Eo変調器シリーズ：レーザー技術における環状ファイバーループ

「環状繊維リング」って何ですか？どれくらい知っていますか？

定義: 光が何度も循環できる光ファイバーリング

環状繊維リングは光ファイバーデバイス光が何度も往復できる光通信システム。主に長距離光ファイバー通信システムに用いられます。光ファイバー信号光は、何度も曲げることで非常に長い距離を伝送できます。これは、信号の光品質に影響を与える有害な影響や光学的非線形性を研究するのに役立ちます。

レーザー技術では、環状ファイバーループを使用して、レーザ特に線幅が非常に狭い場合（<1kHz）に有効です。これは自己ヘテロダイン線幅測定法の拡張版であり、基準信号を得るために追加の基準レーザーを必要としません。基準レーザーは長いシングルモードファイバーを必要としません。自己ヘテロダイン検出技術の問題点は、必要な時間遅延が線幅の逆数と同程度であるため、線幅はわずか数kHzですが、1kHz未満でも非常に長いファイバーが必要になることです。

図 1: 環状ファイバーリングの概略図。

光ファイバーループを使用する基本的な理由は、中程度の長さの光ファイバーでは光が光ファイバー内を何度も周回するため、長い時間遅延を実現できるからです。異なるループを伝送された光を分離するために、ループ内に音響光学変調器を用いて一定の周波数シフト（例えば100MHz）を発生させることができます。この周波数シフトは線幅よりもはるかに大きいため、ループ内を異なる周回回数だけ伝送された光を周波数領域で分離することができます。光検出器、オリジナルレーザー光周波数シフト後の光のビートを利用して線幅を測定することができます。

ループ内に増幅装置がない場合、音響光学変調器と光ファイバーにおける損失は非常に大きく、数ループ後には光強度が著しく減衰します。そのため、線幅測定におけるループ数には大きな制限があります。この制限を解消するには、ループ内に光ファイバー増幅器を追加することができます。

しかし、これは新たな問題を引き起こします。異なるターンを通過する光は完全に分離しているにもかかわらず、ビート信号は異なる光子対から発生するため、ビートスペクトル全体が変化します。光ファイバーリングは、これらの影響を効果的に抑制するように合理的に設計できます。最後に、環状光ファイバーループの感度は、光ファイバーのノイズによって制限されます。ファイバーアンプデータ処理においては、ファイバーの非線形性と非ローレンツ線を考慮する必要がある。