JPH1065248A - 超蛍光光源、超蛍光光源として使用するための光導波路、光学装置、及び単方向性の超蛍光光源 - Google Patents
超蛍光光源、超蛍光光源として使用するための光導波路、光学装置、及び単方向性の超蛍光光源Info
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- JPH1065248A JPH1065248A JP9119524A JP11952497A JPH1065248A JP H1065248 A JPH1065248 A JP H1065248A JP 9119524 A JP9119524 A JP 9119524A JP 11952497 A JP11952497 A JP 11952497A JP H1065248 A JPH1065248 A JP H1065248A
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06795—Fibre lasers with superfluorescent emission, e.g. amplified spontaneous emission sources for fibre laser gyrometers
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F55/00—Radiation-sensitive semiconductor devices covered by groups H10F10/00, H10F19/00 or H10F30/00 being structurally associated with electric light sources and electrically or optically coupled thereto
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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- H01S3/067—Fibre lasers
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- H01S3/06712—Polarising fibre; Polariser
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10S372/703—Optical isolater
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 実質的に出力パワー効率を減少させることな
く高度に偏光された光を出力する超蛍光ファイバ源を提
供する。 【解決手段】 一実施例によれば、偏光子がファイバの
長さに沿って選択された位置（たとえばファイバの中央
近く）に超蛍光ファイバ中に接続される。別の実施例に
よれば、超蛍光ファイバは全長にわたって偏光を生じ、
したがって光の一方の偏光は実質的に消去され一方で光
の他方の偏光は偏光子が超蛍光ファイバ中に存在しない
場合にその偏光がなるであろうパワーの２倍近くにな
る。このようにして、超蛍光源は、実質的に効率を減少
させることなく高度に偏光された光を必要とする光ファ
イバジャイロスコープ等で使用するために特に適合され
得る。
く高度に偏光された光を出力する超蛍光ファイバ源を提
供する。 【解決手段】 一実施例によれば、偏光子がファイバの
長さに沿って選択された位置（たとえばファイバの中央
近く）に超蛍光ファイバ中に接続される。別の実施例に
よれば、超蛍光ファイバは全長にわたって偏光を生じ、
したがって光の一方の偏光は実質的に消去され一方で光
の他方の偏光は偏光子が超蛍光ファイバ中に存在しない
場合にその偏光がなるであろうパワーの２倍近くにな
る。このようにして、超蛍光源は、実質的に効率を減少
させることなく高度に偏光された光を必要とする光ファ
イバジャイロスコープ等で使用するために特に適合され
得る。
Description
【０００１】
【発明の分野】この発明は超蛍光光源として働くよう構
成された光ファイバに関する。
成された光ファイバに関する。
【０００２】超蛍光ファイバ源（ＳＦＳ）はこの分野で
は周知であり、多数の応用において広帯域（すなわち１
０から３０ナノメータのオーダの）のレーザ状の（指向
性の高い）光ビームを提供するために有利に用いられて
きた。たとえば、図１は光ファイバジャイロスコープ２
０に入力としてレーザ光を与える超蛍光ファイバ源１０
を表わしている。典型的な超蛍光ファイバ源の説明につ
いては、ＩＥＥＥが出版した『光波技術誌』Ｖｏｌ．
７，Ｎｏ．５，Ｍａｙ １９８９（“Journal ofLightw
ave Technology ”, Vol.7, No.5, May 1989 ）のエマ
ニエル・デスーブリ（Emmanuel Desuvrie ）およびＪ．
Ｒ．シンプソン（J. R. Simpson ）による「エルビウム
がドープされた単一モードファイバにおける自然放出の
増幅」（Amplification of Spontaneous Emission in E
rbium-Doped Single-Mode Fibers”と題された論文を参
照されたい。
は周知であり、多数の応用において広帯域（すなわち１
０から３０ナノメータのオーダの）のレーザ状の（指向
性の高い）光ビームを提供するために有利に用いられて
きた。たとえば、図１は光ファイバジャイロスコープ２
０に入力としてレーザ光を与える超蛍光ファイバ源１０
を表わしている。典型的な超蛍光ファイバ源の説明につ
いては、ＩＥＥＥが出版した『光波技術誌』Ｖｏｌ．
７，Ｎｏ．５，Ｍａｙ １９８９（“Journal ofLightw
ave Technology ”, Vol.7, No.5, May 1989 ）のエマ
ニエル・デスーブリ（Emmanuel Desuvrie ）およびＪ．
Ｒ．シンプソン（J. R. Simpson ）による「エルビウム
がドープされた単一モードファイバにおける自然放出の
増幅」（Amplification of Spontaneous Emission in E
rbium-Doped Single-Mode Fibers”と題された論文を参
照されたい。
【０００３】超蛍光ファイバ源は典型的には、３価イオ
ンの稀土類元素をドープされたコアを有するある長さの
単一モードファイバを含む。たとえば、ネオジミウム
（Ｎｄ 3+）およびエルビウム（Ｅｒ3+）は、コアがレー
ザ媒質として働くよう単一モードファイバのコアにドー
プするため使用できる稀土類元素である。ファイバは一
方端でポンプ入力信号を受ける。ポンプ入力信号は典型
的には、特定の波長λpを有するレーザ信号である。フ
ァイバのコアの中のイオンは波長λp の入力レーザ放射
を吸収し、それによってこれらのイオンの外殻の電子が
イオンのより高いエネルギ状態へ励起される。十分なポ
ンプ力がファイバの端に入力されると、反転分布が生み
出され（すなわちイオン中の電子のうち励起状態にある
ものの数の方が基底状態にあるものの数より多くな
り）、ファイバに沿って両方向にかなりの量の蛍光が増
強される。周知のように、蛍光（すなわち異なった波長
λs の光子の放出）は、電子が励起状態から基底状態へ
自然に戻りそれによって、励起状態から基底状態への遷
移の間に波長λs の光子が放出されることによる。ファ
イバから波長λs で放出される光は従来のレーザ光のよ
うに指向性の高い光である。しかしながら、この放出を
従来のレーザ（すなわち光共振器を搭載するもの）のそ
れと異ならしめている１つの主要な特徴は、超蛍光ファ
イバ源から放出される光のスペクトルの内容が通常極め
て広い（１から３０ナノメータの間）ということであ
る。したがってファイバによって出力される光信号は典
型的には波長λ s ±１５ナノメータであろう。この原則
はレーザ物理学では周知であり、ネオジミウムをドープ
されたおよびエルビウムをドープされたファイバ、なら
びにその他の稀土類元素をドープされたファイバにおい
て、数年にわたり実験的かつ理論的に研究されてきた。
ンの稀土類元素をドープされたコアを有するある長さの
単一モードファイバを含む。たとえば、ネオジミウム
（Ｎｄ 3+）およびエルビウム（Ｅｒ3+）は、コアがレー
ザ媒質として働くよう単一モードファイバのコアにドー
プするため使用できる稀土類元素である。ファイバは一
方端でポンプ入力信号を受ける。ポンプ入力信号は典型
的には、特定の波長λpを有するレーザ信号である。フ
ァイバのコアの中のイオンは波長λp の入力レーザ放射
を吸収し、それによってこれらのイオンの外殻の電子が
イオンのより高いエネルギ状態へ励起される。十分なポ
ンプ力がファイバの端に入力されると、反転分布が生み
出され（すなわちイオン中の電子のうち励起状態にある
ものの数の方が基底状態にあるものの数より多くな
り）、ファイバに沿って両方向にかなりの量の蛍光が増
強される。周知のように、蛍光（すなわち異なった波長
λs の光子の放出）は、電子が励起状態から基底状態へ
自然に戻りそれによって、励起状態から基底状態への遷
移の間に波長λs の光子が放出されることによる。ファ
イバから波長λs で放出される光は従来のレーザ光のよ
うに指向性の高い光である。しかしながら、この放出を
従来のレーザ（すなわち光共振器を搭載するもの）のそ
れと異ならしめている１つの主要な特徴は、超蛍光ファ
イバ源から放出される光のスペクトルの内容が通常極め
て広い（１から３０ナノメータの間）ということであ
る。したがってファイバによって出力される光信号は典
型的には波長λ s ±１５ナノメータであろう。この原則
はレーザ物理学では周知であり、ネオジミウムをドープ
されたおよびエルビウムをドープされたファイバ、なら
びにその他の稀土類元素をドープされたファイバにおい
て、数年にわたり実験的かつ理論的に研究されてきた。
【０００４】超蛍光ファイバ源から放出される光には多
数の応用がある。たとえば、ある応用においては、超蛍
光ファイバ源の出力は光ファイバジャイロスコープ（た
とえば図１のジャイロスコープ２０）へ与えられる。当
業者にはよく理解される理由のために、光ファイバジャ
イロスコープは広帯域源で操作する必要がある。存在が
知られているさまざまなタイプの広帯域源のうちで、超
蛍光ファイバ源、特にエルビウムをドープされたファイ
バで作られたものは、光ファイバジャイロスコープの厳
格な要求を満たすこれまででは唯一の光源であった。エ
ルビウムをドープされたファイバ源によって生み出され
る光の広い帯域幅は、エルビウムをドープされたファイ
バ源のポンプパワー要求が低いことおよび波長の安定性
が優れていることと相まって、このような源を光ファイ
バジャイロスコープで使用する主要な理由である。
数の応用がある。たとえば、ある応用においては、超蛍
光ファイバ源の出力は光ファイバジャイロスコープ（た
とえば図１のジャイロスコープ２０）へ与えられる。当
業者にはよく理解される理由のために、光ファイバジャ
イロスコープは広帯域源で操作する必要がある。存在が
知られているさまざまなタイプの広帯域源のうちで、超
蛍光ファイバ源、特にエルビウムをドープされたファイ
バで作られたものは、光ファイバジャイロスコープの厳
格な要求を満たすこれまででは唯一の光源であった。エ
ルビウムをドープされたファイバ源によって生み出され
る光の広い帯域幅は、エルビウムをドープされたファイ
バ源のポンプパワー要求が低いことおよび波長の安定性
が優れていることと相まって、このような源を光ファイ
バジャイロスコープで使用する主要な理由である。
【０００５】エルビウムをドープされたファイバにおい
ては、超蛍光ファイバ源の放出は双方向性である。すな
わち、エルビウムイオン中で電子が基底状態へ戻ること
によって放出される光は典型的にはファイバの両端から
放出される。この光はまた両方向においてほとんど偏光
しない。すなわち光の垂直および平行の偏光は典型的に
は両方向において同一の振幅を有する。
ては、超蛍光ファイバ源の放出は双方向性である。すな
わち、エルビウムイオン中で電子が基底状態へ戻ること
によって放出される光は典型的にはファイバの両端から
放出される。この光はまた両方向においてほとんど偏光
しない。すなわち光の垂直および平行の偏光は典型的に
は両方向において同一の振幅を有する。
【０００６】超蛍光源は通常２つの構成のうちの１つに
おいて実施される。第１の構成は、単一パスの超蛍光源
と呼ばれ、超蛍光源の出力パワーは２方向において放出
され、その１つは使用されない。第２の構成は、二重パ
ス超蛍光源と呼ばれ、ダイクロイック反射器がファイバ
の一端に置かれポンプは通すが超蛍光源信号は強く反射
するようにされ、超蛍光信号は２回ファイバを通って送
られる。ファイバは信号の波長において利得を示すの
で、信号は増幅される。この構成の利点はこれによって
より強い信号が生み出されることである。二重パス超蛍
光源構成はまた１つのポート（すなわち１つの方向にお
いて）のみで出力を生み出す。このような構成の欠点
は、二重パス超蛍光源の波長が外乱に対しより安定性が
低いということである。特定的には、二重パス超蛍光源
によって出力される信号光の波長は光ファイバジャイロ
スコープからの光学的フィードバックの影響を受けやす
い。
おいて実施される。第１の構成は、単一パスの超蛍光源
と呼ばれ、超蛍光源の出力パワーは２方向において放出
され、その１つは使用されない。第２の構成は、二重パ
ス超蛍光源と呼ばれ、ダイクロイック反射器がファイバ
の一端に置かれポンプは通すが超蛍光源信号は強く反射
するようにされ、超蛍光信号は２回ファイバを通って送
られる。ファイバは信号の波長において利得を示すの
で、信号は増幅される。この構成の利点はこれによって
より強い信号が生み出されることである。二重パス超蛍
光源構成はまた１つのポート（すなわち１つの方向にお
いて）のみで出力を生み出す。このような構成の欠点
は、二重パス超蛍光源の波長が外乱に対しより安定性が
低いということである。特定的には、二重パス超蛍光源
によって出力される信号光の波長は光ファイバジャイロ
スコープからの光学的フィードバックの影響を受けやす
い。
