DE60033874T2

DE60033874T2 - Verfahren zur Erzeugung von Licht und Lichtquelle

Info

Publication number: DE60033874T2
Application number: DE60033874T
Authority: DE
Inventors: Yoshitada Katagiri; Shinji Nagaoka; Fumikazu Ohira; Ken-Ichi Suzuki; Masamichi Fujiwara; Noboru Takachio
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 2000-01-13
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2020-01-14
Also published as: US6359724B1; CA2295353A1; DE60033874D1; CA2295353C; EP1020969A2; JP3361305B2; EP1020969A3; EP1020969B1; JP2001044548A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichterzeugungsverfahren und eine Lichtquelle zur Ausgabe eines Einmoden-Lichtbündels und insbesondere ein Lichterzeugungsverfahren und eine Lichtquelle zur Ausgabe eines inkohärenten Einmoden-Lichtbündels mit einem niedrigen Intensitätsrauschen und einer kleinen spektralen Bandbreite unter Verwendung eines wellenlängenabstimmbaren optischen Filters, um ein Einmoden-Lichtbündel mit Wellenlängenkomponenten in einem bestimmten Band eines Weißlichtbands auszugeben, indem dieses Einmoden-Lichtbündel aus einem Weißlichtbündel mit Wellenlängenkomponenten über ein breites Band in einem Wellenlängenbereich erzielt wird.
Einmoden-Lichtquellen sind konfiguriert, um ein Einmoden-Lichtbündel zu erzielen, indem ein optisches Filter verwendet wird, um ein Weißlichtbündel, das ein sich über ein breites Band in einem Wellenlängenbereich spreizendes Emissionsspektrum aufweist, spektral aufzuschneiden. Das Einmoden-Lichtbündel bezieht sich auf ein Lichtbündel, das eine monomodige Spektralverteilung um eine bestimmte Wellenlänge herum zeigt.
Zusätzlich bezieht sich das Weißlichtbündel auf ein Lichtbündel, das kontinuierliche Spektralkomponenten über ein breites Band in einem Wellenlängenbereich aufweist, und es wird ebenso als ein Gaußsches Lichtbündel bezeichnet.
Eine herkömmliche Einmoden-Lichtquelle dieser Art besteht typischerweise aus einer Weißlichtquelle 81 und einem optischen Filter 90, wie in 1 dargestellt ist, und weist ebenso einen Isolator 82 auf, der in einem Ausgangsabschnitt der Weißlichtquelle 81 angeordnet ist, um ein unerwünschtes Lichtbündel daran zu hindern, von dem optischen Filter 90 zurückzulaufen. Das bedeutet, daß eine Lichtquelle aus der Breitband-Weißlichtquelle 81 zur Erzeugung eines breitbandigen Weißlichtbündels, dem wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, das ein bestimmtes Transmissionsband aufweist, und dem Isolator 82, der ein unerwünschtes Lichtbündel daran hindert, von dem wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90 zurückzulaufen, gebildet wird, so daß ein Weißlichtbündel von der Breitband-Weißlichtquelle 81 gefiltert wird, wenn es durch das wellenlängenabstimmbare optische Filter 90 über den Isolator 82 durchgeht.
Die Weißlichtquelle 81 kann aus einer Glühlampe, einer superlumineszierenden Diode (SLD) oder einer von einem optischen Verstärker erzeugten verstärkten Spontanemission (ASE) gebildet sein. Das optische Filter 90 kann aus einem dielektrischen Vielschichtfilm-Filter, einem akustooptischen Filter oder einem Gittermonochromator gebildet sein.
Ein Weißlichtbündel aus der Weißlichtquelle 81 weist Wellenlängenkomponenten über ein breites Band in einem Wellenlängenbereich auf. Die Einmoden-Lichtquelle zum Erzielen eines Einmoden-Lichtbündels durch spektrales Aufschneiden eines Weißlichtbündels unter Verwendung des wellenlängenabstimmbaren optischen Filters ist eine modensprungfreie Lichtquelle, welche eine wellenlängenabstimmbare einmodige Laserlichtquelle ersetzt und wird in herkömmlicher Weise nicht nur für optische Messungen, sondern auch als eine einfache Lichtquelle für Telekommunikationssysteme auf der Basis von Wellenlängenaufteilungsmultiplexverfahren (WDM) verwendet. Das spektrale Aufschneiden bezieht sich auf die Transmission eines Weiß lichtbündels durch das wellenlängenabstimmbare optische Filter, um ein Einmoden-Lichtbündel, das Wellenlängenkomponenten in einem bestimmten schmalen Band des Weißlichtbands aufweist, zu erzielen.
20 zeigt einen Mechanismus zum Erzielen eines Einmoden-Lichtbündels durch Verwendung eines Filters, um eine willkürliche zentrale Transmissionswellenlänge aus einem breitbandigen Weißlichtbündel spektral auszuschneiden. Wie in dieser Figur dargestellt ist, reflektiert die spektrale Form eines ausgeschnittenen Einmoden-Lichtbündels eine Transmissionswellenlängeneigenschaft des Filters, jedoch ermöglicht der Gebrauch eines optischen Filters mit einer abstimmbaren Transmissionswellenlänge, daß die zentrale Transmissionswellenlänge gesteuert wird, indem lediglich das optische Filter verwendet wird.
Zusätzlich sind einige Einmoden-Lichtquellen aus einer Kombination einer Weißlichtquelle und einem optischen Filter gebildet, um ein Einmoden-Lichtbündel einer ausgewählten Wellenlänge aus einem breitbandigen weißen Lichtbündel spektral auszuschneiden. Die breitbandige Weißlichtquelle kann beispielsweise aus einer verstärkten Spontanemission (ASE) gebildet sein, die von einem optischen Faserverstärker erzeugt wird, der typischerweise einen Erbium-dotierten Faserverstärker (EDFA) beinhaltet. Da ein Spektrum von einer ASE aus einem optischen Faserverstärker im allgemeinen keine Feinstruktur aufweist, kann ein Einmoden-Lichtbündel erzielt werden, das eine durch das optische Filter ausgewählte willkürliche zentrale Transmissionswellenlänge λc aufweist. Zusätzlich kann ein Wellenleitergitter-Array-(AWG-)Filter verwendet werden, um gleichzeitig Einmoden-Lichtbündel aus einer Vielzahl von Wellenlängen zu erzielen.
Die herkömmlichen Einmoden-Lichtquellen weisen jedoch die folgenden Probleme auf: da das optische Filter ein Weißlichtbündel filtert, das in einem breiten Wellenlängenbereich auftritt, ist die Ausgangsleistung des resultierenden Einmoden-Lichtbündels sehr klein. Außerdem sind der Minimalwert der spektralen Wellenlängenbandbreite des erzielten Einmoden-Lichtbündels und das Auslöschungsverhältnis von Lichtbündeln, die in dem gesamten Wellenlängenspektrum mit Ausnahme für dessen Abschnitt, welcher einer zentralen Transmissionswellenlänge entspricht, erzeugt werden, beschränkt durch die Performance des verwendeten optischen Filters. Zusätzlich weist, da ein Emissionsphänomen in dem Wellenlängenbereich eines durch das optische Filter transmittierten bzw. durchgelassenen Lichtbündels ein probabilistisches Ereignis im Sinne der Emission in dem gesamten Wellenlängenspektrum ist, das erzielte Einmoden-Lichtbündel ein Intensitätsrauschen auf, das wahrscheinlich zunehmen wird mit abnehmender spektraler Transmissionswellenlängenbandbreite des optischen Filters.
Das bedeutet, daß die breitbandige Weißlichtquelle 81 der herkömmlichen Einmoden-Lichtquelle aus einer SLD oder einem Erbium-dotierten optischen Faserverstärker (EDFA), der hohe Ausgangsleistungen liefert, gebildet ist. Falls jedoch ein Weißlichtbündel aus einer derartigen Lichtquelle spektral aufgeschnitten wird, ist die Ausgangsleistung des resultierenden Einmoden-Lichtbündels sehr klein. Falls beispielsweise eine gleichmäßige Weißlichtausgangsleistung bei 10 mW über ein 100-nm-Band spektral aufgeschnitten wird bei einer Bandbreite von 0.1 nm, ist die Ausgangsleistung des resultierenden Einmoden-Lichtbündels höchstens 10 μW.
Demgemäß wurde ein Versuch unternommen, um ein schwaches Einmoden-Lichtbündel unter Verwendung eines optischen Verstärkers zu verstärken, jedoch induziert eine einfache Verstär kung nicht eine ausreichende Emission und eine von dem optischen Verstärker verstärkte spontane Emission tritt in einem Band um das Einmoden-Lichtbündel auf, wobei die spektrale Reinheit des Einmoden-Lichtbündels signifikant verschlechtert wird. Eine derartige Degradation bzw. Verschlechterung verursacht das Signal-zu-Rausch-Verhältnis sowohl in der optischen Kommunikation als auch in den Meßsystemen.
Für die optischen Kommunikationssysteme auf der Basis der WDM-Technik zum Multiplexen von Signalen in unterschiedliche Wellenlängen in dem Wellenlängenbereich wurde von einer Lichtquelle verlangt, daß sie ein niedriges Intensitätsrauschen und eine hohe spektrale Reinheit aufweist, welche ausreichend ist, um Wellenlängenkomponenten außer jenen des Signallichts zu unterdrücken, um das Signal-zu-Rausch-Verhältnis davon abzuhalten, verschlechtert zu werden.
Zusätzlich schneidet die herkömmliche Einmoden-Lichtquelle zum spektralen Aufschneiden eines Weißlichtbündels ein schmalbandiges Einmoden-Lichtbündel aus einer Breitbandlichtquelle, so daß es ein inhärentes Intensitätsrauschen innerhalb einer kurzen Beobachtungsperiode aufweist, wie unten dargestellt ist.
Falls willkürliche Strahlenbündel über eine bestimmte Zeitperiode (T) beobachtet werden, wird die Wahrscheinlichkeit P_T(m), (m) Photonen in dieser Periode aufzufinden, durch die folgende Gleichung ausgedrückt: PT(m) = ∫∞0 p(m, ν)W(ν)dν (1)wobei p(m, ν) eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion für die Wahrscheinlichkeit zur Auffindung von (m) Photonen in einer unabhängigen Besetzung, die eine mittlere Anzahl von in der Zeitperiode (T) detektierten Photonen (ν) aufweist, und W(ν) eine Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion für die mittlere Anzahl von Photonen (ν) bezeichnet. Die Besetzung bedeutet Photonen, welche zu einem identischen Emissionsphänomen in einem Ring gehören. Die Zählstatistik für eine derartige Besetzung stimmt mit der Poisson-Verteilung überein, so daß die folgende Gleichung aufgestellt wird: p(m, ν) = (νm/m!)exp(–ν) (2)
Eine chaotische Lichtquelle wie eine Breitbandlichtquelle ist eine Klasse von derart identischen Besetzungen, wobei jede von ihnen der Poisson-Verteilung in Gleichung (2) entspricht. Jedoch schwächt sich bei einer Photonenzählstatistik, welche das Wellenlängenband begrenzt, die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion W(ν) für die mittlere Anzahl von Photonen (ν) aller Besetzungen ab, wie durch die folgende Gleichung dargestellt ist: W(ν) = (1/μ)exp(–ν/μ) (3)wobei (μ) den Mittelwert der Anzahl von Photonen verschiedener Besetzungen bezeichnet. Somit wird die Photonenzählstatistik in einer kurzen Beobachtungsperiode für Strahlenbündel, welche durch spektrales Aufschneiden des Weißlichtbündels erzielt werden, wie folgt ausgedrückt:
Andererseits führt in einer langen Beobachtungsperiode das Zählen von Photonen für alle Spektren zu einem festen Mittelwert zu jedem Zeitpunkt, da alle Besetzungen der Zählung unterworfen sind. Folglich ist die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion eine Deltafunktion δ(ν – μ) sogar für das chaotische Licht und entspricht der Poisson-Verteilung.
