(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起ビームを励起波長で吸収し、かつレーザビームを前記励起波長と異なるレーザ波長で発生させるために、ドープされてレーザ利得媒体を形成する少なくとも一部分を有するファイバーリングと、
前記ファイバーリングに形成され、前記レーザ波長で光を反射する２個の離間したファイバ回折格子を含み、選択されたファイバーリングキャビティモードを伝播させるように作動するファイバーファブリペロー共振器と、
前記ファイバーリング中にて２つの異なるファイバーセグメントを共に結合し、前記ファイバーセグメント中にファイバ回折格子が形成されるように構成されるファイバ回折格子カプラとを備えた装置であって、
前記ファイバーセグメント中に形成されるファイバ回折格子は、前記２個の離間したファイバ回折格子とは独立していて、前記レーザ波長では、一方の前記ファイバーセグメントから前記ファイバーリング中の他方へ光を向けるように少なくとも部分的に反射性であるが、前記励起波長では、前記励起ビームを前記ファイバーリングから送出するように光に対して伝播性がある装置。
【請求項２】
請求項１の装置であって、前記ファイバーファブリペロー共振器が、前記２個の離間したファイバ回折格子の反射帯域幅より広い自由スペクトル領域を有する装置。
【請求項３】
請求項１の装置であって、更に、前記ファイバーリング内に光アイソレータを備えた装置。
【請求項４】
請求項１の装置であって、前記レーザ利得媒体が希土類元素を含む装置。
【請求項５】
請求項１の装置であって、前記ファイバ回折格子カプラへ結合される前記２つの異なるファイバーセグメントは、互いに異なっていて異なる導波路モードをサポートする装置。
【請求項６】
利得スペクトル領域の外側の励起波長で光励起ビームに応答して、前記利得スペクトル領域内の光利得を生み出すためにドープされた、２つの選択された位置間の少なくとも一部分を有する第１のファイバと、
前記２つの選択された位置で、それぞれが前記第1のファイバへ結合される２つの部分を有し、前記第１のファイバとともにファイバーリングを形成するように、第1と第２の結合領域を形成した第２のファイバと、
前記第１と前記第２の結合領域にそれぞれ形成され、その各々は、前記利得スペクトル領域内の波長では、前記ファイバーリング内の前記第１と前記第２のファイバの一方から他方へ光を反射するが、前記励起波長では前記ファイバーリングの外側へ光を伝播させるファイバ回折格子を有する第１と第２のファイバ回折格子カプラと、
前記第１と第２のファイバ回折格子カプラとは独立して前記ファイバーリング内の位置に形成された２個の離間したファイバ回折格子であって、前記利得スペクトル領域内の波長では光を反射する２個の離間したファイバ回折格子を含み、少なくとも一つのファイバーリングキャビティモードを選択して伝播させるように作動するファイバーファブリペロー共振器とを備えた装置。
【請求項７】
請求項６の装置であって、前記第１と第２のファイバ回折格子カプラは同一の反射帯域幅を有する装置。
【請求項８】
請求項６の装置であって、前記第１と第２のファイバ回折格子カプラは、異なるとともにオーバーラップした反射帯域幅を有する装置。
【請求項９】
請求項６の装置であって、前記ファイバーファブリペロー共振器は、前記２個の離間したファイバ回折格子の反射帯域幅より広い自由スペクトル領域を有する装置。
【請求項１０】
請求項６の装置であって、更に、前記第１と前記第２のファイバのいずれにも光アイソレータを含む装置。
【請求項１１】
請求項６の装置であって、更に、前記ファイバーリングの何れかの部分に結合されて同ファイバーリングから光を受信し、受信した光の周波数と基準周波数との周波数差による誤差信号を生成する誤差信号発生器と、
前記ファイバーリング内の選択された位置に係止され、制御信号に応答して前記ファイバーリング内の光経路の長さを変更するファイバ素子と、
前記誤差信号を受信して、前記制御信号を生成するように接続される制御回路とを備えた装置。
【請求項１２】
請求項６の装置であって、更に、前記第１のファイバ内の前記２つの位置間の部分の外側の、別のドープされた部分であって、別の利得スペクトル領域の外側にある前記励起波長で、前記光励起ビームに応答して前記別の利得スペクトル領域内の光利得を生み出す部分と、
