JP2710517B2 - リングレーザ型短光パルス発生装置 - Google Patents

リングレーザ型短光パルス発生装置

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JP2710517B2
JP2710517B2 JP4114483A JP11448392A JP2710517B2 JP 2710517 B2 JP2710517 B2 JP 2710517B2 JP 4114483 A JP4114483 A JP 4114483A JP 11448392 A JP11448392 A JP 11448392A JP 2710517 B2 JP2710517 B2 JP 2710517B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、トランスフォームリミ
ットな短光パルスを発生するリングレーザ型短光パルス
発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザから超高速で短光パルスを
発生する技術として、従来からモード同期法及びゲイン
スイッチ法が用いられている。しかし、両者ともに完全
なトランスフォームリミット短光パルスを発生すること
が困難であった。
【0003】最近、光集積化技術を駆使して衝突モード
同期多重量子井戸分布帰還半導体レーザが試作され、1
00GHz を超える繰り返しでサブピコ秒のトランスフォ
ームリミットパルスの発生に成功している(CLEO;
Y. K. Chen et al, “Monolithic Colliding Pulse Mod
o-Locked Quantum Well Lasers”CWK3, p.304, 199
1)。
【0004】また、最近の光増幅技術の進展により、半
導体レーザ励起の光ファイバ増幅器を用いてリングレー
ザを構成し、そのリング共振器中に強度変調器を挿入し
てモード同期をかけることで短光パルスを発生する手法
が注目されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記衝突モー
ド同期多重量子井戸分布帰還半導体レーザを作製するに
は高度な光集積化技術が必要とされるため、簡便なパル
ス発生技術とはいい難い。また、前記リングレーザの共
振器長は一般に〜数mと長尺であり、そのモード同期時
の基本繰り返し周波数fは、共振器長で決まるため、〜
100MHz 程度となる。したがって、超高速でリングレ
ーザから短光パルスを発生するためには、fの整数倍の
RF(高周波)発振器を用いて強制的にモード同期をか
けることとなるが、繰り返し周波数がリングレーザの縦
モード間隔fに比べ大きくなるため、その動作は不安定
となる。
【0006】このように、従来、半導体レーザを用いて
簡便に超高速で完全なトランスフォームリミット短光パ
ルスを発生することは困難である。本発明はこのような
事情に鑑み、半導体レーザを用いて簡便に超高速で完全
なトランスフォームリミット短光パルスを発生するリン
グレーザ型短光パルス発生装置を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係るリングレーザ型短光パルス発生装置は、希土類
添加光導波路と光アイソレータと光強度変調器とが介装
されると共に絶対的に単一偏波が保持されるリング共振
器に前記希土類添加光導波路の励起光源を接続して構成
され且つそのリング共振器長で決る繰り返し周波数の2
以上の整数倍で動作するモード同期光ファイバリングレ
ーザと、この繰り返し周波数と同じ繰り返し周波数で動
作すると共に偏波保持光カップラを介して前記リング共
振器に接続されて前記モード同期光ファイバリングレー
ザに光パルスを注入するモード同期半導体レーザとを具
備することを特徴とし、また、希土類添加光導波路と光
アイソレータと光強度変調器とが介装されると共に絶対
的に単一偏波が保持されるリング共振器に前記希土類添
加光導波路の励起光源を接続して構成され且つそのリン
グ共振器長で決る繰り返し周波数の2以上の整数倍で動
作するモード同期光ファイバリングレーザと、この繰り
返し周波数と同じ繰り返し周波数で動作すると共に偏波
保持光カップラを介して前記リング共振器に接続されて
前記モード同期光ファイバリングレーザに光パルスを注
入する利得スイッチ半導体レーザとを具備することを特
徴とする。
【0008】
【作用】モード同期動作するモード同期光ファイバリン
グレーザ内に、その基本繰り返し周波数fの整数倍n
(n>1)の繰り返し周波数nfでモード同期半導体レ
ーザあるいは利得(ゲイン)スイッチ半導体レーザから
発生した短光パルスを、繰り返し周波数nfで強制的に
注入すると、当該光ファイバリングレーザその自身が独
立に繰り返し周波数nfで動作した際の不安定動作が解
消する。
【0009】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0010】図1には一実施例に係るリングレーザ型短
光パルス発生装置を示す。同図に示すように、モード同
期Erリングレーザ11は、偏光子12、光アイソレー
タ13、光合分波器14、Erドープ光ファイバ15及
び光強度変調器16を順次偏波保持光ファイバでリング
