JP2001053365A - 光共振器およびそれを用いた光周波数掃引装置 - Google Patents
光共振器およびそれを用いた光周波数掃引装置Info
- Publication number
- JP2001053365A JP2001053365A JP22811599A JP22811599A JP2001053365A JP 2001053365 A JP2001053365 A JP 2001053365A JP 22811599 A JP22811599 A JP 22811599A JP 22811599 A JP22811599 A JP 22811599A JP 2001053365 A JP2001053365 A JP 2001053365A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- light
- polarization
- frequency
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 広帯域の光周波数基準光パルス列を得ること
ができる光共振器および該光共振器を用いた光周波数掃
引装置を提供すること。 【解決手段】 光路の伝搬光に予め定めた周波数シフト
を与える光周波数シフタと、前記伝搬光の偏波状態を回
転させる偏波回転素子と、前記伝搬光の周波数シフトに
追随して透過中心周波数の変化する波長可変光バンドパ
スフィルタを備え、前記伝搬光を、前記光路中で往復さ
せ、前記偏波回転素子により偏波状態を回転させなが
ら、前記波長可変光バンドパスフィルタを往復させるよ
うに構成したことを特徴とする。
ができる光共振器および該光共振器を用いた光周波数掃
引装置を提供すること。 【解決手段】 光路の伝搬光に予め定めた周波数シフト
を与える光周波数シフタと、前記伝搬光の偏波状態を回
転させる偏波回転素子と、前記伝搬光の周波数シフトに
追随して透過中心周波数の変化する波長可変光バンドパ
スフィルタを備え、前記伝搬光を、前記光路中で往復さ
せ、前記偏波回転素子により偏波状態を回転させなが
ら、前記波長可変光バンドパスフィルタを往復させるよ
うに構成したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光波の周波数を高
精度かつ安定に掃引する光共振器及びそれを用いた光周
波数掃引装置に関する。
精度かつ安定に掃引する光共振器及びそれを用いた光周
波数掃引装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に下記の参考文献〔１〕において示
された従来の光周波数掃引装置の構成を示す。 参考文献〔１〕 H.Sabert and E.Brinkmeyer,”Passive birefringence
compensation in a frequency comb generator based o
n a linear fibre optical delay line”，Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．１０．，ｐ
ｐ．８１２−８１３，１９９４． この従来の光周波数掃引装置は、偏波回転鏡（ＢＰＦ入
り）１８と、光遅延線１２、光増幅媒質９、ファラデー
ローテーターミラー（以下，ＦＲＭ）１４を備え、光出
力手段としての光カプラ１１を持つＦａｂｒｙ−Ｐｅｒ
ｏｔ型光共振器（以下、ＦＰ光共振器）を用いている。
された従来の光周波数掃引装置の構成を示す。 参考文献〔１〕 H.Sabert and E.Brinkmeyer,”Passive birefringence
compensation in a frequency comb generator based o
n a linear fibre optical delay line”，Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．１０．，ｐ
ｐ．８１２−８１３，１９９４． この従来の光周波数掃引装置は、偏波回転鏡（ＢＰＦ入
り）１８と、光遅延線１２、光増幅媒質９、ファラデー
ローテーターミラー（以下，ＦＲＭ）１４を備え、光出
力手段としての光カプラ１１を持つＦａｂｒｙ−Ｐｅｒ
ｏｔ型光共振器（以下、ＦＰ光共振器）を用いている。
【０００３】偏波回転鏡（ＢＰＦ入り）１８は、下記の
参考文献〔２〕に示されたものと同じ原理で動作する。 参考文献〔２〕 Ｔ．Ｍｏｒｉｏｋａ，Ｈ．Ｔａｋａｒａ，Ｋ．Ｍｏｒ
ｉ，ａｎｄ Ｍ．Ｓａｒｕｗａｔａｒｉ，”Ultrafast
reflective opitical Kerr demultiplexer using polar
ization rotation mirror,”Electron.Lett.Vol.28,No.
6,pp.521-522.1992. ＦＲＭ１４は、直線偏波光を透過させた場合、その偏波
状態を４５度回転させるファラデーローテーターと鏡に
より構成されており、任意の偏波状態の入力光に対し、
直交する偏波状態の光を反射するものである。
参考文献〔２〕に示されたものと同じ原理で動作する。 参考文献〔２〕 Ｔ．Ｍｏｒｉｏｋａ，Ｈ．Ｔａｋａｒａ，Ｋ．Ｍｏｒ
ｉ，ａｎｄ Ｍ．Ｓａｒｕｗａｔａｒｉ，”Ultrafast
reflective opitical Kerr demultiplexer using polar
ization rotation mirror,”Electron.Lett.Vol.28,No.