前記２つの選択された位置とは別の２つの選択された位置で、前記第１のファイバへそれぞれ結合される２つの部分を有し、前記第１のファイバとともに前記ファイバーリングから分離した別のファイバーリングを形成できるように、第３と第４の結合領域を形成した第３のファイバと、
前記第３と前記第４の結合領域内にそれぞれ形成される第３と第４のファイバ回折格子カプラであって、その各々は、前記別のファイバーリング内の前記第１と前記第３のファイバの一方から他方へ、前記別の利得スペクトル領域内の波長では光を反射するが、前記励起波長では、前記別のファイバーリングの外側へ光を伝播させるカプラと、
前記第３と第４のファイバ回折格子カプラとは独立して前記別のファイバーリング内の位置に形成された２個の離間したファイバ回折格子であって、前記別の利得スペクトル領域内の波長では光を反射する２個の離間したファイバ回折格子を含み、前記別のファイバーリングの少なくとも一つのキャビティモードを選択して伝播させるように作動する別のファイバーファブリペロー共振器とを備えた装置。
【請求項１３】
請求項１２の装置であって、前記第３のファイバは、前記第２のファイバから光を受信するよう結合される装置。
【請求項１４】
請求項６の装置であって、更に、前記ファイバーリングに光アイソレータを備えた装置。
【請求項１５】
請求項６の装置であって、前記ファイバーファブリペロー共振器は、前記２個の離間したファイバ回折格子の反射帯域幅より広い自由スペクトル領域を有する装置。
【請求項１６】
励起波長と異なる波長でフォトンを生成するドープ利得区域を有するファイバーリングへ、励起ビームを前記励起波長で結合するステップと、
前記励起ビームを伝播させて、前記励起波長と異なる波長の一つ以上を反射するように、ファイバ回折格子カプラを用いて前記ファイバーリングを構成するために２つの異なるセグメントを共に結合するステップと、
前記２つの異なるセグメントを結合するファイバ回折格子カプラとは独立した２個のファイバ回折格子を用いて前記ファイバーリング内にファイバーファブリペロー共振器を形成し、レーザを生成するために前記ファイバーリングの一つのモードを選択するステップとを備えた方法。
【請求項１７】
請求項１６の方法であって、更に、前記２個のファイバ回折格子の反射帯域幅より広い前記ファイバーファブリペロー共振器の自由スペクトル領域を形成するステップを備えた方法。
【請求項１８】
請求項１６の方法であって、更に、前記レーザの一部を受信して、基準周波数からの前記レーザ周波数偏差を測定するステップと、
前記偏差を用いて前記ファイバーリングの長さまたは温度を制御し、前記周波数偏差を減少させるステップとを備えた方法。
【請求項１９】
請求項１８の方法であって、基準周波数として内部ファイバ共振器を用いるとともに、前記レーザ出力の一部を用いて前記周波数偏差を測定するステップと、
前記偏差を用いて前記ファイバーリングの長さを制御し、前記周波数偏差を減少させるステップとを備えた方法。
【請求項２０】
請求項１の装置であって、前記ファイバーリング内にて前記ファイバ回折格子カプラによって共に結合された前記２つのファイバーセグメントは、前記ファイバ回折格子カプラの同じ側に位置する装置。
【請求項２１】
請求項６の装置であって、前記第１と第２のファイバ回折格子カプラの一方から反射された光を受ける前記ファイバーリング内の前記第２のファイバの部分は、前記ファイバーリング内の前記第１のファイバの部分と同じ側にて前記一方のファイバー回折格子カプラに結合される装置。
【請求項２２】
請求項１６の方法において、前記ファイバーリング内にて前記ファイバ回折格子カプラによって共に結合された前記２つのファイバーセグメントは、前記ファイバー回折格子カプラの同じ側に位置するようにした方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願の相互参照】
本願は、１９９９年８月１２日付けで出願された、米国仮特許願第６０／１４９，２３９号の優先権を主張するものである。
【０００２】
【背景】
本出願は、光ファイバ装置とレーザに関し、詳細には単一モードファイバーリングレーザに関する。
【０００３】
