(57)【要約】【課題】超低位相ノイズの安定化された誘導ブリルアン散乱レーザのためのシステムおよび方法が提供される。【解決手段】一実施形態では、誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）ビームを生成するための方法は、チューナブルレーザ源からレーザ光を生成するステップと、レーザ光を第１の光ビームおよび第２の光ビームに分割するステップと、第１の光ビームに位相変調を適用することによって、位相変調光ビームを作成するステップと、位相変調光ビームと、チューナブルレーザ源に結合されたパウンド・ドレバー・ホール・サーボループとを使用して、レーザ光の周波数をリングキャビティの周波数にロックするステップと、位相変調光ビームの進行方向と反対の進行方向で、第２の光ビームをリングキャビティ内に結合するステップと、第２の光ビームからリングキャビティ内に誘導ブリルアン散乱光ビームを生成するステップと、誘導ブリルアン散乱光ビームを出力するステップとを含む。【選択図】図１
2015197678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）ビームを生成するための方法（５００）であって、
チューナブルレーザ源（１１０、２１０）からレーザ光を生成するステップ（５１０）と、
前記レーザ光を第１の光ビームおよび第２の光ビームに分割するステップ（５１２）と、
前記第１の光ビームに位相変調を適用することによって、位相変調光ビームを作成するステップ（５１４）と、
前記位相変調光ビームと、前記チューナブルレーザ源（１１０、２１０）に結合されたパウンド・ドレバー・ホール・サーボループとを使用して、前記レーザ光の周波数をリングキャビティ（１３０、２３０）の周波数にロックするステップ（５１６）と、
前記位相変調光ビームの進行方向と反対の進行方向で、前記第２の光ビームを前記リングキャビティ（１３０、２３０）内に結合するステップ（５１８）と、
前記第２の光ビームから前記リングキャビティ（１３０、２３０）内に誘導ブリルアン散乱光ビームを生成するステップ（５２０）と、
前記誘導ブリルアン散乱光ビームを出力するステップ（５２２）と
を含む、方法。
【請求項２】
前記変調光ビームのパワーが、誘導ブリルアン散乱効果を生じるためのしきい値未満に維持され、パウンド・ドレバー・ホール・サーボ動作に最適化され、前記方法が、
前記変調光ビームを前記リングキャビティ（１３０、２３０）の外に結合するステップと、
前記変調光ビームを光検出器（１３８、２３８）に導くステップと
をさらに含み、
前記光検出器（１３８、２３８）が、前記変調光ビームを電気信号に変換し、
前記位相変調が、第１の変調周波数で適用され、前記方法が、
前記変調周波数で前記電気信号を復調することによって、補正信号を生成するステップと、
前記補正信号を用いて、前記チューナブルレーザ光源の周波数を前記リングキャビティ（１３０、２３０）の共振周波数にロックするステップと、
前記リングキャビティ（１３０、２３０）からの第３の光ビームを結合するステップであって、前記第３の光ビームが、前記変調光ビームを含む第１の成分と、前記誘導ブリルアン散乱光ビームを含む第２の成分とを含む、ステップと、
前記第３の光ビームから前記誘導ブリルアン散乱光ビームを分離し、前記誘導ブリルアン散乱光ビームを出力に導くステップと、
前記変調光ビームを分離し、それを前記光検出器（１３８、２３８）に導くステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）ビームを生成するための装置であって、前記装置が、
チューナブルレーザ光源（１１０、２１０）と、
リングキャビティ（１３０、２３０）と、
前記チューナブルレーザ光源（１１０、２１０）に結合されたビームスプリッタ（１１２、２１２）と
を備え、前記ビームスプリッタ（１１２、２１２）が、前記チューナブルレーザ光源（１１０、２１０）からのレーザビームを、第１の光経路に結合された第１の光ビームと、第２の光経路に結合された第２の光ビームとに分割し、
前記第１の光ループ経路が、前記チューナブルレーザ光源（１１０、２１０）を前記リングキャビティ（１３０、２３０）にロックするためにフィードバック信号を生成したパウンド・ドレバー・ホール（ＰＤＨ）ループを実現し、
前記第２のループ経路が、前記リングキャビティ（１３０、２３０）を含み、前記リングキャビティ（１３０、２３０）内に誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）光ビームを生成し、