6,pp.521-522.1992. ＦＲＭ１４は、直線偏波光を透過させた場合、その偏波
状態を４５度回転させるファラデーローテーターと鏡に
より構成されており、任意の偏波状態の入力光に対し、
直交する偏波状態の光を反射するものである。
【０００４】偏波回転鏡（ＢＰＦ入り）１８は、偏波ビ
ームスプリッタ（以下、ＰＢＳ）２、波長固定バンドパ
スフィルタ（以下、波長固定ＢＰＦ）１７、光周波数シ
フタ３（周波数シフト幅△ｆ）、光スイッチ４、光アイ
ソレータ５を構成要素として含む。
ームスプリッタ（以下、ＰＢＳ）２、波長固定バンドパ
スフィルタ（以下、波長固定ＢＰＦ）１７、光周波数シ
フタ３（周波数シフト幅△ｆ）、光スイッチ４、光アイ
ソレータ５を構成要素として含む。
【０００５】まず、図２の光周波数掃引装置の動作を説
明する前に、偏波回転鏡（ＢＰＦ入り）１８の構成要素
の結合形態について図３を用いて説明する。
明する前に、偏波回転鏡（ＢＰＦ入り）１８の構成要素
の結合形態について図３を用いて説明する。
【０００６】ＰＢＳ２において、図３のポートＡから任
意の偏波状態の光を入力すると、紙面に平行な偏波（Ｈ
偏波）の成分はポートＢから出力され、紙面に垂直な偏
波（Ｖ偏波）成分はポートＣから出力される。また、ポ
ートＢからＨ偏波光を、ポートＣからＶ偏波光をそれぞ
れ入力すると、それぞれの偏波状態を保ったままポート
Ａへ出力される。ポートＢ、Ｃには、偏波保持ファイバ
（ＰＭＦ）が、それぞれのポートからの出力光の電界振
動方向がＰＭＦの複屈折光学軸方向に一致するよう結合
されている。ポートＢに結合されたＰＭＦは、波長固定
ＢＰＦ１７との間の点Ｄにおいて９０度ねじられた後、
ポートＣに結合されたＰＭＦと複屈折光学軸をそろえて
結合されている。ＰＭＦ上の点ＤとポートＣとの間の光
の偏波状態はＶ偏波で一定であるので、本部分へ偏波依
存性の高い素子である光周波数シフタ３、波長固定ＢＰ
Ｆ１７の挿入が可能である。また、本部分には光アイソ
レータ５を挿入しており、光の伝搬方向をポートＢから
ポートＣへの一方向に限定している。よって、本偏波回
転鏡（ＢＰＦ入り）１８において、ＰＳＢ２のポートＡ
よりＨ偏波光を入力すると、入力光は点ＤにおいてＶ偏
波光に変換され、波長固定ＢＰＦ１７によるフィルタリ
ングと光周波数シフタ３による△ｆの周波数シフトを被
った後、光スイッチ４と光アイソレータ５を透過し、Ｖ
偏波光としてポートＡより出力される。
意の偏波状態の光を入力すると、紙面に平行な偏波（Ｈ
偏波）の成分はポートＢから出力され、紙面に垂直な偏
波（Ｖ偏波）成分はポートＣから出力される。また、ポ
ートＢからＨ偏波光を、ポートＣからＶ偏波光をそれぞ
れ入力すると、それぞれの偏波状態を保ったままポート
Ａへ出力される。ポートＢ、Ｃには、偏波保持ファイバ
（ＰＭＦ）が、それぞれのポートからの出力光の電界振
動方向がＰＭＦの複屈折光学軸方向に一致するよう結合
されている。ポートＢに結合されたＰＭＦは、波長固定
ＢＰＦ１７との間の点Ｄにおいて９０度ねじられた後、
ポートＣに結合されたＰＭＦと複屈折光学軸をそろえて
結合されている。ＰＭＦ上の点ＤとポートＣとの間の光
の偏波状態はＶ偏波で一定であるので、本部分へ偏波依
存性の高い素子である光周波数シフタ３、波長固定ＢＰ
Ｆ１７の挿入が可能である。また、本部分には光アイソ
レータ５を挿入しており、光の伝搬方向をポートＢから
ポートＣへの一方向に限定している。よって、本偏波回
転鏡（ＢＰＦ入り）１８において、ＰＳＢ２のポートＡ
よりＨ偏波光を入力すると、入力光は点ＤにおいてＶ偏
波光に変換され、波長固定ＢＰＦ１７によるフィルタリ
ングと光周波数シフタ３による△ｆの周波数シフトを被
った後、光スイッチ４と光アイソレータ５を透過し、Ｖ
偏波光としてポートＡより出力される。
【０００７】次に、図２に示した従来の光周波数掃引装
置の動作を説明する。まず、光周波数基準となるマスタ
ーレーザ６から発生された連続光を光パルス変調器７を
用いてパルス化し、Ｖ偏波に調整して光周波数シフタ３
の０次光ポート８より入力する。入力された光パルス
は、光周波数シフタ３、光スイッチ４、光アイソレータ
５を通過した後、ＰＢＳ２のポートＣに入力され、Ｖ偏
波光としてポートＡから出力される。
置の動作を説明する。まず、光周波数基準となるマスタ
ーレーザ６から発生された連続光を光パルス変調器７を
用いてパルス化し、Ｖ偏波に調整して光周波数シフタ３
の０次光ポート８より入力する。入力された光パルス
は、光周波数シフタ３、光スイッチ４、光アイソレータ
５を通過した後、ＰＢＳ２のポートＣに入力され、Ｖ偏
波光としてポートＡから出力される。
【０００８】その後、光増幅媒質９で増幅され、ＷＤＭ
カプラ１０、光カプラ１１、光遅延線１２を通過した
後、ＦＲＭ１４により偏波状態を９０度回転され、再び
同一経路をたどり偏波回転鏡（ＢＰＦ入り）１８のポー
トＡまで戻る。このとき、偏波回転鏡（ＢＰＦ入り）１
８とＦＲＭ１４の間の光路の複屈折と偏波依存性損失
（ＰＤＬ）の効果はＦＲＭ１４による偏波回転により完
全に相殺されているため、光パルスはＨ偏波になってい
る。そのため、光パルスは偏波回転鏡（ＢＰＦ入り）１
８によって△ｆの周波数シフトを受けつつＶ偏波光とし
て反射され、ポートＡより出力される。上記光増幅媒質
による増幅効果は、ＷＤＭカプラ１０を介して光増幅媒
質９にポンプ光を入力することにより得ることができ
る。
カプラ１０、光カプラ１１、光遅延線１２を通過した
