JP3284751B2 - 光パルス圧縮装置 - Google Patents
光パルス圧縮装置Info
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- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/25077—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion using soliton propagation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/3511—Self-focusing or self-trapping of light; Light-induced birefringence; Induced optical Kerr-effect
- G02F1/3513—Soliton propagation
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば超高速光通信を
実現するために必要な超短パルスを発生させる光パルス
圧縮装置に関する。
実現するために必要な超短パルスを発生させる光パルス
圧縮装置に関する。
【従来の技術】図４は、従来の光パルス圧縮装置の一例
である。図４において、１は光パルス光源であり、光パ
ルスを出射する。２は希土類添加光ファイバ増幅器であ
り、上述した光パルスのピーク強度を増加する。１０は
光ファイバの群速度分散が負であり、かつ、その絶対値
が光が入射する始端から光の進行方向に沿って徐々に小
さくなった光パルス圧縮用光ファイバであり、希土類添
加光ファイバ増幅器２が出射する光パルスのパルス幅を
圧縮する。ここで、光パルスのパルス幅の圧縮を引き起
こす際に重要な役割を果たす光ソリトンについて説明す
る。光ソリトンとは、光ファイバの負の分散によるパル
ス幅の広がりと、自己位相変調効果によるパルス幅の圧
縮とが釣り合うことにより発生する安定したパルスであ
り、光ファイバ中を波形が変わることなく伝搬するとい
う特徴をもっている。Ｎ＝１の標準ソリトンを作るのに
必要なピーク強度は次の式で与えられる。 ＰN=1＝０．７７６（λ3／（π2ｃｎ2））・（|Ｄ|／τ2）・πｗ2 （１） ここで、Ｄは光ファイバの波長λにおける群速度分散、
ｃは光速、ｎ2 は光ファイバの非線形屈折率、τはパル
ス幅、ｗは光ファイバのスポットサイズの大きさであ
る。群速度分散とは群速度が周波数に依存して変化する
ときの変化量であり、光ソリトンを形成するために群速
度分散の符号は負であることが必要である。
である。図４において、１は光パルス光源であり、光パ
ルスを出射する。２は希土類添加光ファイバ増幅器であ
り、上述した光パルスのピーク強度を増加する。１０は
光ファイバの群速度分散が負であり、かつ、その絶対値
が光が入射する始端から光の進行方向に沿って徐々に小
さくなった光パルス圧縮用光ファイバであり、希土類添
加光ファイバ増幅器２が出射する光パルスのパルス幅を
圧縮する。ここで、光パルスのパルス幅の圧縮を引き起
こす際に重要な役割を果たす光ソリトンについて説明す
る。光ソリトンとは、光ファイバの負の分散によるパル
ス幅の広がりと、自己位相変調効果によるパルス幅の圧
縮とが釣り合うことにより発生する安定したパルスであ
り、光ファイバ中を波形が変わることなく伝搬するとい
う特徴をもっている。Ｎ＝１の標準ソリトンを作るのに
必要なピーク強度は次の式で与えられる。 ＰN=1＝０．７７６（λ3／（π2ｃｎ2））・（|Ｄ|／τ2）・πｗ2 （１） ここで、Ｄは光ファイバの波長λにおける群速度分散、
ｃは光速、ｎ2 は光ファイバの非線形屈折率、τはパル
ス幅、ｗは光ファイバのスポットサイズの大きさであ
る。群速度分散とは群速度が周波数に依存して変化する
ときの変化量であり、光ソリトンを形成するために群速
度分散の符号は負であることが必要である。
【０００２】図４において、光パルス光源１から出射さ
れた光パルスは希土類添加光ファイバ増幅器２を通過し
た後、光パルス圧縮用光ファイバ１０に入射する。光パ
ルスは希土類添加光ファイバ増幅器２内でエネルギーが
増大し、それに伴いピーク強度も増加する。希土類添加
