接続され１つにまとめられている。複数の光放射源７２００ａ〜７２００ｎのそれぞれの出力は、それぞれの直線偏光で実質的に偏光され、それらの偏光は、複数の伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００のそれぞれの複数の入力の主偏光軸のうちの１つに実質的に揃えられる。安定化放射源７２００ａ〜７２００ｎのうちの２つ以下の安定化放射源は、実質的に同じ所定の波長帯域を持つことができる。放射源７２００ａ〜７２００ｎのうちの２つの安定化放射源が実質的に同じ所定の波長帯域を持つ場合、２つのそれぞれの光放射源７２００ａ〜７２００ｎの偏光は、それぞれの伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００の入力の直交する主偏光軸に実質的に揃えられなければならない。
【００７２】
光放射源７２００ａ〜７２００ｎは、背面に高反射率のコーティングを、前面に低反射率のコーティングを施した半導体レーザとし、前面を光放射源７２００ａ〜７２００ｎのそれぞれの出力側とみなすことができる。この構成のせいで、複数の光放射源７２００ａ〜７２００ｎのそれぞれからのそれぞれの誘導励起放射は、比較的小さく、その結果、光放射源７２００ａ〜７２００ｎはそれぞれ、複数の伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００の入力のそれぞれの入力に伝送される比較的広いそれぞれの所定の波長範囲にわたってそれぞれの出力光信号を選択的に発生する。複数の伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００の入力のそれぞれは、それぞれの光放射源７２００ａ〜７２００ｎの所定の波長範囲内に収まるそれぞれの所定の波長帯域を通し、同時に光波長および／または偏光領域内でそれらの入力を多重化し、この濾過された複合信号を光伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００の基本出力に伝送するように設計されている。複合出力信号の残りわずかな部分も、光伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００の少なくとも１つの高次回折次数または二次出力に渡され、順に、オプションの時間遅延素子７６００、反射器７８００、オプションのモニタ７８１０へと渡されて行く。反射器７８００は、光伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００からの状況に応じて遅延される光信号のすべてまたは所定の主要な第１の部分を反射し所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号としてオプションの時間遅延素子７６００に戻し、状況に応じて遅延された光信号の所定の残りの第２の部分をまったく伝送しないか、または光検出器またはスペクトラム・アナライザなどのオプションの信号モニタ７８１０にそれぞれ伝送するように配列される。
【００７３】
モニタ７８１０の目的は、存続期間およびシステム・パフォーマンスに対する影響が継続的に更新されるように光放射源７２００ａ〜７２００ｎの光特性を測定できるようにすることである。
【００７４】
反射器７８００の入力信号および反射された複合光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。複合帰還信号は、次に、再び、オプションの時間遅延素子７６００を通り、光伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００内に入り、そこで、複合信号は、それぞれの波長および／または偏光により分離され、光伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００のそれぞれの複数の入力に向けられる。光伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００の複数の入力はそれぞれ、入射複合信号からの波長および／または偏光の所定の帯域のみを複数の光放射源７２００ａ〜７２００ｎのそれぞれの出力に送る。複数のそれぞれの帰還信号のそれぞれは、それぞれのレーザ７２００ａ〜７２００ｎを通して出力（低反射率）端面から高反射率端面に伝搬し、高反射率端面から実質的に反射されてそれぞれのレーザ７２００ａ〜７２００ｎの出力（低反射率）端面に返される。このプロセスでは、実質的な励起誘導放射が生じ、したがって、それぞれの帰還を含む特定の波長の出力の利得が生じる。光放射源７２００ａ〜７２００ｎの１つの初期のそれぞれの出力に見られるのと同じ偏光の帰還のみに、有効利得が生じる。帰還と増幅のこのプロセスは、複数の光放射源７２００ａ〜７２００ｎについて定常状態出力が得られるまで続き、それぞれの特性は、光伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００のそれぞれの複数の入力、オプションの時間遅延素子７６００、反射器７８００、および複数の光放射源７２００ａ〜７２００ｎのそれぞれの高反射率端面と反射器７８００との間に形成されるそれぞれの共振システムにより実質的に決定される。その結果得られるそれぞれの帰還は、複数のそれぞれの光放射源７２００ａ〜７２００ｎの出力特性（例えば、波長、時間経過に応じた光出力および安定性、および環境条件）を実質的に決定する。
【００７５】
光伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００は、１つまたは複数の高次または二次出力を持ち、波長および／または偏光領域内で多重化することができる有限自由スペクトル範囲の任意の好適な伝送フィルタ／マルチプレクサを、例えば、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）または回折格子、または非対称マッハ・ツェンダ干渉計または複数の非対称マッハ・ツェンダ干渉計の連結として、備えることができる。光伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００の自由スペクトル範囲は、単一波長帯域のみが光放射源７２００ａ〜７２００ｎのそれぞれから出力されるように不安定光放射源７２００ａ〜７２００ｎの出力の所定の波長範囲の実質的大部分よりも広く選択される。この条件が満たされなかった場合、単一の安定化された光放射源（例えば、７２００ａ）が複数の所定の波長帯域を出力することが可能になり、その一部は他の安定化された光放射源７２００ｂ〜７２００ｎの所定の波長帯域と重なり、その結果帰還信号の共有が生じる場合がある。光放射源７２００ａ〜７２００ｎの間の帰還信号のこの共有の結果、特定の光放射源（例えば、７２００ａ）への帰還量が他の安定化された光放射源７２００ｂ〜７２００ｎの出力の調整時に増減すると動作が不安定になる場合がある。光放射源７２００ａ〜７２００ｎにより帰還が共有された場合も、その結果として、その安定化出力は相関するようになり、これは、レーザ・システム７０００の出力の偏光解消を減らす傾向を有する。  
【００７６】
図１に示されている従来のファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）アプローチに勝る、レーザ・システム７０００の第１の基本的な違いおよび利点は、光伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００機能が同時に実行され、またレーザ・システム７０００の出力を実質的に決定するそれぞれの共振構造の一部であるため、このシステム７０００は、図１のレーザ・システム１０とは反対に波長および偏光に関して実際に「自動位置揃え」を行い、レーザ１２ａ〜１２ｎの波長は、ファイバ格子１６により決定され、その後それらの個別の出力はＷＤＭ  １８で組み合わされるという点である。レーザ・システム１０の場合、ＷＤＭ波長通過帯域がファイバ格子１６からの波長出力に関して変化すると、環境条件（例えば、温度、圧力、湿度、および機械的応力）の場合によくあることだが、また時間が経過するとともに、レーザ・システム１０の出力は、この波長不整合のせいで低くなる。レーザ・システム７０００の場合、光伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００は、レーザ・システム７０００の出力通過帯域波長および放射源７２００ａ〜７２００ｎの安定化出力通過帯域波長を同時に定義し、レーザ・システム７０００から出力する前にそれらの波長を同時に多重化する。環境条件（例えば、温度、圧力、湿度、機械的応力）で、また時間の経過とともに、レーザ・システム７０００の出力が波長不整合により低下することはないが、それは、この整合が実質的に排除されているからである。
【００７７】
例えば、図４、５、６、７、８に示されているように、基本出力上の反射器とともに光伝送フィルタ／マルチプレクサを採用するレーザ・システムに勝る、レーザ・システム７０００の第２の基本的な違いおよび利点は、レーザ・システム７０００は、多くの種類の光伝送フィルタ／マルチプレクサが入力信号全体を基本出力に振り向けることができず、同じ信号の所定の一部の量が高次回折次数で出現するようにできるという事実を利用できる点である。基本出力ではなく高次回折次数の出力を反射して放射源を安定化することにより、レーザ・システムの出力の増強が実現されるのは、ａ）高次回折次数の信号は、通常、無視され、ｂ）基本出力はもはや経路内に反射要素を持たず、それ自体の結果として、その反射する性質とさらには場合によってはその損失のせいで出力が低下するからである。
【００７８】
図１に示されている従来のファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）アプローチに勝る、また例えば、図４、５、６、７、および８に示されている基本出力上で反射器を採用するレーザ・システム３０に勝る、レーザ・システム７０００の第３の基本的な違いおよび利点は、高次回折次数または二次の出力上の反射器の場合に、反射の量は、伝送フィルタ／マルチプレクサ基本出力と帰還の影響を受けるレーザ特性（例えば、波長、時間経過に応じた出力および安定性、および環境条件）がシステム出力とは実質的に独立して調整されるようでなければならないシステム出力との間に伝送率の変動を引き起こすことなく調整できるという点である。
【００７９】
図１に示されている従来のファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）アプローチに勝る、レーザ・システム７０００の第４の基本的な違いおよび利点は、複数の伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００の入力の濾過機能を反射器７８００の機能から分離することができる点であり、以下で本発明の第２の実施形態および後続の実施形態について示されているように、これにより、コンポーネントの配置および設計の際にさまざまなフィルタ・アーキテクチャを使用し、設計自由度を高めることができる。
【００８０】
次に図１１を参照すると、そこには、本発明の第２の実施形態により、２つの所定の偏光状態のうちの一方の状態およびそれぞれの複数の所定の波長帯域の安定光帰還をそれぞれの複数の光放射源６２００ａ〜６２００ｎに与える光コンバイナの二次出力において単一帰還メカニズムを備えるマルチレーザ・システム６０００のブロック図が示されている。
【００８１】