後、ＦＲＭ１４により偏波状態を９０度回転され、再び
同一経路をたどり偏波回転鏡（ＢＰＦ入り）１８のポー
トＡまで戻る。このとき、偏波回転鏡（ＢＰＦ入り）１
８とＦＲＭ１４の間の光路の複屈折と偏波依存性損失
（ＰＤＬ）の効果はＦＲＭ１４による偏波回転により完
全に相殺されているため、光パルスはＨ偏波になってい
る。そのため、光パルスは偏波回転鏡（ＢＰＦ入り）１
８によって△ｆの周波数シフトを受けつつＶ偏波光とし
て反射され、ポートＡより出力される。上記光増幅媒質
による増幅効果は、ＷＤＭカプラ１０を介して光増幅媒
質９にポンプ光を入力することにより得ることができ
る。
【０００９】上記の動作を繰り返すことにより、光パル
スはＦＰ共振器内を多数回往復する。光パルスが図２の
右方向に伝搬する際に光カプラ１１を通過すると、光パ
ルスのエネルギーの一部が光カプラ１１の出力ポート１
６より出力されるため、結果として出力ポート１６にお
いて光周波数シフタ３の周波数シフト幅ずつ周波数のシ
フトした光パルス列が得られる。なお、光パルス変調器
７、光スイッチ４は同期制御回路１５によって光パルス
変調動作、スイッチ動作が同期して制御される。
スはＦＰ共振器内を多数回往復する。光パルスが図２の
右方向に伝搬する際に光カプラ１１を通過すると、光パ
ルスのエネルギーの一部が光カプラ１１の出力ポート１
６より出力されるため、結果として出力ポート１６にお
いて光周波数シフタ３の周波数シフト幅ずつ周波数のシ
フトした光パルス列が得られる。なお、光パルス変調器
７、光スイッチ４は同期制御回路１５によって光パルス
変調動作、スイッチ動作が同期して制御される。
【００１０】以上説明したように、ＦＲＭ１４と偏波回
転鏡（ＢＰＦ入り）１８の間の光路上の任意の点におい
て、図の右方向に伝搬する光と左方向に伝搬する光の偏
波状態は常に直交しているため、本区間に存在する光路
の複屈折と偏波依存性損失（ＰＤＬ）の影響を除去する
事ができる。よって本装置の配置場所の温度変化等の環
境変化に関わらず、常に安定して前記の光パルス列を得
ることができる。さらに、偏波回転鏡（ＢＰＦ入り）１
８のループ部分に挿入した光アイソレータ５には、偏波
回転鏡（ＢＰＦ入り）１８により反射される光の偏波状
態を（Ｖ偏波のみに）単一化する効果がある。これによ
り、ＦＰ光共振器の偏波固有モードを単一化できるた
め、偏波回転素子（ＦＲＭ１４と偏波回転鏡（ＢＰＦ入
り）１８）の不完全性により生じる偏波モード間の競合
を抑圧し、安定な光パルス列の生成が可能となる。
転鏡（ＢＰＦ入り）１８の間の光路上の任意の点におい
て、図の右方向に伝搬する光と左方向に伝搬する光の偏
波状態は常に直交しているため、本区間に存在する光路
の複屈折と偏波依存性損失（ＰＤＬ）の影響を除去する
事ができる。よって本装置の配置場所の温度変化等の環
境変化に関わらず、常に安定して前記の光パルス列を得
ることができる。さらに、偏波回転鏡（ＢＰＦ入り）１
８のループ部分に挿入した光アイソレータ５には、偏波
回転鏡（ＢＰＦ入り）１８により反射される光の偏波状
態を（Ｖ偏波のみに）単一化する効果がある。これによ
り、ＦＰ光共振器の偏波固有モードを単一化できるた
め、偏波回転素子（ＦＲＭ１４と偏波回転鏡（ＢＰＦ入
り）１８）の不完全性により生じる偏波モード間の競合
を抑圧し、安定な光パルス列の生成が可能となる。
【００１１】しかしながら、図２に示した従来構成にあ
っては、光増幅媒質９で発生する自然放出光（Amplifie
d spontaneous emission:ＡＳＥ）雑音を除去する目的
で波長固定ＢＰＦ１７が挿入されるが、その透過帯域幅
により光パルス周回回数（光周波数掃引幅に比例）が制
限される。一方、光周波数掃引の広帯域化を図るために
波長固定ＢＰＦ１７の透過帯域幅を拡大すると、信号光
の周回毎にＡＳＥ（自然放出光雑音）が蓄積される度合
いが大きくなり、光パルスの周回回数が制限されてしま
う。
っては、光増幅媒質９で発生する自然放出光（Amplifie
d spontaneous emission:ＡＳＥ）雑音を除去する目的
で波長固定ＢＰＦ１７が挿入されるが、その透過帯域幅
により光パルス周回回数（光周波数掃引幅に比例）が制
限される。一方、光周波数掃引の広帯域化を図るために
波長固定ＢＰＦ１７の透過帯域幅を拡大すると、信号光
の周回毎にＡＳＥ（自然放出光雑音）が蓄積される度合
いが大きくなり、光パルスの周回回数が制限されてしま
う。
【００１２】そこで、特開平６−１１０１０３号（特願
平４−２６２１５５号）において光リング共振器を用い
た光周波数掃引装置に適用されている波長可変光バンド
パスフィルタ（波長可変ＢＰＦ）を、前記ＦＰ光共振器
における波長固定ＢＰＦ１７の代わりに用い、伝搬する
光パルスの周波数変化に追随して波長可変ＢＰＦの透過
中心周波数を変化させることにより、周波数掃引幅の飛
躍的拡大を期待することができる。
平４−２６２１５５号）において光リング共振器を用い
た光周波数掃引装置に適用されている波長可変光バンド
パスフィルタ（波長可変ＢＰＦ）を、前記ＦＰ光共振器
における波長固定ＢＰＦ１７の代わりに用い、伝搬する
光パルスの周波数変化に追随して波長可変ＢＰＦの透過
中心周波数を変化させることにより、周波数掃引幅の飛
躍的拡大を期待することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記波長可
