▶ ツー−シックス デラウェア インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022113670
(43)【公開日】2022-08-04
(54)【発明の名称】通過ポンプレーザを有するドープファイバ増幅器
(51)【国際特許分類】
H01S 5/02251 20210101AFI20220728BHJP
H01S 3/067 20060101ALI20220728BHJP
H01S 3/10 20060101ALI20220728BHJP
H01S 5/14 20060101ALI20220728BHJP
H01S 5/10 20210101ALI20220728BHJP
H01S 5/22 20060101ALI20220728BHJP
H01S 5/042 20060101ALI20220728BHJP
【ＦＩ】
H01S5/02251
H01S3/067
H01S3/10 D
H01S5/14
H01S5/10
H01S5/22 610
H01S5/042
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022009190
(22)【出願日】2022-01-25
(31)【優先権主張番号】17/157,171
(32)【優先日】2021-01-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】519146787
【氏名又は名称】ツー－シックス デラウェア インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＩＩ－ＶＩ Ｄｅｌａｗａｒｅ，Ｉｎｃ．
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】イアン マクリーン
(72)【発明者】
【氏名】ナダム ゼイヤー
(72)【発明者】
【氏名】マーティン ウィリアムズ
【テーマコード（参考）】
5F172
5F173
【Ｆターム（参考）】
5F172AF03
5F172AF06
5F172AM08
5F172BB18
5F172BB29
5F172BB44
5F172BB48
5F172BB85
5F172BB88
5F172BB94
5F172BB95
5F173AB13
5F173AB35
5F173AD01
5F173AL04
5F173MA04
5F173MB03
5F173MC01
5F173MC02
5F173MD65
5F173ME44
5F173MF10
5F173MF23
5F173MF28
5F173SA04
5F173SA06
5F173SA08
5F173SA33
5F173SC10
5F173SF03
5F173SF32
5F173SF43
(57)【要約】 （修正有）
【課題】通過ポンプレーザを有するドープファイバ増幅器を提供する。
【解決手段】電気駆動信号を用いて動作可能な増幅器１００は、信号波長を有する信号光を増幅することができる。レーザダイオード２００が、入力および出力ファセットを伴う活性区分を有する。ファセットは、信号光と光学通信し、レーザダイオード２００を通して信号光を通過させるように構成される。活性区分は、活性区分の中への電気駆動信号の注入に応答して、ポンプ光を発生させるように構成される。ポンプ光は、信号波長と異なるポンプ波長を有する。活性ドーパントを用いてドープされたドープファイバ１０８が、信号光と光学通信し、レーザダイオード２００からのポンプ光の少なくとも一部と光学通信する。ポンプ光のポンプ波長は、ファイバの活性ドーパントと相互作用し、それによって、信号光を増幅するように構成される。
【選択図】図１
【解決手段】電気駆動信号を用いて動作可能な増幅器１００は、信号波長を有する信号光を増幅することができる。レーザダイオード２００が、入力および出力ファセットを伴う活性区分を有する。ファセットは、信号光と光学通信し、レーザダイオード２００を通して信号光を通過させるように構成される。活性区分は、活性区分の中への電気駆動信号の注入に応答して、ポンプ光を発生させるように構成される。ポンプ光は、信号波長と異なるポンプ波長を有する。活性ドーパントを用いてドープされたドープファイバ１０８が、信号光と光学通信し、レーザダイオード２００からのポンプ光の少なくとも一部と光学通信する。ポンプ光のポンプ波長は、ファイバの活性ドーパントと相互作用し、それによって、信号光を増幅するように構成される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
信号波長を有する信号光を増幅するための電気駆動信号を用いて動作可能なファイバ増幅器であって、前記ファイバ増幅器は、
レーザダイオードであって、前記レーザダイオードは、活性区分を有し、入力ファセットと、出力ファセットとを有し、前記入力および出力ファセットは、前記信号光と光学通信し、前記レーザダイオードを通して前記入力ファセットから前記出力ファセットに前記信号光を通過させるように構成され、前記活性区分は、前記活性区分の中への前記電気駆動信号の注入に応答して、ポンプ光を発生させるように構成され、前記ポンプ光は、前記信号波長と異なるポンプ波長を有する、レーザダイオードと、
活性ドーパントを用いてドープされるファイバであって、前記ファイバは、前記信号光と光学通信し、前記レーザダイオードからの前記ポンプ光の少なくとも一部と光学通信し、前記ポンプ光のポンプ波長は、前記ファイバの活性ドーパントと相互作用し、それによって、前記信号光を増幅するように構成される、ファイバと
を備える、ファイバ増幅器。
レーザダイオードであって、前記レーザダイオードは、活性区分を有し、入力ファセットと、出力ファセットとを有し、前記入力および出力ファセットは、前記信号光と光学通信し、前記レーザダイオードを通して前記入力ファセットから前記出力ファセットに前記信号光を通過させるように構成され、前記活性区分は、前記活性区分の中への前記電気駆動信号の注入に応答して、ポンプ光を発生させるように構成され、前記ポンプ光は、前記信号波長と異なるポンプ波長を有する、レーザダイオードと、
活性ドーパントを用いてドープされるファイバであって、前記ファイバは、前記信号光と光学通信し、前記レーザダイオードからの前記ポンプ光の少なくとも一部と光学通信し、前記ポンプ光のポンプ波長は、前記ファイバの活性ドーパントと相互作用し、それによって、前記信号光を増幅するように構成される、ファイバと
を備える、ファイバ増幅器。
【請求項2】
前記入力および出力ファセットのうちの少なくとも１つからの前記ポンプ光を前記ポンプ波長に固定するように構成される少なくとも１つのファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）を備える、請求項１に記載のファイバ増幅器。
【請求項3】
前記活性区分は、前記入力および出力ファセットの間に延在する導波管を備え、
前記入力ファセットの近傍の前記導波管の第１の部分は、少なくとも前記ポンプ波長において第１の透過率を有し、
前記出力ファセットの近傍の前記導波管の第２の部分は、少なくとも前記ポンプ波長において第２の透過率を有し、
前記第１の透過率は、前記第２の透過率と異なる、
請求項１に記載のファイバ増幅器。
前記入力ファセットの近傍の前記導波管の第１の部分は、少なくとも前記ポンプ波長において第１の透過率を有し、
前記出力ファセットの近傍の前記導波管の第２の部分は、少なくとも前記ポンプ波長において第２の透過率を有し、
前記第１の透過率は、前記第２の透過率と異なる、
請求項１に記載のファイバ増幅器。
【請求項4】
前記入力ファセットは、少なくとも前記ポンプ波長において第１の反射率を備え、前記出力ファセットは、少なくとも前記ポンプ波長において第２の反射率を備え、前記第１の反射率は、前記第２の反射率と異なる、請求項１に記載のファイバ増幅器。
【請求項5】
前記レーザダイオードの活性区分はさらに、前記活性区分の第１および第２の部分の間の前記活性区分内に形成される反射構造を備え、前記反射構造は、少なくとも部分的に、前記第１および第２の部分のうちの一方から他方への前記ポンプ光の光学通信を分離するように構成される、請求項１に記載のファイバ増幅器。
【請求項6】
前記信号光を前記入力ファセットと通信させるように構成される第１のファイバ結合具と、前記信号光を前記出力ファセットと通信させるように構成される第２のファイバ結合具とをさらに備える、請求項１に記載のファイバ増幅器。
【請求項7】
前記信号波長は、１，５５０－ｎｍ範囲内であり、前記ポンプ波長は、９８０－ｎｍおよび／または１，４８０－ｎｍ範囲内であり、前記ファイバのドーパントは、エルビウムを含む、請求項１に記載のファイバ増幅器。
【請求項8】
前記信号光と前記入力ファセットとの間に配置されるアイソレータをさらに備える、請求項１に記載のファイバ増幅器。
【請求項9】
１つを上回る前記レーザダイオードを備える、請求項１に記載のファイバ増幅器。
【請求項10】
前記レーザダイオードのうちの第１のものは、前記第１のレーザダイオードの下流で前記ファイバと光学通信する出力面を有し、前記レーザダイオードのうちの第２のものは、前記第２のレーザダイオードの上流で前記ファイバと光学通信する前記出力面を有する、請求項９に記載のファイバ増幅器。
【請求項11】
前記活性ドーパントを用いてドープされる１つを上回る前記ファイバを備える、請求項１に記載のファイバ増幅器。
【請求項12】
前記入力ファセットは、前記レーザダイオードの上流の前記ファイバのうちの第１のものと光学通信して配置され、前記出力ファセットは、前記レーザダイオードの下流の前記ファイバのうちの第２のものと光学通信して配置される、請求項１１に記載のファイバ増幅器。
【請求項13】
前記ファイバは、前記レーザダイオードの入力ファセットから透過される前記ポンプ光の少なくとも一部と光学通信する、請求項１に記載のファイバ増幅器。
【請求項14】
前記ファイバは、前記レーザダイオードの出力ファセットから透過される前記ポンプ光の少なくとも一部と光学通信する、請求項１に記載のファイバ増幅器。
【請求項15】
信号波長を有する信号光と併用される方法であって、前記方法は、
レーザダイオードの入力ファセットにおいて前記信号光を受け取ることと、
前記入力ファセットからの前記信号光を前記レーザダイオードを通して出力ファセットに通過させることと、
前記レーザダイオードの活性区分の中に電気駆動信号を注入することによって、前記レーザダイオードの活性区分内でポンプ光を発生させることであって、前記ポンプ光は、前記信号波長と異なるポンプ波長を有する、ことと、
前記信号光および前記ポンプ光の少なくとも一部を前記レーザダイオードと光学通信するドープファイバ増幅器に透過させることと、
前記ポンプ光を前記ドープファイバ増幅器と相互作用させることによって、前記信号光を増幅することと
を含む、方法。
レーザダイオードの入力ファセットにおいて前記信号光を受け取ることと、
前記入力ファセットからの前記信号光を前記レーザダイオードを通して出力ファセットに通過させることと、
前記レーザダイオードの活性区分の中に電気駆動信号を注入することによって、前記レーザダイオードの活性区分内でポンプ光を発生させることであって、前記ポンプ光は、前記信号波長と異なるポンプ波長を有する、ことと、
前記信号光および前記ポンプ光の少なくとも一部を前記レーザダイオードと光学通信するドープファイバ増幅器に透過させることと、
