JP3345794B2 - Mode-locked laser device - Google Patents

Mode-locked laser device

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JP3345794B2
JP3345794B2 JP00342996A JP342996A JP3345794B2 JP 3345794 B2 JP3345794 B2 JP 3345794B2 JP 00342996 A JP00342996 A JP 00342996A JP 342996 A JP342996 A JP 342996A JP 3345794 B2 JP3345794 B2 JP 3345794B2
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optical
resonator
temperature
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optical path
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秀彦 高良
悟基 川西
正俊 猿渡
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光計測等
に使用されるモード同期型超短光パルスレーザ装置等の
高安定化を図るモード同期レーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mode-locked laser device, such as a mode-locked ultrashort optical pulse laser device used for optical communication and optical measurement, for achieving high stability.

【0002】[0002]

【従来の技術】モード同期レーザは、高繰り返しの光パ
ルス列発生が可能、超短光パルス発生が可能等の利点を
有しており、これまで大容量、長距離光通信や光計測等
の分野への適用を目指して活発に研究開発が進められて
いる。
2. Description of the Related Art Mode-locked lasers have the advantages of being able to generate optical pulse trains with high repetition and being able to generate ultrashort optical pulses. Research and development are being actively pursued with the aim of applying it to applications.

【0003】図12(a)は従来のリング共振器型モー
ド同期レーザの構成の一例を示すもので、図中、2は光
の損失あるいは位相を所定の周波数で変調させる光変調
器、1は光変調器2の駆動電源、3は変調された光パル
スを増幅する光増幅器、4は光パルスの進行方向を規定
し反射戻り光を遮断する光アイソレータ、5は増幅され
た光パルスを外部に取り出す光結合器、6は波長フィル
タ、7は上記各構成要素を光学的に結合する光導波路で
ある(参考文献 H. Takara et al., "20 GHztransform
-limited optical pulse generation and bit-error-ra
te operationusing a tunable, actively mode-locked
Er-doped fiber ring laser", Electron.Lett., vol.2
9, No.13, pp.1149-1150,1993)。
FIG. 12A shows an example of the configuration of a conventional ring-cavity mode-locked laser. In the figure, reference numeral 2 denotes an optical modulator for modulating light loss or phase at a predetermined frequency, and 1 denotes an optical modulator. A drive power supply for the optical modulator 2, an optical amplifier 3 for amplifying the modulated optical pulse, an optical isolator 4 for defining the traveling direction of the optical pulse and blocking the reflected return light, and a reference numeral 5 for the amplified optical pulse to the outside An optical coupler to be extracted, 6 is a wavelength filter, and 7 is an optical waveguide that optically couples each of the above components (see H. Takara et al., "20 GHz transform").
-limited optical pulse generation and bit-error-ra
te operationusing a tunable, actively mode-locked
Er-doped fiber ring laser ", Electron. Lett., Vol.2
9, No. 13, pp. 1149-1150, 1993).

【0004】具体的に、光変調器2としてはLiNbO
3 等の電気光学効果を利用した変調器が主として用いら
れる。波長フィルタ6としては、誘電体多層膜フィルタ
を用いたものが主に用いられる。光導波路7としては光
ファイバが主に用いられる。光増幅器3としては、Er
やNdの希土類をドープした希土類ドープ光ファイバ増
幅器や半導体レーザ増幅器が主として用いられる。
[0004] Specifically, as the optical modulator 2, LiNbO
A modulator using an electro-optic effect such as 3 is mainly used. As the wavelength filter 6, a filter using a dielectric multilayer filter is mainly used. An optical fiber is mainly used as the optical waveguide 7. Er as the optical amplifier 3
Rare-earth doped optical fiber amplifiers and semiconductor laser amplifiers doped with rare earths such as Nd and Nd are mainly used.

【0005】ここで、図12を参照して、従来のモード
同期レーザの動作原理について説明する。図12(b)
はモード同期で得られる代表的なスペクトル特性を表す
図であり、図12(c)はその時間特性を示す図であ
る。図12(a)において、光変調器2、光増幅器3、
光アイソレータ4、光結合器5は光導波路7を介してリ
ング状に結合され、リング共振器が構成される。ここ
で、リング共振器の光路長Lは、リング共振器の各構成
要素の物理長をhとし屈折率をnとすると、それぞれの
物理長hiにそれぞれの屈折率niを乗した値(それぞれ
の光路長)の和である。
Here, the operation principle of the conventional mode-locked laser will be described with reference to FIG. FIG. 12 (b)
FIG. 12 is a diagram showing typical spectrum characteristics obtained by mode locking, and FIG. 12C is a diagram showing its time characteristics. In FIG. 12A, the optical modulator 2, the optical amplifier 3,
The optical isolator 4 and the optical coupler 5 are coupled in a ring shape via the optical waveguide 7 to form a ring resonator. Here, the value the optical path length L of the ring resonator, and the refractive index was physical length of each element of the ring resonator and h and n, which is multiplied by the respective refractive index n i in each of the physical length h i and ( Sum of the respective optical path lengths).

【0006】[0006]

【数1】 (Equation 1)

【0007】さて、リング共振器では、基本共振周波数
r =c/L(cは光速度)で与えられる周波数間隔を
もつ多数の縦モードが存在する。ここで、リング共振器
内の光変調器2で繰り返し周波数
In a ring resonator, there are a number of longitudinal modes having a frequency interval given by a fundamental resonance frequency fr = c / L (c is the speed of light). Here, the repetition frequency in the optical modulator 2 in the ring resonator

【0008】[0008]

【数2】 (Equation 2)

【0009】の光変調を加えると、図12(b)に示す
ように、周波数間隔N・fc の全ての縦モードの位相が
揃うモード同期発振状態となり、図12(c)に示すよ
うに繰り返し周期1/(N・fc )の光パルス列が得ら
れる。この(2)式がモード同期条件である。なお、パ
ルス幅は、多数の縦モードスペクトルの包絡線で定まる
発振スペクトル幅δνの逆数に対応し、このスペクトル
包絡線の中心が中心波長(周波数ν0 )となる。
[0009] The addition of light modulation, as shown in FIG. 12 (b), becomes a mode-locked oscillator so that phases are aligned in all longitudinal modes frequency interval N · f c, as shown in FIG. 12 (c) repetition period 1 / optical pulse train (N · f c) is obtained. This equation (2) is the mode synchronization condition. Note that the pulse width corresponds to the reciprocal of the oscillation spectrum width δν determined by the envelope of a number of longitudinal mode spectra, and the center of the spectrum envelope is the center wavelength (frequency ν 0 ).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところが、モード同期
レーザは温度変化等による共振器光路長の変化が起きる
と上記縦モード周波数間隔fc が変化するため(2)式
のモード同期条件が満足されず、レーザ動作が不安定に
なるという問題点があった。
[SUMMARY OF THE INVENTION However, the mode-locked laser is satisfied (2) of the mode-locked conditions to change the longitudinal mode frequency interval f c when the change in the cavity optical path length occurs due to a temperature change or the like However, there is a problem that the laser operation becomes unstable.

