JP3464373B2 - パルス光発生装置 - Google Patents
パルス光発生装置Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はパルス光発生装置に
関し、特に、光パルスを用いた超高速光伝送システムに
用いて好適なパルス光発生装置に関する。
関し、特に、光パルスを用いた超高速光伝送システムに
用いて好適なパルス光発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は従来のパルス光発生装置の一例を
示す構成図である。以下、図4を参照して従来のパルス
光発生装置の動作を説明する。
示す構成図である。以下、図4を参照して従来のパルス
光発生装置の動作を説明する。
【0003】図4において、41は基準信号発振器、4
2は光パルス発生装置、43は光増幅器である。44は
低分散光ファイバ、45は光出力ポートである。基準信
号発振器41より発生した電気信号は、光パルス発生装
置42に入力されて一定の繰り返し周波数の光パルスを
発生させるために使用される。通常、この基準信号とし
ては、低雑音発振器から発生された正弦波が用いられ
る。
2は光パルス発生装置、43は光増幅器である。44は
低分散光ファイバ、45は光出力ポートである。基準信
号発振器41より発生した電気信号は、光パルス発生装
置42に入力されて一定の繰り返し周波数の光パルスを
発生させるために使用される。通常、この基準信号とし
ては、低雑音発振器から発生された正弦波が用いられ
る。
【0004】光パルス発生装置42は、入力した基準信
号の周波数、またはその整数倍の周波数、またはその整
数分の1に等しい周波数の光パルスを発生させる。光パ
ルス発生装置42としては、モード同期ファイバリング
レーザ、モード同期半導体レーザ、利得変調半導体レー
ザ、衝突パルスモード同期レーザなどを用いることがで
きる。
号の周波数、またはその整数倍の周波数、またはその整
数分の1に等しい周波数の光パルスを発生させる。光パ
ルス発生装置42としては、モード同期ファイバリング
レーザ、モード同期半導体レーザ、利得変調半導体レー
ザ、衝突パルスモード同期レーザなどを用いることがで
きる。
【0005】ここで、図4ないし図7を参照してモード
同期ファイバリングレーザについて説明する。
同期ファイバリングレーザについて説明する。
【0006】図5はモード同期ファイバリングレーザの
構成例を示す図である。図5(a)は基本構成を示し、
図5(b)はモード同期で得られる代表的なスペクトル
特性を示し、図5(c)はその出力波形の時間応答特性
を示す。
構成例を示す図である。図5(a)は基本構成を示し、
図5(b)はモード同期で得られる代表的なスペクトル
特性を示し、図5(c)はその出力波形の時間応答特性
を示す。
【0007】図5(a)において、51は発振器、52
はパワーアンプ、53は光変調器である。54は光ファ
イバ、55は光増幅器、56は光アイソレータ、57は
出力用光ファイバカップラである。
はパワーアンプ、53は光変調器である。54は光ファ
イバ、55は光増幅器、56は光アイソレータ、57は
出力用光ファイバカップラである。
【0008】図5(a)において、所定の周波数を有す
る発振器51の出力は、パワーアンプ52によって増幅
されて光変調器53に印加される。光変調器53は、電
気光学効果によって光の損失あるいは位相を発振出力の
周波数で変調する。光増幅器55は、変調された光パル
スを増幅する。光アイソレータ56は、光パルスの進行
方向を規定し、反射戻り光を遮断する。出力用光ファイ
バカップラ57は、増幅された光パルスを外部に取り出
すために用いられる。
る発振器51の出力は、パワーアンプ52によって増幅
されて光変調器53に印加される。光変調器53は、電
気光学効果によって光の損失あるいは位相を発振出力の
周波数で変調する。光増幅器55は、変調された光パル
スを増幅する。光アイソレータ56は、光パルスの進行
方向を規定し、反射戻り光を遮断する。出力用光ファイ
バカップラ57は、増幅された光パルスを外部に取り出
すために用いられる。
【0009】変調器53と、光増幅器55と、光アイソ
レータ56と、出力用光ファイバカップラ57は光ファ
イバ54を介してリング状に結合され、これによりリン
グ共振器58が構成される。また、光増幅器55として
は、主にエルビウム(Er)やネオジウム(Nd)など
の希土類を添加した希土類ドープ光ファイバ増幅器や、
半導体レーザ増幅器が用いられる。
レータ56と、出力用光ファイバカップラ57は光ファ
イバ54を介してリング状に結合され、これによりリン
グ共振器58が構成される。また、光増幅器55として
は、主にエルビウム(Er)やネオジウム(Nd)など
の希土類を添加した希土類ドープ光ファイバ増幅器や、
半導体レーザ増幅器が用いられる。
【0010】図6は、希土類ドープ光ファイバ増幅器の
構成例を示す図である。
構成例を示す図である。
【0011】図6において、61はErドープファイ
バ、62は波長多重合波器、63は励起光源である。希
土類ドープ光ファイバの一端( 図中左端) から光パルス
が入射され、増幅された光パルスがその他端( 図中右
端) から出射される。励起光源63からの励起光は、希
土類ドープ光ファイバの光パルスの出射端、入射端、あ
るいはその両端に接続された波長多重合波器62を介し
て、希土類ドープ光ファイバに入射される。希土類ドー