ファイバーリングレーザは、閉じたファイバループを用いてリング状光共振器を形成することにより構成される。ファイバーリングは、選択された励起波長での光励起ビームに応答して、スペクトル領域内あるいは特定された励起スペクトル領域内で光利得を生み出すことができるレーザ利得媒体としてのドープされた(doped)ファイバの少なくとも一部を含む。ファイバーリングは、光フィードバックを行い、利得スペクトル領域内の一つ以上の波長でフォトンを巡回させる。
【０００４】
２つの動作条件を満たすと、ファイバーリング内において利得スペクトル領域中のレーザー波長でレーザー発振が生ずる。第１の条件とは、そのレーザ波長での全光利得がファイバーリング内の全光損失を超えることである。第２は、ファイバーリング内の一巡に関する光の位相遅延が３６０度か３６０度の倍数となることである。Ｅｒ（エルビウム）ドープファイバのようなドープファイバの利得スペクトル領域は広帯域幅を持つのが普通であり、したがって周波数が異なる複合モードを同時発振できる。単一モード発振は、他のモードを抑制する一方、特定モードを選択して発振させることにより達成される。
【０００５】
様々な応用へ単一モードレーザ発振が必要とされている。例えば波長分割多重方式（ＷＤＭ）を用いてファイバ通信リンクの容量を拡大し、様々なＷＤＭ波長で様々な光波を同時送信している。普通に用いられているＷＤＭ波長の標準規格のひとつは、国際電気通信連合（ＩＴＵ）標準規格であり、そこでは様々な光波のＷＤＭ波長がＩＴＵのグリッド周波数に適合することが要求される。したがって、各レーザ送信器は、指定のＷＤＭ波長での単一モードで動作する必要がある。単一モードレーザ発振の他への応用には、とりわけ、正確な分光測定や非線形光学処理が含まれている。
【０００６】
ファイバーリングレーザは、新世代の、小型で低価格、そしてロバストなレーザ源として浮上しており、ＷＤＭシステムや、単一モード発振が要望される他への応用のために単一モード発振を発生する。
【０００７】
【発明の概要】
本出願は、光ファイバとファイバ回折格子装置とを用いて単一モードファイバーリングレーザを構成する手法と装置を含む。
【０００８】
図面において、同一符号は同一構成を示す。
【０００９】
本開示の手法と装置は、ファイバーリング共振器で単一モード動作を得るために、ファイバ回折格子に基づく異なるタイプの波長選択式ファイバ装置を定義する。
【００１０】
第１のタイプは、ファイバ回折格子カプラであり、これはフィルタとして動作するので、ファイバ回折格子カプラの反射帯域幅内の波長の光エネルギーだけがファイバーリング共振器で光増幅される一方、他のいずれの波長の、増幅された自然発生エミッションの利得も抑制される。第２のタイプはファイバーファブリペロー共振器であり、共振状態にあるとともにファイバーファブリペロー共振器が伝播(transmission)ピークにある単一リングレーザモードだけを選択するために、共振器の反射器として２つのブラッグ回折格子を有する。
【００１１】
図１は、本開示のひとつの実施の形態によるファイバーリングレーザ１００を示す。ファイバーリング共振器はファイバ１１０と１２０を含み、両者は２つの異なる位置にある２個のファイバ回折格子カプラ(fiber grating coupler)１０２と１０４により互いに結合されている。ファイバ１１０の少なくとも一部はレーザ利得媒体１１２としてドープ(dope)されていて、選択可能な励起波長で光励起(pump)されるときは利得スペクトル領域(gain spectral range)内の各波長で、あるいは励起スペクトル領域内の各波長で光利得を生み出す。ファイバ１２０のような、ファイバーリング共振器のファイバの他の部分が、全体の利得を増すようにドープされてもよい。ファイバ１１０と１２０の何れか一方の位置で、ファイバーリング内のフォトン(photon)を一方向に巡回させるためにアイソレータ１１４が使用される。２個の近接させた同一ファイバ回折格子１３１と１３２は、ファイバ１１０と１２０の何れか一方に作られて、ファイバーファブリペロー共振器(fiber Fabry-Perot resonator)１３０を形成するとともに、一つのリングキャビティモードを選択すると同時にそれを発振させる。
【００１２】