【0011】また、波長フィルタによりレーザの発振波
長λを変化させる場合も、(1)式の屈折率ni の波長
分散により共振器の光路長Lが変化するため温度変化の
場合と同様に、レーザ動作が不安定になるという問題点
があった。
Further, even when changing the oscillation wavelength of the laser λ the wavelength filter, as in the case of temperature changes for changing the optical path length L of the resonator by the wavelength dispersion of the refractive index n i of equation (1), There is a problem that the laser operation becomes unstable.

【0012】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、温度変化および発振波長変化に対
して共振器光路長を自動的に設定できるモード同期レー
ザ装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and provides a mode-locked laser device which can automatically set the optical path length of a resonator with respect to a change in temperature and a change in oscillation wavelength. With the goal.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、光の損失あるいは位相を
所定の周波数で変調する光変調器と、変調された光パル
スを増幅する光増幅器と、前記光パルスを外部に取り出
す光結合器と、これらの構成要素を互いに光学的に結合
してリング共振器を形成する光導波路とを備えたリング
共振器型モード同期レーザ装置において、共振器内に電
気的に光路長を変化させる光遅延器を備え、かつ、共振
器外に共振器のi(iは2以上の整数)箇所の温度を検
出するi個の温度センサと、前記i個の温度センサの各
検出温度に対応する電気信号を出力する温度計と、前記
温度計の出力に基づいて平均温度Taveを、 Tave=k+k+・・・+k 但し、k(n=1,2・・・i):平均温度Taveと
共振器の光路長との関係が線形になるように決定された
温度係数 T(n=1,2・・・i):各温度センサの検出温度 なる式によって求め、この平均温度に基づいて前記光遅
延器を駆動するための光遅延器駆動信号を出力する電気
信号処理回路とを備え、かつ、電気信号処理回路が共振
器の温度変化による共振器の光路長変化を抑圧するよう
に光遅延器駆動信号を出力することを特徴とする。
According to one aspect of the present invention, an optical modulator for modulating light loss or phase at a predetermined frequency, and amplifying a modulated optical pulse. Resonator optically coupled to the outside, and an optical coupler for extracting the optical pulse to the outside, and an optical waveguide that optically couples these components to each other to form a ring resonator. An optical delay device for electrically changing an optical path length inside the resonator, and i number of temperature sensors for detecting the temperature of i (i is an integer of 2 or more ) of the resonator outside the resonator; A thermometer that outputs an electric signal corresponding to each detected temperature of the i temperature sensors, and an average temperature Tave based on the output of the thermometer, Tave = k 1 T 1 + k 2 T 2 +... + K i T i However, k n (n = 1,2 ·· i): average temperature Tave and the temperature coefficient relationship between the optical path length is determined to be the linear resonator T n (n = 1,2 ··· i ): determined by the detected temperature becomes equation for each temperature sensor An electrical signal processing circuit that outputs an optical delay device drive signal for driving the optical delay device based on the average temperature, and wherein the electrical signal processing circuit has an optical path length of the resonator due to a change in the temperature of the resonator. An optical delay device drive signal is output so as to suppress the change.

【0014】請求項2に記載の発明は、光の損失あるい
は位相を所定の周波数で変調する光変調器と、変調され
た光パルスを増幅する光増幅器と、入射の大部分を反射
させる2つの光反射器と、前記2つの光反射器を両端に
配置しその間に前記光変調器および光増幅器を配置して
光学的に結合してファブリペロ共振器を形成する光導波
路とを備えたファブリペロ共振器型モード同期レーザ装
置において、共振器内に電気的に光路長を変化させる光
遅延器を備え、かつ、共振器外に共振器のi(iは2以
上の整数)箇所の温度を検出するi個の温度センサと、
前記i個の温度センサの各検出温度に対応する電気信号
を出力する温度計と、前記温度計の出力に基づいて平均
温度Taveを、 Tave=k+k+・・・+k 但し、k(n=1,2・・・i):平均温度Taveと
共振器の光路長との関係が線形になるように決定された
温度係数 T(n=1,2・・・i):各温度センサの検出温度 なる式によって求め、この平均温度に基づいて前記光遅
延器を駆動するための光遅延器駆動信号を出力する電気
信号処理回路とを備え、かつ、電気信号処理回路が共振
器の温度変化による共振器の光路長変化を抑圧するよう
に光遅延器駆動信号を出力することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical modulator for modulating the loss or phase of light at a predetermined frequency, an optical amplifier for amplifying a modulated optical pulse, and two optical devices for reflecting most of incident light. A Fabry-Perot resonator comprising: a light reflector; and an optical waveguide that is disposed at both ends of the two light reflectors, and the optical modulator and the optical amplifier are disposed therebetween and optically coupled to form a Fabry-Perot resonator. In the type-mode-locked laser device, an optical delay device for electrically changing the optical path length is provided inside the resonator, and the i (where i is 2 or less) of the resonator is provided outside the resonator.
I number of temperature sensors that detect the temperature at the above integer ) location;
A thermometer that outputs an electric signal corresponding to each detected temperature of the i temperature sensors, and an average temperature Tave based on the output of the thermometer, Tave = k 1 T 1 + k 2 T 2 +... + K i T i where, k n (n = 1,2 ··· i): temperature coefficient relationship between the optical path length is determined to be the linear average temperature Tave and the resonator T n (n = 1,2 .. I): an electric signal processing circuit for obtaining an optical delay device drive signal for driving the optical delay device based on the average temperature, which is obtained by the following expression: The electrical signal processing circuit outputs an optical delay device drive signal so as to suppress a change in the optical path length of the resonator due to a change in the temperature of the resonator.