前記第１の光ビームが、第１の方向で前記リングキャビティ（１３０、２３０）を周って進行するように前記リングキャビティ（１３０、２３０）内に結合され、前記第２の光ビームが、前記第１の方向と反対の第２の方向で前記リングキャビティ（１３０、２３０）を周って進行するように前記リングキャビティ（１３０、２３０）内に結合される、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導ブリルアン散乱レーザのためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0001]共振器光ファイバジャイロスコープ（ＲＦＯＧ：Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  ｆｉｂｅｒ  ｏｐｔｉｃ  ｇｙｒｏｓｃｏｐｅ）は、回転速度測定の精度を改善するために、超低位相ノイズの単一周波数レーザを必要とする。そのような超低位相ノイズレーザは、得ることが非常に困難であり、しばしば高性能ＲＦＯＧのためには十分に良好ではない。誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ：ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）レーザは、それらのポンプレーザと比較して実質的に減少された位相ノイズおよび相対強度ノイズ（ＲＩＮ：ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｎｏｉｓｅ）を有する光を生成できることが知られている。しかしながら、これらの従来技術のＳＢＳレーザのポンピング方式は、ポンプレーザ安定化プロセスとＳＢＳレーザ動作とを別々に最適化することの課題を有する。超低位相ノイズの改善されたＳＢＳレーザは、高性能ＲＦＯＧを達成するために必要とされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
[0002]上述の理由のため、および、本明細書を読み、理解することで当業者に明らかになるであろう後述の他の理由のため、安定化された誘導ブリルアン散乱レーザのための改善されたシステムおよび方法に対する必要性が当該技術分野に存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0003]本開示の実施形態は、誘導ブリルアン散乱レーザのための方法およびシステムを提供し、以下の明細書を読み、検討することによって理解されるであろう。
[0004]超低位相ノイズの安定化された誘導ブリルアン散乱レーザのためのシステムおよび方法が提供される。一実施形態では、誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）ビームを生成するための方法は、チューナブルレーザ源からレーザ光を生成するステップと、レーザ光を第１の光ビームおよび第２の光ビームに分割するステップと、第１の光ビームに位相変調を適用することによって位相変調光ビームを作成するステップと、位相変調光ビームと、チューナブルレーザ源に結合されたパウンド・ドレバー・ホール（Ｐｏｕｎｄ−Ｄｒｅｖｅｒ−Ｈａｌｌ）サーボループとを使用して、レーザ光の周波数をリングキャビティの周波数にロックするステップと、位相変調光ビームの進行方向と反対の進行方向で、第２の光ビームをリングキャビティ内に結合するステップと、第２の光ビームからリングキャビティ内に誘導ブリルアン散乱光ビームを生成するステップと、誘導ブリルアン散乱光ビームを出力するステップとを含む。
【０００５】
[0005]好ましい実施形態の説明および以下の図面に照らして考察されたとき、本開示の実施形態は、より容易に理解され得、そのさらなる利点および用途は、より容易に明らかになり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】[0006]本開示の一実施形態の安定化された誘導ブリルアン散乱レーザを示すブロック図である。
【図２】[0007]本開示の一実施形態の安定化された誘導ブリルアン散乱レーザを示すブロック図である。
【図３】[0008]本開示の一実施形態の波長分割マルチプレクサを示す図である。
【図４】本開示の一実施形態の波長分割マルチプレクサを示す図である。
【図５】[0009]本開示の一実施形態の方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
[0010]一般的な慣習にしたがって、様々な記載された特徴は、一定の縮尺で描かれておらず、本開示に関連する特徴を強調するように描かれている。参照文字は、図面および本文全体を通じて同様の要素を示す。
【０００８】
[0011]以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成し、本発明が実施され得る特定の例示的な実施形態として示された添付図面に参照がなされる。これらの実施形態は、当業者が実施形態を実施することを可能にするために十分詳細に説明され、他の実施形態が利用され得ることと、論理的、機械的、および電気的な変更が、本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることとが理解されるべきである。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で取られるべきではない。
