(57)【要約】超低ＲＴＮ帯域ファイバ光源が提供される。一実施形態では、ファイバ光源は、光ファイバの少なくとも１つのセグメントと、１または複数のポンプ・レーザと、少なくとも２つの波長分割マルチプレクサと、反射デバイスとを含む。各ポンプは、選択波長および選択パワー・レベルを有するパワー信号を出力するように適合される。それぞれの波長分割マルチプレクサは、１または複数のポンプの少なくとも１つからの関連するパワー信号を、光ファイバの少なくとも１つのセグメントに結合させて、光ファイバの少なくとも１つのセグメントにおいて、選択パラメータを有する増幅自然放出（ＡＳＥ）信号を発生するように適合される。反射デバイスは、光ファイバの少なくとも１つのセグメントの端部に結合され、ＡＳＥ信号の一部分を反射させて戻すように適合される。
2008537321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバ光源（１００、２００、２５０）であって、
光ファイバの少なくとも１つのセグメント（１１０、２１０、２１４、２１８、２７０、２７２、２７４）と、
それぞれが選択波長および選択パワー・レベルを有するパワー信号を出力するように適合された、１または複数のポンプ・レーザ（１０２、１６６、２０２、２０３、２５２）と、
少なくとも２つの波長分割マルチプレクサ（１０８、１１２、２０８、２２０、２５８、２６４）であって、それぞれの波長分割マルチプレクサが、前記１または複数のポンプ（１０２、１６６、２０２、２０３、２５２）の少なくとも１つからの関連するパワー信号を、前記光ファイバの少なくとも１つのセグメント（１１０、２１０、２１４、２１８、２７０、２７２、２７４）に結合させて、前記光ファイバの少なくとも１つのセグメントにおいて、選択特性を有する増幅自然放出（ＡＳＥ）信号を発生するように適合された波長分割マルチプレクサと、
前記光ファイバの少なくとも１つのセグメント（１１０、２１０、２７０）の端部に結合され、前記ＡＳＥ信号の一部分を反射させて戻すように適合された反射デバイス（１０４、２０４、２５６）と
を備えるファイバ光源。
【請求項２】
請求項１に記載のファイバ光源（１００、２００、２５０）であって、
ＡＳＥ信号が前記ファイバ光源（１００、２００、２５０）へ反射して戻るのを防止するように結合された少なくとも１つのアイソレータ（１１４、２２２、２６６）
を更に備える、ファイバ光源。
【請求項３】
請求項１に記載のファイバ光源（２００、２５０）であって、
前記光ファイバの少なくとも１つのセグメント（２１４、２１８、２７２、２７３）における前記ＡＳＥ信号の利得スペクトルを調節するように適合された長周期ファイバ・グレーティング（２１６、２６２）
を更に備えるファイバ光源。
【請求項４】
請求項１に記載のファイバ光源（２５０）であって、
前記１または複数のレーザ・ポンプの１つ（２５２）からの前記パワー信号を、異なるパワー・レベルを有する２つの分割パワー信号に分割するように適合されたカプラ（２５４）
を更に備えるファイバ光源。
【請求項５】
請求項１に記載のファイバ光源（１００、２００、２５０）であって、前記光ファイバの少なくともセグメント（１１０、２１０、２１４、２１８、２７０、２７２、２７４）のうちの少なくとも１つのセグメントが、希土類添加ファイバ、シリコン・ファイバ、およびテルライト・ファイバの１つである、ファイバ光源。
【請求項６】
請求項１に記載のファイバ光源（２００、２５０）であって、
前記少なくとも１つの光ファイバ（２１０、２７０）の第１の光ファイバにおいてＡＳＥ信号の反射を防止するように結合された第１のアイソレータ（２１２、２６０）と、
ＡＳＥ信号が前記ファイバ光源（２００、２５０）へ反射して戻るのを防止するように結合された第２のアイソレータ（２２２、２６６）と
を更に備えるファイバ光源。
【請求項７】
請求項１に記載のファイバ光源（１００、２００、２５０）であって、前記反射デバイス（１０４、２０４、２５６）が、カプラを備えた光ファイバ・ループと、広帯域反射器と、前記光ファイバの少なくとも１つのセクションの端部につけられた角度とのうちの１つである、ファイバ光源。
【請求項８】
ファイバ光源（１００、２００、２５０）から超広帯域放出を生成する方法であって、
第１のパワー信号を用いて光ファイバ（１１０）を励起させて、第１の増幅自然放出（ＡＳＥ）信号波長範囲を有する第１のＡＳＥ信号を発生するステップと、