光ファイバ増幅器２を通過した光パルスのピーク強度
が、光パルス圧縮用光ファイバ１０の始端において
（１）式を満たせば、Ｎ＝１の標準ソリトンが形成され
る。光パルス圧縮用光ファイバ１０の群速度分散の絶対
値は始端から光パルスの進行方向に沿って徐々に小さく
なっている。光ソリトンが光ファイバ中を伝搬していく
ときに進行方向に沿って分散値が小さくなっていると、
光ソリトンはパルス幅を短くすることによってエネルギ
ーを一定に保つ。すなわち、ソリトンのエネルギーＥ
（＝ＰN=1τ）は（１）式より｜Ｄ｜／τに比例するの
で、エネルギーが変化しなければ、｜Ｄ｜を小さくする
とパルス幅τは必然的に狭くなる。光パルス圧縮用光フ
ァイバ１０は始端から終端にかけて群速度分散の絶対値
がほぼ連続的に小さくなっているので、光ソリトンが光
ファイバを伝搬していくに従ってパルス幅は徐々に短く
なる。光パルス圧縮用光ファイバ１０の終端における群
速度分散が負であり、その大きさが０に近い値である
と、終端における光ソリトンは入射光ソリトンに比べて
かなりパルス幅が短くなる。このように群速度分散が負
であり、かつ、その絶対値が光が入射する始端から光の
進行方向に沿って徐々に小さくなった光パルス圧縮用光
ファイバを用いると、光ソリトンの性質により入射光ソ
リトンを圧縮することができる。また、Ｎ＝１の光ソリ
トンは（１）式からわかるようにエネルギーとパルス幅
の積（Ｅτ）が一定である。そこで光ソリトンを伝搬方
向にゆっくり断熱的に増幅すると、上記の関係を保った
まま増幅度に比例してエネルギーが増加するため、パル
ス幅は増幅度に反比例して減少する。この現象を光増幅
による光ソリトンの断熱圧縮と呼ぶ。光ソリトンを圧縮
する方法として、上記の例以外に、群速度分散が一定で
ある希土類添加光ファイバ内で光ソリトンの断熱圧縮を
起こさせる方法がある。断熱圧縮を用いる場合、励起光
源の強度を調整することにより光ソリトンの断熱圧縮を
起こさせる割合を変化させ、圧縮するパルス幅を任意に
調整することができる。
れた光パルスは希土類添加光ファイバ増幅器２を通過し
た後、光パルス圧縮用光ファイバ１０に入射する。光パ
ルスは希土類添加光ファイバ増幅器２内でエネルギーが
増大し、それに伴いピーク強度も増加する。希土類添加
光ファイバ増幅器２を通過した光パルスのピーク強度
が、光パルス圧縮用光ファイバ１０の始端において
（１）式を満たせば、Ｎ＝１の標準ソリトンが形成され
る。光パルス圧縮用光ファイバ１０の群速度分散の絶対
値は始端から光パルスの進行方向に沿って徐々に小さく
なっている。光ソリトンが光ファイバ中を伝搬していく
ときに進行方向に沿って分散値が小さくなっていると、
光ソリトンはパルス幅を短くすることによってエネルギ
ーを一定に保つ。すなわち、ソリトンのエネルギーＥ
（＝ＰN=1τ）は（１）式より｜Ｄ｜／τに比例するの
で、エネルギーが変化しなければ、｜Ｄ｜を小さくする
とパルス幅τは必然的に狭くなる。光パルス圧縮用光フ
ァイバ１０は始端から終端にかけて群速度分散の絶対値
がほぼ連続的に小さくなっているので、光ソリトンが光
ファイバを伝搬していくに従ってパルス幅は徐々に短く
なる。光パルス圧縮用光ファイバ１０の終端における群
速度分散が負であり、その大きさが０に近い値である
と、終端における光ソリトンは入射光ソリトンに比べて
かなりパルス幅が短くなる。このように群速度分散が負
であり、かつ、その絶対値が光が入射する始端から光の
進行方向に沿って徐々に小さくなった光パルス圧縮用光
ファイバを用いると、光ソリトンの性質により入射光ソ
リトンを圧縮することができる。また、Ｎ＝１の光ソリ
トンは（１）式からわかるようにエネルギーとパルス幅
の積（Ｅτ）が一定である。そこで光ソリトンを伝搬方
向にゆっくり断熱的に増幅すると、上記の関係を保った
まま増幅度に比例してエネルギーが増加するため、パル
ス幅は増幅度に反比例して減少する。この現象を光増幅
による光ソリトンの断熱圧縮と呼ぶ。光ソリトンを圧縮
する方法として、上記の例以外に、群速度分散が一定で
ある希土類添加光ファイバ内で光ソリトンの断熱圧縮を
起こさせる方法がある。断熱圧縮を用いる場合、励起光
源の強度を調整することにより光ソリトンの断熱圧縮を
