JP2501468B2 - モ―ド同期ファイバレ―ザ装置 - Google Patents
モ―ド同期ファイバレ―ザ装置Info
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- JP2501468B2 JP2501468B2 JP1131540A JP13154089A JP2501468B2 JP 2501468 B2 JP2501468 B2 JP 2501468B2 JP 1131540 A JP1131540 A JP 1131540A JP 13154089 A JP13154089 A JP 13154089A JP 2501468 B2 JP2501468 B2 JP 2501468B2
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- Japan
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- optical
- optical fiber
- mode
- laser device
- pulse
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1106—Mode locking
- H01S3/1109—Active mode locking
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06791—Fibre ring lasers
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超高速光伝送および超高速光信号処理にお
いて必要とされる超短光パルスを発生するモード同期フ
ァイバレーザ装置に関する。
いて必要とされる超短光パルスを発生するモード同期フ
ァイバレーザ装置に関する。
従来、光パルスの発生法として、Nd:YAGレーザ等の
ような固体レーザのモード同期，Ar+レーザ等のよう
な気体レーザのモード同期，色素レーザのモード同
期，半導体レーザのモード同期または、ゲインスイッ
チ法等が利用されている。
ような固体レーザのモード同期，Ar+レーザ等のよう
な気体レーザのモード同期，色素レーザのモード同
期，半導体レーザのモード同期または、ゲインスイッ
チ法等が利用されている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、においては、80ps（ps:10-12秒）程
度のパルスを発生することができるが、これはすでにモ
ード同期法の理論値の下限である、利得帯域幅の逆数の
パルス幅に達しており、これ以下の幅を有する光パルス
を得ることは困難である。においてもと同様に利得
帯域幅制限により、数10ps以下の光パルスを得ることが
できない。においては、数十フェムト秒（フェムト
秒；10-15秒）の光パルスが得られているが、励起用にA
r+レーザ装置あるいはYAGレーザ装置等のような他の大
型レーザ装置を必要とし、またそれ故に光パルスの寿
命，安定性および利便性等に欠ける。においては、簡
易な構成で数10psの光パルスが得られてはいるが、数ps
以下の光パルスを得ることは困難であり、また半導体特
有の少数キャリアのふるまいにより、光パルスのスペク
トル幅が広く、時間と周波数のフーリエ変換で関係づけ
られる理想的なトランスフォーム制限の光パルスは得難
い。
度のパルスを発生することができるが、これはすでにモ
ード同期法の理論値の下限である、利得帯域幅の逆数の
パルス幅に達しており、これ以下の幅を有する光パルス
を得ることは困難である。においてもと同様に利得
帯域幅制限により、数10ps以下の光パルスを得ることが
できない。においては、数十フェムト秒（フェムト
秒；10-15秒）の光パルスが得られているが、励起用にA
r+レーザ装置あるいはYAGレーザ装置等のような他の大
型レーザ装置を必要とし、またそれ故に光パルスの寿
命，安定性および利便性等に欠ける。においては、簡
易な構成で数10psの光パルスが得られてはいるが、数ps
以下の光パルスを得ることは困難であり、また半導体特
有の少数キャリアのふるまいにより、光パルスのスペク
トル幅が広く、時間と周波数のフーリエ変換で関係づけ
られる理想的なトランスフォーム制限の光パルスは得難
い。
また、従来のファイバ型モード同期レーザ装置におけ
る共振器は、直線型共振器のみが試みられている。直線
型共振器は外部鏡構成であるため低Ｑ値となるので、ピ
コ秒の光パルスは発生されていない。
る共振器は、直線型共振器のみが試みられている。直線
型共振器は外部鏡構成であるため低Ｑ値となるので、ピ
コ秒の光パルスは発生されていない。
高速の光伝送システムを開発するには、数ピコ秒以下
で理想的なトランスフォーム制限の超短光パルスを安定
性よく発生させる技術が不可欠である。
で理想的なトランスフォーム制限の超短光パルスを安定
性よく発生させる技術が不可欠である。
本発明は上述の問題点を鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、前述のような光パルス発生法