ファイバ利得媒体(fiber gain medium)１１２は、レーザ発振用の、利得スペクトル領域内に所望の光学遷移を持つようにドープされている。例えば、希土類イオンの原子遷移が、可視波長から遠赤外波長までのレーザを生成するために使用される。通常用いるシリカファイバの光損失は約１．５５ミクロンで最小になるため、１．５５ミクロンで光信号を生成するためのＥｒドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は、光ファイバ通信の応用では特に有用である。図１に示すように、カプラ１０２と１０４間のファイバ１１０の一部または全区間がドープされてもよい。それに代えて、カプラ１０２と１０４間のファイバ１２０、あるいはファイバ１１０とファイバ１２０の両方、の一部または全体がドープされてもよい。
【００１３】
ファイバーリングレーザ１００は、ファイバ１１０へ結合される励起ビーム１０６により光励起され得る。適切な励起波長は、好ましくは、ドープされた範囲の利得スペクトル領域の外側の波長であり、普通はレーザ波長より短い。例えば、Ｅｒ＋３イオンがシリカ／フッ化物ファイバにドープされ、９８０ｎｍまたは１４８０ｎｍで光励起されると、１．５５ミクロンでレーザ発振を生ずる。励起ビーム１０６を生成する励起光源は、ＬＥＤまたはレーザダイオードを含み、レーザ波長でフォトンを生成するために、ドープされたファイバ利得媒体１１２の少なくとも一つの光学遷移と共振する一つ以上の励起波長で励起光を生成する。ファイバ１１０は、励起ビーム１０６を受光するために、光源に直接的に結合されても、あるいは光カプラを介して間接的に結合されてもよい。
【００１４】
図２によれば、ファイバ回折格子カプラ１０２と１０４の各々は、結合領域２００で２つのファイバ１１０と１２０を互いに結合する４ポートカプラである。ファイバ回折格子２０２は結合領域２００内に形成される。ファイバ１１０と１２０、結合領域２００、およびファイバ回折格子２０２は、４ポート２１０，２２０，２３０，２４０を備えたポートカプラが特定波長選択カプラとして動作するよう設計されている。より詳細には、ファイバ回折格子２０２の反射帯域幅内の選択された波長は、あるファイバ（例えば、ファイバ１１０のファイバ端末２１０）により受信される場合、ファイバカプラの同じ側の別のファイバ（例えば、ファイバ１２０のファイバ端末２２０）へ反射され返される。この反射ビームは元の入力ファイバへは戻らない。しかし、回折格子の反射帯域幅の外側の波長のビームがカプラのファイバ（例えば、ファイバ１１０の端末２１０）へ送り込まれた場合、ビームはファイバ回折格子２０２と相互作用することはなく、別のファイバに結合されない。その代わりビームは、結合領域２００を通って同じファイバ内を伝播し続け、同じファイバの他端（例えば、ファイバ１１０の端末２３０）で外に出る。
【００１５】
上記ファイバ回折格子カプラは、２つの異なる構成で設計されてもよい。全反射構成では、ファイバ回折格子２０２は、選択された波長のビームは基本的に別のファイバへ全反射されるよう設計される。それに代えて部分反射構成では、ファイバ回折格子２０２は、ビーム（例えば、ファイバ１１０の端末２１０における２４１）の一部が選択された波長で、結合領域２００の同じ側の他方のファイバ（例えば、ファイバ１２０の端末２２０）へ反射して戻される（例えば２４２）一方、残りのビーム（例えば２４３）が同じファイバの結合領域２００の他方の側（例えば、ファイバ１１０の端末２３０）へ伝播するように設計される。例えば、図１のシステム１００で、カプラ１０２をほとんど全反射可能に設計してもよく、カプラ１０４を部分反射性とし、ファイバ１２０からのレーザ出力を発生してもよい。
【００１６】
ファイバ回折格子カプラ１０２と１０４の典型的な実施は、Ｋｅｗｉｔｓｃｈ他の米国特許第５，８０５，７５１号および第５，８７５，２７２号に開示された回折格子支援モードカプラを含む。２本のファイバ１１０と１２０は、異なる導波路モードをサポートするように、結合領域２００で局部的に異なっている。その結果、ブラッグ条件下で反射帯域幅内の選択された波長での入力ビームは、ファイバ１１０のポート２１０から結合領域２００へ入った後に、同じ選択された波長でファイバ１２０によりサポートされる別の導波路モードで、別のファイバ１２０のポート２２０へファイバ回折格子２０２により反射される。この回折格子支援モード結合は実質的に光損失を減らすか、またはなくしてしまう。したがって、上記ファイバ回折格子カプラ１０２と１０４は、光の結合とフィルタリングを、幾つかのアドドロップフィルタにおいて一般的に用いられる従来の巡回器より効率的に提供できる。
