(57)【要約】  曲げ半径（Ｒ）を有する曲げを伴う光導管（例えば、利得ファイバー又は希土類ドープファイバー）を備える光システム。この曲げは、ファイバーコアに伸長及び圧縮を誘発し、その結果、対応する歪み（ε）が生じる、曲げによって誘発される対応する歪みは、ファイバーのコア内の信号特性に影響を及ぼす。【選択図】図１
2021519946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
狭帯域信号を受信する信号ファイバーと、
前記狭帯域信号をポンピングするポンプファイバーと、
前記信号ファイバーに結合された希土類ドープファイバーであって、
曲げ半径（Ｒ）を有する曲げと、
前記曲げによって誘発され、正の歪み（＋ε）を有する伸長セクションと、
前記曲げによって誘発され、負の歪み（−ε）を有する圧縮セクションと、
を有する、前記希土類ドープファイバーと、
を備え、
前記正の歪み（＋ε）及び前記負の歪み（−ε）は、前記狭帯域信号を変化させ、
｜ε｜≦εｍａｘであり、
εｍａｘ＞０．００１である、光システム。
【請求項２】
εｍａｘ＞０．００３である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記希土類ドープファイバーは、
エルビウム（Ｅｒ）と、
イッテルビウム（Ｙｂ）と、
酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）と、
ランタン（Ｌａ）と、
アルミニウム（Ａｌ）と、
からなる群から選択されるドーパントを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記曲げを形成する曲げ構造部を更に備え、
前記曲げ構造部は、
円筒形スプールと、
可変成形スプールと、
波形表面と、
からなる群から選択される１つである、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
平均誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）利得と、
曲げ半径を有する曲げと、
前記曲げによって誘発され、正の歪み（＋ε）を有する伸長セクションと、
前記曲げによって誘発され、負の歪み（−ε）を有する圧縮セクションと、
を備え、
前記伸長セクション及び前記圧縮セクションは、少なくとも３デシベル（ｄＢ）だけ前記平均ＳＢＳ利得を変化させる、狭帯域信号を伝播する光ファイバー。
【請求項６】
前記伸長セクション及び前記圧縮セクションは、前記平均ＳＢＳ利得を少なくとも３ｄＢだけ削減するように前記曲げの長さに沿って交番する、請求項５に記載の光ファイバー。
【請求項７】
オフセットコアを更に備え、
前記オフセットコアは、
螺旋状コアと、
前記内側クラッドの中心に配置されているが、コーティング中心軸からオフセットされているコアと、
前記内側クラッドの中心に配置されているが、ケーブル中心軸からオフセットされているコアと、
からなる群から選択される１つである、請求項５に記載の光ファイバー。
【請求項８】
前記コアは正弦曲線歪みを受ける、請求項７に記載の光ファイバー。
【請求項９】
信号入力構造部に結合される光導管であって、該光導管は、
曲げ半径（Ｒ）を有し、該光導管を通って伝播する狭帯域信号の光パラメーターの変化を誘発する曲げであって、前記光パラメーターは、
後方反射パワーによって測定される誘導ブリルアン利得シグネチャーと、
誘導ブリルアン利得と、
誘導ブリルアン利得帯域幅と、
ブリルアン閾値と、
分散と、
からなる群から選択される１つである、曲げと、
前記曲げによって誘発され、正の歪み（＋ε）を有する伸長セクションと、
前記曲げによって誘発され、負の歪み（−ε）を有する圧縮セクションと、
を備え、
｜ε｜≦εｍａｘであり、
εｍａｘ＞０．００１である、光導管。
【請求項１０】
εｍａｘ＞０．００３である、請求項９に記載の光導管。
【請求項１１】
前記光導管は光システム内に存在し、
前記光システムは、
ラマン増幅器と、
パラメトリック増幅器と、
音響センサーと、
からなる群から選択される１つである、請求項９に記載の光導管。