【0015】請求項3に記載の発明は、光の損失あるい
は位相を所定の周波数で変調する光変調器と、変調され
た光パルスを増幅する光増幅器と、前記光パルスを外部
に取り出す光結合器と、これらの構成要素を互いに光学
的に結合してリング共振器を形成する光導波路とを備え
たリング共振器型モード同期レーザ装置において、共振
器内に電気的に透過波長を変化させる光学フィルタと、
電気的に光路長を変化させる光遅延器を備え、かつ、共
振器外に共振器のi(iは2以上の整数)箇所の温度を
検出するi個の温度センサと、前記i個の温度センサの
各検出温度に対応する電気信号を出力する温度計と、前
記温度計の出力に基づいて平均温度Taveを、 Tave=k+k+・・・+k 但し、k(n=1,2・・・i):平均温度Taveと
共振器の光路長との関係が線形になるように決定された
温度係数 T(n=1,2・・・i):各温度センサの検出温度 なる式によって求め、この平均温度に基づいて前記光遅
延器を駆動するための光遅延器駆動信号を出力すると共
に、前記光学フィルタを駆動する電気信号を出力する電
気信号処理回路とを備え、かつ、電気信号処理回路がレ
ーザの発振波長の変化および共振器の温度変化による共
振器の光路長変化を抑圧するように光遅延器駆動信号を
出力することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical modulator for modulating the loss or phase of light at a predetermined frequency, an optical amplifier for amplifying the modulated optical pulse, and an optical coupling for extracting the optical pulse to the outside. Resonator type mode-locked laser device comprising a resonator and an optical waveguide that optically couples these components to each other to form a ring resonator. Filters and
I number of temperature sensors which comprise an optical delay device for electrically changing the optical path length, and which detect the temperature of i (i is an integer of 2 or more ) of the resonator outside the resonator; and a thermometer for outputting an electric signal corresponding to each temperature detected by the sensor, the average temperature Tave based on the output of the thermometer, Tave = k 1 T 1 + k 2 T 2 + ··· + k i T i However, k n (n = 1,2 ··· i ): average temperature coefficient relationship between the optical path length is determined to be the linear temperature Tave the resonator T n (n = 1,2 ··· i ) : A temperature detected by each temperature sensor, and outputs an optical delay device driving signal for driving the optical delay device based on the average temperature and an electric signal for outputting an electric signal for driving the optical filter. A processing circuit, and the electric signal processing circuit has a laser oscillation wavelength. And outputs the optical delay unit driving signal so as to suppress the change in optical path length of the resonator due to temperature changes in the size and the resonator.

【0016】請求項4に記載の発明は、光の損失あるい
は位相を所定の周波数で変調する光変調器と、変調され
た光パルスを増幅する光増幅器と、入射の大部分を反射
させる2つの光反射器と、前記2つの光反射器を両端に
配置しその間に前記光変調器および光増幅器を配置して
光学的に結合してファブリペロ共振器を形成する光導波
路とを備えたファブリペロ共振器型モード同期レーザ装
置において、共振器内に電気的に透過波長を変化させる
光学フィルタと、電気的に光路長を変化させる光遅延器
を備え、かつ、共振器外に共振器のi(iは2以上の整
)箇所の温度を検出するi個の温度センサと、前記i
個の温度センサの各検出温度に対応する電気信号を出力
する温度計と、前記温度計の出力に基づいて平均温度T
aveを、 Tave=k+k+・・・+k 但し、k(n=1,2・・・i):平均温度Taveと
共振器の光路長との関係が線形になるように決定された
温度係数 T(n=1,2・・・i):各温度センサの検出温度 なる式によって求め、この平均温度に基づいて前記光遅
延器を駆動するための光遅延器駆動信号を出力すると共
に、前記光学フィルタを駆動する電気信号を出力する電
気信号処理回路とを備え、かつ、電気信号処理回路がレ
ーザの発振波長の変化および共振器の温度変化による共
振器の光路長変化を抑圧するように光遅延器駆動信号を
出力することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical modulator for modulating the loss or phase of light at a predetermined frequency, an optical amplifier for amplifying a modulated optical pulse, and two optical modulators for reflecting most of incident light. A Fabry-Perot resonator comprising: a light reflector; and an optical waveguide that is disposed at both ends of the two light reflectors, and the optical modulator and the optical amplifier are disposed therebetween and optically coupled to form a Fabry-Perot resonator. In the type-mode-locked laser device, an optical filter that changes the transmission wavelength electrically in the resonator and an optical delay device that changes the optical path length electrically are provided inside the resonator. 2 or more
Number ) i number of temperature sensors for detecting the temperature of the location;
A thermometer that outputs an electric signal corresponding to each detected temperature of the temperature sensors; and an average temperature T based on the output of the thermometer.
The ave, Tave = k 1 T 1 + k 2 T 2 + ··· + k i T i where, k n (n = 1,2 ··· i): the relationship between the average temperature Tave and the optical path length of the resonator A temperature coefficient T n (n = 1, 2,..., I) determined to be linear: a temperature detected by each temperature sensor is obtained by the following equation, and based on this average temperature, the optical delay unit is driven. An electrical signal processing circuit that outputs an optical signal for driving the optical filter, wherein the electrical signal processing circuit outputs an optical signal that drives the optical filter; An optical delay device drive signal is output so as to suppress a change in the optical path length of the device.

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】上記の構成によれば、モード同期レーザ温
度および発振波長の変化による共振器光路長の変化を、
共振器の温度および設定波長より求め、その共振器光路
長変化を補正するように共振器内の光遅延器を制御する
ことにより、レーザ共振器光路長の変化を防ぎ、安定し
たモード同期動作を実現することができる。
According to the above configuration, the change in the cavity optical path length due to the change in the mode-locked laser temperature and the oscillation wavelength can be represented by:
Determined from the temperature and the set wavelength of the resonator, and controlling the optical delay device in the resonator to correct the change in the optical path length of the resonator, prevent the change in the optical path length of the laser resonator and achieve stable mode-locking operation. Can be realized.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】図1は参考例によるモード同期レーザ装置
構成を示す図である。本参考例は、温度変化によるリ
ング共振器型モード同期レーザの共振器光路長の変化量
を共振器の温度を検出することにより自動的に補正し、
安定にモード同期レーザを動作する装置である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a mode-locked laser device according to a reference example . In this reference example , the amount of change in the resonator optical path length of the ring resonator mode-locked laser due to temperature change is automatically corrected by detecting the temperature of the resonator,
This is a device that operates a mode-locked laser stably.