【０００７】光ファイバジャイロスコープへの入力とし
て超蛍光源を実施する時に直面するもう１つの困難は、
光ファイバジャイロスコープに結合された後、超蛍光信
号が出会う最初の構成要素が偏光子であるという点であ
る。光がファイバループに入る前に偏光されなければな
らない理由は、当業者には周知の理由により光ファイバ
ジャイロスコープは単一の偏光の光を必要とするからで
ある。超蛍光ファイバ源から放出される光は偏光が低
く、信号パワーの実質的に５０％が偏光子において失わ
れる。
て超蛍光源を実施する時に直面するもう１つの困難は、
光ファイバジャイロスコープに結合された後、超蛍光信
号が出会う最初の構成要素が偏光子であるという点であ
る。光がファイバループに入る前に偏光されなければな
らない理由は、当業者には周知の理由により光ファイバ
ジャイロスコープは単一の偏光の光を必要とするからで
ある。超蛍光ファイバ源から放出される光は偏光が低
く、信号パワーの実質的に５０％が偏光子において失わ
れる。
【０００８】
【発明の概要】この発明の好ましい実施例により、偏光
された超蛍光ファイバ源が提供される。偏光された源出
力光は、実質的に１偏光モードにおいて、従来の超蛍光
ファイバ源から出力されるであろう２偏光モードの和に
実質的に等しい総パワーを有する。好ましい実施例の利
点はファイバに沿った特定の位置に偏光子を置くことに
よってまたは偏光ファイバを使用することによって得ら
れる。この発明のとりわけ好ましい実施例においては、
偏光子に加えてアイソレータを使用し、安定した波長特
性を有する光の偏光された単方向性の源を提供すること
ができる。
された超蛍光ファイバ源が提供される。偏光された源出
力光は、実質的に１偏光モードにおいて、従来の超蛍光
ファイバ源から出力されるであろう２偏光モードの和に
実質的に等しい総パワーを有する。好ましい実施例の利
点はファイバに沿った特定の位置に偏光子を置くことに
よってまたは偏光ファイバを使用することによって得ら
れる。この発明のとりわけ好ましい実施例においては、
偏光子に加えてアイソレータを使用し、安定した波長特
性を有する光の偏光された単方向性の源を提供すること
ができる。
【０００９】第１の局面によれば、好ましい実施例は第
１の端部および第２の端部を有する光を伝播する導波路
を含む超蛍光光源である。ポンプ源が導波路の第１の端
部において第１の波長を有するポンプ信号を与え、第１
の波長とは異なる第２の波長の導波路内の光の放出を誘
導する。偏光子は導波路に沿った位置に置かれ導波路の
第１および第２の端部の一方からの好ましい偏光の光の
放出を実質的に増加させる。
１の端部および第２の端部を有する光を伝播する導波路
を含む超蛍光光源である。ポンプ源が導波路の第１の端
部において第１の波長を有するポンプ信号を与え、第１
の波長とは異なる第２の波長の導波路内の光の放出を誘
導する。偏光子は導波路に沿った位置に置かれ導波路の
第１および第２の端部の一方からの好ましい偏光の光の
放出を実質的に増加させる。
【００１０】とりわけ好ましい実施例においては、光を
伝播する導波路は、光ファイバを含み、偏光子はファイ
バ中に接続される。加えて、光ファイバはエルビウムを
ドープされる。有利には、ポンプ源は約１．４８マイク
ロメータの波長の光を放出し、導波路から放出される光
は約１．５３マイクロメータの波長を有する。
伝播する導波路は、光ファイバを含み、偏光子はファイ
バ中に接続される。加えて、光ファイバはエルビウムを
ドープされる。有利には、ポンプ源は約１．４８マイク
ロメータの波長の光を放出し、導波路から放出される光
は約１．５３マイクロメータの波長を有する。
【００１１】また別の好ましい実施例によれば、偏光子
は１５ｄＢ以上の消光比を有し、好ましい偏光における
損失は１ｄＢ以下である。
は１５ｄＢ以上の消光比を有し、好ましい偏光における
損失は１ｄＢ以下である。
【００１２】さらに好ましい実施例においては、偏光子
は導波路の第１の端部から測定された導波路の長さに沿
って第２の波長において測定される６６ｄＢおよび６８
ｄＢの小信号減衰点の間に置かれる。
は導波路の第１の端部から測定された導波路の長さに沿
って第２の波長において測定される６６ｄＢおよび６８
ｄＢの小信号減衰点の間に置かれる。
【００１３】また別の好ましい実施例においては、偏光
子は導波路の第１の端部から測定された導波路の実質的
に完全な減衰の長さの２０％と５０％との間に置かれ
る。
子は導波路の第１の端部から測定された導波路の実質的
に完全な減衰の長さの２０％と５０％との間に置かれ
る。
【００１４】好ましい実施例はまた超蛍光光源として使
用するための光導波路を含む。この導波路は光を伝播す
る基板を含み、基板の少なくとも一部は１つの偏光の光
を伝播し、直交する偏光の光を消去する。光導波路は第
１の波長の導波路に入力されるポンプ光が第２の波長の
導波路内の光の放出を誘導するよう変えられる。
用するための光導波路を含む。この導波路は光を伝播す
る基板を含み、基板の少なくとも一部は１つの偏光の光
を伝播し、直交する偏光の光を消去する。光導波路は第
１の波長の導波路に入力されるポンプ光が第２の波長の
導波路内の光の放出を誘導するよう変えられる。
【００１５】好ましい実施例はまた、第１の波長のポン
プ光を放出するポンプ光源および光を伝播する導波路を
含む超蛍光光源である。導波路の少なくとも一部分は１
つの偏光の光を伝播し直交する偏光の光を消去する。光
導波路は第１の波長の導波路へのポンプ光入力が第２の
波長の導波路内の光の放出を誘導するよう変えられる。
プ光を放出するポンプ光源および光を伝播する導波路を
含む超蛍光光源である。導波路の少なくとも一部分は１
つの偏光の光を伝播し直交する偏光の光を消去する。光
導波路は第１の波長の導波路へのポンプ光入力が第２の
波長の導波路内の光の放出を誘導するよう変えられる。
【００１６】好ましい実施例はまた、第１の波長のポン
プ光を放出するポンプ光源を含む光学装置である。好ま
しい実施例はまた、第１の端部および第２の端部を有す
る光を伝播する導波路を含む。導波路の一部は１つの偏
光の光を伝播し直交する偏光の光を消去する。光導波路
は、第１の波長の導波路へのポンプ光入力が第２の波長
の導波路中の光の放出を誘導するよう変えられる。光フ
ァイバジャイロスコープはファイバループへの入力とし
て導波路から第２の波長の光を受取るファイバループを
含む。
プ光を放出するポンプ光源を含む光学装置である。好ま
しい実施例はまた、第１の端部および第２の端部を有す
る光を伝播する導波路を含む。導波路の一部は１つの偏
光の光を伝播し直交する偏光の光を消去する。光導波路
は、第１の波長の導波路へのポンプ光入力が第２の波長
の導波路中の光の放出を誘導するよう変えられる。光フ
ァイバジャイロスコープはファイバループへの入力とし
て導波路から第２の波長の光を受取るファイバループを
含む。
【００１７】さらなる実施例においては、単方向性の超
蛍光光源は第１の端部および第２の端部を有する、光を
伝播する導波路を含む。ポンプ源は導波路の第１の端部
にポンプ光を与え導波路内の光の放出を誘導する。アイ
ソレータは導波路に沿った位置に置かれ、好ましい伝播
の方向が後ろ向きの伝播方向であるときは導波路の第１
の端部からの、そして好ましい伝播の方向が前向きの伝
播方向であるときは導波路の第２の端部からの、好まし
い伝播の方向の光の放出を実質的に増加させる。
蛍光光源は第１の端部および第２の端部を有する、光を
伝播する導波路を含む。ポンプ源は導波路の第１の端部
にポンプ光を与え導波路内の光の放出を誘導する。アイ
ソレータは導波路に沿った位置に置かれ、好ましい伝播
の方向が後ろ向きの伝播方向であるときは導波路の第１
の端部からの、そして好ましい伝播の方向が前向きの伝
播方向であるときは導波路の第２の端部からの、好まし
い伝播の方向の光の放出を実質的に増加させる。
【００１８】さらなる実施例においては、超蛍光光源は
第１の端部および第２の端部を有する光を伝播する導波
路を含む。ポンプ源は導波路の第１の端部にポンプ信号
を与え導波路内の光の放出を誘導する。光弁別装置は導
波路に沿った選択された位置に置かれ好ましい光学モー
ドの光の放出を実質的に増加させる。光弁別装置の作用
によって、好ましい光学モードの光が増加され、一方好
ましくない光学モードの光は減じられる。
第１の端部および第２の端部を有する光を伝播する導波
路を含む。ポンプ源は導波路の第１の端部にポンプ信号
を与え導波路内の光の放出を誘導する。光弁別装置は導
波路に沿った選択された位置に置かれ好ましい光学モー
ドの光の放出を実質的に増加させる。光弁別装置の作用
によって、好ましい光学モードの光が増加され、一方好
ましくない光学モードの光は減じられる。
【００１９】また別の局面においては、好ましい実施例
は、第１の端部および第２の端部を有する光を伝播する
導波路を含む超蛍光光源である。ポンプ源は導波路の第
１の端部で第１の波長を有するポンプ信号を与え、第１
の波長とは異なる第２の波長の導波路内の光の放出を誘
導する。偏光子は導波路に沿った位置に置かれ導波路の
第１および第２の端部の一方からの好ましい偏光の光の
放出を最大にする。
は、第１の端部および第２の端部を有する光を伝播する
導波路を含む超蛍光光源である。ポンプ源は導波路の第
１の端部で第１の波長を有するポンプ信号を与え、第１
の波長とは異なる第２の波長の導波路内の光の放出を誘
導する。偏光子は導波路に沿った位置に置かれ導波路の
第１および第２の端部の一方からの好ましい偏光の光の
放出を最大にする。
【００２０】
【詳細な説明】図２は概略的に従来の単一パス超蛍光フ
ァイバ源の構成を示し、超蛍光ファイバ１００は第１の
端部１１０を有し、ポンプ源１２０からのレーザ入力を
ファイバ１００の第２の端部１３０で受取る。ここで説
明される実施例においては、ファイバ１００はエルビウ
ムをドープされたシリカファイバを含み、エルビウムを
ドープされたファイバにおいては後ろ向きに伝播する光
の効率が高いので、後ろ向きに伝播する光が信号光とし
て使用される。加わるに、端部１１０および１３０は一
実施例において、フレネル反射を回避するために有利に
７°から１５°の角度に研磨される（この技術では周知
のいくつかの方法の１つ）。もし超蛍光ファイバ１００
がここで説明する単一パスの実施例ではなく二重パス源
（図示しない）として構成されるのならば、端部１３０
は信号波長は反射し、ポンプ波長は透過するということ
に注意せねばならない。反射する端部１３０は有利には
薄膜の堆積などによって形成されるダイクロイックミラ
ーを含むであろう。代わりに、基板をコーティングする
ことで別個の素子として形成される別個のダイクロイッ
クミラー（図示しない）をファイバ１００の端部１３０
に置くこともできよう。もちろん、もし端部１３０が反
射するように作られるのならば、ファイバの端部１３０
における角度は通常ファイバ１００に光を反射しないで
あろうから端部１３０は角度をつけて研磨されないこと
は理解されるであろう。
ァイバ源の構成を示し、超蛍光ファイバ１００は第１の
端部１１０を有し、ポンプ源１２０からのレーザ入力を
ファイバ１００の第２の端部１３０で受取る。ここで説
明される実施例においては、ファイバ１００はエルビウ
ムをドープされたシリカファイバを含み、エルビウムを
ドープされたファイバにおいては後ろ向きに伝播する光
の効率が高いので、後ろ向きに伝播する光が信号光とし
て使用される。加わるに、端部１１０および１３０は一
実施例において、フレネル反射を回避するために有利に
７°から１５°の角度に研磨される（この技術では周知
のいくつかの方法の１つ）。もし超蛍光ファイバ１００
がここで説明する単一パスの実施例ではなく二重パス源
（図示しない）として構成されるのならば、端部１３０
は信号波長は反射し、ポンプ波長は透過するということ
に注意せねばならない。反射する端部１３０は有利には
薄膜の堆積などによって形成されるダイクロイックミラ
ーを含むであろう。代わりに、基板をコーティングする
ことで別個の素子として形成される別個のダイクロイッ
クミラー（図示しない）をファイバ１００の端部１３０
に置くこともできよう。もちろん、もし端部１３０が反
射するように作られるのならば、ファイバの端部１３０
における角度は通常ファイバ１００に光を反射しないで
あろうから端部１３０は角度をつけて研磨されないこと
は理解されるであろう。
【００２１】源１２０からのポンプ入力信号は波長λp
のレーザビームを与え、これは前向き方向でファイバ１
００を伝播する。ファイバ１００の長さは、ファイバの
コア中のドーパント（すなわちエルビウム）の濃度と同
様、選択され、ポンプ源からのパワーのかなりの部分
（たとえば少なくとも７０％）がファイバのコア中に吸
収され超蛍光ファイバ１００中に反転分布を生み出す。
イオンが基底状態に戻るとき、信号波長λs の光子はフ
ァイバ１００中で前向きおよび後ろ向きの両方向におい
て放出される。エルビウムをドープされたファイバの特
性により、十分に長いファイバから放出される波長λs
の光のほとんどは後ろ向きの方向に放出される。この効
果はこの技術においては周知であり、ここに引用により
援用される、米国特許第５，１８５，７８９号において
開示されている。このようにして、前向き方向において
伝播される信号波長λs の光のほとんどは吸収され後ろ
向き方向に再放出され、ファイバ１００の端部１３０か
ら放出される。
のレーザビームを与え、これは前向き方向でファイバ１
００を伝播する。ファイバ１００の長さは、ファイバの
コア中のドーパント（すなわちエルビウム）の濃度と同
様、選択され、ポンプ源からのパワーのかなりの部分
（たとえば少なくとも７０％）がファイバのコア中に吸
収され超蛍光ファイバ１００中に反転分布を生み出す。
イオンが基底状態に戻るとき、信号波長λs の光子はフ
ァイバ１００中で前向きおよび後ろ向きの両方向におい
て放出される。エルビウムをドープされたファイバの特
性により、十分に長いファイバから放出される波長λs
の光のほとんどは後ろ向きの方向に放出される。この効
果はこの技術においては周知であり、ここに引用により
援用される、米国特許第５，１８５，７８９号において
開示されている。このようにして、前向き方向において
伝播される信号波長λs の光のほとんどは吸収され後ろ