【請求項１２】
希土類（ＲＥ）ドーパントを更に含む、請求項９に記載の光導管。
【請求項１３】
前記希土類（ＲＥ）ドーパントはエルビウム（Ｅｒ）である、請求項１２に記載の光導管。
【請求項１４】
非線形性増強ドーパントを更に含む、請求項９に記載の光導管。
【請求項１５】
前記非線形性増強ドーパントは酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）である、請求項１４に記載の光導管。
【請求項１６】
Ｒは約１５ミリメートル（ｍｍ）である、請求項９に記載の光導管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、Abedinによって２０１８年４月３日に出願された「Suppression of Stimulated Brillouin Scattering Using Off Axis-Core Fiber」という発明の名称を有する米国仮特許出願第６２／６５１，９０６号の利益を主張する。この米国仮特許出願は、引用することによってその全内容が本明細書の一部をなす。
【０００２】
本開示は、包括的には、光ファイバーに関し、より詳細には、光ファイバーにおける誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ：stimulated Brillouin scattering）の抑制に関する。
【背景技術】
【０００３】
多種多様な光ファイバー非線形デバイスは、連続波（ＣＷ：continuous wave）光を光ファイバー内に送出することを伴う。誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）は、光ファイバーデバイス内に送出することができる光の量を制限することがあり、このため、ＳＢＳを削減又は抑制する努力が継続的になされている。
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）を削減、変更、又は抑制するシステム及び方法を提供する。簡潔に説明すれば、アーキテクチャにおいて、１つの実施の形態は、曲げ半径（Ｒ）を有する曲げを伴う光導管（例えば、利得ファイバー又は希土類ドープファイバー）を備える光システムである。この曲げは、ファイバーコアに伸長及び圧縮を誘発し、その結果、対応する歪み（ε）をもたらす。曲げによって誘発される対応する歪みは、ファイバーのコア内の信号特性に影響を及ぼす。
【０００５】
他のシステム、デバイス、方法、特徴、及び利点は、以下の図面及び詳細な説明を考察することで当業者に明らかであるか又は明らかになる。そのような全ての追加のシステム、方法、特徴、及び利点は、この説明に含まれ、本開示の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図されている。
【０００６】
本開示の多くの態様は、以下の図面を参照することでより良く理解することができる。図面内の構成要素は必ずしも一律の縮尺ではなく、代わりに、本開示の原理を明確に示すことに重要点が置かれている。その上、図面において、同様の参照符号は、幾つかの図を通して対応する部分を指定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ファイバーコアが或るピッチ（ｐ）を有する実質的に螺旋状の経路に従うようにねじられた光ファイバーの１つの実施形態の異なる軸位置（ｚ）における断面図である。
【図２】曲げ（Ｒの曲げ半径を有する）が図１の光ファイバーに印加されたときのオフセット（又は軸外）コアの異なるセクションが受ける歪み（ε）の１つの実施形態を示す図である。
【図３】図１の軸外コアのヘリシティによってεが正弦曲線状にどのように変化するのかを示すグラフである。
【図４】ファイバーのコアが様々な縦歪みを受けるときの平均化されたブリルアン利得スペクトルの１つの実施形態を示すグラフである。
【図５】ブリルアン利得の抑制が、軸外コアが受ける最大縦歪み（εｍａｘ）の関数としてプロットされる１つの実施形態を示すグラフである。