レーザ・システム６０００は、それぞれ所定の波長帯域および変更を発生する複数の光放射源６２００ａ〜６２００ｎ（そのうちの放射源６２００ａおよび６２００ｎのみが図に示されている）、複数のそれぞれの伝送フィルタ６４００ａ〜６４００ｎ（そのうち伝送フィルタ６４００ａおよび６４００ｎのみが図に示されている）、光コンバイナ６５００、オプションの時間遅延素子６６００、反射器６８００、オプションの光モニタ６８１０、および基本出力を備える。複数の光放射源６２００ａ〜６２００ｎの出力は、光コンバイナ６５００の別の入力ポートにカップリングされた出力を持つ複数の伝送フィルタ６４００ａ〜６４００ｎのうちの対応する複数の伝送フィルタの入力にカップリングされる。光コンバイナは、放射線源６２００ａ〜６２００ｎからのｎ個の波長帯域および（複数の）偏光を１つの多重化出力信号に組み合わせ、オプションの光タップ６９００およびモニタ６７００を含むことができる基本出力および遅延素子６６００、反射器６８００、およびオプションのモニタ６８１０に直列接続された二次出力の両方に送る。放射線源６２００ａ〜６２００ｎ、伝送フィルタ６４００ａ〜６４００ｎ、コンバイナ６５００、オプションの遅延素子６６００、および反射器６８００は、偏光がそれぞれの接続点にまたがって実質的に維持されるように接続され１つにまとめられる。複数の光放射源６２００ａ〜６２００ｎのそれぞれの出力は、それぞれの直線偏光で実質的に偏光され、それらの偏光は、それぞれの複数の伝送フィルタ６４００ａ〜６４００ｎの主偏光軸のうちの１つに実質的に揃えられる。複数の伝送フィルタ６４００ａ〜６４００ｎのうちの２つ以下の伝送フィルタは、実質的に同じ所定の波長帯域を持つことができる。２つの伝送フィルタ６４００ａ〜６４００ｎが実質的に同じ所定の波長帯域を持つ場合、それぞれの光放射源６２００ａ〜６２００ｎの偏光は、それぞれの伝送フィルタ６４００ａ〜６４００ｎの直交する主偏光軸に実質的に揃えられなければならない。
【００８２】
伝送フィルタ６４００ａ〜６４００ｎおよび光コンバイナ６５００は、本質的に伝送フィルタ／マルチプレクサとして機能する。
【００８３】
光放射源６２００ａ〜６２００ｎは、図１０のレーザ・システム７０００の放射源７２００ａ〜７２００ｎと実質的に同じ動作をする。複数の伝送フィルタ６４００ａ〜６４００ｎはそれぞれ、それぞれの光放射源６２００ａ〜６２００ｎの所定の波長範囲内に収まるそれぞれの所定の波長帯域をその出力に、その後、光コンバイナ６５００に渡し、そこで複数の伝送フィルタ６４００ａ〜６４００ｎの出力を組み合わせ、次に、この複合信号をレーザ・システム６０００の複合出力として光カプラ６５００の一次出力に渡すように設計されている。複合出力信号の一部は、さらに、光コンバイナ６５００の少なくとも１つの二次出力に渡され、順に、オプションの時間遅延素子６６００、反射器６８００、オプションのモニタ６８１０へと渡されて行く。反射器６８００は、光コンバイナ６５００からの状況に応じて遅延される光信号のすべてまたは所定の主要な第１の部分を反射し所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号としてオプションの時間遅延素子６６００に戻し、状況に応じて遅延された光信号の所定の残りの第２の部分をまったく伝送しないか、または光検出器またはスペクトラム・アナライザなどのオプションの信号モニタ６８１０にそれぞれ伝送するように配列される。
【００８４】
モニタ６８１０の目的は、存続期間およびシステム・パフォーマンスに対する影響が継続的に更新されるように光放射源６２００ａ〜６２００ｎの光特性を測定できるようにすることである。
【００８５】
反射器６８００の入力および反射された複合光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。複合帰還信号は、次に、再び、オプションの時間遅延素子６６００を通り、光コンバイナ６５００内に入り、そこで、複合信号は、出力および／または偏光に分けられ、複数の伝送フィルタ６４００ａ〜６４００ｎに向けられる。複数の伝送フィルタ６４００ａ〜６４００ｎはそれぞれ、入射複合信号からの波長の所定の帯域のみを複数の光放射源６２００ａ〜６２００ｎのそれぞれの出力に通す。帰還と増幅のこのプロセスは、複数の光放射源６２００ａ〜６２００ｎについて定常状態出力が得られるまで図１０のレーザ・システム７０００の場合と実質的に同じように続き、それぞれの特性は、それぞれの複数の伝送フィルタ６４００ａ〜６４００ｎ、オプションの時間遅延素子６６００、反射器６８００、および複数の光放射源６２００ａ〜６２００ｎのそれぞれの高反射率端面と反射器６８００との間に形成されるそれぞれの共振システムにより実質的に決定される。その結果得られるそれぞれの帰還は、複数のそれぞれの光放射源６２００ａ〜６２００ｎの出力特性（例えば、波長、時間経過に応じた光出力および安定性、および環境条件）を実質的に決定する。
【００８６】
複数の伝送フィルタ６４００ａ〜６４００ｎは、任意の好適なフィルタを、例えば、長周期格子（ＬＰＧ）、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）、非対称マッハ・ツェンダ干渉計またはマルチプレクサ、回折格子または誘電体鏡として含むことができる。光コンバイナ６５００は、方向性カプラ、格子補助カプラ、または複数の方向性カプラの連結などの光信号を組み合わせる好適な手段を含むことができる。
【００８７】
基本出力上の反射器とともに光コンバイナを採用するレーザ・システムに勝る、レーザ・システム６０００の第１の基本的な違いおよび利点は、レーザ・システム６０００は、同じ信号の所定の一部の量が二次出力に出現するようにできないと一般に光コンバイナは複数の入力信号を基本出力に同時に送ることができないという事実を利用できる点である。基本出力ではなく二次出力を反射して放射源を安定化することにより、レーザ・システムの出力の増強が実現されるのは、ａ）二次信号は、通常、無視され、ｂ）基本出力はもはや経路内に反射要素を持たず、それ自体の結果として、その反射する性質とさらには場合によってはその損失のせいで出力が低下するからである。
【００８８】
図１に示されている従来のファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）アプローチに勝る、また基本出力上の反射器３８００を採用する図３に示されているレーザ・システム３０００に勝る、レーザ・システム６０００の第２の基本的な違いおよび利点は、二次出力上の反射器の場合に、反射の量は、ファイバ格子または伝送フィルタ基本出力と帰還の影響を受けるレーザ特性（例えば、波長、時間経過に応じた出力安定性、および環境条件）がシステム出力とは実質的に独立して調整されるようでなければならないシステム出力との間に伝送率の変動を引き起こすことなく調整できるという点である。
【００８９】
図１に示されている従来のファイバ・ブラッグ格子（ＦＢＧ）アプローチに勝る、レーザ・システム６０００の第３の基本的な違いおよび利点は、複数の伝送フィルタ６４００ａ〜６４００ｎの濾過機能を反射器６８００の機能から分離することができる点であり、以下で説明する実施形態に示されているように、これにより、コンポーネントの配置および設計の際にさまざまなフィルタ・アーキテクチャを使用し、設計自由度を高めることができる。
【００９０】
次に図１２を参照すると、そこには、図１０のレーザ・システム７０００の例示的な実装、つまり、本発明の第２の実施形態により、２つの所定の偏光状態のうちの一方の状態および４つの所定の波長帯域のうちのそれぞれ１つの範囲にある安定光帰還を４つの光放射源７２ａ〜７２ｄのそれぞれ１つに与える光アレイ導波路格子（ＡＷＧ）伝送フィルタ／マルチプレクサ７４の高次回折次数（ｍ＜＞０）出力７４ｅにおいて単一帰還メカニズム７６（時間遅延素子）、７８（反射器）を備えるマルチレーザ・システム７０のブロック図が示されている。
【００９１】
レーザ・システム７０は、さまざま波長および偏光を発生する４つの光放射源（レーザ１、レーザ２、レーザ３、レーザ４）７２ａ〜７２ｄ、４つの入力および１つの基本出力７４ｄおよび高次回折出力７４ｅを備える光波長および／または偏光領域内で多重化および逆多重化を実行する光伝送フィルタ／マルチプレクサ７４、オプションの時間遅延素子７６、および反射器７８を備える。光放射源７２ａ〜７２ｄは、光伝送フィルタ／マルチプレクサ７４の別の入力にカップリングされている。時間遅延素子７６および反射器７８は、光伝送フィルタ／マルチプレクサ７４の高次（ｍ＜＞０）出力７４ｅに直列にカップリングされ、オプションの光タップ７９は、基本出力７４ｄにカップリングでき、その際に、光モニタ７７は、オプションの光タップ７９に接続される。放射源７２ａ〜７２ｄ、光伝送フィルタ／マルチプレクサ７４、および遅延素子７６および反射器７８は、偏光がレーザ・システム７０のそれぞれの接続点にまたがって実質的に維持されるように接続され１つにまとめられる。光放射源７２ａ〜７２ｄのそれぞれの出力は、それぞれの直線偏光で実質的に偏光され、それらの偏光は、それぞれの複数の伝送フィルタ／マルチプレクサ７４の入力の主偏光軸のうちの１つに実質的に揃えられる。安定化放射源７２ａ〜７２ｄのうちの２つ以下の安定化放射源は、実質的に同じ所定の波長帯域を持つことができる。２つの安定化放射源７２ａ〜７２ｄが実質的に同じ所定の波長帯域を持つ場合、それぞれの光放射源７２ａ〜７２ｄの偏光は、光伝送フィルタ／マルチプレクサ７４のそれぞれの入力の直交する主偏光軸に実質的に揃えられなければならない。
【００９２】
光放射源７２ａ〜７２ｄは、図１０のレーザ・システム７０００の放射源７２００ａ〜７２００ｄと実質的に同じ動作をする。伝送フィルタ／マルチプレクサ７４の４つの入力のそれぞれは、それぞれの光放射源７２ａ〜７２ｄの所定の波長範囲内に収まるそれぞれの所定の波長帯域を渡すが、同時に光波長および／または偏光領域内でそれらの入力を多重化し、この濾過された複合信号の大部分を伝送フィルタ／マルチプレクサ７４のゼロ次（ｍ＝０）出力７４ｄに伝送するように設計されている。複合出力信号の残りわずかな部分も、光伝送フィルタ／マルチプレクサ７４の高次回折（ｍ＜＞０）出力７４ｅに渡され、順に、オプションの時間遅延素子７６、反射器７８、オプションのモニタ７５へと渡されて行く。反射器７８は、オプションの時間遅延素子７６からの状況に応じて遅延される光信号のすべてまたは所定の主要な第１の部分を反射し所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号としてオプションの時間遅延素子７６に戻し、何も伝送しないか、または状況に応じて遅延された光信号の所定の残りの第２の部分をそれぞれ光検出器またはスペクトラム・アナライザなどのオプションの信号モニタ７５に伝送するように配列される。
【００９３】
モニタ７５の目的は、存続期間およびシステム・パフォーマンスに対する影響が継続的に更新されるように光放射源７２ａ〜７２ｄの光特性を測定できるようにすることである。
【００９４】
反射器７８の入力および反射された複合光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。複合帰還信号は、次に、再び、オプションの時間遅延素子７６を通り、光伝送フィルタ／マルチプレクサ７４内に入り、そこで、複合信号は、それぞれの波長および／または偏光により分離され、伝送フィルタ／マルチプレクサ７４のそれぞれの４つの入力に向けられる。伝送フィルタ／マルチプレクサ７４の４つの入力はそれぞれ、入射複合帰還信号からの波長および／または偏光の所定の帯域のみを４つの光放射源７２ａ〜７２ｄのそれぞれの出力に向ける。帰還と増幅のこのプロセスは、４つの光放射源７２ａ〜７２ｄについて定常状態出力が得られるまで図１０のレーザ・システム７０００の場合と実質的に同じようにして続き、それぞれの特性は、伝送フィルタ／マルチプレクサ７４の４つのそれぞれの入力、オプションの時間遅延素子７６、反射器７８、および４つの光放射源７２ａ〜７２ｄのそれぞれの高反射率端面と反射器７８との間に形成される４つのそれぞれ共振システムにより実質的に決定される。その結果得られるそれぞれの帰還は、４つのそれぞれの光放射源７２ａ〜７２ｄの出力特性（例えば、波長、時間経過に応じた光出力および安定性、および環境条件）を実質的に決定する。
【００９５】