向き方向に再放出され、ファイバ１００の端部１３０か
ら放出される。
【００２２】図２はまた（ここに任意の直交座標に関し
て定義される）垂直および平行の偏光の両者における光
のパワーを示している。特に、第１の曲線１４０は、フ
ァイバ１００の端部１１０からファイバ１００の出力端
部１３０へのファイバ１００内の垂直の偏光された光の
パワーの分布を示す。すなわち、曲線１４０の高さはフ
ァイバに沿った特定の位置における垂直の偏光モードに
おける光のパワーに対応する。ファイバ１００の長さに
沿った点はグラフにおいて点０からＬとして表わされ、
ここでＬはファイバ１００の長さを表わす。図２で示さ
れるように、曲線１４０は０の点から長さＬのファイバ
１００の端部１３０まで徐々に上向きに増加している。
曲線１５０はファイバ１００の同じ部分にわたっての平
行の偏光された光のパワーの分布を示す。すなわち、曲
線１５０の高さはファイバに沿った特定の位置における
平行の偏光モードにおける光のパワーに対応する。曲線
１４５および１５５はそれぞれ垂直および平行の偏光の
前向きの伝播方向における光パワーの分布を示す。すな
わち、図２で示される構成は双方向性の源構成（すなわ
ち光は前向きおよび後ろ向きの伝播方向の両者において
放出される）である。図２からわかるように、たとえば
エルビウムをドープされたコアを含む従来の超蛍光源１
００においては出力信号における（すなわち後向きの伝
播方向における）光の平行および垂直の偏光のパワーは
実質的に等しい。さらに、これらの２つの偏光信号はイ
ンコヒーレントであり（すなわちそれらの位相は無関係
であり）、したがってファイバ１００の端部１３０から
出力される光信号は実質的に偏光されていない。
て定義される）垂直および平行の偏光の両者における光
のパワーを示している。特に、第１の曲線１４０は、フ
ァイバ１００の端部１１０からファイバ１００の出力端
部１３０へのファイバ１００内の垂直の偏光された光の
パワーの分布を示す。すなわち、曲線１４０の高さはフ
ァイバに沿った特定の位置における垂直の偏光モードに
おける光のパワーに対応する。ファイバ１００の長さに
沿った点はグラフにおいて点０からＬとして表わされ、
ここでＬはファイバ１００の長さを表わす。図２で示さ
れるように、曲線１４０は０の点から長さＬのファイバ
１００の端部１３０まで徐々に上向きに増加している。
曲線１５０はファイバ１００の同じ部分にわたっての平
行の偏光された光のパワーの分布を示す。すなわち、曲
線１５０の高さはファイバに沿った特定の位置における
平行の偏光モードにおける光のパワーに対応する。曲線
１４５および１５５はそれぞれ垂直および平行の偏光の
前向きの伝播方向における光パワーの分布を示す。すな
わち、図２で示される構成は双方向性の源構成（すなわ
ち光は前向きおよび後ろ向きの伝播方向の両者において
放出される）である。図２からわかるように、たとえば
エルビウムをドープされたコアを含む従来の超蛍光源１
００においては出力信号における（すなわち後向きの伝
播方向における）光の平行および垂直の偏光のパワーは
実質的に等しい。さらに、これらの２つの偏光信号はイ
ンコヒーレントであり（すなわちそれらの位相は無関係
であり）、したがってファイバ１００の端部１３０から
出力される光信号は実質的に偏光されていない。
【００２３】図３および図４は偏光された出力信号を提
供する単一パス信号源として働くよう構成された、エル
ビウムをドープされた超蛍光ファイバ源２００を概略的
に示す。ポンプ源２２０はポンプ波長λp の光を端部２
１０の反対側のファイバ２００の端部２３０へ入力す
る。この発明によれば、ファイバ２００は偏光子２４０
を含み、これはたとえばファイバ２００の長さに沿った
選択された位置においてファイバ２００内に接続するこ
とができる。
供する単一パス信号源として働くよう構成された、エル
ビウムをドープされた超蛍光ファイバ源２００を概略的
に示す。ポンプ源２２０はポンプ波長λp の光を端部２
１０の反対側のファイバ２００の端部２３０へ入力す
る。この発明によれば、ファイバ２００は偏光子２４０
を含み、これはたとえばファイバ２００の長さに沿った
選択された位置においてファイバ２００内に接続するこ
とができる。
【００２４】以下により詳しく説明されるように、ファ
イバ２００は実質的にすべてのポンプ信号を吸収するに
十分な長さである。図３および図４に示す典型的な実施
例においては、ファイバ２００の長さおよびファイバ中
のエルビウムドーパントの濃度によって、波長１．５３
マイクロメータの小（すなわち低パワーの）入力信号に
対し３００ｄＢの全減衰を有するファイバを生み出して
いる。
イバ２００は実質的にすべてのポンプ信号を吸収するに
十分な長さである。図３および図４に示す典型的な実施
例においては、ファイバ２００の長さおよびファイバ中
のエルビウムドーパントの濃度によって、波長１．５３
マイクロメータの小（すなわち低パワーの）入力信号に
対し３００ｄＢの全減衰を有するファイバを生み出して
いる。
【００２５】偏光子２４０は好ましくは偏光子の透過性
の軸がポンプ信号の偏光と並ぶように位置づけられる。
もしファイバ２００が偏光維持ファイバであれば、偏光
子２４０はファイバ２００の軸の１つと整列させるべき
である。しかしながら、もしファイバ２００が偏光維持
ファイバでないならば、偏光コントローラを用いてポン
プ信号の偏光と偏光子２４０の軸とを整列させ、ポンプ
信号が偏光子２４０によって消去されないようにする。
図３および図４に示される実施例においては、エルビウ
ムをドープされたファイバは偏光維持ファイバであるこ
とが確実である。
の軸がポンプ信号の偏光と並ぶように位置づけられる。
もしファイバ２００が偏光維持ファイバであれば、偏光
子２４０はファイバ２００の軸の１つと整列させるべき
である。しかしながら、もしファイバ２００が偏光維持
ファイバでないならば、偏光コントローラを用いてポン
プ信号の偏光と偏光子２４０の軸とを整列させ、ポンプ
信号が偏光子２４０によって消去されないようにする。
図３および図４に示される実施例においては、エルビウ
ムをドープされたファイバは偏光維持ファイバであるこ
とが確実である。
【００２６】有利な一実施例においては、偏光子２４０
は約２０デシベルあるいはそれ以上の消光比を有する低
損失偏光子（たとえば約１ｄＢあるいはそれ以下）を含
む。たとえば、ファイバ２００に搭載できるようなある
典型的な偏光子はＴＨＯＲＬＡＢＳ，Ｉｎｃ．から入手
でき、モデルナンバー３ＦＳ−ＰＺ−７６２１として販
売されている。ファイバ２００に偏光子２４０を接続す
る方法は当業者には周知である。
は約２０デシベルあるいはそれ以上の消光比を有する低
損失偏光子（たとえば約１ｄＢあるいはそれ以下）を含
む。たとえば、ファイバ２００に搭載できるようなある
典型的な偏光子はＴＨＯＲＬＡＢＳ，Ｉｎｃ．から入手
でき、モデルナンバー３ＦＳ−ＰＺ−７６２１として販
売されている。ファイバ２００に偏光子２４０を接続す
る方法は当業者には周知である。
【００２７】図３に示されているように、偏光子２４０
をファイバ２００の長さに沿った定位置に置くことは一
方の偏光における光のパワーを減じるのに役立つ。ここ
で説明されるように、光の平行の偏光は好ましい偏光
（すなわち偏光子によって透過される偏光）と考えら
れ、一方で垂直の偏光は排除されるべき偏光である。も
ちろん、垂直および平行の表示は任意であって、ここで
意味されているのは、単に偏光が直交であり、一方の偏
光は消去され他方の偏光は消去されないということが理
解されねばならない。
をファイバ２００の長さに沿った定位置に置くことは一
方の偏光における光のパワーを減じるのに役立つ。ここ
で説明されるように、光の平行の偏光は好ましい偏光
（すなわち偏光子によって透過される偏光）と考えら
れ、一方で垂直の偏光は排除されるべき偏光である。も
ちろん、垂直および平行の表示は任意であって、ここで
意味されているのは、単に偏光が直交であり、一方の偏
光は消去され他方の偏光は消去されないということが理
解されねばならない。
【００２８】図３の例においては、曲線２６０（破線で
示す）は偏光子２４０がファイバ２００内に置かれなか
った場合に光の垂直の偏光が有するであろうパワーを示
す。曲線２５０は偏光子２４０が定位置にあるファイバ
２００を通じての垂直の偏光における光の実際の分布を
示す。曲線２５０からわかるように、偏光子２４０は垂
直の偏光モードの光の一部分を消去する役割を果たし、
よって、垂直の偏光モードの光は抑えられ偏光子２４０
の後になるまでは（後ろ向きの伝播方向において）再び
増加し始めることはない。したがって垂直の偏光の光の
出力２３０の最終的なパワーは偏光子２４０が存在しな
かったときに有するであろうパワーよりも小さい。
示す）は偏光子２４０がファイバ２００内に置かれなか
った場合に光の垂直の偏光が有するであろうパワーを示
す。曲線２５０は偏光子２４０が定位置にあるファイバ
２００を通じての垂直の偏光における光の実際の分布を
示す。曲線２５０からわかるように、偏光子２４０は垂
直の偏光モードの光の一部分を消去する役割を果たし、
よって、垂直の偏光モードの光は抑えられ偏光子２４０
の後になるまでは（後ろ向きの伝播方向において）再び
増加し始めることはない。したがって垂直の偏光の光の
出力２３０の最終的なパワーは偏光子２４０が存在しな
かったときに有するであろうパワーよりも小さい。
【００２９】偏光子２４０の存在は単に垂直の偏光の光
を減じる役割を果たすだけでなく、平行の偏光の光を増
加させるのに役立つ。特に、図３の曲線２７０は偏光子
が定位置にあるときのファイバ２００の長さに沿った平
行の偏光された光のパワーの分布を示し、一方曲線２８
０（破線で示す）は偏光子２４０が存在しない場合の平
行の偏光された光のパワーの分布を示す。図３のグラフ
からわかるように、平行の偏光の光の実際のパワーは偏
光子２４０が存在しなかった場合に平行の偏光の光が有
するであろうパワーよりも増加している。この平行の偏
光された光の増加の原因は垂直の偏光の光が平行偏光の
光よりも短い利得領域を通過するためである。したがっ
て、利得領域内で励起される、通常垂直偏光へ増幅され
るであろう光子はより少なく、一方ファイバ２００の長
さを通じて垂直偏光により通常誘導されるであろう光子
は代わりに平行偏光の光によって誘導され、このために
平行偏光の光に増加した利得効果が観察される。すなわ
ち、反転分布は、垂直成分が存在するときのように垂直
成分によって大きく減じられることがなく、そのために
より多くの光子が平行の偏光成分において発生される。
したがって、この発明の好ましい実施例によれば、ファ
イバ２００の端部２３０において与えられる出力信号は
偏光されている（すなわち一方の偏光モードのパワーの
方が他方の偏光モードのパワーよりも実質的に多く出力
される）。同様の動作を前向きの伝播信号について適用
すると（好ましい実施例の説明を簡潔にするため図示し
ない）、同様の結論を得る。これによって好ましい実施
例の鍵となる概念が説明される。すなわち偏光子によっ
て偏光成分の１つを除去することで、その偏光のパワー
は減じられるが、また、他方の偏光成分に対して利用可
能な利得（したがって、および、パワー）は増加され
る。
を減じる役割を果たすだけでなく、平行の偏光の光を増
加させるのに役立つ。特に、図３の曲線２７０は偏光子
が定位置にあるときのファイバ２００の長さに沿った平
行の偏光された光のパワーの分布を示し、一方曲線２８
０（破線で示す）は偏光子２４０が存在しない場合の平
行の偏光された光のパワーの分布を示す。図３のグラフ
からわかるように、平行の偏光の光の実際のパワーは偏
光子２４０が存在しなかった場合に平行の偏光の光が有
するであろうパワーよりも増加している。この平行の偏
光された光の増加の原因は垂直の偏光の光が平行偏光の
光よりも短い利得領域を通過するためである。したがっ
て、利得領域内で励起される、通常垂直偏光へ増幅され
るであろう光子はより少なく、一方ファイバ２００の長
さを通じて垂直偏光により通常誘導されるであろう光子
は代わりに平行偏光の光によって誘導され、このために
平行偏光の光に増加した利得効果が観察される。すなわ
ち、反転分布は、垂直成分が存在するときのように垂直
成分によって大きく減じられることがなく、そのために
より多くの光子が平行の偏光成分において発生される。
したがって、この発明の好ましい実施例によれば、ファ
イバ２００の端部２３０において与えられる出力信号は
偏光されている（すなわち一方の偏光モードのパワーの
方が他方の偏光モードのパワーよりも実質的に多く出力
される）。同様の動作を前向きの伝播信号について適用
すると（好ましい実施例の説明を簡潔にするため図示し
ない）、同様の結論を得る。これによって好ましい実施
例の鍵となる概念が説明される。すなわち偏光子によっ
て偏光成分の１つを除去することで、その偏光のパワー
は減じられるが、また、他方の偏光成分に対して利用可
能な利得（したがって、および、パワー）は増加され
る。
【００３０】図４はファイバ２００の長さに沿って偏光
子２４０の位置を変化させることの効果を示す。この発
明の好ましい実施例の有利な局面の１つは、ファイバ２
００の端部２３０からの単一の偏光出力における最大の
パワーを得るためファイバの長さに沿って偏光子２４０
を最適に位置づけることを含む。好ましい偏光における
最大のパワーが得られる点は、ファイバの長さ、ファイ
バ中のエルビウムドーパントの濃度、およびポンプ信号
のパワーの関数であることがわかってきた。好ましい偏
光における最大のパワーが得られる点はファイバの長さ
に沿った所与の信号の（すなわち所与のパワーおよび波
長を有する）減衰値として表わすことができる。減衰値
としての偏光子２４０の「最適の」位置の特徴が図３お
よび図４の比較を参照しつつより詳細に説明される。
子２４０の位置を変化させることの効果を示す。この発
明の好ましい実施例の有利な局面の１つは、ファイバ２
００の端部２３０からの単一の偏光出力における最大の
パワーを得るためファイバの長さに沿って偏光子２４０
を最適に位置づけることを含む。好ましい偏光における
最大のパワーが得られる点は、ファイバの長さ、ファイ
バ中のエルビウムドーパントの濃度、およびポンプ信号
