(57)【要約】  NPRに基づいてファイバリング発振器のモード同期様式を安定させるための開示された方法および装置は、ファイバリング共振器から、広いスペクトル帯域幅を有する光の一部分を、少なくとも第1および第2の制御チャネルへと取り出すステップを含む。制御チャネルは、取り出された部分のそれぞれの第1および第2の部分を導くように構成されている。制御チャネルのうちの1つには、広いスペクトル帯域幅からある範囲を抽出するように動作する帯域通過フィルタが備わっている。次いで、全スペクトル帯域幅を有する部分と、それの範囲を有する部分とが、それぞれ中央処理装置において評価され、中央処理装置は、所定の基準が満たされなければ制御信号を生成するように動作可能である。制御信号は1つまたは複数の偏光コントローラユニットによって受け取られ、偏光コントローラユニットは、評価が所定の基準を満たすまで、ファイバリング共振器における偏光状態を動的に調整するように動作する。
2018519667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の非線形偏光回転(NPR)に基づく、モード同期の広帯域超短光パルスファイバ発振器であって、
それぞれが広範囲の周波数を有する超短光パルス列を生成するように動作し、少なくとも1つの光偏光コントローラユニットを含む単方向ファイバリング共振器と、
前記リング共振器から取り出された光の一部分を受け取る光電子制御フィードバックループであって、広範囲の周波数を有する前記取り出された部分の第1のフィルタリングされていない部分を受け取る第1の制御チャネルと、前記広範囲の周波数内からフィルタリングされた狭い範囲の周波数を有する前記取り出された部分の第2のフィルタリングされた部分を受け取る第2の制御チャネルとの少なくとも2つの制御チャネルを有し、前記制御フィードバックループが、前記受け取った第1のフィルタリングされていない部分と第2のフィルタリングされた部分とを評価して、所定の基準が満たされない場合には制御信号を出力するように構成され、前記1つの偏光コントローラユニットが、前記制御信号を受け取り、それに応答して、前記基準が満たされるように、前記ファイバリング共振器の内部を循環する前記超短光パルスの偏光状態を変化させるように動作する制御フィードバックループとを備える、モード同期の広帯域超短光パルスファイバ発振器。
【請求項２】
前記光電子制御フィードバックループが、前記第1および第2の制御されたチャネルに対して並列の、前記取り出された部分の第3のフィルタリングされていない部分を受け取る第3の制御チャネルを用いて構成されており、前記第3のチャネルが光スペクトルアナライザを含み、前記光スペクトルアナライザが、前記受け取られた第3の部分を処理して、前記第3のフィルタリングされていない部分の、DC成分と、パルス繰返し率に対応し、モード同期様式を示す高周波成分との、それぞれの相対的強弱度を判定するように動作する、請求項1に記載のモード同期の超短パルスファイバ発振器。
【請求項３】
前記光電子制御フィードバックループが、
前記取り出された光部分の前記第1のフィルタリングされていない部分をDC電圧信号に変換するように構成されて第1の制御チャネルに結合された第1の光電子コンバータ、および前記取り出された光部分の前記第2のフィルタリングされた部分をDC電圧信号に変換するように構成されて第2の制御チャネルに結合された第2の光電子コンバータと、
前記DC電圧信号を受け取って、それらをそれぞれの基準値と比較するように動作する中央処理装置(CPU)であって、前記比較によって前記所定の基準が満たされない場合、前記ファイバリング共振器の内部を循環する前記光の前記偏光状態を前記所定の基準が満たされるまで動的に変化させる前記1つの偏光コントローラユニットに結合される制御信号を出力するCPUと、
それぞれ第2の制御チャネルおよび追加の制御チャネルに結合された少なくとも1つまたは複数の帯域通過光フィルタとをさらに備える、請求項1に記載のモード同期の超短パルスファイバ発振器。
【請求項４】
前記所定の基準が、前記取り出された部分の前記第1のフィルタリングされていない部分のパワーに比例する前記受け取られたDC電圧信号の大きさと、前記取り出された部分の前記第2のフィルタリングされた部分のパワーに比例する前記受け取られたDC電圧信号の大きさとの間の、事前設定の差と、所望のスペクトル帯域幅を表すそれぞれの基準値とを含む、請求項3に記載のモード同期の超短パルスファイバ発振器。
【請求項５】