【０００９】
[0012]本開示の実施形態は、誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）レーザ光を生成するために使用されるポンプビームを伝播するための第１の光ループ経路と、ポンプビームを生成するレーザを安定化するために使用される位相変調光を含む別個の第２の光ループ経路とを組み込んだ構造を導入することによって、低位相ノイズリングレーザを提供する。
【００１０】
[0013]図１は、本開示の一実施形態の安定化された誘導ブリルアン散乱レーザ装置１００を示すブロック図である。レーザ装置１００は、（例えば、光ファイバによって）ビームスプリッタ１１２に結合されたレーザ光出力を有する周波数チューナブルレーザ光源１１０を備える。ビームスプリッタ１１２は、レーザ光源１１０からのレーザ光出力を分割し、第１のビームを（１１４で示す）第１の光ループ経路に導き、第２のビームを（１１６で示す）第２の光ループ経路に導く。
【００１１】
[0014]第１の光ループ経路１１４は、レーザ周波数を基準リングキャビティの共振に対して安定化するために、パウンド・ドレバー・ホール（ＰＤＨ）フィードバックループを実現するために利用される。図１に示すように、第１の光ループ経路１１４は、位相変調器１２０と、光アイソレータ１２２と、リングキャビティ１３０と、光カプラ１３２と、波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ：ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）１３４と、サーキュレータ（Ｃｉｒｃ．）１３６と、高速光検出器１３８と、レーザ安定化サーボ１４０とを備える。図１に示す実施形態では、リングキャビティ１３０は、圧電変換器（ＰＺＴ：ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）上に取り付けられたリングキャビティを備える。
【００１２】
[0015]ビームスプリッタ１１２からの第１のビーム出力１１４は、位相変調器１２０に通され、位相変調器１２０では、（図１では、変調光ビーム１２４として示される）変調光ビームを生成するために、位相変調が適用される。変調光ビーム１２４（ＰＤＨ光ビームとも呼ばれ得る）は、第１の伝播方向（例えば、時計回り（ＣＷ：ｃｌｏｃｋｗｉｓｅ）方向）でリングキャビティ１３０を周って伝播するように、光カプラ１３２によってリングキャビティ１３０内に結合される。図１の実施形態では、変調光ビーム１２４は、光アイソレータ１２２を通過するように示され、光アイソレータ１２２は、基本的に、光がある方向に通過するが、反対方向には通過しないようにする、１方向デバイスである。この構成では、光アイソレータ１２２は、光エネルギーが位相変調器１２０の出力ポート内に入ることと、他の方法でレーザ光源１１０の動作に干渉することとを防止するように機能する。
【００１３】
[0016]光ビーム１２４は、さらに、光カプラ１３２によってリングキャビティ１３０の外に結合され、ＷＤＭ１３４およびサーキュレータ１３６によって光検出器１３８に導かれる。光検出器１３８は、光ビーム１２４を電気信号１３９に変換し、電気信号１３９は、レーザ安定化サーボ１４０に供給される。レーザ安定化サーボ１４０は、変調光ビーム１２４を作成するために位相変調器１２０によって適用されたものと同じ変調周波数で、電気信号１３９を復調する。結果は、チューナブルレーザ光源１１０へのフィードバックとしてサーボ１４０によって提供され、リングキャビティ１３０の共振条件に合うようにレーザ光の周波数の調整を可能にする補正信号１４１である。一旦リングキャビティ共振にロックされると、レーザ光源１１０からの光は、リングキャビティ１３０内に効率的に結合される。レーザ１１０の線幅も、実質的に低減される。ＰＤＨビームがＳＢＳ光を生成しないように、ＰＤＨ光の強度は、ＳＢＳしきい値未満に維持される。
【００１４】
[0017]第２の光ループ経路１１６は、超低位相ノイズを有する誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）ビームを生成するために、リングキャビティ１３０内に狭い線幅のポンプビームを注入するために利用される。誘導ブリルアン散乱は、光ファイバなどの媒体を介して伝播する入射光波がファイバ内に音響波を生じるしきい値パワーに達したときに生じる効果である。この音響波の励起は、ファイバガラスの屈折率を変化させ、入射光の散乱を引き起こす。入射光ビームは、「ポンプビーム」と呼ばれ、一方、散乱ビームは、「ＳＢＳビーム」または「ストークス波」ビームと呼ばれ得る。光導波路では、ＳＢＳは、通常、ポンプレーザビームの反対方向に伝播する。散乱効果は、ＳＢＳビームがポンプビームよりも低い、シリカ光ファイバ媒体に関しては約１１ＧＨｚ（０．０９ｎｍ）だけシフトされた光周波数を有するように、ポンプビームからのパワーのいくらかをＳＢＳビームに移す。