プ光ファイバでは、この励起光によって光パルスを増幅
する。
バ、62は波長多重合波器、63は励起光源である。希
土類ドープ光ファイバの一端( 図中左端) から光パルス
が入射され、増幅された光パルスがその他端( 図中右
端) から出射される。励起光源63からの励起光は、希
土類ドープ光ファイバの光パルスの出射端、入射端、あ
るいはその両端に接続された波長多重合波器62を介し
て、希土類ドープ光ファイバに入射される。希土類ドー
プ光ファイバでは、この励起光によって光パルスを増幅
する。
【0012】図6(a)は波長多重合波器62が希土類
ドープ光ファイバの出射端に接続される後方励起構成
を、図6(b)は波長多重合波器62が希土類ドープ光
ファイバの入射端に接続される前方励起構成を、図6
(c)は波長多重合波器62が希土類ドープ光ファイバ
の入射端と出射端の間に接続される双方向励起構成をそ
れぞれ示す。
ドープ光ファイバの出射端に接続される後方励起構成
を、図6(b)は波長多重合波器62が希土類ドープ光
ファイバの入射端に接続される前方励起構成を、図6
(c)は波長多重合波器62が希土類ドープ光ファイバ
の入射端と出射端の間に接続される双方向励起構成をそ
れぞれ示す。
【0013】次に、図7を参照して、光増幅器55を構
成し得る半導体レーザ増幅器について説明する。
成し得る半導体レーザ増幅器について説明する。
【0014】図7は半導体レーザ増幅器の構成例を示す
図である。
図である。
【0015】図7において、71は駆動電源( 電流源)
、72は半導体レーザ増幅器である。半導体レーザ増
幅器72は、入力される光パルスを駆動電源71から供
給される電流に応じて増幅し、増幅された光パルスを出
力する構成になっている。
、72は半導体レーザ増幅器である。半導体レーザ増
幅器72は、入力される光パルスを駆動電源71から供
給される電流に応じて増幅し、増幅された光パルスを出
力する構成になっている。
【0016】ここで、図5に戻って、モード同期ファイ
バリングレーザの動作原理について説明する。
バリングレーザの動作原理について説明する。
【0017】リング共振器58の光路長をL、リング共
振器58の各構成要素( 53,55,56,57) の物
理長をh、各構成要素の屈折率をnとすると、光路長L
はそれぞれの物理長hi にそれぞれの屈折率ni を乗じ
た値(すなわち、それぞれの光路長)の和であり、次式
(1)により算出される。
振器58の各構成要素( 53,55,56,57) の物
理長をh、各構成要素の屈折率をnとすると、光路長L
はそれぞれの物理長hi にそれぞれの屈折率ni を乗じ
た値(すなわち、それぞれの光路長)の和であり、次式
(1)により算出される。
【0018】
【数1】L=Σhi ni (1)
ところで、図5のリング共振器58では、fr=c/L
(ただし、cは光速度)で与えられる周波数間隔をもつ
多数の縦モードが存在する。
(ただし、cは光速度)で与えられる周波数間隔をもつ
多数の縦モードが存在する。
【0019】ここで、リング共振器58内の光変調器5
3により繰り返し周波数fm=N×fr(ただし、Nは
1以上の整数)の光変調を行うと、図5(b)に示すよ
うに、周波数間隔N×frの全ての縦モードの位相が揃
うモード同期発振状態となる。またこのとき、図5
(c)に示すように、繰り返し周波数が1/(N×f
r)の光パルス列が得られる。なお、各光パルスのパル
ス幅は、多数の縦モードスペクトルの包絡線で定まる発
振スペクトル幅δνの逆数に対応し、このスペクトルの
包絡線の中心が中心波長(中心周波数νo)となる( 図
5(b)参照) 。
3により繰り返し周波数fm=N×fr(ただし、Nは
1以上の整数)の光変調を行うと、図5(b)に示すよ
うに、周波数間隔N×frの全ての縦モードの位相が揃
うモード同期発振状態となる。またこのとき、図5
(c)に示すように、繰り返し周波数が1/(N×f
r)の光パルス列が得られる。なお、各光パルスのパル
ス幅は、多数の縦モードスペクトルの包絡線で定まる発
振スペクトル幅δνの逆数に対応し、このスペクトルの
包絡線の中心が中心波長(中心周波数νo)となる( 図
5(b)参照) 。
【0020】次に、光パルス発生装置42を構成し得る
モード同期半導体レーザと利得変調半導体レーザについ
て、図8と図9を参照して説明する。
モード同期半導体レーザと利得変調半導体レーザについ
て、図8と図9を参照して説明する。
【0021】図8はモード同期半導体レーザの構成例を
示す図である。
示す図である。
【0022】図8において、81は半導体レーザ、82
と84はレンズ、83は光強度変調器である。85は反
射鏡、86は発振器、87は出力光取り出し用ハーフミ
ラーである。光強度変調器83は、光パルスが往復する
反射鏡85と出力光取り出し用ハーフミラー87間の光
路の中央に位置する。光パルスがこの光路を往復する周
波数の2倍の周波数、またはその整数倍に等しい周波数
で駆動されることによって、モード同期ファイバリング
レーザと同じ原理でモード同期動作が実現され、これに
より短光パルス列を発生させる。
と84はレンズ、83は光強度変調器である。85は反
射鏡、86は発振器、87は出力光取り出し用ハーフミ
ラーである。光強度変調器83は、光パルスが往復する
反射鏡85と出力光取り出し用ハーフミラー87間の光
路の中央に位置する。光パルスがこの光路を往復する周
波数の2倍の周波数、またはその整数倍に等しい周波数