前記ポンプ光を前記ドープファイバ増幅器と相互作用させることによって、前記信号光を増幅することと
を含む、方法。
【請求項16】
前記入力および出力ファセットのうちの少なくとも１つからの前記ポンプ光を前記ポンプ波長に固定するように構成される少なくとも１つのファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）を使用することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
少なくとも前記ポンプ波長における第１の透過率を用いて前記入力ファセットの近傍の前記活性区分の導波管の第１の部分を構成することと、少なくとも前記ポンプ波長における第２の透過率を用いて前記出力ファセットの近傍の前記導波管の第２の部分を構成することであって、前記第２の透過率は、前記第１の透過率と異なる、こととを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項18】
少なくとも前記ポンプ波長における第１の反射率を用いて前記入力ファセットを構成することと、前記第１の反射率と異なる少なくとも前記ポンプ波長における第２の反射率を用いて前記出力ファセットを構成することとを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項19】
前記活性区分の中に前記電気駆動信号を注入することは、
前記活性区分の第１の部分の中に前記電気駆動信号のうちの第１のものを注入することと、
前記活性区分の第２の部分の中に前記電気駆動信号のうちの第２のものを注入することと、
前記活性区分の第１および第２の部分のうちの一方を用いて発生される前記ポンプ光の少なくとも一部を、前記活性区分の第１および第２の部分のうちの他方から光学的に分離することと
を含む、請求項１５に記載の方法。
前記活性区分の第１の部分の中に前記電気駆動信号のうちの第１のものを注入することと、
前記活性区分の第２の部分の中に前記電気駆動信号のうちの第２のものを注入することと、
前記活性区分の第１および第２の部分のうちの一方を用いて発生される前記ポンプ光の少なくとも一部を、前記活性区分の第１および第２の部分のうちの他方から光学的に分離することと
を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項20】
前記信号波長は、１，５５０－ｎｍ範囲内であり、前記ポンプ波長は、９８０－ｎｍおよび／または１，４８０－ｎｍ範囲内であり、前記ドープファイバ増幅器は、エルビウムの活性ドーパントを備える、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
ドープファイバ増幅器では、光学信号が、ドープファイバを通して透過される。同時に、ドープファイバ内のイオンは、ポンプレーザダイオードから異なる波長において提供される、ポンプ光を使用してエネルギーを与えられる。光学信号の光子は、エネルギーを与えられたイオンと相互作用し、イオンに、光学信号の光子と同一の波長における光子の形態におけるそれらのエネルギーの一部を放出させ、イオンは、より低いエネルギー状態に戻る。光学信号は、それによって、これが、ドープファイバを通して通過する際、増幅される。
【0002】
例えば、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）が、ファイバの１，５５０－ｎｍ波長範囲内で低損失において信号を増幅するために、光ファイバリンクにおいて使用されることができる。ＥＤＦＡでは、光ファイバの短い長さ（数メートル）が、希土類元素のエルビウムを用いてドープされる。ポンプレーザが、所与の波長においてエルビウムドープファイバの中に光を注入し、ファイバ内のエルビウムイオンを励起させる。励起されたイオンが、非励起状態に戻るとき、エネルギーが、ファイバを通して通過する光学信号に伝達される。増幅されるべき波長は、１，５５０－ｎｍ範囲内であり得、ポンプレーザの波長は、９８０および／または１，４８０ｎｍであり得る。
【0003】
多くのファイバ増幅器では、複数のポンプレーザ注入が、光学トポロジ内で要求される。加えて、複数のＥＤＦＡが単一の物理的場所において要求される、より多くの要件が、存在する。慣例は、費用効率のために、注入点あたり、または利得段あたりで単一のポンプレーザチップを使用することであるが、１つを上回るポンプレーザが有益であり得る、一般的な事例が、存在する。本チップは、個々にパッケージ化され得る、または複数のチップが、１つのポンプレーザパッケージ内に含まれ得る。これは、良好に機能するが、利得段において要求される光学コンポーネントの数に起因して、ファイバ増幅器が可能とする最も小さいサイズに対する限界が、常に存在する。加えて、費用は、より多くの光学コンポーネントが必要されるほど、高くなるであろう。
【0004】
本開示の主題は、上記に記載される問題のうちの１つまたはそれを上回るものを克服する、または少なくともその効果を低減させることを対象とする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示によると、ファイバ増幅器は、信号波長を有する信号光を増幅するために電気駆動信号を用いて動作可能である。本装置は、レーザダイオードと、ドープファイバとを備える。レーザダイオードは、活性区分を有し、入力ファセットと、出力ファセットとを有する。入力および出力ファセットは、信号光と光学通信し、レーザダイオードを通して入力ファセットから出力ファセットに信号光を通過させるように構成される。活性区分は、活性区分の中への電気駆動信号の注入に応答して、ポンプ光を発生させるように構成される。ポンプ光は、入力波長と異なるポンプ波長を有する。
【0006】
ファイバは、活性ドーパントを用いてドープされる。ファイバは、信号光と光学通信し、レーザダイオードからのポンプ光の少なくとも一部と光学通信する。例えば、ドープファイバは、共圧送配列においてレーザダイオードの出力ファセットの下流にあり得る、またはドープファイバは、後方圧送配列においてレーザダイオードの入力ファセットの上流にあり得る。他の構成も、可能性として考えられる。いずれにしても、ポンプ光のポンプ波長は、ファイバの活性ドーパントと相互作用し、それによって、信号光を増幅するように構成される。
【0007】
本開示によると、方法が、信号波長を有する信号光と併用される。本方法は、レーザダイオードの入力ファセットにおいて信号光を受け取ることと、入力ファセットからの信号光をレーザダイオードを通して出力ファセットに通過させることと、レーザダイオードの活性区分の中に電気駆動信号を注入することによって、レーザダイオードの活性区分内でポンプ光を発生させることであって、ポンプ光は、信号波長と異なるポンプ波長を有する、ことと、信号光およびポンプ光の少なくとも一部をレーザダイオードと光学通信するドープファイバ増幅器に透過させることと、ポンプ光をドープファイバ増幅器と相互作用させることによって、信号光を増幅することとを含む。
前述の概要は、本開示の各潜在的実施形態または全ての側面を要約することを意図していない。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
（項目１）
信号波長を有する信号光を増幅するための電気駆動信号を用いて動作可能なファイバ増幅器であって、上記ファイバ増幅器は、
レーザダイオードであって、上記レーザダイオードは、活性区分を有し、入力ファセットと、出力ファセットとを有し、上記入力および出力ファセットは、上記信号光と光学通信し、上記レーザダイオードを通して上記入力ファセットから上記出力ファセットに上記信号光を通過させるように構成され、上記活性区分は、上記活性区分の中への上記電気駆動信号の注入に応答して、ポンプ光を発生させるように構成され、上記ポンプ光は、上記信号波長と異なるポンプ波長を有する、レーザダイオードと、
活性ドーパントを用いてドープされるファイバであって、上記ファイバは、上記信号光と光学通信し、上記レーザダイオードからの上記ポンプ光の少なくとも一部と光学通信し、上記ポンプ光のポンプ波長は、上記ファイバの活性ドーパントと相互作用し、それによって、上記信号光を増幅するように構成される、ファイバと
を備える、ファイバ増幅器。
（項目２）
上記入力および出力ファセットのうちの少なくとも１つからの上記ポンプ光を上記ポンプ波長に固定するように構成される少なくとも１つのファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）を備える、上記項目に記載のファイバ増幅器。
（項目３）
上記活性区分は、上記入力および出力ファセットの間に延在する導波管を備え、
上記入力ファセットの近傍の上記導波管の第１の部分は、少なくとも上記ポンプ波長において第１の透過率を有し、
上記出力ファセットの近傍の上記導波管の第２の部分は、少なくとも上記ポンプ波長において第２の透過率を有し、
上記第１の透過率は、上記第２の透過率と異なる、
上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目４）
上記入力ファセットは、少なくとも上記ポンプ波長において第１の反射率を備え、上記出力ファセットは、少なくとも上記ポンプ波長において第２の反射率を備え、上記第１の反射率は、上記第２の反射率と異なる、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目５）
上記レーザダイオードの活性区分はさらに、上記活性区分の第１および第２の部分の間の上記活性区分内に形成される反射構造を備え、上記反射構造は、少なくとも部分的に、上記第１および第２の部分のうちの一方から他方への上記ポンプ光の光学通信を分離するように構成される、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目６）
上記信号光を上記入力ファセットと通信させるように構成される第１のファイバ結合具と、上記信号光を上記出力ファセットと通信させるように構成される第２のファイバ結合具とをさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目７）
上記信号波長は、１，５５０－ｎｍ範囲内であり、上記ポンプ波長は、９８０－ｎｍおよび／または１，４８０－ｎｍ範囲内であり、上記ファイバのドーパントは、エルビウムを含む、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目８）
上記信号光と上記入力ファセットとの間に配置されるアイソレータをさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目９）
１つを上回る上記レーザダイオードを備える、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目１０）
上記レーザダイオードのうちの第１のものは、上記第１のレーザダイオードの下流で上記ファイバと光学通信する出力面を有し、上記レーザダイオードのうちの第２のものは、上記第２のレーザダイオードの上流で上記ファイバと光学通信する上記出力面を有する、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目１１）