起こさせる割合を変化させ、圧縮するパルス幅を任意に
調整することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の光パルス圧縮装置では、圧縮されるパルス幅に限
界があった。すなわち、光ファイバの分散値の減少のみ
による光パルス圧縮技術では、光ソリトンの伝搬に伴い
パルス幅は短くなるものの、パルス幅が極めて短いフェ
ムト秒（１０-15秒、記号…ｆｓ）パルスを発生させる
には不十分であった。この原因として、光ソリトンが光
ファイバ中を伝搬するときの伝搬損失がある。伝搬損失
により光強度が減衰すると、光パルスは波形が広がり圧
縮が妨げられる。したがって、従来の光パルス圧縮装置
では伝搬損失による光パルスの広がりが問題となってい
た。同様に光ソリトンの断熱圧縮技術を用いても、圧縮
するパルス幅を制御できるものの、従来は群速度分散が
一定である希土類添加光ファイバを用いていたため、光
ソリトンはさほど圧縮されず、パルス幅が極めて短いフ
ェムト秒パルスを発生させることは困難であった。本発
明はこのような課題を解決し、入射光ソリトンが圧縮さ
れるときのパルス幅を飛躍的に短くし、かつ、パルス幅
を自在に制御できる光パルス圧縮装置を提供することを
目的とする。
従来の光パルス圧縮装置では、圧縮されるパルス幅に限
界があった。すなわち、光ファイバの分散値の減少のみ
による光パルス圧縮技術では、光ソリトンの伝搬に伴い
パルス幅は短くなるものの、パルス幅が極めて短いフェ
ムト秒（１０-15秒、記号…ｆｓ）パルスを発生させる
には不十分であった。この原因として、光ソリトンが光
ファイバ中を伝搬するときの伝搬損失がある。伝搬損失
により光強度が減衰すると、光パルスは波形が広がり圧
縮が妨げられる。したがって、従来の光パルス圧縮装置
では伝搬損失による光パルスの広がりが問題となってい
た。同様に光ソリトンの断熱圧縮技術を用いても、圧縮
するパルス幅を制御できるものの、従来は群速度分散が
一定である希土類添加光ファイバを用いていたため、光
ソリトンはさほど圧縮されず、パルス幅が極めて短いフ
ェムト秒パルスを発生させることは困難であった。本発
明はこのような課題を解決し、入射光ソリトンが圧縮さ
れるときのパルス幅を飛躍的に短くし、かつ、パルス幅
を自在に制御できる光パルス圧縮装置を提供することを
目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、希土
類元素を添加した光ファイバと、前記光ファイバを励起
するための励起光源と、前記励起光源による励起光を前
記光ファイバに結合させる光結合器とを有してなり、前
記光ファイバの群速度分散を負に設定し、かつ、光パル
スが入射する始端から終端にかけて光の進行方向に沿っ
て群速度分散の絶対値を０に向かって徐々に小さくする
ことにより、入射する光ソリトンパルスを圧縮しパルス
幅が極めて短い超短パルスを発生させることを特徴とす
る光パルス圧縮装置である。
類元素を添加した光ファイバと、前記光ファイバを励起
するための励起光源と、前記励起光源による励起光を前
記光ファイバに結合させる光結合器とを有してなり、前
記光ファイバの群速度分散を負に設定し、かつ、光パル
スが入射する始端から終端にかけて光の進行方向に沿っ
て群速度分散の絶対値を０に向かって徐々に小さくする
ことにより、入射する光ソリトンパルスを圧縮しパルス
幅が極めて短い超短パルスを発生させることを特徴とす
る光パルス圧縮装置である。
【作用】上記の構成において、分散値の減少による光パ
ルス圧縮技術と、光増幅による断熱圧縮技術とを併用す
ることにより、入射光ソリトンを従来では到達し得なか
った大きな割合で圧縮することができる。これは、光ソ
リトンが希土類添加光ファイバ中を伝搬する際、光パル
スのピーク強度が従来の光パルス圧縮用光ファイバ中よ
りも大きくなり、より短いパルス幅の光ソリトンを作り
出すことができるためである。このため、従来の技術で
は不十分であったフェムト秒パルスを発生させることが
できる。また、励起光源による励起光の強度を調整する
ことにより、上述した圧縮手段により圧縮した光ソリト
ンのパルス幅を任意に制御することができる。
ルス圧縮技術と、光増幅による断熱圧縮技術とを併用す
