6 È S Ë ‹ ˜ m ° Ë ÑV Ȗ ¥ 7 _T $ [ Œ Ÿ «à à ÅM õ u § T “ Ó Þ” X ¢ X ê s ° Ë ÑÌ ¦ Rt V R Ë

R

6 È S Ë  ‹ ˜ m ° Ë ÑV Ȗ ¥ 7 _T $ [ Œ Ÿ «à à ÅM õ u § T “ Ó Þ” X ¢   X ê s ° Ë ÑÌ ¦ Rt  V R Ë



™ »* å ª < ·  ™ »Â 6 Ò¼ ⠞ ·  6 Ò¬ £] 8 ; ^∗ · ƒ ‘ š‡ ç ¡¬ £

F 

g Å Òõ † < Æl Õ ü t" é ¶, & ñ ˜ Ðl „  / B N † < ÆÂ Ò œ í“ ¦5 Å q : Ÿ x’  r Û ¼% 7 ›ƒ  ½ ¨z  ´ ô  Dz D GF  g l Õ ü t" é ¶ F  g r Û ¼% 7 ›h Ë >, F  g Å Ò 500-712 (2008¸   4 Z 4 8{ 9  ~ à Î6 £ §)

‘ :

r  7 Hë  H \ " f  H Ä »• ¸  ë ß – í ß –ê ø Í ‰ & ³ © œ`  ¦ s 6   x ô  Ç  ë ß – F  g$ 3 Ä » Y Us $  > hµ 1 Ï_  { 9 ¨ 8 Š Ü ¼– Ð, l ” > r _    



© œ  ë ß – F  g$ 3 Ä » Y Us $  F  g " é ¶ Ò q t$ í `  ¦ 0 Aô  Ç @ /g A½ ¨› ¸_  Y Us $  / B N”  l \  ¦ q @ /g A ½ ¨› ¸_  Y Us $  / B N”  l 

–

Ð @ /^ ‰ # Œ Õ ª $ í 0 p x õ  ´ òõ \  ¦ S X ‰ “   “ ¦ Õ ª 6 £ x6   x # 3 0 A\  ¦ S X ‰ @ / “ ¦  % i  .  ë ß – 7 £ x; Ÿ ¤ l 6   x * 3 i ç F  g

"

é

¶ Ü ¼– Ð s 6   x l  0 Aô  Ç q @ /g A  ë ß – Y Us $  / B N”  l   H, @ /g A½ ¨› ¸\ " f ì ø Í é ß –_  é ß –{ 9  Ú Ô Õ ª (discrete Fiber Bragg Grating: DFBG)    [ þ t`  ¦ 
_  F  g @ /% i  Ú Ô Õ ª     (broadband chirped Fiber Bragg Grating: broadband CFBG) – Ð @ /^ ‰ô  Ç  כ s  . q @ /g A Y Us $  / B N”  l   H F  g @ /% i  Ú Ô Õ ª    _  # 3 0 A (1403 ∼ 1464 nm) ? /\ " f Ø  ¦§ 4 é ß –_  Ú Ô Õ ª    _  à ºü <   © œ`  ¦  € ª œ >  ‚  × þ ˜ # Œ 6   x • ¸\  ´ ú • ¸2 Ÿ ¤   

 â

½ + É Ã º e ” Ü ¼ 9, @ /g A½ ¨› ¸\ " f µ 1 ÏÒ q t   H Ú Ô Õ ª    _  ×  æd ”   © œ Ô  ¦{ 9 u \  _ ô  Ç ´ òÖ  ¦ $   ë  H ] j\  ¦ “ ¦



9 t  · ú §• ¸2 Ÿ ¤ % i  . Á º% Á ˜ Ð • ¸ ì ø Í é ß –_  Ú Ô Õ ª     à º\  ¦ ´ òõ & h Ü ¼– Ð ×  ¦{ 9  à º e ” # Q" f ] j Œ • q  6

 

x`  ¦ ] X y Œ ™½ + É Ã º e ”   H X <, s   H   © œ   + þ A Y Us $  F  g " é ¶ Ò q t$ í \ • ¸ ´ òõ & h s   ½ + É Ã º e ”  . q @ /g A Y Us 

$

 / B N”  l \  ¦ s 6   x ô  Ç Ø  ¦§ 4   © œ   + þ A Y Us $  > hµ 1 Ï`  ¦ 0 AK    © œ   + þ A Ú Ô Õ ª    \  ¦ ] j Œ • “ ¦, 6 £ x 6

 

x 0 p x$ í `  ¦ S X ‰ “   % i  .

PACS numbers: 42.55.W, 42.55.V

Keywords: Ä »• ¸ ë ß –í ß –ê ø Í,  ë ß – F  g$ 3 Ä » Y Us $ , q @ /g A Y Us $  / B N”  l ,  ë ß – s 1 p q > à º

I. " e  ] Ø



ë ß – F  g$ 3 Ä » Y Us $  (Raman fiber laser)  H   H& h ü @‚   % ò

%

i \ " f “ ¦Ø  ¦§ 4  F  g$ 3 Ä » Y Us $  F  g " é ¶`  ¦ Ò q t$ í   H X < ´ òõ & h 

“

  ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð, : £ ¤ y     © œ  ë ß – F  g$ 3 Ä » Y Us $  (multiple- wavelength Raman fiber laser)  H F  g @ /% i   ë ß – 7 £ x; Ÿ ¤ l  (broadband Raman amplification) ½ ¨$ í \  € 9 כ ¹ô  Ç * 3 á Ô 6

 

x Y Us $ – Ð" f Õ ª ´ ò6   x$ í s  { 9 7 £ x ) a l Õ ü t s  “ ¦ ½ + É Ã º e ” 