図１２に示されている例示的な光伝送フィルタ／マルチプレクサ７４は、システム７０において、アレイ導波路格子（四角形の中に示されている）として当業では知られている。ＡＷＧ７４は、当業でよく知られているように、第１の自由伝搬領域（ＦＰＲ）７４ａ、第２のＦＰＲ  ７４ｂ、および第１および第２のＦＰＲ  ７４ａおよび７４ｂを相互接続する複数の導波路７４ｃを備える。図には示されていないが、当業でよく知られているように、複数の導波路７４ｃはそれぞれ、異なる所定の光路長を持つ（例えば、Ｈ．Ｔａｋａｈａｓｈｉｅｔ他、「Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  ａｒｒａｙｅｄ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ＮｘＮ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ」Ｊ．ｏｆ  ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌ．１３、Ｎｏ３、１９９５年３月、４４７〜４５５頁を参照）。導波路７４ｃの光路長の所定の差により、それぞれの所定の相対位相差が導波路７４ｃ内を伝搬する光信号に与えられる。ＡＷＧは、これらの相対位相差、および回折の組み合わせを利用して、光信号の多重化または逆多重化を行う。多重化では、レーザ７２ａ〜７２ｄからの複数の入力信号は、導波路スラブ７４ａ、およびオフセット光路長を持つ導波路７４ｃ（図に示されていない）のアレイ、およびＦＰＲ７４ｂを形成する第２の導波路スラブを伝搬した後、多重化された入力信号のすべてのゼロ次（ｍ＝０）回折次数がＡＷＧ伝送フィルタ／マルチプレクサ７４のゼロ次出力７４ｄからの導波路と合致するような方法で第１のＦＰＲ  ７４ａを形成する導波路スラブ上に配置される。レーザ７２ａ〜７２ｄからの多重化された入力信号の出力の大半はゼロ次回折次数で見つかるが、一部の出力は、ゼロ次回折次数のいずれかの側にオフセットされた−１、＋１、−２、＋２、．．．−ｍ次、＋ｍ次の回折次数などの非ゼロ（ｍ＜＞０、高次回折次数）回折次数（図に示されていない）に属する。ＡＷＧ伝送フィルタ７４の１つの特性は、位相シフトされたアレイ導波路７４ｃの間隔（ｄ）、およびレーザ７２ａ〜７２ｄからのチャネルの波長および偏光が非ゼロ回折次数の配置を決定するというものである。それぞれの非ゼロ回折次数では、角分散が生じ、回折次数が高次であるほど、個々の波長は低次に比べて広く分離される可能性ある。ＡＷＧ伝送フィルタ／マルチプレクサ７４の逆多重化機能は、上で説明されている多重化機能の単なる逆である。ＡＷＧ伝送フィルタ／マルチプレクサ７４は、図１０のレーザ・システム７０００の伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００の場合と同じ自由スペクトル範囲要件が適用される。
【００９６】
レーザ・システム７０は、図１０のレーザ・システム７０００について前に説明されているのと同じ基本的な利点を共有する。
【００９７】
次に図１３を参照すると、そこには、図１２のレーザ・システム７０の修正形態、つまり、本発明の第２の実施形態により、２つの所定の偏光状態のうちの一方の状態および４つの所定の波長帯域のうちのそれぞれ１つの範囲にある安定光帰還を４つの光放射源８２ａ〜８２ｄのそれぞれ１つに与える光アレイ導波路格子（ＡＷＧ）伝送フィルタ／マルチプレクサ８４の分離したそれぞれの高次回折出力ポートにおいて複数の分離した帰還メカニズムを備えるマルチレーザ・システム８０のブロック図が示されている。
【００９８】
レーザ・システム８０は、可変波長および偏光を発生する４つの光放射源（レーザ１、レーザ２、レーザ３、レーザ４）８２ａ〜８２ｄ、光波長および／または偏光領域において多重化および逆多重化を実行する４つの入力／出力および５つの出力（４つの入力／出力をおよび１つの出力）を備える光伝送フィルタ／マルチプレクサ８４、オプションの時間遅延素子８６ａ、反射器８８ａ、およびオプションの光モニタ８５ａに直列接続された８２ａに対応する高次回折次数の第１の出力、オプションの時間遅延素子８６ｂ、反射器８８ｂ、およびオプションの光モニタ８５ｂに直列接続された８２ｂに対応する同じまたは異なる高次回折次数の第２の出力、オプションの時間遅延素子８６ｃ、反射器８８ｃ、およびオプションの光モニタ８５ｃに直列接続された８２ｃに対応する同じまたは異なる高次回折次数の第３の出力、オプションの時間遅延素子８６ｄ、反射器８８ｄ、およびオプションの光モニタ８５ｄに直列接続された８２ｄに対応する同じまたは異なる次数の第４の出力、およびモニタ８７にカップリングされたオプションの光タップ８９にカップリングされた基本出力８４ｄを備える。放射源８２ａ〜８２ｄ、伝送フィルタ／マルチプレクサ８４、オプションの時間遅延素子８６ａ〜８６ｄ、および反射器８８ａ〜８８ｄは、偏光がそれぞれの接続点にまたがって実質的に維持されるように接続され１つにまとめられる。光放射源８２ａ〜８２ｄのそれぞれの出力は、それぞれの直線偏光で実質的に偏光され、それらの偏光は、光伝送フィルタ／マルチプレクサ８４のそれぞれの複数の入力の主偏光軸のうちの１つに実質的に揃えられる。安定化放射源８２ａ〜８２ｄのうちの２つ以下の安定化放射源は、実質的に同じ所定の波長帯域を持つことができる。２つの安定化放射源８２ａ〜８２ｄが実質的に同じ所定の波長帯域を持つ場合、それぞれの光放射源８２ａ〜８２ｄの偏光は、伝送フィルタ／マルチプレクサ８４のそれぞれの入力の直交する主偏光軸のうちの別の軸に実質的に揃えられなければならない。
【００９９】
光放射源８２ａ〜８２ｄは、図１２のレーザ・システム７０の放射源７２ａ〜７２ｄと実質的に同じ動作をする。伝送フィルタ／マルチプレクサ８４の４つの入力のそれぞれは、それぞれの光放射源８２ａ〜８２ｄの所定の波長範囲内に収まるそれぞれの所定の波長帯域を渡すが、同時に光波長および／または偏光領域内でそれらの入力を多重化し、この濾過された複合信号の大部分を伝送フィルタ／マルチプレクサ８４のゼロ次出力８４ｄに伝送するように設計されている。個々の濾過された入力のそれぞれのわずかな部分も、光伝送フィルタ／マルチプレクサ８４の個々のそれぞれの高次回折出力に渡され、順に、それぞれの個々のオプションの時間遅延素子８６、それぞれの個々の反射器８８ａ〜８８ｄ、およびそれぞれの個々のオプションのモニタ８５ａ〜８５ｄに渡される。それぞれの反射器８８ａ〜８８ｄは、それぞれのオプションの時間遅延素子８６ａ〜８６ｄからのそれぞれの状況に応じて遅延される光信号のすべてまたは所定の主要な第１の部分を反射し所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号としてそれぞれのオプションの時間遅延素子８６ａ〜８６ｄに戻し、何も伝送しないか、またはそれぞれの状況に応じて遅延された光信号の所定の残りのそれぞれの第２の部分を光検出器またはスペクトラム・アナライザなどのそれぞれのオプションの信号モニタ８５ａ〜８５ｄに伝送するようにそれぞれ配列される。
【０１００】
モニタ８５ａ〜８５ｄの目的は、存続期間およびシステム・パフォーマンスに対する影響が継続的に更新されるように光放射源８２ａ〜８２ｄの光特性を測定できるようにすることである。
【０１０１】
反射器８８ａ〜８８ｄの入力および反射された光帰還信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。それぞれの個々の帰還信号は、次に、再び、それぞれのオプションの時間遅延素子８６ａ〜８６ｄを通り、光伝送フィルタ／マルチプレクサ８４内に入り、そこで、その信号は、それぞれの波長および／または偏光により進む経路を決められ、伝送フィルタ／マルチプレクサ８４のそれぞれの４つの放射線源入力に向けられる。伝送フィルタ／マルチプレクサ８４の４つの入力はそれぞれ、入射した個々の帰還信号からの波長および／または偏光の所定の帯域のみを４つの光放射源８２ａ〜８２ｄのそれぞれの出力に渡す。帰還と増幅のこのプロセスは、４つの光放射源８２ａ〜８２ｄについて定常状態出力が得られるまで図１２のレーザ・システム７０について以前に説明されているのと実質的に同じようにして続き、それぞれの特性は、伝送フィルタ／マルチプレクサ８４の４つのそれぞれの入力、４つのそれぞれの個々のオプションの時間遅延素子８６ａ〜８６ｄ、４つのそれぞれの個々の反射器８８ａ〜８８ｄ、および４つの光放射源８２ａ〜８２ｄのそれぞれの高反射率端面と反射器８８ａ〜８８ｄとの間に形成される４つのそれぞれの共振システムにより実質的に決定される。その結果得られるそれぞれの帰還は、４つのそれぞれの光放射源８２ａ〜８２ｄの出力特性（例えば、波長、時間経過に応じた光出力および安定性、および環境条件）を実質的に決定する。  
【０１０２】
図１３に示されている例示的な光伝送フィルタ／マルチプレクサ８４は、レーザ・システム８０において、アレイ導波路格子（四角形の中に示されている）として当業では知られている。アレイ導波路格子伝送フィルタ／マルチプレクサ８４（第１および第２の自由伝搬領域８４ａおよび８４ｂを含み、光導波路８４ｃを相互接続する）は、図１２のシステム７０内のアレイ導波路伝送フィルタ／マルチプレクサ７４について前に説明されているのと同じように機能するが、ただし、この格子およびデバイスは、格子の高次回折角分散特性が比較的大きく、また多重化伝送フィルタ８４からのゼロ次回折（ｍ＝０）出力８４ｄがシステム８０から出力を与える一方で異なる波長通過帯域および／または偏光が同一直線上に位置しないように（つまり、異なる出力を介してアクセス可能なように）帰還に対し十分に高い回折次数（ｍ＜＞０）を使用する設計である点が異なる。システム７０のＡＷＧ  ７４では、異なる波長帯域および／または偏光は、同一直線上に配置される。ＡＷＧ伝送フィルタ／マルチプレクサ８４は、図１０のレーザ・システム７０００の伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００について前に説明されているのと同じ自由スペクトル範囲要件が適用される。  
【０１０３】
レーザ・システム８０は、図１０のレーザ・システム７０００について前に説明されているのと同じ基本的な利点を共有する。  
【０１０４】
図１０のレーザ・システム７０００に勝るレーザ・システム８０の基本的な違いおよび利点は、それぞれの光反射帰還の量は、それぞれのレーザ８２ａ〜８２ｄ毎に個別に調整可能であり、そのため帰還の影響を受けるレーザ特性（例えば、波長、時間の経過に応じた光出力および安定性、および環境条件）を調整することができ、したがって互いに独立して最適化することができることである。  
【０１０５】
次に図１４を参照すると、そこには、図１２のレーザ・システム７０の修正形態、つまり、本発明の第２の実施形態により、２つの所定の偏光状態のうちの一方の状態および４つの所定の波長帯域のうちのそれぞれ１つの範囲にある安定光帰還を４つの光放射源（レーザ１、レーザ２、レーザ３、レーザ４）９２ａ−９２ｄのそれぞれ１つに与える光アレイ導波路格子（ＡＷＧ）伝送フィルタ／マルチプレクサ９４の高次回折（ｍ＜＞０）出力において複数の複合帰還メカニズム９６ａ〜９６ｂ、９８ａ〜９８ｂを備えるマルチレーザ・システム９０のブロック図が示されている。  
【０１０６】
レーザ・システム９０は、さまざまな波長および偏光を発生する４つの光放射源９２ａ〜９２ｄ、（ａ）４つの光放射源９２ａ〜９２ｄのうちのそれぞれのいくつかの放射源に接続された４つの入力／出力、（ｂ）オプションの時間遅延素子９６ａ、反射器９８ａ、およびオプションの光モニタ９５ａに直列接続された入力／出力でもある、第１の複合高次回折出力９４ｅ、オプションの時間遅延素子９６ｂ、反射器９８ｂ、およびオプションの光モニタ９５ｂに直列接続された入力／出力でもある、第２の複合高次回折出力９４ｆ、およびモニタ９７がカップリングされたオプションの光タップ９９にカップリングされた複合基本出力９４ｄを含む３つの出力を備える、光波長および／または偏光領域において多重化および逆多重化を実行する光伝送フィルタ／マルチプレクサ９４を備える。光放射源９２ａ〜９２ｄ、光伝送フィルタ／マルチプレクサ９４、オプションの時間遅延素子９６および９６ｂ、および反射器９８ａおよび９８ｂは、偏光がそれぞれの接続点にまたがって実質的に維持されるように接続され１つにまとめられる。光放射源９２ａ〜９２ｄのそれぞれの出力は、それぞれの直線偏光で実質的に偏光され、それらの偏光は、伝送フィルタ／マルチプレクサ９４の複数のそれぞれの入力の主偏光軸のうちの１つに実質的に揃えられる。安定化放射源９２ａ〜９２ｄのうちの２つ以下の安定化放射源は、実質的に同じ所定の波長帯域を持つことができる。２つの安定化放射源９２ａ〜９２ｄが実質的に同じ所定の波長帯域を持つ場合、それぞれの光放射源９２ａ〜９２ｄの偏光は、伝送フィルタ／マルチプレクサ９４のそれぞれの入力の直交する主偏光軸に実質的に揃えられなければならない。  