第２のパワー信号を用いて前記光ファイバ（１１０）を励起させて、第２のＡＳＥ波長範囲を有する第２のＡＳＥ信号を発生するステップと、
前記ＡＳＥ信号の一部分を、前記光ファイバ（１１０）の第１の端部で前記光ファイバ（１１０）へ反射させて戻すステップと、
前記ＡＳＥ信号を、前記光ファイバ（１１０）の第２の端部を通して出力するステップと
を備える方法。
【請求項９】
請求項９に記載の方法であって、前記第１および第２のレーザ信号を用いて前記光ファイバを励起させる前記ステップが、
前記第１のパワー信号を前記光ファイバ（１１０）へと多重化するステップと、
前記第２のパワー信号を前記光ファイバ（１１０）へと多重化するステップと
を更に備える方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法であって、前記光ファイバ（１１０）が、少なくとも第１の光ファイバ（２１０、２７０）と、第２の光ファイバ（２１４、２１８、２７２、２７４）とを含む複数の光ファイバ・セグメント（２１０、２１４、２１８、２７０、２７２、２７４）から構成され、前記方法が、
前記第２の光ファイバ（２１４、２１８、２７２、２７４）におけるＡＳＥ信号が、前記第１の光ファイバ（２１０、２７０）に入らないように隔離するステップ
を更に備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の説明は光源に関し、特にファイバ光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ・ジャイロスコープ（ＦＯＧ）は、角度回転を測定するために使用される器具である。従来のジャイロスコープとは異なり、ＦＯＧは機械的な可動部を有さない。この特徴は、ＦＯＧに、従来のジャイロスコープに優る幾つかの利点を与える。例えば、従来のジャイロスコープは、読取り結果を提供できるようにするにはジャイロ・ロータの回転を高める必要があるが、ＦＯＧは常に即時に読取りを行える状態にある。更に、従来のジャイロスコープとは異なり、ＦＯＧはｇ力の影響を受けにくい。これらの利点のため、ＦＯＧは、とりわけ、人工衛星、潜水艦、戦略ミサイル、ならびにポインティングおよび安定化用途などの高性能用途に特に適する。その結果として、ＦＯＧは、防衛および商業の用途で広く使用されている。
【０００３】
典型的なＦＯＧは、ファイバ光源からの光を、ビーム分割器を介して通すことにより動作し、このビーム分割器で、光は同じ強度を有する２つの光波に分割される。次いで、これらの２つの光波は、ファイバ・コイルへ入る。一方の光波は時計回りの方向に進み、他方の光波は反時計回りの方向に進む。これらの２つ光波は、コイルから出ると再び合流する。回転がない場合、２つの光波は、同じ光路長を進むことになり、それらの光波が合流するときに同位相となって、強め合う干渉を生じる。回転がある場合、それらの光波が進む有効光路長は変化し、２つの光波は、合流するときに位相がずれ、弱め合う干渉を生じる。位相のずれの大きさは、回転のレートと回転の測定に使用される干渉強度に比例する。現在のＦＯＧの不規則雑音性能は、光線幅に反比例する相対強度雑音（ＲＩＮ）と、ファイバ光源の出力パワーとの両方により制限される。更に、低ＲＩＮ光源を用いることにより、偏光クロス・カップリング、レイリー後方散乱、および非線形カー効果に起因するジャイロ・バイアス誤差が大幅に低減され得る。従って、ＦＯＧシステムの性能を増大させるには、超低ＲＩＮ（非常に広い光線幅）および高パワーを備えたファイバ光源を有することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の理由、および本明細書を読んで理解すると当業者には明らかとなるであろう下記の他の理由により、当技術分野では改良されたファイバ光源が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
光ファイバ光源に関する上述の問題および他の問題ならびに制限は、本発明により解決され、以下の説明を読み研究することにより理解されよう。
【０００６】