【００１５】
[0018]図１を参照すると、ビームスプリッタ１１２からの第２のビーム出力は、ポンプビーム１１８として、第２の光ループ経路１１６を通って伝播する。ポンプビーム１１８は、サーキュレータ１３６を周って、ＷＤＭ１３４に結合されたサーキュレータポートに導かれ、光カプラ１３２を介してリングキャビティ１３０内に結合されるようにＷＤＭ１３４を通過する。図１に示すように、ポンプビーム１１８は、変調光ビーム１２４がカプラ１３２に入るポートとは反対側のポートでカプラ１３２に入る。結果として、結合された変調光ビーム１２４は、第１の方向（例えば、図１に示すように時計回り）でリングキャビティ１３０を周って伝播することになるが、ポンプビーム１１８は、第１の方向と反対の第２の方向（例えば、図１に示すように反時計回り）でリングキャビティ１３０を周って伝播することになる。ポンプビーム１１８は、ＳＢＳ効果を生じるためのしきい値を超えるために十分に強いパワーで、リングキャビティ１３０を通って進行する。これは、リングキャビティ１３０内で生成され、入射ポンプビーム１１８と反対方向に伝播し、約１１ＧＨｚだけポンプビーム１１８の周波数から下方にシフトされた周波数を有するＳＢＳビーム１５０をもたらす。したがって、ＳＢＳビーム１５０は、変調光ビーム１２４と同じ経路および方向に沿って伝播し、カプラ１３２を介してリングキャビティ１３０からＷＤＭ１３４に出ることになる。
【００１６】
[0019]カプラ１３２からくる光に関して、ＷＤＭ１３４の機能は、ＳＢＳビーム１５０から変調光１２４を分離することである。ＷＤＭ１３４によって実行される機能は、図３中に３０５および３１０で全体的に示される。３０５で全体的に示すように、ＷＤＭ１３４のポート１に入る光は、カプラ１３２からきて、（ポンプビーム１１８と同じ基本周波数のものである）変調光ビーム１２４を含む第１の成分と、ＳＢＳビーム１５０を含む第２の成分とを含むことになる。一実施形態では、３０５に示すように、変調光ビーム１２４を含むより高い周波数の第１の成分は、ＷＤＭ１３４を通過し、ポート２の外に導かれ、その後、上記で説明したように、サーキュレータ１３６を周って光検出器１３８に進行する。ＳＢＳビーム１５０を含むオフセット周波数の第２の成分は、ＷＤＭ１３４内でシステム１００のＳＢＳ出力であるポート３に反射される光のスペクトル内に入る。図３を参照すると、３１０で、ＷＤＭ１３４のポート２に入るポンプビーム１１８も、ポート３に反射することなくＷＤＭ１３４を通過する周波数スペクトル内に入り、したがって、ポート１から出るように導かれ、ポート１からリングキャビティ１３０に向かって伝播することが理解され得る。
【００１７】
[0020]図４は、４００で、サーキュレータ４１０と、狭帯域ファイバブラッググレーティング４１８とを備えるＷＤＭ１３４の代替実施態様を示す。この実施形態では、ＷＤＭ１３４のポート１に入る（変調光ビーム１２４を含む第１の成分と、ＳＢＳビーム１５０を含む第２の成分とを含む）光は、ファイバピグテイル４１２内と、サーキュレータ４１０の第１のポート４１０−１内とに結合される。この光は、サーキュレータ４１０を周って進行し、サーキュレータのポート４１０−２でファイバピグテイル４１４内に出る。ファイバピグテイル４１４は、ファイバブラッググレーティング４１８を備え、ファイバブラッググレーティング４１８は、反射されるＳＢＳビーム１５０を含む狭帯域以外のすべての光を通過させるように調整される。したがって、変調光ビーム１２４は、ＦＢＧ４１８を経て、ＷＤＭ１３４のポート２の外に通過するが、ＳＢＳビーム１５０は、サーキュレータ４１０のポート４１０−２内に反射されて戻る。ＳＢＳビーム１５０は、サーキュレータ４１０を周って進行し、今度は、サーキュレータのポート４１０−３で、システム１００のＳＢＳ出力に結合されたファイバピグテイル４１６内に出る。
【００１８】
[0021]この設計は、したがって、依然として単一のリングキャビティを使用しながら、ＰＤＨ光ビームとＳＢＳ生成ポンプビームとを異なる経路に分離することによって、これらの間の干渉を低減しながら、高速パウンド・ドレバー・ホール（ＰＤＨ）サーボループを使用して、レーザ源をリングキャビティに安定化する。生成されたＳＢＳ光ビームは、また、ポンプビームと、ＳＢＳビームと、変調ＰＤＨ光ビームとの間の干渉の回避により、低位相ノイズおよび相対強度ノイズを有することになる。ポンプビームは、すべてのパワーが単一の周波数に集中して、より低いＳＢＳ生成しきい値をもたらすようには変調されない。ポンプパワー、およびＰＤＨビームの変調は、システムのより安定した堅牢な動作のために、別々に最適化され得る。
【００１９】