【図６】εの関数としてのブリルアン利得帯域幅の増強の１つの実施形態を示すグラフである。
【図７】リール又はスプールを用いて軸外コアねじりファイバーに曲げを印加する方法の１つの実施形態を示す図である。
【図８】図７の軸外コアねじりファイバー及びリールを用いた増幅器の１つの実施形態を示す図である。
【図９Ａ】コアポンピング用の軸外コアねじりファイバーを示す図である。
【図９Ｂ】クラッドポンピング用の軸外コアねじりファイバーを示す図である。
【図１０】図７の軸外コアねじりファイバー及びリールを用いた光非線形信号処理システムの１つの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
多種多様な光ファイバー非線形デバイス（例えば、ラマン増幅器、パラメトリック増幅器、波長変換器等）は、連続波（ＣＷ）光を光ファイバー内に送出することを伴う。非線形プロセスの変換効率を高めるには、多くの場合、モードフィールド径（ＭＦＤ：mode-field  diameter）を減少させることが望ましい。しかしながら、ＭＦＤを減少させると、通常、ＣＷポンプの誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）が増加し、その結果、光ファイバーデバイス内に送出することができる光の量が制限され、それによって、利得が悪影響を受ける。ファイバー長、モードフィールド面積、ドーパントレベル、及び屈折率プロファイルは、ＳＢＳが起こる閾値パワーに直接影響を及ぼすが、それ以外のものは、ファイバー長に沿った温度勾配、ファイバー長に沿った外部引張歪みの印加、ＳＢＳスペクトル応答を制御する屈折率（ＲＩ：refractive  index）プロファイルの設計、ドーパントを変化させることによるファイバーの音響誘導特性の変更等の外部対策を通じてＳＢＳの削減を試みてきた。残念ながら、これらの技法の多くは、様々な状況において実行可能でない場合がある。例えば、大きな温度勾配を維持することは、多くの状況において実際的でない場合があり、外部伸長を印加することは、不安定性をもたらす場合があり、ＲＩプロファイルを設計することは、困難であり多くのコストを要する。その結果、ＳＢＳ閾値の比例した増加がなく、また、特殊なパッケージ又は巻線の制約がなく、カー効果又はラマン効果が増加した光ファイバーが依然として必要とされている。
【０００９】
ＳＢＳに関するこれらの課題のうちの幾つかを改善するために、本開示は、曲げとガラスクラッド内の軸外螺旋状配置コアとを有する利得ファイバー（又は他の光導管）を用いてＳＢＳを削減又は抑制するシステム及び方法を提供する。この曲げは、曲げ半径（Ｒ）を有し、実質的に螺旋状に配置されたコアは、螺旋半径（Λ）を有する（軸外コアがファイバー中心からΛだけオフセットされたコア中心を有することを意味する）。そのヘリシティに起因して、コアは、曲げに沿って交番する伸長及び圧縮を受ける。伸長セクションのピッチ（ｐｔ）は圧縮セクションのピッチ（ｐｃ）よりも大きい。これらの交番する伸長及び圧縮は、実質的に正弦曲線の歪み（ε）をコアに生成する。εはほぼΛ／Ｒの最大値（εｍａｘ）を有する。交番する内部歪みは、改善されたＳＢＳ利得を有する光ファイバーを与える。
【００１０】
本明細書に提示するファイバーは、円形の軸方向断面を有するクラッドの中心からオフセット配置されたコアを備える。ただし、より一般的な場合には、コアは、クラッドにおける光のガイド（ダブルクラッドファイバー等）又は追加の機械的強度の提供を目的として光ファイバーを取り囲むポリマーコーティング又はジャケットを含むことができる全体構造の中心からオフセット配置されるだけでよい。例えば、ガラス光ファイバーのコアは、クラッドの中心に配置することができる一方、クラッドは、全体のファイバー構造においてオフセットされる。別の実施形態では、信号ファイバー及びポンプファイバーの双方を同じコーティング内に併存させることができ、それによって、曲げ誘発歪みを受けるコアが得られる。
【００１１】