Die durch Gleichung (4) dargestellte Photonenzählstatistik zeigt an, daß die Photonenflußrate im wesentlichen zwischen den kurzen Beobachtungsperioden fluktuiert bzw. schwankt, das bedeutet, sie zeigt die Anwesenheit von Intensitätsrauschen an. Somit kann sie, da die gegenwärtigen optischen Kommunikationssysteme, welche das Verfahren zur direkten Modulation und Detektion optischer Signale nutzen, Daten auf der Basis der Menge von Photonen identifizieren, welche im Sinne von Zeitschlitzen, die Bits entsprechen, gezählt werden, nicht ein großes Intensitätsrauschen wie dasjenige, das durch Gleichung (4) dargestellt ist, anpassen.
Ein Lichterzeugungsverfahren und eine Lichtquelle mit den in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7 jeweils zusammengefaßten Merkmalen sind bekannt aus der Druckschrift SASAMORI H; ISSHIKI K; ADACHI A; WATANABE K; YAMASHITA J; ITO K: „+22 dBm tunable narrowband incoherent ring light source with a high-power erbium-doped fiber amplifier" OSA TRENDS IN OPTICS AND PHOTONICS, Vol. 5, 1996, Seiten 139–141, XP009050289CA, USA.
In dem Verfahren und der Lichtquelle gemäß dieser Druckschrift ist ein akustooptischer Frequenzschieber in dem optischen Weg angeordnet. Der Frequenzschieber verschiebt die Frequenz des Lichts jedesmal, wenn das Licht durch den Frequenzschieber durchläuft. Demgemäß kann eine Laser- Oszillation nicht einmal mit einer hohen Umlaufverstärkung auftreten. Dies ermöglicht eine hohe Ausgangsleistung wie +22 dBm, die zu erzielen ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Probleme geschaffen und es ist ein Ziel davon, ein Lichterzeugungsverfahren und eine Lichtquelle zu schaffen, welche bevorzugt sind, um ein Einmoden-Lichtbündel mit einer hohen Ausgangsleistung, einer kleinen spektralen Wellenlängenbandbreite und einem niedrigen Intensitätsrauschen zu erzielen.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine stabilisierte Einmoden-Lichtquelle vorzusehen, welche ein inkohärentes Einmoden-Lichtbündel bei einer beliebigen Wellenlänge erzeugen kann, welches eine kleine spektrale Bandbreite und ein unterdrücktes Intensitätsrauschen aufweist.
Es ist noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Lichterzeugungsverfahren und eine Lichtquelle zu schaffen, welche bevorzugt sind, um ein Einmoden-Lichtbündel mit hoher Ausgangsleistung zu erzielen, ohne die spektrale Reinheit des Einmoden-Lichtbündels zu verschlechtern.
Gemäß der Erfindung werden diese Ziele durch das Verfahren nach Anspruch 1 und die Lichtquelle nach Anspruch 7 erreicht.
Mit der Konfiguration gemäß der Erfindung wird, falls eine Transmissionswellenlängeneigenschaft eines optischen Filters definiert ist durch T(λ), ein Wellenlängenspektrum ρ(λ) eines Einmoden-Lichtbündels, das durch das optische Filter sehr häufig durchläuft, ausgedrückt wie folgt: ρ(λ) = T(λ)·T(λ)·...·T(λ)·T(λ) ... (5)
Somit kann ein Einmoden-Lichtbündel erzielt werden, das eine viel kleinere spektrale Wellenlängenbandbreite als ein Lichtbündel aufweist, das nach einem einzigen Durchlauf durch das optische Filter erzielt wird.
Außerdem verwendet das Lichterzeugungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eine einfache Konfiguration, die aus einer Gruppe von einem optischen Verstärker und einem Filter gebildet ist, um Ausgangsleistungen zu steigern, während die spektrale Wellenlängenbandbreite reduziert wird, indem ein durch Filtern eines Weißlichtbündels erzieltes Einmoden-Lichtbündel sehr häufig durch einen Weg sich ausbreiten kann, der den optischen Verstärker und Filter miteinander alternativ verbunden hat. Der optische Verstärker arbeitet ferner als eine ein breites Band abdeckende Weißlichtquelle.
Der optische Verstärker kann als eine breitbandige Weißlichquelle verwendet werden, da ein optisches Verstärkungsmedium des optischen Verstärkers in einen inversen Verteilungszustand gelangt, um einen zur optischen Verstärkung erforderlichen Gewinn zu erzielen, wobei eine spontane Emission, die niedrig ist, wenn sie angeregt wird, während der Ausbreitung durch den optischen Verstärker verstärkt wird, bevor sie ausgegeben wird. Ein derartiges Lichtbündel wird als eine „verstärkte Spontanemission (ASE)" bezeichnet und wird durch sein breites Band, das für den optischen Verstärker einzigartig ist, und dessen Ausgangsleistungen, die höher als jene von lichtemittierenden Dioden sind, charakterisiert.
Um dieses Verfahren zu implementieren, konstruiert die vorliegende Erfindung einen optischen Ring, indem eine Ausgabe von dem optischen Verstärker in das optische Filter gelangen kann, wo sie gefiltert und durchgelassen wird, und indem ein erzieltes Lichtbündel verzweigt wird und schließlich eines der aufgespalteten Lichtbündel zurück zu dem optischen Verstärker geführt wird. Ein Isolator oder dergleichen wird in den aufgebauten optischen Ring eingefügt, so daß die in Anspruch 1 dargelegte Wirkung erzielt werden kann, da das Lichtbündel den Wirkungen der optischen Verstärkung und der Filterung sehr oft unterliegt, während es durch den optischen Ring in einer einzigen Richtung zirkuliert. Da jedoch eine Lichtabgabe von einer in dem optischen Ring vorgesehenen Verzweigungseinrichtung erzielt wird, zeigt ein Wellenlängenspektrum ρ(λ) eines erzielten Einmoden-Lichtbündels eine reduzierte Breite im Vergleich zu Gleichung (5). Das bedeutet, daß, falls die Transmissionswellenlängeneigenschaft T(λ) des optischen Filters ausgenutzt wird und eine Intensitätsänderungsrate pro Zirkulation durch den optischen Ring definiert wird als (γ):
dann die spektrale Wellenlängenbandbreite im wesentlichen durch die Intensitätsänderungsrate (γ) beeinflußt wird. Im allgemeinen liefert, wenn die Intensitätsänderungsrate nahe bei 1 ist, wo eine Divergenz auftritt, Gleichung 6 bei der zentralen Transmissionswellenlänge (die Wellenlänge bei T = 1), eine spektrale Wellenlängenbandbreite, die sich allmählich Null nähert. In spezifischer Weise ist, falls T(λ) eine Lorentz-Transmissionsfunktion ist und eine volle Breite bei halbem Maximum (FWHM) 0.1 nm beträgt, die Linienbreite eines Ausgabelichtbündels 0.01 nm bei γ = –0.05 dB. Dies ist eine ausreichende Reduktion der spektralen Wellenlängenbandbreite, da typische optische Filter wie Gitterfilter oder dielektri sche Vielschichtfilmfilter eine FWHM von 0.1 nm oder weniger aufweisen.
Wenn der Gewinn pro Zirkulation übermäßig wird, überschreitet der optische Ring seine Oszillationsschwelle, um eine Laser-Oszillation aufgrund seiner Konfiguration, die ähnlich wie jene eines Ringlaseroszillators ist, zu starten. Eine derartige Oszillation weist jedoch das Problem auf, daß sie so empfindlich auf Fluktuationen in der optischen Ringlänge bei einem Wellenlängenniveau ist, daß ein hohes Intensitätsrauschen erzeugt wird, wenn sich der Oszillationszustand rasch in einen Nicht-Oszillationszustand ändert. Somit steuert die vorliegende Erfindung den Zirkulationsgewinn des optischen Rings, um eine derartige Laseroszillation zu verhindern. Spezifische Mittel zur Steuerung des Zirkulationsgewinns beinhalten beispielsweise Mittel auf der Basis von Steuerung des Gewinns der optischen Verstärkung, die für den optischen Ring verwendet wird, und Mittel auf der Basis von Einstellungen bzw. Justierungen der Abschwächung bzw. Dämpfung, die von einem variablen optischen Abschwächer vorgesehen wird, der in dem optischen Ring eingefügt ist.
Außerdem verwendet die vorliegende Erfindung vorzugsweise einen optischen Verstärker, der in einer Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung arbeitet, um eine Reduktion des Lichtintensitätsrauschens zu erreichen.
Das Intensitätsrauschen in einem Einmoden-Lichtbündel, das durch Filtern eines Weißlichtbündels unter Verwendung eines optischen Filters erzielt wird, ist im wesentlichen ein mit einem Emissionsprozeß verknüpftes quantenoptisches Element. Das bedeutet, daß die Lichtintensität zu der Anzahl von pro Zeiteinheit gezählten Photonen äquivalent ist und eine Wahrscheinlichkeit P_T(m) zur Detektion von (m) Photonen, falls ein Lichtbündel über eine endliche Zeitperiode (T) beobachtet wird, kann wie folgt geschrieben werden: PT(m) = ∫∞0 p(m, ν)W(ν)dν (7)wobei p(m, ν) eine Wahrscheinlichkeit zur Detektion von (m) Photonen in einer unabhängigen Besetzung bezeichnet, die eine mittlere Anzahl von in der Zeitperiode (T) detektierten Photonen (ν) aufweist, und W(ν) eine Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion für die mittlere Anzahl von Photonen (ν) aller Besetzungen bezeichnet. Die Besetzung bezieht sich auf eine minimale Einheit für eine unabhängige Gruppe von Emissionsereignissen, welche miteinander korreliert sind. In einer derartigen Besetzung folgt die Photonenzählstatistik für die Wahrscheinlichkeit p(m, ν) zur Detektion von (m) Photonen der Poisson-Verteilung, so daß die folgende Gleichung aufgestellt wird:
Für ein durch Filtern eines Weißlichtbündels unter Verwendung eines optischen Filters erzieltes Einmoden-Lichtbündel treten Ereignisse zufällig auf, bei denen ein Lichtbündel innerhalb des Transmissionswellenlängenbands eines optischen Filters emittiert wird, wobei eine mittlere Verteilung von chaotischen Besetzungen für das chaotische Lichtbündel wie folgt gegeben ist:
wobei μ der Mittelwert der mittleren Anzahl von Photonen der verschiedenen Besetzungen ist. Somit wird die Wahrscheinlichkeit P_T(m) zur Detektion von (m) Photonen während der Beobachtungen über die definierte Zeitperiode (T) wie folgt ausgedrückt:
Folglich verhält sich die Wahrscheinlichkeit P_T(m) ähnlich wie ein Chaos-Lichtbündel. Das chaotische Lichtbündel bezieht sich auf ein Lichtbündel wie eine Schwarzkörperstrahlung. Obgleich die Ergebnisse von Messungen auf der Basis zeitweiliger Mittelwertbildung für den Wellenlängenbereich zeigen, daß ein derartiges Einmoden-Lichtbündel eine stabile Intensitätsverteilung auf der Basis des Ergodensatzes zeigt, zeigt das Lichtbündel ein Intensitätsrauschen in einem Zeitbereich. Der Ergodensatz bezieht sich auf einen Fall, bei dem der Mittelwert der Besetzungen dem zeitweiligen Mittelwert gleichkommt.
Derartige Fluktuationen in der Anzahl der Photonen (das bedeutet Intensitätsrauschen) kann reduziert werden, indem die Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung optischer Verstärker ausgenutzt wird. Die Druckschrift „Amplitude squeezing in a semiconductor laser using quantum nondemolition measurement and negative feedback," Y. Yamamoto, N. Imoto, and S. Machida, Phys. Rev. A, Vol. 33(5), pp. 3243–3261 (1986) erklärt, daß Fluktuationen in der Anzahl der Photonen in einem einmodigen Laserlichtbündel ähnlich wie bei einem kohärenten Lichtbündel reduziert werden können, indem die Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung optischer Verstärker ausgenutzt wird. Diese Technik drückt jedoch Quantenfluktuationen in einem La serlichtbündel auf der Basis der Fähigkeit, eine Quantenfluktuation für eine der zwei konjugierten physikalischen Meinungen gemäß der minimalen Unschärferelation zu reduzieren, zu dem Preis der Erhöhung in der anderen Quantenfluktuation, wobei kein Versuch unternommen wird, um diese Technik auf die Spektralausschnitte, die ein hohes Intensitätsrauschen aufweisen, anzuwenden. Wie in 18 dargestellt ist, ist ein optischer Begrenzungseffekt zum Zurückhalten einer überschüssigen Lichtintensität unter Ausnutzen der Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung optischer Verstärker wirksam, um das Intensitätsrauschen zu reduzieren.