前記第1の光電子コンバータおよび前記第2の光電子コンバータの少なくとも一方または両方がそれぞれの比較器を含み、前記比較器が、前記CPUに結合される離散的電気信号を生成するように動作し、前記CPUが前記結合された電気信号をカウントするように動作する、請求項3に記載のモード同期の超短パルスファイバ発振器。
【請求項６】
前記ファイバリング共振器が、前記1つの偏光コントローラユニットと直列に光学的に結合されたアクティブな単一モードファイバおよびパッシブな単一モードファイバと、前記1つの偏光コントローラユニットと直列に結合された単方向光アイソレータと、前記アクティブなファイバに対して光学的に結合された入力ファイバの波長分割マルチプレクサ(WDM)と、前記ファイバリング共振器から光の一部分を取り出す出力ファイバカプラであって、前記光の一部分が前記制御チャネルの間で分割される出力ファイバカプラとを用いてさらに構成されている、請求項1に記載のモード同期の超短パルスファイバ発振器。
【請求項７】
前記アクティブなファイバに結合されるポンプ光を生成する光ポンプをさらに備え、前記光ファイバが、希土類金属、遷移金属およびこれらの金属の組合せから選択されたイオンでドープされている、請求項6に記載のモード同期の超短パルスファイバ発振器。
【請求項８】
前記光電子制御フィードバックループが、前記制御信号を受け取って前記1つの偏光コントローラユニットに結合される複数の電流信号を出力するように動作する、前記1つの偏光コントローラユニットの駆動回路をさらに備える、請求項1に記載のモード同期の超短パルスファイバ発振器。
【請求項９】
前記光電子制御フィードバックループは、それぞれが追加の帯域通過スペクトルフィルタを含む多数の追加的制御チャネルを用いてさらに構成されており、前記追加の帯域通過スペクトルフィルタが、前記広範囲の周波数内から、前記第2の制御チャネルで抽出されるのとは異なる別の狭い範囲を抽出するように動作し、前記帯域通過フィルタのそれぞれが2〜3nmの通過帯域を有し、所望の中心波長における前記超短光パルスのそれぞれが、10〜30nmの範囲のスペクトル帯域幅を有する、請求項3に記載のモード同期の超短パルスファイバ発振器。
【請求項１０】
前記ファイバリング共振器が、前記ファイバリング共振器における偏光の状態を楕円に変換するための第2の偏光コントローラユニットまたは特別に配向された偏光保持ファイバ、および前記第2の偏光コントローラユニット用の追加の駆動回路をさらに備える全PMファイバリング共振器である、請求項1に記載のモード同期の超短パルスファイバ発振器。
【請求項１１】
NPRに基づくファイバリング発振器のモード同期様式を安定させる方法であって、
広いスペクトル帯域幅を規定する広範囲の周波数を有する光の一部分を、ファイバリング共振器から、第1および第2の制御チャネルへ取り出すステップであって、前記第1および第2の制御チャネルが前記取り出された部分のそれぞれの部分を導く、ステップと、
前記第1の制御チャネルにおいて導かれた前記部分の前記スペクトル帯域幅からある範囲を抽出し、前記第2の制御チャネルに沿ってフィルタリングされていない他の部分を導き続けるステップと、
前記フィルタリングされた部分と前記フィルタリングされていない部分とを評価するステップと、
前記評価が所定の基準を満たさなければ制御信号を生成するステップと、
前記フィルタリングされた部分と前記フィルタリングされていない部分の評価が、出力超短パルスの所望の均一なパワーおよび広いスペクトル帯域幅を示す所定の基準を満たすまで、前記制御信号に応答して前記ファイバリング共振器における偏光状態を動的に調整するステップとを含む、方法。
【請求項１２】
前記取り出すステップが、前記取り出された部分を、第3の制御チャネル以上の制御チャネルに沿って導かれる少なくとも1つの追加の部分へと分割するステップと、
前記第3の制御チャネルにおける前記光の取り出された部分のDC成分および高周波成分の強度を判定するステップであって、前記高周波成分がパルス繰返し率を表し、前記ファイバリング共振器の様式がパルス様式に切り換わったとき、前記パルス繰返し率が増加して前記DC成分が減少するステップとを含む、請求項11に記載のモード同期様式を安定させる方法。
【請求項１３】
フィルタリングされていない部分とフィルタリングされた部分のそれぞれのスペクトルの帯域幅を測定するステップと、前記測定の結果をそれぞれのDC電圧に変換するステップとをさらに含む、請求項11に記載のモード同期様式を安定させる方法。
【請求項１４】