上記活性ドーパントを用いてドープされる１つを上回る上記ファイバを備える、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目１２）
上記入力ファセットは、上記レーザダイオードの上流の上記ファイバのうちの第１のものと光学通信して配置され、上記出力ファセットは、上記レーザダイオードの下流の上記ファイバのうちの第２のものと光学通信して配置される、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目１３）
上記ファイバは、上記レーザダイオードの入力ファセットから透過される上記ポンプ光の少なくとも一部と光学通信する、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目１４）
上記ファイバは、上記レーザダイオードの出力ファセットから透過される上記ポンプ光の少なくとも一部と光学通信する、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目１５）
信号波長を有する信号光と併用される方法であって、上記方法は、
レーザダイオードの入力ファセットにおいて上記信号光を受け取ることと、
上記入力ファセットからの上記信号光を上記レーザダイオードを通して出力ファセットに通過させることと、
上記レーザダイオードの活性区分の中に電気駆動信号を注入することによって、上記レーザダイオードの活性区分内でポンプ光を発生させることであって、上記ポンプ光は、上記信号波長と異なるポンプ波長を有する、ことと、
上記信号光および上記ポンプ光の少なくとも一部を上記レーザダイオードと光学通信するドープファイバ増幅器に透過させることと、
上記ポンプ光を上記ドープファイバ増幅器と相互作用させることによって、上記信号光を増幅することと
を含む、方法。
（項目１６）
上記入力および出力ファセットのうちの少なくとも１つからの上記ポンプ光を上記ポンプ波長に固定するように構成される少なくとも１つのファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）を使用することを含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１７）
少なくとも上記ポンプ波長における第１の透過率を用いて上記入力ファセットの近傍の上記活性区分の導波管の第１の部分を構成することと、少なくとも上記ポンプ波長における第２の透過率を用いて上記出力ファセットの近傍の上記導波管の第２の部分を構成することであって、上記第２の透過率は、上記第１の透過率と異なる、こととを含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１８）
少なくとも上記ポンプ波長における第１の反射率を用いて上記入力ファセットを構成することと、上記第１の反射率と異なる少なくとも上記ポンプ波長における第２の反射率を用いて上記出力ファセットを構成することとを含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１９）
上記活性区分の中に上記電気駆動信号を注入することは、
上記活性区分の第１の部分の中に上記電気駆動信号のうちの第１のものを注入することと、
上記活性区分の第２の部分の中に上記電気駆動信号のうちの第２のものを注入することと、
上記活性区分の第１および第２の部分のうちの一方を用いて発生される上記ポンプ光の少なくとも一部を、上記活性区分の第１および第２の部分のうちの他方から光学的に分離することと
を含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目２０）
上記信号波長は、１，５５０－ｎｍ範囲内であり、上記ポンプ波長は、９８０－ｎｍおよび／または１，４８０－ｎｍ範囲内であり、上記ドープファイバ増幅器は、エルビウムの活性ドーパントを備える、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（摘要）
電気駆動信号を用いて動作可能な増幅器は、信号波長を有する信号光を増幅することができる。レーザダイオードが、入力および出力ファセットを伴う活性区分を有する。ファセットは、信号光と光学通信し、レーザダイオードを通して信号光を通過させるように構成される。活性区分は、活性区分の中への電気駆動信号の注入に応答して、ポンプ光を発生させるように構成される。ポンプ光は、信号波長と異なるポンプ波長を有する。活性ドーパントを用いてドープされたドープファイバが、信号光と光学通信し、レーザダイオードからのポンプ光の少なくとも一部と光学通信する。ポンプ光のポンプ波長は、ファイバの活性ドーパントと相互作用し、それによって、信号光を増幅するように構成される。
前述の概要は、本開示の各潜在的実施形態または全ての側面を要約することを意図していない。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
（項目１）
信号波長を有する信号光を増幅するための電気駆動信号を用いて動作可能なファイバ増幅器であって、上記ファイバ増幅器は、
レーザダイオードであって、上記レーザダイオードは、活性区分を有し、入力ファセットと、出力ファセットとを有し、上記入力および出力ファセットは、上記信号光と光学通信し、上記レーザダイオードを通して上記入力ファセットから上記出力ファセットに上記信号光を通過させるように構成され、上記活性区分は、上記活性区分の中への上記電気駆動信号の注入に応答して、ポンプ光を発生させるように構成され、上記ポンプ光は、上記信号波長と異なるポンプ波長を有する、レーザダイオードと、
活性ドーパントを用いてドープされるファイバであって、上記ファイバは、上記信号光と光学通信し、上記レーザダイオードからの上記ポンプ光の少なくとも一部と光学通信し、上記ポンプ光のポンプ波長は、上記ファイバの活性ドーパントと相互作用し、それによって、上記信号光を増幅するように構成される、ファイバと
を備える、ファイバ増幅器。
（項目２）
上記入力および出力ファセットのうちの少なくとも１つからの上記ポンプ光を上記ポンプ波長に固定するように構成される少なくとも１つのファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）を備える、上記項目に記載のファイバ増幅器。
（項目３）
上記活性区分は、上記入力および出力ファセットの間に延在する導波管を備え、
上記入力ファセットの近傍の上記導波管の第１の部分は、少なくとも上記ポンプ波長において第１の透過率を有し、
上記出力ファセットの近傍の上記導波管の第２の部分は、少なくとも上記ポンプ波長において第２の透過率を有し、
上記第１の透過率は、上記第２の透過率と異なる、
上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目４）
上記入力ファセットは、少なくとも上記ポンプ波長において第１の反射率を備え、上記出力ファセットは、少なくとも上記ポンプ波長において第２の反射率を備え、上記第１の反射率は、上記第２の反射率と異なる、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目５）
上記レーザダイオードの活性区分はさらに、上記活性区分の第１および第２の部分の間の上記活性区分内に形成される反射構造を備え、上記反射構造は、少なくとも部分的に、上記第１および第２の部分のうちの一方から他方への上記ポンプ光の光学通信を分離するように構成される、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目６）
上記信号光を上記入力ファセットと通信させるように構成される第１のファイバ結合具と、上記信号光を上記出力ファセットと通信させるように構成される第２のファイバ結合具とをさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目７）
上記信号波長は、１，５５０－ｎｍ範囲内であり、上記ポンプ波長は、９８０－ｎｍおよび／または１，４８０－ｎｍ範囲内であり、上記ファイバのドーパントは、エルビウムを含む、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目８）
上記信号光と上記入力ファセットとの間に配置されるアイソレータをさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目９）
１つを上回る上記レーザダイオードを備える、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目１０）
上記レーザダイオードのうちの第１のものは、上記第１のレーザダイオードの下流で上記ファイバと光学通信する出力面を有し、上記レーザダイオードのうちの第２のものは、上記第２のレーザダイオードの上流で上記ファイバと光学通信する上記出力面を有する、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目１１）
上記活性ドーパントを用いてドープされる１つを上回る上記ファイバを備える、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目１２）
上記入力ファセットは、上記レーザダイオードの上流の上記ファイバのうちの第１のものと光学通信して配置され、上記出力ファセットは、上記レーザダイオードの下流の上記ファイバのうちの第２のものと光学通信して配置される、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目１３）
上記ファイバは、上記レーザダイオードの入力ファセットから透過される上記ポンプ光の少なくとも一部と光学通信する、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目１４）
上記ファイバは、上記レーザダイオードの出力ファセットから透過される上記ポンプ光の少なくとも一部と光学通信する、上記項目のいずれか一項に記載のファイバ増幅器。
（項目１５）
信号波長を有する信号光と併用される方法であって、上記方法は、
レーザダイオードの入力ファセットにおいて上記信号光を受け取ることと、
上記入力ファセットからの上記信号光を上記レーザダイオードを通して出力ファセットに通過させることと、
上記レーザダイオードの活性区分の中に電気駆動信号を注入することによって、上記レーザダイオードの活性区分内でポンプ光を発生させることであって、上記ポンプ光は、上記信号波長と異なるポンプ波長を有する、ことと、
上記信号光および上記ポンプ光の少なくとも一部を上記レーザダイオードと光学通信するドープファイバ増幅器に透過させることと、
上記ポンプ光を上記ドープファイバ増幅器と相互作用させることによって、上記信号光を増幅することと
を含む、方法。
（項目１６）
上記入力および出力ファセットのうちの少なくとも１つからの上記ポンプ光を上記ポンプ波長に固定するように構成される少なくとも１つのファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）を使用することを含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１７）