【００１７】
図１に示すファイバーリングレーザ１００では、ファイバ回折格子カプラ１０２と１０４はともに、ドープされた利得媒体１１２の一つ以上の所望するレーザ波長をカバーする共通の反射帯域幅を持つように設計されてもよい。作動において、ファイバ１１０へ結合された励起ビーム１０６は、ファイバ１２０へ結合されることなくファイバ１１０に残る。これは、励起波長が一つ以上のレーザ波長と異なっていて、かつ反射帯域幅の外側にあるからである。ファイバ１１０のドープされた部分１１２は励起ビーム１０６の一部を吸収し、利得スペクトル領域内の一つ以上のレーザ波長、および別の波長で自然発生エミッションを発生する。吸収されなかった励起ビーム１０６は同じファイバ１１０のファイバーリングを出て、この出てきたビームを使って、一つ以上の別のファイバーリングレーザーを励起してもよく、これらファイバーリングレーザーは、ファイバ１１０へ結合され、同じ励起ビームを共有するとともに異なるレーザ波長でレーザ放射する。
【００１８】
ドープされた利得媒体１１２により生成される、異なる波長での自然発生エミッションは、ファイバ回折格子カプラ１０２と１０４によりフィルタリングされ、反射帯域幅内の波長のフォトンだけがファイバーリングへ反射され返され、ドープ部分１１２で更に倍加される。従って、光アイソレータ１１４があるために、反射帯域幅内の波長のフォトンは、カプラ１０４のところでファイバ１２０からファイバ１１０へ、カプラ１０２のところでファイバ１１０からファイバ１２０へと反射されて、反時計回りにファイバーリング中を巡回する。しかし、反射帯域幅の外側の他の波長のフォトンは、ファイバ回折格子カプラ１０２と１０４を伝播することにより、ファイバーリングを出る。従って、好ましくない自然発生エミッションは効率的に抑制される。更に、カプラ１０２と１０４は、同時にレーザ放射できるファイバーリングのモード数を、カプラ１０２と１０４の反射帯域幅と、２つの隣接するモード間の周波数間隔との比に制限する。カプラ１０２と１０４によるこの波長選択可能なフィルタリングは、比較的高い信号対雑音比、およびレーザ発振の作動安定性の達成に使用できる。
【００１９】
ドープされた利得媒体１１２の利得スペクトル領域は概して広く、したがって複合共振器モードは、カプラ１０２と１０４の反射帯域幅内のファイバーリングに同時に共存できるようになる。ファイバーファブリペロー共振器１３０の一機能は、全ての可能なリングキャビティモードから同時に一つのモードを選択して、単一モードで発振させることである。ファイバーファブリペロー共振器のファイバーブラッグ回折格子１３１と１３２は同じ回折格子周期を持ち、間を置いて互いに離れている。各ファイバ回折格子は、ブラッグ位相一致条件を満たすブラッグ波長の光を選択的に反射し、他のスペクトル成分を伝播させる反射器として動作する。このブラッグ波長は、ファイバの実効屈折率と回折格子周期の積の２倍に等しい。
【００２０】
回折格子１３１と１３２はともに、同一格子周期を持つので、同一波長で反射する。回折格子１３１と１３２の反射は、単一波長に制限されるのではなく、反射帯域幅を有し、そこでは各回折格子は帯域幅内の任意の波長の光に対する反射性を持つ。各回折格子の反射帯域幅は回折格子強度の関数であり、それは、ファイバ屈折率に関わる周期的変調の深さと各回折格子の周期の数とに依存する。したがって、離間した２個の回折格子１３１と１３２は、反射帯域幅内のブラッグ波長の光についてだけファブリペローキャビティを形成する。
【００２１】
ファブリペローキャビティ１３０等におけるブラッグ波長の光は、回折格子１３１と１３２により反射され、前後に跳ね返って光の干渉を引き起こす。一巡の位相遅延が３６０度または３６０度のいずれかの倍数となったとき、構造上の干渉が生じて、共振での伝播ピークを創生する。ファブリペローキャビティ１３０の光伝播は、位相遅延が共振からはずれると減衰し、位相遅延が共振から正確に１８０度はずれるとゼロになる。位相遅延が変化し続けると、光伝播は増大を始め、別の共振条件が満たされたときにピーク値に達する。この挙動は、一巡の位相遅延に関して周期的である。この一巡位相遅延は、基本的にファイバの実効屈折率と間隙１３３の積によって決定され、共振ピークはその積が波長の半分に等しくなると発生する。周波数で表わすと、一巡位相遅延は２つの隣接する共振ピーク間の周波数差を表し、ファブリペローキャビティの自由スペクトル領域（ＦＳＲ）と呼ばれる。