Das bedeutet, daß die stabilisierte Einmoden-Lichtquelle gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorzugsweise den optischen Verstärker aufweist, der in einer Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung arbeitet, der in den optischen Ring eingesetzt ist, um eine Laseroszillation zu unterdrücken. Die Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung bestimmt eine feste Lichtbündelausgabe (eine Sättigungsausgabe) in unabhängiger Weise von einer Eingangslichtintensität (a), wie in 18 dargestellt ist. Somit kann, indem die Sättigungsausgabe in geeigneter Weise optimiert wird, die obere Grenze (m_sat) der Anzahl detektierter bzw. erfaßter Photonen (m) unter eine Laseroszillationsschwelle m_th für eine individuelle Besetzung reduziert werden, um eine Laseroszillation zu verhindern.
Folglich wird, falls der obige optische Verstärker in einer Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung arbeitet, ein Intensitätsrauschen im wesentlichen zurückgehalten, da ein Lichtbündel durch den optischen Verstärker mit einer Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung sehr häufig gemäß der Konfiguration der vorliegenden Erfindung durchläuft.
Außerdem verwendet das Lichterzeugungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine optische Filtersteuerungseinrichtung, wie in Anspruch 6 definiert ist.
Mit dieser Konfiguration liest, falls das optische Filter zum Filtern verwendet wird und wenn eine zentrale Transmissionswellenlänge als ein Anweisungswert vorgesehen wird, die optische Filtersteuerungseinrichtung die Daten von zentralen Transmissionswellenlängen im Verhältnis zu Steuerungsparametern von optischen Filtern aus der Datenspeicherungseinrichtung, steuert das optische Filter auf der Basis der gelesenen Daten, so daß die zentrale Transmissionswellenlänge des optischen Filters der zentralen Transmissionswellenlänge, die als der Anweisungswert vorgesehen ist, gleichkommt. Folglich kann ein Einmoden-Lichtbündel, das eine zentrale Transmissionswellenlänge aufweist, die gleich der als dem Anweisungswert vorgesehenen zentralen Transmissionswellenlänge ist, erzielt werden.
Wie in den Ansprüchen 9 und 10 definiert ist, verwendet die Lichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung einen optischen Halbleiterverstärker als den optischen Verstärker, der in einer Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung betreibbar ist.
Der optische Halbleiterverstärker, wie er hierin verwendet wird, ist strukturiert, eine Doppelheteroschicht aufzuweisen, welche eine inverse Verteilung bei einer Strominjektion wie in Halbleiterlasern verwirklichen kann, und einen darin ausgebildeten optischen Wellenleiter aufzuweisen. Der optische Halbleiterverstärker ist ferner strukturiert, eine Endflächenreflexion auszuschließen, um eine Laseroszillation zu verhindern, so daß ein Lichtbündel von einer Endfläche eingespeist wird und von der anderen Endfläche, nachdem es verstärkt wurde, ausgegeben wird, während es sich durch den op tischen Wellenleiter ausbreitet. In einem derartigen optischen Halbleiterverstärker verändert sich die Dichte von Ladungsträgern, welche zu der inversen Verteilung beitragen, mit einer hohen Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der eingespeisten Lichtintensität. Folglich reagiert ein derartiger optischer Halbleiterverstärker auch auf Komponenten mit schnellen Veränderungen in der eingespeisten Lichtintensität und verstärkt diese.
Ein anderes Merkmal des optischen Halbleiterverstärkers, welcher die obige Eigenschaft aufweist, besteht darin, daß aufgrund einer Begrenzung der Kapazität, mit welcher injizierte Elektronen als Ladungsträger gespeichert werden, welche zu der inversen Verteilung beitragen, eine große optische Eingangsleistung nicht einer optischen Verstärkung auf der Basis einer ausreichenden induzierten Emission unterworfen werden kann, was zu einer großen Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung führt.
Die Verwendung des optischen Halbleiterverstärkers, der diese Eigenschaften aufweist, ermöglicht es, daß das Lichtintensitätsrauschen im wesentlichen zurückgedrängt wird. Außerdem kann das Rauschen in hohen Frequenzbändern zurückgedrängt werden. Somit kann ein Einmoden-Lichtbündel mit niedrigem Rauschen in einem Frequenzband erzielt werden, auf das das Gebiet der optischen Kommunikationssysteme oder dergleichen gerichtet ist (< 40 GHz).
Zusätzlich kann die Polarisation des in den optischen Halbleiterverstärker eingespeisten Lichtbündels mittels einer Polarisationssteuerungseinrichtung gesteuert werden.
Aufgrund seiner Struktur, die ähnlich wie jene eines Halbleiterlasers ist, weist der optische Halbleiterverstärker eine geringere polarisationsabhängige Verstärkungs- bzw. Gewinneigenschaft auf. Für ein linearpolarisiertes Lichtbündel zeigt ein derartiger optischer Halbleiterverstärker eine von einer Polarisationsrichtung abhängige Gewinneigenschaft. Somit nimmt, falls die Polarisationsrichtung eines eingespeisten Lichtbündels sich nicht nach jener des optischen Halbleiterverstärkers ausrichtet, die/der nominelle Verstärkung bzw. Gewinn ab. Mit einer den obigen optischen Halbleiterverstärker verwendenden Konfiguration wird ein durch den optischen Halbleiterverstärker durchlaufendes Lichtbündel ausgegeben wie eines, welches ähnlich wie ein linearpolarisiertes Lichtbündel ist trotz eines depolarisierten Zustandes des eingespeisten Lichtbündels, wobei eine derartige Polarisation das Reduzieren des Netto-Gewinns beeinflußt.
Die oben erwähnte Polarisationssteuerungseinrichtung ist geeignet zur Steuerung der Polarisation und kann somit die Polarisationsabhängigkeit kompensieren, damit der optische Halbleiterverstärker einen hohen Gewinn liefern kann, wobei der Effekt der Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung verbessert wird und Ausgangsleistungen erhöht werden, um ein stabiles Einmoden-Lichtbündel mit hoher Ausgangsleistung vorzusehen.
Außerdem kann die Lichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung einen anderen optischen Verstärker aufweisen, der in einem Transmissionsabschnitt des obigen optischen Filters angeordnet ist, um die Lichtintensität zu verbessern, welche begrenzt ist, falls der Halbleiterverstärker in einer Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung arbeitet. Der andere optische Verstärker kann aus einem mit einem Seltenerd-Element dotierten optischen Faserverstärker oder einem optischen Halbleiterverstärker gebildet sein.
Eine derartige Konfiguration ermöglicht ein Einmoden-Lichtbündel mit hoher Ausgangsleistung trotz der Verwendung eines optischen Halbleiterverstärkers, der bei einer hohen Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung arbeitet mit dem Verzicht auf einen absoluten Gewinn.
Vorzugsweise ist die in Anspruch 13 definierte Konfiguration vorgesehen.
Mit einer derartigen Konfiguration kann durch Kalibrieren einer zentralen Transmissionswellenlänge eines scheibenförmigen dielektrischen optischen Vielschicht-Film-Filters, das als das optische Filter verwendet wird, ein Einmoden-Lichtbündel mit einer zentralen Transmissionswellenlänge, welche gleich der angegebenen Wellenlänge ist, erzielt werden trotz der einfachen Konfiguration und ohne nachteilige Effekte einer für die Lichtquelle verwendeten Umgebungstemperatur.
Wie in Anspruch 14 definiert ist, kann ein Ultraschall-Motor als Mittel zum Verändern des Sichtwinkels des scheibenförmigen optischen Filters verwendet werden.
Der Ultraschall-Motor erzeugt eine transversale Welle (eine in einer senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung verlaufenden Richtung schwingende Welle) auf einer Oberfläche, um ein Objekt in Kontakt mit der Oberfläche auf einer Wellenfront der laufenden Welle auf der Basis einer Reibungskraft zu tragen. Ein derartiger Motor ist durch seine kleine Größe, hohe Antriebskraft und Fähigkeit, ein Objekt an derselben Position mittels Reibungskraft zu halten, charakterisiert.
Diese Konfiguration ermöglicht es nicht nur, daß das obige scheibenförmige optische Filter und dessen Steuerungssystem kompakt gebaut sind, sondern hält auch optimale Bedingungen unter sequentieller Steuerung aufrecht, indem aus der Datenspeicherungseinrichtung Transmissionswellenlängen-Daten gelesen werden, welche den Sichtwinkel des scheibenförmigen optischen Filters aufweisen, die in der Datenspeicherungseinrichtung gespeichert sind, so daß die zentrale Transmissionswellenlänge des optischen Filters einer als dem Anweisungswert vorgesehenen Transmissionswellenlänge gleichkommt, und indem die zentrale Transmissionswellenlänge bei einem optimalen Wert eingestellt wird, obgleich die Temperatur sich verändert. Zusätzlich wird, falls sich die Temperatur verändert, sie dann überwacht und auf der Basis der gelesenen Transmissionswellenlängen-Daten, welche den Sichtwinkel des scheibenförmigen optischen Filters aufweisen, kann der Sichtwinkel des optischen Filters korrigiert werden, um eine zentrale Transmissionswellenlänge zu erzielen, die dem Anweisungswert gleichkommt. Diese Konfiguration liefert in stabiler Weise ein Einmoden-Lichtbündel, welches eine zentrale Transmissionswellenlänge aufweist, die der angezeigten Wellenlänge gleichkommt.
Die Konfiguration, wie sie in Anspruch 15 definiert ist, ermöglicht es, daß die zentrale Transmissionswellenlänge des optischen Filters mit einer hohen Geschwindigkeit innerhalb eines Bereichs von Geschwindigkeiten geschaltet wird, bei denen die Frequenz des elektrischen Oszillators gesteuert wird, wobei die zentrale Transmissionswellenlänge eines Einmoden-Lichtbündels schnell bei dieser Geschwindigkeit einstellbar ist in Abhängigkeit von einem Zeiteinstellung, mit welcher der Anweisungswert empfangen wird.
Da das optische Filter in den optischen Ring einschließlich des optischen Verstärkers eingefügt wird, werden Bänder, in denen eine spontane Emission auftritt, auf innerhalb des Bands des optischen Filters begrenzt. Somit sind alle Beset zungen einer Photonenzählung sogar während einer kurzen Beobachtungszeit unterworfen. Folglich ist der Mittelwert der mittleren Photonenflußraten der Besetzungen ungeachtet der Beobachtungszeit fixiert. Die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion W(ν) nähert sich einer Deltafunktion und sogar für einen Spektralausschnitt, der durch den optischen Ring zirkuliert, während er abgeschwächt wird, zeigt die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion P_T(m) für die Photonenzählstatistik die Poisson-Verteilung, wie in 7B dargestellt ist.
Falls der Gewinn des optischen Verstärkers nicht gesättigt ist, konvergiert die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion nach Null, erreicht jedoch nicht exakt Null trotz eines unendlichen Werts der Photonenflußrate. Somit gibt es eine Wahrscheinlichkeit, daß eine Photonenflußrate, die gleich einer oder größer als eine Oszillationsschwelle des optischen Rings ist, auftritt und daß die Rate mit einer Wellenlänge, die zur Resonanz mit dem optischen Ring erforderlich ist, ebenso wie Polarisationsbedingungen zusammentrifft, um zur Laseroszillation zu führen, wie in 7A dargestellt ist. Da in einem Laseroszillationszustand die mittlere Photonenflußrate unabhängig von der Besetzung fixiert ist, zeigt die Photonenzählstatistik für alle Besetzungen die Poisson-Verteilung, wie in 7B dargestellt ist. Wenn eine Oszillationsmode aus einer Besetzung herauswächst, ist die Ausdehnung der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion für die Photonenzählstatistik für alle Besetzungen kleiner als jene für eine Rausch-Schwingung.
Ein derartiger Laseroszillationszustand ist jedoch schwierig für eine lange Zeitspanne zu halten aufgrund von Fluktuationen in dem optischen Ring (beispielsweise Fluktuationen in der Faserlänge). Demgemäß ändert sich der Oszillationszustand rapide in einen Nicht-Oszillationszustand, um ein hohes Intensitätsrauschen zu verursachen. In dem Nicht-Oszillations zustand konkurrieren die einzelnen Besetzungen erneut und eine vorherrschende Besetzung gelangt in den Laseroszillationszustand, um ein ähnliches Intensitätsrauschen zu erzeugen. Ein durch die Laseroszillation verursachtes derartiges Intensitätsrauschen behindert im wesentlichen optische Kommunikationssysteme.