一実施形態では、ファイバ光源が提供される。一実施形態では、ファイバ光源は、光ファイバの少なくとも１つのセグメントと、１または複数のポンプ・レーザと、少なくとも２つの波長分割マルチプレクサと、反射デバイスとを含む。各ポンプは、選択波長および選択パワー・レベルを有するパワー信号を出力するように適合される。それぞれの波長分割マルチプレクサは、１または複数のポンプの少なくとも１つからの関連するパワー信号を、光ファイバの少なくとも１つのセグメントに結合させて、光ファイバの少なくとも１つのセグメントにおいて、選択パラメータを有する増幅自然放出（ＡＳＥ）信号を発生するように適合される。反射デバイスは、光ファイバの少なくとも１つのセグメントの端部に結合され、ＡＳＥ信号の一部分を反射させて戻すように適合される。
【０００７】
別の実施形態では、単段式の光ファイバ光源が提供される。この光源は、光ファイバの少なくとも１つのセクションと、フォワード・ポンプ（forward pump）と、第１の波長マルチプレクサと、バックワード・ポンプ（backward pump）と、第２の波長マルチプレクサと、反射デバイスとを含む。フォワード・ポンプは、前向きの第１の波長および前向きの第１のパワー・レベルを有する前向きパワー信号を発生するように適合される。第１の波長マルチプレクサは、前向きパワー信号を光ファイバの少なくとも１つのセクションに結合させて、光ファイバの少なくとも１つのセクションにおいて、第１の選択波長および第１のパワー・レベルの第１のＡＳＥ信号を発生し、光ファイバ中を進むＡＳＥ信号を多重化するように適合される。バックワード・ポンプは、後ろ向きの第２の波長および後ろ向きの第２のパワー・レベルを有する後ろ向きパワー信号を発生するように適合される。第２の波長マルチプレクサは、後ろ向きパワー信号を光ファイバの少なくとも１つのセクションに結合させて、光ファイバの少なくとも１つのセクションにおいて、第２の選択波長および第２のパワー・レベルの第２のＡＳＥ信号を発生し、光ファイバ中を進むＡＳＥ信号を多重化するように適合される。反射デバイスは、光ファイバの第１の端部に結合され、この反射デバイスは、光ファイバの少なくとも１つのセクションを進む第１および第２のＡＳＥ信号の選択された量を反射させて戻すように適合される。
【０００８】
更に別の実施形態では、２段式のファイバ光源が提供される。この光源は、第１段と、第２段とを含む。第１段は、光ファイバの少なくとも第１セクションと、第１段ポンプおよび第１段マルチプレクサと、反射デバイスと、第１のアイソレータとを含む。第２段は、光ファイバの少なくとも第２セクションと、第２段ポンプと、第２段マルチプレクサとを含む。第１段の光ファイバの第１セクションは、第２段の光ファイバの第２セクションと導通している。第１段ポンプは、第１段波長および第１段パワー・レベルを有する第１段パワー信号を発生するように適合される。第１段マルチプレクサは、第１段パワー信号を光ファイバの第１セクションに結合させて、光ファイバの第１セクションにおいて、第１段ＡＳＥ信号を発生するように適合される。第２段ポンプは、第２段波長および第２段パワー・レベルを有する第２段パワー信号を発生するように適合される。第２段マルチプレクサは、第２段パワー信号を光ファイバの第２セクションに結合させて、光ファイバの第２セクションにおいて、第２段ＡＳＥ信号を発生するように適合される。反射デバイスは、第１段の第１段ＡＳＥ信号の一部分を反射させて戻すように結合され、第１のアイソレータは、第２段のＡＳＥ信号が第１段に入るのを防止するように結合される。
【０００９】
更に別の実施形態では、ファイバ光源から超広帯域放出を生成する方法が提供される。この方法は、第１のパワー信号を用いて光ファイバを励起させて、ＡＳＥ信号波長の第１の範囲を有する第１ＡＳＥ信号を発生することを含む。第２のパワー信号を用いて光ファイバを励起させて、ＡＳＥ波長の第２の範囲を有する第２ＡＳＥ信号を発生する。ＡＳＥ信号の一部分を、光ファイバの第１の端部で光ファイバ内に反射させて戻し、これらのＡＳＥ信号を光ファイバの第２の端部を通して出力する。
【００１０】
更に別の実施形態では、超低ＲＩＮファイバ光源を製造する方法が提供される。この方法は、第１のパワー信号を用いて、ファイバ光源の第１段において互いに導通している１または複数の光ファイバを励起させて、第１段の１または複数の光ファイバ内で第１のＡＳＥ信号を発生することを含み、この第１のＡＳＥ信号は、第１の選択された波長範囲を有する。第２のパワー信号を用いて、ファイバ光源の第２段において互いに導通している１または複数の光ファイバを励起させて、第２段の１または複数の光ファイバ内で第２の増幅自然放出（ＡＳＥ）信号を発生し、この第２のＡＳＥ信号は、第２の選択された波長範囲を有する。第１のＡＳＥ信号の一部を第１段の１または複数の光ファイバへ反射させて戻す。第１段の第１のＡＳＥ信号を第２段へ渡す。第１段からの第１のＡＳＥ信号を第２段の第２のＡＳＥ信号と混合して、合成ＡＳＥ信号を形成する。合成ＡＳＥ信号の波長スペクトルを平坦化し、その合成ＡＳＥ信号を出力する。
