(57)【要約】      （修正有）【課題】ポンプ・レーザ・パワーの範囲にわたって十分に安定した平均波長を有する、ブロードバンド・ファイバ・フィルタ光源を提供する。【解決手段】ファイバ光源１０５は、所定の波長においてポンプ・レーザ・ビームを生成するように構成されたポンプ・レーザと、希土類ドープ・ファイバの第１セグメントと、希土類ドープ・ファイバの第２セグメントと、第１セグメントの第１端と第２セグメントの第１端とに結合された光カプラ１１０とを含む。光カプラは、パワー結合比率に基づいてポンプ・レーザ・ビームを分割するように構成される。第１セグメントは、ポンプ・レーザ・パワー変動に対して第１平均波長感度を有する第１誘導放出を発生させ、第２セグメントは、ポンプ・レーザ・パワー変動に対して第２平均波長感度を有する第２誘導放出を発生させ、合体された誘導放出が、ポンプ・レーザ・パワー変動に対してほぼ不感応になるようにする。【選択図】図１
2017084925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長においてポンプ・レーザ・ビームを生成するように構成されたポンプ・レーザと、
希土類ドープ・ファイバの第１セグメントと、
希土類ドープ・ファイバの第２セグメントと、
前記第１セグメントの第１端と前記第２セグメントの第１端とに結合された光カプラであって、前記ポンプ・レーザ・ビームの第１部分が第１パワー・レベルで前記第１セグメントに結合され、前記ポンプ・レーザ・ビームの第２部分が第２パワー・レベルで前記第２セグメントに結合されるように、パワー結合比率に基づいて前記ポンプ・レーザ・ビームを分割するように構成される、光カプラと、
を含み、
前記希土類ドープ・ファイバの第１セグメントが、ポンプ・レーザ・パワー変動に対して第１平均波長感度を有する第１誘導放出を発生させ、前記希土類ドープ・ファイバの第２セグメントが、ポンプ・レーザ・パワー変動に対して第２平均波長感度を有する第２誘導放出を発生させ、前記第１誘導放出が前記第２誘導放出と合体されたときに、合体された誘導放出がポンプ・レーザ・パワー変動に対してほぼ無感応となるようにする、
ファイバ光源。
【請求項２】
平均波長安定化光ビームを放出するように構成された平均波長安定化二重セグメント・ファイバ光源と、
前記平均波長安定化光ビームの第１部分を光スプリッタに導き、前記平均波長安定化光ビームの第２部分を光検出器に導くように構成された光カプラであって、前記光スプリッタが、前記平均波長安定化光ビームの前記第１部分を、時計回り光ビームと反時計回り光ビームとに分割するように構成される、光カプラと、
前記光スプリッタと光学的に結合されたジャイロスコープ検知コイルであって、前記ジャイロスコープ検知コイルの回転速度を示す速度信号を出力するように動作可能な、ジャイロスコープ検知コイルと、
を含む、干渉型光ファイバ・ジャイロスコープ。
【請求項３】
ファイバ光源のポンプ・パワー変動に対する平均波長感度を低下させる方法であって、
所定の波長においてポンプ・レーザ・ビームを生成するステップと、
パワー結合比率に基づいて、前記ポンプ・レーザ・ビームを、前記ポンプ・レーザ・ビームの第１部分と前記ポンプ・レーザ・ビームの第２部分とに分割するステップであって、前記ポンプ・レーザ・ビームの第１部分が第１パワー・レベルを有し、前記ポンプ・レーザ・ビームの第２部分が第２パワー・レベルを有する、ステップと、
前記ポンプ・レーザ・ビームの前記第１部分を希土類ドープ・ファイバの第１セグメントに供給するステップであって、前記希土類ドープ・ファイバの第１セグメントが、前記ポンプ・レーザ・ビームの前記第１部分に基づいて、ポンプ・パワー変動に対して第１平均波長感度を有する第１誘導放出を発生させるように構成される、ステップと、
前記ポンプ・レーザ・ビームの前記第２部分を希土類ドープ・ファイバの第２セグメントに供給するステップであって、前記希土類ドープ・ファイバの第２セグメントが、前記ポンプ・レーザ・ビームの前記第２部分に基づいて、ポンプ・パワー変動に対して第２平均波長感度を有する第２誘導放出を発生させるように構成される、ステップと、
前記第１誘導放出を前記第２誘導放出と合体して、合体された誘導放出が、ポンプ・レーザ・パワー変動に対してほぼ不感応になるようにするステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
[0001]  従来のブロードバンド・ファイバ・フィルタ光源は、ポンプ・レーザ・パワーの範囲にわたって十分に安定した平均波長を有していなかった。安定した平均波長を有することは、種々のシステムにとって重要である。例えば、干渉型光ファイバ・ジャイロスコープ（ＩＦＯＧ：interferometric fiber optic gyroscope）では、最適な倍率安定性のために安定した平均波長の安定性を有することが必要となる。
【発明の概要】
【０００２】
