JP2008129205A

JP2008129205A - パルス光源

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Publication number: JP2008129205A
Application number: JP2006312135A
Authority: JP
Inventors: Junji Oguri; 淳司小栗; Shunichi Matsushita; 俊一松下; Takashi Inoue; 崇井上
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】高非線形ファイバが不要で、光増幅器の非線形・分散・利得の詳細な最適化が不要で、種パルス光源の制約が少なく、かつ、ペデスタルが少ない増幅された光パルスを発生可能なパルス光源を提供する。
【解決手段】パルス光源は、繰り返し周波数が可変の種パルスを出力する種パルス光源１と、正常分散および３次の非線形効果を持つ正常分散ＥＤＦＡ２と、フィルタ３とを備える。正常分散ＥＤＦＡ２の３次の非線形効果である自己位相変調を用いて種パルスのスペクトルを広げる。スペクトルが広げられた種パルスの中心波長付近にはペデスタルが存在する。このスペクトルが広げられた種パルスの中心波長付近を外した領域をフィルタ３で切り出すことで、ペデスタルの少ない光パルスを発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、パルス光源、特にピークパワーの大きいパルスを必要とする計測、分光、物理、バイオなどの非通信の分野に用いるのに好適なパルス光源に関する。

パルス光源に関する従来技術として、以下のようなものが知られている。

（１）非線形媒質（Nonlinear medium）により自己位相変調（SPM：self phase modulation）で広がったスペクトルをフィルタリングすることにより信号強度を揃える技術（例えば、特許文献１参照）。この技術では、非線形媒質によりＳＰＭで広がったスペクトルをフィルタリングすることにより信号強度を揃えるようにしている。

（２）高非線形ファイバ（HNLF：highly-nonlinear fiber）でＳＣ(supercontinuum)を発生させてフィルタリングすることによりペデスタルを抑制する技術（例えば、非特許文献２参照）。この技術では、高非線形ファイバでスペクトルを広げている。

（３）利得スイッチ光源と、パルス圧縮器と、エルビウム添加ファイバ増幅器(EDFA：Erbium Doped Fiber Amplifier)と、高非線形ファイバ（HNLF）と、フィルタとを備えた構成のパルス光源（例えば、非特許文献３参照）。このパルス光源では、種パルス光源としての利得スイッチ光源（半導体レーザを電流で変調して比較的短いパルスを発生する）を使い、このパルスをパルス圧縮器で圧縮して、ＥＤＦＡで増幅する。この後、この増幅した信号を高非線形ファイバでスペクトルを広げてフィルタリングすることによりペデスタルを抑制している。

（４）高非線形ファイバ（HNLF）のＳＰＭでスペクトルを広げてフィルタリングすることによりペデスタルを抑制する技術（例えば、非特許文献４参照）。

（５）正常分散ＥＤＦＡを用いてＳＣを発生させる技術（例えば、非特許文献５参照）。この技術では、広帯域でフラットなスペクトルを目指している。また、正常分散ＥＤＦＡの非線形・分散・利得の詳細な最適化を行い、シミラリトンを発生させている。また、通常のＥＤＦＡのＥＤＦ長が数ｍ〜数１０ｍであるのに対し、１ｋｍのＥＤＦを使用している。
P.V. Mamyshev, ECOC1998,475 K. Taira et al.,CLEO2003, CThQ3. A. Oguri et al., CLEO-PR2005, CThC3-P4 K. Igarashi et al., ECOC2005, Mo3.4.2. Y. Ozeki et al., EL, 38, 1642(2002)

ところで、上記非特許文献（１）〜（４）に記載された技術はいずれも、高非線形ファイバ（HNLF）のＳＰＭでスペクトルを広げる方式であり、高非線形ファイバが必要となる。このように高非線形ファイバのＳＰＭによりスペクトルを広帯域化する方式では、非線形媒質によって発生するチャープは非線形であり、ペデスタルの少ない綺麗な光パルスを得るのが難しいという問題があった。