のパワーの関数であることがわかってきた。好ましい偏
光における最大のパワーが得られる点はファイバの長さ
に沿った所与の信号の（すなわち所与のパワーおよび波
長を有する）減衰値として表わすことができる。減衰値
としての偏光子２４０の「最適の」位置の特徴が図３お
よび図４の比較を参照しつつより詳細に説明される。
【００３１】図４に示す場合においては（すなわちファ
イバが３００ｄＢの小信号の減衰に対応する長さを有す
る場合には）、偏光子２４０は図３におけるよりもファ
イバ２００の端部２３０に近づけて置かれている。偏光
子２４０のこの位置づけの効果は曲線２９０および２９
５によって図示されている。図４において、曲線２８５
（破線で示す）は偏光子２４０が存在しないときの光の
垂直偏光のパワー分布を示し、一方曲線２９０は偏光子
２４０が所与の位置にある場合の垂直偏光における光の
実際の分布を示す。さらに、曲線２９７は偏光子２４０
が存在しない場合の平行偏光された光のパワー分布を示
し、一方曲線２９５は偏光子２４０が存在する場合の平
行偏光された光の実際のパワー分布を示す。
イバが３００ｄＢの小信号の減衰に対応する長さを有す
る場合には）、偏光子２４０は図３におけるよりもファ
イバ２００の端部２３０に近づけて置かれている。偏光
子２４０のこの位置づけの効果は曲線２９０および２９
５によって図示されている。図４において、曲線２８５
（破線で示す）は偏光子２４０が存在しないときの光の
垂直偏光のパワー分布を示し、一方曲線２９０は偏光子
２４０が所与の位置にある場合の垂直偏光における光の
実際の分布を示す。さらに、曲線２９７は偏光子２４０
が存在しない場合の平行偏光された光のパワー分布を示
し、一方曲線２９５は偏光子２４０が存在する場合の平
行偏光された光の実際のパワー分布を示す。
【００３２】図３および図４から、ファイバ２００の長
さに沿った偏光子２４０の位置がファイバ２００からの
出力信号が偏光される程度に著しい影響を有することが
わかる。特に、偏光子２４０が図３に示されるファイバ
２００の位置に置かれているときは、出力信号は偏光子
２４０が図４に示されるファイバ２１０の位置に置かれ
ているときほど強くは偏光されない。これは、偏光子２
４０が図３に示される位置に置かれるときには、垂直の
偏光モードの光がファイバ２００内で早期に消去される
が、偏光子２４０を過ぎてからファイバの残りの正の利
得領域の間（すなわち偏光子２４０と出力２３０との
間）に増強できるためである。したがって、垂直の偏光
における光のかなりの部分が依然として図３の曲線２５
０によって示されるようにファイバ２００によって出力
される。しかしながら、偏光子２４０が図４に示される
位置に置かれると、垂直の偏光における光は偏光子２４
０を過ぎてから実質的に増強できないほどファイバに沿
って遠くで消えてしまう。同時に、図４に示される偏光
子２４０の位置はファイバの出力端部２３０から十分に
間隔をおいており、よって好ましい偏光の増強が実質的
に増加し得ることが理解される。したがって偏光子２４
０がファイバ２００に沿って適切に位置づけられている
とき、垂直偏光の消滅および平行偏光の増幅の間のバラ
ンスがとれる。
さに沿った偏光子２４０の位置がファイバ２００からの
出力信号が偏光される程度に著しい影響を有することが
わかる。特に、偏光子２４０が図３に示されるファイバ
２００の位置に置かれているときは、出力信号は偏光子
２４０が図４に示されるファイバ２１０の位置に置かれ
ているときほど強くは偏光されない。これは、偏光子２
４０が図３に示される位置に置かれるときには、垂直の
偏光モードの光がファイバ２００内で早期に消去される
が、偏光子２４０を過ぎてからファイバの残りの正の利
得領域の間（すなわち偏光子２４０と出力２３０との
間）に増強できるためである。したがって、垂直の偏光
における光のかなりの部分が依然として図３の曲線２５
０によって示されるようにファイバ２００によって出力
される。しかしながら、偏光子２４０が図４に示される
位置に置かれると、垂直の偏光における光は偏光子２４
０を過ぎてから実質的に増強できないほどファイバに沿
って遠くで消えてしまう。同時に、図４に示される偏光
子２４０の位置はファイバの出力端部２３０から十分に
間隔をおいており、よって好ましい偏光の増強が実質的
に増加し得ることが理解される。したがって偏光子２４
０がファイバ２００に沿って適切に位置づけられている
とき、垂直偏光の消滅および平行偏光の増幅の間のバラ
ンスがとれる。
【００３３】たとえば、もし偏光子２４０が端部２３０
に置かれるならばファイバ２００の端部２３０から発せ
られる出力信号は実質的に１つの偏光のものになるであ
ろう。しかしながら、偏光子２４０をファイバ２００に
沿ってこの位置に置くことは偏光子が存在しなかった場
合の平行偏光のパワーよりもそれを増加させることには
ならないだろう。したがって偏光子をファイバ２００の
端部２３０に置くことによって何ら利点は得られない。
に置かれるならばファイバ２００の端部２３０から発せ
られる出力信号は実質的に１つの偏光のものになるであ
ろう。しかしながら、偏光子２４０をファイバ２００に
沿ってこの位置に置くことは偏光子が存在しなかった場
合の平行偏光のパワーよりもそれを増加させることには
ならないだろう。したがって偏光子をファイバ２００の
端部２３０に置くことによって何ら利点は得られない。
【００３４】再び、もし偏光子２４０をファイバ２００
の端部２１０に置くならば、後ろ向き方向に伝播する光
の２つの偏光は実質的に始めは等しく（偏光子がファイ
バに出会うところでは）、ファイバ２００を通過する間
同一の利得を得、よって両方の偏光がファイバ２００の
出力端部２３０において同一のパワーを有することにな
ろう。
の端部２１０に置くならば、後ろ向き方向に伝播する光
の２つの偏光は実質的に始めは等しく（偏光子がファイ
バに出会うところでは）、ファイバ２００を通過する間
同一の利得を得、よって両方の偏光がファイバ２００の
出力端部２３０において同一のパワーを有することにな
ろう。
【００３５】しかしながら、偏光子２４０を図４に示す
ようにファイバ２００の真ん中に近づけて置くと、垂直
偏光モードのかなりの部分が失われ、端部２３０で出力
される以前にこれを大きく増強することはできない。同
時に、垂直偏光モードで出力されるはずであった光が平
行偏光モードに加えられ、平行偏光における光の強度は
倍近くになる。これは図４の曲線２９５で示されてい
る。このことから、ファイバ２００の長さに沿った偏光
子２４０の位置づけが特定の偏光モード（すなわち偏光
子２４０によって消去されない偏光）の光の出力のパワ
ーに重大な影響を持つことがわかる。
ようにファイバ２００の真ん中に近づけて置くと、垂直
偏光モードのかなりの部分が失われ、端部２３０で出力
される以前にこれを大きく増強することはできない。同
時に、垂直偏光モードで出力されるはずであった光が平
行偏光モードに加えられ、平行偏光における光の強度は
倍近くになる。これは図４の曲線２９５で示されてい
る。このことから、ファイバ２００の長さに沿った偏光
子２４０の位置づけが特定の偏光モード（すなわち偏光
子２４０によって消去されない偏光）の光の出力のパワ
ーに重大な影響を持つことがわかる。
【００３６】ある測定においては、偏光子２４０がファ
イバ２００の端部２１０と端部２３０との間の距離の約
３分の１の地点に（すなわち、およそ小信号１００ｄＢ
減衰点に）位置づけられると、消去されない偏光モード
の光は、偏光子２４０が存在しないときの偏光モードの
光の強度の約１．７倍であった。この比率は偏光子２４
０がこの最適点からファイバ２００の一方の端部または
他方の端部に向かって移動するにつれ大きく減少する。
イバ２００の端部２１０と端部２３０との間の距離の約
３分の１の地点に（すなわち、およそ小信号１００ｄＢ
減衰点に）位置づけられると、消去されない偏光モード
の光は、偏光子２４０が存在しないときの偏光モードの
光の強度の約１．７倍であった。この比率は偏光子２４
０がこの最適点からファイバ２００の一方の端部または
他方の端部に向かって移動するにつれ大きく減少する。
【００３７】
【ファイバに沿った減衰に関して最適点を決定する】こ
こで注意しなければならないのは、ファイバ２００の中
央に近づけて偏光子２４０を位置づけるということが、
ファイバ２００の絶対的なまたは現実の長さに関して考
えられるべきではなく、重要な活性の信号の発生が起こ
るファイバの長さに関して考えられるべきだということ
である。すなわち、ファイバ２００はいかなる長さにも
作り得るが、ファイバ２００の特定の部分のみが、ポン
プ波長の光のかなりの部分を吸収し、よって信号波長の
光の放出を刺激する。一旦ファイバ２００があまりにも
長くなりすぎファイバ２００の延ばされた領域において
吸収されるポンプパワーが実質的になくなってしまう
と、ファイバ２００の長さをさらに延ばすことは後ろ向
きに伝播する出力信号（すなわち、図３および図４にお
いて端部２３０から放出される信号）の強度に対し感知
できるような影響を何ら持たない。したがって、この発
明の好ましい実施例により、偏光子２４０はいかなるフ
ァイバの長さについてもファイバの現実の長さの３３％
地点の近くに位置づけられねばならないのではなくて、
ファイバ２００の小信号減衰特徴によって決定されるフ
ァイバ２００に沿った選択される地点に位置づけられる
べきである。
こで注意しなければならないのは、ファイバ２００の中
央に近づけて偏光子２４０を位置づけるということが、
ファイバ２００の絶対的なまたは現実の長さに関して考
えられるべきではなく、重要な活性の信号の発生が起こ
るファイバの長さに関して考えられるべきだということ
である。すなわち、ファイバ２００はいかなる長さにも
作り得るが、ファイバ２００の特定の部分のみが、ポン
プ波長の光のかなりの部分を吸収し、よって信号波長の
光の放出を刺激する。一旦ファイバ２００があまりにも
長くなりすぎファイバ２００の延ばされた領域において
吸収されるポンプパワーが実質的になくなってしまう
と、ファイバ２００の長さをさらに延ばすことは後ろ向
きに伝播する出力信号（すなわち、図３および図４にお
いて端部２３０から放出される信号）の強度に対し感知
できるような影響を何ら持たない。したがって、この発
明の好ましい実施例により、偏光子２４０はいかなるフ
ァイバの長さについてもファイバの現実の長さの３３％
地点の近くに位置づけられねばならないのではなくて、
ファイバ２００の小信号減衰特徴によって決定されるフ
ァイバ２００に沿った選択される地点に位置づけられる
べきである。
【００３８】ファイバのいわゆる小信号減衰特徴、それ
からファイバ２００が作られるのであるが、これを決定
するためには、多くの技術が使用できる。１つの技術
は、低パワーの光信号をファイバの端部に送出すること
である。このテスト信号の波長はポンプ吸収バンドまた
は信号吸収バンドに近ければ有利である（ここで説明さ
れる結果はエルビウムに対する放出波長が１．５３マイ
クロメータであるテスト信号に基づいている）。このテ
スト段階を通じて、この低パワーテスト信号がファイバ
を伝播する唯一の信号である（すなわちファイバにはポ
ンプ信号は導入されない）。さらに、信号のパワーは信
号が飽和しないことを確実にするように十分低くなけれ
ばならない（すなわちそれによって事実上反転分布が存
在しない）。
からファイバ２００が作られるのであるが、これを決定
するためには、多くの技術が使用できる。１つの技術
は、低パワーの光信号をファイバの端部に送出すること
である。このテスト信号の波長はポンプ吸収バンドまた
は信号吸収バンドに近ければ有利である（ここで説明さ
れる結果はエルビウムに対する放出波長が１．５３マイ
クロメータであるテスト信号に基づいている）。このテ
スト段階を通じて、この低パワーテスト信号がファイバ
を伝播する唯一の信号である（すなわちファイバにはポ
ンプ信号は導入されない）。さらに、信号のパワーは信
号が飽和しないことを確実にするように十分低くなけれ
ばならない（すなわちそれによって事実上反転分布が存
在しない）。
【００３９】エルビウムをドープされたファイバについ
ては、小信号の減衰は、ファイバの長さに正比例してお
り、１メートル後の減衰を計測するだけでよいことがわ
かっている。たとえば、テスト信号の波長に対する減衰
が４ｄＢ／ｍであれば、７５メートルのファイバは３０
０ｄＢのファイバ長を規定する。
ては、小信号の減衰は、ファイバの長さに正比例してお
り、１メートル後の減衰を計測するだけでよいことがわ
かっている。たとえば、テスト信号の波長に対する減衰
が４ｄＢ／ｍであれば、７５メートルのファイバは３０
０ｄＢのファイバ長を規定する。
【００４０】ここで留意すべきことは、テスト信号は選
択された長さのファイバに沿って大きく減衰され得る
が、実際には、通常の動作パワー（約３０ｍＷ）におけ
るポンプ信号は同じ長さのファイバに沿ってテスト信号
と同じ程度までは通常減衰されないということである。
これは、ポンプ信号はより多くのパワーを運んでおりポ
ンプ入力に向かった領域のファイバを飽和させがちであ
り、よってファイバの端部におけるポンプ信号の実際の
減衰はわずか３０または４０ｄＢのオーダであり得るか
らである。この減衰のポンプ信号はλs で放出される信
号光に関するかぎり依然として大きく、なぜならば、フ
ァイバは典型的にはファイバの遠端において放出される
光子に対し２０または３０ｄＢの利得を示すからであ
る。したがって、たとえファイバが、たとえばテスト信
号に対しては３００ｄＢの減衰を生み出すに十分な長さ
であっても、この長さよりもかなり短い長さでも、テス
ト信号のパワーよりも遙に高いポンプパワーに付随する
効果のために、偏光子２４０の位置づけに影響を与えか
ねない。
択された長さのファイバに沿って大きく減衰され得る
が、実際には、通常の動作パワー（約３０ｍＷ）におけ
るポンプ信号は同じ長さのファイバに沿ってテスト信号
と同じ程度までは通常減衰されないということである。
これは、ポンプ信号はより多くのパワーを運んでおりポ
ンプ入力に向かった領域のファイバを飽和させがちであ
り、よってファイバの端部におけるポンプ信号の実際の
減衰はわずか３０または４０ｄＢのオーダであり得るか