[0002]  一実施形態では、ファイバ光源を提供する。このファイバ光源は、所定の波長においてポンプ・レーザ・ビームを生成するように構成されたポンプ・レーザと、希土類ドープ・ファイバの第１セグメントと、希土類ドープ・ファイバの第２セグメントと、第１セグメントの第１端と第２セグメントの第１端とに結合された光カプラとを含む。光カプラは、ポンプ・レーザ・ビームの第１部分が第１パワー・レベルで第１セグメントに結合され、ポンプ・レーザ・ビームの第２部分が第２パワー・レベルで第２セグメントに結合されるように、パワー結合比率に基づいてポンプ・レーザ・ビームを分割するように構成される。希土類ドープ・ファイバの第１セグメントは、ポンプ・レーザ・パワー変動に対して第１平均波長感度を有する第１誘導放出(stimulated emission)を発生させ、希土類ドープ・ファイバの第２セグメントは、ポンプ・レーザ・パワー変動に対して第２平均波長感度を有する第２誘導放出を発生させ、第１誘導放出が第２誘導放出と合体されたときに、合体された誘導放出がポンプ・レーザ・パワー変動に対してほぼ無感応となるようにする。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
[0003]  図面は実施形態例を描画するに過ぎず、したがって範囲を限定するように解釈してはならないことを理解の上で、実施形態例について、添付図面の使用によって更に具体的にそして詳細に説明する。
【図１】図１は、干渉型光ファイバ・ジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）システムの一例の一実施形態のブロック図である。
【図２】図２は、干渉型光ファイバ・ジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）システムの他の実施形態のブロック図である。
【図３】図３は、ブロードバンド・エルビウム・ドープ・ファイバ光源の一例の異なる波長におけるパワー密度を表すグラフである。
【図４】図４は、光源の一例におけるエルビウム・ドープ・ファイバの異なる長さに対するポンプ・パワーの関数として、平均波長の変動を表すグラフである。
【図５】図５は、エルビウム・ドープ・ファイバ・レーザ源の一例について、平均波長感度をポンプ・レーザ・パワーの関数として表すグラフである。
【図６】図６は、平均波長安定化二重セグメント・ファイバ光源の一例の一実施形態のブロック図である。
【図７】図７は、平均波長安定化二重セグメント・ファイバ光源の一例の他の実施形態のブロック図である。
【図８】図８は、第１ファイバ光源の一例の第１平均波長感度を表すグラフである。
【図９】図９は、第２ファイバ光源の一例の第２平均波長感度を表すグラフである。
【図１０】図１０は、合体誘導放出(combined stimulated emission)の一例の平均波長感度を表すグラフである。
【図１１】図１１は、ポンプ・パワー変動に対するファイバ光源の平均波長感度を低下させる方法例の一実施形態を示すフロー・チャートである。
【０００４】
[0015]  慣例にしたがって、種々の説明する特徴は、同じ拡縮率で描かれるのではなく、本システムに関連する特徴を強調するように描かれることとする。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
[0016]  以下の詳細な説明では、その一部を形成する添付図面を参照する。添付図面には、特定の実例的実施形態が、例証として示される。しかしながら、他の実施形態が利用されてもよいこと、そして論理的、機械的、および電気的変更が行われてもよいことは理解されよう。更に、図面および明細書において提示される方法は、個々のステップを実行することができる順序を限定するように解釈してはならない。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で捕らえてはならない。
【０００６】
[0017]  図１は、干渉型光ファイバ・ジャイロスコープ（ＩＦＯＧ）システムの一例１００の一実施形態を示す。ＩＦＯＧ１００は、波長安定化二重セグメント・ファイバ光源１０５、検知ループ・アセンブリ１２５、および制御システム１２０を含む。二重セグメント光源１０５は、光信号またはビームをカプラ１１０に供給し、カプラ１１０は、このビームの一部を、第１光検出器１２１を通じて制御システム１２０に方向転換するように機能する。具体的には、光検出器１２１は電気信号を制御システム１２０に出力する。この電気信号は、第１光検出器１２１に入射する光ビームの光パワーを示す。カプラ１１０を通過する光ビームの残り部分は、サーキュレータ１３０に導かれる。サーキュレータ１３０は、光ビームを集積光チップ（ＩＯＣ）１１５に導き、ＩＯＣ１１５は、この光ビームを、ＩＯＣ１１５に結合されたファイバ・コイル１２６を時計回り方向に周回する第１ビームと、ファイバ・コイル１２６（サニャック・ループまたはジャイロスコープ検知コイルとも呼ばれる）を反時計回り方向に周回する第２ビームとに分割する。
【０００７】