ることにより、入射光ソリトンを従来では到達し得なか
った大きな割合で圧縮することができる。これは、光ソ
リトンが希土類添加光ファイバ中を伝搬する際、光パル
スのピーク強度が従来の光パルス圧縮用光ファイバ中よ
りも大きくなり、より短いパルス幅の光ソリトンを作り
出すことができるためである。このため、従来の技術で
は不十分であったフェムト秒パルスを発生させることが
できる。また、励起光源による励起光の強度を調整する
ことにより、上述した圧縮手段により圧縮した光ソリト
ンのパルス幅を任意に制御することができる。
【０００５】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
について説明する。図１は本発明の一実施例による光パ
ルス圧縮装置の構成を示す図である。１は光パルス光
源、２は希土類添加光ファイバ増幅器、３は群速度分散
が負であり、かつ、光が入射する始端から終端にかけて
光の進行方向に沿って群速度分散の絶対値が徐々に小さ
くなった希土類添加光ファイバである。４は励起光源で
あり、希土類添加光ファイバ３を励起する。５は光結合
器であり、励起光源４による励起光を希土類添加光ファ
イバ３に結合させる。
について説明する。図１は本発明の一実施例による光パ
ルス圧縮装置の構成を示す図である。１は光パルス光
源、２は希土類添加光ファイバ増幅器、３は群速度分散
が負であり、かつ、光が入射する始端から終端にかけて
光の進行方向に沿って群速度分散の絶対値が徐々に小さ
くなった希土類添加光ファイバである。４は励起光源で
あり、希土類添加光ファイバ３を励起する。５は光結合
器であり、励起光源４による励起光を希土類添加光ファ
イバ３に結合させる。
【０００６】図１において、光パルス光源１から出射さ
れた光パルスは、希土類添加光ファイバ増幅器２により
ピーク強度が増加した後、希土類添加光ファイバ３に入
射する。例えば繰り返し１０ＧＨｚ、パルス幅３ｐｓの
光パルスが、希土類添加光ファイバ３に入射する場合を
考える。このときの様子を図２に示す。波長１．５５μ
ｍにおいて希土類添加光ファイバ３の始端における群速
度分散は−９．３ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、終端における群速
度分散は−０．４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍに設定されている。
この場合、希土類添加光ファイバ３の始端においてＮ＝
１の標準ソリトンを作るのに必要なピーク強度は、
（１）式より０．９１Ｗと計算される。光パルス光源１
による光パルスのピーク強度が希土類添加光ファイバ増
幅器２によって高められ、この値に一致すると光ソリト
ンが形成され、希土類添加光ファイバ３の中を伝搬して
いく。ここで、希土類添加光ファイバ３中では光の伝搬
方向に沿って群速度分散の絶対値が徐々に小さくなって
いるので、光ソリトンはパルス幅を短くすることによっ
てエネルギーを一定に保つ。このため光ソリトンは、希
土類添加光ファイバ３中を伝搬していくに従いパルス幅
が短くなる。このとき、希土類添加光ファイバ３中の希
土類元素を励起光源４で励起することにより、光ファイ
バの伝搬損失を補償することができる。このため従来の
技術と異なり、光ファイバの伝搬損失による光パルスの
広がりを抑さえ、光パルスが圧縮される割合を大きく
し、より短いパルス幅の光パルスを発生することができ
る。
れた光パルスは、希土類添加光ファイバ増幅器２により
ピーク強度が増加した後、希土類添加光ファイバ３に入
射する。例えば繰り返し１０ＧＨｚ、パルス幅３ｐｓの
光パルスが、希土類添加光ファイバ３に入射する場合を
考える。このときの様子を図２に示す。波長１．５５μ
ｍにおいて希土類添加光ファイバ３の始端における群速
度分散は−９．３ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ、終端における群速
度分散は−０．４ｐｓ／ｋｍ／ｎｍに設定されている。
この場合、希土類添加光ファイバ３の始端においてＮ＝
１の標準ソリトンを作るのに必要なピーク強度は、
（１）式より０．９１Ｗと計算される。光パルス光源１
による光パルスのピーク強度が希土類添加光ファイバ増