 [1,2].  ë ß – F  g$ 3 Ä » Y Us $   H F  g$ 3 Ä »_  Ä »• ¸  ë ß – í ß –ê ø Í (Stimulated Raman Scattering) ‰ & ³ © œ`  ¦ s 6   x # Œ / B N”  l 

\

 ¦ ½ ¨$ í   H ç ß –é ß –ô  Ç ½ ¨› ¸– Ð F  g " é ¶`  ¦ Ò q t$ í ½ + É Ã º e ”  . é ß –{ 9 

—

¸× ¼ F  g$ 3 Ä »\  ¦ q 2 Ÿ © # Œ ì  r í ß – ˜ Ð © œ F  g$ 3 Ä »\  s  É r — ¸Ž  H 7

á

x À Ó_  F  g$ 3 Ä »\  0 A_  / B N”  l \  ¦ ½ ¨$ í † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹  € ª œô  Ç   ë

ß – F  g$ 3 Ä » Y Us $  > hµ 1 Ï÷ &% 3   [3,4]. : £ ¤ y , Y Us $  µ 1 ϔ  

´

òÖ  ¦`  ¦   & ñ   H F  g$ 3 Ä »_   ë ß – s 1 p q : £ ¤$ í “ É r F  g$ 3 Ä »  ï

#

Q_  • ¸i ç Ó ü t| 9 , • ¸i ç Ó ü t| 9 _  0 l x • ¸ü <  ï# QÄ »´ ò€  & h \  f ”  ] X

 % ò † ¾ Ó`  ¦ ~ à ΍  H   [5].  ë ß – F  g$ 3 Ä » Y Us $ _  $ í 0 p x`  ¦ † ¾ Ó



© œr v l  0 AK " f  ë ß – Y Us $ 6   x : £ ¤ à º F  g$ 3 Ä »“   “ ¦0 l x • ¸

>

Ø Ô ³ o u • ¸i ç  ) a F  g$ 3 Ä » (Germano-silicate doped fiber :

∗

E-mail: [email protected]

GDF) ü < “   • ¸i ç F  g$ 3 Ä » (Phosphrus-silicate doped fiber : PDF)\  ¦ s 6   x ô  Ç  € ª œô  Ç   © œ # 3 0 A_     © œ F  g$ 3 Ä » Y U s

$ _  t 5 Å q& h Ü ¼– Ð > hµ 1 Ï÷ &% 3 “ ¦, Õ ª $ í 0 p x ¢ ¸ô  Ç  © œ{ © œ à ºï  r

\

 • ¸² ú ˜ >  ÷ &% 3   [6,7].  ë ß – F  g$ 3 Ä » Y Us $  / B N”  l \  ¦

½

¨‰ & ³   H X <,  © œ V , o  Õ ªo “ ¦ ~ 1 >  s 6   x ) a l Õ ü t“ É r  Ú Ô o

 ` …2 Ÿ © (Fabry Perot) + þ AI _  ƒ   W  ë ß – Y Us $  / B N”  l 



“ ¦ ½ + É Ã º e ”  . F  g$ 3 Ä »\  ¦ s 1 p q B | 9 – Ð ô  Ç / B N”  l \  ¦ ½ ¨

$ í

l  0 AK  ° ú  “ É r F  g$ 3 Ä » + þ AI _  ì ø Í ^ ‰– Ð+ ‹ ì ø Í é ß –õ  Ø

 ¦§ 4 é ß –\  F  g$ 3 Ä » Ú Ô Õ ª     (Fiber Bragg Grating)\  ¦ s

6   x   H  כ s  Ù þ ˜d ” Ü ¼– Ð Ú Ô Õ ª    _  ] j Œ • : £ ¤$ í s  Y U s

$ _  ´ òÖ  ¦`  ¦ Z  } s   H X < Å Òכ ¹  “ ¦ ½ + É Ã º e ”  .    © œ



ë ß – F  g$ 3 Ä » Y Us $ _  Ø  ¦§ 4   © œõ  Ø  ¦§ 4 “ É r F  g$ 3 Ä » Ú Ô  Õ

ª    _  à ºü < Ø  ¦§ 4 é ß – Ú Ô Õ ª    _  & e  ¦a A q Ö  ¦`  ¦ › ¸

&

ñ † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹ 0 p x  . s  Qô  Ç + þ AI  l ” > r _  ƒ  ½ ¨\ " f s

À Ò# Q”   @ /g A½ ¨› ¸_   ë ß – F  g$ 3 Ä » Y Us $  / B N”  l   “ ¦

½

+ É Ã º e ”   [6–9]. s  Qô  Ç ½ ¨› ¸_  F  g$ 3 Ä » Y Us $   H ì ø Í  é

ß –õ  Ø  ¦§ 4 é ß –_  Ú Ô Õ ª    _  à º ô  Ç Š © œ`  ¦ s , X ×  æd ”  

 ©

œs  ì ø Í× ¼r  { 9 u  # Œ ë ß – { 9 § 4  * 3 á Ô  0 >_  ’ < Hz  ´`  ¦ þ j

™

è o €  " f þ j@ / ´ òÖ  ¦ – Ð Y Us $  c ” s  Ò q t$ í | ¨ c à º e ”  . s 



Qô  Ç F  g$ 3 Ä » Y Us $ _  Ø  ¦§ 4    © œ`  ¦    r v l  0 AK " f



 H ì ø Í é ß –õ  Ø  ¦§ 4 é ß – € ª œA á ¤ \  ô  Ç Š © œ_     Ú Ô Õ ª    \  ¦

-433-

\

 ¦ F  g @ /% i  Ú Ô Õ ª     (broadband chirped Fiber Bragg Grating) Ü ¼– Ð @ /^ ‰ô  Ç  כ Ü ¼– Ð    © œ Y Us $  / B N”  l \  ¦ [ O 