前記評価が、前記フィルタリングされた部分と前記フィルタリングされていない部分を、それぞれの基準値と、前記それぞれの基準値との差が所定の範囲内に入るように比較するステップを含む、請求項11に記載のモード同期様式を安定させる方法。
【請求項１５】
前記ファイバリング共振器が、複数の偏光保持ファイバ要素を用いて構成されており、単一の偏光保持ユニットを含む、請求項11に記載のモード同期様式を安定させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、2015年6月30日にロシアの経済省外国投資促進センター(FIPC: Foreign Investment Promotion Center)に出願したロシア特許出願第2015125953号の継続出願である。
【０００２】
本発明は、非線形偏光回転(NPR)アーキテクチャに基づくパッシブモード同期のリングファイバレーザに関する。詳細には、本発明は、リングファイバレーザを安定したモード同期様式に維持するように、超短波光パルスの光パワーおよび光スペクトルをリアルタイムで監視して制御するように動作する制御方式が備わっているモード同期のリングファイバレーザに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
固体フェムト秒レーザは、様々な工業用途および研究用途にうまく使用されている。固体フェムト秒レーザの様々な構成の中で、ファイバレーザは、バルク部品に基づくレーザよりもコンパクトかつ簡単であり、信頼できてしかも効率的である。
【０００４】
本開示の範囲にとって特に重要なのは、リング共振空洞を有するファイバ発振器に関連したNPRに基づくモード同期機構である。当業者には周知のように、このタイプのファイバリングレーザは、一般に、利得媒体すなわち希土類元素でドープされたファイバと、高偏光感度アイソレータと、アイソレータを挟む2つの偏光コントローラとを含む。これらの構成要素のすべてが、正分散の部分、負分散の部分、またはすべて常分散の部分を有するリング共振空洞を画定するために互いに光学的に相互接続されている。
【０００５】
NPRに基づくパッシブモード同期のリングレーザでは、偏光コントローラは、パルスのピークが偏光アイソレータを通って伝わるように、偏光を最適化することができる。NPRの結果として、パルスの中心はそのウィングとは異なる偏光を得る。したがって、アイソレータは、人工の高速の飽和性吸収体として、この回転機構とともに作用することにより、パルスを短くする。
【０００６】
レーザ技術の当業者には知られているように、NPRに基づくリングファイバ発振器には、
構造が比較的簡単であり、
合計の空洞分散、共振器長およびファイバタイプに依拠して様々な動作様式があり、
約100フェムト秒の超短広帯域パルスが生成され、中心波長が、イッテルビウム(Yb)の発光ピークに相当する1.06nm、エルビウム(Er)の発光ピークに相当する1.55nm、およびツリウム(Tm)の発光ピークに相当する1.9nmと短く、
しかも自己始動である、といった利点がある。
【０００７】
しかしながら、このレーザ構成には、外的応力に敏感でパルス発生が不安定になるという重大な欠点がある。当業者に知られているように、この不安定性は外的な熱応力および機械的応力に起因するものであり、複屈折の変動過程をもたらし、直交偏光されたフィールド成分の間の位相関係が変化する可能性がある。位相関係が乱れると光損失が増加する傾向があり、複数のパルス、帯域幅、中心波長およびパルスエネルギーによって一般に特徴づけられるモード同期様式が最終的に失われる。その故に、このタイプのレーザにおけるモード同期の安定性は、偏光コントローラの電子制御に基づくフィードバックループおよびその動作に依拠するものである。
【０００８】
リング空洞ファイバレーザの可能な構成の1つが、米国特許第7477665号('665特許)に開示されている。開示された空洞は、Erのイオンでドープされたファイバと、WDMの980/1550nmのマルチプレクサによってErファイバにエネルギーを与える光ポンプと、2つの光学的偏光コントローラと、これらのコントローラと出力カプラの間の高偏光感度アイソレータとを含む。動作において、信号の僅かな割合が、出力カプラから取り出されて光ダイオードによって検知され、
中心波長が1550nmの狭いスペクトル線放射によって特徴づけられた、空洞の連続した動作モードに対応する、(パルス生成様式における連続パルスの中間の)直流(DC)成分と、
スペクトル線幅が約20nmであってパルス持続時間が約200フェムト秒である、20〜100MHzの範囲のパルス繰返し率(光がリング共振器を1往復する時間をτとしたとき、1/τに等しい)のモード同期の動作に関連づけられた交番する高周波成分と、