少なくとも上記ポンプ波長における第１の透過率を用いて上記入力ファセットの近傍の上記活性区分の導波管の第１の部分を構成することと、少なくとも上記ポンプ波長における第２の透過率を用いて上記出力ファセットの近傍の上記導波管の第２の部分を構成することであって、上記第２の透過率は、上記第１の透過率と異なる、こととを含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１８）
少なくとも上記ポンプ波長における第１の反射率を用いて上記入力ファセットを構成することと、上記第１の反射率と異なる少なくとも上記ポンプ波長における第２の反射率を用いて上記出力ファセットを構成することとを含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目１９）
上記活性区分の中に上記電気駆動信号を注入することは、
上記活性区分の第１の部分の中に上記電気駆動信号のうちの第１のものを注入することと、
上記活性区分の第２の部分の中に上記電気駆動信号のうちの第２のものを注入することと、
上記活性区分の第１および第２の部分のうちの一方を用いて発生される上記ポンプ光の少なくとも一部を、上記活性区分の第１および第２の部分のうちの他方から光学的に分離することと
を含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（項目２０）
上記信号波長は、１，５５０－ｎｍ範囲内であり、上記ポンプ波長は、９８０－ｎｍおよび／または１，４８０－ｎｍ範囲内であり、上記ドープファイバ増幅器は、エルビウムの活性ドーパントを備える、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
（摘要）
電気駆動信号を用いて動作可能な増幅器は、信号波長を有する信号光を増幅することができる。レーザダイオードが、入力および出力ファセットを伴う活性区分を有する。ファセットは、信号光と光学通信し、レーザダイオードを通して信号光を通過させるように構成される。活性区分は、活性区分の中への電気駆動信号の注入に応答して、ポンプ光を発生させるように構成される。ポンプ光は、信号波長と異なるポンプ波長を有する。活性ドーパントを用いてドープされたドープファイバが、信号光と光学通信し、レーザダイオードからのポンプ光の少なくとも一部と光学通信する。ポンプ光のポンプ波長は、ファイバの活性ドーパントと相互作用し、それによって、信号光を増幅するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
本開示の詳細な説明
図１は、本開示による、通過レーザダイオード２００を伴うファイバ増幅器１０２を有する、ファイバ増幅器システム１００を図示する。レーザダイオード２００は、入力または一時信号光Ｓの経路１０５内に配置され、入力ファセットにおいて受け取られた信号光Ｓをレーザダイオード２００を通して出力ファセットに通過させながら、また、ポンプ光Ｐを発生させ、出力するように構成される。ともに、信号光Ｓおよびポンプ光Ｐの少なくとも一部は、出力ファセットから経路１０５の中にドープファイバ１０８に向かって透過される。例えば、入力信号光Ｓの少なくとも一部は、レーザダイオード２００の入力端部ファセットに到達し、レーザダイオード２００の中に通過し、そこで、入力信号光Ｓは、レーザダイオード２００によって追加されるポンプ光Ｐの少なくとも一部と組み合わせられる。信号およびポンプ光の組み合わせられた部分Ｓ＋Ｐは、出力端部ファセットに到達し、端部ファセットを通して経路１０５の光ファイバに透過され、次いで、ドープファイバ１０８に伝搬する。
図１は、本開示による、通過レーザダイオード２００を伴うファイバ増幅器１０２を有する、ファイバ増幅器システム１００を図示する。レーザダイオード２００は、入力または一時信号光Ｓの経路１０５内に配置され、入力ファセットにおいて受け取られた信号光Ｓをレーザダイオード２００を通して出力ファセットに通過させながら、また、ポンプ光Ｐを発生させ、出力するように構成される。ともに、信号光Ｓおよびポンプ光Ｐの少なくとも一部は、出力ファセットから経路１０５の中にドープファイバ１０８に向かって透過される。例えば、入力信号光Ｓの少なくとも一部は、レーザダイオード２００の入力端部ファセットに到達し、レーザダイオード２００の中に通過し、そこで、入力信号光Ｓは、レーザダイオード２００によって追加されるポンプ光Ｐの少なくとも一部と組み合わせられる。信号およびポンプ光の組み合わせられた部分Ｓ＋Ｐは、出力端部ファセットに到達し、端部ファセットを通して経路１０５の光ファイバに透過され、次いで、ドープファイバ１０８に伝搬する。
【0018】
本明細書に開示されるように、入力信号光Ｓを受け取り、受け取られた入力信号光Ｓおよび追加されたポンプ光Ｐを１つの端部ファセットから出力するようにレーザダイオード２００を構成することは、ファイバ増幅器のポンプレーザのために要求される従来のコンポーネントのうちのいくつかの必要性を排除し得る。すなわち、ポンプ光を入力信号光の光路の中に結合するために使用されるべきダイクロイック結合器等の結合器のいかなる必要性も、存在しない。
【0019】
本開示のファイバ増幅器１０２は、そのそれぞれが、低反射率を有する、２つの端部ファセットの間に位置付けられる活性区分を有する、通過レーザダイオード２００を使用する。例えば、端部ファセットはそれぞれ、反射防止（ＡＲ）コーティングを有してもよい。通過レーザダイオード２００のために使用され得る２ファセットレーザダイオードに関連する詳細が、２０２０年８月１１日に出願され、「ＤＵＡＬ ＯＵＴＰＵＴ ＬＡＳＥＲ ＤＩＯＤＥ」と題された、同時係属中の米国出願第１６／９４７，６４３号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に開示されている。
【0020】
本明細書に開示される通過レーザダイオード２００は、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）システムまたは他のシステム等のいくつかのファイバ増幅器システム１００と併用されることができる。例えば、ファイバ増幅器１０２は、希土類イオンを用いてドープされる、１つまたはそれを上回るガラスファイバ１０８を含むことができる。いくつかの例示的ドーパントは、エルビウム、ネオジム、イッテルビウム、プラセオジム、ビスマス、ホリウム、またはツリウムを含む。これらのドーパントに関して、レーザダイオード２００からのポンプ光Ｐは、増幅されるべき一次信号Ｓとともに、ドープファイバ１０８のファイバコアを通して伝搬し、ポンプ光Ｐは、エネルギーを活性ドーパントに提供する。
【0021】
レーザダイオード２００内の最大光パワー密度は、一方の端部ファセットにおいてＡＲコーティングを有し、他方においてＨＲコーティングを有する従来のレーザダイオードにおいて起こるように、いかなるポンプ光Ｐも、一方の端部ファセットにおいて他方に戻るように反射されない、または比較的に少ないポンプ光Ｐが、一方の端部ファセットにおいて他方に戻るように反射されるため、約２分の１に低減され得る。しかしながら、本開示による、通過レーザダイオード２００の低減された最大光パワー密度が、対向する端部ファセットにおいてＡＲおよびＨＲコーティングを有するレーザダイオードと比較したとき、増加された信頼性を有し得ることに留意されたい。
【0022】
所望の実装に応じて、通過レーザダイオード２００は、対向するファセットにおいて等しい、または等しくない反射率を有してもよい。例えば、第１の端部ファセットにおける１％の反射率を伴う第１のＡＲコーティングおよび第２の端部ファセットにおける０．７５％の反射率を伴う第２のＡＲコーティング等の等しくない反射率のＡＲコーティングが、端部ファセットにおいて使用されることができる。代替として、または加えて、レーザダイオード２００の導波管が、第１の端部ファセットの近傍の導波管の一部に関する９９．５％の透過率および第２の端部ファセットの近傍の導波管の一部に関する９９％の透過率等、２つの端部ファセットまたはその近傍において異なる透過率を有するように構築されることができる。これらのパーセンテージ値は、例示的にすぎず、実装に応じて変動されることができる。
【0023】
代替として、または加えて、レーザダイオード２００の第１および第２の部分は、異なるように制御されることができる。例えば、レーザダイオード２００は、レーザダイオード２００の第１の部分に電気的に結合される、第１のアノードおよびカソードを含んでもよく、レーザダイオード２００の第２の部分に電気的に結合される、第２のアノードおよびカソードを含むことができる。エッチングミラー、分布帰還型（ＤＦＢ）ミラー、または他の反射構造が、少なくとも部分的に、第１および第２の部分のうちの一方から他方へのポンプ光Ｐの光学通信を分離するために、第１および第２の部分の間のレーザダイオード２００内に形成されてもよい。故に、レーザダイオード２００の第１および第２の部分は、単一構造において一体的に形成されながら、独立して動作され得る。
【0024】
動作を監視するために、ファイバ増幅器システム１００は、コントローラ１２０に接続される入力フォトダイオード１２２と通信する、入力光学タップ１０４を含むことができる。同様に、出力光学タップ１１２が、出力端においてコントローラ１２０に接続される出力フォトダイオード１２４と通信することができる。第１の光学アイソレータ１０６が、レーザダイオード２００と入力光学タップ１０４との間で使用されることができ、第２の光学アイソレータ１１０が、レーザダイオード２００とドープファイバ１０８との間で使用されることができる。一般に、ファイバ増幅器１０２は、入力として通過光学信号光Ｓを受け取るように構成され、光学信号光Ｓの増幅されたバージョンである、増幅された信号光ＳＡを出力するように構成される。
【0025】
より詳細には、通過光学信号光Ｓは、入力タップ１０４において受け取られる。本信号光Ｓは、実装に応じて、好適な源（図示せず）によって発生されることができる。信号光Ｓのわずかな部分（例えば、２％）が、入力タップ１０４によって入力フォトダイオード１２２に指向されることができ、これは、光学信号光Ｓの光パワーを測定することができる。通過光学信号光Ｓの残りの部分（例えば、９８％）が、入力タップ１０４および第１のアイソレータ１０６を通してレーザダイオード２００まで通過する。第１のアイソレータ１０６は、後方反射を防止する、または少なくともそれを低減させ得る。
【0026】
通過光学信号光Ｓは、第１の入力波長λＩｎを有する。レーザダイオード２００は、ドープファイバ１０８内の具体的希土類ドーパントの存在下で、λＩｎにおいて動作する対応する光学信号光Ｓに光学増幅を提供するように選択された第２のポンプ波長λＰｕｍｐにおいてポンプ光Ｐを圧送する。ドーパントは、エルビウム、イッテルビウム、または他のドーパントであってもよい。ドーパントが、エルビウムであるとき、例えば、レーザダイオード２００によって放出されるポンプ光Ｐの波長λＰｕｍｐは、約９８０－ナノメートル（ｎｍ）（例えば、９７０－ｎｍ～９９０－ｎｍ）であってもよい。約９８０－ｎｍのポンプ波長λＰｕｍｐにおけるポンプ光Ｐは、その波長λＩｎが、Ｃ帯域内の波長（約１，５２８ｎｍ～１５６８ｎｍ）等の約１，５５０－ｎｍまたはＬ帯域内の波長（約１，５６８ｎｍ～１，６２５ｎｍ）等の約１，５９０－ｎｍであるとき、ドープファイバ１０８における増幅を光学信号光Ｓに提供するように構成されることができる。