>

   H X <  6 £ § õ  ° ú  “ É r ´ òõ \  ¦ % 3 `  ¦ à º e ”  . Ä º‚   Ø  ¦§ 4  é

ß –_  Ú Ô Õ ª    \  ¦  6   x  _  6   x • ¸\  ´ ú  >     â # Œ " é ¶

  H   © œ_  F  g " é ¶`  ¦  Ä »\  v >  Ò q t$ í ½ + É Ã º e ”  . F  g @ /% i  Ú

Ô Õ ª     K { © œ# 3 0 A? /_  # Q* ‹ô  Ç   © œ_  c ” • ¸ ì ø Í 

• ¸2 Ÿ ¤ ] j Œ • % i l  M :ë  H \ , @ /g A½ ¨› ¸\ " f   % 3 ~   ë  H ] j

&

h “  , ì ø Í é ß –õ  Ø  ¦§ 4 é ß –_  Ú Ô Õ ª    _  ×  æd ”   © œ Ô  ¦{ 9  u

\  _ ô  Ç Y Us $  µ 1 ϔ   ´ òÖ  ¦ $   ë  H ] j\  ¦ \ O î “ q à º e ”  .

Á

º% Á ˜ Ð • ¸ ì ø Í é ß –_  Ú Ô Õ ª     à º\  ¦ ´ òõ & h Ü ¼– Ð ×  ¦ { 9

 à º e ” # Q" f ] j Œ • q 6   x ] X y Œ ™½ + É Ã º e ”    H  כ s   © œ  H

 ©

œ& h s   ½ + É Ã º e ”  . ¢ ¸ô  Ç Ø  ¦§ 4 é ß –_  Ú Ô Õ ª    \  ¦  



© œ    Ú Ô Õ ª    – Ð “ §^ ‰K " f   © œ  + þ A Y Us $  / B N

”

 l \  ¦ ½ ¨$ í # Œ Y Us $  F  g " é ¶ Ò q t$ í `  ¦ Ä »• ¸½ + É Ã º e ” `  ¦  כ Ü

¼– Ð \ V © œ  ) a  . Ä º‚   ] jî ß –ô  Ç q @ /g A / B N”  l \  ¦ s 6   x # Œ 3   © œ  ë ß – 7 £ x; Ÿ ¤ l  * 3 á Ô6   x  ë ß – Y Us $  F  g " é ¶ s  µ 1 ÏÒ q t÷ &  H

 כ

`  ¦ S X ‰ “   % i  .  Ö  ¦  Q Ø  ¦§ 4   © œ`  ¦    r ~  ´ à º e ”   H



© œ& h `  ¦ s 6   x # Œ   © œ   s  0 p x ô  Ç é ß –  © œ  ë ß – Y Us 

$

 µ 1 ϔ   z  ´+ « >`  ¦ : Ÿ x K  : £ ¤$ í `  ¦ 8 £ ¤& ñ “ ¦, 6 £ x6   x 0 p x$ í `  ¦ S X ‰

“

  % i  .

II. ÷ m Ç ] M ö

1. R 6 È S Ë  ‹ ˜ m ° Ë ÑV Ȗ ¥ 7 _T $ [ Œ Ÿ «à à ÅM 



  © œ  ë ß – F  g " é ¶ Ò q t$ í `  ¦ 0 Aô  Ç q @ /g A Y Us $  / B N”  l 



 H Fig. 1 \  ] jr  % i  . Ä º‚   ƒ   W  ë ß – / B N”  l \  ¦ ½ ¨

$ í

`  ¦ 0 AK  ï  r q   ) a * 3 á Ô6   x Y Us $   H s ' · ¢ § F  g$ 3 Ä » Y U s

$  (ytterbium fiber laser, YLR-20, IPG photonics)– Ð 1070.2 nm\  ¦ Ø  ¦§ 4   © œÜ ¼– Ð # Œ, þ j@ / Ø  ¦§ 4   0 > 20W s

 . Fig. 1\ " f ˜ Ѝ  H  ü < ° ú  s , F  g$ 3 Ä » collimator/

isolator/F  g$ 3 Ä » collimator\  ¦  • 2 ; + '  ë ß – Y Us $  / B N”   l

 ? / Җ Ð [ þ t # Ql  „   þ j@ / Ø  ¦§ 4   0 >  H €  • 17.6 W– Ð s

 כ s   ë ß – F  g$ 3 Ä » Y Us $ _  { 9 § 4  * 3 á Ô F  g " é ¶ s   ) a  .



ë ß – F  g$ 3 Ä » Y Us $ _  s 1 p q B | 9 – Ð, “ ¦0 l x • ¸_  > Ø Ô ³ o u

GDF.

•

¸i ç F  g$ 3 Ä » (GDF)\  ¦ ] j Œ • % i   H X <, GeO

²

• ¸i ç 0 l x • ¸  H 23 mol% – Ð  ë ß – s 1 p q > à º (Raman gain coefficient)

1310 nm \ " f 22 dB/kmW, Õ ªo “ ¦ F  g$ 3 Ä »  ï# Q f ”  â 3.9 µm% i  . s  F  g$ 3 Ä »_  é ß –{ 9  — ¸× ¼ e ” >   © œ (cutoff wave- length)“ É r 900 nm s “ ¦, F  g$ 3 Ä »_  F  g † < Æ& h  ’ < Hz  ´“ É r   © œ 1310, 1480 nm \ " f y Œ •y Œ • 1.4, 1dB– Ð 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3  . / B N”   l

_  z  ´| 9 & h “   U  ´s   ½ + É Ã º e ”   H > Ø Ô ³ o u • ¸i ç F  g$ 3 Ä » _

 U  ´s \  ¦ €  • 500 m– Ð # Œ Õ ª : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Г ¦  % i  . >  Ø