モード同期状態の安定性に関連した緩和低周波数成分であって、50〜100kHzの周波数範囲で検知され、DC成分にも依拠する緩和低周波数成分とを含む、周波数依存の信号成分にさらに変換される。
【０００９】
開示されたレーザの起動段階において、電子制御ループは、上記で論じられた3つの成分の存在を解析して、DC成分を最低値へ減少させる一方で他の2つの成分の増加傾向を保つように少なくとも1つの偏光コントローラの偏光状態を変化させるように動作する。一旦、緩和成分が安定すると、緩和成分と交番する高周波成分とは関連しているので、レーザの最適なモード同期の動作段階は、均一に形成されたフェムト秒パルスとともに達成される。
【００１０】
動作において、レーザ放射パルスの中心周波数を含む帯域幅はシフトする傾向がある。この望ましくない現象が制御されなければ、リングレーザのモード同期様式での動作が最終的に停止する。さらに、'665特許はそのような可能性を予期しておらず、したがって、この参照文献で開示された制御手段は、この問題に対処するようには構成されていないため、パルス帯域幅を調節することができない。パルスの持続時間がパルスのスペクトル幅に反比例し、すなわち、パルスがより短ければスペクトル幅が反対により広くなるので、明らかに、'665特許には、パルスの持続時間を制御することができる構造は開示されていない。
【００１１】
モード同期のリングレーザのための、別のモード同期の方法がKR20120058275に開示されており、全体のパルススペクトルの小範囲を処理するように動作する自動フィードバックループに基づく制御方式を教示している。処理される小範囲は、フィードバックループに組み込まれた光ダイオードの通過帯域の外に配置される。開示されたシステムは、パルス帯域幅を調節することはなく、したがってモード同期様式におけるパルス持続時間を調節するように動作するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第7477665号
【特許文献２】KR20120058275
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、発振器の安定したモード同期の動作にとって不可欠な所望の帯域幅を維持するようにパルスの帯域幅を監視して制御するように構成された制御フィードバックループを有するNPRに基づくモード同期のファイバリング発振器が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これらの必要性は、NPR技術と、超短パルスの生成のためにNPR技術を使用する方法とに基づく開示されたファイバリング空洞発振器によって満たされる。概念的に、開示された発振器の安定したモード同期の動作は、パルスのスペクトル特性を監視して制御することによりもたらされる。測定されたスペクトル幅を自動的に調節し、したがってパルスの持続時間を自動的に調節することにより、制御可能な平均出力電力を伴って所与の中心波長で所望のスペクトル幅の超短パルス列を出力する開示されたモード同期の発振器の微調整が実現される。
【００１５】
本開示の広範な態様では、本発明の、NPRに基づくモード同期のファイバリング発振器は、複数の偏光コントローラを含んでいる単方向ファイバリング共振器およびフィードバック制御ループを用いて構成される。フィードバック制御ループは、共振器から取り出された、共振器を循環する光の一部分の2つの信号を受け取る中央処理装置(CPU)を用いて構成される。信号のうちの1つは、取り出された光の、中心基本波長を有する全スペクトル幅を伴うパワーに対応し、もう1つは、全スペクトルのフィルタリングされた範囲に対応するパワーを表し、中心波長は含まない。CPUは、結合された信号を処理して、処理結果が所定の基準を満たすかどうかを判定するように動作する。基準を満たさない場合、CPUは、偏光コントローラのうちの少なくとも1つに結合される制御信号を出力する。制御信号を受け取った偏光コントローラは、制御信号に応答して、全スペクトルの幅および範囲の評価が、出力パルスの安定した出力パワーおよび広域スペクトルを示す所望の基準を満たすまで、循環光の偏光状態を動的に変化させるように動作する。
【００１６】
本開示の第2の態様では、第1の態様のファイバリング発振器は、複数の単一モードのパッシブファイバなどそれぞれのファイバチャネルによってコントローラの方へさらに導かれる光の一部分を取り出すように構成された、出力ピグテール付きカプラが備わっている共振器を有する。加えて、共振器は単方向光アイソレータを含む。