【0027】
レーザダイオード２００は、ポンプ光Ｐの少なくとも一部と組み合わせられた光学信号光Ｓをドープファイバ１０８に出力する。理想的には、ポンプ光Ｐの全てまたは少なくとも大部分が、ドープファイバ１０８の中に注入されるが、その量は、９８０－ｎｍポンプ光Ｐの一部が、失われ得るため、レーザダイオード２００が放出し得る合計可能パワーの割合であってもよい。ポンプ波長λＰｕｍｐにおけるポンプ光Ｐは、ドープファイバ１０８内のイオンを活発化させ、入力波長λＩｎにおける信号光Ｓは、活発化したイオンと相互作用する。特に、入力波長λＩｎにおける信号光Ｓの光子は、入力波長λＩｎにおける活発化したイオンからの光子の放出を刺激し、増幅された信号光ＳＡを発生させる。
【0028】
増幅された信号光ＳＡは、第２のアイソレータ１１０を通して通過し、出力タップ１１２に通過することができる。使用される場合、出力タップ１１２は、増幅された信号光ＳＡのわずかな部分を出力フォトダイオード１２４に指向し、これは、増幅された信号光ＳＡの光パワーを測定することができる。増幅された信号光ＳＡの残りの部分は、出力タップ１１２を通して通過し、ファイバ増幅器１０２から出力される。
【0029】
コントローラ１２０は、レーザダイオード２００に関する１つまたはそれを上回るレーザドライバ１２６Ａ－Ｂを制御することができる。特に、コントローラ１２０は、入力および出力フォトダイオード１２２および１２４を使用して、入力および出力信号を監視することができ、１つまたはそれを上回るレーザドライバ１２６Ａ－Ｂを制御することができ、これは、コントローラ１２０によって指示されるように、電気駆動信号をレーザダイオード２００に印加する。順に、電気駆動信号は、レーザダイオード２００によって放出されるポンプ光Ｐの光パワーを決定してもよい。例えば、レーザ２００は、電気駆動信号の電流に比例する、またはそれとのある他の定義された関係を有する光パワーを伴うポンプ光Ｐを放出してもよい。
【0030】
動作の間、コントローラ１２０は、ファイバ増幅器１０２の利得を決定するために、（入力フォトダイオード１２２によって測定された）信号光Ｓの光パワーを（出力フォトダイオード１２４によって測定された）増幅された信号光ＳＡの光パワーと比較することができる。利得が、標的利得を上回る、または下回る場合、１つまたはそれを上回るレーザドライバ１２６Ａ－Ｂは、電気駆動信号を調節し、ファイバ増幅器１０２の利得を増加または減少させることができる。後でより詳細に議論されるように、レーザダイオード２００は、ファイバ増幅器１０２における利得を独立して制御するために、レーザドライバ１２６Ａ－Ｂのうちの対応する１つによって独立して制御され得る、２つの部分を含むことができる。
【0031】
本開示のファイバ増幅器システム１００を理解した上で、議論は、本開示のファイバ増幅器１０２のさらなる詳細に移る。
【0032】
図２Ａは、通過レーザダイオード２００と、入力光ファイバ１３０Ａと、出力光ファイバ１３０Ｂとを含む、図１のファイバ増幅器１０２の一部を図示する。入力および出力光ファイバ１３０Ａ－Ｂは、図１の光路１０５を含む、その中に含まれる、またはそれに対応してもよい。
【0033】
図２Ａに図示されるように、レーザダイオード２００は、相互から離間される、２つの端部ファセット２３０Ａ－Ｂを含む。入力端部ファセット２３０Ａは、少なくとも通過信号の波長λＩｎ（または通過信号波長λＩｎと関連付けられる複数の波長または波長の範囲）に関して低反射率を有する。入力ファセット２３０Ａはさらに、少なくともレーザダイオードの動作波長λＰｕｍｐ（またはレーザダイオードの動作波長λＰｕｍｐと関連付けられる複数の波長または波長の範囲）に関して高反射率を有する。これは、入力端部ファセット２３０Ａ上の高反射ミラー１３４Ａを使用して達成されることができる。例えば、ミラー１３４Ａは、異なる屈折率の材料を含み、着目波長に分画された厚さを有する、複数の薄膜層を有する、高反射（ＨＲ）ファセットコーティングを含むことができる。
【0034】
一方、出力端部ファセット２３０Ｂは、レーザダイオードの動作波長λＰｕｍｐおよび通過信号波長λＩｎに関するそれらの波長等の複数の波長または波長の範囲に関して低反射率を有する。言及される反射率は、単一の波長、複数の波長、またはレーザ２００の動作波長範囲等の波長の範囲に関する反射率であってもよい（またはそれを含んでもよい）。動作波長範囲は、約９８０－ｎｍの波長または他の波長等のポンプ光（Ｐ）のために好適な波長を含んでもよい。いくつかの構成では、動作波長範囲は、９７０－ｎｍ～９９０－ｎｍ、または９７５－ｎｍ～９８５－ｎｍ、または他の好適な範囲であってもよい。
【0035】
入力および出力光ファイバ１３０Ａ－Ｂは、対応する端部ファセット２３０Ａ－Ｂがそれぞれ、対応する光ファイバ１３０Ａ－Ｂに光学的に結合されるように位置付けられる。例えば、好適な形態の光学結合を使用して、第１の端部ファセット２３０Ａは、入力光ファイバ１３０Ａに光学的に結合され、第２の端部ファセット２３０Ｂは、出力光ファイバ１３０Ｂに光学的に結合される。例えば、各光ファイバ１３０Ａ－Ｂは、光が、相互に適切に結合されるように、対応する端部ファセット２３０Ａ－Ｂに光学的に整合され、対応する端部ファセット２３０Ａ－Ｂに十分に近接して位置付けられてもよい。代替として、または加えて、１つまたはそれを上回るレンズまたは他の光学要素等の１つまたはそれを上回る光学要素が、端部ファセット２３０Ａ－Ｂと光ファイバ１３０Ａ－Ｂとの間に位置付けられてもよい。種々のタイプの光学結合が、使用されることができる。
【0036】
出力光ファイバ１３０Ｂは、その中に形成される、ファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）１３２Ｂを含んでもよい。ＦＢＧ１３２Ｂは、１つまたはそれを上回る導波管のために構成されてもよい。ＦＢＧ１３２Ｂは、ポンプ光（Ｐ）の一部、例えば、２～４％をレーザダイオード２００に戻るように反射させるように構成されてもよい。ＦＢＧ１３２Ｂは、レーザダイオード２００が、所定の波長において安定したレーザ発振を呈するように、レーザダイオード２００を所定の波長に「固定」し得る、所定の波長または複数の所定の波長を戻るように反射させるように構成されてもよい。
【0037】
ＦＢＧ１３２Ｂは、１つまたはそれを上回る波長（例えば、９７４－ｎｍおよび９７６－ｎｍ）を戻るように反射させるように構成されてもよいが、信号光（Ｓ）のより高い波長λＰｕｍｐを通過させることができる。反射光は、第２の端部ファセット２３０Ｂを通してレーザ２００の中に結合されてもよく、そこで、これは、概して、レーザ２００の第２の部分２３４Ｂが、９７４－ｎｍおよび９７６－ｎｍの両方に固定されるように、レーザ２００の第２の部分２３４Ｂと相互作用する。
【0038】
より具体的には、ＦＢＧ１３２Ｂは、レーザ２００の対応する第１または第２の部分２３４Ａ、２３４Ｂを１つまたは複数の所定の波長に固定してもよい。他の配列では、レーザダイオード２００自体が、ＦＢＧ１３２が、省略され得るように、レーザ２００を所定の波長に固定するためのＤＦＢ構造を含んでもよい。
【0039】
いくつかの構成では、ＦＢＧ１３２Ｂは、レーザダイオード２００を伴うファイバキャビティを形成し、そこで、ＦＢＧ１３２Ｂは、レーザダイオード２００のレーザ発振を確実にするために十分な反射率を提供する。代替として、または加えて、レーザダイオード２００は、図３に関して説明されるような隆起構造を含んでもよい。レーザダイオード２００の長さに沿った隆起構造の租度、熱誘発屈折率変化、または利得誘発屈折率変化は、レーザダイオード２００において発生された光を十分に反射および散乱させ、光学場を構築し、レーザダイオード２００のレーザ発振を確実にし得る。いくつかの配列では、レーザダイオード２００は、端部ファセット２３０Ａ－Ｂにおける低反射率の観点から、他のレーザよりも高いレーザ発振に関する閾値または利得を有してもよい。
【0040】
いずれにしても、レーザダイオード２００、入力ファセット２３０Ａの反射率、ＦＢＧ１３２Ｂ、および同等物は、レーザダイオード２００の活性区分を通して通過する入力信号光Ｓのより高い波長λＩｎに対して透過性である。このように、より高い波長λＩｎにおける通過入力信号光Ｓおよびより低い波長λＰｕｍｐにおけるポンプ光Ｐの少なくとも一部は、出力ファセット２３０Ｂを通して透過され、ファイバ増幅器（１０２）に向かって伝搬することができる。一実装においてすでに開示されるように、ファイバ増幅器（１０２）が、エルビウムドープファイバ（１０８）を使用するとき、通過波長λＩｎは、約１，５５０－ｎｍであり得、ポンプ波長λＰｕｍｐは、９８０－ｎｍであり得る。
【0041】
図２Ａの配列は、通過ポンプが、ポンプの下流に利得媒体を有するポンプおよび増幅器トポロジによく適している。そのような配列の詳細は、例えば、図４Ａに関して下記に説明される。他の配列も、可能性として考えられる。
【0042】
別の実施例として、図２Ｂは、通過レーザダイオード２００の別の構成と、入力光ファイバ１３０Ａと、出力光ファイバ１３０Ｂとを含む、図１のファイバ増幅器１０２の一部を図示する。入力および出力光ファイバ１３０Ａ－Ｂは、図１の光路１０５を含む、その中に含まれる、またはそれに対応してもよい。
【0043】
再び、図２Ｂに図示されるように、レーザダイオード２００は、相互から離間される、２つの端部ファセット２３０Ａ－Ｂを含む。端部ファセット２３０Ａ－Ｂはそれぞれ、低反射率を有する。反射率は、単一の波長、複数の波長、またはレーザ２００の動作波長範囲等の波長の範囲に関する反射率である、またはそれを含んでもよい。動作波長範囲は、約９８０－ｎｍの波長または他の波長等のポンプ光（Ｐ）のために好適な波長を含んでもよい。いくつかの構成では、動作波長範囲は、９７０－ｎｍ～９９０－ｎｍ、または９７５－ｎｍ～９８５－ｎｍ、または他の好適な範囲であってもよい。
【0044】
入力および出力光ファイバ１３０Ａ－Ｂは、対応する端部ファセット２３０Ａ－Ｂがそれぞれ、対応する光ファイバ１３０Ａ－Ｂに光学的に結合されるように位置付けられる。例えば、好適な形態の光学結合を使用して、第１の端部ファセット２３０Ａは、入力光ファイバ１３０Ａに光学的に結合され、第２の端部ファセット２３０Ｂは、出力光ファイバ１３０Ｂに光学的に結合される。例えば、各光ファイバ１３０Ａ－Ｂは、光が、相互に適切に結合されるように、対応する端部ファセット２３０Ａ－Ｂに光学的に整合され、対応する端部ファセット２３０Ａ－Ｂに十分に近接して位置付けられてもよい。代替として、または加えて、１つまたはそれを上回るレンズまたは他の光学要素等の１つまたはそれを上回る光学要素が、端部ファセット２３０Ａ－Ｂと光ファイバ１３０Ａ－Ｂとの間に位置付けられてもよい。種々のタイプの光学結合が、使用されることができる。
【0045】