【００２２】
反射帯域幅内のただひとつの単一伝播ピークだけが、ファイバーファブリペローキャビティ１３０において可能となるのは、ファイバ回折格子１３１と１３２の反射帯域幅がＦＳＲより狭い場合である。ファイバーリング共振器の特定モードが選択されるのは、それがファイバーファブリペローキャビティ１３０の単一伝播ピークとオーバーラップするときである。ファイバ回折格子１３１と１３２は、ファイバーファブリペロー共振器の単一伝播ピークが実質的にファイバ回折格子カプラ１０２と１０４の反射帯域幅の中心に位置づけられる。これは例えば、回折格子１３１と１３２が内部に形成されるファイバの一部を伸張して回折格子の周期を調整することにより達成される。ファイバーリングレーザ１００が組立てられた後、リングキャビティモードの一つと、ファイバーファブリペロー共振器１３０との間のオーバーラップは、フィードバックサーボを用いてファイバを伸張するかまたはファイバの温度を変化させることにより能動的に維持できる。
【００２３】
単一モード動作において、ファイバーリングレーザの出力周波数は、様々な内部プロセス（例えばショット雑音や他の変動）、または環境要因（例えば温度や振動の変化）によりドリフトを起こすか、変動することがある。温度変化は、温度補償パッケージ技術により最小に保つことができるが、これには適切な温度膨張係数を有する材料を用いたり、レーザ構成部品の温度を安定化することが含まれる。更に、レーザの作動周波数は、ファイバーファブリペロー共振へ自然に同期(lock)する。この機構がレーザの作動安定度を著しく高めるのは、ファブリペロー共振が、リングキャビティの自由スペクトル領域Δν＝ｃ／ｎＬと比較して狭い場合である。ここでｃは光速、Ｌはリングキャビティ長である。これはファブリペロー共振の鋭い分散曲線による起因するのものである。レーザ周波数ｆの強化された安定度は次式で表される。
【００２４】
【数１】
0003760129.tif 000002
【００２５】
ここでΦ’はファブリペロー共振の分散の勾配である。例：Δν＝０．５ ＧＨｚ、Φ’＝−２π Ｒａｄ／０．２５ＧＨｚでは、光路長（ｎＬ）の変化（機械的応力や温度による）に対するレーザの動作安定度の係数は、ファイバーファブリペロー共振器を持たないリングレーザの場合より良好な「３」となる。
【００２６】
上記の自己同期機構に加えて、周波数制御サーボを実装して基準周波数に対するレーザ周波数を安定化する。基準周波数は内部のファブリペロー共振または外部の同期器(locker)のどちらでもよい。
【００２７】
内部同期器の場合、レーザリングモードが共振のピーク伝播からはずれるとともに、レーザ出力は低下する。したがって、ロジックサーボ回路は、リングモードを修復してファブリペロー共振と一致させる。
【００２８】
図３は、外部の基準周波数を有するファイバーリングレーザ３００を示す。サーボは、誤差信号発生器３１０、周波数制御回路３２０、およびファイバ１１０かファイバ１２０に結合されるファイバ伸張要素３３０を含む。誤差信号発生器３１０は、ファイバーリングの何れかの部分から（例えば、ファイバカプラ１０２における小量の洩れからの）、一部のレーザビームを受信して、レーザ周波数を基準周波数と比較する。レーザ周波数と基準周波数間の周波数差を用いて誤差信号を生成する。制御回路３２０は、誤差信号に基づいてファイバ伸張要素３３０への修正信号を発生する。次いでファイバ伸張要素３３０は、ファイバーリングの全長を調整して、レーザ周波数と基準周波数との差を減少させるか、最小化する。
【００２９】
誤差信号発生器３１０のひとつの実施の形態は、ファイバに直角な２つの直交軸に沿って異なる屈折率を有するファイバに形成される別のファイバ回折格子ファブリペロー共振器を含む。２つの近接した共振ピークが軸に沿う２つの直交する偏光に対して発生される。２つのピークの中間での周波数は基準周波数として用いることができる。別の実施の形態では、誤差信号発生器３１０は、僅かに異なる回折格子周期を持つ２つのファイバ回折格子ファブリペロー共振器を含み、２つの近接した共振ピークを生成する。これらの手法は、１９９９年８月１３日出願の米国特許仮出願第６０／１４９，００２号の優先権に基づいて、２０００年８月１１日に出願された米国特許出願「ファイバ内周波数同期器」に詳細に記載されており、この出願の開示は本明細書に引用して組み込む。