[0022]図２は、本開示の安定化された誘導ブリルアン散乱レーザ装置２００の別の実施形態を示す。誘導ブリルアン散乱レーザ装置２００は、装置１００と同じ前提の下で動作するが、（ＳＢＳ出力１およびＳＢＳ出力２として示す）２つの独立したＳＢＳ出力を提供するように構成される。装置２００は、（例えば、光ファイバによって）ビームスプリッタ２１２に結合されたレーザ光出力を有する周波数チューナブルレーザ光源２１０を備える。ビームスプリッタ２１２は、レーザ光源２１０からのレーザ光出力を分割し、第１のビームを（２１４で示す）第１の光ループ経路に導き、第２のビームを（２１６で示す）第２の光ループ経路に導く。
【００２０】
[0023]第１の光ループ経路２１４は、レーザ周波数を基準リングキャビティ２３０の共振に対して安定化するために、パウンド・ドレバー・ホール（ＰＤＨ）フィードバックループを実現するために利用される。図２に示すように、第１の光ループ経路２１４は、位相変調器２２０と、光アイソレータ２２２と、リングキャビティ２３０と、第１の光カプラ２３２と、第１の波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）２３４と、高速光検出器２３８と、レーザ安定化サーボ２４０とを備える。図２に示す実施形態では、リングキャビティ２３０は、圧電変換器（ＰＺＴ）上に取り付けられたリングキャビティを備える。
【００２１】
[0024]ビームスプリッタ２１２からの第１のビーム出力２１４は、位相変調器２２０に通され、位相変調器２２０では、（図２では、変調光ビーム２２４として示される）変調光ビームを生成するために、位相変調が適用される。変調光ビーム２２４（ＰＤＨ光ビームとも呼ばれ得る）は、第１の伝播方向（例えば、時計回り（ＣＷ）方向）でリングキャビティ２３０を周って伝播するように、第１の光カプラ２３２によってリングキャビティ２３０内に結合される。図２の実施形態では、変調光ビーム２２４は、光アイソレータ２２２を通過するように示され、光アイソレータ２２２は、アイソレータ１２２に関して上記で説明したように、光エネルギーが位相変調器２２０の出力ポート内に入ることと、他の方法でレーザ光源２１０の動作に干渉することとを防止するように機能する。
【００２２】
[0025]光ビーム２２４は、さらに、第１の光カプラ２３２によってリングキャビティ２３０の外に結合され、ＷＤＭ２３４によって光検出器２３８に導かれる。光検出器２３８は、光ビーム２２４を電気信号２３９に変換し、電気信号２３９は、レーザ安定化サーボ２４０に供給される。レーザ安定化サーボ２４０は、変調光ビーム２２４を作成するために位相変調器２２０によって適用されたものと同じ変調周波数で、電気信号２３９を復調する。結果は、チューナブルレーザ光源２１０へのフィードバックとしてサーボ２４０によって提供され、リングキャビティ２３０の共振条件に合うようにレーザの周波数の調整を可能にする補正信号２４１である。一旦リングキャビティ共振にロックされると、レーザ光源２１０からの光は、リングキャビティ２３０内にはるかにより効率的に結合され得る。その位相ノイズも、大幅に低減される。ＰＤＨビームがＳＢＳ光を生成しないように、ＰＤＨ光の強度は、ＳＢＳしきい値未満に維持される。
【００２３】
[0026]第２の光ループ経路２１６は、リングキャビティ２３０から誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）ビームを生成するために利用される。図２を参照すると、ビームスプリッタ２１２からの第２のビーム出力は、ポンプビーム２１８として第２の光ループ経路２１６を通って伝播する。ポンプビーム２１８は、アイソレータ２２３を通過し、第２のＷＤＭ２３５のポート２に導かれ、第２のＷＤＭ２３５を通過し、第２の光カプラ２３３を介してリングキャビティ２３０内に結合される。図２に示すように、ポンプビーム２１８は、第２のカプラ２３３に入る。変調光ビーム２２４は、第１の方向（例えば、図２に示すように時計回り）でリングキャビティ２３０を周って伝播するように、カプラ２３２によって結合されるが、ポンプビーム２１８は、第１の方向と反対の第２の方向（例えば、図２に示すように反時計回り）でリングキャビティ２３０を周って伝播するように、カプラ２３３によって結合される。ポンプビーム２１８は、ＳＢＳ効果を生じるためのしきい値を超えるために十分に強いパワーで、リングキャビティ２３０を通って進行する。これは、リングキャビティ２３０内で生成され、入射ポンプビーム２１８と反対方向に伝播し、約１１ＧＨｚだけポンプビーム２１８の周波数から下方にシフトされた周波数を有するＳＢＳビーム２５０をもたらす。
【００２４】