本構成では、光ファイバ１３０Ａ－Ｂはそれぞれ、その中に形成される、ファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）１３２Ａ－Ｂを含んでもよい。入力ＦＢＧ１３２Ａは、第１の波長のために構成されてもよい一方、出力ＦＢＧ１３２Ｂは、第１の波長および第２の波長のために構成されてもよい。ＦＢＧ１３２Ａ－Ｂは、ポンプ光（Ｐ）の一部、例えば、２～４％をレーザダイオード２００に戻るように反射させるように構成されてもよい。各ＦＢＧ１３２Ａ－Ｂは、レーザダイオード２００が、所定の波長において安定したレーザ発振を呈するように、レーザダイオード２００を所定の波長に「固定」し得る、所定の波長または複数の所定の波長を戻るように反射させるように構成されてもよい。ＦＢＧ１３２Ａ－Ｂは、同一または異なる所定の波長を戻るように反射させ、レーザダイオード２００に、少なくとも２つの所定の波長において出力端部ファセット２３０Ｂからポンプ光（Ｐ）を放出させるように構成されてもよい。
【0046】
例えば、第１のＦＢＧ１３２Ａは、９７４－ｎｍの第１の波長を戻るように反射させるように構成されてもよいが、信号光（Ｓ）のより高い波長を通過させることができる。反射光は、第１の端部ファセット２３０Ａを通してレーザ２００の中に結合されてもよく、そこで、これは、概して、レーザ２００の第１の部分２３４Ａが、９７４ｎｍに固定されるように、レーザ２００の第１の部分２３４Ａと相互作用する。
【0047】
第２のＦＢＧ１３２Ｂは、９７４－ｎｍの第１の波長および９７６－ｎｍの第２の波長の両方を戻るように反射させるように構成されてもよいが、信号光（Ｓ）のより高い波長を通過させることができる。反射光は、第２の端部ファセット２３０Ｂを通してレーザ２００の中に結合されてもよく、そこで、これは、概して、レーザ２００の第２の部分２３４Ｂが、９７４－ｎｍおよび９７６－ｎｍの両方に固定されるように、レーザ２００の第２の部分２３４Ｂと相互作用する。
【0048】
より一般的に、各ＦＢＧ１３２Ａ－Ｂは、レーザ２００の対応する第１または第２の部分２３４Ａ、２３４Ｂを１つまたは複数の所定の波長に固定してもよい。他の配列では、レーザダイオード２００自体が、ＦＢＧ１３２が、省略され得るように、レーザ２００を所定の波長に固定するためのＤＦＢ構造を含んでもよい。
【0049】
いくつかの構成では、ＦＢＧ１３２Ａ－Ｂはそれぞれ、レーザダイオード２００を伴うファイバキャビティを形成し、そこで、ＦＢＧ１３２Ａ－Ｂは、レーザダイオード２００のレーザ発振を確実にするために十分な反射率を提供する。代替として、または加えて、レーザダイオード２００は、図３に関して説明されるような隆起構造を含んでもよい。レーザダイオード２００の長さに沿った隆起構造の粗度、熱誘発屈折率変化、または利得誘発屈折率変化は、レーザダイオード２００において発生された光を十分に反射および散乱させ、光学場を構築し、レーザダイオード２００のレーザ発振を確実にし得る。いくつかの配列では、レーザダイオード２００は、端部ファセット２３０Ａ－Ｂにおける低反射率の観点から、他のレーザよりも高いレーザ発振に関する閾値または利得を有してもよい。
【0050】
いずれにしても、レーザダイオード２００、ＦＢＧ１３２Ａ－Ｂ、および同等物は、レーザダイオード２００の活性区分を通して通過する入力信号光Ｓのより高い波長λＩｎに対して透過性である。このように、より高い波長λＩｎにおける通過入力信号光Ｓおよびより低い波長λＰｕｍｐにおけるポンプ光Ｐの少なくとも一部は、出力ファセット２３０Ｂを通して透過され、ファイバ増幅器（１０２）に向かって伝搬することができる。一実装においてすでに開示されるように、ファイバ増幅器（１０２）が、エルビウムドープファイバ（１０８）を使用するとき、通過波長λＩｎは、約１，５５０－ｎｍであり得、ポンプ波長λＰｕｍｐは、９８０－ｎｍであり得る。
【0051】
【0052】
図３は、本開示による、通過レーザダイオード２００の端部区分を示す。レーザダイオード２００は、本明細書に開示されるレーザダイオードのうちのいずれかを含む、その中に含まれる、またはそれに対応してもよい。図３の端部断面図は、レーザダイオード２００の端部ファセット（２３０Ａ－Ｂ）に平行であり、レーザダイオード２００の光放出方向に垂直である平面である。光放出方向は、図３のページの内外にあり、本方向はまた、縦方向と称される。
【0053】
図３に図示されるように、レーザダイオード２００は、基板２０２、下側クラッド層２０４、下側導波管層２０６、活性層２０８、上側導波管層２１０、上側クラッド層２１２、カソード２１４、およびアノード２１６等の種々のエピタキシャル層を含む。レーザダイオード２００は、他の配列では、図３に図示されるもの以外の付加的または異なる層または要素を含んでもよい。レーザ２００の端部ファセット（２３０Ａ－Ｂ）は、例えば、エピタキシャル層を通して劈開することによって、エピタキシャル層内に形成されてもよい。
【0054】
図３の構成は、活性層２０８を含み、複数の量子ウェル（ＭＱＷ）が、下側および上側導波管層２０６、２１０内に埋設され、下側および上側クラッド層２０４、２１２によって囲繞される。これらのクラッド層２０４、２１２は、横方向において、例えば、図３では垂直に光学モードを閉じ込めるように構成される。
【0055】
レーザダイオード２００はまた、側方方向に、例えば、図３では水平に光学モードを閉じ込めるために、メサまたは隆起構造２１８を含むことができる。下側および上側導波管層２０６、２１０および下側および上側クラッド層２０４、２１２を伴う隆起構造２１８は、レーザダイオード２００の端部ファセット（２３０Ａ－Ｂ）の間で縦方向に、例えば、図３のページの内外に延在する、導波管を形成する。通過レーザダイオード２００では、以下である。本導波管は、入力信号光（Ｓ）を誘導し、レーザダイオード２００によって発生されたポンプ光（Ｐ）を縦方向に誘導するように構成される。
【0056】
活性層２０８は、レーザダイオード２００の長さの全てまたは一部にわたって縦方向に（例えば、図３のページの内外に）延在してもよい。代替として、または加えて、アノード２１６は、レーザダイオード２００の長さの全てまたは一部にわたって縦方向に延在してもよく、アノード２１６は、アノード２１６の長さの全てまたは一部にわたって縦方向に延在し得る、電流が注入される領域（電流注入領域と称される）を有してもよい。電流注入領域の長さは、レーザダイオード２００内のポンプ光（Ｐ）の刺激放出の縦方向範囲を決定し得る。
【0057】
本明細書に議論されるように、活性層２０８の長さ、アノード２１６の長さ、またはアノード２１６の電流注入領域の長さに沿って縦方向に延在する、レーザダイオード２００の一部は、レーザダイオード２００の「活性区分」と称され得る。入力信号光（Ｓ）の通過に関して、レーザダイオード２００の活性区分は、一方の端部ファセットから他方まで縦方向に延在する。
【0058】
カソード２１４およびアノード２１６は、活性区分の対向する側に電気的に結合される。図３の実施例では、カソード２１４およびアノード２１６は、特に、レーザダイオード２００の活性区分の底部および上部に電気的に結合される。図１のレーザドライバ１２６等のレーザドライバが、電気駆動信号をレーザダイオード２００の中に、かつそれを通して、カソード２１４に注入するために、アノード２１６に結合されてもよい。電気駆動信号は、電子および正孔を、対向する側から活性層２０８の中に注入させてもよく、そこで、それらは、刺激放出を介して再結合し、ポンプ光（Ｐ）に関する光子を発生させる。
【0059】
上記に議論されるようなファイバ増幅器１０２において使用される通過レーザダイオード２００を理解した上で、議論は、ここで、特定の構成に移る。
【0060】
図４Ａは、本開示による、ファイバ増幅器１０２における通過のために配列される、レーザダイオード２００の上面概略図である。図４Ａに図示されるように、レーザダイオード２００は、入力ファセット２３０Ａと、出力ファセット２３０Ｂと、ファセット２３０Ａ－Ｂの間に位置付けられる、活性区分２２０とを含む。
【0061】
一般に、活性区分２２０は、ファセット２３０Ａ－Ｂのそれぞれに向かって伝搬する、ポンプ光Ｐを発生させるように構成される。ポンプ光Ｐは、活性区分２２０の中への電気駆動信号の注入に応答して、活性区分２２０によって発生される。カソード２１４およびアノード２１６は、活性区分２２０の対向する側、例えば、上部および底部に電気的に結合され、カソード２１４とアノード２１６との間の活性区分２２０の中に電気駆動信号を注入する。
【0062】
入力および出力ファセット２３０Ａ－Ｂは、少なくとも通過信号波長λＩｎに関して低反射率を有する一方、入力ファセット２３０Ａは、少なくともダイオード２００の動作波長λＰｕｍｐに関して高反射率を有する。ある実施例では、端部ファセット２３０Ａ－Ｂのそれぞれにおける反射率は、レーザのウエハからレーザダイオード２００を劈開し、劈開された端部ファセット２３０Ａ－Ｂ上に適切なＡＲ／ＨＲコーティングを形成することによって達成される。図２Ａを参照して前述で記述されるように、入力端部ファセット２３０Ａは、ポンプ光（Ｐ）の波長λｐｕｍｐを反射させるが、信号光（Ｓ）のより高い波長λＩｎを通過させるために、ＨＲコーティング１３４Ａを含むことができる。
【0063】
入力端部ファセット２３０Ａは、（入力波長λＩｎにおける）通過入力信号光Ｓの大部分等の一部を活性区分２２０の中に透過させるように構成され、出力端部ファセット２３０Ｂは、その入力信号光Ｓの大部分等の一部を、ポンプ波長λＰｕｍｐにおけるポンプ光Ｐの半分またはそれを上回るもの等の一部とともに、活性区分２２０から外に透過させるように構成される。
【0064】
例えば、端部ファセット２３０Ｂは、端部ファセット２３０Ａ－Ｂを通して端部ファセット２３０Ａ－Ｂに到達する光の少なくとも９５％、９７％、または９９％を透過させるように構成されてもよい。これらおよび他の構成では、端部ファセット２３０Ｂは、１％未満の反射率を有してもよい。反射率は、単一の波長、複数の波長、またはレーザダイオード２００の動作波長範囲等の波長の範囲に関する反射率である、またはそれを含んでもよい。レーザダイオード２００の動作波長範囲は、本明細書に説明される他の動作波長範囲と同一である、または異なってもよい。出力端部ファセット２３０Ｂは、活性区分２２０によって発生されるポンプ光Ｐの一部および端部ファセット２３０Ｂを通して出力端部ファセット２３０Ｂに到達する入力信号光Ｓの大部分を透過させるように構成される。
【0065】
既述のようないくつかの実施形態では、入力端部ファセット２３０Ａの反射率は、所与の波長に関する出力端部ファセット２３０Ｂの反射率と異なる。故に、端部ファセット２３０Ａ－Ｂにおける光の光パワーは、異なり得る。例えば、レーザダイオード２００は、より多くのポンプ光Ｐが、ここで図４Ａに示されるように、ドープファイバ１０８が出力端部ファセット２３０Ｂに向かって配列される配列において、入力ファセット２３０Ａよりも出力端部ファセット２３０Ｂにおいて出力されるように構成されてもよい。
【0066】
活性区分２２０は、端部ファセット２３０Ａ－Ｂの間に延在する、導波管２２５を含む。導波管２２５は、図３に関して説明されるような導波管層および同等物を含んでもよい。入力端部ファセット２３０Ａの近傍の導波管２２５の第１の部分２３４Ａは、少なくともポンプ波長λＰｕｍｐに関する第１の透過率を有してもよく、出力端部ファセット２３０Ｂの近傍の導波管２２５の第２の部分２３４Ｂは、少なくともポンプ波長λＰｕｍｐに関する第２の透過率を有してもよい。第１および第２の透過率は、それぞれ、単一の波長、複数の波長、またはレーザダイオード２００の動作波長範囲等の波長の範囲に関する透過率であってもよい（またはそれを含んでもよい）。
【0067】