における光パルス幅の制限、スペクトル拡がりおよび不
安定性等を回避した数ps以下のトランスフォーム制限の
光パルスを安定して発生させるモード同期ファイバレー
ザ装置を提供することにある。
その目的とするところは、前述のような光パルス発生法
における光パルス幅の制限、スペクトル拡がりおよび不
安定性等を回避した数ps以下のトランスフォーム制限の
光パルスを安定して発生させるモード同期ファイバレー
ザ装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、光活性
物質をドーピングした単一偏波シングルモード光ファイ
バからなる光ファイバリングと、光ファイバを励起する
励起手段と、光ファイバリング内の光を変調する光変調
手段と、光ファイバリング内における光巡回時間の逆数
の自然数倍に等しい繰り返し周波数で前期光変調手段を
駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする。
物質をドーピングした単一偏波シングルモード光ファイ
バからなる光ファイバリングと、光ファイバを励起する
励起手段と、光ファイバリング内の光を変調する光変調
手段と、光ファイバリング内における光巡回時間の逆数
の自然数倍に等しい繰り返し周波数で前期光変調手段を
駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする。
本発明は、利得媒質に光活性物質をドープした単一偏
波シングルモード光ファイバを用いて、リング状の共振
器を構成し、さらにリング共振器に光変調器を挿入する
ことによりモード同期を実現することを特徴とする。
波シングルモード光ファイバを用いて、リング状の共振
器を構成し、さらにリング共振器に光変調器を挿入する
ことによりモード同期を実現することを特徴とする。
第１図に本発明のモード同期ファイバレーザ装置の構
成を示す。ここで、101は光活性物質がドープされ、単
一偏波のみを導波するシングルモード光ファイバであ
る。シングルモード光ファイバ101でリング共振器を形
成する。102は活性ファイバであるシングルモード光フ
ァイバ101を励起する励起光源である。装置構成の小型
化等の点から励起光源102としては半導体レーザが望ま
しい。
成を示す。ここで、101は光活性物質がドープされ、単
一偏波のみを導波するシングルモード光ファイバであ
る。シングルモード光ファイバ101でリング共振器を形
成する。102は活性ファイバであるシングルモード光フ
ァイバ101を励起する励起光源である。装置構成の小型
化等の点から励起光源102としては半導体レーザが望ま
しい。
103は励起光源102が発生した励起光を光ファイバ101
へ導き、かつリング部から入力する光パルスをリング部
へ出力する光合波部である。104はファイバリングを光
が巡回するときの光巡回時間の逆数の自然数倍に等しい
周波数で動作する光変調器である。光変調器104はリン
グ共振器の巡回時間の逆数の自然数倍に等しい繰り返し
周波数で動作し、共振器に光パルスを成長させるための
ものである。
へ導き、かつリング部から入力する光パルスをリング部
へ出力する光合波部である。104はファイバリングを光
が巡回するときの光巡回時間の逆数の自然数倍に等しい
周波数で動作する光変調器である。光変調器104はリン
グ共振器の巡回時間の逆数の自然数倍に等しい繰り返し
周波数で動作し、共振器に光パルスを成長させるための
ものである。
105はファイバリングレーザから光パルスを取り出す
ために設けられた分岐部である。106は光変調器104を駆
動するための駆動部である。
ために設けられた分岐部である。106は光変調器104を駆
動するための駆動部である。
光活性物質をドープした光ファイバでは、活性原子が
アモルファス構造中におけるランダムなじょう乱を受け
る。このじょう乱によって遷移周波数の偏移が生じるの
で、利得帯域の不均一な拡がりが生じる。
アモルファス構造中におけるランダムなじょう乱を受け
る。このじょう乱によって遷移周波数の偏移が生じるの
で、利得帯域の不均一な拡がりが生じる。
従って、結晶と同じ物質を結晶中にドープしたものを
使用する場合よりも利得帯域幅が広いので、より狭い光
パルスを発生することができる。さらに励起光をファイ
バのコア内に閉じ込めるので低い励起パワーで高い励起
光密度が得られ、発振しきい値を低減化させることがで
きる。
使用する場合よりも利得帯域幅が広いので、より狭い光
パルスを発生することができる。さらに励起光をファイ
バのコア内に閉じ込めるので低い励起パワーで高い励起
光密度が得られ、発振しきい値を低減化させることがで
きる。
また、ファイバを用いることにより、高いＱ値を有す
るリング共振器を容易に得ることができ、しきい値を一
層低減化させ、かつモード同期を容易に行なうことがで
きる。
るリング共振器を容易に得ることができ、しきい値を一
層低減化させ、かつモード同期を容易に行なうことがで
きる。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