[0027]図１とは対照的に、図２の装置２００は、２つのカプラ２３２および２３３を含み、カプラ２３２および２３３から、ＳＢＳビーム２５０がリングキャビティ２３０から取り出され得る。２つのＷＤＭ２３４および２３５の各々は、図１、３、および４に関して上記で説明したのと同じように動作することができる。カプラ２３２から、ＳＢＳビーム２５０は、リングキャビティ２３０からＷＤＭ２３４の第１のポートに結合され得る。ＰＤＨ光ビーム２２４は、ポート２でＷＤＭ２３４を出て、そこから、光検出器２３８に転送される。１１ＧＨｚのＰＤＨ光ビーム２２４からの周波数オフセットを有するＳＢＳビーム２５０は、分割され、ＳＢＳ出力２としてポート３でＷＤＭ２３４を出る。カプラ２３３から、ＳＢＳビーム２５０は、また、リングキャビティ２３０からＷＤＭ２３５の第１のポートに結合され得る。１１ＧＨｚのＰＤＨ光ビーム２２４からの周波数オフセットを有するＳＢＳビーム２５０は、分割され、ＳＢＳ出力１としてポート３でＷＤＭ２３５を出る。ポート２でＷＤＭ２３５を出るＰＤＨ光ビーム２２４のどの部分も、アイソレータ２２３でさらなる伝播を終了させられる。
【００２５】
[0028]図５は、本開示の一実施形態の方法５００を示すフローチャートである。代替の実施形態では、方法５００は、図１〜図４に関連して説明した実施形態のいずれかと併せてまたは組み合わせて使用され得る。方法５００は、５１０で開始し、チューナブルレーザ源からレーザ光を生成し、５１２に進み、レーザ光を第１の光ビームおよび第２の光ビームに分割する。第１の光ビームは、基準リングキャビティの共振周波数と一致するようにレーザ周波数を安定化するためにパウンド・ドレバー・ホール（ＰＤＨ）フィードバックループを実現するために利用される第１の光ループ経路を進行する。第２の光ビームは、リングキャビティから少なくとも１つの誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）ビームを生成するために利用される第２の光ループ経路を進行する。
【００２６】
[0029]方法は、５１４に進み、第１の光ビームに位相変調を適用することによって、位相変調光ビームを作成する。一実施形態では、第１の光ビームは、位相変調器に通され、位相変調器では、変調光ビームを生成するために、位相変調が適用される。変調光ビーム（ＰＤＨ光ビームとも呼ばれ得る）は、第１の伝播方向（例えば、時計回り（ＣＷ）方向）でリングキャビティを周って伝播するように、リングキャビティ内に結合される。
【００２７】
[0030]方法は、５１６に進み、位相変調光ビームと、チューナブルレーザ源に結合されたパウンド・ドレバー・ホール・サーボループとを使用して、レーザ光の周波数をリングキャビティの周波数にロックする。一実施形態では、変調光ビームは、リングキャビティから反射され、光検出器に導かれる。光検出器は、光ビームを、位相変調器によって適用されたものと同じ変調周波数でレーザ安定化サーボによって復調された電気信号に変換する。結果は、チューナブルレーザ光源へのフィードバックとして提供され、リングキャビティの共振条件に合うようにレーザ光の周波数をロックする補正信号である。一旦リングキャビティ共振周波数にロックされると、チューナブルレーザ源からの光は、はるかにより効率的にリングキャビティ内に結合され得る。ＰＤＨビームがＳＢＳ光を生成しないように、ＰＤＨ光の強度は、ＳＢＳしきい値未満に維持される。
【００２８】
[0031]方法は、５１８に進み、位相変調光ビームの進行方向と反対の進行方向で第２の光ビームをリングキャビティ内に結合し、５２０に進み、第２の光ビームからリングキャビティ内に誘導ブリルアン散乱光ビームを生成する。第２の光ビームは、リングキャビティ内に結合されるポンプビームとして第２の光ループを通って伝播し、ＳＢＳ効果を生じるためのしきい値を超えるために十分に強いパワーでリングキャビティを通って進行する。これは、リングキャビティ内で生成され、入射ポンプビームと反対方向に伝播し、約１１ＧＨｚだけポンプビームの周波数から下方にシフトされた周波数を有するＳＢＳ光ビームをもたらす。方法は、次いで、５２２に進み、誘導ブリルアン散乱光ビームを出力する。一実施形態では、ＳＢＳ光ビームを出力することは、１つまたは複数の光カプラでリングキャビティから出るビームを結合することと、ＳＢＳ光ビームを１つまたは複数の指定された出力に導くこととを含む。
【００２９】
例示的実施形態
[0032]例１は、誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）ビームを生成するための方法を含み、方法は、チューナブルレーザ源からレーザ光を生成するステップと、レーザ光を第１の光ビームおよび第２の光ビームに分割するステップと、第１の光ビームに位相変調を適用することによって、位相変調光ビームを作成するステップと、位相変調光ビームと、チューナブルレーザ源に結合されたパウンド・ドレバー・ホール・サーボループとを使用して、レーザ光の周波数をリングキャビティの周波数にロックするステップと、位相変調光ビームの進行方向と反対の進行方向で、第２の光ビームをリングキャビティ内に結合するステップと、第２の光ビームからリングキャビティ内に誘導ブリルアン散乱光ビームを生成するステップと、誘導ブリルアン散乱光ビームを出力するステップとを含む。
【００３０】