【００１１】
更に別の実施形態では、別のファイバ光源が提供される。このファイバ光源は、光ファイバの少なくとも１つのセクションにおいて増幅自然放出（ＡＳＥ）信号を発生する手段を含む。光ファイバの少なくとも１つのセクションを介してＡＳＥ信号を多重化する手段、ファイバ光源の第１の端部で、光ファイバの少なくとも１つのセクションへＡＳＥ信号の一部分を反射させて戻す手段、およびファイバ光源の第２端部からＡＳＥ信号を出力する手段を含む。
【００１２】
本発明は、好ましい実施形態の説明および図面を考慮すると、より容易に理解され得、その更なる利点および使用法がより容易に明らかとなるであろう。
【００１３】
通常の様式に従い、記載の様々な特徴は原寸に比例して示されておらず、本発明に関連する特定の特徴を強調するように描かれている。図面および本文を通して、参照符号は同じ要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下の実施形態の詳細な説明では、本明細書の一部を成すとともに本発明が実施され得る特定の好ましい実施形態が例により示される添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施することが可能なように十分詳細に説明され、また、他の実施形態も使用され得ること、ならびに、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、論理的、機械的、および電気的な変更が可能であることを理解されたい。従って、下記の詳細な説明は限定的な意味で取られるべきではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物によりのみ定義される。
【００１５】
下記の詳細な説明で開示される超低ＲＩＮファイバ光源（ＵＦＬＳ）の実施形態は、様々な利点および利益をもたらす。本発明の幾つかの実施形態において使用される構成要素は、市販（ＣＯＴＳ、commercial off-the-shelf）コンポーネントである。専門のコンポーネントも使用でき得るが、ＣＯＴＳを使用できるので大幅なコスト削減が実現される。例えば、希土類のドープされたファイバやテルライト・ファイバなどの特製ファイバを使用することもできるが、様々な実施形態において使用される標準のシリカ・ベース・ファイバを用いるとコスト削減が実現される。標準のシリコン・ベースの光ファイバを用いた場合でも、様々な実施形態の性能は、従来のファイバ光源（ＦＬＳ）の性能に優る。ＵＬＦＳの実施形態により発生する信号の線幅（以下では、波長スペクトルとも呼ばれる）は、従来のＦＬＳの線幅よりも約２〜３倍広く、このため、光ファイバ・ジャイロ（ＦＯＧ）におけるレイリー散乱、偏光、およびカー効果などのバイアス誤差およびジャイロ角度ランダム・ウォーク係数の大幅な低減がもたらされる。ＵＦＬＳの実施形態により発生する信号はまた、従来のＦＬＳよりも約５０〜６０％低い相対強度雑音（ＲＩＮ）を有しながらも、従来のＦＬＳのパワーよりも高パワーである。更に、ＵＬＦＳの様々な実施形態の出力信号は非常に滑らかで、ＵＦＬＳの出力ＡＳＥ信号のコヒーレンス長はほんの約３２．５μｍでありるが、それに対して従来のＦＬＳのコヒーレンス長は約１００μｍである。光源のこの短いコヒーレンス長のため、光ファイバ・ジャイロ信号は、従来のＦＬＳの信号よりも遙かに安定する。更に、従来のＦＬＳは、狭い線幅、または高パワーで狭い線幅を有する傾向がある。しかし、本発明の実施形態は、高パワーおよび広線幅の両方を有する。
【００１６】
図１は、全体を１００で示している単段式の超低ＲＩＮファイバ光源の一実施形態の図である。この実施形態では、ＵＦＬＳ１００は、フォワード・ポンプ・レーザ１０２と、バックワード・ポンプ・レーザ１１６とを含む。これらの２つのポンプは、光ファイバ１１０のセクションの全長を励起させるが、この実施形態では、この光ファイバ１１０はエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）１１０である。一実施形態では、フォワード・ポンプ１０２は、１２ｍＷで動作する１４８０ｎｍポンプ・レーザであり、バックワード・ポンプ１１６は、６０．８ｍＷで動作する９８０ｎｍポンプである。この実施形態では、ＥＤＦの長さは１９．７ｍである。別の実施形態では、ＥＤＦは長さ２７．９ｍであり、フォワード・ポンプ１０２の出力パワーは２４．７ｍＷであり、バックワード・ポンプ１１６の出力パワーは２７０ｍＷである。他の実施形態では、出力パワー、光ファイバの長さ、および光ファイバのタイプの適当な組合せが使用される。更に、幾つかの実施形態では、希土類のドープされたファイバが使用される。