Ein Lichtbündel, das durch den optischen Ring zirkuliert, während es abgeschwächt wird, weist seine Bandbreite auf, die aufgrund des häufigen Durchlaufs durch das optische Filter reduziert ist. Wenn die Filtertransmissionsfunktion als T(λ) definiert wird und ein Nettoverlust pro Zirkulation als (γ) definiert wird, wird eine volle Transmissionsfunktion T_eff(λ) wie folgt ausgedrückt: Teff(λ) = T + γT2 + γ2T3 + ... = T/(1 – γT) (11)
Falls T eine Lorentztransmissionsfunktion ist und die volle Breite bei halbem Maximum 0.1 nm ist, ist die Spektralbreite eines ausgesendeten Lichtbündels 0.01 nm bei γ = –0.05 dB. Sogar für einen derartigen Spektralausschnitt von einer reduzierten Breite folgt die Photonenzählstatistik der Poisson-Verteilung.
Weitere vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die obigen und andere Ziele, Effekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden noch ersichtlicher anhand der nachfolgenden Beschreibung von deren Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen werden.
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Lichterzeugungsverfahrens und einer Lichtquelle, wobei die erste Ausführungsform nicht eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Lichterzeugungsverfahrens und einer Lichtquelle, wobei diese Ausführungsform eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Lichterzeugungsverfahrens und einer Lichtquelle, wobei diese Ausführungsform eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
4 zeigt eine Konfiguration eines scheibenförmigen optischen Filters;
5 zeigt eine Konfiguration eines scheibenförmigen optischen Filters;
6 zeigt Daten für das optische Filter, welche zentrale Transmissionswellenlängen im Verhältnis zu Steuerungsparametern von optischen Filtern anzeigen;
7A und 7B zeigen Photonenzählstatistiken für stabilisierte Rausch-Schwingungen;
8 zeigt eine vierte Ausführungsform einer stabilisierten Einmoden-Lichtquelle, wobei diese Ausführungsform eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
9 zeigt eine fünfte Ausführungsform einer stabilisierten Einmoden-Lichtquelle, wobei diese Ausführungsform eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
10 zeigt eine sechste Ausführungsform einer stabilisierten Einmoden-Lichtquelle, wobei diese Ausführungsform eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
11 zeigt eine siebte Ausführungsform einer stabilisierten Einmoden-Lichtquelle, wobei diese Ausführungsform eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
12 zeigt eine achte Ausführungsform einer stabilisierten Einmoden-Lichtquelle, wobei diese Ausführungsform eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
13 zeigt eine neunte Ausführungsform eines Lichterzeugungsverfahrens und einer Lichtquelle, wobei die neunte Ausführungsform nicht eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
14A und 14B zeigen eine Konfiguration eines wellenlängenabstimmbaren optischen Filters;
15 zeigt eine Konfiguration eines wellenlängenabstimmbaren optischen Filters;
16A und 16B zeigen Filterungseigenschaften des wellenlängenabstimmbaren optischen Filters;
17 zeigt Eigenschaften der Wellenlängen von Lichtbündeln, die von einem optischen Verstärker und dem wellenlängenabstimmbaren optischen Filter ausgegeben werden;
18 beschreibt einen Intensitätsrauschreduktionsmechanismus unter Verwendung von Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung des optischen Verstärkers;
19 beschreibt einen Mechanismus zur Filterung eines breitbandigen Weißlichtbündels unter Verwendung des optischen Filters, um ein Einmoden-Lichtbündel zu erzielen; und
20 zeigt eine herkömmliche Einmoden-Lichtquelle.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden untenstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.
(Erste Ausführungsform)
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Lichterzeugungsverfahrens und einer Lichtquelle, wobei diese erste Ausführungsform nicht eine Ausführungsform der Erfindung ist, sondern ein zum Verständnis der Erfindung nützliches Beispiel ist. Das Lichterzeugungsverfahren und die Lichtquelle gemäß der ersten Ausführungsform werden aus einer Weißlichtquelle 1, Isolatoren 2 und 6, scheibenförmigen optischen Filtern 3, 7, einer Polarisationssteuerungseinrichtung 4, einem optischen Halbleiterverstärker 5, Filtersteuerungsschaltungen 8, 9 und Datenspeicherungseinrichtungen 10, 11 gebildet.
Ein Weißlichtbündel, welches von der Weißlichtquelle 1 ausgesendet wird und Wellenlängenkomponenten über ein breites Band auf einem Wellenlängenspektrum aufweist, läuft durch den Isolator 2 durch und wird dann von dem scheibenförmigen optischen Filter 3 gefiltert. Ein durch das Filter 3 transmittiertes bzw. durchgelassenes Lichtbündel wird in den optischen Halbleiterverstärker 5 eingespeist, wobei seine Polarisationsebene durch die Polarisationssteuerungseinrichtung 4 gesteuert wird. Der optische Verstärker 5 arbeitet in einer Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung. Ein Ausgang von dem Verstärker 5 wird von dem scheibenförmigen optischen Filter 7 über den Isolator 6 gefiltert, um ein Einmoden-Lichtbündel bzw. monomodiges Lichtbündel mit einer kleinen spektralen Bandbreite und hohen Ausgangsleistungen zu erzeugen. Die Polarisationssteuerung durch die Polarisationssteuerungseinrichtung 4 entspricht der Steuerung der Polarisationsebene des in den optischen Halbleiterverstärker 5 eingespeisten Lichtbündels, um dabei einen maximalen Gewinn aus dem Verstärker 5 zu erzielen. Falls die Weißlichtquelle 1 und der optische Halbleiterverstärker 5 unabhängig von der Polarisation sind, kann die Polarisationssteuerungseinrichtung 4 weggelassen werden.
Bei Empfang von zentralen Transmissionswellenlängenanweisungen (d) werden die scheibenförmigen optischen Filter 3 und 7 von den entsprechenden Filtersteuerungsschaltungen 8, 9 unabhängig gesteuert, so daß ihre zentralen Transmissionswellenlängen Anweisungswerten gleichkommen, die in den zentralen Transmissionswellenlängenanweisungen (d) bezeichnet sind. Das bedeutet, daß die Filtersteuerungsschaltung 8 Daten für das scheibenförmige optische Filter 3, welches zentrale Transmissionswellenlängen im Verhältnis zu Steuerungsparametern von optischen Filtern anzeigt, aus der Datenspeicherungseinrichtung 10 mit diesen darin gespeicherten Daten liest. Die Schaltung 8 verwendet anschließend einen Sichtwinkel-Erfassungswinkel b1, der erzielt wird, indem ein Sichtwinkel der Scheibe des optischen Filters ebenso wie eine Temperatur t1 erfaßt werden, um einen Sichtwinkel zu berechnen, so daß dessen zentrale Transmissionswellenlänge dem entsprechenden Anweisungswert gleichkommt. Die Schaltung 8 sendet dann ein Sichtwinkelsteuerungssignal a1 an das optische Filter, um den Sichtwinkel mit einem berechneten Wert abzugleichen. Das scheibenförmige optische Filter 3 wird auf diese Weise gesteuert.
Desgleichen wird das scheibenförmige optische Filter 7 gesteuert unter Verwendung der Filtersteuerungsschaltung 9, indem Daten aus der Datenspeicherungseinrichtung 11 verwendet werden, Daten von zentralen Transmissionswellenlängen im Verhältnis zu Steuerungsparametern von optischen Filtern ebenso wie ein Sichtwinkel-Erfassungssignal b2 und eine Temperatur t2 gespeichert werden, um einen Target-Sichtwinkel zu berechnen, und ein Sichtwinkel-Steuerungssignal a2 gesendet wird.
4 zeigt eine Konfiguration der scheibenförmigen optischen Filter 3, 7. Ein scheibenförmiges Filter 31 in einem Hauptgehäuse filtert ein einfallendes Lichtbündel in einem Wellenlängebereich, indem von einer optischen Faser 34 emittierte kollimierte Strahlenbündel (parallele Lichtbündel) senkrecht oder nahezu senkrecht zu einer Scheibenoberfläche in die Scheibe eintreten können und ein transmittiertes Lichtbündel in eine andere optische Faser 36 eintreten kann. Das scheibenförmige Filter 31 weist Marken 38 auf, die an dessen Außenumfang aufgebracht sind, und die erfaßt werden, um eine Position zu bestimmen, durch welche die kollimierten Strahlenbündel durchlaufen können. Ein typisches Beispiel von derartigen Markenerfassungsmitteln ist ein Verfahren zur Verwendung einer lichtemittierenden Diode (LED) 32 als einer Lichtquelle und zur Erfassung einer durch die Marke 38 hervorgerufenen Änderung eines lichtbestrahlten Abschnitts unter der Diode 32, um einen Sichtwinkel Θ als Positionsinformation zu bestimmen. Dieses Verfahren wird durch eine Dreh-Codiereinrichtung 32a implementiert. Das scheibenförmige Filter 31 weist seine zentrale Transmissionswellenlänge abstimmbar in Abhängigkeit von dem Sichtwinkel Θ auf, so daß es die Scheibe um deren Dreh- bzw. Rotationsachse herum dreht, um den Sichtwinkel Θ und somit die zentrale Transmissionswellenlänge zu verändern. Ein Mittel zur Drehung der Scheibe kann ein Ultraschall-Motor 30 sein, der so ausgebildet sein kann, daß er sehr klein ist.
5 zeigt die Struktur eines Filterabschnitts des scheibenförmigen Filters 31. Eine Funktion zur Filterung von Wellenlängen beruht auf einer Wellenlängenauswahlfunktion eines optischen Resonators 37, der aus einer als „Keilschicht 38" bezeichneten Schicht gebildet ist, welche zwischen Hochreflektanzschichten (HR) 39 angeordnet ist. Die Keilschicht 38 weist eine Dicke auf, die nahezu die Hälfte einer effektiven Wellenlänge ist, welche bestimmt wird, indem ein Brechungsindex berücksichtigt wird, mit dem ein Lichtbündel durch ein Medium läuft. Die Hochreflektanzschichten 39 weisen eine Dicke, die ein Viertel der effektiven Wellenlänge beträgt, ebenso wie verschiedene Brechungsindizes auf und sind alternativ beschichtet. In einer derartigen Filmstruktur wird die Keilschicht 38 der Dicke (h) in einem Substrat aus SiO₂ oder dergleichen ausgebildet und zwar linear oder nahezu linear bezüglich des Sichtwinkels Θ, um zu ermöglichen, daß die zentrale Transmissionswellenlänge im Verhältnis oder nahezu verhältnismäßig zu dem Sichtwinkel Θ gefiltert wird. Eine Antireflexionsbeschichtung 40a wird auf einer Rückseite des Substrats 40 aufgebracht, um eine unerwünschte Reflexion von dem Substrat zu verhindern.
Mit einer derartigen Konfiguration kann dann, falls der Sichtwinkel Θ der Scheibe als eine Funktion einer zentralen Transmissionswellenlänge kalibriert wird unter Verwendung der Temperatur als einem Parameter und diese Daten in den Datenspeicherungseinrichtungen 10, 11 gespeichert werden, wie in 6 dargestellt ist, und wenn eine zentrale Transmissions wellenlänge als ein Anweisungswert vorgesehen wird, eine Temperatur an einer Stelle nahe des installierten scheibenförmigen Filters gemessen werden, um einen optimalen Wert zu berechnen.
Die obige erste Ausführungsform läßt ein transmittiertes Lichtbündel, das durch Filtern eines Weißlichtbündels unter Verwendung des optischen Filters 3 erzielt wird, durch die Gruppe aus dem optischen Halbleiterverstärker 5 und dem optischen Filter 7 durchlaufen, um Ausgangsleistungen zu erhöhen, während das Wellenlängenspektrum reduziert wird. Größere Effekte können jedoch erzielt werden, indem das Lichtbündel durch eine große Anzahl von Gruppen aus dem optischen Halbleiterverstärker und dem optischen Filter durchlaufen kann.