【０１０７】
光放射源９２ａ〜９２ｄは、図１０のレーザ・システム７０００の放射源７２００ａ〜７２００ｎについて前に説明されているのと実質的に同じ動作をする。４つの伝送フィルタ／マルチプレクサ９４の入力のそれぞれは、それぞれの光放射源９２ａ〜９２ｄの所定の波長範囲内に収まるそれぞれの所定の波長帯域を渡すが、同時に光波長および／または偏光領域内でそれらの入力を多重化し、この濾過された複合信号の大部分を伝送フィルタ／マルチプレクサ９４のゼロ次出力９４ｄに伝送するように設計されている。多重化され濾過された出力の第１のわずかな部分も、光伝送フィルタ／マルチプレクサ９４の複合高次回折出力９４ｅに渡され、順に、オプションの時間遅延素子９６ａ、反射器９８ａ、オプションのモニタ９５ａへと渡されて行く。多重化され濾過された出力の第２のわずかな部分も、光伝送フィルタ／マルチプレクサ９４の複合高次回折出力９４ｆに渡され、順に、オプションの時間遅延素子９６ｂ、反射器９８ｂ、オプションのモニタ９５ｂへと渡されて行く。それぞれの反射器９８ａおよび９８ｂは、それぞれのオプションの時間遅延素子９６ａおよび９６ｂからのそれぞれの状況に応じて遅延される光信号のすべてまたは所定の主要な第１の部分を反射し所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号としてそれぞれのオプションの時間遅延素子９６ａおよび９６ｂに戻し、何も伝送しないか、またはそれぞれの状況に応じて遅延された光信号の所定の残りのそれぞれの第２の部分を光検出器またはスペクトラム・アナライザなどのそれぞれのオプションの信号モニタ９５ａおよび９５ｂに伝送するようにそれぞれ配列される。  
【０１０８】
モニタ９５ａ〜９５ｄの目的は、存続期間およびシステム・パフォーマンスに対する影響が継続的に更新されるように光放射源９２ａ〜９２ｄの光特性を測定できるようにすることである。  
【０１０９】
反射器９８ａおよび９８ｂの入力および反射された複合光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。それぞれの個々の帰還信号は、次に、再び、それぞれのオプションの時間遅延素子９６ａおよび９６ｂを通り、光伝送フィルタ／マルチプレクサ９４内に入り、そこで、その信号は、それぞれの波長および／または偏光により進む経路を決められ、伝送フィルタ／マルチプレクサ９４のそれぞれの４つの入力に向けられる。伝送フィルタ／マルチプレクサ９４の４つの入力はそれぞれ、入射した個々の帰還信号からの波長および／または偏光の所定の帯域のみを４つの光放射源９２ａ〜９２ｄのそれぞれの出力に渡す。帰還と増幅のこのプロセスは、４つの光放射源９２ａ〜９２ｄについて定常状態出力が得られるまで図１０のレーザ・システム７０００について以前に説明されているのと実質的に同じようにして続き、放射源９２ａ〜９２ｄのそれぞれの特性は、伝送フィルタ／マルチプレクサ９４の４つのそれぞれの入力、２つのそれぞれの個々のオプションの時間遅延素子９６ａおよび９６ｂ、２つのそれぞれの個々の反射器９８ａおよび９８ｂ、および４つの光放射源９２ａ〜９２ｄのそれぞれの高反射率端面と反射器９８ａおよび９８ｂとの間に形成される２つのそれぞれの共振システムにより実質的に決定される。その結果得られるそれぞれの帰還は、４つのそれぞれの光放射源９２ａ〜９２ｄの出力特性（例えば、波長、時間経過に応じた光出力および安定性、および環境条件）を実質的に決定する。  
【０１１０】
図１４に示されている例示的な光伝送フィルタ／マルチプレクサ９４は、レーザ・システム９０において、アレイ導波路格子（破線の四角形の中に示されている）として当業では知られている。アレイ導波路格子伝送フィルタ／マルチプレクサ９４（第１および第２の自由伝搬領域９４ａおよび９４ｂを含み、光導波路９４ｃを相互接続する）は、図１２のシステム７０内のアレイ導波路伝送フィルタ／マルチプレクサ７４について前に説明されているのと同じように機能するが、ただし、システム９０は、多重化伝送フィルタ伝送フィルタ９４からのゼロ次回折出力９４ｄがシステム９０から出力を与える一方で帰還に対し基本回折次数（ｍ＝０）の出力９４ｄの反対側で２つの複合高次回折次数（ｍ＜＞０）を使用する点が異なる。ＡＷＧ伝送フィルタ／マルチプレクサ９４は、図１０のレーザ・システム７０００の伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００について前に説明されているのと同じ自由スペクトル範囲要件が適用される。  
【０１１１】
レーザ・システム９０は、図１０のレーザ・システム７０００について前に説明されているのと同じ基本的な利点を共有する。  
【０１１２】
レーザ・システム９０は、図１２のレーザ・システム７０の概念を改善したものであり、多重化伝送フィルタ７４の非ゼロ回折次数（例えば、ｍ＝＋１）のうちの１つのみから帰還を取る。１つの非ゼロ次数の固有出力が帰還に十分でない場合、基本出力９４ｄからシステム９０の出力を下げるマイナスの影響を持つその特定の回折次数に合わせて付加出力が回折されるように伝送フィルタ／マルチプレクサを設計できる。しかし、マルチレーザ・システム９０では、多重化伝送フィルタ伝送フィルタ９４の非ゼロ回折次数（例えば、ｍ＝＋１およびｍ＝−１）の複数が同時に使用される。このアプローチでは、複数の回折次数の付加的固有出力を使用し、付加的出力をマルチレーザ・システム７０で使用される高次回折次数に合わせる必要性を減らす、または本質的にその必要性をなくす。これにより、システム９０内の総合的損失を低減し、ゼロ次出力９４ｄでの出力を高めることができる。
【０１１３】
次に図１５を参照すると、そこには、図１２のレーザ・システム７０の修正形態、つまり、本発明の第２の実施形態により、２つの所定の偏光状態のうちの一方の状態および４つの所定の波長帯域のうちのそれぞれ１つの範囲にある安定光帰還を４つの光放射源（レーザ１、レーザ２、レーザ３、レーザ４）１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれ１つに与える光アレイ導波路格子（ＡＷＧ）伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４の高次回折（ｍ＜＞０）出力（１０４ｅ、１０４ｆ）を相互接続する複合帰還メカニズム（ループ１０５、ＴＤ１０６）を備えるマルチレーザ・システム１００のブロック図が示されている。  
【０１１４】
レーザ・システム１００は、さまざまな波長および偏光を発生する４つの光放射源１０２ａ〜１０２ｄ、光波長および／または偏光領域内で多重化および逆多重化を実行し、４つの入力／出力および３つの出力（出力１０４ｄ、入力／出力１０４ｅおよび１０４ｆ）を含む光伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４、オプションの時間遅延素子１０６に直列接続されている第１の複合高次回折（ｍ＝＋ｘ、ｘ＜＞０）入力／出力１０４ｅ、および導波路帰還ループ１０５符号が反対の第２の複合高次回折（ｍ＝−ｘ、ｘ＜＞０）出力１０４ｆ、およびモニタ１０７がカップリングされているオプションの光タップ１０９にカップリングされた複合ゼロ次出力１０４ｄを備える。光放射源１０２ａ〜１０２ｄ、光伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４、および導波路帰還ループ１０５は、偏光がそれぞれの接続点にまたがって実質的に維持されるように接続され１つにまとめられる。光放射源１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれの出力は、それぞれの直線偏光で実質的に偏光され、それらの偏光は、伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４のそれぞれの複数の入力の主偏光軸のうちの１つに実質的に揃えられる。安定化放射源１０２ａ〜１０２ｄのうちの２つ以下の安定化放射源は、実質的に同じ所定の波長帯域を持つことができる。２つの安定化放射源１０２ａ〜１０２ｄが実質的に同じ所定の波長帯域を持つ場合、それぞれの光放射源１０２ａ〜１０２ｄの偏光は、伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４のそれぞれの入力の直交する主偏光軸に実質的に揃えられなければならない。
【０１１５】
光放射源１０２ａ〜１０２ｄは、図１０のレーザ・システム７０００の放射源７２００ａ〜７２００ｎについて前に説明されているのと実質的に同じ動作をする。伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４の４つの入力のそれぞれは、それぞれの光放射源１０２ａ〜１０２ｄの所定の波長範囲内に収まるそれぞれの所定の波長帯域を渡すが、同時に光波長および／または偏光領域内でそれらの入力を多重化し、この濾過された複合信号の大部分を伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４のゼロ次出力１０４ｄに伝送するように設計されている。多重化され濾過された入力の第１のわずかな部分は、さらに、第２の自由伝搬領域１０４ｂから光伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４の複合高次回折次数（ｍ＝＋ｘ、ｘ＜＞０）ポート１０４ｅに入力され、次に、オプションの時間遅延素子１０６を通過し、その後、反対の高次回折次数ポート１０４ｆから戻る形で第２の自由伝搬領域１０４ｂに出力され、次に、そこで、伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４のそれぞれの４つの入力に送られる。多重化され濾過された入力の第２のわずかな部分は、さらに、第２の自由伝搬領域１０４ｂから光伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４の複合高次回折次数（ｍ＝−ｘ、ｘ＜＞０）ポート１０４ｆに入力され、次に、オプションの時間遅延素子１０６を通過し、その後、反対の高次回折次数ポート１０４ｅから戻る形で第２の自由伝搬領域１０４ｂに出力され、次に、そこで、伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４のそれぞれの４つの入力に送られる。高次回折次数ポート１０４ｅおよび１０４ｆから戻る形で第２の自由伝搬領域１０４ｂに伝搬する出力は、所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号となる。伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４の高次回折次数ポート１０４ｅおよび１０４ｆからの入力および出力光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。４つの伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４の入力はそれぞれ、入射複合帰還信号からの波長および／または偏光の所定の帯域のみを４つの光放射源１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれの出力に向ける。帰還と増幅のこのプロセスは、４つの光放射源１０２ａ〜１０２ｄについて定常状態出力が得られるまで図１０のレーザ・システム７０００の場合と実質的に同じようにして続き、それぞれの特性は、４つのそれぞれの伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４の入力、オプションの時間遅延素子１０６、接続する導波路ループ１０５、および４つの光放射源１０２ａ〜１０２ｄのそれぞれの高反射率端面と接続する導波路ループ１０５との間に形成される４つのそれぞれ共振システムにより実質的に決定される。その結果得られるそれぞれの帰還は、４つのそれぞれの光放射源１０２ａ〜１０２ｄの出力特性（例えば、波長、時間経過に応じた光出力および安定性、および環境条件）を実質的に決定する。  