【００３０】
図４Ａは、直列構成で共通ファイバ１１０へ結合された２個以上のファイバーリングレーザを有するファイバレーザ４００を示す。２個のファイバーリングレーザ４１０と４２０が、２つの異なるレーザ出力４１１と４２１を、異なる波長でそれぞれ生成することが図示されている。ファイバーリングレーザ４１０は、光学アイソレータ１１４Ａを備えたファイバ１２０Ａを有する。ファイバーリングレーザ４２０は、光学アイソレータ１１４Ｂを備えたファイバ１２０Ｂを有する。第１のファイバーリングレーザ４１０内のファイバ回折格子装置１０２Ａ、１０４Ａおよび１３０Ａは、第２のファイバーリングレーザ４２０内のファイバ回折格子装置１０２Ｂ、１０４Ｂおよび１３０Ｂと異なる反射波長を持っている。共通のファイバ１１０を用いて、共通の励起ビーム１０６をファイバーリングレーザ４１０と４２０の両方へ配送する。２個のレーザ４１０と４２０のそれぞれにあるファイバ１１０の２区間は、ドープされて利得領域１１２Ａと１１２Ｂを形成する。第２のファイバーリングレーザ４２０からの励起ビーム１０６の伝播部分を用いて第１のファイバーリングレーザ４１０を励起する。ファイバーリングレーザからの伝播励起が十分強力であれば、追加のファイバーリングレーザを共通ファイバ１１０へ加えることができる。
【００３１】
図４Ｂは、第１のファイバーリングレーザ４１０のレーザ出力を生成するファイバ１２０Ａが、第２のファイバーリングレーザ４２０のレーザ出力を生成するファイバ１２０Ｂへ接続できることを示す。２つのレーザ波長は異なるので、第１のレーザ４１０からのレーザ出力は、カプラ１０２Ｂと１０４Ｂによって結合されることなくファイバ１２０Ｂを通って伝播でき、第２のファイバーリングレーザ４２０からのレーザ出力と混合されて、波長分割多重化出力４３０を生成する。
【００３２】
図５は、ファイバ回折格子カプラ１０４を一個だけ有するファイバーリングレーザ５００を示す。単一のファイバ５１０を用いてファイバーリングを形成する。この場合、回折格子カプラ１０４を用いることにより、ファイバ５１０の２つの別の区間を互いに結合する。ファイバーリング内のファイバ５１０の一部１１２は少なくとも、ドープされて利得領域を形成する。
【００３３】
幾つかの実施の形態を説明してきた。しかし、様々な変更と改良が可能である。例えば、図１の２個のファイバ回折格子カプラ１０２と１０４に、僅かに偏移した２つの反射帯域幅を持たせて、２つの帯域幅が部分的に重複するスペクトル領域内のファイバーリングに残るフォトンの波長を制限できる。これにより、２個のカプラ１０２と１０４の反射帯域幅が、基本的に完全にオーバーラップしているレーザ１００と比較して、好ましくなく増幅された自然発生エミッションを更に減少できる。別の実施例として、上記の構成と技法は、導波路から形成されるリングレーザへ応用することもできる。
【００３４】
これらの、またその他の変形や変更は前記請求項により包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、一実施形態による単一モードファイバーリングレーザを示す。
【図２】  図２は、図１に示すレーザで用いられるファイバ回折格子カプラの動作を示す。
【図３】  図３は、図１に示すレーザへ結合される周波数制御サーボを示す。
【図４Ａ】  図４Ａは、共通の励起ビームを共有することにより共通のファイバへ結合される２個以上のファイバーリングレーザを備えるファイバレーザの実施例を示す。
【図４Ｂ】  図４Ｂは、共通の励起ビームを共有することにより共通のファイバへ結合される２個以上のファイバーリングレーザを備えるファイバレーザの実施例を示す。
【図５】  図５は、単一モードファイバーリングレーザの別の実施の形態を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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