(Zweite Ausführungsform)
2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Lichterzeugungsverfahrens und einer Lichtquelle, wobei diese Ausführungsform eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Das Lichterzeugungsverfahren und die Lichtquelle gemäß der zweiten Ausführungsform sind aus einem optischen Ring gebildet, der aus dem optischen Halbleiterverstärker 5, einem Isolator 2, dem scheibenförmigen optischen Filter 3, einem anderen optischen Verstärker 22, einem optischen Leistungsteiler 24, einem optischen Abschwächer 23 und der Polarisationssteuerungseinrichtung 4 gebildet ist, so daß ein Einmoden-Lichtbündel bzw. monomodiges Lichtbündel von dem optischen Leistungsteiler 24 erzielt werden kann.
Ein Einmoden-Lichtbündel bzw. monomodiges Lichtbündel wird erzielt, indem Lichtbündel, die von dem optischen Halbleiterverstärker 5 und dem optischen Verstärker 22 erzeugt werden, durch den optischen Ring als Keime zirkulieren. Das bedeutet, daß der optische Halbleiterverstärker 5 und der optische Verstärker 22 ähnliche Effekte aufweisen wie jene der Weißlichtquelle 1 in der ersten Ausführungsform. Der Abschwächer 23 steuert einen Zirkulationsgewinn, um eine Laseroszillation in dem optischen Ring zu verhindern. Was dies betrifft, kann, falls der optische Halbleiterverstärker 5 einen hohen Gewinn aufweist, der optische Verstärker 22 weggelassen werden.
Bei Empfang der zentralen Transmissionswellenlängenanweisung (d) wird das scheibenförmige optische Filter 3 gesteuert durch Lesen von Daten für das scheibenförmige optische Filter 3, wobei zentrale Transmissionswellenlängen im Verhältnis zu Steuerungsparametern von optischen Filtern angezeigt werden, aus einer Datenspeicherungseinrichtung 13 mit diesen darin gespeicherten Daten und durch Verwendung eines Sichtwinkel-Erfassungssignals b3 und einer Temperatur t3, um einen optimalen Sichtwinkel zu berechnen, um ein Sichtwinkelsteuerungssignal a3 zu erzeugen wie in der ersten Ausführungsform.
Mit einer derartigen Konfiguration kann trotz deren Einfachheit ein gefiltertes monomodiges Lichtbündel wirksam verstärkt werden, während das Wellenlängenspektrum reduziert wird, wobei ein monomodiges Lichtbündel erzielt wird, das höhere Ausgangsleistungen und eine kleinere spektrale Bandbreite aufweist als das monomodige Lichtbündel in der ersten Ausführungsform.
(Dritte Ausführungsform)
3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Lichterzeugungsverfahrens und einer Lichtquelle, wobei diese Ausführungsform eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Das Lichterzeugungsverfahren und die Lichtquelle gemäß der dritten Ausführungsform sind aus einem optischen Ring ge bildet, der aus dem optischen Halbleiterverstärker 5, dem Isolator 2, einem akustooptischen Filter 26, dem optischen Verstärker 22, dem optischen Leistungsteiler 24, dem optischen Abschwächer 23 und der Polarisationssteuerungseinrichtung 4 gebildet ist, so daß ein einmodiges bzw. monomodiges Lichtbündel von dem optischen Leistungsteiler 24 erzielt werden kann. Eine derartige Konfiguration ist dieselbe wie jene der zweiten Ausführungsform mit Ausnahme des akustooptischen Filters 26.
Das akustooptische Filter 26 ist aus einem dielektrischen Wellenleiter, der ausgebildet ist, indem als ein Material ein elektrotechnischer Kristall verwendet wird, welcher ein Phänomen ausnutzt, bei dem der Brechungsindex sich mit der Spannung verändert, und aus einer Elektrode gebildet, die in dem Wellenleiter ausgebildet ist und elektrische Signale innerhalb eines Mikrowellenfrequenzbands miteinander überlagern läßt. In dem akustooptischen Filter 26 wird bei externem Anlegen eines elektrischen AC-Signals der Brechungsindex räumlich auf eine derartige Weise moduliert, daß er der Frequenz des Signals entspricht. Die Verwendung des Periodizität einer derartigen räumlichen Modulation kann benutzt werden, um ein Lichtbündel zu filtern, das eine Wellenlänge aufweist, welche der Frequenz eines elektrischen Signals entspricht.
Gemäß der dritten Ausführungsform wird die Beziehung zwischen der zentralen Transmissionswellenlänge des akustooptischen Filters 26 und der Frequenz von elektrischen Signalen in einer Datenspeicherungseinrichtung 29 als Daten von zentralen Transmissionswellenlängen im Verhältnis zu Steuerungsparametern von optischen Filtern gespeichert. Bei Empfang der zentralen Transmissionswellenlängenanweisung werden diese Daten gelesen und ein elektrischer Oszillator 27 wird von einer elektrischen Oszillatorsteuerungsschaltung 28 gesteuert, so daß die zentrale Transmissionswellenlänge des akustooptischen Filters dem Anweisungswert gleichkommt. Eine elektrische Signalausgabe von dem elektrischen Oszillator 27 wird an das akustooptische Filter 26 angelegt, um ein Einmoden-Lichtbündel bzw. monomodiges Lichtbündel zu erzielen, das eine zentrale Transmissionswellenlänge aufweist, die dem Anweisungswert gleichkommt.
Da die zentrale Transmissionswellenlänge des akustooptischen Filters 26 mittels der Frequenz des angelegten elektrischen Signals unverzüglich gesteuert wird, kann die zentrale Transmissionswellenlänge des monomodigen Lichtbündels bei einer viel höheren Geschwindigkeit (~μs) geschaltet werden als jene in der ersten oder zweiten Ausführungsform.
(Vierte Ausführungsform)
8 zeigt eine vierte Ausführungsform einer stabilisierten Einmoden-Lichtquelle, wobei diese Ausführungsform eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Die stabilisierte Einmoden-Lichtquelle gemäß dieser Ausführungsform ist aus einem optischen Halbleiterverstärker 41, der in einer Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung arbeitet, einem optischen Filter 42, einem optischen Leistungsteiler 43 und einem optischen Abschwächer 44 gebildet, von denen alle miteinander in Form eines Rings verbunden sind, wobei eine Lichtbündelausgabe (ein Einmoden-Lichtbündel) extern von dem optischen Leistungsteiler 43 erzielt wird.
Der optische Abschwächer 44 wird beispielsweise aus einem ND-Filter gebildet, welcher eine Absorptionsdämpfung durch einen dünnen Metallfilm ausnutzt, und stellt die Dämpfung ein, so daß eine durch den optischen Ring zirkulierende Mode gleich einer oder kleiner als eine Laseroszillationsschwelle ist.
Das optische Filter 42 ist im allgemeinen ein dielektrischer Vielschicht-Film-Filter, kann jedoch aus einer Kombination aus einem Fasergitter und einem optischen Zirkulator gebildet sein.
Der optische Halbleiterverstärker 41 erhöht die Lichtintensität in Übereinstimmung mit der folgenden Differentialgleichung:
wobei I die Lichtintensität bezeichnet, (g) einen Verstärkungs- bzw. Gewinnfaktor bezeichnet, (α) einen Verlust in dem Wellenleiter bezeichnet und (z) einen Ausbreitungsabstand bezeichnet. Andererseits wird der Verstärkungs- bzw. Gewinnfaktor wie folgt ausgedrückt: g(I) = g0/(1 + I/Isat) (13)wobei g₀ einen Verstärkungs- bzw. Gewinnfaktor ohne eine Lichteingabe bezeichnet und I_sat (= hν·m_sat) eine gesättigte Lichtintensität bezeichnet.
Ein auf den optischen Halbleiterverstärker einfallendes Lichtbündel wird während der Ausbreitung verstärkt, wohingegen dessen Verstärkung bzw. Gewinn mit zunehmender Lichtintensität abnimmt, wie in Gleichung 13 dargestellt ist. Wenn die Verstärkung bzw. der Gewinn gleich dem Wellenleiterverlust (α) ist, wird ein Netto-Gewinn Null werden. Anschließend nimmt die Lichtintensität nicht zu. Die Lichtintensität Ic wird wie folgt ausgedrückt: Ic = (g0/α – 1)Isat (14)
Falls die Länge L des optischen Halbleiterverstärkers so klein ist, daß die Lichtintensität nicht Ic erreicht, verändert sich die Ausgangslichtintensität des optischen Halbleiterverstärkers in Abhängigkeit von der Eingangslichtintensität. Falls jedoch L ausreichend groß ist, weist der optische Halbleiterverstärker eine feste Ausgangslichtintensität Ic unabhängig von der Eingangslichtintensität auf.
(Fünfte Ausführungsform)
9 zeigt eine fünfte Ausführungsform einer stabilisierten Einmoden-Lichtquelle, wobei diese Ausführungsform eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Die stabilisierte Einmoden-Lichtquelle gemäß dieser Ausführungsform ist aus einem Erbium-dotierten optischen Faserverstärker, der als eine breitbandige Weißlichtquelle (EDFA) 45 wirkt, dem optischen Filter 42, dem optischen Halbleiterverstärker 41, der in einer Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung arbeitet, dem optischen Leistungsteiler 43 und dem optischen Abschwächer 44 gebildet, von denen alle miteinander in der Form eines Rings verbunden sind, wobei ein Lichtbündelausgang (ein Einmoden-Lichtbündel) extern von dem optischen Leistungsteiler 43 erzielt wird.
Das optische Filter 42, der EDFA 45 und der optische Halbleiterverstärker 41 können in dieser Reihenfolge angeordnet sein. Zusätzlich kann der EDFA aus zwei Abschnitten gebildet sein, welche das dazwischen angeordnete optische Filter 42 aufweisen.
Der EDFA 45 ist durch seine Ausgangsleistungen charakterisiert, die größer als spontane Emissionen von dem optischen Halbleiterverstärker 41 sind, und ermöglicht es, daß eine Wellenlänge aus einem breiten Wellenlängenbereich ausgewählt wird. Zusätzlich kann durch unabhängige Steuerung des Ausgangs von dem EDFA 45 und dem optischen Abschwächer 44 die Eingangslichtintensität des optischen Halbleiterverstärkers 41 gesteuert werden, während der Netto-Verlust in dem optischen Ring konstant gehalten wird. Diese Funktion ist geeignet, um den Netto-Verlust, der unmittelbar die spektrale Bandbreite beeinflußt, konstant zu halten, um den optischen Ring ohne die Notwendigkeit, die spektrale Bandbreite zu ändern, zu regeln. Folglich kann die Konfiguration dieser Ausführungsform die Variation bzw. Veränderung der Eigenschaften des optischen Halbleiterverstärkers 41 kompensieren, um den optischen Ring zu optimieren.
Gemäß den Konfigurationen der vierten und fünften Ausführungsform, welche oben dargestellt sind, wird die Wellenlänge des ausgehenden Lichtbündels (Einmoden-Lichtbündel bzw. monomodiges Lichtbündel) von dem optischen Filter 42 selektiert und fixiert. Ein optisches Filter, das geeignet ist, die selektierte Wellenlänge zu verändern, ist erforderlich, um die Wellenlänge des ausgehenden Lichtbündels (monomodiges Lichtbündel) zu verändern. In einer sechsten und einer siebten Ausführungsform, die unten dargestellt sind, ist ein Beispiel der Konfiguration der in 8 dargestellten vierten Ausführungsform dargestellt, bei dem ein breitbandiges kontinuierlich wellenlängenabstimmbares Filter anstatt des optischen Filters 42 verwendet wird. Dieses Beispiel ist in ähnlicher Weise auf die in 9 dargestellte fünfte Ausführungsform anwendbar.
Das kontinuierlich wellenlängenabstimmbare Filter ist in der sechsten Ausführungsform dargestellt als ein scheibenförmiges wellenlängenabstimmbares optisches Filter, das aus einem dielektrischen Vielschicht-Film-Filter mit einer zirkular geän derten zentralen Transmissionswellenlänge gebildet ist, wie in der Druckschrift Y. Katagiri et al., „Synchro-Scanned Rotating Tunable Optical Disc Filter for Wavelength Discrimination", IEEE Photonics Technology Letters, IEEE Inc. New York, vol. 10, no. 3, 1998, Seiten 400 bis 402, beschrieben ist, und in der siebten Ausführungsform als ein akustooptisches wellenlängenabstimmbares optisches Filter dargestellt.