変ＢＰＦとしては、角度チューニング型誘電体多層膜
（ＡＴＤＭ）フィルタ１９が主に用いられる。
変ＢＰＦとしては、角度チューニング型誘電体多層膜
（ＡＴＤＭ）フィルタ１９が主に用いられる。
【００１４】図４に、誘電率ε2の媒質（媒質２）から
なるFabry-Perotエタロンを用いたＡＴＤＭフィルタ１
９の説明図を示す。図の回転軸２０を中心としてＡＴＤ
Ｍフィルタ１９を矢印方向に回転させ、入射光のＡＴＤ
Ｍフィルタ１９に対する入射角度θ1を変化させる。こ
れにより、入射光に対するフィルタの実効的な膜厚を変
化させ、透過中心周波数を変化させるものである。ここ
で、入射光の電界振動方向が入射平面（図４の紙面に相
当）に平行である場合（ＴＭ波）と垂直である場合（Ｔ
Ｅ波）とでは、任意の入射角度の値に対するＡＴＤＭフ
ィルタ１９の反射係数は異なる。また、ＡＴＤＭフィル
タ１９を回転させる（すなわち透過中心周波数を変化さ
せる）と、ＴＭ波及びＴＥ波それぞれの反射係数は変化
する。このため、ＡＴＤＭフィルタ１９の透過特性は、
偏波依存性及び入射光角度依存性を持つ。以下に、数式
を用いて本ＡＴＤＭフィルタ１９の透過特性変化を計算
した結果を示す。
なるFabry-Perotエタロンを用いたＡＴＤＭフィルタ１
９の説明図を示す。図の回転軸２０を中心としてＡＴＤ
Ｍフィルタ１９を矢印方向に回転させ、入射光のＡＴＤ
Ｍフィルタ１９に対する入射角度θ1を変化させる。こ
れにより、入射光に対するフィルタの実効的な膜厚を変
化させ、透過中心周波数を変化させるものである。ここ
で、入射光の電界振動方向が入射平面（図４の紙面に相
当）に平行である場合（ＴＭ波）と垂直である場合（Ｔ
Ｅ波）とでは、任意の入射角度の値に対するＡＴＤＭフ
ィルタ１９の反射係数は異なる。また、ＡＴＤＭフィル
タ１９を回転させる（すなわち透過中心周波数を変化さ
せる）と、ＴＭ波及びＴＥ波それぞれの反射係数は変化
する。このため、ＡＴＤＭフィルタ１９の透過特性は、
偏波依存性及び入射光角度依存性を持つ。以下に、数式
を用いて本ＡＴＤＭフィルタ１９の透過特性変化を計算
した結果を示す。
【００１５】ＡＴＤＭフィルタ１９の周囲の媒質（媒質
１）の誘電率がε1であり、媒質１と媒質２の透磁率は
等しくμであるとする。誘電率ε1の媒質１から誘電率
ε2の媒質２に光が入射する際の電界反射率βは、次の
ような数式１によって与えられる。
１）の誘電率がε1であり、媒質１と媒質２の透磁率は
等しくμであるとする。誘電率ε1の媒質１から誘電率
ε2の媒質２に光が入射する際の電界反射率βは、次の
ような数式１によって与えられる。
【００１６】
【数１】
【００１７】これは、参考文献〔３〕に記載されてい
る。 参考文献〔３〕 S.Ramo,J.R.Whinnery and T.V.Duzer,”Fields and wav
es in communication electronics,second edition," J
ohn Wiley & Sons,1984. 数式１において、ＺL，ＺZ1は、それぞれの媒質２，１
のWave Inpedanceに相当し、入射光がＴＭ波の場合は、
次の数式２，３で示されるものとなる。
る。 参考文献〔３〕 S.Ramo,J.R.Whinnery and T.V.Duzer,”Fields and wav
es in communication electronics,second edition," J
ohn Wiley & Sons,1984. 数式１において、ＺL，ＺZ1は、それぞれの媒質２，１
のWave Inpedanceに相当し、入射光がＴＭ波の場合は、
次の数式２，３で示されるものとなる。
【００１８】
【数２】
【００１９】
【数３】
【００２０】また、入射光がＴＥ波の場合は、次の数式
４，５で示されるものとなる。
４，５で示されるものとなる。
【００２１】
【数４】
【００２２】
【数５】
【００２３】ここで、θ1はフィルタ界面への入射角度
である。また、媒質２を透過した光が媒質１へ入射する
際の電界反射率は−ρとなる。
である。また、媒質２を透過した光が媒質１へ入射する
際の電界反射率は−ρとなる。
【００２４】このとき、このＡＴＤＭフィルタ１９の光
強度透過率は次の数式６で計算される。この数式６は、
参考文献〔４〕に示されている。 参考文献〔４〕 A.Yariv,”光エレクトロニクスの基礎,"丸善,1974．
強度透過率は次の数式６で計算される。この数式６は、
参考文献〔４〕に示されている。 参考文献〔４〕 A.Yariv,”光エレクトロニクスの基礎,"丸善,1974．
【００２５】
【数６】
【００２６】ここで、δはフィルタ膜を一往復した時に
生じる位相変化であり、次の数式７で与えられる。
生じる位相変化であり、次の数式７で与えられる。
【００２７】
【数７】
【００２８】ただし、ｎ：媒質２の屈折率、ｌ：フィル
タ膜厚、λ：入射光波長である。
タ膜厚、λ：入射光波長である。
【００２９】入射角度０[rad]のとき透過中心波長が１
５６０nmになるとすると、２ｎｌ＝１５６０×１０~9×
ｍ（ｍ：自然数）が成り立つ。ｍ＝２００、ε1＝１、
ε2＝３．７８と仮定し、ＴＭ偏波光を入射角度０，
０．４[rad]として入射したときのＡＴＤＭフィルタ１
９の透過波長特性ＴTMを図５（ａ）に示す。
５６０nmになるとすると、２ｎｌ＝１５６０×１０~9×
ｍ（ｍ：自然数）が成り立つ。ｍ＝２００、ε1＝１、
ε2＝３．７８と仮定し、ＴＭ偏波光を入射角度０，