また、上記非特許文献（５）では、正常分散ＥＤＦＡの自己位相変調（非線形現象）と、利得と、分散とをうまく組み合わせることでシミラリトンを発生させている。このシミラリトンは、線形チャープを持っていて、放物線形状のスペクトルの時間波形を持っている。しかしながら、この非特許文献（５）に記載された技術では、正常分散ＥＤＦＡの非線形・分散・利得の詳細な最適化が必要となるという問題があった。また、この技術では、種パルス光源が限定されたものになり易いという問題があった。つまり、種パルス光源は、世の中の一般的なものはモードロックレーザがほとんどであり、パルス幅が５００〜６００フェムト秒程度のかなりピークパワーの高い光源を使わないと、通常のＥＤＦＡではなかなかシミラリトンはできないことが経験的にわかっている。このように、種パルス光源がモードロックレーザにほぼ限定されてしまう。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、高非線形ファイバが不要で、光増幅器の非線形・分散・利得の詳細な最適化が不要で、種パルス光源の制約が少なく、かつ、ペデスタルが少ない増幅された光パルスを発生可能なパルス光源を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るパルス光源は、繰り返し周波数が可変の種パルスを出力する種パルス光源と、正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器と、フィルタと、を備え、前記光増幅器の３次の非線形効果を用いて前記種パルスのスペクトルを広げ、前記光増幅器でスペクトルが広げられた種パルスの中心波長を外した領域を前記フィルタで切り出して光パルスを発生させる、ことを要旨とする。

この態様によれば、種パルス光源から出力される種パルスのスペクトルを光増幅器の３次の非線形効果、例えば自己位相変調（SPM）により広げ、スペクトルが広げられた種パルスの中心波長を外した領域をフィルタで切り出して光パルスを発生させるので、ペデスタルの少ない光パルスを発生させることができる。また、種パルスのスペクトルを広げるための高非線形ファイバが不要になる。さらに、光増幅器の非線形・分散・利得の詳細な最適化が不要で、種パルス光源の制約が少なくなる。従って、高非線形ファイバが不要で、光増幅器の非線形・分散・利得の詳細な最適化が不要で、種パルス光源の制約が少なく、かつ、ペデスタルが少ない増幅された光パルスを発生可能なパルス光源を得ることができる。なお、フィルタとして、例えばＢＰＦ（Band-Pass Filter），ＬＷＰＦ(Long Wave Pass Filter)，ＳＷＰＦ(Short Wave Pass Filter)などが使用可能である。

本発明の他の態様に係るパルス光源は、前記種パルス光源は、半導体レーザを直接変調する方式のレーザ光源を備えることを要旨とする。

この態様によれば、直接変調タイプだと、繰り返し周波数を大幅に変えられる。モードロックレーザでは、多少は変えられるが、基本的には繰り返し周波数は固定である。繰り返し周波数を大幅に変えられることにより、計測、分光、物理、バイオなどの非通信の分野における適用範囲が広がる。

本発明の他の態様に係るパルス光源は、前記直接変調する方式のレーザ光源は、半導体レーザを利得スイッチ駆動する利得スイッチ光源であることを要旨とする。この態様によれば、繰り返し周波数を大幅に変えられる。

本発明の他の態様に係るパルス光源は、前記種パルス光源は、前記種パルスをチャープ補償する分散補償ファイバを備えることを要旨とする。この態様によれば、ペデスタルがさらに抑制されたより綺麗な光パルスを発生することができる。

本発明の他の態様に係るパルス光源は、前記種パルス光源は、前記種パルスを圧縮するパルス圧縮器を備えることを要旨とする。

半導体レーザを直接変調する方式のレーザ光源或いは半導体レーザを利得スイッチ駆動する利得スイッチ光源からの種パルスは、数ｐｓ程度の若干太いパルス幅のものしか出せない。この態様によれば、種パルスをパルス圧縮器でもっとパルス幅の小さいパルスにすることができるので、光増幅器でより大きな３次の非線形効果（自己位相変調）を起こして種パルスのスペクトルを広げ易くなる。これにより、パルス幅のより小さい光パルスが得られる。