(Sechste Ausführungsform)
10 zeigt eine sechste Ausführungsform einer stabilisierten Einmoden-Lichtquelle, wobei diese Ausführungsform eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Die stabilisierte einmodige Lichtquelle gemäß dieser Ausführungsform weist ein wellenlängenabstimmbares Durchstimm-Filtermodul 50 einschließlich des scheibenförmigen wellenlängenabstimmbaren Filters 51 anstatt des optischen Filters 42 in der vierten Ausführungsform auf.
Das wellenlängenabstimmbare Durchstimm-Filtermodul 50 ist aus dem scheibenförmigen wellenlängenabstimmbaren Filter 51, einem DC-Servomotor 52 zur Drehung bzw. Rotation des Filters 51 und einer PLL-Schaltung 53 zur Steuerung der Drehung des Filters 51 gebildet und überstreicht eine ausgewählte Wellenlänge in Synchronizität mit einem externen Takt 54, der in das scheibenförmige wellenlängenabstimmbare Filter 51 eingegeben wird. Die Rotation bzw. Drehung des scheibenförmigen wellenlängenabstimmbaren Filters 51 muß hinreichend langsamer als die Zirkulation durch den optischen Ring sein. Da eine typische Rotationsgeschwindigkeit höchstens 200 rps ist, kann ein stabiles Ausgangslichtbündel erzielt werden, während die abgeschwächte Zirkulation eines Lichtbündels davon abgehalten wird, von der Rotationsgeschwindigkeit beeinflußt zu werden.
Zusätzlich weist der optische Halbleiterverstärker 41 verschiedene Verstärkungen bzw. Gewinne in Abhängigkeit von der ausgewählten bzw. selektierten Wellenlänge auf, so daß die Lichtquelle einen Verstärkungs- bzw. Gewinnsteuerungsabschnitt 55 beinhaltet, der mit dem externen Takt 54 synchronisiert ist, um die Verstärkung bzw. den Gewinn des optischen Halbleiterverstärkers 41 in Synchronizität mit dem Schalten der ausgewählten Wellenlänge zu steuern. Um die Verstärkung bzw. den Gewinn zu steuern, wird beispielsweise der Wert eines in den optischen Halbleiterverstärker 41 injizierten Vorspannungsstroms gesteuert.
Obgleich diese Ausführungsform in Verbindung mit dem Beispiel beschrieben wurde, bei dem das scheibenförmige wellenlängenabstimmbare Filter verwendet wird als ein kontinuierlich wellenlängenabstimmbares Filter, kann ein linear wellenlängenabstimmbares Filter, das aus einem dielektrischen Vielschicht-Film-Filter gebildet ist, mit einer linear geänderten zentralen Transmissionswellenlänge verwendet werden und linear bewegt werden.
(Siebte Ausführungsform)
11 zeigt eine siebte Ausführungsform einer stabilisierten Einmoden-Lichtquelle, wobei diese Ausführungsform eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Die stabilisierte Einmoden-Lichtquelle gemäß dieser Ausführungsform weist ein wellenlängenabstimmbares Durchstimm-Filtermodul 60 einschließlich eines akustooptischen wellenlängenabstimmbaren optischen Filters (AOTF) 61 anstatt des optischen Filters 42 in der vierten Ausführungsform auf.
Das wellenlängenabstimmbare optische Durchstimm-Filtermodul 60 ist aus dem AOTF 61 zum Auswählen bzw. Selektieren einer Wellenlänge in Abhängigkeit von der Frequenz eines angelegten RF-Signals, einem Treiber 62 zum Anlegen eines RF-Signals an das AOTF 61 und einer Wobbel- bzw. Sweep- bzw. Durchstimmeinrichtung 63 zum Wobbeln bzw. Durchstimmen bzw. Überstreichen der Frequenz eines RF-Signals gebildet. Das Modul 60 überstreicht die ausgewählte Wellenlänge synchron zu einem externen Takt 54, der in die Durchstimmeinrichtung 63 eingegeben wird. Da die Überstreich- bzw. Durchstimmgeschwindigkeit des AOTF 61 sehr hoch ist aufgrund dessen Abhängigkeit von einer elektrischen Schaltung, muß sie eingestellt werden, indem die für die Zirkulation durch den optischen Ring benötigte Zeit berücksichtigt wird. Falls die Überstreich- bzw. Durchstimmgeschwindigkeit höher wird als die Zirkulationsgeschwindigkeit, wird die ausgewählte Wellenlänge geändert, bevor eine Rausch-Schwingung in ausreichendem Maße durch den optischen Ring zirkuliert ist, wobei es sich schwierig gestaltet, das Intensitätsrauschen zu unterdrücken. Der Verstärkungs- bzw. Gewinnsteuerungsabschnitt 55 ist ähnlich wie jener in der sechsten Ausführungsform.
(Achte Ausführungsform)
12 zeigt eine achte Ausführungsform einer stabilisierten Einmoden-Lichtquelle, wobei diese Ausführungsform eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Die stabilisierte einmodige Lichtquelle gemäß dieser Ausführungsform ist dadurch charakterisiert, daß das wellenlängenabstimmbare Filter 42 in der in 9 dargestellten fünften Ausführungsform ersetzt wird durch ein Wellenleiter-Gitter-Array-Filter (AWG) 71, um Einmoden-Lichtbündel von einer Vielzahl von Wellenlängen zu einem Zeitpunkt zu erzielen. Die optischen Halbleiterverstärker 41, die optischen Leistungsteiler 43 und die optischen Abschwächer 44 korrespondieren mit verschiedenen Wellenlängen, die durch das AWG 71 mittels Aufspalten bzw. Auf teilen erzielt werden. Das AWG 71 wird ferner als ein optischer Vereiniger verwendet, um Lichtbündel von korrespondierenden Wellenlängen miteinander zu vereinigen und dann das vereinigte Lichtbündel in den EDFA 45 einzuspeisen.
Das AWG 71 ist aus einem Eingangswellenleiter, einem ersten fächerförmigen Stab-Wellenleiter, einem Wellenleiter-Array bzw. einer Wellenleiter-Anordnung, der/die aus einer Vielzahl von Wellenleitern gebildet ist, von denen jeder eine sequentiell größere Länge aufweist, einem zweiten fächerförmigen Stab-Wellenleiter und einem Ausgangswellenleiter gebildet, von denen alle in dieser Reihenfolge verbunden sind. Der AWG 71 wirkt als ein Vereiniger/Aufspalter.
Ein breitbandiger Weißlichtbündelausgang von dem EDFA 45 wird in eine Vielzahl von Wellenlängen λ1, λ2, λ3, λ4 aufgespaltet. Das bedeutet, daß eine Vielzahl von Bändern durch das AWG 71 durchgeht. Da die Bänder jeweils entsprechendes Intensitätsrauschen aufweisen, welche nicht miteinander korreliert sind (welche zu unterschiedlichen Besetzungen gehören), werden sie individuell in optische Halbleiterverstärker 41-1 bis 41-4 mit Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung eingegeben. Ein Teil eines Lichtbündels, das durch jeden der optischen Halbleiterverstärker 41-1 bis 41-4 durchläuft, wird nach außen über einen entsprechenden Teiler der optischen Leistungsteiler 43-1 bis 43-4 verzweigt, während der übrige Teil in einen der nachfolgenden optischen Abschwächer 44-1 bis 44-4 eingegeben wird. Ein Lichtbündel, das durch jeden der optischen Abschwächer 44-1 bis 44-4 durchläuft, wird in einen vorbestimmten Anschluß des AWG 71 eingespeist und mit einem Anschluß vereinigt, bevor es in den EDFA 45 eingespeist wird.
Indem die optischen Abschwächer 44-1 bis 44-4 angeordnet werden, um mit jedem Aufspaltungskanal zu korrespondieren, kann eine Laseroszillation sogar bei bestimmten Wellenlängen verhindert werden auf der Basis der Abhängigkeit von der Verstärkung bzw. dem Gewinn auf der Wellenlänge, wobei im allgemeinen gleiche Lichtausgangsleistungen bei allen Wellenlängen erzielt werden.
Zusätzlich kann bei jeder von der obigen vierten bis zur achten Ausführungsform ein optischer Isolator an einer geeigneten Position angeordnet werden, um eine Lichtausbreitungsrichtung in dem optischen Ring zu definieren.
(Neunte Ausführungsform)
13 zeigt eine neunte Ausführungsform eines Lichterzeugungsverfahrens und einer Lichtquelle. Die neunte Ausführungsform ist nicht eine Ausführungsform der Erfindung, sondern ist ein Beispiel, das zum Verständnis der Erfindung nützlich ist. Gemäß der neunten Ausführungsform wird eine Vielzahl von wellenlängenabstimmbaren optischen Filtern 90, 110 verwendet, um ein Einmoden-Lichtbündel bzw. Monomode-Lichtbündel, das Wellenlängenkomponenten über ein bestimmtes Band eines Weißlichtbandes aufweist, ausgegeben, indem dieses Lichtbündel aus einem Weißlichtbündel, das Wellenlängenkomponenten über ein breites Band im Wellenlängenbereich aufweist, erzielt wird.
Diese Lichtquelle ist gebildet aus optischen Verstärkern 80, 100, welche Erbium-dotierte optische Faserverstärker sind, wellenlängenabstimmbaren optischen Filtern 90, 110, welche scheibenförmige optische Filter sind, einem Scheibenrotationsmotor 99, um ein scheibenförmiges Filter des wellenlängenabstimmbaren optischen Filters 90 zu drehen, einem Scheibenrotationsmotor 119, um ein scheibenförmiges Filter des wellenlängenabstimmbaren optischen Filters 110 zu drehen, und einem optischen Filtersteuerungsabschnitt 130, um Rotationswinkelanweisungssignale an die Scheibenrotationsmotoren 99, 119 auszugeben, um die Transmissionsbänder der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 zu steuern, wie in 13 dargestellt ist. Ein Weißlichtbündel von dem optischen Verstärker 80 wird gefiltert beim Durchlaufen durch das wellenlängenabstimmbare optische Filter 90, den optischen Verstärker 100 und das wellenlängenabstimmbare optische Filter 110 in dieser Reihenfolge.
Der optische Filtersteuerungsabschnitt 130 ist zusammengesetzt aus einer CPU zum Steuern von Berechnungen und des gesamten Systems auf der Basis eines Steuerungsprogramms, einem ROM 134 zum Speichern der Steuerungsprogramme der CPU 132 in zuvor bestimmten Bereichen, einem Hauptspeicher 136 zum Speichern von aus dem ROM 134 oder dergleichen gelesenen Daten ebenso wie von Berechnungsergebnissen, die für von der CPU 132 ausgeführte Berechnungsprozesse erforderlich sind, einer Peripheriegeräteschnittstelle 138 zum Übertragen von Datenausgaben an die Scheibenrotationsmotoren 99, 119, einem Eingabegerät 140 bestehend aus einem Keyboard, einer Maus etc., um Dateneingaben wie eine menschliche Schnittstelle zu ermöglichen, einer graphischen Schnittstelle 132, um in einem bestimmten Bereich des Hauptspeichers 136 gespeicherte Displaydaten in ein Bildsignal umzuwandeln und es auszugeben, einem Ausgabedisplay 134, um einen Bildschirm auf der Basis des Bildsignals anzuzeigen, einem tragbaren Speichermedienantrieb 136 und einem Massenspeichergerät 138. Diese Geräte 132 bis 142 sind miteinander über einen Bus 149 verbunden, um Daten zu übermitteln und zu empfangen, wobei der Bus als eine Signalleitung zum Übertragen von Daten wirkt.
Der Hauptspeicher 136 weist ein VRAM auf, welches ein bestimmter Bereich zum Speichern von Displaydaten zum Anzeigen auf einem Ausgabedisplay 144 ist, und das VRAM ist in unabhängiger Weise von der graphischen Schnittstelle 142 und der CPU 132 zugänglich. Die graphische Schnittstelle 142 liest in sequentieller Weise Displaydaten von dem VRAM mit einem vorbestimmten Zyklus, wobei mit einer Führungsadresse gestartet wird, und wandelt gelesene Displaydaten in ein Bildsignal um, um es an das Ausgabedisplay 144 auszugeben.