で駆動されることによって、モード同期ファイバリング
レーザと同じ原理でモード同期動作が実現され、これに
より短光パルス列を発生させる。
【0023】なお、半導体レーザ81、光強度変調器8
3および反射鏡85が同一半導体基板上にモノリシック
集積化されている場合には、図8中のレンズ82と84
は不要である。
3および反射鏡85が同一半導体基板上にモノリシック
集積化されている場合には、図8中のレンズ82と84
は不要である。
【0024】また、図8(b)に示すように、図8
(a)の構成を左右対称に配置し、中央に可飽和吸収媒
質88を配置することによって、短光パルス発生が可能
な衝突パルスモード同期レーザを構成することができ
る。
(a)の構成を左右対称に配置し、中央に可飽和吸収媒
質88を配置することによって、短光パルス発生が可能
な衝突パルスモード同期レーザを構成することができ
る。
【0025】図9は、利得変調半導体レーザの構成例を
示す図である。
示す図である。
【0026】図9において、91は発振器、92は増幅
器、93は直流電源、94は直バイバイアス回路、95
は半導体レーザ、96は正常分散ファイバ、97は出力
光端子である。
器、93は直流電源、94は直バイバイアス回路、95
は半導体レーザ、96は正常分散ファイバ、97は出力
光端子である。
【0027】発振器91の出力は、増幅器92によって
増幅される。この増幅出力はバイアス回路94によって
直流電源93からの直流電圧と重畳され、半導体レーザ
95に入力される。発振器91の発振周波数が1GHz
程度以上の場合、半導体レーザ95は緩和振動によって
30ps程度の短光パルスを発生させる。半導体レーザ
95が発生した光パルスは、出力光端子97から出力さ
れる。
増幅される。この増幅出力はバイアス回路94によって
直流電源93からの直流電圧と重畳され、半導体レーザ
95に入力される。発振器91の発振周波数が1GHz
程度以上の場合、半導体レーザ95は緩和振動によって
30ps程度の短光パルスを発生させる。半導体レーザ
95が発生した光パルスは、出力光端子97から出力さ
れる。
【0028】ここで、半導体レーザ95が発生した光パ
ルスは、パルスの時間経過によって波長が長波長方向に
変化する周波数チャーピングを有している。この周波数
チャーピングを除去するためには、発生した光パルスを
正常分散ファイバ96を通して出力するようにすればよ
い。正常分散ファイバ96によってパルス幅は約10p
sに圧縮され、出力光端子97から出力される。
ルスは、パルスの時間経過によって波長が長波長方向に
変化する周波数チャーピングを有している。この周波数
チャーピングを除去するためには、発生した光パルスを
正常分散ファイバ96を通して出力するようにすればよ
い。正常分散ファイバ96によってパルス幅は約10p
sに圧縮され、出力光端子97から出力される。
【0029】図4に戻って説明すると、光パルス発生装
置42から発生された光パルスは、次の2つの特徴を有
する。
置42から発生された光パルスは、次の2つの特徴を有
する。
【0030】1)パルス幅が10ps以下である。
【0031】2)パルスの時間帯域幅積が、トランスフ
ォームリミット(TL)光パルスでの値に比べて2倍以
内である。
ォームリミット(TL)光パルスでの値に比べて2倍以
内である。
【0032】特に、モード同期ファイバリングレーザ、
モード同期半導体レーザなどでは、ほぼ完全なTL光パ
ルスを発生させることができる。
モード同期半導体レーザなどでは、ほぼ完全なTL光パ
ルスを発生させることができる。
【0033】これらの特徴を有する光パルスを光増幅器
43で増幅した後、低分散光ファイバ44に入射する。
低分散光ファイバ44は、その分散値が、光パルス発生
装置42から発生する光パルスの波長の近傍(約20n
m以内)で零分散を有するように選ばれている。
43で増幅した後、低分散光ファイバ44に入射する。
低分散光ファイバ44は、その分散値が、光パルス発生
装置42から発生する光パルスの波長の近傍(約20n
m以内)で零分散を有するように選ばれている。
【0034】このような条件を満たす低分散光ファイバ
44に光パルス発生装置42が発生した光パルスを増幅
した光パルスが入射すると、低分散光ファイバ44中
で、光非線形効果によって光スペクトルが広がる現象
(スーパーコンティニュアム;SC)が見られる。SC
では、スペクトルの広がり幅は200nm以上に達す
る。スーパーコンティニュアム現象の特徴は、広がった
スペクトル中で、光のコヒーレンスが少なくとも10n
m以上は保たれているという点である。
44に光パルス発生装置42が発生した光パルスを増幅
した光パルスが入射すると、低分散光ファイバ44中
で、光非線形効果によって光スペクトルが広がる現象
(スーパーコンティニュアム;SC)が見られる。SC
では、スペクトルの広がり幅は200nm以上に達す
る。スーパーコンティニュアム現象の特徴は、広がった
スペクトル中で、光のコヒーレンスが少なくとも10n
m以上は保たれているという点である。
【0035】従って、このSCによって広がったスペク
トルを入射光パルスのスペクトル幅よりも広い帯域幅を
有する光バンドパスフィルタによって切り取ると、入射
光パルスのパルス幅よりもパルス幅の狭い光パルスを発
生させることができる。この現象を利用して、パルス幅
が数psから170fsまでの極短パルスを発生できる
ことが確認されている。
トルを入射光パルスのスペクトル幅よりも広い帯域幅を