【００１７】
フォワード・ポンプ１０２とバックワード・ポンプ１１６との出力パワー信号は、それぞれ、波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）１０８と１１２とを介してＥＤＦへ送られる。一実施形態では、フォワード・ポンプ１０２からのレーザ・パワー信号が光ファイバ１１０を励起させて、選択された特性を備えた増幅自然放出（ＡＳＥ、amplified spontaneous emission）信号を発生する。一実施形態では、光ファイバ１１０は、エルビウム添加ファイバ１１０である。更に、一実施形態では、フォワード・ポンプからのパワー信号により生成される選択特性は、１５２０〜１６２０ｎｍの広帯域スペクトル範囲を有するＡＳＥ信号を含み、バックワード・ポンプ１１６からのパワー信号により生成される特性は、１５２０〜１５７０ｎｍのスペクトル範囲を有するＡＳＥ信号を含む。合成ＡＳＥ信号のある割合が、反射デバイス１０４によりＥＤＦ１１０へ反射して戻される。一実施形態では、反射デバイスは、ＥＤＦの端部にあるファイバ・ループであり、信号のある割合を結合させてＥＤＦへ戻すカプラを備える。一実施形態では、カプラは、信号の１０％をＥＤＦに結合させて戻す。ファイバ・ループを使用する利点の１つは、他の反射デバイスと比べて温度変化に対する性能が優れていることである。別の実施形態では、反射デバイス１０４は、約３７％の反射率を有する広帯域反射器である。更に別の実施形態では、反射デバイスは、ＷＤＭの端部において角度をつけたものであり、ＡＳＥ信号を０．５〜４％反射してＥＤＦへ戻す反射率を実現するようにする。他の実施形態では、適当な反射率を有する他の反射デバイスが使用され得る。
【００１８】
ポンプ１０２と１１６とからのパワー信号出力は、それぞれ、ＷＤＭ１０８とＷＤＭ１１２とにより、反射ＡＳＥ信号と多重化される。一実施形態では、ＷＤＭ１０８は１４８０／１５５０マルチプレクサであり、ＷＤＭ１１２は９８０／１５５０マルチプレクサである。アイソレータ１１４は、ＦＯＧ（またはファイバ光源を使用する他の任意のデバイス）からの光が、ＵＦＬＳ１００へ反射して戻るのを防止し、光がＵＦＬＳ１００からＦＯＧへ進むのを可能とする。本発明の実施形態は、６０〜９０ｎｍの範囲の比較的大きい線幅を有する合成ＡＳＥ信号出力をもたらす。一実施形態では、合成ＡＳＥ信号は、１５２０〜１６２０の波長スペクトル範囲をもたらす。線幅を増大させることにより、光源の相対強度雑音（ＲＩＮ）は低減する。光源の固有ＲＩＮを求める方程式は、ＲＩＮ＝λ２／（ｃΔλ）であり、この式において、ｃは光の速度であり、λは光の波長であり、Δλは線幅である。図１の一実施形態のＵＦＬＳ１００の線幅は約６０ｎｍであり、これは従来のファイバ光源よりも約２倍広い。更に、線幅を増大させることにより、ＲＩＮは、従来の広帯域ファイバ源よりも約５０％低くなる。また、ＵＦＬＳ１００は、従来の光ファイバ光源とは異なり、線幅が増大することに加えて、高パワーを有する。特に、この実施形態のＡＳＥ出力は、一般に１００ｍＷよりも高い高パワー出力を有する。様々な実施形態において、特定の値のポンプ波長およびパワー、反射率、ならびにＥＤＦ長が使用されてきたが、ほぼ同じ線幅、パワー、およびＲＩＮを実現するために他の値も使用され得ることが当業者には理解されるであろう。
【００１９】