【0022】図中、1〜6はそれぞれ図12に示した従
来例と同様に、光変調器の駆動電源、光変調器、光増幅
器、光アイソレータ、光結合器、波長フィルタである。
また7は光導波路である。光導波路7としては従来例の
光ファイバの他に、平面基板上にチャネル型導波路を形
成したもの、例えばプレーナ光波回路(参考文献 M.Ka
wachi et al. :'Silica waveguide on silicon and the
ir application to integrated-optical components',
Opt.&Quantnm Electron., 2090, 23, pp.391-417) 等
を使用してもよい。光増幅器3としては、従来例の希土
類ドープ光ファイバ増幅器や半導体レーザ増幅器の他
に、上記プレーナ光波回路に希土類をドープした希土類
ドーププレーナ導波路型増幅器を用いてもよい(参考文
献 K. Hattori et al. :'Erbium-doped silica-based
planar-waveduide amplifier integrated with a 980/1
530-nm WDM coupler', in Optical Fiber Communicatio
n 1993 Technical Digest Series Volume 4, paper FB
2)。
In the figure, reference numerals 1 to 6 denote a driving power supply of an optical modulator, an optical modulator, an optical amplifier, an optical isolator, an optical coupler, and a wavelength filter, respectively, as in the conventional example shown in FIG.
Reference numeral 7 denotes an optical waveguide. As the optical waveguide 7, in addition to the conventional optical fiber, a channel type waveguide formed on a flat substrate, for example, a planar lightwave circuit (reference M.Ka
wachi et al .: 'Silica waveguide on silicon and the
ir application to integrated-optical components',
Opt. & Quantnm Electron., 2090, 23, pp. 391-417) may be used. As the optical amplifier 3, in addition to the rare earth-doped optical fiber amplifier and the semiconductor laser amplifier of the conventional example, a rare earth-doped planar waveguide type amplifier in which the above-mentioned planar lightwave circuit is doped with rare earth may be used (reference document K. Hattori et al. al.:'Erbium-doped silica-based
planar-waveduide amplifier integrated with a 980/1
530-nm WDM coupler ', in Optical Fiber Communicatio
n 1993 Technical Digest Series Volume 4, paper FB
2).

【0023】また、8は温度センサ、9は温度計、10
は電気信号処理回路、11は電動型光遅延器である。温
度センサ8としては、温度Tにより抵抗値が変化する白
金抵抗やサーミスタ等が使用できる。温度計9はこの抵
抗値を電気信号として出力する。
8 is a temperature sensor, 9 is a thermometer, 10
Denotes an electric signal processing circuit, and 11 denotes an electric optical delay unit. As the temperature sensor 8, a platinum resistor or a thermistor whose resistance value changes according to the temperature T can be used. The thermometer 9 outputs this resistance value as an electric signal.

【0024】図2は、電動型光遅延器11の具体例を示
したものである。図2(a)(b)は2つの光導波路の
レンズ系による結合を利用した光遅延器である。ここで
20は光学レンズ、21は電気的に位置を矢印方向に変
化する電動ステージ、22は3角プリズム等の直角ミラ
ー、23は駆動電源である。図2(a)は、入出射どち
らかの光学レンズと光導波路を同一の電動ステージ21
上に固定して光線方向に沿って移動させることにより、
2つの光導波路7間の光路長を変化させることができ
る。図2(b)も同様に、直角ミラー22を光線方向に
沿って移動することにより光路長を調節することができ
る。
FIG. 2 shows a specific example of the motorized optical delay unit 11. FIGS. 2A and 2B show an optical delay device utilizing coupling of two optical waveguides by a lens system. Here, reference numeral 20 denotes an optical lens, 21 denotes an electric stage that electrically changes the position in the direction of the arrow, 22 denotes a right-angle mirror such as a triangular prism, and 23 denotes a drive power supply. FIG. 2A shows an optical stage 21 in which the optical lens and the optical waveguide for either the incoming or outgoing light are used.
By fixing it on the top and moving it along the ray direction,
The optical path length between the two optical waveguides 7 can be changed. Similarly, in FIG. 2B, the optical path length can be adjusted by moving the right-angle mirror 22 along the ray direction.

【0025】図2(c)は、張力により光導波路を伸長
して光路長を変化する電動型光遅延器の一例である。こ
れは光ファイバ等の比較的長尺の光導波路をピエゾ素子
で作られたドラム24に巻きつけ、ドラム24の径を電
圧で変化させることで光ファイバへの張力を変えて光路
長を変化させるものである。図2(d)は、光導波路の
屈折率を電気的に変化して光路長を変化させる電動型光
遅延器の一例である。ここで25は基板、26は電気的
に屈折率が変化する光導波路、27は電極である。2つ
の電極27間に電圧Vを印加することにより、光導波路
26中に電界Eが発生し光導波路の屈折率が変化して光
路長が変化する。この電気的に屈折率が変化する光導波
路としては、電気光学効果を有するLiNbO3 等の強
誘電体等が主にあげられる。これら図2に示した電動型
光遅延器11を用いることにより、図1に示す電気信号
処理回路10により共振器光路長を電気的に制御するこ
とができる。
FIG. 2C shows an example of a motorized optical delay device in which the optical waveguide is extended by tension to change the optical path length. In this method, a relatively long optical waveguide such as an optical fiber is wound around a drum 24 made of a piezo element, and the diameter of the drum 24 is changed by voltage to change the tension on the optical fiber, thereby changing the optical path length. Things. FIG. 2D is an example of a motorized optical delay device that changes the optical path length by electrically changing the refractive index of the optical waveguide. Here, 25 is a substrate, 26 is an optical waveguide whose refractive index changes electrically, and 27 is an electrode. By applying a voltage V between the two electrodes 27, an electric field E is generated in the optical waveguide 26, the refractive index of the optical waveguide changes, and the optical path length changes. As the optical waveguide whose refractive index changes electrically, a ferroelectric material such as LiNbO 3 having an electro-optical effect is mainly used. By using the motorized optical delay unit 11 shown in FIG. 2, the optical path length of the resonator can be electrically controlled by the electric signal processing circuit 10 shown in FIG.