幅器２によって高められ、この値に一致すると光ソリト
ンが形成され、希土類添加光ファイバ３の中を伝搬して
いく。ここで、希土類添加光ファイバ３中では光の伝搬
方向に沿って群速度分散の絶対値が徐々に小さくなって
いるので、光ソリトンはパルス幅を短くすることによっ
てエネルギーを一定に保つ。このため光ソリトンは、希
土類添加光ファイバ３中を伝搬していくに従いパルス幅
が短くなる。このとき、希土類添加光ファイバ３中の希
土類元素を励起光源４で励起することにより、光ファイ
バの伝搬損失を補償することができる。このため従来の
技術と異なり、光ファイバの伝搬損失による光パルスの
広がりを抑さえ、光パルスが圧縮される割合を大きく
し、より短いパルス幅の光パルスを発生することができ
る。
【０００７】上記の効果に加え、励起光源４による励起
光の強度を上げて希土類添加光ファイバ３を増幅媒質と
すると、入射光ソリトンのエネルギーを高くすることが
できるため、光ソリトンの断熱圧縮を起こさせることが
可能となる。本実施例の光パルス圧縮装置においては、
分散値の減少による光パルス圧縮技術に、この断熱圧縮
技術を加えることにより、入射光ソリトンをこれまでに
は到達できなかった大きな割合で圧縮することができる
ことが最大の特徴である。入射パルスが圧縮される割合
は、従来の技術と比較すると１桁以上大きくなる。さら
に、励起光の強度を調整することにより、光ソリトンの
断熱圧縮を起こさせる割合を変化させ、発生する超短パ
ルスのパルス幅を任意に制御することができる特徴をも
つ。
光の強度を上げて希土類添加光ファイバ３を増幅媒質と
すると、入射光ソリトンのエネルギーを高くすることが
できるため、光ソリトンの断熱圧縮を起こさせることが
可能となる。本実施例の光パルス圧縮装置においては、
分散値の減少による光パルス圧縮技術に、この断熱圧縮
技術を加えることにより、入射光ソリトンをこれまでに
は到達できなかった大きな割合で圧縮することができる
ことが最大の特徴である。入射パルスが圧縮される割合
は、従来の技術と比較すると１桁以上大きくなる。さら
に、励起光の強度を調整することにより、光ソリトンの
断熱圧縮を起こさせる割合を変化させ、発生する超短パ
ルスのパルス幅を任意に制御することができる特徴をも
つ。
【０００８】例えば図２において、希土類添加光ファイ
バを励起する励起光の強度が５０ｍＷの場合、１０ＧＨ
ｚの繰り返しでパルス幅２００ｆｓの超短パルスが発生
し、励起光の強度が８５ｍＷの場合、１０ＧＨｚの繰り
返しでパルス幅１７０ｆｓの超短パルスが発生する。こ
の実施例によるパルス圧縮装置を用いることにより、高
繰り返しの入射光ソリトンを大きく圧縮し、パルス幅が
可変な超短パルスを容易に得ることができる。このよう
にして得られる超短パルスは、３ｄＢ光方向性結合器の
多段接続からなる光多重化回路を用いて多重化すること
ができる。例えば１０ＧＨｚの繰り返しでパルス幅２０
０ｆｓの超短パルス列の場合、パルス間隔は１００ｐｓ
となるため、２００ｆｓの光パルスをパルス間隔内に数
多く挿入することができる。ここで図３に示すように、
３ｄＢ光方向性結合器を多段接続し、両端の腕の長さを
適当に調整することにより、数１０ＧＨｚ〜数１００Ｇ
Ｈｚの超短パルス列の発生が可能である。（参考文献：
M.Nakazawa, K.Suzuki andY.Kimura : "20-GHz soliton
amplification and transmission with an Er3+-doped
fiber", Opt.Lett. 14, pp.1065-1067 (1989)） ３ｄＢ光方向性結合器には光ファイバカップラ形、光導
波路形、誘電体多層膜形など、いずれのものを用いても
よい。周期Ｔを入射パルスの間隔として、２逓倍器とし
て作用する３ｄＢ光ファイバカップラをＮ段接続する場
合、２N 個のパルスを周期Ｔ内に作ることになる（Ｎは
自然数）。したがって両端の腕の長さの差を△Ｌとする
と、（ｎ△Ｌ／ｃ）・２N ＝Ｔを満たす条件で△Ｌを設
定すればよい。ここで、ｎは屈折率、ｃは光の速度であ
る。例えば１段目は△Ｌ、２段目は２△Ｌ、…、Ｎ段目
は２N-1・△Ｌの差を設ける必要がある。このようにし
て超高繰り返し超短パルス列が生成できる。以上、本発