図２Ａは、２段式の超広帯域ファイバ光源（ＵＦＬＳ）２００の実施形態の図である。ＵＦＬＳ２００は、２つの段においてそれぞれの光ファイバ２１０、２１４および２１８を励起させるように適合された２つのポンプ・レーザ２０２と２０３とを含む。一実施形態では、光ファイバ２１０、２１４、および２１８の少なくとも１つは、エルビウム添加ファイバである。更に、一実施形態では、第１段２０１は、フォワード・ポンプ２０２と、反射デバイス２０４と、ＷＤＭ２０８と、アイソレータ２１２と、光ファイバ・セクション２１１および２１０とを含む。ＷＤＭ２０８は、ポンプ２０２からの第１段波長および第１段パワー・レベルを有するパワー信号を、光ファイバ・セクション２１０に結合させて、光ファイバ２１０を励起させ、選択波長を有する第１段ＡＳＥ信号を発生させる。更に、ＷＤＭ２０８は、第１段ＡＳＥ信号を、反射デバイス２０４からの反射ＡＳＥ信号と更に混合する。アイソレータ２１２は、第２段２０５からの反射が第１段２０１へ入るのを防止する。反射デバイス２０４は、第１段ＡＳＥ信号の選択された割合を反射させて戻す。一実施形態では、反射デバイス２０４は、約９０％の反射率を有する広帯域反射器である。第１段２０１の広帯域反射器２０４は、十分なパワーおよび波長スペクトルを第１段２０１から第２段２０５へ渡すように設計される。一実施形態では、光ファイバ・セクション２１０は、長さ約５０ｍである。第１段２０１で発生したＡＳＥ信号は、アイソレータ２１２を介して第２段２０５へ渡される。
【００２０】
図２Ａに示されるように、この実施形態の第２段２０５は、ポンプ・レーザ２０３と、ＷＤＭ２２０と、アイソレータ２２２と、光ファイバ・セクション２１４、２１８および２１９とを含む。光ファイバ・セクション２１４と２１８とは、長周期ファイバ・グレーティング（ＬＰＦＧ）２１６により分離される。ＷＤＭ２２０は、ポンプ２０３からの第２段パワー信号を、光ファイバ２１４および２１８に結合させて、第２段２０５において選択波長を有する第２段ＡＳＥ信号を発生する。ＷＤＭ２２０はまた、第１段ＡＳＥ信号を第２段ＡＳＥ信号と混合して、広帯域線幅を有する合成ＡＳＥ信号を生成するように適合される。一実施形態では、合成ＡＳＥ信号は、１５２０〜１６２０ｎｍの波長スペクトルをもたらす。一実施形態では、光ファイバ２１４および２１８は、それぞれ約７ｍおよび５ｍの長さのＥＤＦセグメントである。ＬＰＦＧ２１６は、第２段２０５の利得スペクトルを調節し、スペクトルをより平坦かつ広くするように適合される。アイソレータ２２２は、ＦＯＧ（またはファイバ光源を必要とする他の任意のデバイス）からのＡＳＥ信号の反射が、ＵＦＬＳ２００の第２段２０５へ入るのを防止する。
【００２１】
２段式ファイバ光源の第１段で発生したＡＳＥ信号の第１段スペクトル３００の例が、図３Ａに示されている。２段式光ファイバ光源の第２段のＡＳＥ信号の第２段スペクトル３１０の例が、図３Ｂに示されている。第２段２０５から出力された合成ＡＳＥ信号の合成スペクトル３２０の例が、図３Ｃに示される。この例では、ＵＦＬＳ２００の出力は、７４ｎｍの測定された線幅、約３５ｍＷのパワー、および約−１３０ｄｂ／ＨｚのＲＩＮを有する。従って、この出力は、非常に広いスペクトル、および従来のＦＬＳよりも約５０〜６０％低いＲＩＮと共に、比較的高いパワーを有する。更に、ＵＦＬＳ２００の線幅は、従来のＦＬＳよりも約２〜３倍広い。更に、広スペクトル、高パワー、および低ＲＩＮを有するこの光源は、ＣＯＴＳコンポーネントを用いて実現され得る。従って、従来のファイバ光源よりも優れた結果をもたらしながらも、ＵＦＬＳ２００のコストは削減される。一実施形態では、フォワード・ポンプは３２ｍＷのパワーを有する１４８０ｎｍポンプであり、また、バックワード・ポンプ２０３は１３７．２ｍＷのパワーを有する１４８０ｎｍポンプである。
【００２２】
図２Ｂを参照すると、２段式ファイバ光源２５０の別の実施形態が示されている。この実施形態では、１つのポンプ２５２のみが使用される。図示のように、ポンプ２５２の出力は分割されて、２段式ファイバ光源２５０の第１段２５１および第２段２５３へ送られる。第１段は、反射デバイス２５６と、ＷＤＭ２５８と、ＩＳＯ２６０と、光ファイバ・セクション２７０および２７１とを含む。第２段は、ＬＰＦＧ２６２と、ＷＤＭ２６４と、ＩＳＯ２６６と、光ファイバ・セクション２７２、２７４および２７３とを含む。一実施形態では、ファイバ・セグメント２７０、２７２および２７４の少なくとも１つは、ＥＤＦセクションである。他の一実施形態では、ＥＤＦセクション２７０は長さ約５０ｍであり、ＥＤＦセクション２７２は長さ約１０ｍであり、ＥＤＦセクション２７４は長さ５ｍである。ポンプ２５２の出力は、カプラ２０４を介して分割され、同じポンプ２０２から第１段２５１へパワー信号を供給し、第２段２５３へパワー信号を供給する。一実施形態では、カプラは、出力パワー信号の約３０％を第１段へ供給し、出力パワー信号の約７０％を第２段へ供給する。一実施形態では、ポンプ２０２は１４８０ｎｍポンプであり、第１段２５１へ供給されるパワー信号のパワーは２２．４ｍＷであり、第２段へ供給されるパワー信号のパワーは１１４ｍＷである。他の実施形態では、レーザ・パワーおよび光ファイバの他の組合せが使用される。更に、２段式ファイバ光源で使用するためにレーザ信号を分割するカプラの使用法はまた、単段式ファイバ光源でも使用され得る。