本明細書に提示されるファイバーは、円形クラッド内に螺旋状に配置されたコアを有するように設計される。ただし、より一般的な場合には、コアは、螺旋状に配置されず、全体のファイバー構造の断面中心から単にオフセットだけすることができ、代わりに、その構造は、周期的に曲げることもできるし、全体のファイバー構造の中心に位置する軸を含む２次元平面（伸長も圧縮もこの２次元平面に印加されていない限りにおいて、中立面とも呼ばれる）の上方（正の変位）及び下方（負の変位）に周期的に変位させることもできる。同様に、コアは、螺旋状に配置されず、全体のファイバー構造の断面中心から単にオフセットだけすることができ、その構造は、全体のファイバー構造の中心軸を含む２次元平面から離れる正の変位及び負の変位を全体のファイバー構造に加える周期的波形形状を含むスプールの回りに巻回することができる。これらの全ての構成は、放射搬送コアに周期的な正の歪み及び負の歪みを課してＳＢＳを抑制する。ただし、本発明は、上述の構成に限定されるものではない。ＳＢＳを抑制又は削減する周期的な正の歪み及び負の歪みをコアに課す定性的に同様の効果を加える他の構成を考えることができる。
【００１２】
基本的に、交番する伸長及び圧縮を受けるオフセットされたコア（例えば、螺旋状コア、クラッドの中心に配置されるがコーティング中心軸に対してオフセットされたコア、クラッドの中心に配置されるがケーブル中心軸からオフセットされたコア等）がある限り、それらの伸長及び圧縮をどのように印加するかの精密なメカニズム（例えば、円筒形スプール、可変成形スプール、波形又は起伏のある表面等）はあまり重要ではない。加えて、交番する歪みは、歪み効果を受ける多くのファイバーパラメーター（例えば、後方反射パワーによって測定される誘導ブリルアン利得シグネチャー、誘導ブリルアン利得、誘導ブリルアン利得帯域幅、ブリルアン閾値、分散等）に適用可能であることが理解されるであろう。
【００１３】
技術的問題に広い技術的解決策を与えたので、次に、図面に示すような実施形態の説明を詳細に参照する。幾つかの実施形態はこれらの図面に関して説明されるが、本開示を本明細書に開示されるこれらの単数又は複数の実施形態に限定する意図はない。逆に、全ての代替形態、変更形態、及び均等形態を包含する意図がある。
【００１４】
特に、本開示は、光ファイバーの中心縦軸からオフセットされた高度に非線形のファイバーコアを教示し、この光ファイバーは、ファイバーが曲げられたときに、歪みの縦方向変化がファイバーコアに沿って存在し、それによって、ＳＢＳの閾値を増加させるように、延伸中又は巻回中にねじられる。このことを考慮して、図１は、コア１２０及び内側クラッド１３０を有する利得ファイバー１１０（又は希土類ドープファイバー）の１つの実施形態の異なる軸位置（ｚ）における断面図を示す図である。コア１２０は、中心縦軸（Ｃ）からオフセット（Λ）だけオフセットされている。利得ファイバー１１０は、ファイバーコア１２０が、ピッチ（ｐ）及びΛの螺旋半径を有する実質的に螺旋状の経路に従うようにねじられている。図１に示すように、最初の任意のロケーション（Ｌ）から開始して縦軸（ｚ）に沿って進むと、軸外コア１２０は、ｚに沿ったｐ／４の増分ごとにＣに対して９０度移動する。
【００１５】
この回転の実用的効果を図２に示す。図２は、曲げ（利得ファイバーの縦方向中心を中心とするＲの曲げ半径を有する）が光ファイバー１１０に印加されたときに、軸外コア１２０の種々のセクションが受ける歪み（ε）の１つの実施形態を示す図である。軸外コア１２０は縦軸の周囲の螺旋状経路に従うので、曲げの外側に向かうセクションは、伸長及び対応する伸長歪み（すなわち、ε＞０の正の歪み）を受ける一方、曲げの内側に向かうセクションは、圧縮及び対応する圧縮歪み（すなわち、ε＜０の負の歪み）を受け、最大歪み（εｍａｘ）はＲ及びΛに比例する（εｍａｘ≒Λ／Ｒ）。便宜上、これらのセクションは、伸長セクション（曲げの外側の場合）及び圧縮セクション（曲げの内側の場合）と呼ばれる。加えて、この曲げによって、伸長セクションは、圧縮セクションにおけるピッチ（圧縮ピッチｐｃと呼ばれる）よりも大きなピッチ（伸長ピッチｐｔと呼ばれる）を呈する。理解することができるように、Ｒに沿ったピッチ（ｐ）は、延伸中（歪みが印加されていないとき、すなわち、ε＝０であるとき）の軸外コア１２０のピッチである。