０．４[rad]として入射したときのＡＴＤＭフィルタ１
９の透過波長特性ＴTMを図５（ａ）に示す。
【００３０】ここで、透過中心波長は入射角度０[rad]
のとき１５６０nm、０．４[rad]のとき１５２８．３９n
mである。本図から、入射角度を変化させるとフィルタ
の透過帯域幅が増加することがわかる。
のとき１５６０nm、０．４[rad]のとき１５２８．３９n
mである。本図から、入射角度を変化させるとフィルタ
の透過帯域幅が増加することがわかる。
【００３１】図５（ｂ）に上記条件においてＴＥ偏波光
を入力した場合のフィルタ透過波長特性ＴTEを示す。こ
の図５（ｂ）からわかるように、フィルタの透過帯域幅
はＴＭ波の場合とは逆に減少している。このように、Ｔ
Ｍ、ＴＥいずれの偏波を入射した場合でも、ＡＴＤＭフ
ィルタ１９の透過帯域幅は入射光角度の変化に伴い変化
する。よって、ＡＴＤＭフィルタ１９を前記ＦＰ光共振
器の偏波回転鏡（ＢＰＦ入り）１８のループ部に適用す
ると、ＡＴＤＭフィルタ１９の回転に従って透過帯域幅
が変化するため、光パルスの周回回数が減少するという
問題点がある。
を入力した場合のフィルタ透過波長特性ＴTEを示す。こ
の図５（ｂ）からわかるように、フィルタの透過帯域幅
はＴＭ波の場合とは逆に減少している。このように、Ｔ
Ｍ、ＴＥいずれの偏波を入射した場合でも、ＡＴＤＭフ
ィルタ１９の透過帯域幅は入射光角度の変化に伴い変化
する。よって、ＡＴＤＭフィルタ１９を前記ＦＰ光共振
器の偏波回転鏡（ＢＰＦ入り）１８のループ部に適用す
ると、ＡＴＤＭフィルタ１９の回転に従って透過帯域幅
が変化するため、光パルスの周回回数が減少するという
問題点がある。
【００３２】本発明の目的は、上記のような問題点を解
決し、さらに広帯域の光周波数基準光パルス列を得るこ
とができる光共振器および該光共振器を用いた光周波数
掃引装置を提供することである。
決し、さらに広帯域の光周波数基準光パルス列を得るこ
とができる光共振器および該光共振器を用いた光周波数
掃引装置を提供することである。
【００３３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光共振器は、光路の伝搬光に予め定めた周
波数シフトを与える光周波数シフタと、前記伝搬光の偏
波状態を回転させる偏波回転素子と、前記伝搬光の周波
数シフトに追随して透過中心周波数の変化する波長可変
光バンドパスフィルタを備え、前記伝搬光を、前記光路
中で往復させ、前記偏波回転素子により偏波状態を回転
させながら、前記波長可変光バンドパスフィルタを往復
させるように構成したことを特徴とする。
に、本発明の光共振器は、光路の伝搬光に予め定めた周
波数シフトを与える光周波数シフタと、前記伝搬光の偏
波状態を回転させる偏波回転素子と、前記伝搬光の周波
数シフトに追随して透過中心周波数の変化する波長可変
光バンドパスフィルタを備え、前記伝搬光を、前記光路
中で往復させ、前記偏波回転素子により偏波状態を回転
させながら、前記波長可変光バンドパスフィルタを往復
させるように構成したことを特徴とする。
【００３４】本発明の光周波数掃引装置は、上記構成の
光共振器と、該光共振器に光パルスを入力する手段と、
該入力された光パルスが光共振器中を往復することによ
り得られる、周波数がステップ状に掃引された光パルス
列を取り出す手段とを備えたことを特徴とする。
光共振器と、該光共振器に光パルスを入力する手段と、
該入力された光パルスが光共振器中を往復することによ
り得られる、周波数がステップ状に掃引された光パルス
列を取り出す手段とを備えたことを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明を適用
した光周波数掃引装置の一実施の形態を示す構成図であ
る。この実施形態における光周波数掃引装置と図２に示
した従来の光周波数掃引装置との基本的な相違点は、偏
波回転鏡１内に図２で示した波長固定ＢＰＦ１７を設け
ていないことと、ＦＲＭ１４と光遅延線１２との間に波
長可変ＢＰＦ１３を設けたことである。この他の構成は
図２の従来構成と同じである。すなわち、この実施形態
の偏波回転鏡１は、光周波数シフタ３、光スイッチ４、
光アイソレータ５、偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２
とから構成されている。
形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明を適用
した光周波数掃引装置の一実施の形態を示す構成図であ
る。この実施形態における光周波数掃引装置と図２に示
した従来の光周波数掃引装置との基本的な相違点は、偏
波回転鏡１内に図２で示した波長固定ＢＰＦ１７を設け
ていないことと、ＦＲＭ１４と光遅延線１２との間に波
長可変ＢＰＦ１３を設けたことである。この他の構成は
図２の従来構成と同じである。すなわち、この実施形態
の偏波回転鏡１は、光周波数シフタ３、光スイッチ４、
光アイソレータ５、偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２
とから構成されている。
【００３６】ここで、波長可変ＢＰＦ１３は、同期制御
回路１５により、光スイッチ４および光パルス変調器７
のスイッチ動作、光パルス変調動作と周期的動作を達成
するように、透過帯域（透過中心周波数）が制御され
る。