[0033]例２は、例１の方法を含み、変調光ビームのパワーは、誘導ブリルアン散乱効果を生じるためのしきい値未満に維持され、パウンド・ドレバー・ホール・サーボ動作のために最適化される。
【００３１】
[0034]例３は、変調光ビームをリングキャビティの外に結合するステップと、変調光ビームを光検出器に導くステップであって、光検出器が変調光ビームを電気信号に変換する、ステップとをさらに含む、例２の方法を含む。
【００３２】
[0035]例４は、例３の方法を含み、位相変調は、第１の変調周波数で適用され、方法は、変調周波数で電気信号を復調することによって補正信号を生成するステップと、補正信号を用いてチューナブルレーザ光源の周波数をリングキャビティの共振周波数にロックするステップとをさらに含む。
【００３３】
[0036]例５は、リングキャビティからの第３の光ビームを結合するステップであって、第３の光ビームが、変調光ビームを含む第１の成分と、誘導ブリルアン散乱光ビームを含む第２の成分とを含む、ステップと、第３の光ビームから誘導ブリルアン散乱光ビームを分離し、誘導ブリルアン散乱光ビームを出力に導くステップと、変調光ビームを分離し、それを光検出器に導くステップとをさらに含む、例３〜５のいずれかの方法を含む。
【００３４】
[0037]例６は、例１〜５のいずれかの方法を含み、第２の光ビームは、ポンプビームとして第２の光ループを通って伝播し、ポンプビームは、リングキャビティに結合され、誘導ブリルアン散乱効果を生じるためのしきい値を少なくとも満たすために十分に強いパワーで、位相変調光ビームの反対方向にリングキャビティを通って進行する。
【００３５】
[0038]例７は、例１〜６のいずれかの方法を含み、誘導ブリルアン散乱光ビームは、周波数が約１１ＧＨｚだけポンプビームからオフセットされる。
[0039]例８は、誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）ビームを生成するための方法を含み、方法は、チューナブルレーザ源からレーザ光を生成するステップと、レーザ光を第１の光ビームおよび第２の光ビームに分割するステップと、リングキャビティを含み、チューナブルレーザ源に戻されるパウンド・ドレバー・ホール（ＰＤＨ）生成されたフィードバック信号を生成する第１の光ループ経路に第１の光ビームを導くステップと、リングキャビティを含み、リングキャビティ内に誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）ビームを生成する第２のループ経路に第２の光ビームを導くステップとを含み、第１の光ビームおよび第２の光ビームは、リングキャビティを周って反対方向に伝播する。
【００３６】
[0040]例９は、第１の光ビームに位相変調を適用することによって位相変調光ビームを作成し、位相変調光ビームをリングキャビティ内に結合するステップと、変調光ビームをリングキャビティの外に結合するステップであって、位相変調光ビームのパワーが、誘導ブリルアン散乱効果を作成するためのしきい値未満に維持され、パウンド・ドレバー・ホール・サーボ動作のために最適化される、ステップと、変調光ビームを光検出器に導くステップであって、光検出器が変調光ビームを電気信号に変換する、ステップとをさらに含む、例８の方法を含む。
【００３７】
[0041]例１０は、例９の方法を含み、位相変調は、第１の変調周波数で適用され、方法は、変調周波数で電気信号を復調することによって補正信号を生成するステップと、補正信号を用いてチューナブルレーザ光源を制御するステップとをさらに含む。
【００３８】
[0042]例１１は、リングキャビティからの第３の光ビームを結合するステップであって、第３の光ビームが、変調光ビームを含む第１の成分と、誘導ブリルアン散乱光ビームを含む第２の成分とを含む、ステップと、第３の光ビームから誘導ブリルアン散乱光ビームを分離し、誘導ブリルアン散乱光ビームを出力に導くステップと、変調光ビームを分離し、それを光検出器に導くステップとをさらに含む、例１０の方法を含む。
【００３９】
[0043]例１２は、誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）ビームを生成するための装置を含み、装置は、チューナブルレーザ光源と、リングキャビティと、チューナブルレーザ光源に結合されたビームスプリッタとを備え、ビームスプリッタは、チューナブルレーザ光源からのレーザビームを、第１の光経路に結合された第１の光ビームと、第２の光経路に結合された第２の光ビームとに分割し、第１の光ループ経路は、チューナブルレーザ源をリングキャビティにロックするためにフィードバック信号を生成したパウンド・ドレバー・ホール（ＰＤＨ）ループを実現し、第２のループ経路は、リングキャビティを含み、リングキャビティ内に誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）光ビームを生成し、第１の光ビームは、第１の方向でリングキャビティを周って進行するようにリングキャビティ内に結合され、第２の光ビームは、第１の方向と反対の第２の方向でリングキャビティを周って進行するようにリングキャビティ内に結合される。