【0026】次に、本参考例の原理を説明する。共振器
の温度Tと共振器光路長Lの間には図3に示すような関
係がある。共振器の温度Tが増加(または減少)すると
熱膨張により共振器光路長Lも増加(または減少)す
る。共振器長の熱膨張係数をαとし、ある基準となる温
度をTs とし、この時にモード同期条件を満たす共振器
光路長をLs とすると、一般にTとLの関係は次式で近
似できる。
Next, the principle of the present embodiment will be described. There is a relationship between the temperature T of the resonator and the optical path length L of the resonator as shown in FIG. When the temperature T of the resonator increases (or decreases), the optical path length L of the resonator also increases (or decreases) due to thermal expansion. If the thermal expansion coefficient of the resonator length is α, and a certain reference temperature is Ts, and the resonator optical path length satisfying the mode locking condition is Ls at this time, the relationship between T and L can be generally approximated by the following equation.

【0027】[0027]

【数3】 (Equation 3)

【0028】この式より温度変化δTによる共振器光路
長の変化量δLは、次式で表せる。
From this equation, the change amount δL of the resonator optical path length due to the temperature change δT can be expressed by the following equation.

【0029】[0029]

【数4】 (Equation 4)

【0030】本参考例の動作手順は、まず共振器光路長
Lをある基準温度Tsにおいてモード同期条件を満たす
値Ls に設定する。次に、温度センサ8により共振器長
の温度Tを検出する。そして電気信号処理器10によ
り、電動型光変調器11の光遅延量Dを共振器の温度変
化δT=T−Ts および(4)式より決定される共振器
光路長の変化量δLを補正するように変化させる(な
お、光遅延量Dの変化量をδDと表す)。
In the operation procedure of this embodiment , first, the optical path length L of the resonator is set to a value Ls satisfying the mode locking condition at a certain reference temperature Ts. Next, the temperature T of the resonator length is detected by the temperature sensor 8. Then, the electric signal processor 10 corrects the optical delay amount D of the motorized optical modulator 11 by the temperature change δT = T−Ts of the resonator and the change amount δL of the resonator optical path length determined by the equation (4). (Note that the amount of change in the optical delay amount D is represented by δD).

【0031】[0031]

【数5】 (Equation 5)

【0032】従って、本参考例により温度変化によるモ
ード同期レーザの共振器光路長の変化量を共振器の温度
を検出することにより自動的に補正し、安定にモード同
期レーザを動作することができる。
Therefore, according to the present embodiment, the amount of change in the optical path length of the cavity of the mode-locked laser due to temperature change is automatically corrected by detecting the temperature of the resonator, and the mode-locked laser can be operated stably. .

【0033】例えば、モード同期ファイバレーザのよう
に共振器のほとんどが光ファイバで構成されている場
合、熱膨張係数αは10-5(1/℃)程度である。共振
器光路長Ls =100m、共振器の温度変化T−Ts
1(℃)の時、共振器光路長は1mm程度増加する。従
って、同じ長さの光路長を光遅延器により減少させるこ
とにより、モード同期条件を維持することができる。
For example, when most of the resonator is formed of an optical fiber like a mode-locked fiber laser, the thermal expansion coefficient α is about 10 −5 (1 / ° C.). When the cavity optical path length L s = 100 m and the temperature change T−T s of the cavity is 1 (° C.), the cavity optical path length increases by about 1 mm. Therefore, the mode-locking condition can be maintained by reducing the same optical path length by the optical delay unit.

【0034】図1では共振器内の光増幅器の温度を検出
しているが、その他の構成要素の温度を検出してもよ
い。図4はこの発明の一実施形態の構成を示すブロック
図である。共振器長の温度分布が一様でない場合は、図
4に示したように共振器内の複数(2カ所以上)の位置
から温度を検出し、次式のように平均温度を定義する。
なお、図4においては図1と同一の構成要素に、同一の
符号(あるいは同一のハイフン付き符号の親符号(左側
の符号))を付している。この場合、温度センサ8−
1、8−2及び8−3はそれぞれ光増幅器3、光変調器
2及び光結合器5に設けられていて、検出した温度T1
〜T3をそれぞれに対応した温度計9−1〜9−3へ入
力する。
Although the temperature of the optical amplifier in the resonator is detected in FIG. 1, the temperature of other components may be detected. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. When the temperature distribution of the resonator length is not uniform, the temperature is detected from a plurality of (two or more) positions in the resonator as shown in FIG. 4, and an average temperature is defined as in the following equation.
In FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals (or the same reference numerals (the left-side reference numerals) of the same hyphenated codes). In this case, the temperature sensor 8-
1, 8-2 and 8-3 are provided in the optical amplifier 3, the optical modulator 2 and the optical coupler 5, respectively.
To T3 are input to the corresponding thermometers 9-1 to 9-3.

【0035】[0035]

【数6】 (Equation 6)

【0036】最初に各部の温度(T1,T2,…,Ti
と共振器光路長Lの関係を測定し、平均温度Taveと共
振器光路長Lの関係が線形になるように各部の温度係数
(k1,k2,…,ki)を決定する。そして(5)式に
おいてTをTave に置き換えることにより、図1の一点
での温度検出法と同様に、平均温度Tave によりモード
同期条件を満たす共振器光路長に自動的に設定すること
ができる。
First, the temperature of each part (T 1 , T 2 ,..., T i )
And the resonator optical path length L are measured, and the temperature coefficients (k 1 , k 2 ,..., K i ) of each part are determined so that the relationship between the average temperature T ave and the resonator optical path length L becomes linear. Then, by replacing T with T ave in the equation (5), it is possible to automatically set the cavity optical path length that satisfies the mode locking condition by the average temperature T ave , similarly to the temperature detection method at one point in FIG. it can.