Ô ³ o u • ¸i ç F  g$ 3 Ä »_  { 9 § 4 * 3 á Ô\      ë ß – Û ¼ž Ðß ¼Û ¼

„

 s  (Raman Stokes shift) 440 cm

⁻¹

\ " f ƒ   W& h Ü ¼– Ð µ

1 ÏÒ q t   H X <, 1070 nm\  ¦ l ï  r Ü ¼– Ð # Œ 4  Û ¼ž Ðß ¼Û ¼ „   s

 ×  æd ”   © œs  y Œ •y Œ • 1124/1184/1247/1320 nme ” `  ¦ S X ‰ “  

% i  . 0 A_    © œõ  { 9 u    H HR (High Reflectivity) Ú Ô



Õ ª     (Discrete Fiber Bragg Grating: DFBG)\  ¦ ] j



Œ

• # Œ @ /g A ½ ¨› ¸_  / B N”  l \  ¦ ½ ¨$ í # Œ 14 xx nm @ /% i   t

 \  -t  „  s  Ø  æì  r y  { 9 # Q± ú ˜ à º e ” • ¸2 Ÿ ¤ ½ ¨$ í % i  .

s

 Qô  Ç ì ø Í ^ ‰\  _ ô  Ç Y Us $  µ 1 ϔ  “ É r z  ´+ « >  õ \ " f S X ‰ “  

½

+ É Ã º e ”  . y Œ •y Œ •_  Ú Ô Õ ª      H Corning HI 1060 Flex F 

g$ 3 Ä »\  ] j Œ •  ) a  כ Ü ¼– Ð F  g$ 3 Ä » ç ß –_  ] X ½ + Ë ’ < Hz  ´`  ¦ 0.2dB s

 – Ð þ j™ è o % i  . · ú ¡" f ƒ  / å L % i 1 p w s  { 9 ì ø Í é ß –{ 9  — ¸

×

¼ F  g$ 3 Ä »ü < q “ §K " f  Œ •“ É r  ï# Q f ”  â `  ¦ ° ú   H > Ø Ô ³ o u

•

¸i ç F  g$ 3 Ä »ü < Corning HI 1060 Flex % i r  MFD (Mode field Diameter) Ô  ¦{ 9 u \    É r ] X 5 Å q’ < Hz  ´`  ¦ þ j™ è o l  0

AK " f Tapering ] X 5 Å q › ¸| `  ¦ › ¸] X  # Œ €  • 0.4 dB s  

–

Ð ’ < Hz  ´`  ¦ ×  ¦ s • ¸2 Ÿ ¤ % i  . q @ /g A Y Us $  / B N”  l _  7 á x é

ß –\  Æ Ò  ) a HR 1070.2 nm Ú Ô Õ ª      H # Œì  r _  { 9 § 4 

*

3 á Ô  0 >\  ¦ / B N”  l  ? /– Ð F f  ¨ à º r v l  0 Aô  Ç  כ s  . s 



 H # Œì  r _  * 3 á Ô  0 > Y Us $  µ 1 ϔ  õ  † < Êa  Ø  ¦§ 4 ÷ &  H  כ

`

 ¦ } Œ •  H 1 l x r \  # Œì  r _  * 3 á ԕ ¸ Y Us $  µ 1 ϔ  \  æ ¼s • ¸2 Ÿ ¤

l  0 A† < Ês  . 8 £ ¤& ñ `  ¦ 0 AK " f 1:99 %  0 > & e  ¦  Q\  ¦ s  6

 

x # Œ y Œ •y Œ • OSA (Optical Spectrum Analyzer)– Ð Û ¼& 7 ˜ à

Ô! 3 `  ¦ S X ‰ “     H 1 l x r \  PM (power meter)– Ð Y Us $ _  Ø

 ¦§ 4  0 >\  ¦ 1 l x r \  8 £ ¤& ñ % i  .

Fig. 2. Measured reflection and transmission spectra of the fabricated broadband CFBG 3 dB bandwidth is about 61 nm.

>

Ø Ô ³ o u • ¸i ç F  g$ 3 Ä »\  ¦ s 6   x ô  Ç  ë ß – F  g$ 3 Ä » Y Us $ 



 H \  -t  „  s _  : £ ¤$ í  © œ, 14 xx nm \ " f    © œ Y Us 

$

 F  g " é ¶ Ò q t$ í `  ¦ 0 AK " f 1124/1182/1247/1320 nm_  Ú Ô  Õ

ª     Š © œ[ þ t`  ¦ € 9 כ ¹– Ð ô  Ç . Ó ü t : r [ O >  “ ¦    H Y U s

$  Ø  ¦§ 4    © œ\    " f ² ú ˜ | 9  à º e ” t ë ß –, l ‘ : r& h Ü ¼– Ð 14 xx nm @ /% i Ü ¼– Ð \  -t \  ¦ „  s  r v l  0 Aô  Ç / B N”  l 

\

  H l ‘ : r& h Ü ¼– Ð 4Š © œ_  Ú Ô Õ ª     € 9 כ ¹  . y Œ •y Œ •_  Ú

Ô Õ ª    _  3dB @ /% i ; Ÿ ¤“ É r €  • 1 nms  . ‘ : r  7 Hë  H \ " f ]

jî ß – “ ¦    H q @ /g A  ë ß – Y Us $  / B N”  l \  ¦ 0 AK " f ]

j Œ •  ) a F  g @ /% i  Ú Ô Õ ª     (Broadband Chirped Fiber Bragg Grating: Broadband CFBG)  H 5  Û ¼ž Ðß ¼Û ¼ ×  æ d ”

   © œ, 1402 nm`  ¦ l ï  r Ü ¼– Ð €  • 60 nm @ /% i \ " f HR “   :