回路１５により、光スイッチ４および光パルス変調器７
のスイッチ動作、光パルス変調動作と周期的動作を達成
するように、透過帯域（透過中心周波数）が制御され
る。
【００３７】このような構成において、光周波数の基準
を与えるマスターレーザ６から発生された連続光は、光
パルス変調器７によりパルスに変調され、Ｖ偏波に調整
された後、光周波数シフタ３の０次光ポート８より入力
される。入力された光パルスは、周波数シフト幅がΔｆ
の光周波数シフタ３によって周波数シフトを受けた後、
光スイッチ４、光アイソレータ５を通過し、ＰＢＳ２の
ポートＣに入力され、ポートＡより出力される。
を与えるマスターレーザ６から発生された連続光は、光
パルス変調器７によりパルスに変調され、Ｖ偏波に調整
された後、光周波数シフタ３の０次光ポート８より入力
される。入力された光パルスは、周波数シフト幅がΔｆ
の光周波数シフタ３によって周波数シフトを受けた後、
光スイッチ４、光アイソレータ５を通過し、ＰＢＳ２の
ポートＣに入力され、ポートＡより出力される。
【００３８】その後、光増幅媒質９において増幅され、
ＷＤＭカプラ１０、光カプラ１１、光遅延線１２、波長
可変ＢＰＦ１３を通過し、ＦＲＭ１４により偏波状態を
９０度回転された後、再び同一の光路を偏波回転鏡１内
のＰＢＳ２のポートＡまで戻る。このとき、ＰＢＳ２と
ＦＲＭ１４の間の光路の複屈折と偏波依存性損失（ＰＤ
Ｌ）の効果はＦＲＭ１４による偏波回転により完全に相
殺されているため、光パルスはＨ偏波になっている。
ＷＤＭカプラ１０、光カプラ１１、光遅延線１２、波長
可変ＢＰＦ１３を通過し、ＦＲＭ１４により偏波状態を
９０度回転された後、再び同一の光路を偏波回転鏡１内
のＰＢＳ２のポートＡまで戻る。このとき、ＰＢＳ２と
ＦＲＭ１４の間の光路の複屈折と偏波依存性損失（ＰＤ
Ｌ）の効果はＦＲＭ１４による偏波回転により完全に相
殺されているため、光パルスはＨ偏波になっている。
【００３９】ポートＡよりＰＢＳ２に入力された光パル
スは、ポートＢより出力され、光周波数シフタ３に至る
経路の点ＤにおいてＶ偏波に変換された後、光周波数シ
フタ３に再び到達する。波長可変ＢＰＦ１３は、光パル
スの周波数変化に追随してその透過中心周波数を変化す
るよう制御される。光パルス変調器７と光スイッチ４と
波長可変ＢＰＦ１３は、前記のように、周期的動作を達
成するため同期制御回路１５により同期制御されてお
り、結果として出力ポート１６から△ｆずつ周波数シフ
トした光パルス列ｆｏ，ｆｏ＋Δｆ、ｆｏ＋２Δｆ、…
…ｆｏ＋ｎΔｆが周期的に出力される。
スは、ポートＢより出力され、光周波数シフタ３に至る
経路の点ＤにおいてＶ偏波に変換された後、光周波数シ
フタ３に再び到達する。波長可変ＢＰＦ１３は、光パル
スの周波数変化に追随してその透過中心周波数を変化す
るよう制御される。光パルス変調器７と光スイッチ４と
波長可変ＢＰＦ１３は、前記のように、周期的動作を達
成するため同期制御回路１５により同期制御されてお
り、結果として出力ポート１６から△ｆずつ周波数シフ
トした光パルス列ｆｏ，ｆｏ＋Δｆ、ｆｏ＋２Δｆ、…
…ｆｏ＋ｎΔｆが周期的に出力される。
【００４０】光パルスが波長可変ＢＰＦ１３を通過する
際の偏波状態は、光路を図１の右方向に伝搬する際と左
方向に伝搬する際とで直交しているため、透過中心周波
数の制御に伴う波長可変ＢＰＦ１３のフィルタ透過帯域
幅の変化は抑圧される。
際の偏波状態は、光路を図１の右方向に伝搬する際と左
方向に伝搬する際とで直交しているため、透過中心周波
数の制御に伴う波長可変ＢＰＦ１３のフィルタ透過帯域
幅の変化は抑圧される。
【００４１】すなわち、図５（ａ）、（ｂ）により説明
したように、ＡＴＤＭフィルタ１９を回転させ、入射光
角度を０[rad]から０．４[rad]に変化させた場合、ＴＭ
偏波光を入力した図５（ａ）では透過帯域幅は増加する
のに対し、ＴＥ偏波光を入力した図５（ｂ）では減少し
ている。よって、図１の実施形態で示すように、伝搬光
が波長可変ＢＰＦ１３を往復する構成にし、偏波回転素
子（偏波回転鏡１とＦＲＭ１４）により右方向伝搬時と
左方向伝搬時の偏波方向を直交させることにより、上記
透過帯域幅の変化をキャンセルし、透過帯域幅の変化を
抑圧することができる。
したように、ＡＴＤＭフィルタ１９を回転させ、入射光
角度を０[rad]から０．４[rad]に変化させた場合、ＴＭ
偏波光を入力した図５（ａ）では透過帯域幅は増加する
のに対し、ＴＥ偏波光を入力した図５（ｂ）では減少し
ている。よって、図１の実施形態で示すように、伝搬光
が波長可変ＢＰＦ１３を往復する構成にし、偏波回転素
子（偏波回転鏡１とＦＲＭ１４）により右方向伝搬時と
左方向伝搬時の偏波方向を直交させることにより、上記
透過帯域幅の変化をキャンセルし、透過帯域幅の変化を
抑圧することができる。
【００４２】図６に、ＴTMとＴTEの相乗平均（√（ＴTM
×ＴTE））を、入射光角度を０[rad]と０．４[rad]につ
いてプロットした結果を示す。このように、本実施形態
の構成によれば、入射角度の変化による波長可変ＢＰＦ
１３の透過帯域幅の変化が抑圧され、その結果として、
光パルスの周回回数を従来構成に比べて増大することが
できるという効果が得られる。
×ＴTE））を、入射光角度を０[rad]と０．４[rad]につ
いてプロットした結果を示す。このように、本実施形態
の構成によれば、入射角度の変化による波長可変ＢＰＦ