[0018]  第１および第２ビームは、ファイバ・コイル１２６から出射し、再度ＩＯＣ１１５において合体される。合体された信号は、ＩＯＣ１１５からサーキュレータ１３０に出力され、サーキュレータ１３０は、合体されたビームを第２光検出器１２２に導く。第１光検出器１２１と同様、第２光検出器１２２は電気信号を制御システム１２０に出力する。この電気信号は、第２光検出器１２２に入射する、合体された光ビームの光パワーを示す。制御システム１２０は、ジャイロスコープ用の変調／復調電子回路を含み、この変調／復調電子回路によって、位相変調がＩＯＣ１１５に適用され、結果的に得られる信号が速度(rate)に復調される。このように、光検出器１２１および光検出器１２２からのそれぞれの信号に基づいて、制御システム１２０はジャイロスコープ検知コイル１２６の回転速度(rotation rate)を判定することができる。ＩＦＯＧ１００のＩＯＣ１１５およびジャイロスコープ検知コイル１２６は、干渉型光ファイバ・ジャイロスコープにおいて使用されるあらゆる既知のまたは今後開発される集積光チップおよび検知コイルを代表する。
【０００８】
[0019]  尚、図１におけるＩＦＯＧ１００の構成例は、一例として示したに過ぎず、他の実施形態では他の構成を使用できることは理解されよう。例えば、図２に示すように、ＩＦＯＧ１００のサーキュレータ１３０およびカプラ１１０は、ＩＦＯＧ２００における１つの光カプラ２４０によって置き換えられている。カプラ２４０は、波長安定化二重セグメント・ファイバ光源２０５からのビームの一部を第１光検出器２２１に通過させるように構成され、第１光検出器２２１は、電気信号を制御システム２２０に出力する。この電気信号は、第１光検出器２２１に入射する光ビームの部分の光パワーを示す。カプラ２４０は、波長安定化二重セグメント・ファイバ光源２０５からの光ビームの残りの部分をＩＯＣ２１５に供給する。ＩＯＣ２１５は、この光ビームを、ファイバ・コイル２２６を時計回り方向に周回する第１ビームと、ファイバ・コイル２２６の反時計回り方向に周回する第２ビームとに分割する。
【０００９】
[0020]  ファイバ・コイルから出射すると、第１および第２ビームは、ＩＯＣ２１５において合体され、合体されたビームはカプラ２４０に出力される。この合体されたビームの一部は、カプラ２４０から第２光検出器２２２に出力される。合体されたビームの残り部分は、波長安定化二重セグメント・ファイバ光源２０５に向けて出力される。しかしながら、図２におけるＩＦＯＧ２００の構成例はアイソレータ２５０も含む。アイソレータ２５０は、合体されたビームが、波長安定化二重セグメント・ファイバ光源２０５に到達するのを防止する。図１に関して先に説明したように、制御システム２２０は、光検出器２２１および光検出器２２２から受けたそれぞれの信号に基づいて、ファイバ・コイル２２６の回転速度を判定する。
【００１０】
[0021]  図１および図２における波長安定化二重セグメント・ファイバ光源は、ポンプ・レーザによって供給される光パワー・レベルにおける変動にも拘わらず、安定した平均波長を有する。二重セグメント・ファイバ光源の波長安定性は、通例、平均波長変動性の時間平均化(time-averaged)平均波長に対する比率によって特徴付けられる。例えば、平均波長が１５００．０ｎｍから１５５０．１ｎｍに変化した場合、波長不安定性は、０．１／１５５０．０５＝０．００００６５、即ち、＝６５ｐｐｍ（百万分率）となる。システムの用途に応じて、光源の光波長は、数千ｐｐｍ未満の不安定性を有することを要求されることもある。従来のファイバ光源では、出力光ビームの平均波長は、ポンプ・レーザの光パワーの関数として変動する。ジャイロスコープの倍率に対する変化を防止するために、平均波長を安定化させることが望ましい。
【００１１】
[0022]  例えば、図３は、ブロードバンド・エルビウム・ドープ・ファイバ光源の一例のパワー・スペクトル密度を表すグラフである。ブロードバンド・ファイバ光源とは、ある波長の範囲にわたって光パワーを生成するデバイスである。例えば、ブロードバンド・ファイバは、約１５２０ｎｍおよび１５８０ｎｍ波長の間にパワーの大部分が分布された光ビームを生成することができる。加えて、ここで提示される値は、一例として示されるに過ぎないことは理解されよう。図３における曲線の各々は、異なるポンプ・レーザのパワー・レベルにおけるパワー密度の分布を表す。見てわかるように、ポンプ・パワーが増大するに連れて、パワー密度は右に、即ち、更に長い波長に移る。つまり、ポンプ・パワーが増大するに連れて、平均波長は従来のファイバ光源では上向きに移る。
【００１２】
[0023]  例えば、図４におけるグラフ例は、異なる長さのエルビウム・ドープ・ファイバに対するポンプ・パワーの関数として、平均波長を表す。図４に示すように、ポンプ・パワーが増大または減少すると、平均波長は変化する。具体的には、図４において、ポンプ・パワーが最初に０ミリワット（ｍＷ）から増大すると、平均波長も増大する。しかしながら、一旦ポンプ・パワーが特定のレベルに達すると、平均波長は減少し始める。このように、平均波長のポンプ・パワーに対する依存性は、正傾斜領域および負傾斜領域を有する。言い換えると、正の傾斜は、ポンプ・パワーが増大すると平均波長が増大することを意味し、負の傾斜は、ポンプ・パワーが増大すると平均波長は減少することを意味する。傾斜が逆転するポンプ・パワー・レベルは、図４に示すように、ファイバの長さによって異なる。図４に示す長さの例では、転換(switch)は、使用されたエルビウム・ドープ・ファイバの長さに応じて、約３５ｍＷから４５ｍＷの間で行われる。