【００２３】
図４Ａは、本発明の一実施形態のＵＦＬＳ波長スペクトル４００を示す。比較のために、従来のＦＬＳ波長スペクトル４１０が図４Ｂに示されている。上記で示して説明したように、ＵＦＬＳ４００の波長スペクトルは、従来のファイバ光源よりも遙かに広い。更に、ＵＦＬＳ波長スペクトル４００は、従来のファイバ光源の従来の波長スペクトル４１０の約２倍の広さである。
【００２４】
図５を参照すると、本発明の一実施形態の高パワー超広帯域ＡＳＥを生成する方法が示されている。まず、第１および第２のポンプ・パワー信号が生成される（５０２および５０４）。一実施形態では、第１および第２のパワー信号は、第１および第２のポンプ・レーザを用いて生成される。別の実施形態では、第１および第２のパワー信号は単一のポンプにより生成されるものであるが、これは、このポンプの出力を、異なるパワー・レベルを有する第１および第２のパワー信号に分割することにより生成される。次いで、第１および第２のパワー信号は、互いに導通している選択された光ファイバ経路に結合される（５０６および５０８）。これらの光ファイバ経路は、１または複数のセクション（または光ファイバのセグメント）を含むことができ、一般に「光ファイバ」と呼ばれ得る。一実施形態では、第１および第２の光信号は、関連するマルチプレクサを用いて光ファイバ上で多重化される。結合されたパワー信号は、光ファイバ内で選択された波長を有するＡＳＥ信号を発生する。信号の選択された量が、反射デバイスから光ファイバへ反射して戻される（５１０）。単段式ファイバ光源では、反射デバイスは、第１および第２のパワー信号の両方により生成されたＡＳＥ信号を含む。２段式ファイバ光源では、第１段に結合された第１のパワー信号およびＡＳＥ信号だけが、反射デバイスにより反射する。反射されたＡＳＥ信号と少なくとも第１のパワー信号とが、光ファイバのセクションを介して多重化される（５１２）。単段式ファイバ光源では、光ファイバ内の全てのＡＳＥ信号は、光ファイバを介して２つの異なる位置で多重化される。２段式ファイバ光源では、反射信号と第１の光信号とは、第１段を介して多重化され、次いで、第２段を介して第２の光信号と多重化される。
【００２５】
本発明の一実施形態では、光ファイバ内のＡＳＥ信号の利得スペクトルは、このスペクトルがより平坦かつ広くなるように調節される（５１４）。一実施形態では、これは、長周期ファイバ・グレーティングを用いて行われる。次いで、相対的に高パワーの超広帯域ＡＳＥを有するＡＳＥ信号が出力される（５１６）。高パワー超低ＲＩＮのＡＳＥ信号の反射戻りを防止するために、アイソレータが使用される（５１８）。２段式ファイバ光源の場合には、第２段のＡＳＥ信号が第１段へ入るのを防止するために、もう１つのアイソレータが使用される。本発明の一実施形態では、１または複数の光ファイバ経路の少なくとも１つは、エルビウム添加ファイバ（ＥＤＦ）である。更に、本発明の実施形態の反射デバイスは、広帯域反射器、ファイバ・ループ、ファイバの端部につけた角度などのように、信号の選択された量を反射させて戻す任意のタイプの反射デバイスとすることができる。
【００２６】
以上、本明細書において特定の実施形態を示し説明したが、同じ目的を達成するように計算された任意の構成を、図示の特定の実施形態の代わりに使用できることが、当業者には理解されるであろう。本願は、本発明のどのような適合形態や変形形態も網羅するものである。従って、本発明は、特許請求の範囲およびその均等物により限定されることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の単段式の超低ＲＩＮファイバ光源の一実施形態の図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の一実施形態の２段式の超低ＲＩＮファイバ光源の一実施形態の図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の一実施形態の２段式の超低ＲＩＮファイバ光源の別の実施形態の図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