Als nächstes wird eine Konfiguration der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 unter Bezugnahme auf 14 bis 16 beschrieben werden. 14 und 15 zeigen die Konfiguration der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 und 16 zeigt eine Filterungseigenschaft der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110.
Da die wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 konfiguriert sind, um identische Funktionen aufzuweisen, wird lediglich die Konfiguration des wellenlängenabstimmbaren optischen Filters 90 erläutert werden und die Beschreibung des wellenlängenabstimmbaren optischen Filters 110 wird weggelassen werden.
Das wellenlängenabstimmbare optische Filter 90 ist ein scheibenförmiges optisches Filter, welches eine vorbestimmte Transmissionsbandbreite und eine zirkular geänderte zentrale Transmissionswellenlänge aufweist, wie in 14 dargestellt ist. Das optische Filter 90 führt eine Filterung aus, indem die zentrale Transmissionswellenlänge in Abhängigkeit von dem Rotationswinkel des scheibenförmigen Filters verändert wird, damit ein Lichtbündel in eine Scheibenoberfläche bei einer festen Position davon eintreten kann, um in einer Rotationsachsenrichtung hindurch zu gelangen.
Das scheibenförmige Filter des wellenlängenabstimmbaren optischen Filters 90 ist aus einer Glasschicht 91, welche aus SiO₂ besteht und als eine Substratschicht wirkt, und einer darauf abgeschiedenen Filterschicht 92, welche eine zirkular geänderte zentrale Transmissionswellenlänge aufweist, gebildet. Die Filterschicht 92 ist aus einem typischen dielektrischen Vielschichtfilm gebildet, der aus einer Hochreflexionsschicht 92a mit einer festen Dicke entlang einer Umfangsrichtung, einer darauf beschichteten Keilschicht 92b mit einer in der Umfangsrichtung sich verändernden Dicke (die Dicke nimmt im Verhältnis zu einer Zunahme im zentralen Winkel zwischen 0 und π zu, während sie im Verhältnis zu einer Zunahme im zentralen Winkel zwischen π und 2π abnimmt) und einer Hochreflexionsschicht 92c mit einer festen Dicke entlang der Umfangsrichtung gebildet ist. Die Transmissionswellenlänge und die Transmissionsbandbreite werden durch die Struktur der Filterschicht 92 bestimmt und insbesondere die zentrale Transmissionswellenlänge wird durch die Dicke der Keilschicht 92b der Filterschicht 92 bestimmt. Eine der Glasschicht 91 gegenüberliegende Scheibenoberfläche ist mit einer breitbandigen Antireflexionsbeschichtung beschichtet.
Das scheibenförmige Filter 91 weist ein gefiltertes Lichtbündel auf, welches in dessen Oberfläche auf der Seite der Filterschicht 91 bei einer festen Position der Oberfläche eintritt, und weist ferner eine Vielzahl von Marken 93 auf, die kreisförmig auf dessen Außenumfang bei vorbestimmten Abständen vorgesehen sind, wie in 15 dargestellt ist. Der optische Filtersteuerungsabschnitt 130 verwendet einen optischen Leser (nicht dargestellt), um die Marken 93 zu lesen, um den Sichtwinkel des scheibenförmigen Filters zu steuern.
Das scheibenförmige Filter des wellenlängenabstimmbaren optischen Filters 90 weist eine Filterungseigenschaft auf wie ei ne, die in 16 dargestellt ist, und zeigt ein Lorentz-Spektralprofil. Die zentrale Transmissionswellenlänge und der Rotationswinkel des scheibenförmigen Filters weisen eine im wesentlichen lineare Beziehung auf.
Unter Rückbezug auf 13 speichert das ROM 134 Daten von zentralen Transmissionswellenlängen im Verhältnis zu Steuerungsparametern von optischen Filtern, wobei die Daten zur Bestimmung der Transmissionsbandbreiten der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 verwendet werden und verschiedene zentrale Transmissionswellenlängen der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 aufweisen, welche mit entsprechenden Rotationswinkeln der scheibenförmigen Filter verknüpft sind.
Die CPU 132 ist aus einer Mikroprozessoreinheit MPU oder dergleichen gebildet und zur Steuerung der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 aktiviert die CPU 132 ein entsprechendes Steuerungsprogramm, das in einem vorbestimmten Bereich des ROM 134 gespeichert ist, um eine zur Steuerung der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 erforderliche Verarbeitung auszuführen.
Bei dieser Steuerungsverarbeitung werden, wenn eine zentrale Transmissionswellenlänge von dem Eingabegerät 140 oder dergleichen als ein Anweisungswert der zentralen Transmissionswellenlänge der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 eingegeben wird, die Daten von zentralen Transmissionswellenlängen im Verhältnis zu Steuerungsparametern von optischen Filtern von dem ROM 134 gelesen und ein Rotationswinkelanweisungssignal wird gleichzeitig an die Scheibenrotationsmotoren 99, 119 auf der Basis dieser Daten ausgegeben, so daß die zentrale Transmissionswellenlänge des Transmissionsbands der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 der als dem Anweisungswert vorgesehenen zentralen Transmissionswellenlänge gleichkommt.
Als nächstes wird die Wirkungsweise der neunten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 17 beschrieben werden. 17 ist ein Schaubild, welches Eigenschaften der Wellenlängen von Lichtbündeln, die von dem optischen Verstärker 100 und dem wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 110 ausgegeben werden, zeigt.
Als erstes liest, wenn eine zentrale Transmissionswellenlänge von dem Eingabegerät 140 oder dergleichen als Anweisungswert der zentralen Transmissionswellenlänge der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 eingegeben wird, der optische Filtersteuerungsabschnitt 130 von dem ROM 134 die Daten von zentralen Transmissionswellenlängen im Verhältnis zu Steuerungsparametern von optischen Filtern und gibt gleichzeitig Rotationswinkelanweisungssignale an die Scheibenrotationsmotoren 99, 119 auf der Basis dieser Daten aus, so daß die zentrale Transmissionswellenlänge der Transmissionsbänder der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 der zentralen Transmissionswellenlänge gleichkommt, die als der Anweisungswert vorgesehen ist. Auf der Basis des eingegebenen Rotationswinkelanweisungssignals drehen die Scheibenrotationsmotoren 99, 119 die scheibenförmigen Filter der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110, um die zentrale Transmissionswellenlänge der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 mit der zentralen Transmissionswellenlänge gleichzusetzen, welche als der Anweisungswert vorgesehen ist.
Wenn einmal die zentrale Transmissionswellenlänge der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 bestimmt worden ist, gibt der optische Verstärker 80 ein Weißlichtbündel aus, welches eine spontane Emission enthält, welches zuerst von dem wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90 gefiltert wird. Demgemäß weist, da Komponenten in dem Weißlichtband außer jenen in einem bestimmten Band um die zentrale Transmissionswellenlänge gefiltert werden, ein durch das wellenlängenabstimmbare optische Filter 90 durchgelassenes Lichtbündel lediglich die Komponenten in dem bestimmten Band um die zentrale Transmissionswellenlänge auf.
Dann wird das durch das wellenlängenabstimmbare optische Filter 90 transmittierte bzw. durchgelassene Lichtbündel durch den in einer Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung arbeitenden optischen Verstärker 100 verstärkt und von dem wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 110 gefiltert. Nach dieser Verstärkung enthält das durch das wellenlängenabstimmbare optische Filter 90 durchgelassene Lichtbündel die von dem optischen Verstärker 100 verstärkte spontane Emission, jedoch wird diese spontane Emission von dem nachfolgenden wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 110 gefiltert. Folglich werden Wellenlängenkomponenten in dem Weißlichtbündel von dem optischen Verstärker 80 außer jenen in einem vorbestimmten Transmissionsband um die zentrale Transmissionswellenlänge der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 gefiltert, während die Wellenlängenkomponenten in dem vorbestimmten Transmissionsband um die zentrale Transmissionswellenlänge der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 verstärkt werden.
Danach wird das durch das wellenlängenabstimmbare optische Filter 110 durchgelassene Lichtbündel als ein Einmoden-Lichtbündel ausgegeben. Das Einmoden-Lichtbündel wird erzielt, indem eine Verarbeitung ausgeführt wird, welche eine derartige Verstärkung und Filterung zumindest einmal aufweist.
Auf diese Weise wird diese Ausführungsform aus den optischen Verstärkern 80, 100 und den wellenlängenabstimmbaren optischen Filtern 90, 100, welche eine vorbestimmte Transmissionsbandbreite und eine vorbestimmte zentrale Transmissionswellenlänge aufweisen, gebildet, so daß ein Weißlichtbündel von dem optischen Verstärker 80 durch das wellenlängenabstimmbare optische Filter 90 gefiltert wird, so daß ein durch das wellenlängenabstimmbare optische Filter 90 durchgelassenes Lichtbündel von dem optischen Verstärker 100 verstärkt wird und so daß ein verstärktes Lichtbündel von dem optischen Verstärker 100 durch das wellenlängenabstimmbare optische Filter 110 gefiltert wird, um ein durch das wellenlängenabstimmbare optische Filter 110 durchgelassenes Lichtbündel als ein monomodiges Lichtbündel zu erzielen. Dementsprechend werden Wellenlängenkomponenten in dem Weißlichtbündel von dem optischen Verstärker 80 außer jenen in einem vorbestimmten Transmissionsband um die zentrale Transmissionswellenlänge der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 gefiltert, während die Wellenlängenkomponenten in dem vorbestimmten Transmissionsband um die zentrale Transmissionswellenlänge der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 verstärkt werden, wobei ein monomodiges Lichtbündel mit hoher Ausgangsleistung geliefert wird, ohne die spektrale Reinheit des monomodigen Lichtbündels zu verschlechtern.
Zusätzlich sind gemäß dieser Ausführungsform die wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 jeweils ein scheibenförmiges optisches Filter mit einem vorbestimmten Transmissionsband und einer zirkular geänderten zentralen Transmissionswellenlänge; wenn eine zentrale Transmissionswellenlänge als Anweisungswert vorgesehen wird, liest der optische Filtersteuerungsabschnitt 130 von dem ROM 134 die Daten von zentralen Transmissionswellenlängen im Verhältnis zu Steue rungsparametern von optischen Filtern und steuert die Rotationswinkel der scheibenförmigen Filter der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 auf der Basis der gelesenen Daten, so daß die zentrale Transmissionswellenlänge der Transmissionsbänder der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 der zentralen Transmissionswellenlänge gleichkommt, welche als der Anweisungswert vorgesehen ist. Folglich kann die zentrale Transmissionswellenlänge der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 bei einer hohen Geschwindigkeit trotz der sehr einfachen Konfiguration verändert werden, wobei nicht nur die Größe und die Kosten des herkömmlichen Filtermoduls im wesentlichen reduziert werden können, sondern auch die zentrale Transmissionswellenlänge der wellenlängenabstimmbaren optischen Filter 90, 110 verändert werden können mit Zeiteinstellungen, die durch das System erforderlich sind.
Die stabilisierte Einmoden-Lichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung kann leicht bei einer willkürlichen Wellenlänge ein inkohärentes Einmoden-Lichtbündel bzw. Monomode-Lichtbündel mit einer kleinen spektralen Wellenlängenbandbreite und einem unterdrückten Intensitätsrauschen erzeugen.
Insbesondere kann die Wellenlänge eines Einmoden-Lichtbündels aus einem breiten Wellenlängenbereich ausgewählt werden, wenn die Lichtquelle aus einem optischen Faser-Verstärker, der als ein optisches Verstärkungsmedium wirkt, um ein breitbandiges Weißlichtbündel auszugeben, und einem optischen Halbleiterverstärker gebildet ist, der eine Verstärkungs- bzw. Gewinnsättigung aufweist. Zusätzlich kann, indem das Anregungsniveau des optischen Faser-Verstärkers und die von dem optischen Abschwächer vorgesehene Dämpfung unabhängig gesteuert wird, die Lichtquelle die Veränderung der Eigenschaften des optischen Halbleiterverstärkers kompensieren, um einen opti schen Ring ohne die Notwendigkeit, die spektrale Bandbreite zu ändern, zu optimieren.
Außerdem kann, da Wellenlängenkomponenten einer spontanen Emission außer jenen in einem bestimmten Band gefiltert werden, während die Wellenlängenkomponenten in dem bestimmten Band verstärkt werden, ein Einmoden-Lichtbündel mit hoher Ausgangsleistung erzielt werden, ohne dessen spektrale Reinheit zu verschlechtern.