【００１３】
[0024]  図５は、図４に示した曲線の微分(derivative)を表すグラフである。したがって、図５は、ポンプ・パワーの関数として平均波長差の感度を示す。感度が０のとき、エルビウム・ドープ・ファイバはポンプ・パワーの小さな変化や変動に感応しない。しかしながら、図５において見てわかるように、これは、エルビウム・ドープ・ファイバの長さに応じて、約３５ｍＷから４５ｍＷのポンプ・パワーにおいてのみ起こる。従来のファイバ光源を他のポンプ・パワー・レベルで動作させようとすると、従来のファイバ光源の平均波長は、ポンプ・パワーの変動に関して十分に安定にならない。尚、図３〜図５に示した値は、一例として示されるに過ぎないことは理解されよう。加えて、エルビウム・ドープ・ファイバの一例に対する値を図３〜図５において示すが、他の希土類ドープ・ファイバ（例えば、他の希土類イオンがドープされたファイバ）に、それぞれの値を有する同様のグラフを使用できることは理解されよう。
【００１４】
[0025]  しかしながら、本明細書において説明する平均波長安定化二重セグメント・ファイバ光源の実施形態は、ポンプ出力パワー・レベルに対する変化には関係なく、平均波長安定化出力を供給する。波長安定化二重セグメント・ファイバ光源の２つの構成例を図６および図７に示す。
【００１５】
[0026]  図６において、平均波長安定化二重セグメント・ファイバ光源６０５は、ポンプ・レーザに応答して増幅自発放出(emission)を発生させる２つの希土類ドープ・ファイバ６５２−１および６５２−２を含む。したがって、ファイバ６５２−１および６５２−２をここではファイバ光源（ＦＬＳ）６５２−１および６５２−２とも呼ぶことにする。この例では、エルビウム・ドープ・ファイバをファイバ６５２−１および６５２−２に使用する。しかしながら、他の希土類ドープ・ファイバも他の実施形態では使用できることは理解されよう。また、二重セグメント光源６０５は、１つの半導体ポンプ・レーザ６５４も含む。半導体レーザ・ポンプ６５４は、動作波長においてポンプ・レーザ・ビームを生成する。例えば、動作波長は、ある実施形態では、１４８０ｎｍまたは９８０ｎｍとすることができる。他の実施形態では、他の動作波長が使用される。ポンプ・レーザ・ビームは、第１カプラ６５６において、第１所定分割比率（合体比率またはパワー結合比率とも呼ぶ）で分割される。
【００１６】
[0027]  第１カプラ６５６の第１分割比率は、第１ＦＬＳ６５２−１に供給されるポンプ・レーザ・ビーム・パワーの量、および第２ＦＬＳ６５２−２に供給されるポンプ・レーザ・ビーム・パワーの量を決定する。例えば、ある実施形態では、ポンプ・レーザ・ビーム・パワーの半分が、ＦＬＳ６５２−１および６５２−２の各々に供給される。他の実施形態では、ポンプ・レーザ・ビーム・パワーの７０％が第１ＦＬＳ６５２−１に供給され、パワーの３０％がＦＬＳ６５２−２に供給される。尚、これらの値は一例として示されたのであり、以下で更に詳しく説明するように、使用される特定の比率は、特定の実施態様に基づいて決定されることは理解されよう。
【００１７】
[0028]  分割されたポンプ・レーザ・ビームのそれぞれの部分が結合され、ＦＬＳ６５２−１および６５２−２の希土類ドープ・ファイバを通って伝搬するので、広いスペクトルの周波数にわたる増幅自発放出（ＡＳＥ）が、ＦＬＳ６５２−１および６５２−２の各々において発生する（当技術分野では周知である）。具体的には、ポンプ・レーザ・ビームのそれぞれの部分は、希土類イオンを励起状態に励起し、この状態から、誘導放出によって対応する波長領域（例えば、エルビウム・ドープ・ファイバでは１５００ｎｍ領域）において光が生成および増幅される。ＦＬＳ６５２−１および６５２−２の各々のポンプ・パワーの変化に対する感度を判定するために、第１合体比率が選択される。具体的には、第１合体比率は、ＦＬＳ６５２−１が図８の例に示すように正の傾斜または感度を有し、ＦＬＳ６５２−２が図９の例に示すように負の傾斜または感度を有するように、またはその逆となるように選択される。言い換えると、ポンプ・パワー・レベルが上昇するに連れて、ＦＬＳ６５２−１および６５２−２の一方からの光ビームの平均波長は増大するが、他方からの光ビームの平均波長は減少する。
【００１８】