【００１６】
図３は、軸外コア１２０のヘリシティによってεが正弦曲線状にどのように変化するのかを示すグラフである。理解することができるように、このｚに沿って正弦曲線状に変化する周期的なεの勾配は、ＳＢＳ閾値の増加をもたらす。そのような実施形態の１つの利点は、周期的に変化するεが、種々のコアサイズ及び種々の屈折率プロファイルに適用可能であるということである。特殊なＲＩプロファイルが必要とされない限りにおいて、周期的に変化するεは、例えば、ラマンシステム、高度に非線形なシステム等の多くの異なるタイプのシステムに適用可能である。さらに、理解することができるように、周期的に変化するεは、マルチコアファイバーにおける各外側コアが軸外コアである限りにおいて、マルチコアファイバーにも適用可能である。曲げは、リール又は（図７に示すような）スプール７１０に利得ファイバー１１０を巻回によって印加することができるので、伸長を変化させる必要はなく、その結果、時間に伴う性能の大幅な劣化はない。さらに、ＳＢＳ抑制のための温度勾配は印加されないので、その結果、螺旋構造は、温度変動又は温度コントローラーを必要とする方法と比較して、コスト、空間、及びエネルギーの節減となる。
【００１７】
続けて、図４は、ファイバーのコアが様々な縦歪みを受けるときの平均化されたブリルアン利得スペクトルを示すグラフであり、図５は、ブリルアン利得の抑制が、軸外コアが受ける最大縦歪み（εｍａｘ）の関数としてプロットされることを示すグラフであり、図６は、歪み（ε）の関数としてのブリルアン利得帯域幅の増強を示すグラフである。図４〜図６の説明において、歪みがない場合に狭帯域レーザー放射（レーザー線幅がブリルアン線幅よりもはるかに小さいことを意味する）によって誘発されるブリルアン利得係数は、以下のように表されることが理解されるであろう。
【数１】
2021519946.tif 000003
上記式において、ｇ０はピークブリルアン利得であり、ｖはレーザー周波数であり、ｖＢはブリルアン周波数シフトであり、ΔｖＢはブリルアン利得帯域幅である。シリカファイバーでは、ブリルアン利得帯域幅ΔｖＢは約５０ＭＨｚである。式１は、ブリルアン利得帯域幅ΔｖＢよりもはるかに小さい線幅を有する狭帯域レーザー放射を仮定しているが、高出力レーザー等の幾つかの場合には、レーザー源は、その線幅がΔｖＢの１０倍の線幅と同じであっても狭帯域とみなすことができる。そのような場合には、ブリルアン利得は、引き続き式１によって与えられるが、ピーク利得ｇ０は、ΔｖＢ／（ΔｖＢ＋ΔｖＰ）を乗算したものとなり、ΔｖＰは、レーザー源の３ｄＢ帯域幅である。歪みがない場合、ブリルアン閾値（Ｐｔｈ）は以下のように表すことができる。
【数２】
2021519946.tif 000004
上記式において、Ａｅｆｆは実効面積であり、Ｌｅｆｆは実効長であり、ｇＢはブリルアン利得係数である。
【００１８】
縦歪み（ε）が利得ファイバーに印加されると、ＳＢＳ周波数は以下の式に従ってシフトする。
【数３】
2021519946.tif 000005
上記式において、ｖＢ（ε＝０）は、歪みが印加されていないときのブリルアン周波数シフトを表し、εは縦歪み（又は引張歪み）であり、Ｃは定数（シリカファイバーの場合にはほぼ４．６）である。
【００１９】
曲げ半径（Ｒ）が小さいとき、軸方向歪み（ε）は、（図２及び図３に示すように）伸長から圧縮に周期的に変化する。その結果、歪みに起因したＳＢＳ周波数シフトの周期的変化は、以下のように表すことができる。
【数４】
2021519946.tif 000006
この式において、ｐはピッチを表し、Ａは基準の選択に依存する定数であり、それによって、以下の式が得られる。
【数５】
2021519946.tif 000007
長さ（Ｌ）（Ｌはｐよりもはるかに大きい）にわたって平均化されたブリルアン利得スペクトルは以下のように表される。
【数６】
2021519946.tif 000008
【００２０】