らである。この減衰のポンプ信号はλs で放出される信
号光に関するかぎり依然として大きく、なぜならば、フ
ァイバは典型的にはファイバの遠端において放出される
光子に対し２０または３０ｄＢの利得を示すからであ
る。したがって、たとえファイバが、たとえばテスト信
号に対しては３００ｄＢの減衰を生み出すに十分な長さ
であっても、この長さよりもかなり短い長さでも、テス
ト信号のパワーよりも遙に高いポンプパワーに付随する
効果のために、偏光子２４０の位置づけに影響を与えか
ねない。
【００４１】この偏光子２４０の最適の位置を決める方
法により、固定された小信号減衰点（すなわち低パワー
のテスト信号の減衰を使用して測定された点）が十分な
長さを超えるすべてのファイバについての最適点として
選ばれる。以下により詳細に説明されるように、特定の
長さ以下のファイバにおける偏光子２４０の最適の位置
は実際のファイバの長さの５０％に近づきがちである。
エルビウムのファイバをテストした実験的かつモデル化
された結果によれば偏光子２４０の最適位置はおおよそ
７０ｄＢの小信号減衰点と確定された。これは図１１で
プロットされた曲線から明らかに示され得る。
法により、固定された小信号減衰点（すなわち低パワー
のテスト信号の減衰を使用して測定された点）が十分な
長さを超えるすべてのファイバについての最適点として
選ばれる。以下により詳細に説明されるように、特定の
長さ以下のファイバにおける偏光子２４０の最適の位置
は実際のファイバの長さの５０％に近づきがちである。
エルビウムのファイバをテストした実験的かつモデル化
された結果によれば偏光子２４０の最適位置はおおよそ
７０ｄＢの小信号減衰点と確定された。これは図１１で
プロットされた曲線から明らかに示され得る。
【００４２】図１１は比率ｋ対ファイバの長さに沿った
偏光子の位置をプロットしている。比率ｋは偏光子のあ
る場合の後ろ向き方向における好ましい偏光の出力パワ
ー対偏光子がない場合の後ろ向きの方向における好まし
い偏光の出力パワーの比率として定義される。図１１に
はいくつかの曲線がプロットされており、各曲線が異な
った長さのファイバを表わしている。図１１の曲線から
わかるように、ファイバが長ければ長いほどファイバの
全長に対しより低いパーセンテージの点に最適の比率の
値（すなわち最大を示す）がくる。しかしながら、最大
の比率の値を１．９近くに有する曲線（すなわち極めて
長いファイバ）については、偏光子２４０の最適位置は
ポンプ入力の端部からおおよそ同じ長さの位置にくるこ
とがわかる。たとえば１６０メートルのファイバについ
ては偏光子の最適位置はファイバの全長の約１９％地点
である（すなわち３０．４メータ）。同様に、１２０メ
ートルのファイバについては、偏光子の最適位置は、フ
ァイバの全長のおおよそ２６％（すなわち３１．２メー
タ）である。同様に、８０メートルのファイバについて
は、偏光子の最適位置はファイバの全長のおよそ３８％
（すなわち３０．４メータ）である。したがって、偏光
子２４０の最適位置はファイバ２００の長さに沿ってお
よそ３０から３１メートルであることがわかる。
偏光子の位置をプロットしている。比率ｋは偏光子のあ
る場合の後ろ向き方向における好ましい偏光の出力パワ
ー対偏光子がない場合の後ろ向きの方向における好まし
い偏光の出力パワーの比率として定義される。図１１に
はいくつかの曲線がプロットされており、各曲線が異な
った長さのファイバを表わしている。図１１の曲線から
わかるように、ファイバが長ければ長いほどファイバの
全長に対しより低いパーセンテージの点に最適の比率の
値（すなわち最大を示す）がくる。しかしながら、最大
の比率の値を１．９近くに有する曲線（すなわち極めて
長いファイバ）については、偏光子２４０の最適位置は
ポンプ入力の端部からおおよそ同じ長さの位置にくるこ
とがわかる。たとえば１６０メートルのファイバについ
ては偏光子の最適位置はファイバの全長の約１９％地点
である（すなわち３０．４メータ）。同様に、１２０メ
ートルのファイバについては、偏光子の最適位置は、フ
ァイバの全長のおおよそ２６％（すなわち３１．２メー
タ）である。同様に、８０メートルのファイバについて
は、偏光子の最適位置はファイバの全長のおよそ３８％
（すなわち３０．４メータ）である。したがって、偏光
子２４０の最適位置はファイバ２００の長さに沿ってお
よそ３０から３１メートルであることがわかる。
【００４３】偏光子２４０を３０から３１メートル地点
に位置づけることがエルビウムドーパントの特定の濃度
を有するファイバについては（すなわちこの例において
は１メートルにつき２．２ｄＢの小信号吸収）最適であ
るが、決定されるべき必要不可欠なパラメータは実際の
長さではなくてファイバに沿った小信号減衰であること
が理解されよう。これは、測定される小信号減衰はドー
パントの濃度を考慮に入れており、よって、小信号減衰
の単位で表現される偏光子２４０の最適位置は実質的に
一定であるからである。この固定された減衰点は経験的
（かつ理論的）に十分な長さを超えるファイバに対して
は約６６から６８ｄＢ（３０−３１メートルかける２．
２ｄＢ／ｍ）と決定された。
に位置づけることがエルビウムドーパントの特定の濃度
を有するファイバについては（すなわちこの例において
は１メートルにつき２．２ｄＢの小信号吸収）最適であ
るが、決定されるべき必要不可欠なパラメータは実際の
長さではなくてファイバに沿った小信号減衰であること
が理解されよう。これは、測定される小信号減衰はドー
パントの濃度を考慮に入れており、よって、小信号減衰
の単位で表現される偏光子２４０の最適位置は実質的に
一定であるからである。この固定された減衰点は経験的
（かつ理論的）に十分な長さを超えるファイバに対して
は約６６から６８ｄＢ（３０−３１メートルかける２．
２ｄＢ／ｍ）と決定された。
【００４４】ここで、ファイバ２００が短くなるにつ
れ、最適の偏光子の位置はファイバの中間点に近づくと
いうことに留意せねばならない。この効果はまた図１１
で示されている。たとえば、６０メートルのファイバに
おける偏光子の最適位置はファイバの全長のおよそ４４
％である点（すなわち５８．１ｄＢ減衰に対応する２
６．４メータ）であり、一方、４０メートルのファイバ
における偏光子２４０の最適位置はファイバの全長のお
よそ５０％（すなわち４４ｄＢの減衰に対応する２０メ
ータ）である。したがって、ファイバがあまりにも短く
なってしまい最適の減衰点（たとえば６７ｄＢ）がファ
イバの全長を通じての全減衰の半分近くになると、偏光
子の最適位置はファイバ２００の中央に向かって移動す
る。
れ、最適の偏光子の位置はファイバの中間点に近づくと
いうことに留意せねばならない。この効果はまた図１１
で示されている。たとえば、６０メートルのファイバに
おける偏光子の最適位置はファイバの全長のおよそ４４
％である点（すなわち５８．１ｄＢ減衰に対応する２
６．４メータ）であり、一方、４０メートルのファイバ
における偏光子２４０の最適位置はファイバの全長のお
よそ５０％（すなわち４４ｄＢの減衰に対応する２０メ
ータ）である。したがって、ファイバがあまりにも短く
なってしまい最適の減衰点（たとえば６７ｄＢ）がファ
イバの全長を通じての全減衰の半分近くになると、偏光
子の最適位置はファイバ２００の中央に向かって移動す
る。
【００４５】実際的問題として、最適の減衰点（たとえ
ば６７ｄＢ）の実質的に２倍よりも大きい小信号減衰
（すなわちその全長に沿って）を有するファイバにおい
ては、偏光子２４０は６７ｄＢ点に位置づけられるべき
である（偏光子２４０を４０ｄＢから１００ｄＢの範囲
内に位置づけることがさらに有利であるとわかるかもし
れないが）。しかしながら、より短いファイバについて
は、偏光子は実験に基づいて決定されたようにファイバ
の全長の５０％に近づけて位置づけられるべきである。
ば６７ｄＢ）の実質的に２倍よりも大きい小信号減衰
（すなわちその全長に沿って）を有するファイバにおい
ては、偏光子２４０は６７ｄＢ点に位置づけられるべき
である（偏光子２４０を４０ｄＢから１００ｄＢの範囲
内に位置づけることがさらに有利であるとわかるかもし
れないが）。しかしながら、より短いファイバについて
は、偏光子は実験に基づいて決定されたようにファイバ
の全長の５０％に近づけて位置づけられるべきである。
【００４６】
【偏光子の最適位置を決定する別の方法】偏光子２４０
を位置づける別の方法によれば、実質的に完全な減衰の
長さは（すなわち、それを超えるとλs の信号光の有意
の放出に寄与しないファイバの長さ）、それに対するフ
ァイバの小信号減衰がおよそ３００ｄＢである長さと定
義され得る。もちろん、理論上は、ファイバが長ければ
長いほど、後ろ向き方向における出力パワーがより良好
であると理解されよう。しかしながら、ここで説明して
いるように、最適のファイバの長さは名目上は同じ出力
パワーの特徴を与える最も短いファイバの長さである。
源から可能な限り最も高いパワーを引出すことが重要で
ある応用においては、実質的に完全な減衰の長さは６０
０ｄＢに対応する長さを有するものと定義され得る。逆
に、出力パワーを最大にすることがそれほど重要ではな
い応用においては、実質的に完全な減衰の長さはわずか
に１７０ｄＢ程度に対応する長さを有するものと定義さ
れ得る。ファイバ２００の実質的に完全な減衰の長さを
与えられるならば、偏光子２４０の位置は有利には実質
的に完全な減衰の長さの２０％から５０％の範囲内にく
る。
を位置づける別の方法によれば、実質的に完全な減衰の
長さは（すなわち、それを超えるとλs の信号光の有意
の放出に寄与しないファイバの長さ）、それに対するフ
ァイバの小信号減衰がおよそ３００ｄＢである長さと定
義され得る。もちろん、理論上は、ファイバが長ければ
長いほど、後ろ向き方向における出力パワーがより良好
であると理解されよう。しかしながら、ここで説明して
いるように、最適のファイバの長さは名目上は同じ出力
パワーの特徴を与える最も短いファイバの長さである。
源から可能な限り最も高いパワーを引出すことが重要で
ある応用においては、実質的に完全な減衰の長さは６０
０ｄＢに対応する長さを有するものと定義され得る。逆
に、出力パワーを最大にすることがそれほど重要ではな
い応用においては、実質的に完全な減衰の長さはわずか
に１７０ｄＢ程度に対応する長さを有するものと定義さ
れ得る。ファイバ２００の実質的に完全な減衰の長さを
与えられるならば、偏光子２４０の位置は有利には実質
的に完全な減衰の長さの２０％から５０％の範囲内にく
る。
【００４７】上述の説明によりファイバ２００の長さに
沿って偏光子２４０を位置づけることにより、光の出力
強度および消去されない偏光モードは実質的に２倍にな
り、それによってファイバ２００の端部２３０に高度に
偏光された出力信号が与えられ、これはその偏光におけ
るもとのパワー（すなわち強度）の２倍であるというこ
とがわかってきた。
沿って偏光子２４０を位置づけることにより、光の出力
強度および消去されない偏光モードは実質的に２倍にな
り、それによってファイバ２００の端部２３０に高度に
偏光された出力信号が与えられ、これはその偏光におけ
るもとのパワー（すなわち強度）の２倍であるというこ
とがわかってきた。
【００４８】当業者には理解されるであろうが、偏光子
２４０が低損失偏光子であることが重要である。実用に
おいては、偏光子２４０が消去されない（すなわち好ま
しい）偏光モードに対し１または０．５ｄＢ以下の損失
を有することが極めて有利である。すなわち、もし垂直
の偏光モードが偏光子２４０によって消去されるのであ
れば、平行の偏光は偏光子２４０を通って伝播されると
きに１または０．５ｄＢ以上の損失を経験するべきでは
ない。このことについての第１の理由は偏光子において
失われるいかなるポンプ光も偏光子の下流におけるより
低い利得につながるからであり、それによってより低い
信号パワーにつながる。第２の理由は、偏光子２４０の
損失効果により失われる所望の偏光におけるいかなる信
号光もファイバ２００の利得領域内で発生される増幅さ
れた光に寄与しないからである。したがって、もし偏光
子２４０が好ましい偏光のあまりにも大きな損失に寄与
するのであれば、正味の出力信号は、偏光子２４０が存
在しない場合の好ましい偏光のパワーよりも大きく高く
なるということはない。事実、もし偏光子の挿入損失が
十分に大きければ、好ましい偏光のパワーは偏光子２４
０が存在しない場合の好ましい偏光のパワーよりもむし
ろ低くなり得る。結論として、偏光子２４０は、好まし
い実施例の利点を得るためには、あるレベル（たとえば
後ろ向きの伝播光については３ｄＢ）を超えることのな
い損失を有さねばならない。
２４０が低損失偏光子であることが重要である。実用に
おいては、偏光子２４０が消去されない（すなわち好ま
しい）偏光モードに対し１または０．５ｄＢ以下の損失
を有することが極めて有利である。すなわち、もし垂直
の偏光モードが偏光子２４０によって消去されるのであ
れば、平行の偏光は偏光子２４０を通って伝播されると
きに１または０．５ｄＢ以上の損失を経験するべきでは
ない。このことについての第１の理由は偏光子において
失われるいかなるポンプ光も偏光子の下流におけるより
低い利得につながるからであり、それによってより低い
信号パワーにつながる。第２の理由は、偏光子２４０の
損失効果により失われる所望の偏光におけるいかなる信
号光もファイバ２００の利得領域内で発生される増幅さ
れた光に寄与しないからである。したがって、もし偏光
子２４０が好ましい偏光のあまりにも大きな損失に寄与
するのであれば、正味の出力信号は、偏光子２４０が存
在しない場合の好ましい偏光のパワーよりも大きく高く
なるということはない。事実、もし偏光子の挿入損失が
十分に大きければ、好ましい偏光のパワーは偏光子２４
０が存在しない場合の好ましい偏光のパワーよりもむし
ろ低くなり得る。結論として、偏光子２４０は、好まし
い実施例の利点を得るためには、あるレベル（たとえば
後ろ向きの伝播光については３ｄＢ）を超えることのな
い損失を有さねばならない。
【００４９】
【偏光ファイバから作られるエルビウムをドープされた
ファイバ源】図５はこの発明のもう１つの好ましい実施
例を概略的に示しており、ここで超蛍光ファイバ全体は