有する光バンドパスフィルタによって切り取ると、入射
光パルスのパルス幅よりもパルス幅の狭い光パルスを発
生させることができる。この現象を利用して、パルス幅
が数psから170fsまでの極短パルスを発生できる
ことが確認されている。
【0036】極短パルス発生の詳細な実験結果は、
“T.Morioka,S.Kawani shi ,K.
Mori,and M.Saruwatari”Tra
nsform−limited,femtosecon
d WDM pulse generation by
spectral filtering of gi
gahertz supercontinuum”,E
lectron.Lett”vol.,30,pp.1
166−1168,1994.”に記載されている。
“T.Morioka,S.Kawani shi ,K.
Mori,and M.Saruwatari”Tra
nsform−limited,femtosecon
d WDM pulse generation by
spectral filtering of gi
gahertz supercontinuum”,E
lectron.Lett”vol.,30,pp.1
166−1168,1994.”に記載されている。
【0037】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来技術には次に述べるような問題点があった。すなわ
ち、出力する光パルスのパルス幅を100fs以下とす
るには切り出すスペクトルの帯域を10nm以上に広げ
る必要があるが、スペクトル帯域が10nmを超えるよ
うになると、発生したSC光のスペクトルの長波長側と
短波長側においてパワー変動および位相差が生じるた
め、切り出す帯域をこれ以上広げても光パルスの時間応
答におけるパルス幅を減少させることは困難である。
来技術には次に述べるような問題点があった。すなわ
ち、出力する光パルスのパルス幅を100fs以下とす
るには切り出すスペクトルの帯域を10nm以上に広げ
る必要があるが、スペクトル帯域が10nmを超えるよ
うになると、発生したSC光のスペクトルの長波長側と
短波長側においてパワー変動および位相差が生じるた
め、切り出す帯域をこれ以上広げても光パルスの時間応
答におけるパルス幅を減少させることは困難である。
【0038】そこで、本発明は上述した従来技術の課題
に鑑みてなされたものであって、発生したSC光を、そ
の内部に生成している入射光パルスの繰り返し周波数に
相当する周波数間隔の輝線スペクトル成分毎に別々に取
り出し、各成分に独立に光強度および光位相の調節を行
ってから各成分を合波して出力光パルスのパルス幅が最
小となるようにすることで、極めて時間幅の狭い光パル
スを発生させることこのできるパルス光発生装置を提供
することを目的としている。
に鑑みてなされたものであって、発生したSC光を、そ
の内部に生成している入射光パルスの繰り返し周波数に
相当する周波数間隔の輝線スペクトル成分毎に別々に取
り出し、各成分に独立に光強度および光位相の調節を行
ってから各成分を合波して出力光パルスのパルス幅が最
小となるようにすることで、極めて時間幅の狭い光パル
スを発生させることこのできるパルス光発生装置を提供
することを目的としている。
【0039】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の本発明の装置では、所定の周波数
で繰り返す光パルスを発生する光パルス発生手段と、前
記光パルスの波長の近傍に零分散を有する光学手段であ
って、前記光パルスに基づく入射光により前記繰り返し
周波数に相当する周波数間隔のスペクトル成分を有する
スーパーコンティニュアム光を発生する光学手段とを備
えるパルス光発生装置において、前記スーパーコンティ
ニュアム光を構成する、前記光パルスに基づく前記入射
光の前記繰り返し周波数に相当する周波数間隔のスペク
トル成分毎に前記スペクトル成分を選択的に透過して分
離する分離手段と、前記分離した各スペクトル成分に対
して独立的に強度と位相を調節することで、各スペクト
ル成分の強度を一定にするとともに各スペクトル成分の
位相差を最小にする調節手段と、前記調節手段により調
節して得られた各スペクトル成分を合波する光合波手段
とを備えることを特徴とする。
に、請求項1に記載の本発明の装置では、所定の周波数
で繰り返す光パルスを発生する光パルス発生手段と、前
記光パルスの波長の近傍に零分散を有する光学手段であ
って、前記光パルスに基づく入射光により前記繰り返し
周波数に相当する周波数間隔のスペクトル成分を有する
スーパーコンティニュアム光を発生する光学手段とを備
えるパルス光発生装置において、前記スーパーコンティ
ニュアム光を構成する、前記光パルスに基づく前記入射
光の前記繰り返し周波数に相当する周波数間隔のスペク
トル成分毎に前記スペクトル成分を選択的に透過して分
離する分離手段と、前記分離した各スペクトル成分に対
して独立的に強度と位相を調節することで、各スペクト
ル成分の強度を一定にするとともに各スペクトル成分の
位相差を最小にする調節手段と、前記調節手段により調
節して得られた各スペクトル成分を合波する光合波手段
とを備えることを特徴とする。
【0040】ここで、請求項2に記載の本発明の装置で
は、前記光学手段と、前記分離手段と、前記調節手段
と、前記光合波手段は、それぞれ偏波保持の特性を有す
ることができる。