【０１１６】
図１５に示されている例示的な光伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４は、レーザ・システム１００において、アレイ導波路格子（四角形の中に示されている）として当業では知られている。アレイ導波路格子伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４は、第１および第２の自由伝搬領域１０４ａおよび１０４ｂおよび相互接続する光導波路１０４ｃを含み、図１２のシステム７０内の説明されているアレイ導波路伝送フィルタ／マルチプレクサ７４について前に説明されているのと同じように機能するが、ただし、システム１００は、多重化伝送フィルタ伝送フィルタ１０４からのゼロ次回折次数（ｍ＝０）出力１０４ｄがシステム１００から出力を与える一方で帰還に対し導波路ループ１０５と２つの反対の高次回折次数（ｍ＝＋ｘ、ｍ＝−ｘ、ｘは０でない）１０４ｅおよび１０４ｆとの相互接続を使用する点が異なる。ＡＷＧ伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４は、図１０のレーザ・システム７０００の伝送フィルタ／マルチプレクサ７５００について前に説明されているのと同じ自由スペクトル範囲要件が適用される。  
【０１１７】
レーザ・システム１００は、それぞれ図１０および図１４のレーザ・システム７０００および９０について前に説明されているのと同じ基本的な利点を共有する。  
【０１１８】
すでに説明されているシステム３０００、４０００、５０００、６０００、７０００、３０、４０、５０、６０、７０、８０、および９０に勝るシステム１００の利点は、反射器が不要であるという点である。その代わり、伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４の非ゼロの高次回折次数ポート（ｍ＝＋Ｘ）１０４ｅまたは１０４ｆは、他の非ゼロの高次回折次数ポート（ｍ＝−Ｘ）１０４ｆまたは１０４ｅを通じて伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４に直接戻る形でカップリングされる。このアプローチの利点は、導波路帰還ループ１０５の経路が設計上完全に対称的であるため反射器が不要であることおよびプロセス許容差が改善されることを含む。システム１００は、実際に、レーザ１０２ａ〜１０２ｄに帰還信号を供給しているが、関与する物理的反射器はない。同じアプローチが、非ゼロ回折次数のすべてで可能であり、ＡＷＧ伝送フィルタ／マルチプレクサ１０４においてｍ＝１はｍ＝−１に接続され、ｍ＝１はｍ＝２に接続され、というように続く。  
【０１１９】
次に図１６を参照すると、そこには、図１３のレーザ・システム８０の修正形態、つまり、アレイ導波路（ＡＷＧ）伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４、高次回折出力ポート１３４ｅ（別のレーザ１３２ａ〜１３２ｄに対応する）と、本発明の第２の実施形態により、２つの所定の偏光状態のうちの一方の状態および４つの所定の波長帯域のうちのそれぞれ１つの範囲にある安定光帰還を４つの光放射源１３２ａ〜１３２ｄのそれぞれ１つに与えるゼロ次（ｍ＝０）または回折次数（ｍ＜＞０）のいずれかの出力ポート１３４ｆ（別の反射器１３８ａ〜１３８ｄに対応する）との間の導波路ループ１３５を介した接続を含む別の帰還メカニズムを備えるマルチレーザ・システム１３０のブロック図が示されている。  
【０１２０】
レーザ・システム１３０は、さまざまな波長および偏光を発生する４つの光放射源１３２ａ〜１３２ｄ、（ａ）４つの光放射源１３２ａ〜１３２ｄおよび４つの反射器（反射器１〜反射器４）１３８ａ〜１３８ｄに別々にカップリングされた８つのポートを含む第１の自由伝搬領域（ＦＰＲ）１３４ａ、および（ｂ）第１の複合高次回折次数（ｍ＜＞０）ポート１３４ｅはオプションの時間遅延素子１３６に、および導波路ループ１３５を介して第２のゼロ次（ｍ２＝０）またはそれ以上の回折次数（ｍ２＜＞０）の出力１３４ｆに、またオプションの光タップ１３９が光タップ１３９にカップリングされているモニタ１３７とともにカップリングされているゼロ次（ｍ＝０）出力１３４ｄに直列に接続されている３つのポート１３４ｄ、１３４ｅ、および１３４ｆを含む第２のＦＰＲ１３４ｂを含む光波長および／または偏光領域内で多重化および逆多重化を実行する光伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４を備える。光放射源１３２ａ〜１３２ｄ、４つの反射器１３８ａ〜１３８ｄ、光伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４、および導波路ループ１３５は、偏光がそれぞれの接続点にまたがって実質的に維持されるように接続され１つにまとめられる。光放射源１３２ａ〜１３２ｄのそれぞれの出力は、それぞれの直線偏光で実質的に偏光され、それらの偏光は、伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４のそれぞれの複数の入力の主偏光軸のうちの１つに実質的に揃えられる。伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４の２つ以下の入力は、実質的に同じ所定の波長帯域を持つことができる。伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４の２つの入力が実質的に同じ所定の波長帯域を持つ場合、それぞれの光放射源１３２ａ〜１３２ｄの偏光は、伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４のそれぞれの入力の直交する主偏光軸に実質的に揃えられなければならない。レーザ１３２ａ〜１３２ｄとポート１３４ｅおよび１３４ｄとの間の伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４を通る経路に対応する回折次数ｍは、ｍ２を整数とすると、ポート１３４ｆと反射器１３８ａ〜１３８ｄとの間の伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４を通る経路に対応する回折次数ｍ２と異なる。これは、レーザ１３２ａ〜１３２ｄおよび第１のＦＰＲ１３４ａ内の反射器１３８ａ〜１３８ｄの相対的位置の適切な選択により、また第２のＦＰＲ１３４ｂ内のポート１３４ｅおよび１３４ｆの相対的位置により実現される。  
【０１２１】
光放射源１３２ａ〜１３２ｄは、図１３のレーザ・システム８０の放射源８２ａ〜８２ｄについて前に説明されているのと実質的に同じ動作をする。第１のＦＰＲ１３４ａの伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４の４つの入力のそれぞれは、それぞれの光放射源１３２ａ〜１３２ｄの所定の波長範囲内に収まるそれぞれの所定の波長帯域を渡すが、同時に光波長および／または偏光領域内でそれらの入力を多重化し、この濾過された複合信号の大部分を伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４のゼロ次（ｍ＝０）出力１３４ｄに伝送するように設計されている。多重化され濾過された入力のわずかな部分は、さらに、自由伝搬領域１３４ｂから光伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４の複合高次回折次数（ｍ＜＞０）ポート１３４ｅに入力され、次に、オプションの時間遅延素子１３６を通過し、その後、ゼロ次（ｍ＝０）または高次回折次数（ｍ＜＞０）ポート１３４ｆから戻る形で自由伝搬領域１３４ｂに出力され、次に、そこで、それぞれの反射器１３８ａ〜１３８ｄにカップリングされている第１のＦＰＲ１３４ａのそれぞれの４つの出力に送られる。反射器１３８ａ〜１３８ｄの入力および反射された光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。それぞれの反射器１３８ａ〜１３８ｄはそれぞれ、それぞれの入射した所定の波長帯域の大部分を反射して伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４の第１のＦＰＲ１３４ａ内に戻し、そこで、他の反射された所定の波長帯域と多重化するように設計されている。この多重化された信号は、第２のＦＰＲ１３４ｂのポート１３４ｆに入力され、順に、オプションの時間遅延素子１３６に渡され、ポート１３４ｅを介して伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４に戻され、そこで、再び逆多重化され、それぞれのレーザ１３２ａ〜１３２ｄのそれぞれに送られる。高次回折次数（ｍ＜＞０）ポート１３４ｅから自由伝搬領域１３４ｂに戻る出力は、所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号となる。ゼロ次（ｍ＝０）または高次回折次数ポート（ｍ２＜＞０）１３４ｆは、入力レーザ１３２ａ〜１３２ｄに関して伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４の基本または高次回折次数に対応することができない。その代わりに、ポート（ｍ２＜＞０）１３４ｆは、レーザ１３２ａ〜１３２ｄとそれぞれの反射器１３８ａ〜１３８ｄとの間に光経路が確立されるように出力反射器１３８ａ〜１３８ｄに関して伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４の基本または高次回折次数に対応しなければならない。高次回折次数ポート１３４ｅおよび１３４ｆの入力および出力光信号、および反射器１３８ａ〜１３８ｄの入射および反射信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４の４つの入力はそれぞれ、入射した個々の帰還信号からの波長および／または偏光の所定の帯域のみを４つの光放射源１３２ａ〜１３２ｄのそれぞれの出力に送る。帰還と増幅のこのプロセスは、４つの光放射源１３２ａ〜１３２ｄについて定常状態出力が得られるまで図１３のレーザ・システム８０について以前に説明されているのと実質的に同じようにして続き、それぞれの特性は、伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４の４つのそれぞれの入力、オプションの時間遅延素子１３６、４つのそれぞれの個々の反射器１３８ａ〜１３８ｄ、高次回折次数（ｍ＜＞０）ポート１３４ｅ、ゼロ次（ｍ＝０）またはそれ以上の高次回折次数（ｍ２＜＞０）ポート１３４ｆ、および４つの光放射源１３２ａ〜１３２ｄのそれぞれの高反射率端面とそれぞれの反射器１３８ａ〜１３８ｄとの間に形成される４つのそれぞれの共振システムにより実質的に決定される。一般に、ポート１３４ｆと反射器１３８ａ〜１３８ｄを接続する伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４のゼロ次（ｍ２＝０）を使用するのが望ましいが、それは、これにより、それらの地点の間の損失や最低になり、したがって有効帰還が最高になるからである。  
【０１２２】
レーザ・システム８０に勝るレーザ・システム１３０の利点は、レーザ・システム１３０内の反射器１３８ａ〜１３８ｄからの帰還はレーザ１３２ａ〜１３２ｄに達する際に伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４を２回通るので、伝送フィルタ／マルチプレクサ１３４の望ましい濾過特性は実際に２倍ほど高まることである。  