[0029]  ＦＬＳ６５２−１および６５２−２の各々は、それぞれの光ビームを第１カプラ６５６に向かって、そして第２カプラ６５８に向かって放出する。第１カプラ６５６は、第１ＦＬＳ６５２−１からの光ビームを、第２ＦＬＳ６５２−２からの光ビームと、第１所定合体比率にしたがって合体される。合体されて第１カプラ６５６から出力された光ビームは、第１波長分割マルチプレクサ（ＷＤＭ）６６０−１に向けて出力される。例えば、第１カプラ６５６がポンプ・レーザ・ビーム・パワーの７０％を第１ＦＬＳ６５２−１に分割し、３０％を第２ＦＬＳ６５２−２に分割するように構成される場合、合体されて第１カプラ６５６から出力される光ビームは、第１ＦＬＳ６５２−１によって生成された光ビームから３０％のパワー、および第２ＦＬＳ６５２−２によって生成された光ビームから７０％のパワーを含有する。ＷＤＭ６６０−１は、波長選択デバイスであり、合体された光ビーム出力を通過させるが、ポンプ・レーザ波長のような、他のレーザ波長を遮断する。また、二重セグメント・ファイバ光源は、アイソレータ６６２も含む。アイソレータ６６２は、光をポンプ・レーザ６５４から第１カプラ６５６に向かって伝搬させるが、第１カプラ６５６からの光をポンプ・レーザ６５４には到達させない。
【００１９】
[0030]  第２カプラ６５８も、第１および第２ＦＬＳ６５２−１および６５２−２からのそれぞれの光ビームを合体するように構成される。第２カプラ６５８は、第２所定合体比率にしたがって光ビームを合体する。第２合体比率は、図１０の例に示すように、合体されたときに、合体された光ビームのポンプ・パワー変動に対する感度がゼロに近づくように選択される。このように、ＦＬＳ６５２−１および６５２−２の各々における希土類ドープ・ファイバの長さ、およびＦＬＳ６５２−１および６５２−２の各々に供給されるポンプ・パワーの量を知ることに基づいて、ＦＬＳ６５２−１および６５２−２の各々のポンプ・パワーの変動に対する感度を判定することができる。それぞれの感度を知ることによって、光ビームを合体した結果ポンプ・パワー変動に対する感度がほぼゼロになるように、第２比率が選択される。例えば、ポンプ・パワー、それぞれのファイバの長さ、および第１合体比率または結合比率は、第１ＦＬＳ６５２−１がミリワット（ｍＷ）当たり１０百万分率（ｐｐｍ）の感度を有し、第２ＦＬＳ６５２−２が−２ｐｐｍ／ｍＷの感度を有するように選択することができる。このような例の場合、第２結合比率は、第２ＦＬＳ６５２−２からのパワーを、第１ＦＬＳ６５２−１からのパワーよりも５倍多く合体するように選択することができる。結果的に得られる合体は、数学的に１０ｐｐｍ／ｍｗ＋５（−２ｐｐｍ／ｍｗ）＝０と表現することができる。
【００２０】
[0031]  尚、特定の比率、長さ、およびポンプ・パワー・レベルは、特定の実施態様に基づいて異なる可能性があることは理解されよう。一般に、第１および／または第２結合比率を選択するときに使用される要因には、希土類ドープ・ファイバのそれぞれの長さ、希土類ドープ・ファイバのタイプ、ポンプ・パワー・レベル、ポンプ・レーザ・ビームの波長、およびポンプ・レーザのタイプが含まれる。加えて、第２結合比率は、一般に、大きな傾斜または感度を有する生成光ビーム程、合体された信号に少ないパワーを供給し(contribute)、小さいスロープまたは感度を有する生成光ビーム程大きなパワーを供給するように選択され、合体されたときに、結果的に得られる平均波長がポンプ・パワーの変動に対してほぼ不感応となるようにする。ある実施形態では、第２カプラ６５８は、偏光ビーム・コンバイナとして実装され、偏光状態が異なる２つの偏光ビームを１つのビームに合体する。このような実施形態では、ＦＬＳ６５２−１および６５２−２からの偏光状態は、偏光ビーム・コンバイナ６５８に対するファイバの偏光軸を回転させることによって調節すればよい場合がある。他の実施形態では、第２カプラ６５８は波長分割マルチプレクサとして実装され、ＦＬＳ６５２−１および６５２−２の放出波長が異なりそして別れているときに、これらの出力を合体する。
【００２１】
[0032]  尚、図６に示す実施形態例は、３つの出力６６４−１、６６４−２、および６６４−３を有することは注記してしかるべきである。第１カプラは、第１合体比率に基づいて、第１合体出力信号を出力６６４−１に供給する。第２カプラは、第２合体出力信号を出力６６４−２に供給し、第３合体出力信号を出力６６４−３に供給する。第２および第３合体出力信号は、第２合体比率に基づく。具体的には、第２合体出力信号は第３合体出力信号の逆となる。例えば、第２合体比率が６０／４０である場合、第２合体出力信号パワーは、第１ＦＬＳ６５２−１によって生成された光ビームから６０％のパワー、および第２ＦＬＳ６５２−２によって生成された光ビームから４０％のパワーを含有する。対照的に、第３合体出力信号は、第１ＦＬＳ６５２−１によって生成された光ビームから４０％のパワー、および第２ＦＬＳ６５２−２によって生成された光ビームから６０％のパワーを含有する。第２および第３合体出力信号の各々は、先に論じたＷＤＭ６６０−１と同様に機能する、第２および第３ＷＤＭ６６０−２および６６０−３をそれぞれ通過する。
【００２２】
[0033]  第１、第２、または第３出力信号の少なくとも１つは、そのそれぞれのポンプ・パワー変動に対する感度がゼロに近づくように合体される。例えば、第２または第３合体出力信号は、必ずしも双方でなくてもよいが、その内１つがほぼゼロの感度を有するように、第２合体比率を選択することができる（即ち、平均波長が安定化される）。ほぼゼロの感度を有する合体出力信号は、図１に関して先に説明したようにＩＦＯＧにおける使用のために、あるいは平均波長安定化光源が望まれる他のシステムまたはデバイスにおける使用のために出力することができる。