は、前記光学手段と、前記分離手段と、前記調節手段
と、前記光合波手段は、それぞれ偏波保持の特性を有す
ることができる。
【0041】
【作用】上記構成の請求項1に記載の本発明の装置で
は、光学手段が発生するスーパーコンティニュアム光の
より広いスペクトル範囲に対して短光パルスの発生条件
を満足させることができる。
は、光学手段が発生するスーパーコンティニュアム光の
より広いスペクトル範囲に対して短光パルスの発生条件
を満足させることができる。
【0042】また、上記構成の請求項2に記載の本発明
の装置では、光学手段以降の過程における偏波状態を一
定に保持することができる。
の装置では、光学手段以降の過程における偏波状態を一
定に保持することができる。
【0043】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
施の形態について説明する。
【0044】(第1の実施の形態)図1は本発明を適用
した光パルス発生装置の第1の実施の形態を示す図であ
る。
した光パルス発生装置の第1の実施の形態を示す図であ
る。
【0045】図1において、101は基準信号発振器、
102は光パルス発生装置、103は光増幅器、104
は低分散光ファイバ、105は周期光フィルタ、106
は光出力ポートである。
102は光パルス発生装置、103は光増幅器、104
は低分散光ファイバ、105は周期光フィルタ、106
は光出力ポートである。
【0046】基準信号発振器101より発生した電気信
号は、光パルス発生装置102に入力されて一定の繰り
返し周波数の光パルスを発生させるために使用される。
通常、この基準信号としては、低雑音発振器から発生さ
れた正弦波が用いられる。
号は、光パルス発生装置102に入力されて一定の繰り
返し周波数の光パルスを発生させるために使用される。
通常、この基準信号としては、低雑音発振器から発生さ
れた正弦波が用いられる。
【0047】光パルス発生装置102は、入力した基準
信号の周波数、またはその整数倍の周波数、またはその
整数分の1に等しい周波数の光パルスを発生させる。光
パルス発生装置102としては、図4に示した光パルス
発生装置42と同様に、モード同期ファイバリングレー
ザ、モード同期半導体レーザ、利得変調半導体レーザ、
衝突パルスモード同期レーザなどを用いることができ
る。
信号の周波数、またはその整数倍の周波数、またはその
整数分の1に等しい周波数の光パルスを発生させる。光
パルス発生装置102としては、図4に示した光パルス
発生装置42と同様に、モード同期ファイバリングレー
ザ、モード同期半導体レーザ、利得変調半導体レーザ、
衝突パルスモード同期レーザなどを用いることができ
る。
【0048】したがって、光パルス発生装置102から
発生される光パルスもまた、前述した2つの特徴(パル
ス幅が10ps以下であること、およびパルスの時間帯
域幅積がトランスフォームリミット(TL)光パルスで
の値に比べて2倍以内であること)を有する。
発生される光パルスもまた、前述した2つの特徴(パル
ス幅が10ps以下であること、およびパルスの時間帯
域幅積がトランスフォームリミット(TL)光パルスで
の値に比べて2倍以内であること)を有する。
【0049】これらの特徴を有する光パルスを光増幅器
103で増幅した後、低分散光ファイバ104に入射す
る。低分散光ファイバ104は、その分散値が、光パル
ス発生装置102から発生する光パルスの波長の近傍
(約20nm以内)で零分散を有するように選ばれてお
り、従来の技術において説明した通りに低分散光ファイ
バ104中でスーパーコンティニュアム現象が生じ、S
C光を発生させる。
103で増幅した後、低分散光ファイバ104に入射す
る。低分散光ファイバ104は、その分散値が、光パル
ス発生装置102から発生する光パルスの波長の近傍
(約20nm以内)で零分散を有するように選ばれてお
り、従来の技術において説明した通りに低分散光ファイ
バ104中でスーパーコンティニュアム現象が生じ、S
C光を発生させる。
【0050】従来技術を用いた方法よりもさらに幅の狭
い短光パルスを発生させるために本実施の形態では、よ
り広いスペクトル範囲のSC光に対して短光パルスの発
生条件を満足させるように、周期光フィルタ105によ
ってSC光スペクトルの内部構造を制御する構成とし
た。この周期光フィルタ105は、アレイ導波路格子フ
ィルタで構成することができる。
い短光パルスを発生させるために本実施の形態では、よ
り広いスペクトル範囲のSC光に対して短光パルスの発
生条件を満足させるように、周期光フィルタ105によ
ってSC光スペクトルの内部構造を制御する構成とし
た。この周期光フィルタ105は、アレイ導波路格子フ
ィルタで構成することができる。
【0051】図2は、アレイ導波路格子フィルタの構成
を示す図である。
を示す図である。
【0052】図2において、201は光入力ポート、2
02は分波用アレイ導波路格子である。203−1〜2
03−k(kは自然数)はそれぞれ可変減衰器、204
−1〜204−kはそれぞれ可変位相調整器である。ま
た、205は合波用アレイ導波路格子、206は光出力
ポートである。
02は分波用アレイ導波路格子である。203−1〜2
03−k(kは自然数)はそれぞれ可変減衰器、204
−1〜204−kはそれぞれ可変位相調整器である。ま
た、205は合波用アレイ導波路格子、206は光出力
ポートである。
【0053】以下、図2のアレイ導波路格子フィルタの