【0037】図5はファブリペロ共振器型モード同期レ
ーザ装置の構成を示す図である。図中、28は入射光の
ほとんどを反射する光反射器である。本装置は共振器構
成がファブリペロ型であること以外は図1のものと同じ
であり、図1のものと同様な原理により温度変化による
共振器光路長の変化量を自動的に補正し、安定にモード
同期レーザを動作することができる。なお、図1の各部
に対応する部分には同一の符号を付けている。
[0037] FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a full Aburipero cavity mode-locked laser device. In the figure, reference numeral 28 denotes a light reflector that reflects most of the incident light. This device is the same as that of FIG. 1 except that the resonator configuration is a Fabry-Perot type, and the amount of change in the resonator optical path length due to temperature change is automatically corrected according to the same principle as that of FIG. The mode-locked laser can be operated. Parts corresponding to the respective parts in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0038】(参考例1) 図6は参考例であるリング共振器型モード同期レーザ動
作安定化法を示す図である。本例は、モード同期レーザ
の発振波長を変化する場合の共振器光路長の変化を自動
的に補正し、安定にモード同期レーザを動作する装置で
ある。電気信号処理器10からの電気信号Sλにより透
過中心波長を制御できる電動型波長フィルタ12を備
え、電気的にモード同期レーザの発振中心波長を制御で
きる構成であり、その他の構成要素は実施形態1と同様
であり、同一の符号を付けている。
Reference Example 1 FIG. 6 is a view showing a ring resonator type mode-locked laser operation stabilization method as a reference example . This example is an apparatus that automatically corrects a change in the cavity optical path length when the oscillation wavelength of the mode-locked laser changes, and operates the mode-locked laser stably. An electric wavelength filter 12 capable of controlling a transmission center wavelength by an electric signal Sλ from an electric signal processor 10 is provided to electrically control an oscillation center wavelength of a mode-locked laser. And the same reference numerals are used.

【0039】図7は電動型波長フィルタ12の具体例を
示したものである。ここで20は光学レンズ、30は誘
電体多層膜等からなる光フィルタ板、31は光フィルタ
板を回転させる電動ステージ、32はステージ駆動用電
源、33は液晶、34はミラー、35は基盤、36は液
晶駆動用電源である。図7(a)の電動型波長フィルタ
は、光フィルタ板30を電動ステージ31で回転させて
板面と光線軸に対する角度θを変化することで、電気的
に透過波長を制御することができる。図7の(b)の電
動型波長フィルタは、液晶33への印加電界を変化して
液晶33の屈折率nを変化させることで、電気的に透過
波長を制御することができる(参考文献平林 他、「6
00チャンネル選択可能な液晶可変波長フィルタ」、1
992年電子情報通信学会秋期大会講演論文集、C−2
46)。
FIG. 7 shows a specific example of the motor-driven wavelength filter 12. Here, 20 is an optical lens, 30 is an optical filter plate made of a dielectric multilayer film or the like, 31 is an electric stage for rotating the optical filter plate, 32 is a power supply for driving the stage, 33 is a liquid crystal, 34 is a mirror, 35 is a base, 36 is a power supply for driving the liquid crystal. The electric wavelength filter of FIG. 7A can electrically control the transmission wavelength by rotating the optical filter plate 30 with the electric stage 31 and changing the angle θ with respect to the plate surface and the optical axis. The electric wavelength filter shown in FIG. 7B can electrically control the transmission wavelength by changing the electric field applied to the liquid crystal 33 to change the refractive index n of the liquid crystal 33. In addition, "6
Liquid crystal variable wavelength filter capable of selecting 00 channels ", 1
Proceedings of the 992 IEICE Autumn Conference, C-2
46).

【0040】次に、本参考例の原理を説明する。モード
同期レーザの発振波長λと共振器光路長Lの間には図8
に示すような関係がある。発振波長λが増加(または減
少)すると共振器の屈折率の波長分散により共振器光路
長Lが減少(または増加)する。(1)式よりこの共振
器光路長の変化δLは次式で表せる。
Next, the principle of the present embodiment will be described. 8 between the oscillation wavelength λ of the mode-locked laser and the optical path length L of the resonator.
There is a relationship as shown in When the oscillation wavelength λ increases (or decreases), the resonator optical path length L decreases (or increases) due to wavelength dispersion of the refractive index of the resonator. From the equation (1), the change δL of the resonator optical path length can be expressed by the following equation.

【0041】[0041]

【数7】 (Equation 7)

【0042】一方、セルマイヤの方程式より波長と屈折
率分散の関係は次式で与えられる(参考文献 G. P. Ag
rawal, "Nonlinear fiber optics", Academic Press, c
hapter.1, p.7)。
On the other hand, the relationship between the wavelength and the refractive index dispersion is given by the following equation from the Cellmeier equation (GP Ag
rawal, "Nonlinear fiber optics", Academic Press, c
hapter.1, p.7).

【0043】[0043]

【数8】 (Equation 8)

【0044】ここでλi は共振器構成媒質で決まる定数
である。本参考例の動作手順は、まず共振器光路長Lを
ある基準発振波長λs においてモード同期条件を満たす
値Ls に設定する。そして各構成要素の物理長hi およ
び屈折率の波長分散ni を測定しておく。次に、電気信
号処理器10により電動型波長フィルタ12を駆動して
所望の波長λに発振波長を設定する。そして、電気信号
処理器10により電動型光遅延器11を駆動して、光遅
延量Dを発振波長変化δλ=λ−λs および(7)
(8)式より決定される共振器光路長の変化量δLを補
正するように変化させる。
Here, λi is a constant determined by the medium constituting the resonator. In the operation procedure of this embodiment , first, the resonator optical path length L is set to a value Ls that satisfies the mode locking condition at a certain reference oscillation wavelength λs. Then, the physical length hi of each component and the wavelength dispersion ni of the refractive index are measured. Next, the electric wavelength processor 12 is driven by the electric signal processor 10 to set the oscillation wavelength to a desired wavelength λ. Then, the electric optical delay unit 11 is driven by the electric signal processor 10 to change the optical delay amount D into the oscillation wavelength change δλ = λ−λs and (7)
The change amount δL of the resonator optical path length determined from the equation (8) is changed so as to be corrected.

【0045】[0045]

【数9】 (Equation 9)

【0046】その結果、発振波長変化によるモード同期
レーザの共振器光路長の変化量を自動的に補正し、常に
モード同期レーザを安定に動作することができる。例え
ば、モード同期ファイバレーザのように共振器のほとん
どが光ファイバで構成されていて共振器内の屈折率の波
長分散がほぼ一定と仮定すると(9)式は次のように近
似できる。
As a result, the amount of change in the optical path length of the mode-locked laser due to the change in the oscillation wavelength is automatically corrected, and the mode-locked laser can always be operated stably. For example, assuming that most of the resonator is made of an optical fiber like a mode-locked fiber laser and the wavelength dispersion of the refractive index in the resonator is almost constant, the equation (9) can be approximated as follows.