状に連結することにより構成されており、光合分波器1
4にはErドープ光ファイバ15を励起するための励起
光源17が接続されている。また、リング共振器中の光
強度変調器16と偏光子12との間、並びに光アイソレ
ータ13と光合分波器14との間にはそれぞれ偏波保持
光ファイバカプラ18,19が介装されており、一方の
偏波保持光ファイバカプラ18の入力端18aにはモー
ド同期半導体レーザ20が接続されている。
【0011】モード同期半導体レーザ20の光源は一端
21aにAR(無反射)コートが施された半導体レーザ
21と、この一端21aに光学系22を介して結合され
ているグレーティング23とからなり、半導体レーザ2
1の他端21bが光学系24を介して偏波保持光ファイ
バカプラ18の入力端18aに結合されている。また、
半導体レーザ21に変調をかけることでモード同期を行
うRF(高周波)発振器25が設けられている。
【0012】ここで、RF発振器25は、モード同期E
rリングレーザ11の光強度変調器16に正弦波電気信
号を送っている。したがって、モード同期Erリングレ
ーザ11では当該信号に同期した光パルスが発生する。
しかし、この電気信号の位相と、モード同期半導体レー
ザ20からモード同期Erリングレーザ11に導かれる
光パルスとを同期させるために、RF発振器25と光強
度変調器16との間に位相調整器26が設けられてい
る。
【0013】以上の構成を有するリングレーザ型短光パ
ルス発生装置は、モード同期半導体レーザ20から発生
した高繰り返しな1.5μm帯短光パルスをモード同期
Erリングレーザ11に注入し、発生する光パルスを安
定化するものである。すなわち、モード同期Erリング
レーザ11をそのリング共振器長で決まる繰り返し周波
数fの整数n倍(n>1)で動作させると共に、モード
同期半導体レーザ20を同じく繰り返し周波数nfで動
作させ、このモード同期半導体レーザ20から発生した
短光パルスを偏波保持光ファイバカプラ18を介して上
記モード同期Erリングレーザ11内に注入する。な
お、このとき、位相調整器26による調整で、両パルス
は同期している。このように、モード同期半導体レーザ
20から繰り返し周波数nfの光パルスを同じく繰り返
し周波数nfで動作するモード同期Erリングレーザ1
1内に注入すると、光パルスを注入しない場合に比べて
動作が安定する。そして、出射端19aからは、超高速
で完全なトランスフォームリミット短光パルスを得るこ
とができる。
【0014】上記実施例ではモード同期Erリングレー
ザ11に注入する短光パルスを半導体の能動モード同期
法を用いて発生させているが、受動型モード同期半導体
レーザを用いることもできる。また、後述する実施例に
示すように利得スイッチ半導体レーザを用いることもで
きる。
【0015】また、上記実施例では、モード同期半導体
レーザ20において、半導体レーザ21の一端21a側
にグレーティング23を設けているが、これに限定され
ず、通常の反射体としてもよい。なお、グレーティング
23を用いると、モード同期が容易になると共に波長を
可変にできるという効果を奏する。
【0016】図2には他の実施例に係るリングレーザ型
短光パルス発生装置を示す。なお、図1と同一作用を示
す部材には同一符号を付して重複説明は省略する。本実
施例は同期モード半導体レーザの代りに利得スイッチ半
導体レーザ20Aを用い、このレーザから発生した高繰
り返しな1.5μm帯短光パルスを用いてモード同期E
rリングレーザ11から発生する光パルスを安定化させ
るものである。
【0017】図2において、利得スイッチ半導体レーザ
20Aは半導体レーザ21をRF発振器25を用いて利
得スイッチさせるものであり、光学系24を介して偏波
保持光ファイバカプラ18の入力端18aに結合されて
いる。また、利得スイッチ半導体レーザ20Aから発生
する光パルスの光周波数は一般にレッドシフトチャーピ
ングしているので、これを補償するため、正常分散をも
つ偏波保持光ファイバ27が設けられている。
【0018】本実施例のリングレーザ型短光パルス発生
装置を用いると、上記実施例と同様に、偏波保持光ファ
イバカプラ19の出射端19aより、高繰り返しで安定
したトランスフォームリミット光パルスを得ることがで
きる。
【0019】図3にはさらに他の実施例に係るリングレ
ーザ型短光パルス発生装置を示す。なお、図1又は図2
と同一作用を示す部材には同一符号を付して重複する説
明は省略する。本実施例は、利得スイッチ半導体レーザ
20Aを用い、このレーザから発生した高繰り返しな
1.5μm帯短光パルスを用いてモード同期Erリング
レーザ11から発生する光パルスを安定化させるもので
ある点は、上記実施例と同様である。
【0020】利得スイッチ半導体レーザ20Aを用いた
場合、その光パルスの光周波数が一般にレッドシフトチ
ャーピングしていることは上述した通りであり、これを
補償するために、本実施例でも正常分散をもつ偏波保持
光ファイバ27が設けられている。しかし、かかる偏波
保持光ファイバ27で補償しきれない非線形チャープが
存在することがあるので、本実施例ではこれを補償する
ために、さらに光スペクトルフィルタ28を用いてい
る。
【0021】本実施例のリングレーザ型短光パルス発生
装置を用いると、上記実施例と同様に、偏波保持光ファ