£ ¤$ í `  ¦ ° ú • ¸2 Ÿ ¤ % i  . s   H 14 xx nm Ø  ¦§ 4 `  ¦ ° ú   H Y Us 

$

 F  g " é ¶`  ¦ s 6   x # Œ S-band (Short wavelength band:) ü <

C-band (Conventional wavelength band)  ë ß – 7 £ x; Ÿ ¤ l 6   x

*

3 á Ô F  g " é ¶ Ü ¼– Ð  Ö ¸6   x l  0 A† < Ês  . s ] j Fig. 2 \ " f F  g

@

/% i  Ú Ô Õ ª    _  f  ¨ à º ì ø Í  Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ , 3 dB @ /% i ; Ÿ ¤ # 3 0 A, 1403.2 nm Ò'  1464.2 nm\ " f 99.9 % ì

ø Í • ¸\  ¦ ° ú   H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ”   H X <, s  @ /% i \ " f Ø  ¦§ 4 é ß – _

 Ú Ô Õ ª    ë ß – Æ Òô  Ç €   # Q‹ "    © œ_  F  g " é ¶ • ¸ Ò q t$ í s

 0 p x    H  כ `  ¦ · ú ˜ à º e ”  . Ó ü t : r Ø  ¦§ 4 é ß –_     _ 

&

e  ¦a A q Ö  ¦ s  Ø  ¦§ 4 _   0 >
 ´ òÖ  ¦`  ¦   & ñ   H l ï  r s 

 )

a  . Ä º 9½ + É & h “ É r f  ¨ à º Û ¼& 7 ˜à Ô! 3  © œ\ " f
 
  H F  g † < Æ

&

h

 ’ < Hz  ´  Òì  r“  X <, 1403 nm s  _    © œ\ " f  H 7 dB s 

_  ’ < Hz  ´`  ¦ e ” % 3 Ü ¼
, 1464 nm s  © œ_    © œ\ " f  H 0.5 dB s  _  ’ < Hz  ´s  e ”   H  כ Ü ¼– Ð 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3  . s  © œ`  ¦  „ ½ Ó Ü

¼– Ð q @ /g A    © œ Y Us $  / B N”  l \  ¦ ½ ¨$ í “ ¦ µ 1 ϔ   : £ ¤

$ í

`  ¦ S X ‰ “  ½ + É  כ s  . Ø  ¦§ 4 é ß – Ú Ô Õ ª    _    © œõ  ì ø Í 

•

¸  H ‚  ' Ÿ  z  ´+ « >`  ¦ : Ÿ x K    & ñ  ) a  כ s  .

q

@ /g A  ë ß – Y Us $  / B N”  l _    É r 6 £ x6   x Ü ¼– Ð   © œ 



 + þ A Y Us $  µ 1 ϔ   z  ´+ « >\  ¦ 0 Aô  Ç Ø  ¦§ 4 é ß –_  Ú Ô Õ ª    \  ¦

Fig. 3. Measured reflection spectra of the fabricated TFBG: the center wavelength is 1415 nm and tunable wavelength range is from 1410 to 1420 nm.

]

j Œ • % i  . r  Œ •  © œ`  ¦ 1410 nm, ì ø Í • ¸ 45 %“   Ú Ô



Õ ª    \  ¦ c ”  ”  ' Ÿ  ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð Û ¼9 \ œ— ¸' \  ¦ s 6   x K  { © œl  9 Strain `  ¦ “   † < ÊÜ ¼– Ð" f Ú Ô Õ ª    _    © œ`  ¦   

½

+ É Ã º e ” • ¸2 Ÿ ¤ % i   Fig. 3“ É r    : £ ¤$ í `  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç Õ ªA  á

Ô s  9, 0.01 nm p [ j› ¸& ñ s  0 p x 
, 1 nmm ”     r  v

€  " f ì ø Í • ¸ü <   © œ_     o\  ¦ S X ‰ “   % i  .

III. ÷ m Ç] M ö+ s ÇÊ Ý õ m Í w Š²  o

s

 © œ_    õ \  ¦  „ ½ ÓÜ ¼– Ð Fig. 1_  q @ /g A    © œ   ë

ß – Y Us $  / B N”  l \  ¦ ½ ¨$ í , Y Us $  µ 1 ϔ   : £ ¤$ í x 9  $ í 0 p x`  ¦ Fig. 4 \ " f S X ‰ “   % i  . { 9 § 4  * 3 á Ô  0 >\  ¦ & h ”  & h Ü ¼– Ð 7

£

x r (  `  ¦ M : * 3 á Ô   © œ`  ¦ l ‘ : r Ü ¼– Ð ô  Ç  ë ß – Û ¼ž Ðß ¼Û ¼

„

 s  ƒ   W& h Ü ¼– Ð { 9 # Q
  H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ”   H X <, Õ ªA  á

Ô  © œÜ ¼– Ð
 
t   H · ú §€ Œ ¤t ë ß –, 4  Û ¼ž Ðß ¼Û ¼ „  s 

{ 9

# Qè ß –  Òì  r`  ¦ “ ¦ì  r K 0 p x Ü ¼– Ð 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ   H ì ø Í é ß – Ú Ô



Õ ª    _  @ /% i ; Ÿ ¤, 1 nm s  \  K { © œ   H ì ø Í % ò % i  _

 ½ ¨ì  r s  0 p x  . 5  Û ¼ž Ðß ¼Û ¼ „  s  { 9 # Q
  H r 

&

h  s Ê ê Ò'  ] jî ß –ô  Ç q @ /g A / B N”  l  ½ ¨$ í  ) a % ò % i  (1403

∼ 1464 nm) \ " f    © œ Y Us $  Ø  ¦§ 4 ÷ &  H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ”