稀土類元素をドープされた偏光ファイバを含み、よっ
て、１つの偏光モードがファイバの全長にわたって実質
的に消去され、一方で他の偏光モードにおける出力信号
は通常のファイバにおけるように導かれる。図５で示さ
れているように、超蛍光ファイバ３００はファイバ３０
０の入力端３３０からファイバ３００の端部３１０まで
偏光ファイバを含む。ポンプ源３２０はファイバ３００
の端部３３０に光を入力する。図５に示される超蛍光源
の構成は単一パス構成であって、ここでは光は前向きの
伝播方向においてファイバ３００に沿い端部３１０に向
けて伝播し、吸収され、後ろ向き方向において再放出さ
れ、よって、光は主として後ろ向きの伝播方向において
増幅され、端部３３０における偏光された出力信号を生
み出す。ファイバ１００（図２）および２００（図３お
よび図４）におけると同様に、ファイバ３００は有利に
はエルビウムをドープされた長いファイバを含み、これ
は高効率の後ろ向きの伝播特性を意味する。
ファイバ源】図５はこの発明のもう１つの好ましい実施
例を概略的に示しており、ここで超蛍光ファイバ全体は
稀土類元素をドープされた偏光ファイバを含み、よっ
て、１つの偏光モードがファイバの全長にわたって実質
的に消去され、一方で他の偏光モードにおける出力信号
は通常のファイバにおけるように導かれる。図５で示さ
れているように、超蛍光ファイバ３００はファイバ３０
０の入力端３３０からファイバ３００の端部３１０まで
偏光ファイバを含む。ポンプ源３２０はファイバ３００
の端部３３０に光を入力する。図５に示される超蛍光源
の構成は単一パス構成であって、ここでは光は前向きの
伝播方向においてファイバ３００に沿い端部３１０に向
けて伝播し、吸収され、後ろ向き方向において再放出さ
れ、よって、光は主として後ろ向きの伝播方向において
増幅され、端部３３０における偏光された出力信号を生
み出す。ファイバ１００（図２）および２００（図３お
よび図４）におけると同様に、ファイバ３００は有利に
はエルビウムをドープされた長いファイバを含み、これ
は高効率の後ろ向きの伝播特性を意味する。
【００５０】この発明の好ましい実施例によれば、ファ
イバ３００はその全長にわたり偏光を生じ稀土類イオン
を適切な濃度でドープされている。図５のグラフにおい
ては、曲線３４０はファイバ３００を通じての垂直の偏
光された光のパワー分布を示し、一方曲線３５０はファ
イバ３００の長さに沿った平行の偏光された光のパワー
分布を示している。曲線３６０および３７０（図５に破
線で示す）は、それぞれ、ファイバ３００が偏光を生じ
なかったならばそうなるであろう平行および垂直の光の
偏光のパワー分布を示す。図５のグラフからわかるよう
に、ファイバ３００が偏光を生じる場合には、消去され
るべき偏光の光（すなわち図５の例において示されてい
るように垂直の偏光）はファイバ３００の全長を通じて
実質的にゼロのままである。対照的に、所望の偏光の光
（すなわち図５の例においては平行の偏光）はより迅速
に増加し、ファイバ３００が偏光を生じない場合にそう
なるであろう出力パワーのおよそ２倍の出力パワーを有
する。
イバ３００はその全長にわたり偏光を生じ稀土類イオン
を適切な濃度でドープされている。図５のグラフにおい
ては、曲線３４０はファイバ３００を通じての垂直の偏
光された光のパワー分布を示し、一方曲線３５０はファ
イバ３００の長さに沿った平行の偏光された光のパワー
分布を示している。曲線３６０および３７０（図５に破
線で示す）は、それぞれ、ファイバ３００が偏光を生じ
なかったならばそうなるであろう平行および垂直の光の
偏光のパワー分布を示す。図５のグラフからわかるよう
に、ファイバ３００が偏光を生じる場合には、消去され
るべき偏光の光（すなわち図５の例において示されてい
るように垂直の偏光）はファイバ３００の全長を通じて
実質的にゼロのままである。対照的に、所望の偏光の光
（すなわち図５の例においては平行の偏光）はより迅速
に増加し、ファイバ３００が偏光を生じない場合にそう
なるであろう出力パワーのおよそ２倍の出力パワーを有
する。
【００５１】ファイバ３００がその全長にわたって偏光
を生じることによって、光の出力強度および好ましい偏
光（図５のパワーＡ2 によって示される）は、ファイバ
３００が偏光を生じない場合にこの偏光が有するであろ
うパワー（図５のパワーＡ1によって示される）よりも
実質的に高くなる。実際の１シミュレーションにおいて
は、パワーＡ2 はおよそ１．９５ Ａ1 と決定され、し
たがって、垂直の偏光においてファイバ３００を通じて
伝播するであろう光の実質的にすべてが平行の偏光に変
換され、平行の偏光における出力信号はしたがって約２
倍となる。ここで理解されるべきは、偏光ファイバ３０
０が、図３および図４の偏光子を接続された実施例をと
ったときのモデルから予測される最良の結果よりも、好
ましい偏光において若干良好な出力パワーを与えるとい
うことである。したがって、図５に示されるこの発明の
実施例は、たとえば、光ファイバジャイロスコープなど
のような高度に偏光された光を必要とする応用のための
光源として使用するための高効率で高度に偏光された出
力信号を与える。
を生じることによって、光の出力強度および好ましい偏
光（図５のパワーＡ2 によって示される）は、ファイバ
３００が偏光を生じない場合にこの偏光が有するであろ
うパワー（図５のパワーＡ1によって示される）よりも
実質的に高くなる。実際の１シミュレーションにおいて
は、パワーＡ2 はおよそ１．９５ Ａ1 と決定され、し
たがって、垂直の偏光においてファイバ３００を通じて
伝播するであろう光の実質的にすべてが平行の偏光に変
換され、平行の偏光における出力信号はしたがって約２
倍となる。ここで理解されるべきは、偏光ファイバ３０
０が、図３および図４の偏光子を接続された実施例をと
ったときのモデルから予測される最良の結果よりも、好
ましい偏光において若干良好な出力パワーを与えるとい
うことである。したがって、図５に示されるこの発明の
実施例は、たとえば、光ファイバジャイロスコープなど
のような高度に偏光された光を必要とする応用のための
光源として使用するための高効率で高度に偏光された出
力信号を与える。
【００５２】図６は、偏光入力を有する光ファイバジャ
イロスコープとともに、動作するよう実施された場合
の、この発明の好ましい実施例の偏光ファイバ源の使用
によって得られる重要な利点を示している。特に、入力
偏光子３０を有する光ファイバジャイロスコープ２０は
入力ポンプ源１５によってポンピングされる超蛍光ファ
イバ源４００から光を受取る。ファイバ４００は図６に
示されているように、（図４の実施例におけるように）
適切な位置に接続された偏光子を有するエルビウムをド
ープされたファイバなどを有利には含むか、または（図
５の実施例に示されているように）その全長にわたって
偏光を生じ得る。
イロスコープとともに、動作するよう実施された場合
の、この発明の好ましい実施例の偏光ファイバ源の使用
によって得られる重要な利点を示している。特に、入力
偏光子３０を有する光ファイバジャイロスコープ２０は
入力ポンプ源１５によってポンピングされる超蛍光ファ
イバ源４００から光を受取る。ファイバ４００は図６に
示されているように、（図４の実施例におけるように）
適切な位置に接続された偏光子を有するエルビウムをド
ープされたファイバなどを有利には含むか、または（図
５の実施例に示されているように）その全長にわたって
偏光を生じ得る。
【００５３】図２に示されているような従来の超蛍光フ
ァイバ源に対してこの発明の好ましい実施例が有する利
点を示すため、図６に２つのグラフが示されている。第
１の曲線４１０はファイバ４００の長さにわたるファイ
バ４００内の後ろ向きの方向の信号光のパワー分布を示
す。曲線４１０によって示される光は偏光されていない
光であり、この発明の好ましい実施例の偏光局面を組入
れていない従来のエルビウムをドープされたファイバに
おいてみられるようなものである。曲線４１０からわか
るように、ファイバ４００中の信号パワーはファイバ４
００の出力において（図６の２Ａ1 によって示されてい
る）最大の値まで増強される。このパワーは信号光が偏
光子３０に入るまで一定であり、この点で、源４００か
らの光の実質的に半分が偏光子３０内で消去され、これ
はこの光がほとんど偏光されないという事実による。こ
れは曲線４１５のパワーＡ1 によって示されている。
ァイバ源に対してこの発明の好ましい実施例が有する利
点を示すため、図６に２つのグラフが示されている。第
１の曲線４１０はファイバ４００の長さにわたるファイ
バ４００内の後ろ向きの方向の信号光のパワー分布を示
す。曲線４１０によって示される光は偏光されていない
光であり、この発明の好ましい実施例の偏光局面を組入
れていない従来のエルビウムをドープされたファイバに
おいてみられるようなものである。曲線４１０からわか
るように、ファイバ４００中の信号パワーはファイバ４
００の出力において（図６の２Ａ1 によって示されてい
る）最大の値まで増強される。このパワーは信号光が偏
光子３０に入るまで一定であり、この点で、源４００か
らの光の実質的に半分が偏光子３０内で消去され、これ
はこの光がほとんど偏光されないという事実による。こ
れは曲線４１５のパワーＡ1 によって示されている。
【００５４】図６の第２のグラフからわかるように、曲
線４２０はファイバ４００がこの発明の好ましい実施例
によって偏光を生じる場合の後ろ向き方向におけるファ
イバ４００を通じて伝播する信号光のパワー分布を示し
ている。曲線４２０によって示されるように、信号出力
のパワーはファイバ４００の出力端において最大であ
り、偏光子３０に入るまで実質的に一定である。出力信
号の直線偏光が高い度合であるため、曲線４２０の一部
分４２５によって示されるように、偏光子３０を通過し
た後も光のパワーはごく少ししか減少しないことがわか
る。これは、部分的には、所望でない偏光において残っ
ていた光の消去によるものであり、また偏光子３０によ
る好ましい偏光における固有の損失によるものである。
図６の第２のグラフからわかるように、ファイバジャイ
ロスコープ２０に入力として与えられる最終的な光のパ
ワーはおよそ１．９から１．９５ｘＡ1 であり、これは
もしファイバ源４００中にこの発明が実施されなかった
ならば光ファイバジャイロスコープ２０に入力されるで
あろう光パワーの２倍近くである。
線４２０はファイバ４００がこの発明の好ましい実施例
によって偏光を生じる場合の後ろ向き方向におけるファ
イバ４００を通じて伝播する信号光のパワー分布を示し
ている。曲線４２０によって示されるように、信号出力
のパワーはファイバ４００の出力端において最大であ
り、偏光子３０に入るまで実質的に一定である。出力信
号の直線偏光が高い度合であるため、曲線４２０の一部
分４２５によって示されるように、偏光子３０を通過し
た後も光のパワーはごく少ししか減少しないことがわか
る。これは、部分的には、所望でない偏光において残っ
ていた光の消去によるものであり、また偏光子３０によ
る好ましい偏光における固有の損失によるものである。
図６の第２のグラフからわかるように、ファイバジャイ
ロスコープ２０に入力として与えられる最終的な光のパ
ワーはおよそ１．９から１．９５ｘＡ1 であり、これは
もしファイバ源４００中にこの発明が実施されなかった
ならば光ファイバジャイロスコープ２０に入力されるで
あろう光パワーの２倍近くである。
【００５５】図６に示されるこの発明の好ましい実施例
のさらなる利点は、ファイバ４００から放出される光が
既に高度に偏光されていることから提供される。したが
って、より厳しくない消光比特性を有するより安価な偏
光子を偏光子３０として使用できる。
のさらなる利点は、ファイバ４００から放出される光が
既に高度に偏光されていることから提供される。したが
って、より厳しくない消光比特性を有するより安価な偏
光子を偏光子３０として使用できる。
【００５６】図７Ａは、図３および図４の偏光子を接続
された実施例における、後ろ向き方向の信号出力パワー
および偏光の消光比の実験結果をファイバの長さに対し
てプロットして図示したものである。図７Ａに図示した
結果は１４７０ナノメータに対し約３１ミリワットのポ
ンプパワーに対してであり、ここで超蛍光ファイバは図
７Ｂに示す構成におけるエルビウムをドープされたファ
イバを含む。図７Ｂに示すように、超蛍光ファイバ５５
５はエルビウムをドープされたファイバ５５０の第１の
長さおよびエルビウムをドープされたファイバ５７０の
第２の長さを含み、その間に偏光子５６０が接続されて
いる。図７Ａの結果を得るために使用されるファイバ５
５５の実際の一実施例はポンプ波長において４ｄＢ／ｍ
の減衰特性を有する。ファイバの部分５５０の長さＬ2
は図７Ａおよび７Ｂに示される特定の例における５０メ
ートルに等しい。部分５７０の長さＬ1 は図７Ａの実験
結果を得るために変化する。
された実施例における、後ろ向き方向の信号出力パワー
および偏光の消光比の実験結果をファイバの長さに対し
てプロットして図示したものである。図７Ａに図示した
結果は１４７０ナノメータに対し約３１ミリワットのポ
ンプパワーに対してであり、ここで超蛍光ファイバは図
７Ｂに示す構成におけるエルビウムをドープされたファ
イバを含む。図７Ｂに示すように、超蛍光ファイバ５５
５はエルビウムをドープされたファイバ５５０の第１の
長さおよびエルビウムをドープされたファイバ５７０の
第２の長さを含み、その間に偏光子５６０が接続されて
いる。図７Ａの結果を得るために使用されるファイバ５
５５の実際の一実施例はポンプ波長において４ｄＢ／ｍ
の減衰特性を有する。ファイバの部分５５０の長さＬ2
は図７Ａおよび７Ｂに示される特定の例における５０メ
ートルに等しい。部分５７０の長さＬ1 は図７Ａの実験
結果を得るために変化する。
【００５７】図７Ａにおける曲線５００は図７Ｂの超蛍
光ファイバ５５５から放出される出力光信号の偏光の測
定を示す。曲線５１０（破線で示す）は図７Ｂのファイ
バ５５５から放出される後ろ向きに放出される光（すな
わち出力信号）のパワーを、ミリワットで示す。曲線５
００に見られるように、出力光信号は、５０メートルに
等しい長さＬ1 に対し極めて低い程度の偏光（すなわち