導波管２２５の第１および第２の部分２３４Ａ、２３４Ｂの第１および第２の透過率は、同一である、または異なってもよい。第１および第２の透過率は、導波管２２５の第１および第２の部分２３４Ａ－Ｂの材料および構造に依存し得る。故に、導波管２２５の第１および第２の部分２３４Ａ－Ｂの材料または構造は、所望に応じて、端部ファセット２３０Ａ－Ｂから等しい、または異なる光パワーを伴う光を出力するように選択されてもよい。
【0068】
図４Ａにさらに示されるように、通過ポンプレーザダイオード２００は、ドープファイバ１０８を伴うファイバ増幅器１０２を有するファイバ増幅器システムにおいて使用される。入力ファセット２３０Ａは、入力信号光Ｓと光学通信し、入力ファイバ１３０Ａから等、入力光Ｓを受け取るように構成される。ダイオード２００の活性区分２２０は、入力ファセット２３０Ａからの入力光Ｓを出力ファセット２３０Ｂに通過させるように構成される。活性区分２２０は、活性区分２２０の中への電気駆動信号の注入に応答して、ポンプ光Ｐを発生させるように構成される。ポンプ光Ｐは、ダイオード２００を通して通過する入力波長λＩｎと異なるポンプ波長λＰｕｍｐを有する。
【0069】
ファイバ増幅器１０２は、ファイバ部分１３０Ｂと、ドープファイバ１０８とを有する。ファイバ部分１３０Ｂは、出力ファセット２３０Ｂと光学通信し、出力ファセット２３０Ｂから入力光Ｓおよびポンプ光Ｐの少なくとも一部を受け取るように構成される。ポンプ光Ｐのポンプ波長λＰｕｍｐは、本明細書に開示される様式でドープファイバ１０８と相互作用するように構成される。
【0070】
別の構成では、図４Ｂは、本開示による、ファイバ増幅器１０２における通過のために配列される、レーザダイオード２００の上面概略図である。図４Ｂに図示されるように、レーザダイオード２００は、入力ファセット２３０Ａと、出力ファセット２３０Ｂと、ファセット２３０Ａ－Ｂの間に位置付けられる、活性区分２２０とを含む。
【0071】
ファイバ増幅器１０２は、ポンプ光Ｐの第１の部分が、１つのドープファイバ１０８Ｂを通して一次信号光Ｓとともに共伝搬し、ポンプ光Ｐの第２の部分が、別のドープファイバ１０８Ａを通して一次信号光Ｓに対して伝搬する、前方および後方圧送方向において配列される、レーザダイオード２００と、ドープファイバ１０８Ａ－Ｂとを有する。記述されるように、レーザダイオード２００は、増幅されている一次信号光Ｓが通過することを可能にする。また、記述されるように、レーザダイオード２００は、両方向において通過し得る、ポンプ光Ｐを発生させる。しかし、レーザダイオード２００、そのファセット（２３０Ａ－Ｂ）の反射率、導波管（２２０）の透過率、その複数の活性領域等は、所望に応じて、前方および後方方向においてポンプ光Ｐのより多い、より少ない、または等しい部分を通過させるように構成されることができる。これは、単に、図４Ｂに図式的に示される。いずれにしても、ドープファイバ１０８に指向されるポンプ光Ｐは、信号光Ｓを増幅することができる。
【0072】
一般に、活性区分２２０は、ファセット２３０Ａ－Ｂのそれぞれに向かって伝搬する、ポンプ光Ｐを発生させるように構成される。ポンプ光Ｐは、活性区分２２０の中への電気駆動信号の注入に応答して、活性区分２２０によって発生される。カソード２１４およびアノード２１６は、活性区分２２０の対向する側、例えば、上部および底部に電気的に結合され、カソード２１４とアノード２１６との間の活性区分２２０の中に電気駆動信号を注入する。
【0073】
入力および出力ファセット２３０Ａ－Ｂは、低反射率を有する。ある実施例では、端部ファセット２３０Ａ－Ｂのそれぞれにおける低反射率は、レーザのウエハからレーザダイオード２００を劈開し、劈開された端部ファセット２３０Ａ－Ｂ上にＡＲコーティングを形成することによって達成される。
【0074】
入力端部ファセット２３０Ａは、（入力波長λＩｎにおける）通過入力信号光Ｓの大部分等の一部を活性区分２２０の中に透過させるように構成され、出力端部ファセット２３０Ｂは、その入力信号光Ｓの大部分等の一部を、ポンプ波長λＰｕｍｐにおけるポンプ光Ｐの半分またはそれを上回るもの等の一部とともに、活性区分２２０から外に透過させるように構成される。
【0075】
例えば、端部ファセット２３０Ａ－Ｂは、端部ファセット２３０Ａ－Ｂを通して端部ファセット２３０Ａ－Ｂに到達する光の少なくとも９５％、９７％、または９９％を透過させるように構成されてもよい。これらおよび他の構成では、端部ファセット２３０Ａ－Ｂは、１％未満の反射率を有してもよい。反射率は、単一の波長、複数の波長、またはレーザダイオード２００の動作波長範囲等の波長の範囲に関する反射率である、またはそれを含んでもよい。レーザダイオード２００の動作波長範囲は、本明細書に説明される他の動作波長範囲と同一である、または異なってもよい。出力端部ファセット２３０Ｂは、活性区分２２０によって発生されるポンプ光Ｐの一部および端部ファセット２３０Ｂを通して出力端部ファセット２３０Ｂに到達する入力信号光Ｓの大部分を透過させるように構成される。
【0076】
いくつかの実施形態では、既述のように、入力端部ファセット２３０Ａの反射率は、出力端部ファセット２３０Ｂの反射率と異なる。故に、端部ファセット２３０Ａ－Ｂにおける光の光パワーは、異なり得る。例えば、レーザダイオード２００は、より多くのポンプ光Ｐが、ドープファイバ１０８が出力端部ファセット２３０Ｂに向かって配列される配列において、入力ファセット２３０Ａよりも出力端部ファセット２３０Ｂにおいて出力されるように構成されてもよい。
【0077】
活性区分２２０は、端部ファセット２３０Ａ－Ｂの間に延在する、導波管２２５を含む。導波管２２５は、図３に関して説明されるような導波管層および同等物を含んでもよい。入力端部ファセット２３０Ａの近傍の導波管２２５の第１の部分２３４Ａは、少なくともポンプ波長λＰｕｍｐに関する第１の透過率を有してもよく、出力端部ファセット２３０Ｂの近傍の導波管２２５の第２の部分２３４Ｂは、少なくともポンプ波長λＰｕｍｐに関する第２の透過率を有してもよい。第１および第２の透過率は、それぞれ、単一の波長、複数の波長、またはレーザダイオード２００の動作波長範囲等の波長の範囲に関する透過率である、またはそれを含んでもよい。
【0078】
導波管２２５の第１および第２の部分２３４Ａ、２３４Ｂの第１および第２の透過率は、同一である、または異なってもよい。第１および第２の透過率は、導波管２２５の第１および第２の部分２３４Ａ－Ｂの材料および構造に依存し得る。故に、導波管２２５の第１および第２の部分２３４Ａ－Ｂの材料または構造は、所望に応じて、端部ファセット２３０Ａ－Ｂから等しい、または異なる光パワーを伴う光を出力するように選択されてもよい。
【0079】
図４Ｂにさらに示されるように、図４Ｂの通過ポンプレーザダイオード２００は、ドープファイバ１０８を伴うファイバ増幅器１０２を有するファイバ増幅器システムにおいて使用される。入力ファセット２３０Ａは、入力信号光Ｓと光学通信し、入力ファイバ１３０Ａから等、入力光Ｓを受け取るように構成される。ダイオード２００の活性区分２２０は、入力ファセット２３０Ａからの入力光Ｓを出力ファセット２３０Ｂに通過させるように構成される。活性区分２２０は、活性区分２２０の中への電気駆動信号の注入に応答して、ポンプ光Ｐを発生させるように構成される。ポンプ光Ｐは、ダイオード２００を通して通過する入力波長λＩｎと異なるポンプ波長λＰｕｍｐを有する。
【0080】
ファイバ増幅器１０２は、ファイバ部分１３０Ｂと、ドープファイバ１０８とを有する。ファイバ部分１３０Ｂは、出力ファセット２３０Ｂと光学通信し、出力ファセット２３０Ｂから入力光Ｓおよびポンプ光Ｐの少なくとも一部を受け取るように構成される。ポンプ光Ｐのポンプ波長λＰｕｍｐは、本明細書に開示される様式でドープファイバ１０８と相互作用するように構成される。
【0081】
また別の構成では、図４Ｃは、本開示のファイバ増幅器１０２における通過のために配列される、別のレーザダイオード２００の上面概略図である。図４Ｃに図示されるように、レーザダイオード２００は、入力ファセット２３０Ａと、出力ファセット２３０Ｂと、ファセット２３０Ａ－Ｂの間に位置付けられる、活性区分２２０とを含む。レーザダイオード２００は、加えて、導波管２２５を含む。ファセット２３０Ａ－Ｂ、活性区分２２０、および導波管２２５は、本明細書に説明される他のレーザにおける対応するコンポーネントと同一または類似する様式で構成および動作される。
【0082】
レーザダイオード２００は、加えて、活性区分２２０の第１および第２の部分２３４Ａ－Ｂの間の活性区分２２０内に形成される、反射構造２４０を含んでもよい。反射構造２４０は、活性区分２２０の第１の部分２３４Ａを、少なくとも部分的に、活性区分２２０の第２の部分２３４Ｂから光学的に分離するように構成されてもよい。反射構造２４０は、エッチングミラー、ＤＦＢ構造、または活性区分２２０内に形成される他の好適な構造を含んでもよい。ＤＦＢ構造として実装されるとき、反射構造２４０は、レーザ２００を所定の波長に固定してもよい。
【0083】
活性区分２２０内の反射構造２４０の設置は、活性区分２２０を等しい、または等しくない長さの部分に分割することができる。例えば、図４Ｃに図示されるように、第１の部分２３４Ａは、第２の部分２３４Ｂよりも短くあり得る。一般に、より長い活性区分長は、より大きい光パワー出力につながり、全ての他のパラメータは、等しい。故に、本構成は、所望される場合、レーザダイオード２００の端部ファセット２３０Ａ－Ｂにおいて等しい、または異なる等しくない光パワーを提供するための別の選択肢である。
【0084】
レーザダイオード２００はさらに、活性区分２２０の第１の部分２３４Ａに電気的に結合される、第１のカソードおよびアノード２１４、２１６を含んでもよく、さらに、活性区分２２０の第２の部分２３４Ｂに電気的に結合される、第２のカソードおよびアノード２１４、２１６を含んでもよい。特に、第１のカソードおよびアノード２１４、２１６は、活性区分２２０の第１の部分２３４Ａの対向する側（例えば、上部および底部）に電気的に結合されてもよく、第２のカソードおよびアノード２１４、２１６は、活性区分２２０の第２の部分２３４Ｂの対向する側（例えば、上部および底部）に電気的に結合されてもよい。第１の電気駆動信号が、第１のカソードおよびアノード２１４、２１６を介して第１の部分２３４Ａを通して注入されてもよく、第２の電気駆動信号が、第２のカソードおよびアノード２１４、２１６を介して第２の部分２３４Ｂを通して注入されてもよい。故に、活性区分２２０の第１および第２の部分２３４Ａ－Ｂは、単一の構造（例えば、レーザダイオード２００のエピタキシャル構造）において一体的に形成されるが、それらは、それにもかかわらず、独立して動作され得る。
【0085】
図４Ｃにさらに示されるように、通過ポンプレーザダイオード２００は、ドープファイバ１０８を伴うファイバ増幅器１０２を有するファイバ増幅器システムにおいて使用される。入力ファセット２３０Ａは、入力信号光Ｓと光学通信し、入力ファイバ１３０Ａから等、入力光Ｓを受け取るように構成される。ダイオード２００の活性区分２２０の導波管２２５は、入力ファセット２３０Ａからの入力信号光Ｓを出力ファセット２３０Ｂに通過させるように構成される。活性区分２２０はまた、活性区分２２０の中への電気駆動信号の注入に応答して、ポンプ波長λＰｕｍｐにおいてポンプ光Ｐを発生させるように構成される。記述されるように、ポンプ波長λＰｕｍｐは、ダイオード２００を通して通過する入力波長λＩｎと異なり得る。