【0047】[0047]

【数10】 (Equation 10)

【0048】共振器光路長Ls を100m、屈折率nを
1.45として、光ファイバの屈折率波長分散が波長
1.5μm帯での石英バルクの値と同程度と仮定すると
(∂n(λ)/∂λ≒−10-5(1/nm))、発振波
長の変化λ−λs=1nm において共振器光路長は0.
7mm程度減少する。従って、同じ長さの光路長を光遅
延器により増加させることによりモード同期条件を維持
することができる。
[0048] 100m the resonator optical path length L s, the refractive index n as 1.45, the refractive index wavelength dispersion of the optical fiber is assumed to quartz bulk values and comparable with the wavelength 1.5μm band (∂n ( λ) / {λ} −10 −5 (1 / nm)), and the change in the oscillation wavelength λ−λ s = 1 nm results in a cavity optical path length of 0.
It is reduced by about 7 mm. Therefore, the mode locking condition can be maintained by increasing the same optical path length by the optical delay unit.

【0049】(参考例2) 図9はファブリペロ共振器型モード同期レーザ装置を示
す図である。本例は共振器構成がファブリペロ型である
こと以外は実施形態3と同じであり、図5、図6等に示
すものに対応する各構成には同一の符号を付けている。
実施形態3と同様な原理により発振波長変化による共振
器光路長の変化量を自動的に補正し、安定にモード同期
レーザを動作することができる。
[0049] (Reference Example 2) FIG. 9 is a diagram showing a full Aburipero cavity mode-locked laser device. This example is the same as Embodiment 3 except that the resonator configuration is a Fabry-Perot type, and the same reference numerals are given to the components corresponding to those shown in FIGS.
According to the same principle as in the third embodiment, the amount of change in the resonator optical path length due to the change in the oscillation wavelength is automatically corrected, and the mode-locked laser can be operated stably.

【0050】図10はリング共振器型モード同期レーザ
動作安定化法の他の構成例を示す図である。本構成例は
図1の回路の温度検出による共振器光路長の自動設定、
および上述した発振波長の設定値変化に合わせた共振器
光路長の自動設定の両方を行なうものである。図10で
は、図1、図5、図6等に示す各構成に対応する構成に
は同一の符号を付けている。
FIG. 10 is a diagram showing another configuration example of the ring resonator mode-locked laser operation stabilizing method. This configuration example
Automatic setting of the cavity optical path length by temperature detection of the circuit of FIG. 1 ,
And automatic setting of the resonator optical path length in accordance with the change in the set value of the oscillation wavelength described above. In FIG. 10, components corresponding to the components shown in FIGS. 1, 5, 6, and the like are denoted by the same reference numerals.

【0051】本構成例の動作手順は、まず共振器光路長
Lをある基準発振波長λs および基準温度Ts において
モード同期条件を満たす値Ls に設定する。そして各構
成要素の物理長hi および屈折率の波長分散ni を測定
しておく。次に、電気信号処理器10により電動型波長
フィルタ12を駆動して所望の中心波長λに設定し、温
度センサ8により検出した共振器の温度Tを電気信号処
理器10に入力する。このとき温度変化による共振器光
路長の変化量をδLT とし、発振波長変化による共振器
光路長の変化量をδLλとすると、全変化量はδLtota
l=δLT+δLλとなる。そして、電気信号処理器10
により電動型光遅延器11を駆動して、この全変化量δ
Ltotal を補正するように変化させる。このときの光遅
延量δDは(5)(9)式より次式で表される。
In the operation procedure of this configuration example , first, the optical path length L of the resonator is set to a value Ls satisfying the mode locking condition at a certain reference oscillation wavelength λs and a reference temperature Ts. Then, the physical length hi of each component and the wavelength dispersion ni of the refractive index are measured. Next, the electric wavelength processor 12 is driven by the electric signal processor 10 to set a desired center wavelength λ, and the temperature T of the resonator detected by the temperature sensor 8 is input to the electric signal processor 10. At this time, assuming that the change amount of the resonator optical path length due to the temperature change is δLT and the change amount of the resonator optical path length due to the oscillation wavelength change is δLλ, the total change amount is δLtota
l = δLT + δLλ. Then, the electric signal processor 10
Drives the optical type optical delay device 11 to calculate the total change amount δ
It is changed so as to correct Ltotal. The optical delay amount δD at this time is expressed by the following equation from the equations (5) and (9).

【0052】[0052]

【数11】 [Equation 11]

【0053】その結果、温度変化および発振波長変化に
よるモード同期レーザの共振器光路長の変化量を自動的
に補正し、モード同期レーザを安定に動作することがで
きる。図10では共振器内の光増幅器の温度を検出して
いるが、その他の構成要素の温度を検出してもよい。
As a result, the amount of change in the cavity optical path length of the mode-locked laser due to temperature change and oscillation wavelength change can be automatically corrected, and the mode-locked laser can be operated stably. In FIG. 10, the temperature of the optical amplifier in the resonator is detected, but the temperature of other components may be detected.

【0054】また、共振器長の温度分布が一様でない場
合は、実施形態1の図4と同様に、共振器内の複数(2
カ所以上)の位置から温度を検出し平均温度Tave と共
振器光路長Lの関係が線形になるように(6)式の平均
温度を定義する。そして(11)式においてTをTave
に置き換えることにより、図10の一点での温度検出法
と同様に、平均温度Tave によりモード同期条件を満た
す共振器光路長を自動的に設定することができる。
When the temperature distribution of the resonator length is not uniform, as in the case of FIG.
(At least two positions), and the average temperature of equation (6) is defined so that the relationship between the average temperature T ave and the cavity optical path length L becomes linear. Then, in equation (11), T is T ave
As in the temperature detection method at one point in FIG. 10, the resonator optical path length satisfying the mode locking condition can be automatically set by the average temperature T ave .