の一実施形態の２段式の超低ＲＩＮファイバ光源の第１段の波長スペクトルの図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の一実施形態の２段式の超低ＲＩＮファイバ光源の第２段の波長スペクトルの図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の一実施形態の２段式の超低ＲＩＮファイバ光源の合成波長スペクトルの図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の一実施形態の超低ＲＩＮファイバ光源の波長スペクトルである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、従来技術による従来のファイバ光源の波長スペクトルである。
【図５】図５は、本発明の実施形態を用いて超広帯域ＡＳＣを生成する方法を示す流れ図である。
【図１】
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【図２Ａ】
2008537321.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
2008537321.tif 000006
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
2008537321.tif 000009
【図４Ｂ】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年10月30日(2007.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバ光源（１００、２００、２５０）であって、
光ファイバの少なくとも１つのセグメント（１１０、２１０、２１４、２１８、２７０、２７２、２７４）と、
それぞれが選択波長および選択パワー・レベルを有するパワー信号を出力するように適合された、１または複数のポンプ・レーザ（１０２、１６６、２０２、２０３、２５２）と、
少なくとも２つの波長分割マルチプレクサ（１０８、１１２、２０８、２２０、２５８、２６４）であって、それぞれの波長分割マルチプレクサが、前記１または複数のポンプ（１０２、１６６、２０２、２０３、２５２）の少なくとも１つからの関連するパワー信号を、前記光ファイバの少なくとも１つのセグメント（１１０、２１０、２１４、２１８、２７０、２７２、２７４）に結合させて、前記光ファイバの少なくとも１つのセグメントにおいて、選択特性を有する増幅自然放出（ＡＳＥ）信号を発生するように適合された波長分割マルチプレクサと、
前記光ファイバの少なくとも１つのセグメント（１１０、２１０、２７０）の端部に結合され、前記ＡＳＥ信号の一部分を反射させて戻すように適合された反射デバイス（１０４、２０４、２５６）と
を備えるファイバ光源。
【請求項２】
請求項１に記載のファイバ光源（１００、２００、２５０）であって、
ＡＳＥ信号が前記ファイバ光源（１００、２００、２５０）へ反射して戻るのを防止するように結合された少なくとも１つのアイソレータ（１１４、２２２、２６６）
を更に備える、ファイバ光源。
【請求項３】
請求項１に記載のファイバ光源（２００、２５０）であって、
前記光ファイバの少なくとも１つのセグメント（２１４、２１８、２７２、２７３）における前記ＡＳＥ信号の利得スペクトルを調節するように適合された長周期ファイバ・グレーティング（２１６、２６２）
を更に備えるファイバ光源。
【請求項４】
ファイバ光源（１００、２００、２５０）から超広帯域放出を生成する方法であって、
第１のパワー信号を用いて光ファイバ（１１０）を励起させて、第１の増幅自然放出（ＡＳＥ）信号波長範囲を有する第１のＡＳＥ信号を発生するステップと、
第２のパワー信号を用いて前記光ファイバ（１１０）を励起させて、第２のＡＳＥ波長範囲を有する第２のＡＳＥ信号を発生するステップと、
前記ＡＳＥ信号の一部分を、前記光ファイバ（１１０）の第１の端部で前記光ファイバ（１１０）へ反射させて戻すステップと、
前記ＡＳＥ信号を、前記光ファイバ（１１０）の第２の端部を通して出力するステップと
を備える方法。
【国際調査報告】
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2008537321.tif 000013