【００１７】
本開示の第3の態様では、第1の態様もしくは第2の態様またはそれらの任意の可能な組合せのファイバリング共振器は、ファイバチャネルのうちの1つに結合された帯域通過フィルタを含む。帯域通過フィルタは、連続波(CW)放射の基本周波数を含んでいない全スペクトルの範囲を抽出して通過させるように動作する。
【００１８】
本開示の第4の態様は、第1の態様から第3の態様のいずれか、およびこれらの態様の任意の組合せにおいて開示されたようなフィードバックループの複数のピグテール付き光電子コンバータに関するものである。これらのコンバータは、それぞれのファイバチャネルに結合されており、受け取った光を、コントローラへ結合される電気信号に変換するように動作する。
【００１９】
上記で開示された態様またはそれらの任意の可能な組合せの各々は、信号を所望のフォーマットに変換するように動作する複数のアナログ-デジタルコンバータおよびデジタル-アナログコンバータも含む。
【００２０】
上記の態様またはそれらの任意の可能な組合せの各々で論じられた本開示のさらなる態様では、フィードバックループは、取り出された光を受け取る追加のファイバチャネルを有する。このファイバチャネルは、縦軸にパワーを表示し、横軸に波長を表示することにより、受け取った取り出された光のパワーの分布を特定の波長範囲にわたって測定して表示するように動作する光学的スペクトル分析器(OSA)を用いて構成されている。始動中に、レーザ媒体のポンプのポンプパワーが増加している間に、開示されたレーザは、最初にCW放射を放射し始め、これはOSA上では狭いスペクトル線として見られる。特定の閾値の後、レーザは、広域スペクトルによって特徴づけられるパルス様式に切り換える。ポンプパワーに依拠して両方のタイプのスペクトルを見ることができる。好ましくは、開示されたファイバリング共振器は、もっぱら広域スペクトルを伴う様式で動作する。
【００２１】
上記で論じられた個々の態様またはこれらの態様の任意の組合せのうちいかなる開示されたファイバリングレーザも、共振器の外部に配置されている間にレーザ媒体にエネルギーを与える光ポンプを用いてさらに構成される。レーザ媒体は、リング共振器の一部分であって、任意の既知の希土類イオンと異なるイオンタイプの組合せでドープされたファイバである。ポンプは、たとえばダイオードレーザまたはファイバレーザを含む、異なる構成を有し得る。
【００２２】
本開示のさらなる態様によれば、NPRに基づいてファイバリングレーザのモード同期様式を安定させる本発明の方法は、リング共振器の内部で循環する光の一部分を取り出すステップと、取り出された光を複数のファイバによって導くステップと、取り出された光の全スペクトルおよびその範囲を表す電気信号を、それぞれの基準値に対して評価するステップと、電気信号とそれぞれの基準値の間の比較が所定の基準を満たすように偏光コントローラを制御するステップとを含む。
【００２３】
上記および他の特徴は、図面からより容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】NPRモード同期技術を利用する本発明の超短パルスファイバリング発振器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
開示されたリング発振器10は、光アイソレータ1と、レーザ媒体2(アクティブなファイバ)と、レーザ媒体2にエネルギーを与えるダイオードレーザ3と、すべてのファイバの偏光コントローラ4および5とで構成されている。広い線幅のパルスの安定性は、複数の光制御チャネルおよび電気制御チャネルで構成されたフィードバック機構ならびにCPU 6によってもたらされる。
【００２６】
動作において、全スペクトル帯域幅7の光パワーP1と、その連続発生の中心周波数を含まない範囲8の光パワーP2とが、それぞれの光電子コンバータ20および24によって決定される。検知器によって出力される電気信号UP1およびUP2は、それぞれのパワーP1およびP2を表し、フィードバックループのそれぞれのチャネル21および19'を通じてCPU 6に結合される。CPU 6は、信号UP1およびUP2を、所望のスペクトルの帯域幅を表すように規定されたそれぞれの基準値と比較するように動作する。比較された値が一致しない場合、または所定の最小値よりも差が大きい場合、CPU 6は、概略図に示された6つの制御信号Upc1およびUpc2を出力し、Upc1およびUpc2は、それぞれの電気的チャネル11および11'に沿って、それぞれ偏光ファイバコントローラ4および5の駆動回路12および12'へ導かれる。駆動回路12および12'の一方または両方が、安定したパルス様式をもたらすために、循環光の偏光状態を動的に変化させて、パワーP1およびP2のそれぞれの基準値からの乖離を最小にするか、またはパワーP1およびP2をそれぞれの基準値と一致させるように動作する。