 . e ” _ – Ð ‚  × þ ˜ ) a 3   © œ Ø  ¦§ 4    © œ“ É r 1415, 1430, Õ ª o

“ ¦ 1445 nm– Ð, y Œ •y Œ • Ø  ¦§ 4 é ß – Ú Ô Õ ª    _  ì ø Í • ¸  H 45, 70, 30 % – Ð % i  . €  $  Fig. 4(a)  H { 9 § 4  * 3 á Ô  0 >

9.382 W \ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç 3  © œ Y Us $  F  g " é ¶ : £ ¤$ í Û ¼& 7 ˜à Ô! 3  s

 . s M :_  1415, 1430, 1445 nm Y Us $   H y Œ •y Œ •_  P

th

(threshold power), 1.64, 3.07, 6.59 W \ " f y Œ •y Œ • µ 1 ϔ  ÷ &% 3 

“

¦, 3  © œ Y Us $ _  þ j7 á x Ø  ¦§ 4   0 >  H 1.675 W – Ð, Y Us $  _

 ´ òÖ  ¦ (slope efficiency)  H €  • 21.6 %s  . Y Us $  µ 1 ϔ   Û

¼& 7 ˜à Ô! 3 \ " f, 5  Û ¼ž Ðß ¼Û ¼_  ×  æd ”    © œ“   1403 nm\  ¦

Fig. 4. (a). Output spectra of three-wavelength RFLs based on the asymmetrical fiber resonator input pump power 9.382 W at 1070.2 nm. Here, P is pump source and S

n

is nth Stokes shift of Raman fiber. Three output channels, 1415, 1430, 1445 nm are successively gener- ated. (b). Output power of the three lasers at 14 xx nm as a function of the input pump power, 1070.2 nm pump source. Total output power is about 1.675 W with the slope efficiency of 21.6 %.

l

ï  r Ü ¼– Ð ô  Ç  ë ß – s 1 p q Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 s  Y Us $ _  Amplified Spontaneous Emission (ASE) F  g " é ¶ Ü ¼– Ð z Œ ™ e ”   H  כ `  ¦

^

 ¦ à º e ”   H X <, s   H F  g @ /% i  Ú Ô Õ ª    _  „  ^ ‰@ /% i \ " f ì

ø Í  s À Ò# Qt l  M :ë  H \  µ 1 ÏÒ q t   H  כ Ü ¼– Ð, @ /g A ½ ¨› ¸ _

 / B N”  l  \ " f ^  ¦ à º \ O   H : £ ¤f ç s  “ ¦ ½ + É Ã º e ”  . Fig.

4(b)  H 3   © œ Y Us $ _  { 9 § 4  * 3 á Ô  0 > @ / Ø  ¦§ 4  0 >\  ¦
 

 · p  כ Ü ¼– Ð 1415 nm Y Us $ ü < q “ §K  ^  ¦ M :, 1430, 1445 nm Y Us $  µ 1 ϔ   ´ òÖ  ¦ s  Z  }“ É r  כ Ü ¼– Ð  © œ  © œÜ ¼– Ð ° ú ˜Ã º 2

Ÿ

¤ \  -t _  „  s   Ö ¸ µ 1 Ïy  s À Ò# Qt   H  כ e ” `  ¦ S X ‰ “   

% i  .

q

@ /g A  ë ß – Y Us $  / B N”  l _  6 £ x6   x \ V– Ð   © œ    + þ

A Y Us $  µ 1 ϔ  \  @ /ô  Ç z  ´+ « >`  ¦  6 £ § õ  ° ú  s  à º' Ÿ  % i  .

Fig. 1 \ " f q @ /g A  ë ß – Y Us $  / B N”  l  ? / Ò_  Ø  ¦§ 4 é ß –_ 

Fig. 5. (a). Output spectra of RFL based on the asym- metrical fiber resonator input pump power 7.89 W at 1070.2 nm. Here, P is pump source and S

n

is nth Stokes shift of Raman fiber, output laser is 1410 nm (b) Output power of the laser at 1410 nm as a function of the input pump power, 1070.2 nm. Total output power is about 900 mW with the slope efficiency of 13.8 %.

Ú

Ô Õ ª    \  ¦   © œ   + þ A Ú Ô Õ ª    – Ð “ §^ ‰ # Œ 8 £ ¤

&

ñ ô  Ç   õ   H Fig. 5 \ " f ˜ Ѝ  H  כ õ  ° ú   . é ß –{ 9    © œ 



     _  : £ ¤$ í “ É r Fig. 3 \ " f ˜ Ѐ Œ ¤1 p w s , 1410 nm\  ¦ r 



Œ

•  © œÜ ¼– Ð # Œ 1420 nm t       H X <, Fig. 5(a)  H 

 © œ`  ¦    l  „   œ íl   © œI _  Y Us $  µ 1 ϔ   Û ¼& 7 ˜à Ô! 3  Ü

¼– Ð 1410 nm F  g " é ¶“ É r { 9 § 4  * 3 á Ô  0 > 1.36 W \ " f µ 1 ϔ  

l  r  Œ • €  " f 7.89 W\ " f Ø  ¦§ 4  0 > €  • 900 mWs 

“

¦, { 9 § 4  0 > @ / Ø  ¦§ 4  0 >\  @ /ô  Ç   õ   H Fig. 5(b) ü < ° ú   s

 ‚  + þ A& h Ü ¼– Ð, ´ òÖ  ¦ s  €  • 13.8 %“   : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ð% i  .

q

@ /g A / B N”  l \  ¦ 6 £ x6   x ô  Ç   © œ   + þ A Y Us $ _  : £ ¤$ í

`

 ¦ 8 £ ¤& ñ l  0 AK  Ú Ô Õ ª    \  ¦    • ¸2 Ÿ ¤ “ ¦ Õ ª :

£ ¤$ í `  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ   H Fig. 6, Fig. 7 õ  ° ú   . Fig. 6`  ¦

¶ ú

˜( R˜ Ѐ  , 1411 nm \ " f 1415 nm t     r (  `  ¦ M :

Fig. 6. Output spectra of tunable-wavelength output spectra of RFL. Tuning range from 1410 to 1420 nm.