【００４０】
[0044]例１３は、例１２の装置を含み、第１の光ループ経路は、第１の光ビームを変調光ビームに変調し、変調光ビームをリングキャビティ内に結合し、リングキャビティからの変調光ビームを光検出器に結合し、光検出器は、変調光ビームから電気信号を生成し、装置は、電気信号からフィードバック制御信号を生成するサーボをさらに備え、サーボは、チューナブルレーザ光源に結合した。
【００４１】
[0045]例１４は、例１２〜１３のいずれかの装置を含み、第１の光ループ経路は、ビームスプリッタに結合された入力と、カプラを介してリングキャビティに結合された変調光ビーム出力とを有する位相変調器であって、カプラが、変調光ビームをリングキャビティ内に結合し、変調光ビームおよび誘導ブリルアン散乱光ビームをリングキャビティから外に結合する、位相変調器と、カプラに結合された波長分割マルチプレクサであって、波長分割マルチプレクサが、カプラから変調光ビームおよび誘導ブリルアン散乱光ビームを受信し、波長分割マルチプレクサが、変調光ビームを光検出器に導き、誘導ブリルアン散乱光ビームを第１の出力に導く、波長分割マルチプレクサとをさらに備える。
【００４２】
[0046]例１５は、例１４の装置を含み、変調光ビームのパワーは、誘導ブリルアン散乱効果を生じるためのしきい値未満に維持され、パウンド・ドレバー・ホール・サーボ動作のために最適化される。
【００４３】
[0047]例１６は、第２のカプラであって、第２の光ビームが第２のカプラによってリングキャビティ内に結合される、第２のカプラと、第２のカプラに結合された第２の波長分割マルチプレクサであって、第２の波長分割マルチプレクサが、カプラから変調光ビームおよび誘導ブリルアン散乱光ビームを受信し、波長分割マルチプレクサが、誘導ブリルアン散乱光ビームを第２の出力に導く、第２の波長分割マルチプレクサとをさらに備える、例１４〜１５のいずれかの装置を含む。
【００４４】
[0048]例１７は、例１２〜１６のいずれかの装置を含み、チューナブルレーザ光源は、第２の光ビームが誘導ブリルアン散乱効果を生じるために十分なパワーでリングキャビティを通って伝播するようにレーザビームを生成する。
【００４５】
[0049]例１８は、例１２〜１７のいずれかの装置を含み、誘導ブリルアン散乱光ビームは、周波数が約１１ＧＨｚだけ第２の光ビームからオフセットされる。
[0050]特定の実施形態が本明細書で図示および説明されてきたが、同じ目的を達成することを意図された任意の構成が、示された特定の実施形態の代わりに用いられ得ることは、当業者によって理解されるであろう。本出願は、本実施形態の任意の適応または変形を包含することが意図される。したがって、実施形態は、特許請求の範囲およびその等価物によってのみ限定されることが、明白に意図される。
【符号の説明】
【００４６】
１００  安定化された誘導ブリルアン散乱レーザ装置
１１０  周波数チューナブルレーザ光源
１１２  ビームスプリッタ
１１４  第１の光ループ経路
１１６  第２の光ループ経路
１１８  入射ポンプビーム
１２０  位相変調器
１２２  光アイソレータ
１２４  変調光ビーム
１３０  リングキャビティ
１３２  光カプラ
１３４  波長分割マルチプレクサ
１３６  サーキュレータ
１３８  高速光検出器
１３９  電気信号
１４０  レーザ安定化サーボ
１４１  補正信号
１５０  ＳＢＳビーム
２００  安定化された誘導ブリルアン散乱レーザ装置
２１０  周波数チューナブルレーザ光源
２１２  ビームスプリッタ
２１４  第１の光ループ経路
２１６  第２の光ループ経路
２１８  ポンプビーム
２２０  位相変調器
２２２  光アイソレータ
２２３  アイソレータ
２２４  変調光ビーム
２３０  リングキャビティ
２３２  第１の光カプラ
２３３  第２の光カプラ
２３４  第１の波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）
２３５  第２のＷＤＭ
２３８  高速光検出器
２３９  電気信号
２４０  レーザ安定化サーボ
２４１  補正信号
２５０  ＳＢＳビーム
３０５  ＷＤＭ１３４によって実行される機能
３１０  ＷＤＭ１３４によって実行される機能
４００  ＷＤＭ１３４の代替実施態様
４１０  サーキュレータ
４１０−１  第１のポート
４１０−２  ポート
４１０−３  ポート
４１２  ファイバピグテイル
４１４  ファイバピグテイル
４１６  ファイバピグテイル
４１８  狭帯域ファイバブラッググレーティング
【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】
2015197678.tif 000007
【外国語明細書】
2015197678000001.pdf