【０１２３】
次に図１７を参照すると、そこには、図１０のレーザ・システム７０００の例示的な実装、つまり、本発明の第２の実施形態により、２つの所定の偏光状態のうちの一方の状態および２つの所定の波長帯域のうちのそれぞれ１つの範囲にある安定光帰還を２つの光放射源（レーザ１、レーザ２）１４２ａおよび１４２ｂのそれぞれ１つに与える光伝送フィルタ／マルチプレクサ１４４の二次出力において単一帰還メカニズム１４６および１４８を備えるマルチレーザ・システム１４０のブロック図が示されている。  
【０１２４】
レーザ・システム１４０は、さまざまな所定の波長および偏光の２つの光放射源１４２ａおよび１４２ｂ、光波長および／または偏光領域内で多重化および逆多重化を実行する、２つの入力／出力および２つ以上の出力を備える光伝送フィルタ／マルチプレクサ１４４、二次出力１４４ｅ、オプション時間遅延素子１４６、反射器１４８、オプションのモニタ１４９、および一次出力１４４ｄを備える。光放射源１４２ａおよび１４２ｂは、光伝送フィルタ／マルチプレクサ１４４の別の入力にカップリングされ、オプションの時間遅延素子１４６、反射器１４８、およびオプションのモニタ１４９は、二次出力１４４ｅに直列にカップリングされ、一次出力１４４ｄは、レーザ・システム１４０の出力をもたらす。光放射源１４２ａおよび１４２ｂ、光伝送フィルタ／マルチプレクサ１４４、オプションの時間遅延素子１４６、反射器１４８、およびオプションのモニタ１４９は、偏光がそれぞれの接続点にまたがって実質的に維持されるように接続され１つにまとめられる。光放射源１４２ａおよび１４２ｂのそれぞれの出力は、それぞれの直線偏光で実質的に偏光され、それらの偏光は、２つのそれぞれの伝送フィルタ／マルチプレクサ入力１４４ｂおよび１４４ｃの主偏光軸のうちの１つに実質的に揃えられる。２つの安定化放射源１４２ａおよび１４２ｂが実質的に同じ所定の波長帯域を持つ場合、それぞれの光放射源１４２ａおよび１４２ｂの偏光は、伝送フィルタ／マルチプレクサ１４４のそれぞれの入力の直交する主偏光軸に実質的に揃えられなければならない。  
【０１２５】
光放射源１４２ａおよび１４２ｂは、図１０のレーザ・システム７０００の放射源７２００ａ〜７２００ｎと実質的に同じ動作をする。伝送フィルタ／マルチプレクサ１４４の２つの入力１４４ｂおよび１４４ｃのそれぞれは、それぞれの光放射源１４２ａおよび１４２ｂの所定の波長範囲内に収まるそれぞれの所定の波長帯域の大部分を光伝送フィルタ／マルチプレクサ１４４の一次出力１４４ｄに渡し、同時に光波長および／または偏光領域内でそれらの入力を多重化し、この濾過された複合信号を伝送フィルタ／マルチプレクサ１４４の一次出力１４４ｄにレーザ・システム１４０の出力として伝送するように設計されている。複合濾過出力信号の残りわずかな部分も、光伝送フィルタ／マルチプレクサ１４４の二次出力１４４ｅに渡され、順に、オプションの時間遅延素子１４６、反射器１４８、オプションのモニタ１４９へと渡されて行く。反射器１４８は、オプションの遅延素子１４６からの状況に応じて遅延される光信号のすべてまたは所定の主要な第１の部分を反射し所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号としてオプションの遅延素子１４６に戻し、何も伝送しないか、または状況に応じて遅延された複合光信号の所定の残りの第２の部分をオプションの信号モニタ１４９に伝送するように配列される。反射器１４８の入力および反射された複合光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。複合帰還信号は、次に、再び、オプションの時間遅延素子１４６を通り、経路１４４ｅを介して光伝送フィルタ／マルチプレクサ１４４内に入り、そこで、複合信号は、それぞれの波長および／または偏光により分離され、それぞれの２つの伝送フィルタ／マルチプレクサ１４４の入力に向けられる。２つの伝送フィルタ／マルチプレクサ１４４の入力１４４ｂおよび１４４ｃはそれぞれ、入射複合信号からの波長および／または偏光の所定の帯域のみを２つの光放射源１４２ａおよび１４２ｂのそれぞれの出力に渡す。帰還と増幅のこのプロセスは、２つの光放射源１４２ａおよび１４２ｂについて定常状態出力が得られるまで図１０のレーザ・システム７０００について以前に説明されているのと実質的に同じようにして続き、それぞれの特性は、伝送フィルタ／マルチプレクサ１４４の２つのそれぞれの入力、オプションの時間遅延素子１４６、反射器１４８、および２つの光放射源１４２ａおよび１４２ｂのそれぞれの高反射率端面と反射器１４８との間に形成される２つのそれぞれの共振システムにより実質的に決定される。その結果得られるそれぞれの帰還は、２つのそれぞれの光放射源１４２ａおよび１４２ｂの出力特性（例えば、波長、時間経過に応じた光出力および安定性、および環境条件）を実質的に決定する。
【０１２６】
図１７に示されている例示的な光伝送フィルタ／マルチプレクサ１４４は、システム１４０において、リング共振器（四角形の中に示されている）として当業では知られている。リング共振器１４４の動作は、図７のシステム６０内のリング共振器６４ａと実質的に同じである。リング共振器１４４では、レーザ１４２ａおよび１４２ｂからの光信号はそれぞれ、リング１４４ａ内にカップリングされ、そこで、当業で知られているいるように、濾過され多重化される。より具体的には、濾過は、入力光信号のそれぞれの一部を伝搬のためリング１４４ａ内にカップリングすることにより実行される。例えば、レーザ１４２ａからの光信号の一部が経路１４４ｂからリング１４４ａ内にカップリングされた場合、それは、リング１４４ａの周りで伝搬する。伝搬した信号の一部が経路１４４ｂにカップリングして戻る場合、いくつかの所定の波長は経路１４４ｂ内の波長と構成的に干渉するが、他の所定の波長は経路１４４ｂ内の波長と破壊的に干渉する。経路１４４ｂ内で構成的に干渉される波長は増強されるが、経路１４４ｂ内で破壊的に干渉される波長は抑制される。信号は、経路１４４ｂの出力から一直線にリング共振器１４４の一次出力１４４ｄを通り、さらに、リング１４４ａを介してオプションの時間遅延素子１４６の入力に、または反射器１４８に直接入る。レーザ１４２ｂからの光信号でも同様の動作が生じる。そこで、経路１４４ｃ内の光信号は、レーザ１４２ｂからリング１４４ａの周りにすでに伝搬している信号の一部とともに所定の波長について構成的または破壊的干渉を受ける。構成的および破壊的干渉を受ける波長は、当業でよく知られているように、リング１４４ａの光路長に依存する。破壊的干渉を受けなかった波長は、リング１４４ａ内で伝搬を続け、レーザ１４２ａおよび１４２ｂからの多重化された出力光信号として、経路１４４ｂの中へカップリングされ、オプションの時間遅延素子１４６に出るか、または直接、反射器１４８に入る。システム１４０の一次出力１４４ｄに次に接続される経路１４４ｂ内にカップリングされているものに関して比較的少量の信号が経路１４４ｅ内にカップリングされるように位置および特性について整列される経路１４４ｅでも類似の動作が生じる。
【０１２７】
レーザ・システム１４０は、図１０のレーザ・システム７０００について前に説明されている第１、第３、および第４の基本的な利点を共有する。  
【０１２８】
次に図１８を参照すると、そこには、図１０のレーザ・システム７０００の例示的な実装、つまり、本発明の第２の実施形態により、２つの所定の偏光状態のうちの一方の状態および２つの所定の波長帯域のうちのそれぞれ１つの範囲にある安定光帰還を２つの光放射源（レーザ１、レーザ２）１５２ａおよび１５２ｂのそれぞれ１つに与える光伝送フィルタ／マルチプレクサ１５４の二次出力１５４ｂにおいて単一帰還メカニズム１５６（ＴＤ、時間遅延素子）および１５８（反射器、反射器）を備えるマルチレーザ・システム１５０のブロック図が示されている。  
【０１２９】
レーザ・システム１５０は、さまざまな波長および偏光を発生する２つの光放射源１５２ａおよび１５２ｂ、光波長および／または偏光領域内で多重化および逆多重化を実行し、２つの光放射源１５２ａおよび１５２ｂにカップリングされた２つの入力／出力を備える光伝送フィルタ／マルチプレクサ１５４、一次出力１５４ａ、およびオプションの時間遅延素子１５６、反射器１５８、およびオプションのモニタ１５９に直列にカップリングされた二次出力／入力１５４６を備える。光放射源１５２ａおよび１５２ｂ、光伝送フィルタ／マルチプレクサ１５４、オプションの時間遅延素子１５６、および反射器１５８は、偏光がそれぞれの接続点にまたがって実質的に維持されるように接続され１つにまとめられる。光放射源１５２ａおよび１５２ｂのそれぞれの出力は、それぞれの直線偏光で実質的に偏光され、それらの偏光は、伝送フィルタ／マルチプレクサ１５４の入力のうちの２つのそれぞれの入力の主偏光軸のうちの１つに実質的に揃えられる。２つの安定化放射源１５２ａおよび１５２ｂが実質的に同じ所定の波長帯域を持つ場合、それぞれの光放射源１５２ａおよび１５２ｂの偏光は、それぞれの伝送フィルタ／マルチプレクサ１５４の直交する主偏光軸に実質的に揃えられなければならない。  
【０１３０】
光放射源１５２ａおよび１５２ｂは、図１０のレーザ・システム７０００の放射源７２００ａ〜７２００ｎについて前に説明されているのと実質的に同じ動作をする。２つの伝送フィルタ／マルチプレクサ１５４の入力のそれぞれは、それぞれの光放射源１５２ａおよび１５２ｂの所定の波長範囲内に収まるそれぞれの所定の波長帯域の大部分を光伝送フィルタ／マルチプレクサ１５４の一次出力１５４ａに渡し、同時に光波長および／または偏光領域内でそれらの入力を多重化し、この濾過された複合信号を伝送フィルタ／マルチプレクサ１５４の基本出力１５４ａにレーザ・システム１５０の出力として伝送するように設計されている。複合濾過出力信号の残りわずかな部分も、光伝送フィルタ／マルチプレクサ１５４の二次出力１５４ｂに渡され、順に、オプションの時間遅延素子１５６、反射器１５８、オプションのモニタ１５９へと渡されて行く。反射器１５８は、オプションの遅延素子１５６からの状況に応じて遅延される光信号のすべてまたは所定の主要な第１の部分を反射し所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号としてオプションの遅延素子１５６に戻し、何も伝送しないか、または状況に応じて遅延された複合光信号の所定の残りの第２の部分をオプションの信号モニタ１５９に伝送するように配列される。反射器１５８の入力および反射された複合光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。複合帰還信号は、次に、再び、オプションの時間遅延素子１５６を通り、二次ポート１５４ｂを介して光伝送フィルタ／マルチプレクサ１５４内に入り、そこで、複合信号は、それぞれの波長および／または偏光により分離され、伝送フィルタ／マルチプレクサ１５４のそれぞれの２つの入力に向けられる。伝送フィルタ／マルチプレクサ１５４の２つの入力はそれぞれ、入射複合信号からの波長および／または偏光の所定の帯域のみを２つの光放射源１５２ａおよび１５２ｂのそれぞれの出力に通す。帰還と増幅のこのプロセスは、２つの光放射源１５２ａおよび１５２ｂについて定常状態出力が得られるまで図１０のレーザ・システム７０００について以前に説明されているのと実質的に同じようにして続き、それぞれの特性は、伝送フィルタ／マルチプレクサ１５４の２つのそれぞれの入力、オプションの時間遅延素子１５６、反射器１５８、および２つの光放射源１５２ａおよび１５２ｂのそれぞれの高反射率端面と反射器１５８との間に形成される２つのそれぞれの共振システムにより実質的に決定される。その結果得られるそれぞれの帰還は、２つのそれぞれの光放射源１５２ａおよび１５２ｂの出力特性（例えば、波長、時間経過に応じた光出力および安定性、および環境条件）を実質的に決定する。  
【０１３１】