明を実施例にもとづき具体的に説明したが、本発明は、
以上に記載した実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であるこ
とは言うまでもない。
バを励起する励起光の強度が５０ｍＷの場合、１０ＧＨ
ｚの繰り返しでパルス幅２００ｆｓの超短パルスが発生
し、励起光の強度が８５ｍＷの場合、１０ＧＨｚの繰り
返しでパルス幅１７０ｆｓの超短パルスが発生する。こ
の実施例によるパルス圧縮装置を用いることにより、高
繰り返しの入射光ソリトンを大きく圧縮し、パルス幅が
可変な超短パルスを容易に得ることができる。このよう
にして得られる超短パルスは、３ｄＢ光方向性結合器の
多段接続からなる光多重化回路を用いて多重化すること
ができる。例えば１０ＧＨｚの繰り返しでパルス幅２０
０ｆｓの超短パルス列の場合、パルス間隔は１００ｐｓ
となるため、２００ｆｓの光パルスをパルス間隔内に数
多く挿入することができる。ここで図３に示すように、
３ｄＢ光方向性結合器を多段接続し、両端の腕の長さを
適当に調整することにより、数１０ＧＨｚ〜数１００Ｇ
Ｈｚの超短パルス列の発生が可能である。（参考文献：
M.Nakazawa, K.Suzuki andY.Kimura : "20-GHz soliton
amplification and transmission with an Er3+-doped
fiber", Opt.Lett. 14, pp.1065-1067 (1989)） ３ｄＢ光方向性結合器には光ファイバカップラ形、光導
波路形、誘電体多層膜形など、いずれのものを用いても
よい。周期Ｔを入射パルスの間隔として、２逓倍器とし
て作用する３ｄＢ光ファイバカップラをＮ段接続する場
合、２N 個のパルスを周期Ｔ内に作ることになる（Ｎは
自然数）。したがって両端の腕の長さの差を△Ｌとする
と、（ｎ△Ｌ／ｃ）・２N ＝Ｔを満たす条件で△Ｌを設
定すればよい。ここで、ｎは屈折率、ｃは光の速度であ
る。例えば１段目は△Ｌ、２段目は２△Ｌ、…、Ｎ段目
は２N-1・△Ｌの差を設ける必要がある。このようにし
て超高繰り返し超短パルス列が生成できる。以上、本発
明を実施例にもとづき具体的に説明したが、本発明は、
以上に記載した実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であるこ
とは言うまでもない。
【０００９】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、希土類添加光ファイバの群速度分散を負に設定し、
かつ、光が入射する始端から終端にかけて光の進行方向
に沿って群速度分散の絶対値を徐々に小さくすることに
より、分散の減少によるパルス圧縮と、断熱圧縮技術に
よるパルス圧縮を併用させ、これまでには到達できなか
った大きな割合で入射光ソリトンのパルス幅を圧縮する
ことができる。また、励起光源の励起光の強度を調整す
ることにより、前述の圧縮手段による超短パルスのパル
ス幅を任意に制御することができる。さらに、３ｄＢ光
方向性結合器の多段接続からなる光多重化回路を用いて
光パルスを多重化し、高繰り返しの超短パルス列を発生
させることができる。本発明の光パルス圧縮装置は例え
ば、計測用の超短パルス光源や光通信システムなどに利
用できる。
ば、希土類添加光ファイバの群速度分散を負に設定し、
かつ、光が入射する始端から終端にかけて光の進行方向
に沿って群速度分散の絶対値を徐々に小さくすることに
より、分散の減少によるパルス圧縮と、断熱圧縮技術に
よるパルス圧縮を併用させ、これまでには到達できなか
った大きな割合で入射光ソリトンのパルス幅を圧縮する
ことができる。また、励起光源の励起光の強度を調整す
ることにより、前述の圧縮手段による超短パルスのパル
ス幅を任意に制御することができる。さらに、３ｄＢ光
方向性結合器の多段接続からなる光多重化回路を用いて
光パルスを多重化し、高繰り返しの超短パルス列を発生
させることができる。本発明の光パルス圧縮装置は例え
ば、計測用の超短パルス光源や光通信システムなどに利
用できる。
【図１】 この発明の一実施例による光パルス圧縮装置