Zusätzlich kann ein Einmoden-Lichtbündel mit hoher Ausgangsleistung erzielt werden, indem ein einzelnes wellenlängenabstimmbares optisches Filter verwendet wird, wobei das Filtermodul dünn genug ausgebildet werden kann, um auf einer Platine montiert zu werden.
Außerdem kann die zentrale Transmissionswellenlänge des optischen Filters bei einer hohen Geschwindigkeit trotz der sehr einfachen Konfiguration verändert werden, wobei nicht nur die Größe und die Kosten des herkömmlichen Filtermoduls im wesentlichen reduziert werden können, sondern auch die zentrale Transmissionswellenlänge des optischen Filters mit Zeiteinstellungen, die durch das System erforderlich sind, verändert werden kann.

Claims

Lichterzeugungsverfahren zur Ausgabe eines Einmoden-Lichtbündels durch Filtern eines Weißlichtbündels mit Wellenlängenkomponenten über ein breites Band in einem Wellenlängenbereich, wobei das Verfahren folgendes aufweist: einen Schritt zum Verwenden eines optischen Verstärkers (5; 41; 41, 45) zur Erzeugung des Weißlichtbündels; einen Schritt zum Verwenden eines optischen Filters (3; 26; 42) zum Filtern des durch den optischen Verstärker (5; 41; 41, 45) verstärkten Lichtbündels; einen Schritt zum Verwenden eines optischen Leistungsteilers (24; 43), um ein durch das optische Filter (3; 26; 42) durchgelassenes Lichtbündel in zwei Lichtbündel aufzuteilen; einen Schritt zum Bereitstellen eines optischen Wegs, durch den eines der durch den optischen Leistungsteiler (24; 43) erzielten Lichtbündel zu dem optischen Verstärker (5; 41; 41, 45) zurückgeführt wird; und einen Schritt zum Erzielen des Einmoden-Lichtbündels als das andere der durch den optischen Leistungsteiler (24; 43) erzielten Lichtbündel, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch einen Schritt zum Anordnen des optischen Wegs, um einen optischen Ring auszubilden, und durch einen Schritt zum Verwenden eines optischen Abschwächers (23; 44), um eine Umlaufverstärkung in dem optischen Ring einzustellen, um eine Laser-Oszillation zu verhindern.
Lichterzeugungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Verstärker einen optischen Halbleiterverstärker (5; 41) aufweist.
Lichterzeugungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Verstärker (5) in einer Verstärkungssättigung arbeitet.
Lichterzeugungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner einen Schritt zum Verwenden einer Polarisationssteuerungseinrichtung (4) aufweist, um die Polarisation des zu dem optischen Verstärker (5) zurückgeführten Lichtbündels einzustellen.
Lichterzeugungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner einen Schritt zum Verwenden einer optischen Filtersteuerungseinrichtung (12, 13; 27 bis 29) aufweist, um die zentrale Transmissionswellenlänge des optischen Filters (3; 26) zu steuern.
Lichterzeugungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Filtersteuerungseinrichtung (12, 13; 27 bis 29) eine Datenspeicherungseinrichtung (13; 29) zum Speichern von Daten einer zentralen Transmissionswellenlänge im Verhältnis zu Steuerungsparametern des optischen Filters (3; 26) aufweist, um die zentrale Transmissionswellenlänge des optischen Filters (3; 26) zu bestimmen, wobei, wenn eine zentrale Transmissionswellenlänge als ein Anweisungswert vorgesehen wird, die optische Filtersteuerungseinrichtung (12, 13; 27 bis 29) die Daten aus der Datenspeicherungseinrichtung (13; 29) liest und das optische Filter (3; 26) auf der Basis der gelesenen Daten steuert, so daß die zentrale Transmissionswellenlänge des optischen Filters (3; 26) der als dem Anweisungswert vorgesehenen zentralen Transmissionswellenlänge gleichkommt.
Lichtquelle zur Ausgabe eines Einmoden-Lichtbündels durch Filtern eines Weißlichtbündels mit Wellenlängenkomponenten über ein breites Band in einem Wellenlängenbereich mit: einem optischen Verstärker (5; 41; 41, 45) zur Erzeugung des Weißlichtbündels; einem optischen Filter (3; 26; 42) zum Filtern des von dem optischen Verstärker (5; 41; 41, 45) verstärkten Lichtbündels; einem optischen Leistungsteiler (24; 43), um ein durch das optische Filter (3; 26; 42) durchgelassenes Lichtbündel in zwei Lichtbündel aufzuteilen; und einem optischen Weg, durch den eines der von dem optischen Leistungsteiler (24; 43) erzielten Lichtbündel zu dem optischen Verstärker (5; 41; 41, 45) zurückgeführt wird, wobei das Einmoden-Lichtbündel als das andere der von dem optischen Leistungsteiler (24; 43) erzielten Lichtbündel erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Weg einen optischen Ring bildet, und daß der optische Ring einen optischen Abschwächer (23; 44) aufweist, um eine Umlaufverstärkung in dem optischen Ring einzustellen, um eine Laseroszillation zu verhindern.
Lichtquelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Weg einen optischen Isolator (2) aufweist.
Lichtquelle nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Verstärker einen optischen Halbleiterverstärker (5; 41) aufweist.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Verstärker (5) in einer Verstärkungssättigung betreibbbar ist.
Lichtquelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ferner eine Polarisationssteuerungseinrichtung (4) aufweist, um die Polarisation des zu dem optischen Halbleiterverstärker (5) zurückgeführten Lichtbündels einzustellen.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ferner einen auf der Transmissionsseite des optischen Filters (3; 26) angeordneten anderen Verstärker (22) aufweist.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter (3) ein planares scheibenförmiges Filter (31) aufweist und ein paralleles Lichtbündel, das durch das scheibenförmige Filter (31) senkrecht oder nahezu senkrecht zu dessen Oberfläche durchläuft, auf eine derartige Weise filtert, daß die zentrale Transmissionswellenlänge verändert wird, indem als eine Variable ein Sichtwinkel um eine Rotationsachse des scheibenförmigen Filters (31) verwendet wird; wobei der Filterungseffekt des scheibenförmigen Filters (31) von einem dielektrischen optischen Vielschichtfilmbandtransmissionsfilter (37) mit einer Hohlraumschichtdicke, die proportional oder im wesentlichen proportional zu dem Sichtwinkel ist, vorgesehen wird, wobei die Lichtquelle ein Sichtwinkelerfassungsmittel (32, 32a) beinhaltet, um den Sichtwinkel durch Erfassen einer Marke (38), welche auf dem scheibenförmigen Filter (31) aufgeschrieben ist, zu bestimmen, wobei Daten einer zentralen Transmissionswellenlänge im Verhältnis zu Steuerungsparametern des optischen Filters (3) in einer Datenspeicherungseinrichtung (13) gespeichert werden, indem als Variable der Sichtwinkel und eine in der Nähe des scheibenförmigen Filters (31) gemessene Temperatur verwendet werden, wobei, wenn eine zentrale Transmissionswellenlänge als ein Anweisungswert vorgesehen wird, die Daten aus der Datenspeicherungseinrichtung (13) gelesen werden und der Sichtwinkel des scheibenförmigen Filters (31) gesteuert wird, so daß die zentrale Transmissionswellenlänge des scheibenförmigen Filters (31) dem Anweisungswert gleichkommt, und wobei die in der Nähe des scheibenförmigen Filters (31) gemessene Temperatur erfaßt wird, um den Sichtwinkel des scheibenförmigen Filters (31) in konstanter Weise feinabzustimmen, so daß die zentrale Transmissionswellenlänge des scheibenförmigen Filters (31) dem Anweisungswert gleichkommt.
Lichtquelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittel zur Steuerung des Sichtwinkels des scheibenförmigen Filters (31) einen Ultraschall-Motor (30) aufweist.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter (26) ein akustooptisches Filter ist, um die zentrale Transmissionswellenlänge in Abhängigkeit von der Frequenz eines elektrischen Oszillators (27) zu steuern, wobei Daten einer zentralen Transmissionswellenlänge im Verhältnis zu Steuerungsparametern des optischen Filters (26) in einer Datenspeicherungseinrichtung (29) gespeichert werden, indem die Frequenz als eine Variable verwendet wird, und wobei, wenn eine zentrale Transmissionswellenlänge als ein Anweisungswert vorgesehen wird, die Daten aus der Datenspei cherungseinrichtung (29) gelesen werden und die Frequenz des elektrischen Oszillators (27) zur Steuerung des akustooptischen Filters gesteuert wird, so daß die zentrale Transmissionswellenlänge des akustooptischen Filters dem Anweisungswert gleichkommt.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Verstärker (41; 41, 45) in einer Verstärkungssättigung betreibbar ist, und daß die Dämpfung des optischen Abschwächers (44) auf eine derartige Weise einstellbar ist, daß eine durch den optischen Ring zirkulierende Mode einen Wert aufweist, der kleiner als eine oder gleich einer Laseroszillationsschwelle ist.
Lichtquelle nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Verstärker einen optischen Faserverstärker (45) zur Erzeugung des Weißlichtbündels eines breiten Bands und einen in einer Verstärkungssättigung betreibbaren optischen Halbleiterverstärker (41) aufweist, wobei der optische Faserverstärker (45), das optische Filter (42) und der optische Halbleiterverstärker (41) in dieser Reihenfolge in der fortschreitenden Richtung des durch den optischen Ring zirkulierenden Lichtbündels angeordnet sind.
Lichtquelle nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Verstärker einen optischen Faserverstärker (45) zur Erzeugung des breitbandigen Weißlichtbündels und einen in einer Verstärkungssättigung betreibbaren optischen Halbleiterverstärker (41) aufweist, wobei das optische Filter (42), der optische Faserverstärker (45) und der optische Halbleiterverstärker (41) in dieser Reihenfolge in der fortschreitenden Richtung des durch den optischen Ring zirkulierenden Lichtbündels angeordnet sind.
Lichtquelle nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Verstärker einen zweistufigen optischen Faserverstärker (45) zur Erzeugung des breitbandigen Weißlichtbündels und einen in einer Verstärkungssättigung betreibbaren optischen Halbleiterverstärker (41) aufweist, wobei eine erste Stufe des optischen Faserverstärkers, das optische Filter (42), die zweite Stufe des optischen Faserverstärkers (45) und der optische Halbleiterverstärker (41) in dieser Reihenfolge in der fortschreitenden Richtung des durch den optischen Ring zirkulierenden Lichtbündels angeordnet sind.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter (42) ein kontinuierlich wellenlängenabstimmbares optisches Filter (51) ist, wobei dessen zentrale Transmissionswellenlänge in Synchronizität zu einem extern zugeführten Taktsignal durchstimmbar ist.
Lichtquelle nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Filter (42) ein akustooptisches wellenlängenabstimmbares optisches Filter (61) ist, wobei dessen zentrale Transmissionswellenlänge in Abhängigkeit von der Frequenz eines angelegten elektrischen Signals abstimmbar ist, wobei die zentrale Transmissionswellenlänge durchstimmbar ist, indem das elektrische Signal in Synchronizität zu einem extern zugeführten Taktsignal durchgestimmt wird.
Lichtquelle nach Anspruch 7, wobei das optische Filter (42) ein Wellenleiter-Gitter-Array-Filter (71) ist, wobei der optische Verstärker eine Vielzahl von optischen Halbleiterverstärkern (41-1 bis 41-4) aufweist, um Lichtbündel korrespondierender Wellenlängen einzuspeisen, die mittels Aufteilen durch das Wellenleiter-Gitter-Array-Filter (71) erzielt werden, wobei der optische Leistungsteiler eine Vielzahl von optischen Aufteilungsabschnitten (43-1 bis 43-4) aufweist, wobei der optische Abschwächer eine Vielzahl von optischen Abschwächern (44-1 bis 44-4) aufweist, und wobei die Lichtquelle einen optischen Kombinierer aufweist, um die von der Vielzahl optischer Abschwächer (44-1 bis 44-4) ausgegebenen Lichtbündel zu kombinieren.
Lichtquelle nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Kombinierer das Wellenleiter-Gitter-Array-Filter (71) aufweist, um ein Weißlichtbündel aufzuteilen.