本発明の他の態様に係るパルス光源は、前記パルス圧縮器は、ＣＰＦ，ＤＤＦ，ＳＤＰＦおよびＣＤＰＦのいずれかであることを要旨とする。

なお、ここにいう「ＣＰＦ」は、(comb-like profiled fiber)の略語で、非線形光ファイバ(HNLF)と単一モード光ファイバ(SMF)のペアを多段接続した構成を有するものである。「ＤＤＦ」は、(dispersion decreasing profiled fiber)の略語である。「ＳＤＰＦ」は、(step-like dispersion profiled fiber)の略語で、分散の異なる複数の光ファイバを用いてファイバ長手方向の分散プロファイルを変化させたものである。また、「ＣＤＰＦ」は、(comb-like dispersion profiled fiber)の略語で、分散の異なる２種類の光ファイバを用いてファイバ長手方向の分散プロファイルを変化させたものである。

本発明の他の態様に係るパルス光源は、前記種パルス光源は、半導体レーザを利得スイッチ駆動する利得スイッチ光源と、前記種パルスをチャープ補償する分散補償ファイバと、該分散補償ファイバでチャープ補償された前記種パルスを増幅する第２の光増幅器と、前記種パルスを圧縮するパルス圧縮器と、を備えることを要旨とする。

この態様によれば、利得スイッチ光源からの種パルスはチャープを持っているので、これを分散補償ファイバで補償することができる。この種パルスは、第２の光増幅器で増幅され、パルス圧縮器で圧縮される。これにより、チャープ補償され、ピークパワーが大きくかつパルス幅の小さい種パルスを種パルス光源から出力することができる。従って、ピークパワの大きいパルスを必要とする計測、分光、物理、バイオなどの非通信の分野に用いるのに好適なパルス光源を実現することができる。

本発明の他の態様に係るパルス光源は、前記正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器および前記第２の光増幅器は偏波保持型の光増幅器であることを要旨とする。

この態様によれば、直線偏光の光パルスを発生するパルス光源を実現することができ、アプリケーション側から好ましい。もう一つは、直線偏光の種パルスを正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器に入力した方がこの光増幅器での非線形が起き易くなり、好ましい。

本発明の他の態様に係るパルス光源は、前記フィルタで切り出された前記光パルスを増幅する第３の光増幅器を備えることを要旨とする。この態様によれば、ペデスタルが少ない綺麗になった光パルスを第３の光増幅器で増幅するので、エネルギの無駄が少なくて、効率的である。

本発明の他の態様に係るパルス光源は、前記正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器が希土類添加光ファイバ増幅器であることを要旨とする。

本発明の他の態様に係るパルス光源は、前記希土類添加光ファイバ増幅器がＥＤＦＡ，ＴＤＦＡ，ＹＤＦＡのいずれかであることを要旨とする。

本発明の他の態様に係るパルス光源は、前記正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器でスペクトルが広げられた種パルスのスペクトルは少なくとも前記種パルスの３倍以上広がっていることを要旨とする。

本発明の他の態様に係るパルス光源は、前記正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器の最大非線形位相シフトがπ以上であることを要旨とする。

なお、ここにいう「非線形位相シフトφ」は、下記の式で定義される。
φ＝γ∫_o ^LＰdz
ここで、γは非線形定数、Ｐはピークパワー、ｚはファイバの長手方向の長さである。

光増幅器では利得があるので、Ｐがファイバの長さに応じて増加する。ファイバの長手方向の長さｚが０からＬまでの範囲でのＰの積分値とγの積が、正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器の非線形（非線形位相シフト）の強さを示す度合いである。光通信などの分野では、通常は光増幅器で非線形が起きないように使うので、φが例えば0.1以下になるようにし、非線形がなるべく起きない領域で使っている。この態様によれば、正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器の最大非線形位相シフトがπ以上とすることで、その光増幅器に入力する種パルスの強度が、通常光通信で使うレベルよりはるかに大きくなり、ピークパワーの大きな光パルスが得られる。これにより、特にピークパワーの大きいパルスを必要とする計測、分光、物理、バイオなどの非通信の分野に用いるのに好適なパルス光源を実現することができる。

本発明の他の態様に係るパルス光源は、前記正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器のファイバ長さが１００ｍ以下であることを要旨とする。