異なる量の歪みについて平均化された利得スペクトルを図４に示す。図４に見られるように、歪みがない場合、曲線はローレンツ型曲線である。一方、歪みが印加されると、曲線は２重ピーク曲線となる。歪みが増加するにつれて、ピークは分離するとともに中心はより抑制されていく。換言すれば、プロファイル（すなわち、スペクトル）が拡散するにつれて、ＳＢＳは抑制される。プロファイルの中心における利得抑制は図５に示され、広がった利得スペクトルの全幅は歪みの関数として図６にプロットされている。例として、ピーク利得は、約０．００３の歪みの場合に約６デシベル（ｄＢ）だけ抑制される。
【００２１】
狭帯域信号のＳＢＳは、対応する量の歪みが印加されると、（光ファイバー全体にわたって平均化されたＳＢＳ利得である平均誘導ブリルアン（ＳＢＳ）利得と比較して）少なくとも３ｄＢ調整可能であることが理解されるであろう。加えて、εｍａｘ≒０．００３の例が一例として与えられているが、εｍａｘ≒０．００１（又はそれよりも大きい）が幾つかの光学用途の狭帯域信号に十分な調整を与えることが理解されるであろう。ｖＢが約１０ＧＨｚであるシリカファイバーの場合、εｍａｘ≒０．００１の歪みは、式３によれば、約４６ＭＨｚのブリルアン周波数シフトの変化を引き起こす。
【００２２】
０．００３よりも大きい縦歪み（ε）（ε＞０．００３）は、図７に示すように、利得ファイバーをスプール７１０に巻回することによって得ることができる。図７は、スプール７１０と、スプール７１０における利得ファイバー１１０の構成の拡大図とを示している。コア１２０が約４５マイクロメートル（μｍ）のオフセット（Λ）を有し、１メートル（ｍ）当たり約５０回巻のねじりがファイバー１１０に与えられると、約３センチメートル（ｃｍ）のリール又はスプールの半径（Ｒ）は、関係εｍａｘ≒Λ／Ｒによって約０．００３よりも大きな歪みを生み出す。
【００２３】
例として、軸外（又はオフセット）コアねじりファイバー１１０のブリルアン閾値は、同様のモードフィールド面積を有する従来の光ファイバーよりも約６ｄＢ〜約８ｄＢ高くすることができる。増加したブリルアン閾値を有する光ファイバーは、高出力単一周波数レーザー放射又は狭帯域レーザー放射が軸外コアねじりファイバー１１０を通じて送信されるときに有用である。ラマン増幅器システム、パラメトリック増幅器システム、又は希土類ドープ増幅器システム等の例が、図８に関連して示されている。
【００２４】
図８に示すように、増幅器システムは、例えば、信号ファイバー８１０等の信号入力構造部を備える。信号ファイバー８１０は、例えば、単一周波数レーザー入力信号等の狭帯域レーザー入力信号を導入する。信号ファイバー８１０に加えて、増幅器システムは、例えば、ポンプ光を受信するポンプファイバー８２０ａ等のポンプ入力構造部を備える。信号及びポンプは、例えば、信号ポンプコンバイナー８３０ａ等の信号ポンプ結合構造部において結合される。軸外コアねじりファイバー１１０は、信号ポンプコンバイナー８３０ａの出力に光学的に結合され、その後、スプール７１０に巻回され、それによって、縦歪みが与えられ、その結果、ＳＢＳが抑制される。例として、εｍａｘ≒０．００５を与えるスプール７１０は、図６に示すように約１０ｄＢの利得線幅増強をもたらす。
【００２５】
ポンプが１つ以上の狭帯域レーザー放射を備え、信号が変調パルス列等の広帯域変調光であることも可能である。これらの双方は、パラメトリック（４波混合）プロセスを通じて信号を増幅するために増幅器システム内に送出される。
【００２６】
図８に示すように、軸外コアねじりファイバー１１０（利得ファイバー又は希土類ドープファイバーとしても表される）は、利得ファイバー１１０の出力に信号ポンプコンバイナー８３０ｂ及びポンプファイバー８２０ｂを追加することによって逆ポンピング（counter-pumped）することができ、狭帯域レーザー出力は出力ファイバー８４０を通って出て行く。当業者であれば、共同ポンピング（co-pumping）（８２０ａ、８３０ａ）、逆ポンピング（counter-pumping）（８２０ｂ、８３０ｂ）、又はそれらの双方（８２０ａ、８２０ｂ、８３０ａ、８３０ｂ）を行うようにシステムを構成することができることが分かる。
【００２７】