_

 Ø  ¦§ 4   0 >  H & h & h  y Œ ™™ è   H  כ `  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ”   H X <, s

  H  ë ß – F  g$ 3 Ä »_   ë ß – s 1 p q > à ºü <_   © œ › ' a› ' a > \  _  ô

 Ç  כ Ü ¼– Ð ^  ¦ à º e ”   [11]. & ñ | ¾ Ó& h “   Ø  ¦§ 4  0 >_     o  H Fig. 7 \ " f ] jr  % i  . Å Ò3 l q ½ + É & h “ É r 1415 nm \ " f 1416 nm   r & h \ " f 1403 nm   H % ƒ_  c ” s  Ò q t$ í  ) a    H  כ s

 . s   H > Ø Ô ³ o u • ¸i ç  ë ß – F  g$ 3 Ä » 5  Û ¼ž Ðß ¼Û ¼ ×  æ d ”

  © œõ   _  { 9 u    H   © œÜ ¼– Ð, s 1 p q > à º þ j@ /

÷

&  H t & h  (1403 nm)_  µ 1 ϔ  ´ òÖ  ¦ s  s 1 p q > à º ± ú “ É r t 

&

h  (1416 nm)_  µ 1 ϔ  ´ òÖ  ¦ ˜ Ð  & 4 R í  Hd ” ç ß –\  \  -t _ 

„

 s  s À Ò# Q ”   “ ¦ ^  ¦ à º e ”  . Ø  ¦§ 4 é ß – Ú Ô Õ ª    

 1416 nm s  © œ\ " f  H Y Us $  µ 1 ϔ  s  \ O s  ¢ - a„  y  1403 nm   H % ƒ\  \  -t  | 9 ×  æ ÷ &  H  כ `  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ”  . Fig.

6 \ " f { 9 § 4  * 3 á Ô  0 > 7.89 W– Ð “ ¦& ñ ÷ &% 3 `  ¦ M :_  Y U s

$  Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 _     o\  ¦ ¶ ú ˜( R˜ Ѐ Œ ¤ €  , s ] j { 9 § 4  * 3 á Ô 

0 >\    É r Ø  ¦§ 4  0 >_     o # Q* ‹ô  Ç  ⠆ ¾ Ó`  ¦ ˜ Ðs   H t

 Fig. 7\ " f & ñ o  % i  . % ƒ6 £ § 1410 nm Y Us $  µ 1 Ï

”

    H r & h `  ¦ l ï  r Ü ¼– Ð { 9 & ñ | ¾ Ó_  { 9 § 4 * 3 á Ô ° ú כ`  ¦    o r

& " f “ ¦& ñ r †   Ê ê   © œ   \    É r Ø  ¦§ 4  0 >\  ¦ y Œ •y Œ • 8

£ ¤& ñ ô  Ç   õ s  .  © œ  © œÜ ¼– Ð   r  Ø  ¦§ 4   0 >  H " f" f y

 y Œ ™™ è   1403 nm   H % ƒ_  F  g " é ¶ s  Ò q t$ í ÷ &€  " f Ø  ¦§ 4   0

>_  ß ¼l  / å L  y  7 £ x    { 9 & ñ K t   H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ” 



. ¢ ¸ô  Ç { 9 § 4  * 3 á Ô  0 > & h & h  & | 9 à º2 Ÿ ¤ œ íl  Y Us $  _

 Ø  ¦§ 4  0 >ü <   r       H  0 >_  s  & h & h  ×  ¦ # Q

×

¼  H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ”   H X <, 1403 nm   H % ƒ_  c ” _  Ò q t$ í õ  1

l

x r \    © œ    Y Us $ _  Ø  ¦§ 4 s  Ä »t ÷ &  H  כ `  ¦ Æ Ò

z 

´+ « >`  ¦ : Ÿ x K " f S X ‰ “   % i  . 1416 nm s  © œ    r ~  ´ M :, Ø

 ¦§ 4 é ß –_  Ú Ô Õ ª     \ O s • ¸ 5  Û ¼ž Ðß ¼Û ¼ ×  æd ”   © œs  1403 nm  ë ß – F  g " é ¶ s  Ò q t$ í H † d`  ¦ S X ‰ “   ½ + É Ã º e ”   H X <, s   H



  © œ    Y Us $  [ O > r  “ ¦ 9K   ½ + É  כ s  .

Fig. 7. Output characteristics of tunable-wavelength RFL at various input pump power.

IV. + s Ç Â ] Ø õ m Í ‚ º8 ý

‘

: r  7 Hë  H \ " f  H F  g @ /% i  Ú Ô Õ ª    ü < é ß –{ 9  Ú Ô Õ ª   



\  ¦ s 6   x # Œ q @ /g A ½ ¨› ¸_   ë ß – Y Us $  / B N”  l \  ¦ ½ ¨

$ í

“ ¦,    © œ Y Us $  F  g " é ¶ s  Ò q t$ í H † d`  ¦ z  ´+ « >Ü ¼– Ð S X ‰ “  

% i  . l ” > r _  @ /g A ½ ¨› ¸_  Y Us $  / B N”  l  ° ú   H Ø  ¦§ 4  

 © œ_  ] jô  Ç$ í `  ¦ ×  ¦ s “ ¦,  6   x   ¼ # _ \  ´ ú   H $ _  Y U s

$  ½ ¨‰ & ³\  ´ òõ & h “   ~ ½ ÓZ O e ” `  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3  . Õ ª Q