図１８に示されている例示的な光伝送フィルタ／マルチプレクサ１５４は、システム１５０において、当業では非対称マッハ・ツェンダ干渉計（ＡＭＺＩ、四角形の中に示されている）として知られており、当業ではよく知られている。ＡＭＺＩ１５４では、不平衡干渉計で単純な２光束干渉を使用し、レーザ１５２ａおよび１５２ｂからさまざまな波長および偏光の出力信号を多重化して所定の波長および偏光の複合出力信号にするか、または所定の波長および偏光の複合入力信号を逆多重化して所定の波長および偏光の個々の出力に分ける。
【０１３２】
レーザ・システム１５０は、図１０のレーザ・システム７０００について前に説明されている第１、第３、および第４の基本的な利点を共有する。  
【０１３３】
次に図１９を参照すると、そこには、図１３のレーザ・システム８０の概念の他の例示的な実装、つまり、本発明の第２の実施形態により、２つのそれぞれの所定の偏光状態のうちの一方の状態および２つの所定の波長帯域のうちのそれぞれ１つの範囲にある安定光帰還信号を２つの光放射源（レーザ１、レーザ２）１６２ａおよび１６２ｂのそれぞれ１つに与える光伝送フィルタ／マルチプレクサ１６４の高次回折次数の出力／入力１６４ｂおよび１６４ｃにおいて複数の個別の帰還メカニズム１６６ａ（ＴＤ、時間遅延）１６６ｂ（ＴＤ、時間遅延）、１６８ａ（反射器）、１６８ｂ（反射器）を備えるマルチレーザ・システム１６０のブロック図が示されている。レーザ・システム１６０の場合、伝送フィルタ／マルチプレクサ１６４は、バルク回折格子（ＢＤＧ）であり、その構造および動作は当業でよく知られている。  
【０１３４】
レーザ・システム１６０は、さまざまな波長および偏光を発生する２つの光放射源１６２ａおよび１６２ｂ、光波長および／または偏光領域内で多重化および逆多重化を実行し、ゼロ次出力１６４ａ、オプションの時間遅延素子１６６ａ、反射器１６８ａ、およびオプションの光モニタ１６９ａに直列に接続されている第１の高次回折次数出力／入力１６４ｂ、オプションの時間遅延素子１６６ｂ、反射器１６８ｂ、およびオプションの光モニタ１６９ｂに直列に接続されている第２の高次回折次数出力／入力１６４ｃを備える光ＢＤＧ１６４を備える。光放射源１６２ａおよび１６２ｂ、光ＢＤＧ１６４、オプションの時間遅延素子１６６ａおよび１６６ｂ、および反射器１６８ａおよび１６８ｂは、偏光がそれぞれの接続点にまたがって実質的に維持されるように接続され１つにまとめられる。光放射源１６２ａおよび１６２ｂのそれぞれの出力は、それぞれの直線偏光で実質的に偏光され、それらの偏光は、ＢＤＧ１６４の２つのそれぞれの入力の主偏光軸のうちの１つに実質的に揃えられる。２つの安定化放射源１６２ａおよび１６２ｂが実質的に同じ所定の波長帯域を持つ場合、それぞれの光放射源１６２ａおよび１６２ｂの偏光は、ＢＤＧ１６４のそれぞれの入力の直交する主偏光軸に実質的に揃えられなければならない。  
【０１３５】
光放射源１６２ａおよび１６２ｂは、図１３のレーザ・システム８０の放射源８２ａ〜８２ｄについて前に説明されているのと実質的に同じ動作をする。２つのＢＤＧ１６４の入力のそれぞれは、それぞれの光放射源１６２ａおよび１６２ｂの所定の波長範囲内に収まるそれぞれの所定の波長帯域の大部分を光ＢＤＧ１６４のゼロ次出力１６４ａに渡し、同時に光波長および／または偏光領域内でそれらの入力を多重化し、この濾過された複合信号をＢＤＧ１６４のゼロ次出力１６４ａにレーザ・システム１６０の出力として伝送するように設計されている。個々の濾過された入力のそれぞれのわずかな部分も、光ＢＤＧ１６４の個々のそれぞれの高次回折出力１６４ｂおよび１６４ｃに渡され、順に、それぞれの個々のオプションの時間遅延素子１６６ａおよび１６６ｂ、それぞれの個々の反射器１６８ａおよび１６８ｂ、およびそれぞれの個々のオプションのモニタ１６９ａおよび１６９ｂに渡される。それぞれの反射器１６８ａおよび１６８ｂは、それぞれのオプションの時間遅延素子１６６ａおよび１６６ｂからのそれぞれの状況に応じて遅延される光信号のすべてまたは所定の主要な第１の部分を反射し所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号としてそれぞれのオプションの時間遅延素子１６６ａおよび１６６ｂに戻し、何も伝送しないか、または状況に応じてその位置で信号のスペクトルまたは電力を測定するためそれぞれの状況に応じて遅延された光信号の所定の残りのそれぞれの第２の部分を光検出器またはスペクトラム・アナライザなどのそれぞれのオプションの信号モニタ１６９ａおよび１６９ｂに伝送するようにそれぞれ配列される。  
【０１３６】
反射器１６８ａおよび１６８ｂの入力および反射された複合光信号の光特性は、例えば偏光および波長の場合と実質的に同じである。それぞれの個々の帰還信号は、次に、再び、それぞれのオプションの時間遅延素子１６６ａおよび１６６ｂを通り、光ＢＤＧ１６４内に入り、そこで、その信号は、それぞれの波長および／または偏光により進む経路を決められ、ＢＤＧ１６４のそれぞれの２つの入力に向けられる。ＢＤＧ１６４の２つの入力はそれぞれ、入射する個別の帰還信号からの波長および／または偏光の所定の帯域のみを２つの光放射源１６２ａおよび１６２ｂのそれぞれの出力に渡す。帰還と増幅のこのプロセスは、２つの光放射源１６２ａおよび１６２ｂについて定常状態出力が得られるまで図１３のレーザ・システム８０について以前に説明されているのと実質的に同じようにして続き、それぞれの特性は、ＢＤＧ１６４の２つのそれぞれの入力、２つのそれぞれの個々のオプションの時間遅延素子１６６ａおよび１６６ｂ、２つのそれぞれの個々の反射器１６８ａおよび１６８ｂ、および２つの光放射源１６２ａおよび１６２ｂのそれぞれの高反射率端面と反射器１６８ａおよび１６８ｂとの間に形成される２つのそれぞれの共振システムにより実質的に決定される。その結果得られるそれぞれの帰還は、２つのそれぞれの光放射源１６２ａおよび１６２ｂの出力特性（例えば、波長、時間経過に応じた光出力および安定性、および環境条件）を実質的に決定する。  
【０１３７】
レーザ・システム１６０は、図１３のレーザ・システム８０について前に説明されている基本的な利点を共有する。  
【０１３８】
そこで図２０を参照すると、そこには、本発明の第３の実施形態に例示的なマルチレーザ・システム１７０のブロック図が示されている。システム１７０は、第１のレーザ１７２ａ、第２のオプションのレーザ１７２ｂ、第３のオプションのレーザ１７２ｃ、第４のオプションのレーザ１７２ｄ、伝送フィルタ／マルチプレクサ１７４、および広帯域（広帯域レーザ）発信源１７８にカップリングされたオプションのアイソレータ１７６を備える。伝送フィルタ／マルチプレクサ１７４は、それぞれ図１２〜１９および１０に示されている伝送フィルタ／マルチプレクサ７４、８４、９４、１０４、１３４、１４４、１５４、１６４、および７５００について前に説明されているのと同じように機能する。伝送フィルタ／マルチプレクサ１７４は、前に示されているタイプの伝送フィルタ／マルチプレクサ７４、８４、９４、１０４、１３４、１４４、１５４、１６４、および７５００のうちの１つを備えることができる。伝送フィルタ／マルチプレクサ１７４は、レーザ１７２ａ〜１７２ｄからの多重化された信号をそこから基本出力１７４ａに出力する。１７４ａの出力信号は、高出力レーザ１７２ａ〜１７２ｄが使用されている場合に使用できる光出力検出器１７７にカップリングされているオプションの光タップ１７９を介してシステム１７０から伝送される。出力検出器１７７は、後方反射の測定を介して出力ファイバ切断が検出されたときにシステム１７０をシャットダウンをするために使用される。図１２〜１９、１０、および１１についてそれぞれ説明され、示されているように、伝送フィルタ／マルチプレクサを通じて帰還信号を供給するため反射器またはカップリングされた二次または高次回折次数を使用する代わりに、広帯域発信源１７８を使用し、高次回折次数または二次出力１７４ｂを介して帰還信号を伝送する。高次回折次数または二次出力は、図１２、１７〜１９、および１０に示されているようにして単一出力ポート１７４ｂを、または図１４に示されているようにして複数の二次出力ポート（例えば、９４ｃおよび９４ｄ）を備えることができる。それにより、非対称マッハ・ツェンダ干渉計（ＡＭＺＩ）、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）、回折格子、リング共振器などの伝送フィルタ／マルチプレクサと広帯域レーザ１７８を使用することで、所定の波長帯域および偏光の光信号を関連付けられているレーザ１７２ａ〜１７２ｄに送る。一般に、レーザ１７２ａ〜１７２ｄへの広帯域レーザ源１７８の望ましくない周波数ロックを防ぐために広帯域レーザ１７８からの光経路内にアイソレータ１７６が組み込まれるが、これが生じるとレーザ１７２ａ〜１７２ｄの光出力が補正される可能性があり、レーザ・システム１７０の出力の偏光解消が低下することになる。  
【０１３９】
第３の実施形態によれば、システム１７０において、レーザ１７２ａ〜１７２ｄは、完全に独立した広帯域発信源１７８を使用して注入ロックされる。広帯域発信源１７８は、安定化する必要があるレーザ群１７２ａ〜１７２ｄとは非コヒーレントまたは無相関であるため、システム７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、および７０００で使用されるオプションの時間遅延素子は不要になり、広帯域レーザ源１７８はレーザ１７２ａ〜１７２ｄにいくらでも近づけることが可能である。  
【０１４０】
広帯域レーザ源１７８は、レーザ１７２ａ〜１７２ｄのうちの１つまたは複数に帰還をかけるために偏光または偏光解消される広帯域光源であることが好ましい。広帯域レーザ源１７８は、例えば、非偏光ＡＳＥ源、偏光解消レーザ源、および偏光多モード・レーザなどの好適な光源を含むことができる。広帯域レーザ源１７８からの帰還信号は、レーザ１７２ａ〜１７２ｄのと同じ状態で偏光されなければならない。  
【０１４１】
安定したレーザ動作を実現するために、レーザ・システム１７０全体は、そのシステムを含むコンポーネントのそれぞれが偏光維持であり、それらのコンポーネントのそれぞれが有効屈折率および／または光伝搬損失に関して等しくない偏光の２つの主軸のそれぞれの成分内の識別により偏光の観点から説明できるという点で偏光維持である。さらに、それらのコンポーネントは、主軸が公称的に揃うようにすべて相対的に配向され適所に固定されている。広帯域レーザ源１７８が偏光される場合、偏光状態がレーザ１７２ａ〜１７２ｄと同じ主偏光軸に必ず揃えられるようにする必要がある。  
【０１４２】
次に図２１を参照すると、そこには、図１３のマルチレーザ・システムに類似であり、またその拡張であり、さらに本発明の第４の実施形態により指向性タップ２００〜２０３、および個々の帰還経路に対し帰還のレベルを制御する制御デバイス（制御）２１０を備えるマルチレーザ・システム８０ａのブロック図が示されている。マルチレーザ・システム８０ａは、第１のレーザ８２ａ、第２のレーザ８２ｂ、第３のレーザ８２ｃ、第４のレーザ８２ｄ、ＡＷＧ伝送フィルタ／マルチプレクサ８４、第１の反射器（反射器）８８ａと直列のオプションの第１の時間遅延素子（ＴＤ）８６ａ、第２の反射器（反射器）８８ｂと直列のオプションの第２の時間遅延素子（ＴＤ）８６ｂ、第３の反射器（反射器）８８ｃと直列のオプションの第３の時間遅延素子（ＴＤ）８６ｃ、および第４の反射器（反射器）８８ｄと直列のオプションの第４の時間遅延素子（ＴＤ）８６ｄを備え、これらは、図１３の対応する素子について前に説明されているように機能する。多重化伝送フィルタ８４からのゼロ次出力（ｍ＝０）は、システム８０ａから出力を供給するが、これは、高出力レーザ８２ａ〜８２ｄが使用されているシステム８０ａ内の切断を検出するために、光タップ８９を介して後方反射モニタ８７にカップリングされているゼロ次回折次数出力光伝送路内に光タップ８９を備えることができる。システム８０ａでは、別のオプションの時間遅延素子（ＴＤ）（例えば、８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、または８６ｄ）および反射器（例えば、８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、または８８ｄ）が、レーザ８２ａ〜８２ｄのそれぞれについて多重化伝送フィルタ８４からの別の高次回折次数（ｍ＜＞０）出力内に用意される。  