具体的には、希土類（ＲＥ：rare-earth）増幅の場合、軸外コアねじり利得ファイバー１１０は、例えば、エルビウム（Ｅｒ）等のＲＥドーパントをドープされる。ラマン増幅又は非線形パラメトリック増幅の場合、軸外コアねじり利得ファイバー１１０は、例えば、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）又はアルミニウム（Ａｌ）等の非線形性増強ドーパントをドープされる。
【００２８】
続けて、コアポンピング用の軸外コアねじりファイバー１１０（図９Ａ）及びクラッドポンピング用の軸外コアねじりファイバー（図９Ｂ）の双方を図示する。図９Ａ及び図９Ｂに示すように、コアポンピングの場合、軸外コアねじりファイバーは、軸外コア１２０と、この軸外コア１２０を取り囲む内側クラッド１３０とを備える。クラッドポンピングの場合、軸外コアねじりファイバーは、外側クラッド９１０を更に備える。この外側クラッドは、当該外側クラッド９１０によってガイドされるポンプ光の導入を可能にする。外側クラッド９１０は内側クラッド１３０を取り囲む。
【００２９】
図１０は、図７の軸外コアねじりファイバー１１０及びリール７１０を用いた光非線形信号処理システムの１つの実施形態を示す図である。非線形ファイバーを通した連続波（ＣＷ）レーザー放射の伝播に依拠する図１０の実施形態では、ＳＢＳ閾値は、非線形光ループミラー（ＮＯＬＭ：nonlinear  optical  loop mirror）に関して軸外コアねじりファイバー１１０及びスプール７１０を用いることによって増加される。したがって、図１０の実施形態は、狭帯域レーザー入力又は単一周波数レーザー入力を受信する入力ファイバー１０１０を備える。この入力ファイバー１０１０は、３ｄＢ光カプラー１０５０の入力に光学的に結合される。制御信号が、入力信号とともに、制御信号入力１０２０を通してカプラー１０３０（例えば、波長分割マルチプレクサー（ＷＤＭ：wavelength  division  multiplexer）又は偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ：polarization  beam  splitter））に入力される。軸外コアねじりファイバー１１０及びスプール７１０は、カプラー１０３０の出力と３ｄＢ光カプラー１０５０との間に光学的に結合される。３ｄＢ光カプラー１０５０に結合された出力ファイバー１０４０は、処理された信号の出力を可能にする。
【００３０】
図１〜図１０に関して示すように、ＳＢＳを抑制又は削減する光システムの様々な実施形態が示されている。ＳＢＳの抑制又は削減は、利得の対応する改善を生み出す。曲げ及び実質的に螺旋状の経路に従う軸外コアを有する利得ファイバーを提供することによって軸外コアは、曲げに沿って交番する伸長及び圧縮を受ける。伸長セクションのピッチ（ｐｔ）は圧縮セクションにおけるピッチ（ｐｃ）よりも大きい。これらの交番する伸長及び圧縮は、実質的に正弦曲線の歪み（ε）をコアに生成する。εは、ほぼΛ／Ｒの最大値（εｍａｘ）を有する（εｍａｘ≒Λ／Ｒ）。この正弦曲線状に変化する伸長によって、従来のＳＢＳ抑制手法と比較して改善されたＳＢＳ抑制メカニズムが提供される。
【００３１】
例示の実施形態を図示及び説明してきたが、上述したような本開示に対して多くの変形、変更、又は改変を行うことができることが当業者に明らかであろう。したがって、そのような全ての変形、変更、及び改変は、本開示の範囲内にあるとみなされるべきである。
【図１】
2021519946.tif 000009
【図２】
2021519946.tif 000010
【図３】
2021519946.tif 000011
【図４】
2021519946.tif 000012
【図５】
2021519946.tif 000013
【図６】
2021519946.tif 000014
【図７】
2021519946.tif 000015
【図８】
2021519946.tif 000016
【図９Ａ】
2021519946.tif 000017
【図９Ｂ】
2021519946.tif 000018
【図１０】
2021519946.tif 000019
【国際調査報告】
2021519946.tif 000020