本発明の他の態様に係るパルス光源は、前記フィルタの後に分散補償器を設けたことを要旨とする。

この態様によれば、フィルタで切り出されたパルスの分散補償をすることにより、フィルタで切り出された後のパルスよりもパルスの時間幅を短くすることができる。

本発明によれば、高非線形ファイバが不要で、光増幅器の非線形・分散・利得の最適化が不要で、種パルス光源の制約が少なく、かつ、ペデスタルが少ない増幅された光パルスを発生可能なパルス光源を得ることができる。また、スペクトルを広げているのは正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器であるので、低コストのパルス光源を実現することができる。

本発明を具体化したパルス光源の各実施態様を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るパルス光源の概略構成を示している。図２はパルス光源各部でのスペクトルを、図３は同各部での時間波形をそれぞれ示している。

パルス光源は、図１に示すように、繰り返し周波数が可変の種パルス１０（図２（Ａ），図３（Ａ）参照）を出力する種パルス光源１と、正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器としての正常分散ＥＤＦＡ２と、フィルタ３と、を備える。種パルス光源１と、正常分散ＥＤＦＡ２と、フィルタ３とは、光ファイバ４で接続されている。

このパルス光源は、正常分散ＥＤＦＡ２の３次の非線形効果である自己位相変調(SPM)を用いて種パルス１０のスペクトルを広げるようになっている。正常分散ＥＤＦＡ２でスペクトルが広げられた種パルス１１（図２（Ｂ）参照）の中心波長付近にはペデスタル１２が存在する。このスペクトルが広げられた種パルス１１の中心波長付近を外した領域をフィルタ３で切り出すことで、ペデスタルの少ない光パルス１３（図２（Ｃ），図３（Ｂ）参照）を発生させるようになっている。

フィルタ３は、ＢＰＦ（Band-Pass Filter），ＬＷＰＦ(Long Wave Pass Filter)，ＳＷＰＦ(Short Wave Pass Filter)のいずれかが用いられる。また、このフィルタ３は、切り出す波長が可変の波長可変フィルタで、カセット（図示省略）に例えば誘電体多層膜フィルタが入っていて、マイクロメータで誘電体多層膜フィルタの角度を変えると、切り出す波長が変わるようになっている。

また、正常分散および３次の非線形効果を持つ正常分散ＥＤＦＡ２のファイバ長さ（ＥＤＦ長）は、例えば１００ｍ以下である。

なお、フィルタ３の後に分散補償器を設けてもよい。この構成により、フィルタ３で切り出されたパルスの分散補償をすることにより、フィルタ３で切り出された後のパルスよりもパルスの時間幅を短くすることができる。

以上の構成を有する第１実施形態によれば、以下のような作用効果を奏する。

○種パルス光源１から出力される種パルス１０のスペクトルを正常分散ＥＤＦＡ２の３次の非線形効果である自己位相変調（SPM）により広げ、スペクトルが広げられた種パルス１１の中心波長を外した領域をフィルタ３で切り出して光パルス１３を発生させるので、ペデスタルの少ない光パルスを発生させることができる。

○種パルス１０のスペクトルを広げるための高非線形ファイバが不要になる。

○正常分散ＥＤＦＡ２の非線形・分散・利得の詳細な最適化が不要で、種パルス光源１の制約が少なくなる。

○従って、高非線形ファイバが不要で、正常分散ＥＤＦＡ２の非線形・分散・利得の詳細な最適化が不要で、種パルス光源の制約が少なく、かつ、ペデスタルが少ない増幅された光パルスを発生可能なパルス光源を得ることができる。

○種パルス１０のスペクトルを広げているのは正常分散および３次の非線形効果である自己位相変調（SPM）を持つ正常分散ＥＤＦＡ２であるので、低コストのパルス光源を実現することができる。

○チャープは上記非特許文献５に記載された技術のシミラリトンほど綺麗な線形チャープである必要はない。どちらかというと、正常分散ＥＤＦＡ２に非線形チャープと線形チャープの中間のチャープを持つパルスを入力すれば、出力される光パルス１３としては十分に綺麗なものが得られる。