動作について説明する。光入力ポート201から入射し
た光は、分波用アレイ導波路格子202によって、入射
した光の異なる波長成分に分けられてk本の出力端子か
ら出力される。すなわち、低分散光ファイバ104中で
生じたSC光を構成する輝線スペクトル成分が各成分毎
に切り出される。
動作について説明する。光入力ポート201から入射し
た光は、分波用アレイ導波路格子202によって、入射
した光の異なる波長成分に分けられてk本の出力端子か
ら出力される。すなわち、低分散光ファイバ104中で
生じたSC光を構成する輝線スペクトル成分が各成分毎
に切り出される。
【0054】図3は分波用アレイ導波路格子202の1
番目からk番目の出力端子の周波数(波長)透過特性を
示す特性図である。
番目からk番目の出力端子の周波数(波長)透過特性を
示す特性図である。
【0055】foを基準信号発振器101の発振周波数
とすると、分波用アレイ導波路格子202の各出力端子
1〜kからは、同図に示すように、各出力の透過中心波
長(周波数)が、最も短波長ポートの透過光周波数をf
cとしてfoずつシフトした輝線スペクトル成分を透過
する。このように、入力したSC光は、その内部に生成
している入射光パルスの繰り返し周波数に相当する周波
数間隔の輝線スペクトル成分毎に良好な消光比で選択的
に透過され、各輝線成分に分離される。さらに、このk
本の輝線スペクトル成分は、それぞれ独立して、可変減
衰器203−1〜203−kおよび可変位相調整器20
4−1〜204−kによって強度および位相を調整され
た後、合波用アレイ導波路格子206によって再び合波
される。
とすると、分波用アレイ導波路格子202の各出力端子
1〜kからは、同図に示すように、各出力の透過中心波
長(周波数)が、最も短波長ポートの透過光周波数をf
cとしてfoずつシフトした輝線スペクトル成分を透過
する。このように、入力したSC光は、その内部に生成
している入射光パルスの繰り返し周波数に相当する周波
数間隔の輝線スペクトル成分毎に良好な消光比で選択的
に透過され、各輝線成分に分離される。さらに、このk
本の輝線スペクトル成分は、それぞれ独立して、可変減
衰器203−1〜203−kおよび可変位相調整器20
4−1〜204−kによって強度および位相を調整され
た後、合波用アレイ導波路格子206によって再び合波
される。
【0056】ここで、可変減衰器203−1〜203−
kおよび可変位相調整器204−1〜204−kによる
強度および位相の調整により、極短光パルスの発生条件
にとって最適な状態に設定する。
kおよび可変位相調整器204−1〜204−kによる
強度および位相の調整により、極短光パルスの発生条件
にとって最適な状態に設定する。
【0057】この際に、k本の各輝線スペクトル成分の
振幅が等しく、かつ位相差がないように調節した場合に
は、合波用アレイ導波路格子206によって再合成され
た光パルスS(t)は、次式(2)で示される。
振幅が等しく、かつ位相差がないように調節した場合に
は、合波用アレイ導波路格子206によって再合成され
た光パルスS(t)は、次式(2)で示される。
【0058】
【数2】
【0059】上式は、周期インパルス波形をフーリエ級
数に展開したものに等しい。すなわち、再合成された光
パルスS(t)のパルス幅は極めて細いものとなること
を意味している。
数に展開したものに等しい。すなわち、再合成された光
パルスS(t)のパルス幅は極めて細いものとなること
を意味している。
【0060】一例として、合成した光輝線スペクトル列
の包絡線がガウス型であり、その半値幅が△λであると
して、再合成された光パルスの時間応答におけるパルス
幅について算出する。
の包絡線がガウス型であり、その半値幅が△λであると
して、再合成された光パルスの時間応答におけるパルス
幅について算出する。
【0061】ここで、例えば△λ=100nmとし、発
生する光パルスがトランスフォームリミットな光パルス
であると仮定すると、光パルスの時間帯域幅積は一定の
値(0.44)となる。半値幅の波長帯域100nmは
周波数帯域に換算して12THzとなるから、求める時
間幅は、3.6×10-14 [s]、すなわち36[f
s]となる。この時間パルス幅は、従来技術により達成
されている値の1/5程度の値とすることができる。
生する光パルスがトランスフォームリミットな光パルス
であると仮定すると、光パルスの時間帯域幅積は一定の
値(0.44)となる。半値幅の波長帯域100nmは
周波数帯域に換算して12THzとなるから、求める時
間幅は、3.6×10-14 [s]、すなわち36[f
s]となる。この時間パルス幅は、従来技術により達成
されている値の1/5程度の値とすることができる。
【0062】このように本実施の形態によれば、より広
いスペクトル範囲のSC光に対して短光パルスの発生条
件を満足させて出力光パルスのパルス幅が最小となるよ
うに調節することで極めて時間幅の狭い光パルスを発生
させ、従来よりも狭いパルス幅の光パルスを発生させる
ことができる。したがって、超高速光伝送や光信号処理
における波長可変の極短光パルス光源として本発明装置
を用いると、顕著な効果を奏することができる。
いスペクトル範囲のSC光に対して短光パルスの発生条
件を満足させて出力光パルスのパルス幅が最小となるよ
うに調節することで極めて時間幅の狭い光パルスを発生
させ、従来よりも狭いパルス幅の光パルスを発生させる