１３の透過帯域幅の変化が抑圧され、その結果として、
光パルスの周回回数を従来構成に比べて増大することが
できるという効果が得られる。
【００４３】これにより、波長可変ＢＰＦ１３の透過中
心周波数の制御に関わらず、そのフィルタ透過帯域幅が
安定に保たれ、多数の光パルス周回が可能となる。
心周波数の制御に関わらず、そのフィルタ透過帯域幅が
安定に保たれ、多数の光パルス周回が可能となる。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光共振器
は、光路の伝搬光に予め定めた周波数シフトを与える光
周波数シフタと、前記伝搬光の偏波状態を回転させる偏
波回転素子と、前記伝搬光の周波数シフトに追随して透
過中心周波数の変化する波長可変光バンドパスフィルタ
とを設け、前記伝搬光を前記光路中で往復させ、前記偏
波回転素子により偏波状態を回転させながら前記波長可
変光バンドパスフィルタとを通過させるように構成した
ため、外部からパルス化された光周波数基準光を入力し
て周回させることにより、従来に比べより広帯域の光周
波数基準光パルス列を出力することが可能になるなどの
効果がある。
は、光路の伝搬光に予め定めた周波数シフトを与える光
周波数シフタと、前記伝搬光の偏波状態を回転させる偏
波回転素子と、前記伝搬光の周波数シフトに追随して透
過中心周波数の変化する波長可変光バンドパスフィルタ
とを設け、前記伝搬光を前記光路中で往復させ、前記偏
波回転素子により偏波状態を回転させながら前記波長可
変光バンドパスフィルタとを通過させるように構成した
ため、外部からパルス化された光周波数基準光を入力し
て周回させることにより、従来に比べより広帯域の光周
波数基準光パルス列を出力することが可能になるなどの
効果がある。
【図１】本発明を適用した光周波数掃引装置の第１の実
施形態を示す構成図である。
施形態を示す構成図である。
【図２】従来の光周波数掃引装置の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図３】偏波回転鏡の原理を説明するための図である。
【図４】角度チューニング型誘電体多層膜フィルタの動
作原理を示す説明図である。
作原理を示す説明図である。
【図５】角度チューニング型誘電体多層膜フィルタのフ
ィルタ角度を変化させた場合における透過帯域幅の変化
を示す図である。
ィルタ角度を変化させた場合における透過帯域幅の変化
を示す図である。
【図６】本発明の構成において、角度チューニング型誘
電体多層膜フィルタのフィルタ角度を変化させた場合に
おける透過帯域幅の変化を示す図である。
電体多層膜フィルタのフィルタ角度を変化させた場合に
おける透過帯域幅の変化を示す図である。
１…偏波回転鏡、２…偏波ビームスプリッタ（ＰＢ
Ｓ）、３…光周波数シフタ、４…光スイッチ、５…光ア
イソレータ、６…マスターレーザ、７…光パルス変調
器、８…０次光ポート、９…光増幅媒質、１０…ＷＤＭ
カプラ、１１…光カプラ、１２…光遅延線、１３…波長
可変バンドパスフィルタ（波長可変ＢＰＦ）、１４…フ
ァラデーローテーターミラー（ＦＲＭ）、１５…同期制
御回路、１６…出力ポート、１７…波長固定バンドパス
フィルタ（波長固定ＢＰＦ）、１８…偏波回転鏡（ＢＰ
Ｆ入り）、１９…角度チューニング型誘電体多層膜（Ａ
ＴＤＭ）フィルタ、２０…回転軸。
Ｓ）、３…光周波数シフタ、４…光スイッチ、５…光ア
イソレータ、６…マスターレーザ、７…光パルス変調
器、８…０次光ポート、９…光増幅媒質、１０…ＷＤＭ
カプラ、１１…光カプラ、１２…光遅延線、１３…波長
可変バンドパスフィルタ（波長可変ＢＰＦ）、１４…フ
ァラデーローテーターミラー（ＦＲＭ）、１５…同期制
御回路、１６…出力ポート、１７…波長固定バンドパス
フィルタ（波長固定ＢＰＦ）、１８…偏波回転鏡（ＢＰ
Ｆ入り）、１９…角度チューニング型誘電体多層膜（Ａ
ＴＤＭ）フィルタ、２０…回転軸。
フロントページの続き (72)発明者 堀口 常雄 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2H079 AA08 BA02 CA09 EA09 KA05 KA06 KA11 5F072 AB09 AK06 HH07 KK15 KK30 LL17 MM03 SS06 YY15
Claims (2)
- 【請求項１】 光路の伝搬光に予め定めた周波数シフト
を与える光周波数シフタと、 前記伝搬光の偏波状態を回転させる偏波回転素子と、 前記伝搬光の周波数シフトに追随して透過中心周波数の
変化する波長可変光バンドパスフィルタとを光路中に備
え、 前記伝搬光を、前記光路中で往復させ、前記偏波回転素
子により偏波状態を回転させながら、前記波長可変光バ
ンドパスフィルタを往復させ、光周波数が予め定めた周
波数シフト幅で変化する光信号を出力することを特徴と
する光共振器。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光共振器と、 該光共振器に光パルスを入力する手段と、 入力された光パルスが前記光共振器中を往復することに
より周波数がステップ状に掃引された光パルス列を取り