○パルス光源は、正常分散および３次の非線形効果を持つ正常分散ＥＤＦＡ２の最大非線形位相シフトがπ以上であるのが望ましい。ここにいう「非線形位相シフトφ」は、上記の式で定義される。このように正常分散および３次の非線形効果を持つ正常分散ＥＤＦＡ２の最大非線形位相シフトがπ以上にすることにより、正常分散ＥＤＦＡ２に入力する種パルスの強度が、通常光通信で使うレベルよりはるかに大きくなり、ピークパワーの大きな光パルス１３が得られる。これにより、特にピークパワーの大きいパルスを必要とする計測、分光、物理、バイオなどの非通信の分野に用いるのに好適なパルス光源を実現することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るパルス光源を図４、図５（Ａ），（Ｂ）および図６に基づいて説明する。図４は第２実施形態に係るパルス光源の概略構成を示している。図５（Ａ）は種パルス光源から出力される種パルスのスペクトルを示している。図５（Ｂ）は正常分散ＥＤＦＡの自己位相変調(SPM)を用いてスペクトルが広げられた種パルスのスペクトルと、それがフィルタで切り出された後のスペクトルとをそれぞれ示している。そして、図６はフィルタで切り出されて出力される光パルスの自己相関波形を示している。

本実施形態に係るパルス光源の種パルス光源１は、半導体レーザを利得スイッチ駆動する利得スイッチ光源２１と、該利得スイッチ光源２１から出力される種パルスをチャープ補償する分散補償ファイバ(DCF)２２と、チャープ補償された種パルス（例えば、７psの種パルス）を増幅する第２の光増幅器２３と、該光増幅器２３で増幅された種パルスを圧縮するパルス圧縮器２４と、を備える。パルス圧縮器２４で圧縮されて出力される種パルス１００のパルス幅は例えば約１psである。

利得スイッチ光源 (GSLD)２１は、分布帰還型半導体レーザ(DFB-LD)などの半導体レーザ（図示省略）をパルス発生器(PPG：pulse pattern generator) （図示省略）などからの電気パルス（例えば400psの電気パルス）で利得スイッチ駆動して種パルスを発生するように構成されている。

利得スイッチ光源 (GSLD)２１で発生した種パルスは、分散補償ファイバ２２でチャープ補償される。このチャープ補償された種パルスは、第２の光増幅器２３でパルス圧縮器２４での圧縮に最適なパルスエネルギー（ピークパワー）まで増幅される。この増幅された種パルスは、パルス圧縮器２４で圧縮されて種パルス１００（図５（Ａ）参照）が生成されて、第１の光増幅器２５へ出力される。このようにして種パルス光源１のパルス圧縮器２３から図５に示す種パルス１００が出力される。図５で符号１００ａは種パルス１００のペデスタル成分である。

種パルス光源１の第２の光増幅器２３は、偏波保持型の光増幅器（PM-EDFA）である。また、第１の光増幅器２５は、図１に示す上記正常分散ＥＤＦＡ２と同様に正常分散および３次の非線形効果を持つ正常分散ＥＤＦＡで、この第１の光増幅器２５も偏波保持型の光増幅器（PM-EDFA）である。

そして、パルス圧縮器２３からの種パルス１００が入力される第１の光増幅器２５は、上記第１実施形態の正常分散ＥＤＦＡ２と同様に、正常分散および３次の非線形効果を持つ正常分散ＥＤＦＡである。この第１の光増幅器２５の自己位相変調（ＳＰＭ）を用いてパルス圧縮器２４から出力される種パルス１００（図５（Ａ）参照）のスペクトルを広げるようになっている。第１の光増幅器２５でスペクトルが広げられた種パルス１１０（図５（Ｂ）参照）の中心波長(1550nm)付近にはペデスタル成分１２０が含まれているので、この中心波長(1550nm)付近を外した領域をフィルタ３で切り出すことで、ペデスタルの少ない光パルス１３０（図６参照）を発生させるようになっている。ここでは、フィルタ３は、図５（Ｂ）の曲線２００で示すように、中心波長(1570nm)付近の光を最も透過する波長選択特性を持つように調節されている。