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図２】 同実施例による光パルス圧縮装置における超
短パルス発生の様子を示す図であり、（イ）は入射パル
ス（繰り返し１０ＧＨｚ、パルス幅３ｐｓ）、（ロ）は
希土類添加光ファイバ３、（ハ）は出射パルス（繰り返
し１０ＧＨｚ、パルス幅１７０ｆｓ）である。
短パルス発生の様子を示す図であり、（イ）は入射パル
ス（繰り返し１０ＧＨｚ、パルス幅３ｐｓ）、（ロ）は
希土類添加光ファイバ３、（ハ）は出射パルス（繰り返
し１０ＧＨｚ、パルス幅１７０ｆｓ）である。
【図３】 同実施例により得られた超短パルスの多重化
の様子を示す図である。
の様子を示す図である。
【図４】 従来の光パルス圧縮装置を示す図である。
１……光パルス光源、２……希土類添加光ファイバ増幅
器、３……希土類添加光ファイバ、４……励起光源、５
……光結合器、６〜９……３ｄＢ光方向性結合器
器、３……希土類添加光ファイバ、４……励起光源、５
……光結合器、６〜９……３ｄＢ光方向性結合器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−335619（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−18527（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−219029（ＪＰ，Ａ) Ｊ．ＴＥＮＧ ＯＮＧ，ｅｔ．ａ ｌ．，Ｓｕｂｐｉｃｏｓｅｃｏｎｄ Ｓ ｏｌｉｔｏｎ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｇａｉｎ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｄｉｏｄｅ Ｌａｓｅｒ ｐｕｌｓｅｓ Ｕｓｉｎｇ ａｎ Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄ ｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍ，ＩＥＥＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＵＡＮＴＵ Ｍ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，Ｖｏｌ. 29，Ｎｏ．６，ｐｐ．1701−1707 中沢正隆，光ファイバ増幅小特集／３ −１−２ 光ソリトン伝送系，電子情報 通信学会誌，Ｖｏｌ．74，Ｎｏ．３，ｐ ｐ．229−234 Ｓ．Ｖ．ＣＨＥＲＮＩＫＯＶ ｅｔ. ａｌ．，ＳＯＬＩＴＯＮ ＰＵＬＳＥ ＣＯＭＰＲＥＳＳＩＯＮ ＩＮ ＤＩＳ ＰＥＲＳＩＯＮ−ＤＥＣＲＥＡＳＩＮＧ ＦＩＢＥＲ，ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴ ＥＲＳ，1993年 ４月 １日，Ｖｏｌ. 18，Ｎｏ．７，ｐｐ．476−478 Ｍ．ＨＡＫＡＺＡＷＡ ｅｔ．ａ ｌ．，Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ 170ｆｓ，10ＧＨｚ ｔｒａｎｓｆｏ ｒｍ−ｌｉｍｉｔｅｄ ｐｕｌｓｅｔｒ ａｉｎ ａｔ １．55μｍ ｕｓｉｎｇ ａ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ−ｄｅｃｒ ｅａｓｉｎｇ，ｅ，ＥＬＥＣＴＲＯＮＩ ＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，1994年11月24 日，Ｖｏｌ．30，Ｎｏ．24，ｐｐ．2038 −2040 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/35 - 1/365 H01S 3/10 - 3/30 H04B 10/18 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 希土類元素を添加した光ファイバと、 前記光ファイバを励起するための励起光源と、 前記励起光源による励起光を前記光ファイバに結合させ
る光結合器とを有してなり、 前記光ファイバの群速度分散を負に設定し、かつ、光パ