実施例１ 第２図は本発明の第１の実施例を示す。ここで、201
は活性物質であるエルビウムをドープした単一偏波シン
グルモード光ファイバである。シングルモード光ファイ
バ201でリング共振器を形成する。202は波長1.48μｍで
発振する励起用半導体レーザである。203は、リング共
振器内での光の反射を防ぐための光アイソレータであ
る。204は、モード同期を行うための光変調器であり、
ここではLiNbO3基板を用いた進行波型高速電気光学変調
器を用いている。205は、リング共振器から光パルスを
取り出すための光カップラである。206および207は光変
調器204を巡回時間Ｔの逆数の自然数倍の繰り返し周波
数を有する短電流パルスを発生するコムジェネレータお
よび発振器である。
は活性物質であるエルビウムをドープした単一偏波シン
グルモード光ファイバである。シングルモード光ファイ
バ201でリング共振器を形成する。202は波長1.48μｍで
発振する励起用半導体レーザである。203は、リング共
振器内での光の反射を防ぐための光アイソレータであ
る。204は、モード同期を行うための光変調器であり、
ここではLiNbO3基板を用いた進行波型高速電気光学変調
器を用いている。205は、リング共振器から光パルスを
取り出すための光カップラである。206および207は光変
調器204を巡回時間Ｔの逆数の自然数倍の繰り返し周波
数を有する短電流パルスを発生するコムジェネレータお
よび発振器である。
208は増幅器である。209はリング器に励起光を送り出
すための光合波部であり、ここでは励起光波長を反射
し、かつリング内光パルスの波長を透過するダイクロイ
ックミラーを用いている。
すための光合波部であり、ここでは励起光波長を反射
し、かつリング内光パルスの波長を透過するダイクロイ
ックミラーを用いている。
進行波型変調器204の向きとアイソレータ203の向きを
合致させてある。これらの部品で使用される光ファイバ
はすべて単一偏波光ファイバである。光ファイバ201中
のエルビウムの濃度を1000とした場合、エルビウムファ
イバ長2mにおいて20dB以上の小信号利得を得ることがで
きる。
合致させてある。これらの部品で使用される光ファイバ
はすべて単一偏波光ファイバである。光ファイバ201中
のエルビウムの濃度を1000とした場合、エルビウムファ
イバ長2mにおいて20dB以上の小信号利得を得ることがで
きる。
励起光合波用カップラー205,光変調器204,アイソレー
タ203および光パルス取り出し用カップラー等を合わせ
た全光学長は約1mである。従って、巡回時間Ｔおよび、
基本周波数1/Tは となる。ここで、ｎは光ファイバの実効屈折率であり、
ｃは真空中の光速度である。出力パルスの中心波長は、
エルビウムの遷移準位で決まり、その値は1.53μｍであ
る。出力パルスのパルス幅は利得帯域幅で決まる。本実
施例におけるエルビウムドープファイバの利得帯域幅は
約1THzであるから、出力光パルスのパルス幅はsubピコ
秒となる。この場合、リング共振器を構成する光ファイ
バが有する波長分散値により、光パルスが拡がる効果が
でてくるので、光ファイバには光パルスの波長における
波長分散値が零である物質を使用することが望ましい。
タ203および光パルス取り出し用カップラー等を合わせ
た全光学長は約1mである。従って、巡回時間Ｔおよび、
基本周波数1/Tは となる。ここで、ｎは光ファイバの実効屈折率であり、
ｃは真空中の光速度である。出力パルスの中心波長は、
エルビウムの遷移準位で決まり、その値は1.53μｍであ
る。出力パルスのパルス幅は利得帯域幅で決まる。本実
施例におけるエルビウムドープファイバの利得帯域幅は
約1THzであるから、出力光パルスのパルス幅はsubピコ
秒となる。この場合、リング共振器を構成する光ファイ
バが有する波長分散値により、光パルスが拡がる効果が
でてくるので、光ファイバには光パルスの波長における
波長分散値が零である物質を使用することが望ましい。
実施例２ 第３図は本発明の第２の実施例を示す。本実施例は実
施例１における光変調器204を集中定数型光変調器203に
置き換えたものである。集中定数型光変調器には半導体
量子井戸の光吸収や屈折率の印加電界依存性を利用した
もの、半導体や誘電体におけるポッケルス効果またはカ
ー効果を利用したものなどがある。この場合、光変調器
はリング共振器内の右回り光と左回り光に対して同等の
変調を行うことができる。従って、光パルス取り出し用
カップラーの２つの出力ポートから２系列の同等の光パ
ルス列を得ることができる。
施例１における光変調器204を集中定数型光変調器203に
置き換えたものである。集中定数型光変調器には半導体
量子井戸の光吸収や屈折率の印加電界依存性を利用した
もの、半導体や誘電体におけるポッケルス効果またはカ
ー効果を利用したものなどがある。この場合、光変調器
はリング共振器内の右回り光と左回り光に対して同等の
変調を行うことができる。従って、光パルス取り出し用
カップラーの２つの出力ポートから２系列の同等の光パ
ルス列を得ることができる。
以上２つの実施例では光活性物質としてのエルビウム