以上の構成を有する第２実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下のような作用効果を奏する。

○種パルス光源１に利得スイッチ光源 (GSLD)２１を用いているので、種パルスの繰り返し周波数を大幅に変えることができる。

○種パルス光源１は、利得スイッチ光源 (GSLD)２１から出力される種パルスをチャープ補償する分散補償ファイバ(DCF)２２を備えているので、ペデスタルがさらに抑制されたより綺麗な光パルス１３０を発生することができる。

○種パルスの発生のために利得スイッチ光源(GSLD)２１を用いると、緩和振動によるペデスタル成分が多くなりがちであった。スペクトルを広げて利得スイッチ光源(GSLD)２１の緩和振動成分を除去することにより、ペデスタルが抑制された綺麗な光パルス１３０を発生することができる。

○半導体レーザを直接変調する方式のレーザ光源或いは半導体レーザを利得スイッチ駆動する利得スイッチ光源からの種パルスは、数ｐｓ程度の若干太いパルス幅のものしか出せない。本実施形態では、種パルス光源１は、利得スイッチ光源 (GSLD)２１から出力されて分散補償ファイバ(DCF)２２でチャープ補償された種パルスを圧縮するパルス圧縮器２４を備えている。この構成により、種パルスをパルス圧縮器２４でもっとパルス幅の小さいパルスにすることができるので、第１の光増幅器２５でより大きな３次の非線形効果（自己位相変調）を起こして種パルスのスペクトルをその非線形効果により広げ易くなる。これにより、パルス幅のより小さい光パルス１３０が得ることができる。

○パルス光源の種パルス光源１は、利得スイッチ光源２１と、分散補償ファイバ２２と、チャープ補償された種パルスを増幅する第２の光増幅器２３と、パルス圧縮器２４と、を備える。この構成により、利得スイッチ光源２１からの種パルスはチャープを持っているので、これを分散補償ファイバ２２で補償することができる。この種パルスは、第２の光増幅器２３で増幅され、パルス圧縮器２４で圧縮される。これにより、チャープ補償され、ピークパワーが大きくかつパルス幅の小さい種パルス１００（図５（Ａ）参照）を種パルス光源１のパルス圧縮器２４から出力することができる。従って、ピークパワーの大きいパルスを必要とする計測、分光、物理、バイオなどの非通信の分野に用いるのに好適なパルス光源を実現することができる。

○正常分散および３次の非線形効果を持つ第１の光増幅器２５および第２の光増幅器２３はそれぞれ偏波保持型の光増幅器（PM-EDFA）である。この構成により、直線偏光の光パルス１３０を発生するパルス光源を実現することができ、アプリケーション側から好ましい。もう一つは、直線偏光の種パルスを正常分散および３次の非線形効果を持つ第１の光増幅器２５に入力した方がこの光増幅器２５での３次の非線形効果（自己位相変調）が起き易くなり、好ましい。

○正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器である第１の光増幅器２５でスペクトルが広げられた種パルス１１０のスペクトルは、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、少なくとも種パルス１００の３倍以上広がっているのが望ましい。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るパルス光源を説明する。
本実施形態に係るパルス光源は、図４に示す上記第２実施形態に係るパルス光源において、フィルタ３で切り出された光パルス１３０（図６参照）を増幅する第３の光増幅器（図示省略）を備える。

以上の構成を有する第３実施形態によれば、上記第２実施形態の奏する作用効果に加えて以下のような作用効果を奏する。

○ペデスタルが少ない綺麗になった光パルス１３０を第３の光増幅器で増幅するので、エネルギの無駄が少なくて、効率的である。

なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記各実施形態では、正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器として正常分散ＥＤＦＡをそれぞれ用いているが、正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器として、正常分散ＥＤＦＡ以外の希土類添加光ファイバ増幅器を用いた構成にも本発明は適用可能である。つまり、正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器として、ＥＤＦＡ，ＴＤＦＡ，ＹＤＦＡのいずれかの希土類添加光ファイバ増幅器を用いても良い。