イバカプラ19の出射端19aより、高繰り返しで安定
したトランスフォームリミット光パルスを得ることがで
きる。
【0022】以上説明した各実施例においては、モード
同期Erリングレーザ11中に、光バンドパスフィルタ
を挿入することで、その発振波長を制御することが可能
である。但し、この場合、注入する短光パルスの中心波
長をリングレーザの発振波長に一致させる必要がある。
【0023】また、上記各実施例では、Erドープ光フ
ァイバ15をリングレーザの利得媒質に用いているが、
Nd,Prなどの他の希土類をドープした光ファイバを
用いることもできる。また、光ファイバの代りに、希土
類を添加した平面導波路(PLC)を用いることもでき
る。但し、ドープされた希土類が異なる場合、注入する
光パルスの中心波長をリングレーザの発振波長に合せる
必要がある。例えば、NdやPrをドープした利得媒質
を用いる場合、1.06μm帯の光パルスを注入するよ
うにする。
【0024】また、上記各実施例では、発振時の偏波間
でのモード競合を抑えるため、リング共振器を偏波保持
光ファイバで構成すると共に当該リング共振器中に偏光
子12を挿入することでリングレーザが単一偏波で動作
するようにしたが、これに限定されず、例えばリング共
振器全体を絶対単一偏波光ファイバで構成することもで
きる。
【0025】さらに、利得スイッチ半導体レーザ20A
を用いた実施例では、レッドシフトチャーピングを補償
するために正常分散をもつ偏波保持光ファイバ27を用
いているが、これに代えて偏波状態コントローラを用い
ることもできる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るリン
グレーザ型短光パルス発生装置は、リングレーザに半導
体レーザから高繰り返しな短光パルスを注入すること
で、リングレーザから発生する光パルスが安定化させる
ので、簡便に高繰り返しでトランスフォームリミット短
光パルスを発生することができる。そして得られた光パ
ルスは、超高速長距離光伝送、特に光ソリトン伝送に用
いて好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例に係るリングレーザ型短光パルス発生
装置を示す構成図である。
【図2】他の実施例に係るリングレーザ型短光パルス発
生装置を示す構成図である。
【図3】他の実施例に係るリングレーザ型短光パルス発
生装置を示す構成図である。
【符号の説明】
11 モード同期Erリングレーザ 12 偏光子 13 光アイソレータ 14 光合分波器 15 Erドープ光ファイバ 16 光強度変調器 17 励起光源 18,19 偏波保持光ファイバカプラ 20 モード同期半導体レーザ 20A 利得スイッチ半導体レーザ 21 半導体レーザ 22,24 光学系 23 グレーティング 25 RF発振器 26 位相調整器 27 偏波保持光ファイバ 28 光スペクトルフィルタ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 希土類添加光導波路と光アイソレータと
    光強度変調器とが介装されると共に絶対的に単一偏波が
    保持されるリング共振器に前記希土類添加光導波路の励
    起光源を接続して構成され且つそのリング共振器長で決
    る繰り返し周波数の2以上の整数倍で動作するモード同
    期光ファイバリングレーザと、この繰り返し周波数と同
    じ繰り返し周波数で動作すると共に偏波保持光カップラ
    を介して前記リング共振器に接続されて前記モード同期
    光ファイバリングレーザに光パルスを注入するモード同
    期半導体レーザとを具備することを特徴とするリングレ
    ーザ型短光パルス発生装置。
  2. 【請求項2】 希土類添加光導波路と光アイソレータと
    光強度変調器とが介装されると共に絶対的に単一偏波が
    保持されるリング共振器に前記希土類添加光導波路の励
    起光源を接続して構成され且つそのリング共振器長で決
    る繰り返し周波数の2以上の整数倍で動作するモード同
    期光ファイバリングレーザと、この繰り返し周波数と同
    じ繰り返し周波数で動作すると共に偏波保持光カップラ
    を介して前記リング共振器に接続されて前記モード同期
    光ファイバリングレーザに光パルスを注入する利得スイ
    ッチ半導体レーザとを具備することを特徴とするリング
    レーザ型短光パルス発生装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、利得スイッチ半導体
    レーザとモード同期光ファイバリングとの間に光スペク
    トルフィルタが介装されていることを特徴とするリング
    レーザ型短光パルス発生装置。
  4. 【請求項4】 請求項1,2又は3において、モード同
    期光ファイバリングレーザのリング共振器中に光バンド
    パスフィルタが介装されており、当該モード同期光ファ
    イバリングに注入される光パルスが前記光バンドパスフ
    ィルタの中心波長に一致することを特徴とするリングレ
    ーザ型短光パルス発生装置。
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