【０１４３】
本発明の第４の実施形態によれば、第１の指向性タップ２００は、伝送フィルタ／マルチプレクサ８４からの高次回折次数（ｍ＜＞０）の第１の出力と光放射源８２ａに対応する第１の時間遅延素子（ＴＤ）８６ａおよび第１の反射器８８ａの組み合わせとの間に挿入される。第２の指向性タップ２０１は、伝送フィルタ／マルチプレクサ８４からの同じまたは異なる高次回折次数の出力と放射源８２ｂに対応する第２の時間遅延素子（ＴＤ）８６ｂおよび第２の反射器８８ｂの組み合わせとの間に挿入される。第３の指向性タップ２０２は、伝送フィルタ／マルチプレクサ８４からの同じまたは異なる高次回折次数の出力と光放射源８２ｃに対応する第３の時間遅延素子（ＴＤ）８６ｃおよび第３の反射器８８ｃの組み合わせとの間に挿入される。第４の指向性タップ２０３は、伝送フィルタ／マルチプレクサ８４からの同じまたは異なる高次回折次数の出力と光放射源８２ｄに対応する第４の時間遅延素子（ＴＤ）８６ｄおよび第４の反射器８８ｄの組み合わせとの間に挿入される。指向性タップ２００〜２０３はそれぞれ、伝送フィルタ／マルチプレクサ８４から関連する反射器８８ａ〜８８ｄへ伝搬する逆多重化されたレーザ信号の出力の一部を経路２１６ａを介して制御デバイス２１０に送り、関連する反射器８８ａ〜８８ｄから伝送フィルタ／マルチプレクサ８４へ関連する高次回折出力において伝搬する反射された信号の出力の一部を経路２１６ｂを介して制御デバイス２１０に送る機能を持つ。制御デバイス２１０は、指向性タップ２００〜２０３のそれぞれにより検出され、例えば制御サブセクション（Ｃ１〜Ｃ４）２１１〜２１４の関連する経路２１６ａおよび２１６ｂを介してそれぞれ受信される個々の波長の出力を監視する機能を持つ。制御デバイス２１０は、経路２１６ａおよび２１６ｂを介して指向性タップ２００〜２０３のそれぞれから２つの並行受信された波長の出力を使用し、好適なアルゴリズムを使用して反射器８８ａ〜８８ｄのそれぞれへの別の制御信号を発生する。制御サブセクション２１１〜２１４は、説明のみのために示されており、制御デバイス２１０において好適な配列を使用して、同調可能な反射器８８ａ〜８８ｄへの必要な制御信号を発生することができる。反射器８８ａ〜８８ｄはそれぞれ、変化する反射器レベルを制御し、必要な反射帰還信号を個々の関連するレーザ８２ａ〜８２ｄに送り返すために制御デバイス２１０から関連する制御信号に応答する同調可能な反射器である。それぞれの反射器８８ａ〜８８ｄは、それぞれのオプションの時間遅延素子８６ａ〜８６ｄからのそれぞれの状況に応じて遅延される光信号のすべてまたは所定の主要な第１の部分を反射し所定の偏光および波長のそれぞれの帰還信号としてそれぞれのオプションの時間遅延素子８６ａ〜８６ｄに戻し、何も伝送しないか、またはそれぞれの状況に応じて遅延された光信号の所定の残りのそれぞれの第２の部分を光検出器またはスペクトラム・アナライザなどのそれぞれのオプションの信号モニタ８５ａ〜８５ｄに伝送するようにそれぞれ配列される。
【０１４４】
モニタ８５ａ〜８５ｄの目的は、存続期間およびシステム・パフォーマンスに対する影響が継続的に更新されるように光放射源８２ａ〜８２ｄの光特性を測定できるようにすることである。
【０１４５】
指向性タップ（例えば、２００）を使用して、複数のレーザ８２ａ〜８２ｄから逆多重化された帰還信号に見られる光源の波長出力レベルと、レーザ（例えば、８２ａ）への帰還信号の波長筆力レベルを調整するために伝送フィルタ／マルチプレクサ８４の高次回折次数で伝搬する帰還信号の波長出力の両方を検出するという上述の考え方は、例えば、図１０、１２、および１４にそれぞれ示されているシステム７０００、７０、９０と同様に、多重化された帰還信号に適応することもできる。例えば、図１２に示されているシステム７０では、例えば図２１のシステム８０ａ内の指向性タップ２００について示されている方法で、伝送フィルタ／マルチプレクサ７４と時間遅延素子７６との間の二次出力経路内に指向性タップ（図に示されていない）を挿入することができる。図１２では、指向性タップは、出力７４ｅから二次経路のそれぞれの方向に伝搬する波長出力レベルを同時並行して検出する。制御デバイス（図１２には示されていない）は、図２１の制御デバイス２１０について上で説明されていのと同様に、方向タップから検出された波長出力信号を使用して、反射器７８への制御信号を発生し、反射された帰還信号を調整する。  
【０１４６】
安定したレーザ動作を実現するために、レーザ・システム８０ａ全体は、そのシステム８０ａを含むコンポーネントのそれぞれは、それらのコンポーネントのそれぞれが有効屈折率および／または光伝搬損失に関して等しくない偏光の２つの主軸のそれぞれの成分内の識別により偏光の観点から説明できるという点で偏光維持である、という点で偏光維持である。さらに、それらのコンポーネントは、主偏光軸が公称的に揃うようにすべて相対的に配向され適所に固定されている。  
【０１４７】
伝送フィルタ３４および５４００、伝送フィルタ３４００ａ〜３４００ｎおよび光コンバイナ３５００、および伝送フィルタ６４００ａ〜６４００ｎおよび光コンバイナ６５００、および伝送フィルタ／マルチプレクサ４５００、４４、５４、６４、７４、２３４、７５００、８４、９４、１０４、１４４、１３４、１５４、１６４、および１７４は、伝送フィルタ手段または伝送フィルタ・デバイスとして表記される場合がある。  
【０１４８】
すでに説明された本発明の特定の実施形態は一般的原理を示しているにすぎないことは評価され、理解されるであろう。当業者であれば、本発明の原理に矛盾しないさまざまな修正を行える。例えば、図に示され、説明されているすべてのレーザは、さまざまな異なるタイプの放射源とすることが可能である。さらに、モニタは、それぞれの放射源をシャットダウンするために使用する他に、代わりに、同物からの出力を低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】使用されるレーザに帰還をかける例示的な従来技術のマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態により、伝送フィルタの基本出力において帰還メカニズムを備える単一レーザ・システムのブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態により、２つの偏光状態のうちの一方の状態および所定の波長帯域の安定光帰還を複数の光放射源に与える光コンバイナの基本出力において単一帰還メカニズムを備えるマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態により、２つの偏光状態のうちの一方の状態および所定の波長帯域の安定光帰還をそれぞれの複数の光放射源に与える光伝送フィルタ／マルチプレクサの基本出力において単一帰還メカニズムを備えるマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の概念により、伝送フィルタ／マルチプレクサの基本出力において帰還メカニズムを備える単一レーザ・システムのブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の概念により、アレイ導波路多重化伝送フィルタの基本出力において帰還メカニズムを備える代替えマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の概念により、多重化伝送フィルタの基本出力において、リング共振器多重化伝送フィルタおよび帰還メカニズムを備える、代替えマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図８】図６のシステムに示されているのと類似の多重化フィルタの基本出力におけるアレイ導波路格子多重化伝送フィルタおよび帰還メカニズム、および本発明の第１の実施形態の概念によりレーザを安定化するための伝送フィルタの所定の入力ポートにカップリングされた光検出器を備える、代替えマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態により、所定の偏光状態および波長帯域の安定光帰還を光放射源に与える光伝送フィルタの高次回折または二次出力において単一帰還メカニズムを備えるマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態により、２つの所定の偏光状態のうちの一方の状態および複数の所定の波長帯域の安定光帰還を複数の光放射源に与える光伝送フィルタ／マルチプレクサの二次以上の出力において単一帰還メカニズムを備えるマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態により、２つの所定の偏光状態のうちの一方の状態およびそれぞれの複数の所定の波長帯域の安定光帰還をそれぞれの複数の光放射源に与える光コンバイナの二次出力において単一帰還メカニズムを備えるマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態により、多重化フィルタの高次回折出力において、アレイ導波路格子多重化伝送フィルタ／マルチプレクサおよび帰還メカニズムを備える、代替えマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態の概念により、多重化フィルタのそれぞれの高次出力ポートにおいて、アレイ導波路格子伝送フィルタ／マルチプレクサおよび複数の別の帰還メカニズムを備える、代替えマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態の概念により、多重化フィルタの高次出力において、アレイ導波路格子多重化伝送フィルタおよび複数の複合帰還メカニズムを備える、代替えマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態の概念により、多重化フィルタの所定の高次回折出力間にアレイ導波路格子多重化伝送フィルタおよび帰還ループを備える、代替えマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態により、放射源に対応する多重化フィルタの高次回折出力と別の反射器に対応する回折次数との間のループを含む、アレイ導波路格子多重化伝送フィルタおよび別の帰還メカニズムを備える、代替えマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態の概念により、多重化フィルタの二次出力において、リング共振器多重化伝送フィルタおよび帰還メカニズムを備える、代替えマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態の概念により、多重化フィルタの二次出力において、対称的マッハ・ツェンダ多重化伝送フィルタおよび帰還メカニズムを備える、代替えマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態の概念により、格子からの高い回折次数の回折信号を複数の光放射源に帰還するための回折格子および帰還メカニズムを備える、代替えマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態により、マルチプレクサおよびマルチプレクサの二次以上の回折次数の出力に配置される広帯域レーザを備える、例示的なマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態により、指向性タップ、および個々の帰還経路内の帰還のレベルを制御する制御デバイスを備えるように修正された図１３のマルチレーザ・システムに類似のマルチレーザ・システムのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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