ルスが入射する始端から終端にかけて光の進行方向に沿
って群速度分散の絶対値を０に向かって徐々に小さくす
ることにより、入射する光ソリトンパルスを圧縮しパル
ス幅が極めて短い超短パルスを発生させることを特徴と
する光パルス圧縮装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP11566294A JP3284751B2 (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 光パルス圧縮装置 |
| EP95401218A EP0684710B1 (en) | 1994-05-27 | 1995-05-24 | Optical pulse compression device |
| DE69521840T DE69521840T2 (de) | 1994-05-27 | 1995-05-24 | Vorrichtung zur Kompression von optischen Pulsen |
| US08/450,533 US5583959A (en) | 1994-05-27 | 1995-05-25 | Optical pulse compression device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11566294A JP3284751B2 (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 光パルス圧縮装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3284751B2 true JP3284751B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
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- 1994-05-27 JP JP11566294A patent/JP3284751B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-05-24 EP EP95401218A patent/EP0684710B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-24 DE DE69521840T patent/DE69521840T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-05-25 US US08/450,533 patent/US5583959A/en not_active Expired - Lifetime
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| Ｓ．Ｖ．ＣＨＥＲＮＩＫＯＶ ｅｔ．ａｌ．，ＳＯＬＩＴＯＮ ＰＵＬＳＥ ＣＯＭＰＲＥＳＳＩＯＮ ＩＮ ＤＩＳＰＥＲＳＩＯＮ−ＤＥＣＲＥＡＳＩＮＧ ＦＩＢＥＲ，ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，１９９３年 ４月 １日，Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．７，ｐｐ．４７６−４７８ |
| 中沢正隆，光ファイバ増幅小特集／３−１−２ 光ソリトン伝送系，電子情報通信学会誌，Ｖｏｌ．７４，Ｎｏ．３，ｐｐ．２２９−２３４ |
Also Published As
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|---|---|
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| DE69521840D1 (de) | 2001-08-30 |
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| EP0684710B1 (en) | 2001-07-25 |
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