【００２３】
[0034]  図７は、波長安定化二重セグメント・ファイバ光源７０５の一実施形態の他の構成例のブロック図である。波長安定化二重セグメント・ファイバ光源７０５が二重セグメント・ファイバ光源６０５と相違するのは、図６における２つのカプラではなく、１つのカプラ７５６を利用することである。具体的には、ＦＬＳ７５２−１および７５２−２の各々は、それぞれの終端ファイバ７７０−１および７７０−２を含み、ＦＬＳ７５２−１および７５２−２の右端から出力される光を吸収し、この光が逆反射してファイバ光源７５２−１および７５２−２またはポンプ・レーザ７５４に入るのを防止する。
【００２４】
[0035]  カプラ７５６は、カプラ６５６と同様に動作し、ＦＬＳ７５２−１および７５２−２間でポンプ・レーザ・ビームのパワーを分割し、第１所定合体比率にしたがってそれぞれの誘導放出を合体するという双方を行う。加えて、それぞれのＦＬＳ７５２−１および７５２−２の傾斜または感度を調節するために、ＦＬＳ７５２−１および７５２−２の各々における希土類ドープ・ファイバの長さを調節する。このように、ＦＬＳ７５２−１および７５２−２の各々の感度を決定し、一方が正の傾斜を有し、他方が負の傾斜を有するようにするために、希土類ドープ・ファイバの長さおよび第１合体比率が使用される。また、第１合体比率は、結果的に合体され出力７６４に供給される出力信号がポンプ・パワー変動に対してゼロの傾斜または感度を有するようにするには、どのようにそれぞれの誘導放出を合体するか決定する。また、二重セグメント・ファイバ光源７０５は、アイソレータ７６２およびＷＤＭ７６０も含み、これらの各々は、それぞれ、先に論じたアイソレータ６６２およびＷＤＭ６６０−１と同様に動作する。また、二重セグメント・ファイバ光源６０５におけるそれぞれのファイバの長さも調節できることも理解されよう。
【００２５】
[0036]  図８、図９、および図１０は、ポンプ・パワー変動に対してゼロに近い感度を有する二重セグメント・ファイバ光源を設計するための基本的な考えを示す。図８は、正の傾斜を有する第１ファイバ光源（ＦＬＳ−１）の一例のポンプ・パワーに対する平均波長依存性を示す。図９は、負の傾斜を有する第２ファイバ光源（ＦＬＳ−２）の一例のポンプ・パワーに対する平均波長依存性を示す。特定のパワー結合比率で２つの光源をしかるべく合体することによって、この二重セグメント・ファイバ光源の合体出力は、図１０に示すように、動作点において、ポンプ・パワー変動に対してゼロに近い感度を有することができる。
【００２６】
[0037]  図１１は、ファイバ光源のポンプ・パワー変動に対する平均波長感度を低下させる方法の一例１１００の一実施形態を示すフロー・チャートである。方法１１００は、図６および図７に示したような、二重セグメント・ファイバ光源によって実行することができる。ブロック１１０２において、所定の波長においてポンプ・レーザ・ビームを生成する。ブロック１１０４において、パワー結合比率に基づいて、ポンプ・レーザ・ビームを、ポンプ・レーザ・ビームの第１部分とポンプ・レーザ・ビームの第２部分とに分割する。ポンプ・レーザ・ビームの第１部分は第１パワー・レベルを有し、ポンプ・レーザ・ビームの第２部分は第２パワー・レベルを有する。
【００２７】
[0038]  ブロック１１０６において、ポンプ・レーザ・ビームの第１部分を希土類ドープ・ファイバの第１セグメントに供給する。希土類ドープ・ファイバの第１セグメントは、ポンプ・レーザ・ビームの第１部分に基づいて、ポンプ・パワー変動に対して第１平均波長感度を有する第１誘導放出を発生させるように構成される。ブロック１１０８において、ポンプ・レーザ・ビームの第２部分を、希土類ドープ・ファイバの第２セグメントに供給する。希土類ドープ・ファイバの第２セグメントは、ポンプ・レーザ・ビームの第２部分に基づいて、ポンプ・パワー変動に対して第２平均波長感度を有する第２誘導放出を発生させるように構成される。ある実施形態では、希土類ドープ・ファイバの第１セグメントおよび希土類ドープ・ファイバの第２セグメントの内少なくとも１つが、エルビウム・ドープ・ファイバである。
【００２８】
[0039]  ブロック１１１０において、第１誘導放出を第２誘導放出と合体し、合体された誘導放出が、ポンプ・パワー変動の変化に対してほぼ不感応になるようにする。例えば、ある実施形態では、ポンプ・レーザ・ビームの分割は、第１パワー結合比率に基づいて第１光カプラによってポンプ・レーザ・ビームを分割することを含み、第１誘導放出の第２誘導放出との合体は、第１パワー結合比率に基づいて、第１光カプラにおいて、第１誘導放出を第２誘導放出と合体することを含む。他の実施形態では、ポンプ・レーザ・ビームの分割は、第１パワー結合比率に基づいて第１光カプラによってポンプ・レーザ・ビームを分割することを含み、第１誘導放出の第２誘導放出との合体は、第２パワー結合比率に基づいて第２光カプラにおいて第１誘導放出を第２誘導放出と合体することを含む。
【００２９】