【００２７】
通常、電子的に制御される偏光コントローラは、それぞれの厚さが、電圧信号または電流信号であり得る印加される信号に依拠する2枚または3枚の板で構成されている。偏光コントローラ4、5は、偏光保持(PM)ファイバを使用するファイバ設計を有し得る。駆動回路12'および12は、それぞれの偏光コントローラ4および5を、それぞれが3つの電気的チャネルによって偏光コントローラへ導かれる電流信号Ipc1およびIpc2を出力することによって制御する。3つの電流信号は、たとえば、それぞれが指定の位相板に熱的影響を及ぼすように動作する抵抗ヒータ(図示せず)に結合される。限定されることなく、ファイバ、ボリューム板、結晶に基づく偏光コントローラなどを含むがこれらに限定されない、すべてのタイプの既知の偏光コントローラが、本発明の範囲内で利用され得ることが理解される。
【００２８】
リング発振器10は、CPU 6からの指令に応答して、ダイオードレーザ3などのポンプの入力へ電流信号Ildを印加することで始動する。ダイオードレーザ3が放射したポンプ光は、パッシブな単一モードファイバ9によって入力ファイバカプラ13へ導かれる。その後、ポンプ光は、レーザ媒体2に結合されることにより、レーザ媒体2にエネルギーを与える。それぞれの偏光コントローラ12、12'に対して3つ、両方の偏光コントローラが含まれる場合には6つの任意の制御電流が、所定の範囲から選択され、超短パルスの様式が確立されるまで、それぞれの偏光コントローラに結合される。たとえば、ファイバリング共振器の内部の偏光状態を楕円に変換する偏光コントローラ12'は、ファイバリング共振器の残りの構成要素がPM構成を有するならば、楕円偏光をもたらす所望の角度で偏光コントローラ12の出力に結合されるPMファイバで置換され得ることに留意されたい。
【００２９】
連続的なパルス様式の検知は、リング共振器の中を循環する生成された放射に基づくものである。詳細には、出力カプラ18は、共振器から循環光の一部分を取り出す。光の取り出された部分は、ファイバスプリッタ17のそれぞれの光チャネル14、15および16を通って導かれる光の少なくとも3つの部分へさらに分割される。光チャネルの各々が特定の構成を有する。
【００３０】
詳細には、光チャネル14は、共振器の現在の様式の状態を最終的に示し得る光スペクトルアナライザ(OSA)19を含む。たとえば、共振器の起動中に、OSAは連続発生の狭いスペクトル線を示す。レーザ10がパルス様式になるとき、DC信号が徐々に減少する一方でパルス補充速度を表す信号が増加し、これはモード同期様式に近い特性である。
【００３１】
一旦、パルス様式が優勢になると、それぞれのチャネル14〜16において導かれる部分は、もちろん同一のスペクトル帯域幅を得る。チャネル15および16はそれぞれの光電子コントローラ20、24を有するが、チャネル16は、光電子コンバータ24から上流の帯域通過フィルタ23など、スペクトルフィルタ要素を用いてさらに構成されている。したがって、光電子コンバータ20に結合される光は全体のスペクトル帯域幅を有するが、光電子コンバータ24に結合される光は、全体のスペクトル帯域幅のうち1つの範囲のみによって特徴づけられる。
【００３２】
光電子コンバータ20および24は、光の、全帯域幅および赤色の帯域幅を有するそれぞれの部分を、それぞれ連続的なアナログ(電圧)信号Up1およびUp2に変換する。それぞれの電圧信号の振幅は、光の2つの部分のそれぞれの光パワーの平均に比例し、それぞれのアナログ-デジタルコンバータ22および25を介してCPU 6にさらに結合される。加えて、電気パルスの列は、パルスの数をカウントするように動作するCPU 6のパルスカウンタ入力Fに結合される。
【００３３】
CPU 6は受け取ったデジタル信号を処理する。特に、CPU 6は、それぞれ所望のスペクトル帯域幅を表す所望の平均パワーPo1およびPo2に対応する基準値を記憶する。基準値は、受け取られたそれぞれのデジタル信号と比較される。比較結果が所定の基準を満たさなければ、CPU 6は、それぞれの偏光コントローラに結合される制御信号UPc1およびUPc2を出力することにより、それぞれのコンバータ20および24(または一方)の電流を調節する。基準は、測定された信号の、記憶された値からの、所定の最小限の乖離から選択されてよい。CPU 6は、超短パルスの平均パワーおよび帯域幅が、所望のスペクトル帯域幅を表すそれぞれのパラメータに対応するまで、制御された信号を連続的に出力する。