出す手段とを備えたことを特徴とする光周波数掃引装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22811599A JP2001053365A (ja) | 1999-08-12 | 1999-08-12 | 光共振器およびそれを用いた光周波数掃引装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22811599A JP2001053365A (ja) | 1999-08-12 | 1999-08-12 | 光共振器およびそれを用いた光周波数掃引装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001053365A true JP2001053365A (ja) | 2001-02-23 |
Family
ID=16871448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22811599A Pending JP2001053365A (ja) | 1999-08-12 | 1999-08-12 | 光共振器およびそれを用いた光周波数掃引装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001053365A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016507892A (ja) * | 2012-12-21 | 2016-03-10 | デイビッド ウェルフォード， | 光の波長放出を狭幅化するためのシステムおよび方法 |
-
1999
- 1999-08-12 JP JP22811599A patent/JP2001053365A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016507892A (ja) * | 2012-12-21 | 2016-03-10 | デイビッド ウェルフォード， | 光の波長放出を狭幅化するためのシステムおよび方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0828178B1 (en) | Wavelength conversion apparatus with improved efficiency, easy adjustability, and polarization insensitivity | |
| US6970484B2 (en) | Laser tuning by spectrally dependent spatial filtering | |
| US6222964B1 (en) | Ultra-fast tunable optical filters | |
| USRE41642E1 (en) | Precisely wavelength-tunable and wavelength-switchable narrow linewidth lasers | |
| US6847662B2 (en) | Wavelength-selectable laser capable of high-speed frequency control | |
| CA2004998C (en) | Integrated acousto-optic filters and switches | |
| US8130802B2 (en) | Tunable laser | |
| US7239442B2 (en) | Optical frequency comb generator | |
| US5101291A (en) | Optical frequency conversion device | |
| JPH04297081A (ja) | 光学掃引発振器 | |
| EP1343227B1 (en) | Generating electronic carrier signals in the optical domain | |
| US7002696B1 (en) | Band pass interferometer with tuning capabilities | |
| JP3460724B2 (ja) | 光学発振器 | |
| US20080231861A1 (en) | Polarization Maintaining Optical Delay Circuit | |
| JPH0878787A (ja) | 波長可変光源装置 | |
| JP2001053365A (ja) | 光共振器およびそれを用いた光周波数掃引装置 | |
| JPH09318832A (ja) | 短パルス光源 | |
| JPH02114691A (ja) | 半導体レーザーの外部共振器 | |
| JPH0563265A (ja) | 光フアイバリングレ―ザ | |
| JPH08334800A (ja) | 光信号増幅器 | |
| KR100281642B1 (ko) | 유도 브릴루앙 산란과 어븀 다 파장 생성기 | |
| JP2003198021A (ja) | ファイバレーザ | |
| JP2002062488A (ja) | 光周波数掃引装置 | |
| Korotky et al. | Integrated‐optic, narrow‐linewidth laser | |
| Forster et al. | Narrow linewidth operation of an erbium fiber laser containing a chirped Bragg grating etalon |