イオンをドープした光ファイバについて説明したが、ネ
オジムイオンを添加した光ファイバについても適用でき
ることは言うまでもない。
イオンをドープした光ファイバについて説明したが、ネ
オジムイオンを添加した光ファイバについても適用でき
ることは言うまでもない。
以上説明したように、本発明によれば、比較的簡易か
つ小型な構成で安定したピコ秒パルスを発生することが
できる。従って、この技術は、高速光信号処理および高
速光伝送等への応用が期待される。
つ小型な構成で安定したピコ秒パルスを発生することが
できる。従って、この技術は、高速光信号処理および高
速光伝送等への応用が期待される。
第１図は本発明の基本構成を示す図， 第２図は本発明の第１の実施例を示す図、 第３図は本発明の第２の実施例を示す図である。 101,201…シングルモード光ファイバ、102,202…励起光
源、103,209…光合波部、104,204…光変調器、105…分
岐部、106…駆動部、203…光アイソレータ、205…光カ
ップラ、206…コムジェネレータ、207…発振器、208…
増幅器。
源、103,209…光合波部、104,204…光変調器、105…分
岐部、106…駆動部、203…光アイソレータ、205…光カ
ップラ、206…コムジェネレータ、207…発振器、208…
増幅器。
Claims (2)
- 【請求項１】光活性物質をドーピングした単一偏波シン
グルモード光ファイバからなる光ファイバリングと、 該光ファイバを励起する励起手段と、 前記光ファイバリング内の光を変調する光変調手段と、 前記光ファイバリング内における光巡回時間の逆数の自
然数倍に等しい繰り返し周波数で前期光変調手段を駆動
する駆動手段と を備えたことを特徴とするモード同期ファイバレーザ装
置。 - 【請求項２】前記光活性物質をドーピングした光ファイ
バの利得が最も大きい波長帯における波長分散値が零で
あることを特徴とする請求項１記載のモード同期ファイ
バレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1131540A JP2501468B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | モ―ド同期ファイバレ―ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1131540A JP2501468B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | モ―ド同期ファイバレ―ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02310982A JPH02310982A (ja) | 1990-12-26 |
| JP2501468B2 true JP2501468B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=15060467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1131540A Expired - Lifetime JP2501468B2 (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | モ―ド同期ファイバレ―ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2501468B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU655241B2 (en) * | 1991-03-01 | 1994-12-08 | Telstra Corporation Limited | Modelocked lasers |
| WO1992016037A1 (en) * | 1991-03-01 | 1992-09-17 | Australian And Overseas Telecommunications Corporation Limited | Modelocked lasers |
| JP2772360B2 (ja) * | 1992-08-10 | 1998-07-02 | 日本電信電話株式会社 | モード同期光ファイバレーザ装置 |
| JP3204476B2 (ja) * | 1994-03-03 | 2001-09-04 | 日本電信電話株式会社 | 駆動周波数混合型モード同期レーザ装置 |
-
1989
- 1989-05-26 JP JP1131540A patent/JP2501468B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02310982A (ja) | 1990-12-26 |
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Legal Events
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