[0040]  以上、本明細書では特定的な実施形態について例示し説明したが、同じ目的を達成すると思量される構成はいずれも、図示した特定的な実施形態と交換されてもよいことは、当業者には認められよう。したがって、本発明は特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されることを、明白に意図している。
実施形態例  
[0041]  例１は、ファイバ光源であって、所定の波長においてポンプ・レーザ・ビームを生成するように構成されたポンプ・レーザと、希土類ドープ・ファイバの第１セグメントと、希土類ドープ・ファイバの第２セグメントと、第１セグメントの第１端と第２セグメントの第１端とに結合された光カプラであって、ポンプ・レーザ・ビームの第１部分が第１パワー・レベルで第１セグメントに結合され、ポンプ・レーザ・ビームの第２部分が第２パワー・レベルで第２セグメントに結合されるように、パワー結合比率に基づいてポンプ・レーザ・ビームを分割するように構成される、光カプラとを含み、希土類ドープ・ファイバの第１セグメントが、ポンプ・レーザ・パワー変動に対して第１平均波長感度を有する第１誘導放出を発生させ、希土類ドープ・ファイバの第２セグメントが、ポンプ・レーザ・パワー変動に対して第２平均波長感度を有する第２誘導放出を発生させ、第１誘導放出が第２誘導放出と合体されたときに、合体された誘導放出がポンプ・レーザ・パワー変動に対してほぼ無感応となるようにする。
【００３０】
[0042]  例２は、例１のファイバ光源を含み、希土類ドープ・ファイバの第１セグメントが第１長を有し、希土類ドープ・ファイバの第２セグメントが、第１長とは異なる第２長を有する。
【００３１】
[0043]  例３は、例１〜２のいずれかのファイバ光源を含み、光カプラが第１光カプラであり、パワー結合比率が第１パワー結合比率であり、ファイバ光源が、更に、第１セグメントの第２端部と第２セグメントの第２端部とに結合された第２光カプラを含み、この第２光カプラが、第２パワー結合比率に基づいて、第１誘導放出および第２誘導放出を合体するように構成される。
【００３２】
[0044]  例４は、例３のファイバ光源を含み、第２パワー結合比率が第１パワー結合比率とは異なる。
[0045]  例５は、例１〜４のいずれかのファイバ光源を含み、第２カプラが、第１誘導放出および第２誘導放出を異なる偏光状態で合体するように構成された偏光ビーム・コンバイナ、または第１誘導放出および第２誘導放出を異なる波長で合体するように構成された波長分割マルチプレクサの内１つを含む。
【００３３】
[0046]  例６は、例１のファイバ光源を含み、希土類ドープ・ファイバの第１セグメントの第２端部が第１終端ファイバに結合され、希土類ドープ・ファイバの第２セグメントの第２端部が第２終端ファイバに結合され、光カプラが、パワー結合比率に基づいて、第１誘導放出および第２誘導放出を合体するように構成される。
【００３４】
[0047]  例７は、例６のファイバ光源を含み、希土類ドープ・ファイバの第１セグメントが第１長を有し、希土類ドープ・ファイバの第２セグメントが、第１長とは異なる第２長を有する。
【００３５】
[0048]  例８は、例１から６のいずれかのファイバ光源を含み、希土類ドープ・ファイバの第１および第２セグメントが、異なる偏光状態または異なる波長の内１つでそれぞれの放出を発生させるように、希土類ドープ・ファイバの第１セグメントおよび希土類ドープ・ファイバの第２セグメントの内少なくとも１つには、同じ希土類イオンまたは異なる希土類イオンがドープされる。
【００３６】
[0049]  例９は、干渉型光ファイバ・ジャイロスコープであって、平均波長安定化光ビームを放出するように構成された平均波長安定化二重セグメント・ファイバ光源と、平均波長安定化光ビームの第１部分を光スプリッタに導き、平均波長安定化光ビームの第１部分を光検出器に導くように構成された光カプラであって、光スプリッタが、平均波長安定化光ビームの第１部分を、時計回り光ビームと反時計回り光ビームとに分割するように構成される、光カプラと、光スプリッタと光学的に結合されたジャイロスコープ検知コイルであって、ジャイロスコープ検知コイルの回転速度を示す速度信号を出力するように動作可能な、ジャイロスコープ検知コイルとを含む。
【００３７】
[0050]  例１０は、例９の干渉型光ファイバ・ジャイロスコープを含み、光カプラが第１カプラであり、平均波長安定化二重セグメント・ファイバ光源が、所定の波長においてポンプ・レーザ・ビームを生成するように構成されたポンプ・レーザと、希土類ドープ・ファイバの第１セグメントと、希土類ドープ・ファイバの第２セグメントと、第１セグメントの第１端と第２セグメントの第１端とに結合された第２光カプラであって、ポンプ・レーザ・ビームの第１部分が第１パワー・レベルで第１セグメントに結合され、ポンプ・レーザ・ビームの第２部分が第２パワー・レベルで第２セグメントに結合されるように、パワー結合比率に基づいてポンプ・レーザ・ビームを分割するように構成される、光カプラとを含み、希土類ドープ・ファイバの第１セグメントが、ポンプ・レーザ・パワー変動に対して第１平均波長感度を有する第１誘導放出を発生させ、希土類ドープ・ファイバの第２セグメントが、ポンプ・レーザ・パワー変動に対して第２平均波長感度を有し、第１誘導放出が第２誘導放出と合体されるときに、結合された誘導放出がポンプ・レーザ・パワー変動に対してほぼ無感応となるようにする。