【００３４】
開示されたファイバリング発振器は、サブナノ秒範囲のパルス持続時間を伴うパルスを生成するように動作する。たとえば、パルス持続時間はフェムトピコ秒範囲にあり得る。パルス繰返し率はリング共振器長に依拠して、10〜100MHzの範囲で変化する。
【００３５】
レーザ媒体2は希土類元素および/または遷移金属のイオンでドープされている。好ましくは、-3dBレベルの放射帯域幅が、ドーパントのタイプに依拠するレーザ放射の所望の中心波長あたりを中心とする10〜30nmの波長の範囲内にあるとき、モード同期様式は安定する。
【００３６】
帯域通過フィルタ23は、2nmと3nmの間で変化する通過帯域を伴って構成され得る。好ましくは、光電子コンバータ20と24のそれぞれが、取り出された光の光パルス列を、光パワーに比例した振幅を有する直流電圧信号に変換する。
【００３７】
また、光電子コンバータ20および24がそれぞれ比較器を有するのが望ましい。この特徴により、超短光パルスを、パルスの数をカウントするように動作するCPU 6に結合される離散的電気信号へと変換することができる。
【００３８】
CPU 6によって、偏光コントローラ12および12'を制御するように出力される電気信号は、電圧信号または電流信号でよく、好ましくは、偏光コントローラ12および12'の可能性のある変化を最小化するように形成される。
【００３９】
ファイバリング発振器10は、フィルタ23に加えて1つまたは複数の帯域通過フィルタを有し得る。追加の帯域通過フィルタは、全スペクトル帯域幅の異なる範囲をカバーするそれぞれのサブバンドを有し得る。
【００４０】
本発明の発振器10は一連の予備試験をうまく経験した。共振器の具体的実装形態の1つは、1.8mの長さを有する単一モード(SM)のエルビウム繊維(EDFC-980-HP)と、リング共振器に使用されるSM F28パッシブファイバと、PSC-15-0-0ファイバ偏光コントローラと、WDM 980/1550として構成された入力カプラ13と、10%の出力カプラ18と、出力カプラ18から受け取った光を、ファイバチャネル15および16がそれぞれこの光の1%を導くように、分割するファイバ分配器17と、InGaAs光ダイオードとして構成された光電子コンバータ20および24と、1567nmの波長において3nmの線幅を有するファイバ通過帯域r 23と、C8051F125シリーズのCPU 6とを含む。
【００４１】
試験結果は、開示されたファイバリング発振器が、CPU 6を使って較正された後に、25MHzのパルス繰返し率、約19nmの波長で1.55nmに中心のある全スペクトル幅、および150〜200mWのポンプ3の出力パワーの、安定したパルス様式で動作することを示す。
【００４２】
当業者なら、せいぜい型通りの実験作業をするだけで、本明細書で説明された本発明の特定の実施形態に対する多くの等価物を理解するはずであり、または確認することができるであろう。したがって、前述の実施形態は例としてのみ示されており、本発明は、添付の特許請求の範囲および等価物の範囲内で、明確に説明されたのと別様に実施され得ることを理解されたい。本開示は、本明細書で説明された個々の特徴、システム、材料および/または方法に向けられたものである。
【符号の説明】
【００４３】
1  光アイソレータ
2  レーザ媒体
3  ダイオードレーザ
4  偏光コントローラ
5  偏光コントローラ
6  CPU
7  全スペクトル帯域幅
8  連続発生の中心周波数を含まない範囲
9  単一モードファイバ
10  リング発振器
11  電気的チャネル
11'  電気的チャネル
12  駆動回路
12'  駆動回路
13  入力ファイバカプラ
14  光チャネル
15  光チャネル
16  光チャネル
17  ファイバスプリッ
18  出力カプラ
19  光スペクトルアナライザ
19'  フィードバックループのチャネル
20  光電子コンバータ
21  フィードバックループのチャネル
22  アナログ-デジタルコンバータ
23  帯域通過フィルタ
24  光電子コンバータ
25  アナログ-デジタルコンバータ
【図１】
2018519667.tif 000003
【国際調査報告】
2018519667.tif 000004
2018519667.tif 000005