ことができる。したがって、超高速光伝送や光信号処理
における波長可変の極短光パルス光源として本発明装置
を用いると、顕著な効果を奏することができる。
【0063】なお、分離された輝線スペクトル成分が可
変減衰器203−1〜203−kおよび可変位相調整器
204−1〜204−kを通過する順序が、図2とは逆
になるように構成してもよい。
変減衰器203−1〜203−kおよび可変位相調整器
204−1〜204−kを通過する順序が、図2とは逆
になるように構成してもよい。
【0064】また、本実施の形態においては、分離した
各輝線スペクトルの振幅および位相を独立に制御するこ
とができるため、例にあげたガウス型の光パルス以外の
光パルスも自由に生成させることができる。
各輝線スペクトルの振幅および位相を独立に制御するこ
とができるため、例にあげたガウス型の光パルス以外の
光パルスも自由に生成させることができる。
【0065】(他の実施の形態)上記した図1と図2中
の構成要素のうち、低分散光ファイバ104、分波用ア
レイ導波路格子202、可変減衰器203−1〜203
−k、可変位相調整器204−1〜204−k、合波用
アレイ導波路格子205をそれぞれ偏波保持構成とする
ことができる。
の構成要素のうち、低分散光ファイバ104、分波用ア
レイ導波路格子202、可変減衰器203−1〜203
−k、可変位相調整器204−1〜204−k、合波用
アレイ導波路格子205をそれぞれ偏波保持構成とする
ことができる。
【0066】上記の構成によれば、低分散光ファイバ1
04によるスーパーコンティニュアム光の発生から、周
期光フィルタ105によって最終的に合波した出力を得
るに至る過程でのすべての構成要素が偏波保持構成であ
るため、この過程における偏波状態を一定に保持するこ
とができる。このため、常に安定して短光パルスを発生
させることができるようになる。
04によるスーパーコンティニュアム光の発生から、周
期光フィルタ105によって最終的に合波した出力を得
るに至る過程でのすべての構成要素が偏波保持構成であ
るため、この過程における偏波状態を一定に保持するこ
とができる。このため、常に安定して短光パルスを発生
させることができるようになる。
【0067】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
発明によれば、所定の周波数で繰り返す光パルスを発生
する光パルスを入射して発生された繰り返し周波数に相
当する周波数間隔のスペクトル成分を有するスーパーコ
ンティニュアム光のスペクトル成分を光パルスに基づく
入射光の繰り返し周波数に相当する周波数間隔のスペク
トル成分毎に選択的に透過して分離し、分離した各スペ
クトル成分に対して独立的に強度と位相を調節して極短
パルス発生条件を満たすようにし、調節して得られた各
スペクトル成分を合波することで、時間幅の極く短い光
パルスを発生することができ、超高速光伝送や光信号処
理における波長可変の極短光パルス光源として最適な装
置を提供することができる。
発明によれば、所定の周波数で繰り返す光パルスを発生
する光パルスを入射して発生された繰り返し周波数に相
当する周波数間隔のスペクトル成分を有するスーパーコ
ンティニュアム光のスペクトル成分を光パルスに基づく
入射光の繰り返し周波数に相当する周波数間隔のスペク
トル成分毎に選択的に透過して分離し、分離した各スペ
クトル成分に対して独立的に強度と位相を調節して極短
パルス発生条件を満たすようにし、調節して得られた各
スペクトル成分を合波することで、時間幅の極く短い光
パルスを発生することができ、超高速光伝送や光信号処
理における波長可変の極短光パルス光源として最適な装
置を提供することができる。
【0068】また、請求項2に記載の発明によれば、ス
ーパーコンティニュアム光を発生する光学手段以降を偏
波保持構成としたので、光学手段以降の過程における偏
波状態を一定に保持することができるため、時間幅の極
く短い光パルスを常に安定して発生させることができる
効果がある。
ーパーコンティニュアム光を発生する光学手段以降を偏
波保持構成としたので、光学手段以降の過程における偏
波状態を一定に保持することができるため、時間幅の極
く短い光パルスを常に安定して発生させることができる
効果がある。
【図1】本発明を適用した光パルス発生装置の第1の実
施の形態を示す図である。
施の形態を示す図である。
【図2】第1の実施の形態の装置の構成要素であるアレ
イ導波路格子フィルタの構成を示す図である。
イ導波路格子フィルタの構成を示す図である。
【図3】アレイ導波路格子フィルタにおける各出力端子
の周波数(波長)透過特性を示す図である。
の周波数(波長)透過特性を示す図である。
【図4】従来のパルス光発生装置の一例を示す構成図で
ある。
ある。
【図5】モード同期ファイバリングレーザの構成例を示
す図である。
す図である。
【図6】希土類ドープ光ファイバ増幅器の構成例を示す
図である。
図である。
【図7】半導体レーザ増幅器の構成例を示す図である。
【図8】モード同期半導体レーザの各構成例を示す図で
ある。
ある。
【図9】利得変調半導体レーザの構成例を示す図であ
る。
る。
101 基準信号発振器
102 光パルス発生装置
103 光増幅器
104 低分散光ファイバ
105 周期光フィルタ
106,206 光出力ポート
201 光入力ポート
202 分波用アレイ導波路格子
203−1〜203−k 可変減衰器
204−1〜204−k 可変位相調整器