【００３８】
[0051]  例１１は、例１０の干渉型光ファイバ・ジャイロスコープを含み、希土類ドープ・ファイバの第１セグメントが第１長を有し、希土類ドープ・ファイバの第２セグメントが、第１長とは異なる第２長を有する。
【００３９】
[0052]  例１２は、例１０〜１１のいずれかの干渉型光ファイバ・ジャイロスコープを含み、パワー結合比率が第１パワー結合比率であり、平均波長安定化二重セグメント・ファイバ光源が、更に、第１セグメントの第２端部と第２セグメントの第２端部とに結合された第３光カプラを含み、この第３光カプラが、第２パワー結合比率に基づいて、第１誘導放出および第２誘導放出を合体するように構成される。
【００４０】
[0053]  例１３は、例１２の干渉型光ファイバ・ジャイロスコープを含み、第２パワー結合比率が、第１パワー結合比率とは異なる。
[0054]  例１４は、例１２〜１３のいずれかの干渉型光ファイバ・ジャイロスコープを含み、第３光カプラが、第１誘導放出および第２誘導放出を異なる偏光状態で合体するように構成された偏光ビーム・コンバイナ、または第１誘導放出および第２誘導放出を異なる波長で合体するように構成された波長分割マルチプレクサの内１つを含む。
【００４１】
[0055]  例１５は、例１０の干渉型光ファイバ・ジャイロスコープを含み、希土類ドープ・ファイバの第１セグメントの第２端部が、第１終端ファイバに結合され、希土類ドープ・ファイバの第２セグメントの第２端部が第２終端ファイバに結合され、第２光カプラが、パワー結合比率に基づいて、第１誘導放出および第２誘導放出を合体するように構成される。
【００４２】
[0056]  例１６は、例１０〜１５のいずれかの干渉型光ファイバ・ジャイロスコープを含み、希土類ドープ・ファイバの第１および第２セグメントが、異なる偏光状態または異なる波長の内１つでそれぞれの放出を発生させるように、希土類ドープ・ファイバの第１セグメントおよび希土類ドープ・ファイバの第２セグメントの内少なくとも１つには、同じ希土類イオンまたは異なる希土類イオンがドープされる。
【００４３】
[0057]  例１７は、ファイバ光源のポンプ・パワー変動に対する平均波長感度を低下させる方法を含み、この方法は、所定の波長においてポンプ・レーザ・ビームを生成するステップと、パワー結合比率に基づいて、ポンプ・レーザ・ビームを、ポンプ・レーザ・ビームの第１部分とポンプ・レーザ・ビームの第２部分とに分割するステップであって、ポンプ・レーザ・ビームの第１部分が第１パワー・レベルを有し、ポンプ・レーザ・ビームの第２部分が第２パワー・レベルを有する、ステップと、ポンプ・レーザ・ビームの第１部分を希土類ドープ・ファイバの第１セグメントに供給するステップであって、希土類ドープ・ファイバの第１セグメントが、ポンプ・レーザ・ビームの第１部分に基づいて、ポンプ・パワー変動に対して第１平均波長感度を有する第１誘導放出を発生させるように構成される、ステップと、ポンプ・レーザ・ビームの第２部分を希土類ドープ・ファイバの第２セグメントに供給するステップであって、希土類ドープ・ファイバの第２セグメントが、ポンプ・レーザ・ビームの第２部分に基づいて、ポンプ・パワー変動に対して第２平均波長感度を有する第２誘導放出を発生させるように構成される、ステップと、第１誘導放出を第２誘導放出と合体して、合体された誘導放出が、ポンプ・レーザ・パワー変動に対してほぼ不感応になるようにするステップとを含む。
【００４４】
[0058]  例１８は、例１７の方法を含み、ポンプ・レーザ・ビームを分割するステップが、第１パワー結合比率に基づいて第１光カプラによってポンプ・レーザ・ビームを分割するステップを含み、第１誘導放出を第２誘導放出と合体するステップが、第１パワー結合比率に基づいて第１光カプラにおいて第１誘導放出を第２誘導放出と合体するステップを含む。
【００４５】
[0059]  例１９は、例１７の方法を含み、ポンプ・レーザ・ビームを分割するステップが、第１パワー結合比率に基づいて第１光カプラによってポンプ・レーザ・ビームを分割するステップを含み、第１誘導放出を第２誘導放出と合体するステップが、第１パワー結合比率に基づいて第２光カプラにおいて第２誘導放出を第２誘導放出と合体するステップを含む。
【００４６】
[0060]  例２０は、例１７〜１９のいずれかの方法を含み、希土類ドープ・ファイバの第１セグメントおよび希土類ドープ・ファイバの第２セグメントの内少なくとも１つが、エルビウム・ドープ・ファイバを含む。
【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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【外国語明細書】
2017084925000001.pdf