・上記第２実施形態では、種パルス光源１は、半導体レーザを利得スイッチ駆動する利得スイッチ光源２１を備えた構成について説明したが、種パルス光源１が半導体レーザを直接変調する方式のレーザ光源を備えた構成のパルス光源にも本発明は適用可能である。この構成により、繰り返し周波数を大幅に変えられる。モードロックレーザでは、多少は変えられるが、基本的には繰り返し周波数は固定である。繰り返し周波数を大幅に変えられることにより、計測、分光、物理、バイオなどの非通信の分野における適用範囲が広がる。

第１実施形態に係るパルス光源の概略構成を示すブロック図。（Ａ）〜（Ｃ）はパルス光源各部でのスペクトルをそれぞれ示す波形図。（Ａ），（Ｂ）はパルス光源各部での時間波形をそれぞれ示す波形図。第２実施形態に係るパルス光源の概略構成を示すブロック図。（Ａ）は種パルス光源から出力される種パルスのスペクトルを示すグラフ、（Ｂ）は正常分散ＥＤＦＡの自己位相変調を用いてスペクトルが広げられた種パルスのスペクトルと、それがBPFによって切り出されたときのスペクトルを示すグラフ。フィルタで切り出されて出力される光パルスの自己相関波形を示すグラフ。

符号の説明

１…種パルス光源、２…正常分散ＥＤＦＡ、３…フィルタ、４…光ファイバ、１０，１００…種パルス、１１，１１０…スペクトルを広げられた種パルス、１２…ペデスタル、１２０…ペデスタル成分、１３，１３０…光パルス、２１…利得スイッチ光源、２２…分散補償ファイバ、２３…第２の光増幅器、２４…パルス圧縮器、２５…第１の光増幅器。

Claims

繰り返し周波数が可変の種パルスを出力する種パルス光源と、
正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器と、
フィルタと、を備え、
前記光増幅器の３次の非線形効果を用いて前記種パルスのスペクトルを広げ、
前記光増幅器でスペクトルが広げられた種パルスの中心波長を外した領域を前記フィルタで切り出して光パルスを発生させる、ことを特徴とするパルス光源。
前記種パルス光源は、半導体レーザを直接変調する方式のレーザ光源を備えることを特徴とする請求項１に記載のパルス光源。
前記直接変調する方式のレーザ光源は、半導体レーザを利得スイッチ駆動する利得スイッチ光源であることを特徴とする請求項２に記載のパルス光源。
前記種パルス光源は、前記種パルスをチャープ補償する分散補償ファイバ）を備えることを特徴とする請求項２叉は３に記載のパルス光源。
前記種パルス光源は、前記種パルスを圧縮するパルス圧縮器を備えることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一つに記載のパルス光源。
前記パルス圧縮器は、ＣＰＦ，ＤＤＦ，ＳＤＰＦおよびＣＤＰＦのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載のパルス光源。
前記種パルス光源は、半導体レーザを利得スイッチ駆動する利得スイッチ光源と、前記種パルスをチャープ補償する分散補償ファイバと、該分散補償ファイバでチャープ補償された前記種パルスを増幅する第２の光増幅器と、前記種パルスを圧縮するパルス圧縮器と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のパルス光源。
前記正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器（第１の光増幅器２）および前記第２の光増幅器は偏波保持型の光増幅器であることを特徴とする請求項７に記載のパルス光源。
前記フィルタで切り出された前記光パルスを増幅する第３の光増幅器を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一つに記載のパルス光源。
前記正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器が希土類添加光ファイバ増幅器であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一つに記載のパルス光源。
前記希土類添加光ファイバ増幅器がＥＤＦＡ，ＴＤＦＡ，ＹＤＦＡのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一つに記載のパルス光源。
前記正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器でスペクトルが広げられた種パルスのスペクトルは少なくとも前記種パルスの３倍以上広がっていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一つに記載のパルス光源。
前記正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器の最大非線形位相シフトがπ以上であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一つに記載のパルス光源。
前記正常分散および３次の非線形効果を持つ光増幅器のファイバ長さが１００ｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一つに記載のパルス光源。
前記フィルタの後に分散補償器を設けたことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一つに記載のパルス光源。