 F  g @ /% i  Ú Ô Õ ª    _  F  g † < Æ& h  ’ < Hz  ´s  l ” > r _  @ /g A½ ¨

›

¸\  æ ¼s   H Ú Ô Õ ª    _  ’ < Hz  ´\  q K " f  H é ß –& h s  e ”  l

 M :ë  H \  Y Us $  $ í 0 p x $     H ë  H ] j e ” t ë ß –, F  g @ /% i  Ú

Ô Õ ª    _  ] j Œ • l Õ ü t s  † ¾ Ó © œ÷ &# Q : £ ¤$ í s  > h‚   ) a  

€

 , @ /g A ½ ¨› ¸_  Y Us $  ˜ Ð  $ í 0 p x x 9  l 0 p x€  \ " f ´ òõ 

&

h “   Y Us $  > hµ 1 Ïs  0 p x ½ + É  כ Ü ¼– Ð S X ‰ ’  ô  Ç . Õ ªo “ ¦, q 

@

/g A Y Us $  / B N”  l \  ¦ s 6   x # Œ Ø  ¦§ 4   © œ   + þ A Y Us 

$

 F  g " é ¶ ½ ¨‰ & ³`  ¦ 0 AK    © œ   + þ A Ú Ô Õ ª    \  ¦ ] j Œ • 

#

Œ Õ ª : £ ¤$ í `  ¦ 8 £ ¤& ñ “ ¦ 6 £ x6   x 0 p x$ í `  ¦ \ V8 £ ¤ à º e ” % 3  .

Ø

 ¦§ 4 é ß –_  Ú Ô Õ ª    _  ì ø Í • ¸ “ ¦& ñ ÷ &# Qe ”   H  © œ S ! \ 

"

f Ø  ¦§ 4  0 >  H  ë ß – s 1 p q > à º\     Õ ª ß ¼l    & ñ ÷ &



 H X <,   © œ    ÷  r ë ß –  m  , s 1 p q B | 9 _   ^ ‰ : £ ¤$ í `  ¦

“

¦ 9ô  Ç Ø  ¦§ 4    + þ A Y Us $  > hµ 1 Ï_  0 p x$ í • ¸ S X ‰ “   % i 



.   © œ   “ É r Ó ü t : r s  ½ ¨› ¸\ " f \ V © œu  3 l w ô  Ç F  g " é ¶ s  Ò q

t$ í ÷ &€  " f Ø  ¦§ 4   0 >_     o { 9 # Q
  H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ” 

% 3

  H X <, s  Qô  Ç : £ ¤$ í `  ¦ s 6   x “ ¦ ˜ Ð ¢ - a ô  Ç €  ,    © œ 



  Y Us $  F  g " é ¶ Ò q t$ í \  Ä »6   x o   l @ /½ + É Ã º e ”  .

P

c p 8 ý ò k >

‘

: r ƒ  ½ ¨  H t d ”  â ] j Ò_  F  g í ß –\ O l Õ ü t§ 4 † ¾ Ó © œ \ O  (No.

70001714) _  t " é ¶ Ü ¼– Ð s À Ò# Q& ’ _ þ v m  .

[5] R. H. Stolen, Proceedings of the IEEE 68, 1232 (1980).

[6] M. D. Mermelstein, C. Headly, J. C. Bouteiller, P.

Steinvurzel, C. Horn, K. Feder and B. J. Eggleton, IEEE Photon. Tech. Lett. 13, 1286 (2001).

[7] A. A. Demidov, A. N. Starodumov, X. Li, A.

Martinez-Rios and H. Po, Opt. Lett. 28, 1540 (2003).

2005, OME11 (Anahein, California, 2005).

[11] S. T. Davey, D. L. Williams, B. J. Ainslie, W. J. M.

Rothwell and B. Wakefield, IEEE Proceedings 136, 301 (1989).

Asymmetric Raman Fiber Laser Cavity for a Multiple-wavelength Raman Fiber Laser

Young-Eun Im, Hangeul Kim, Swook Hann

^∗

and Chang-Soo Park

High-Speed Digital/Optical Communication Systems Laboratory, School of Mechatronics, Photonic Systems Group, Korea Photonics Technology Institute,

Gwangju Institute of Science and Technology, Gwangju 500-712 (Received 8 April 2008)

We propose a novel technique to simply generate a multiple-wavelength Raman fiber laser (RFL) based on an asymmetrical all-fiber Raman fiber laser cavity by using a broadband chirped fiber Bragg grating (CFBG). The broadband CFBG has a high reflectivity across the spectra range from 1403 to 1464 nm. The multiple-wavelength RFL output coupler was composed of discrete fiber Bragg gratings (DFBGs) with center wavelengths of 1415, 1430, and 1445 nm. The total output power of the three-wavelength RFL with an asymmetrical Raman resonator was about 1.675 W with a power conversion efficiency of 21.6 %. We have shown that an asymmetric laser cavity is a very flexible and useful solution to multiple-wavelength RFL construction. Furthermore, we have demonstrated a tunable Raman fiber laser by using a combination of a broadband CFBG and a tunable fiber Bragg grating (TFBG) with a center wavelength of 1415 nm, which is tuned by adjusting the longitudinal strain in the wavelength range from 1410 to 1420 nm. Even though the slope efficiency of the tunable laser is relatively low, we can see a realistic possibility of a tunable multiple-wavelength Raman fiber laser with an asymmetric cavity.

PACS numbers: 42.55.W, 42.55.V

Keywords: Stimulated Raman scattering, Raman fiber laser, Asymmetric laser cavity, Raman gain coefficient

∗

E-mail: [email protected]