205 合波用アレイ導波路格子
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平9−236834(JP,A)
特開 平7−79212(JP,A)
T.Morioka et al,1
Tbit/s(100Gbit/s*10c
hannnel)OTDM/WDM t
ransmission using
a single supercont
inuum WDM source,E
lectronics Letter
s,1996年 5月 9日,vol.32,
no.10,pp.906−907
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
G02F 1/29 - 7/00
JICSTファイル(JOIS)
Claims (2)
- 【請求項1】 所定の周波数で繰り返す光パルスを発生
する光パルス発生手段と、前記光パルスの波長の近傍に
零分散を有する光学手段であって、前記光パルスに基づ
く入射光により前記繰り返し周波数に相当する周波数間
隔のスペクトル成分を有するスーパーコンティニュアム
光を発生する光学手段とを備えるパルス光発生装置にお
いて、 前記スーパーコンティニュアム光を構成する、前記光パ
ルスに基づく前記入射光の前記繰り返し周波数に相当す
る周波数間隔のスペクトル成分毎に前記スペクトル成分
を選択的に透過して分離する分離手段と、 前記分離した各スペクトル成分に対して独立的に強度と
位相を調節することで、各スペクトル成分の強度を一定
にするとともに各スペクトル成分の位相差を最小にする
調節手段と、 前記調節手段により調節して得られた各スペクトル成分
を合波する光合波手段とを備えることを特徴とするパル
ス光発生装置。 - 【請求項2】 前記光学手段と、前記分離手段と、前記
調節手段と、前記光合波手段は、それぞれ偏波保持の特
性を有することを特徴とする請求項1に記載のパルス光
発生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34835597A JP3464373B2 (ja) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | パルス光発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34835597A JP3464373B2 (ja) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | パルス光発生装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11183946A JPH11183946A (ja) | 1999-07-09 |
JP3464373B2 true JP3464373B2 (ja) | 2003-11-10 |
Family
ID=18396474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34835597A Expired - Fee Related JP3464373B2 (ja) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | パルス光発生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3464373B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6922502B2 (en) * | 2003-03-25 | 2005-07-26 | Lucent Technologies Inc. | Optical filtering method and apparatus |
JP4558565B2 (ja) * | 2005-04-14 | 2010-10-06 | 古河電気工業株式会社 | 光波形成形器及び該光波形成形器を用いた光信号発生器 |
JP4771216B2 (ja) | 2006-03-15 | 2011-09-14 | 独立行政法人情報通信研究機構 | 超平坦光周波数コム信号発生器 |
JP5299859B2 (ja) * | 2008-01-28 | 2013-09-25 | 独立行政法人情報通信研究機構 | 超平坦光周波数コム信号発生器 |
-
1997
- 1997-12-17 JP JP34835597A patent/JP3464373B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
T.Morioka et al,1Tbit/s(100Gbit/s*10channnel)OTDM/WDM transmission using a single supercontinuum WDM source,Electronics Letters,1996年 5月 9日,vol.32,no.10,pp.906−907 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11183946A (ja) | 1999-07-09 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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