【0086】
ファイバ増幅器１０２は、ファイバ部分１３０Ｂと、ドープファイバ１０８とを有する。ファイバ部分１３０Ｂは、出力ファセット２３０Ｂと光学通信し、出力ファセット２３０Ｂから入力信号光Ｓおよびポンプ光Ｐの少なくとも一部を受け取るように構成される。ポンプ光Ｐのポンプ波長λＰｕｍｐは、本明細書に開示される様式でドープファイバ１０８と相互作用するように構成される。
【0087】
本明細書に開示される配列では、導波管２２５の構造は、前部および後部ファイバ（１３０Ａ－Ｂ）に対するある出力比を達成するように調節されることができる。導波管２２５の構造は、出力比を変化させるように修正されることができる。故に、図４Ｂまたは４Ｃのいずれかでは、両方のファセット２３０Ａ－Ｂ上のＡＲコーティングを含むレーザダイオード２００は、ファイバ１３０Ａ－Ｂに対するある入力／出力比を達成するように調節されるファセット反射率を有することができる。加えて、または代替として、導波管構造２２５は、２つのファイバ１３０Ａ－Ｂからのある入力／出力比を達成するように調節されることができる。いずれにしても、入力信号光（Ｓ）は、活性区分２２０を通して通過するように構成される。
【0088】
図５は、本開示による、通過レーザダイオード２００を有する、ファイバ増幅器システム１００を動作させるためのプロセス３００を図示する。以下の説明では、他の図からの要素に関する参照番号が、理解のために使用される。レーザダイオード２００は、本明細書に説明されるレーザダイオード２００のうちのいずれかを含んでもよい。ファイバ増幅器システム１００は、前述で開示されるようなシステムまたは任意の他の適切なファイバ増幅器システムを含んでもよい。
【0089】
一次信号光Ｓが、実装に応じて、源（図示せず）から発生される、または受け取られる（ブロック３０２）。例えば、システム１００は、光ファイバ通信において使用されることができ、一次信号光Ｓの源は、ファイバネットワークを経由する通信のために使用されてもよい。システム１００は、レーザ材料処理において等の他の実装において使用されることができる。一次波長を有する一次信号光Ｓは、ファイバ増幅器１０２によって増幅されるべきであり、次いで、ファイバ通信、レーザ材料処理、および同等物等の実装の目的のために使用されるべきである。
【0090】
一次信号光Ｓは、レーザダイオード２００に透過され、入力端部ファセット２３０Ａに到達する信号Ｓの大部分は、入力端部ファセット２３０Ａを通してダイオードの導波管２２５に通過される（ブロック３０４）。
【0091】
動作の間、１つまたはそれを上回る電気駆動信号が、アノード２１６およびカソード２１４のうちの１つまたはそれを上回るものを介して、レーザダイオード２００の活性区分２２０の中に注入される（ブロック３０６）。上記のように、駆動信号は、カソードおよびアノード２１４、２１６を使用して注入されてもよい。加えて、複数の電気駆動信号が、複数のカソードおよびアノード配列２１４、２１６を使用して、活性区分２００の異なる部分の中に注入されることができる。また、活性区分２２０の部分は、少なくとも部分的に、反射構造２４０によってその他から光学的に分離されてもよい。
【0092】
注入された電気駆動信号に応答して、活性区分２２０は、ポンプ波長λＰｕｍｐを有するポンプ光Ｐを発生させる（ブロック３０８）。記述されるように、波長λＰｕｍｐは、ドープファイバ１０８と相互作用することを意図されることができる。
【0093】
通過信号光Ｓおよび発生されたポンプ光Ｐは、出力端部ファセット２３０Ｂに向かって通過する。ファセット２３０Ａ－Ｂは、低反射率を有するため、発生されたポンプ光Ｐの一部は、入力ファセット２３０Ａから外に進行し、別の量が、出力ファセット２３０Ｂから外に進行し得る。上記のように、ＦＢＧ、異なる反射率、異なる透過率、および同等物に基づく技法が、より多くのポンプ光Ｐが、出力ファセット２３０Ｂから外に進行するように、レーザダイオード２００のために使用されてもよい。
【0094】
出力ファセット２３０Ｂに到達する一次信号光Ｓの大部分およびポンプ光Ｐの一部は、ファセット２３０Ｂを通して、対向するファイバ部分１３０Ｂの中に通過する（ブロック３１０）。光信号Ｓ＋Ｐは、次いで、ドープファイバ１０８に到達し、そこで、一次信号光Ｓは、本明細書に開示される様式でポンプ光Ｐの相互作用によって増幅される（ブロック３１２）。
【0095】
前述の配列では、レーザダイオード２００およびドープファイバ１０８は、ポンプ光Ｐが、ドープファイバ１０８を通して一次信号光Ｓとともに共伝搬する、前方圧送方向において配列される。他の配列も、使用されることができる。また、本明細書に開示されるファイバ増幅器１０２は、多段における増幅器連鎖の一部として使用されることができる。
【0096】
図４Ａに関する上記のように、レーザダイオード２００は、ポンプ光（Ｐ）が、レーザダイオード２００の下流にあるファイバ増幅器の中に注入される、共圧送配列において使用されることができる。図４Ｂに関して記述されるように、レーザダイオード２００は、ポンプ光が、レーザダイオード２００の上流および下流にあるファイバ増幅器の中に注入される、二重圧送配列において使用されることができる。他の配列も、可能性として考えられる。
【0097】
主要配列では、図６Ａは、ポンプ光Ｐが、レーザダイオード２００の下流にある、ドープファイバ１０８を通して一次信号光Ｓとともに伝搬する、共圧送方向において配列される、レーザダイオード２００と、ドープファイバ１０８とを有する、ファイバ増幅器１０２を図示する。記述されるように、レーザダイオード２００は、増幅されている一次信号光Ｓが通過することを可能にする。また、記述されるように、レーザダイオード２００は、両方向において通過し得る、ポンプ光Ｐを発生させる。しかし、レーザダイオード２００、そのファセット（２３０Ａ－Ｂ）の反射率、導波管（２２０）の透過率、その複数の活性領域等は、一方の方向において他方よりも多いポンプ光Ｐを通過させるように構成されることができる。すなわち、より多くのポンプ光Ｐが、入力面（２３０Ｂ）よりも出力ファセット（２３０Ｂ）から通過することができる。これは、単に、図６Ａに図式的に示される。実際には、入力ファセット２３０Ａにおける前述で議論されるようなＨＲコーティングが、信号光Ｓのより高い波長λＩｎにおける通過を可能にすることができるが、ポンプ光Ｐのより低い波長λＰｕｍｐにおいて反射し得る。いずれにしても、ドープファイバ１０８に指向されるポンプ光Ｐは、信号光Ｓを増幅することができる。
【0098】
代替配列では、図６Ｂは、ポンプ光Ｐが、ドープファイバ１０８を通して一次信号光Ｓに対して伝搬する、後方圧送方向において配列される、レーザダイオード２００と、ドープファイバ１０８とを有する、ファイバ増幅器１０２を図示する。記述されるように、レーザダイオード２００は、増幅されている一次信号光Ｓが通過することを可能にする。また、記述されるように、レーザダイオード２００は、両方向において通過し得る、ポンプ光Ｐを発生させる。しかし、レーザダイオード２００、そのファセット（２３０Ａ－Ｂ）の反射率、導波管（２２０）の透過率、その複数の活性領域等は、一方の方向において他方よりも多いポンプ光Ｐを通過させるように構成されることができる。すなわち、より多くのポンプ光Ｐが、出力面（２３０Ｂ）よりも入力ファセット（２３０Ａ）から通過することができる。これは、単に、図６Ｂに図式的に示される。実際には、出力ファセット２３０Ｂにおける前述で議論されるようなＨＲコーティングが、信号光Ｓのより高い波長λＩｎにおける通過を可能にすることができるが、ポンプ光Ｐのより低い波長λＰｕｍｐにおいて反射し得る。いずれにしても、ドープファイバ１０８に指向されるポンプ光Ｐは、信号光Ｓを増幅することができる。
【0099】
また別の配列では、図６Ｃは、ドープファイバ１０８に対して対向する前方および後方圧送方向において配列される、２つのレーザダイオード２００Ａ－Ｂを有する、また別のファイバ増幅器１０２を図示する。記述されるように、レーザダイオード２００Ａ－Ｂは、増幅されている一次信号光Ｓが通過することを可能にする。また、記述されるように、レーザダイオード２００Ａ－Ｂは、両方向において通過し得る、ポンプ光Ｐを発生させる。しかし、レーザダイオード２００Ａ－Ｂ、そのファセット（２３０Ａ－Ｂ）の反射率、導波管（２２０）の透過率、その複数の活性領域等は、所望に応じて、前方および後方方向においてポンプ光Ｐのより多い、より少ない、または等しい部分を通過させるように構成されることができる。これは、単に、図６Ｃに図式的に示される。実際には、上流ダイオード２００Ａの入力ファセット２３０Ａにおける、および下流ダイオード２００Ｂの出力ファセット２３０Ｂにおける前述で議論されるようなＨＲコーティングが、信号光Ｓのより高い波長λＩｎにおける通過を可能にすることができるが、ポンプ光Ｐのより低い波長λＰｕｍｐにおいて反射し得る。いずれにしても、ドープファイバ１０８に指向されるポンプ光Ｐは、信号光Ｓを増幅することができる。
【0100】
本明細書に開示されるファイバ増幅器１０２の構成では、レーザダイオード２００は、増幅されている一次信号光Ｓが通過することを可能にしながら、また、ポンプ光Ｐを発生させる。故に、ファイバ増幅器１０２は、ダイクロイック結合器等の結合器を使用して、ポンプ光Ｐが入力信号光Ｓと結合されることを要求せず、これは、本システムを簡略化し、そのような結合器と関連付けられる問題を低減させることができる。
【0101】
本明細書に開示されるファイバ増幅器１０２の構成では、アイソレータ１０６が、寄生レーザ発振を引き起こし得る、またはファイバを損傷させ得る、寄生反射を低減させるために、適宜使用されることができる。これらのアイソレータ１０６は、ファラデーアイソレータであり得る。
【0102】
本明細書に開示されるファイバ増幅器１０２の構成では、複数の通過レーザダイオード２００が、光路に沿って連鎖においてともに使用されることができる。例えば、図６Ｂにおけるようにドープファイバ１０８にポンプ光Ｐの後方方向を提供するために１つのレーザダイオード２００を有する代わりに、ダイオード２００のうちの１つからの他のダイオード２００の活性領域を通したポンプ光Ｐの通過に関して考慮される限り、レーザダイオード２００のうちの複数のものが、使用されることができる。同様に、図４Ｂにおけるようにドープファイバ１０８Ａ－Ｂにポンプ光Ｐの前方および後方方向を提供するために１つのレーザダイオード２００を有する代わりに、ダイオード２００のうちの１つからの他のダイオード２００の活性領域を通したポンプ光Ｐの通過に関して考慮される限り、レーザダイオード２００のうちの複数のものが、使用されることができる
【0103】
好ましい、および他の実施形態の前述の説明は、出願人らによって着想された発明的概念の範囲または適用性を限定または制限することを意図していない。本開示の利益により、開示される主題の任意の実施形態または側面による、上記に説明される特徴が、開示される主題の任意の他の実施形態または側面において、単独で、または任意の他の説明される特徴と組み合わせてのいずれかで利用され得ることを理解されたい。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6】
【外国語明細書】