ほとんど偏光されていない）で始まる。Ｌ1 の長さが徐
々に短くなるにつれ、出力信号は消光比およそ２６デシ
ベル（偏光子５６０の特徴による）まで益々高度に偏光
されていく。逆に、曲線５１０は、ファイバの部分５７
０からの長さが減少していき、約２０メートルまで減じ
るにつれ、出力光信号によって与えられるパワーがごく
少しずつではあるが減少していき、その後落ち込むこと
を示している。
光ファイバ５５５から放出される出力光信号の偏光の測
定を示す。曲線５１０（破線で示す）は図７Ｂのファイ
バ５５５から放出される後ろ向きに放出される光（すな
わち出力信号）のパワーを、ミリワットで示す。曲線５
００に見られるように、出力光信号は、５０メートルに
等しい長さＬ1 に対し極めて低い程度の偏光（すなわち
ほとんど偏光されていない）で始まる。Ｌ1 の長さが徐
々に短くなるにつれ、出力信号は消光比およそ２６デシ
ベル（偏光子５６０の特徴による）まで益々高度に偏光
されていく。逆に、曲線５１０は、ファイバの部分５７
０からの長さが減少していき、約２０メートルまで減じ
るにつれ、出力光信号によって与えられるパワーがごく
少しずつではあるが減少していき、その後落ち込むこと
を示している。
【００５８】ファイバの部分５７０の最適の長さに到達
するために、出力パワーと偏光消光比との間の積がとら
れ、高度に偏光された光の最大のパワー出力が与えられ
るのはどこかを決定する。図７Ａに示されるグラフから
この点は、Ｌ2 が５０メートルに等しいときファイバの
部分５７０の長さＬ1 が約２０から２５メートルである
ときに起こることがわかる。
するために、出力パワーと偏光消光比との間の積がとら
れ、高度に偏光された光の最大のパワー出力が与えられ
るのはどこかを決定する。図７Ａに示されるグラフから
この点は、Ｌ2 が５０メートルに等しいときファイバの
部分５７０の長さＬ1 が約２０から２５メートルである
ときに起こることがわかる。
【００５９】図８は図７Ｂの源に対する入力ポンプパワ
ーに対し実験的およびモデル化された信号出力パワーを
図示する。図８に示されるグラフにおいては、入力ポン
プ信号はλp ＝１４７０ナノメータの波長を有する。モ
デル化されたおよび実験的な結果の両者に示されている
ように（それぞれ図８の曲線６１０および６２０によっ
て示される）、後ろ向きの出力パワー（すなわち超蛍光
ファイバの出力信号）は１０ミリワット以上の入力ポン
プパワーについて入力ポンプパワーに対し実質的に線形
の関係にある。図８からわかるように、モデル化された
点と実験的な点との間には密接な対応がある。これは他
の状況下でファイバをシミュレートするために使用され
るモデルの正確性を支持するものである。
ーに対し実験的およびモデル化された信号出力パワーを
図示する。図８に示されるグラフにおいては、入力ポン
プ信号はλp ＝１４７０ナノメータの波長を有する。モ
デル化されたおよび実験的な結果の両者に示されている
ように（それぞれ図８の曲線６１０および６２０によっ
て示される）、後ろ向きの出力パワー（すなわち超蛍光
ファイバの出力信号）は１０ミリワット以上の入力ポン
プパワーについて入力ポンプパワーに対し実質的に線形
の関係にある。図８からわかるように、モデル化された
点と実験的な点との間には密接な対応がある。これは他
の状況下でファイバをシミュレートするために使用され
るモデルの正確性を支持するものである。
【００６０】図９はポンプパワーに対し実験上のおよび
モデル化された出力偏光消光比を図示する。一連の曲線
８００から８４０は入力ポンプパワーの関数としての偏
光消光比を示し、それぞれ、２０メータのモデル化され
た長さＬ1 （図７Ｂを参照）に対してのもの（曲線８０
０）、Ｌ1 ＝２５メータについて実験的にプロットされ
た曲線（曲線８１０）、長さＬ1 ＝３０メータに対し実
験的に決定された曲線（曲線８３０）、および長さＬ1
＝４０メータに対し実験的にプロットされた曲線（曲線
８４０）である。曲線８００および８１０からわかるよ
うに（これらは図７Ａのグラフから決定される最適の長
さに近い）、出力信号は１０ｍＷ以上の入力ポンプパワ
ーに対し高度に偏光されている。したがって、好ましい
実施例のテストの間に得られる実験結果がこの発明に関
連する多くの利点を示していることがここで理解される
であろう。たとえば、出力信号の好ましい偏光に対し観
察されるパワーの増加はほとんど最大（約１．９）であ
り、（たとえば１０ミリワットのオーダの）低ポンプパ
ワーに至るまで実質的に一定である。
モデル化された出力偏光消光比を図示する。一連の曲線
８００から８４０は入力ポンプパワーの関数としての偏
光消光比を示し、それぞれ、２０メータのモデル化され
た長さＬ1 （図７Ｂを参照）に対してのもの（曲線８０
０）、Ｌ1 ＝２５メータについて実験的にプロットされ
た曲線（曲線８１０）、長さＬ1 ＝３０メータに対し実
験的に決定された曲線（曲線８３０）、および長さＬ1
＝４０メータに対し実験的にプロットされた曲線（曲線
８４０）である。曲線８００および８１０からわかるよ
うに（これらは図７Ａのグラフから決定される最適の長
さに近い）、出力信号は１０ｍＷ以上の入力ポンプパワ
ーに対し高度に偏光されている。したがって、好ましい
実施例のテストの間に得られる実験結果がこの発明に関
連する多くの利点を示していることがここで理解される
であろう。たとえば、出力信号の好ましい偏光に対し観
察されるパワーの増加はほとんど最大（約１．９）であ
り、（たとえば１０ミリワットのオーダの）低ポンプパ
ワーに至るまで実質的に一定である。
【００６１】さらに、好ましい偏光が増加していく比率
は、超蛍光ファイバが十分長い限り、ファイバの全長
（Ｌ2 とＬ1 ）に実質的に依存していない。この後者の
効果は図１１に示されている。図１１のグラフからわか
るように、最大の比率の値（約１．９）はより長いファ
イバ（図１１の例では８０メータおよびそれ以上の長
さ）についても実質的に同じである。しかしながら、一
旦ファイバが短くなり、よってポンプパワーのかなりの
量が吸収されないと、最大の比率値は減少し始める。加
うるに、図１１はまた、より長いファイバがファイバの
ポンプ入力端により近くに最大の比率位置を有する一方
で、より短いファイバについての最大の比率の位置がい
かようにファイバの中心部へ向けて移動していくか、を
示している。
は、超蛍光ファイバが十分長い限り、ファイバの全長
（Ｌ2 とＬ1 ）に実質的に依存していない。この後者の
効果は図１１に示されている。図１１のグラフからわか
るように、最大の比率の値（約１．９）はより長いファ
イバ（図１１の例では８０メータおよびそれ以上の長
さ）についても実質的に同じである。しかしながら、一
旦ファイバが短くなり、よってポンプパワーのかなりの
量が吸収されないと、最大の比率値は減少し始める。加
うるに、図１１はまた、より長いファイバがファイバの
ポンプ入力端により近くに最大の比率位置を有する一方
で、より短いファイバについての最大の比率の位置がい
かようにファイバの中心部へ向けて移動していくか、を
示している。
【００６２】図１０はこの発明のさらなる実施例を示
し、ここで第１および第２の端部それぞれ９５０および
９６０を有する単方向性のファイバ源９００が超蛍光フ
ァイバ９１０の長さに沿って適切な位置に位置づけられ
たアイソレータ９３０を用いて構築されている。図１０
の構成においてはまた、偏光子９２０が源９００の中に
含まれているが、アイソレータ９３０をファイバ９１０
に沿って適切な位置に位置づけることに関連する利点が
偏光子９２０の位置づけに関連する利点とは独立である
ことが理解されねばならない。
し、ここで第１および第２の端部それぞれ９５０および
９６０を有する単方向性のファイバ源９００が超蛍光フ
ァイバ９１０の長さに沿って適切な位置に位置づけられ
たアイソレータ９３０を用いて構築されている。図１０
の構成においてはまた、偏光子９２０が源９００の中に
含まれているが、アイソレータ９３０をファイバ９１０
に沿って適切な位置に位置づけることに関連する利点が
偏光子９２０の位置づけに関連する利点とは独立である
ことが理解されねばならない。
【００６３】簡潔には、アイソレータ９３０をファイバ
９１０の長さに沿って適切な位置に位置づけることで
（二重パス構成によって提供されるのと同様の）単方向
性の光源が得られるが、これは二重パス構成よりもより
高い波長の安定性を有することがわかってきた。したが
って、このような単方向性の源はたとえば光ファイバジ
ャイロスコープからのフィードバックの影響を受けにく
い。さらに、アイソレータ９３０を適切な位置に位置づ
けることはアイソレータ９３０が存在しない場合に観察
されるよりも好ましい伝播方向におけるパワーの正味の
増加につながり得る。
９１０の長さに沿って適切な位置に位置づけることで
（二重パス構成によって提供されるのと同様の）単方向
性の光源が得られるが、これは二重パス構成よりもより
高い波長の安定性を有することがわかってきた。したが
って、このような単方向性の源はたとえば光ファイバジ
ャイロスコープからのフィードバックの影響を受けにく
い。さらに、アイソレータ９３０を適切な位置に位置づ
けることはアイソレータ９３０が存在しない場合に観察
されるよりも好ましい伝播方向におけるパワーの正味の
増加につながり得る。
【００６４】動作においては、ポンプ源９４０は波長λ
p のポンプ光を発生し、これはファイバ９１０の第２の
端部９６０に入力される。ポンプ光は前向きおよび後ろ
向きの両伝播方向における信号波長λs の光の放出を誘
導する。しかしながら、アイソレータ９３０の存在によ
り、後ろ向きの伝播光は抑えられ、一方前向きの伝播光
は自由に伝播できる。反転分布は後ろ向きの伝播光によ
ってあまり強くは減じられないので、前向きの伝播光に
対しより多くの利得が利用可能であり、よって前向きの
伝播光はより高いパワーをファイバレーザ媒質から引出
す。したがって、前向きの伝播光のパワーはアイソレー
タ９３０が存在しない場合に前向きの伝播光が有するで
あろうパワーを超えて増加する。実施においては、二重
パス構成において発生されるのと実質的に同じ出力光の
強度が源９００の出力端９６０から発生され得る。しか
しながら単方向性源９００から放出される光は安定性が
増しているという利点を有する（すなわち、端部９６０
からのフィードバックに対しパワーの感度が減じられて
いる）。
p のポンプ光を発生し、これはファイバ９１０の第２の
端部９６０に入力される。ポンプ光は前向きおよび後ろ
向きの両伝播方向における信号波長λs の光の放出を誘
導する。しかしながら、アイソレータ９３０の存在によ
り、後ろ向きの伝播光は抑えられ、一方前向きの伝播光
は自由に伝播できる。反転分布は後ろ向きの伝播光によ
ってあまり強くは減じられないので、前向きの伝播光に
対しより多くの利得が利用可能であり、よって前向きの
伝播光はより高いパワーをファイバレーザ媒質から引出
す。したがって、前向きの伝播光のパワーはアイソレー
タ９３０が存在しない場合に前向きの伝播光が有するで
あろうパワーを超えて増加する。実施においては、二重
パス構成において発生されるのと実質的に同じ出力光の
強度が源９００の出力端９６０から発生され得る。しか
しながら単方向性源９００から放出される光は安定性が
増しているという利点を有する（すなわち、端部９６０
からのフィードバックに対しパワーの感度が減じられて
いる）。
【００６５】したがって、アイソレータが存在する場合
の前向きおよび後ろ向きの伝播光の動作は、対向して伝
播する波が直交の偏光モードに等しい際の偏光子の存在
する場合の偏光された光の動作に類似している。偏光子
２４０におけると同様に、アイソレータ９３０の位置づ
けはファイバ９１０の吸収領域の長さの３分の１から２
分の１の範囲内の位置でなければならない。この原則は
いくつかの光学弁別器のいずれにも当てはまり、光学弁
別器は各々光パワーのかなりの部分を運ぶ光放射の２つ
のモードを弁別する。
の前向きおよび後ろ向きの伝播光の動作は、対向して伝
播する波が直交の偏光モードに等しい際の偏光子の存在
する場合の偏光された光の動作に類似している。偏光子
２４０におけると同様に、アイソレータ９３０の位置づ
けはファイバ９１０の吸収領域の長さの３分の１から２
分の１の範囲内の位置でなければならない。この原則は
いくつかの光学弁別器のいずれにも当てはまり、光学弁
別器は各々光パワーのかなりの部分を運ぶ光放射の２つ
のモードを弁別する。
【００６６】ここで留意すべきは、もし後ろ向きの伝播
光が好ましい伝播方向であるならば、アイソレータ９３
０は前向き方向におけるポンプ信号の伝播を可能にする
が前向き方向における出力信号を抑えるダイクロイック
アイソレータとして構成することもできる。
光が好ましい伝播方向であるならば、アイソレータ９３
０は前向き方向におけるポンプ信号の伝播を可能にする
が前向き方向における出力信号を抑えるダイクロイック
アイソレータとして構成することもできる。
【００６７】最後に、図１０に示されているように、偏
光子９２０は上述のように源９００の中に組込むことも
でき、それによって大きなパワー効率の損失なしに単方
向性で、安定性が高く、高度に偏光された光を出力する
単一指向性の偏光ファイバ光源を提供する。しかしなが
ら、このような構成においては、偏光子９２０およびア
イソレータ９３０の接続が注意深く行なわれ、よって、
偏光子９２０およびアイソレータ９３０の組込みによっ
て経験される損失が約１ｄＢ以下であるようにせねばな
らない。
光子９２０は上述のように源９００の中に組込むことも
でき、それによって大きなパワー効率の損失なしに単方
向性で、安定性が高く、高度に偏光された光を出力する
単一指向性の偏光ファイバ光源を提供する。しかしなが
ら、このような構成においては、偏光子９２０およびア
イソレータ９３０の接続が注意深く行なわれ、よって、
偏光子９２０およびアイソレータ９３０の組込みによっ
て経験される損失が約１ｄＢ以下であるようにせねばな
らない。
【００６８】この発明による好ましい実施例がここで詳
細に説明されてきたが、当業者にはここで説明された発
明の実施例に対しこの発明の精神および必要不可欠な特
質を逸脱することなく、変更および修正を加え得ること
は理解されるであろう。たとえば、特定の応用において
必要とされるような異なった種類のドーパントおよびド
ーピングの濃度を超蛍光ファイバにおいて使用できよ
う。同様に、この発明の実施において選択される偏光子
または偏光方法はこの発明が実施される特定の状況によ
って決定されよう。加うるに、この発明は、集積光学ま
たは他のファイバ以外の光を伝播する媒質において実施
することができよう。また、この発明は新しい最適の長
さを有するファイバに沿って新しい最適の位置に偏光子
（および／またはアイソレータ）を挿入するならば、ほ
ぼ同様の利点を有する二重パスファイバ源において実施
することもできる。したがって、この発明の範囲は前掲
請求項に照らして解釈されねばならない。
細に説明されてきたが、当業者にはここで説明された発
明の実施例に対しこの発明の精神および必要不可欠な特
質を逸脱することなく、変更および修正を加え得ること
は理解されるであろう。たとえば、特定の応用において
必要とされるような異なった種類のドーパントおよびド
ーピングの濃度を超蛍光ファイバにおいて使用できよ
う。同様に、この発明の実施において選択される偏光子
または偏光方法はこの発明が実施される特定の状況によ
って決定されよう。加うるに、この発明は、集積光学ま
たは他のファイバ以外の光を伝播する媒質において実施
することができよう。また、この発明は新しい最適の長
さを有するファイバに沿って新しい最適の位置に偏光子
（および／またはアイソレータ）を挿入するならば、ほ
ぼ同様の利点を有する二重パスファイバ源において実施
することもできる。したがって、この発明の範囲は前掲
請求項に照らして解釈されねばならない。
【図１】光ファイバジャイロスコープに入力として広帯
域光を供給するため使用される超蛍光ファイバ源の典型
的実施例を示す概略図である。
域光を供給するため使用される超蛍光ファイバ源の典型
的実施例を示す概略図である。
【図２】出力信号の垂直および平行の偏光モードが実質
的に等しいパワーを運ぶ偏光されていない超蛍光ファイ
バの概略図である。
的に等しいパワーを運ぶ偏光されていない超蛍光ファイ
バの概略図である。
【図３】偏光子が超蛍光ファイバの部分に沿って接続さ
れ偏光された出力信号を提供し、一方の偏光モードのパ
ワーが他方の偏光モードのパワーの減少により実質的に
増加する、この発明の一実施例の概略図である。
れ偏光された出力信号を提供し、一方の偏光モードのパ
ワーが他方の偏光モードのパワーの減少により実質的に
増加する、この発明の一実施例の概略図である。
【図４】偏光子が図３とは異なる位置にある、偏光子が
超蛍光ファイバの部分に沿って接続され偏光された出力
信号を提供し、一方の偏光モードのパワーが他方の偏光
モードのパワーの減少により実質的に増加する、この発
明の一実施例の概略図である。
超蛍光ファイバの部分に沿って接続され偏光された出力
信号を提供し、一方の偏光モードのパワーが他方の偏光
モードのパワーの減少により実質的に増加する、この発
明の一実施例の概略図である。
【図５】超蛍光ファイバ全体が偏光ファイバを含み、よ
って一方の偏光モードが実質的に消去される一方他方の
偏光モードにおける出力信号がパワーにおいて２倍近く
なる、この発明の別の好ましい実施例の概略図である。
って一方の偏光モードが実質的に消去される一方他方の
偏光モードにおける出力信号がパワーにおいて２倍近く
なる、この発明の別の好ましい実施例の概略図である。
【図６】偏光入力を有する光ファイバジャイロスコープ
とともに動作するよう実施された場合のこの発明の偏光
単方向性ファイバ源の使用によって得られる重要な利点
を示す概略図である。
とともに動作するよう実施された場合のこの発明の偏光
単方向性ファイバ源の使用によって得られる重要な利点
を示す概略図である。
【図７】（Ａ）は、偏光子を接続された実施例において
ファイバの長さに対し信号出力パワーおよび偏光消光比
のプロットとして実験結果を示す図であり、（Ｂ）は、
（Ａ）から図９の実験結果を得るために使用される超蛍
光ファイバ源構成の概略図である。
ファイバの長さに対し信号出力パワーおよび偏光消光比
のプロットとして実験結果を示す図であり、（Ｂ）は、
（Ａ）から図９の実験結果を得るために使用される超蛍
光ファイバ源構成の概略図である。
【図８】入力ポンプパワーに対し実験のおよびモデル化
された信号出力パワーを示す図である。
された信号出力パワーを示す図である。
【図９】入力ポンプパワーに対しプロットされた実験の
およびモデル化された出力偏光消光比を示す図である。
およびモデル化された出力偏光消光比を示す図である。
【図１０】ファイバの長さに沿って適切な位置に位置づ
けられたアイソレータを用いて単方向性のファイバ源が
構成されている、この発明のさらなる実施例を示す図で
ある。
けられたアイソレータを用いて単方向性のファイバ源が
構成されている、この発明のさらなる実施例を示す図で
ある。
【図１１】超蛍光ファイバに沿って接続された偏光子の
位置と好ましい偏光のパワーが偏光子が存在しない場合
の同一の偏光のパワーを超える比率との関係を示す図で
ある。
位置と好ましい偏光のパワーが偏光子が存在しない場合
の同一の偏光のパワーを超える比率との関係を示す図で
ある。
９００ 単方向性のファイバ源 ９１０ 超蛍光ファイバ ９２０ 偏光子 ９３０ アイソレータ ９４０ ポンプ源 ９５０ 第１の端部 ９６０ 第２の端部
フロントページの続き (72)発明者 マイケル・ジェイ・エフ・ディゴネット アメリカ合衆国、94306 カリフォルニア 州、パロ・アルト、コーネル・ストリー ト、2090 (72)発明者 ダリオ・ジー・ファルキエール アメリカ合衆国、94025 カリフォルニア 州、メンロ・パーク、ミドル・アベニュ、 1026、アパートメント・ディ (72)発明者 ジェファーソン・エル・ワグナー アメリカ合衆国、22901 バージニア州、 シャルロッツビル、グレイド・レイン、 341 (72)発明者 エイチ・ジョン・シャウ アメリカ合衆国、94305 カリフォルニア 州、スタンフォード、アルバラド・ロウ、 719
Claims (27)
- 【請求項１】 第１の端部および第２の端部を有する、
光を伝播する導波路と、 前記導波路の前記第１の端部において第１の波長を有す
るポンプ信号を与え、前記第１の波長とは異なる第２の
波長で前記導波路内の光の放出を誘導する、ポンプ源
と、 前記導波路に沿った位置に置かれ、前記導波路の前記第
１および第２の端部の一方からの好ましい偏光における
光の放出を実質的に増加させる偏光子とを含む、超蛍光
光源。 - 【請求項２】 前記光を伝播する導波路は光ファイバを
含む、請求項１に記載の超蛍光光源。 - 【請求項３】 前記偏光子は前記ファイバに接続されて
いる、請求項２に記載の超蛍光光源。 - 【請求項４】 前記光ファイバはエルビウムをドープさ
れている、請求項２に記載の超蛍光光源。 - 【請求項５】 前記偏光子は１５ｄＢより大きい消光比
を有し、好ましい偏光における損失は１ｄＢより小さ
い、請求項１に記載の超蛍光光源。 - 【請求項６】 前記偏光子は、前記導波路の前記第１の
端部から測定された導波路の長さに沿った前記第２の波
長で測定される４０ｄＢと１００ｄＢとの小信号減衰点
の間に位置づけられる、請求項１に記載の超蛍光光源。 - 【請求項７】 前記偏光子は、前記導波路の前記第１の
端部から測定された導波路の長さに沿った前記第２の波
長で測定された６６ｄＢと６８ｄＢとの小信号減衰点の
間に位置づけられる、請求項６に記載の超蛍光光源。 - 【請求項８】 前記偏光子は、前記導波路の前記第１の
端部から測定された導波路の実質的に完全な減衰の長さ
の２０％と５０％との間に位置づけられる、請求項１に
記載の超蛍光光源。 - 【請求項９】 前記ポンプ源は約１．４８マイクロメー
タの波長の光を放出し、前記導波路から放出される前記
光は約１．５３マイクロメータの波長を有する、請求項
１に記載の超蛍光光源。 - 【請求項１０】 超蛍光光源として使用するための光導
波路であって、前記導波路は、光を伝播する基板を含
み、前記基板の少なくとも一部は一方の偏光の光を伝播
し直交する偏光の光を消去し、前記光導波路はさらに第
１の波長での前記導波路へのポンプ光入力が第２の波長
での前記導波路内の光の放出を誘導するよう変えられ
る、超蛍光光源として使用するための光導波路。 - 【請求項１１】 前記光を伝播する基板は光ファイバを
含み、前記光ファイバは前記光ファイバの全長に沿って
偏光を生ずる、請求項１０に記載の光導波路。 - 【請求項１２】 第１の波長におけるポンプ光を放出す
るポンプ光源と、 光を伝播する導波路とを含み、前記導波路の少なくとも
一部分が一方の偏光の光を伝播し直交する偏光の光を消
去し、前記光導波路はさらに、前記第１の波長での前記
導波路への前記ポンプ光入力が第２の波長での前記導波
路内の光の放出を誘導するよう変えられる超蛍光光源。 - 【請求項１３】 前記導波路は光ファイバを含む、請求
項１２に記載の超蛍光光源。 - 【請求項１４】 第１の波長におけるポンプ光を放出す
るポンプ光源と、 第１の端部および第２の端部を有し光を伝播する導波路
とを含み、前記導波路の少なくとも一部分は一方の偏光
の光を伝播し、直交する偏光の光を消去し、前記光導波
路はさらに前記第１の波長での前記導波路への前記ポン
プ光入力が第２の波長での前記導波路内の光の放出を誘
導するよう変えられ、 ファイバループへの入力として前記導波路から前記第２
の波長の光を受取る前記ファイバループを含む光ファイ
バジャイロスコープをさらに含む光学装置。 - 【請求項１５】 前記導波路は光ファイバを含む、請求
項１４に記載の光学装置。 - 【請求項１６】 第１の端部および第２の端部を有する
光を伝播する導波路と、 前記導波路の前記第１の端部においてポンプ信号を与
え、前記導波路内の光の放出を誘導するポンプ源と、 前記導波路に沿った位置に置かれて、好ましい伝播方向
が後ろ向きの伝播方向であるときには前記導波路の前記
第１の端部からの、そして前記好ましい伝播方向が前向
きの伝播方向であるときには前記導波路の前記第２の端
部からの、好ましい伝播方向における光の放出を実質的
に増加させる、アイソレータとを含む、単方向性の超蛍
光光源。 - 【請求項１７】 前記光を伝播する導波路は光ファイバ
を含む、請求項１６に記載の単方向性の超蛍光光源。 - 【請求項１８】 前記光ファイバはエルビウムをドープ
されている、請求項１７に記載の単方向性の超蛍光光
源。 - 【請求項１９】 前記アイソレータは前記ファイバに接
続されている、請求項１７に記載の単方向性の超蛍光光
源。 - 【請求項２０】 前記アイソレータは１５ｄＢより大き
い消光比を有し、好ましい伝播方向における損失は１ｄ
Ｂより小さい、請求項１６に記載の単方向性の超蛍光光
源。 - 【請求項２１】 前記アイソレータは、前記導波路の前
記第１の端部から測定された導波路の長さに沿った前記
第２の波長で測定された６６ｄＢと６８ｄＢとの小信号
減衰点の間に位置づけられる、請求項１６に記載の単方
向性の超蛍光光源。 - 【請求項２２】 前記アイソレータは、前記導波路の前
記第１の端部から測定された導波路の実質的に完全な減
衰の長さの２０％と５０％との間に位置づけられる、請
求項１６に記載の単方向性の超蛍光光源。 - 【請求項２３】 前記光源はさらに、前記アイソレータ
の位置にあるいはその近くに前記導波路内に位置づけら
れた偏光子を含む、請求項１６に記載の単方向性の超蛍
光光源。 - 【請求項２４】 第１の端部および第２の端部を有する
光を伝播する導波路と、 前記導波路の前記第１の端部にポンプ信号を与え前記導
波路内の光の放出を誘導するポンプ源と、 前記導波路に沿った選択された位置に位置づけられ、好
ましい光学モードの光の放出を実質的に増加させる光学
弁別装置とを含み、よって前記光学弁別装置の動作によ
って前記好ましい光学モードの前記光が増加され、一方
で好ましくない光学モードの光が減少する、超蛍光光
源。 - 【請求項２５】 前記光学弁別装置は偏光子を含む、請
求項２４に記載の超蛍光ファイバ源。 - 【請求項２６】 前記光学弁別装置はアイソレータを含
む、請求項２４に記載の超蛍光ファイバ源。 - 【請求項２７】 第１の端部および第２の端部を有する
光を伝播する導波路と、 前記導波路の前記第１の端部において第１の波長を有す
るポンプ信号を与え、前記第１の波長とは異なる第２の
波長で前記導波路内の光の放出を誘導するポンプ源と、 前記導波路に沿った位置に位置づけられ前記導波路の前
記第１および第２の端部の１つからの好ましい偏光にお
ける光の放出を最大にする偏光子とを含む、超蛍光光
源。
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| US08/645,965 US5701318A (en) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | Polarized superfluorescent fiber sources |
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-
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-
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- 1997-04-09 DE DE69733591T patent/DE69733591T2/de not_active Expired - Lifetime
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- 1997-05-05 TW TW086105957A patent/TW348220B/zh active
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-
2006
- 2006-10-23 JP JP2006287443A patent/JP4195051B2/ja not_active Expired - Lifetime
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