【0055】図11はファブリペロ共振器型モード同期
レーザ装置の構成例を示す図である。本構成例は共振器
構成がファブリペロ型であること以外は図10の回路
同じであり、図10の回路と同様な原理により動作の安
定化を図ることができる。
[0055] Figure 11 is a diagram showing a configuration example of a full Aburipero cavity mode-locked laser device. This configuration example is the same as the circuit in FIG. 10 except that the resonator configuration is a Fabry-Perot type, and the operation can be stabilized by the same principle as the circuit in FIG.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、発振波長の設定値および共振器の温度の変化による
共振器光路長の変化を補正するように共振器内の光遅延
器を制御することにより、任意の発振波長および温度お
いて、迅速に、かつ自動的に安定なモード同期レーザ動
作を実現することができる。
As described above, according to the present invention, the optical delay device in the resonator is controlled so as to correct the change in the optical path length of the resonator due to the change in the set value of the oscillation wavelength and the temperature of the resonator. By doing so, a stable mode-locked laser operation can be realized quickly and automatically at an arbitrary oscillation wavelength and temperature.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 参考例によるモード同期レーザ装置の構成を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a mode-locked laser device according to a reference example .

【図2】 図1に示す電動型光遅延器11の具体例
(a)〜(d)を示す図である。
FIG. 2 is a view showing specific examples (a) to (d) of the electric optical delay unit 11 shown in FIG.

【図3】 共振器の温度Tと共振器光路長Lの関係を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a resonator temperature T and a resonator optical path length L;

【図4】 この発明の一実施形態によるモード同期レー
ザ装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 shows a mode-locked laser according to an embodiment of the present invention .
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the device .

【図5】ード同期レーザ装置の他の構成例を示すブ
ロック図である。
5 is a block diagram showing another configuration example of the mode-locked laser device.

【図6】 参考例によるモード同期レーザ装置の構成例
を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of a mode-locked laser device according to a reference example.

【図7】 図6に示す電動型波長フィルタ12の具体例
(a)、(b)を示す図である。
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing specific examples (a) and (b) of the electric wavelength filter 12 shown in FIG.

【図8】 モード同期レーザの発振波長λと共振器光路
長Lの関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between an oscillation wavelength λ of a mode-locked laser and a resonator optical path length L.

【図9】 参考例によるモード同期レーザ装置の構成例
を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration example of a mode-locked laser device according to a reference example.

【図10】ード同期レーザ装置の他の構成例を示す
ブロック図である。
10 is a block diagram showing another configuration example of the mode-locked laser device.

【図11】ード同期レーザ装置の他の構成例を示す
ブロック図である。
11 is a block diagram showing another configuration example of the mode-locked laser device.

【図12】 従来のモード同期レーザ装置の構成例を示
すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional mode-locked laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 駆動電源 2 光変調器 3 光増幅器 5 光結合器 6 波長フィルタ 7 光導波路 8 温度センサ 9 温度計 10 電気信号処理器 11 電動型光遅延器 12 電動型波長フィルタ 28 光反射器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drive power supply 2 Optical modulator 3 Optical amplifier 5 Optical coupler 6 Wavelength filter 7 Optical waveguide 8 Temperature sensor 9 Thermometer 10 Electric signal processor 11 Motorized optical delay unit 12 Motorized wavelength filter 28 Optical reflector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−252482(JP,A) 特開 平6−13691(JP,A) 特開 平2−105483(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 3/00 - 3/30 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-252482 (JP, A) JP-A-6-13691 (JP, A) JP-A-2-105483 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 3/00-3/30

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光の損失あるいは位相を所定の周波数で
変調する光変調器と、変調された光パルスを増幅する光
増幅器と、前記光パルスを外部に取り出す光結合器と、
これらの構成要素を互いに光学的に結合してリング共振
器を形成する光導波路とを備えたリング共振器型モード
同期レーザ装置において、 共振器内に電気的に光路長を変化させる光遅延器を備
え、 かつ、共振器外に共振器のi(iは2以上の整数)箇所
の温度を検出するi個の温度センサと、 前記i個の温度センサの各検出温度に対応する電気信号
を出力する温度計と、 前記温度計の出力に基づいて平均温度Taveを、 Tave=k+k+・・・+k 但し、k(n=1,2・・・i):平均温度Taveと
共振器の光路長との関係が線形になるように決定された
温度係数 T(n=1,2・・・i):各温度センサの検出温度 なる式によって求め、この平均温度に基づいて前記光遅
延器を駆動するための光遅延器駆動信号を出力する電気
信号処理回路とを備え、 かつ、電気信号処理回路が共振器の温度変化による共振
器の光路長変化を抑圧するように光遅延器駆動信号を出
力することを特徴とするモード同期レーザ装置。
An optical modulator for modulating a loss or phase of light at a predetermined frequency, an optical amplifier for amplifying a modulated optical pulse, an optical coupler for extracting the optical pulse to the outside,
In a ring resonator type mode-locked laser device including: an optical waveguide that optically couples these components to each other to form a ring resonator, an optical delay device that electrically changes an optical path length is provided in the resonator. And i number of temperature sensors for detecting a temperature of i (i is an integer of 2 or more ) of the resonator outside the resonator; and outputting an electric signal corresponding to each detected temperature of the i number of temperature sensors. and a thermometer for the average temperature Tave based on the output of the thermometer, Tave = k 1 T 1 + k 2 T 2 + ··· + k i T i where, k n (n = 1,2 ··· i ): Temperature coefficient T n (n = 1, 2,..., I) determined so that the relationship between the average temperature Tave and the optical path length of the resonator becomes linear. An optical delay device for driving the optical delay device based on the average temperature. An electrical signal processing circuit that outputs a dynamic signal, and the electrical signal processing circuit outputs an optical delay device drive signal so as to suppress a change in the optical path length of the resonator due to a change in the temperature of the resonator. Mode-locked laser device.
【請求項2】 光の損失あるいは位相を所定の周波数で
変調する光変調器と、変調された光パルスを増幅する光
増幅器と、入射の大部分を反射させる2つの光反射器
と、前記2つの光反射器を両端に配置しその間に前記光
変調器および光増幅器を配置して光学的に結合してファ
ブリペロ共振器を形成する光導波路とを備えたファブリ
ペロ共振器型モード同期レーザ装置において、 共振器内に電気的に光路長を変化させる光遅延器を備
え、 かつ、共振器外に共振器のi(iは2以上の整数)箇所
の温度を検出するi個の温度センサと、 前記i個の温度センサの各検出温度に対応する電気信号
を出力する温度計と、 前記温度計の出力に基づいて平均温度Taveを、 Tave=k+k+・・・+k 但し、k(n=1,2・・・i):平均温度Taveと
共振器の光路長との関係が線形になるように決定された
温度係数 T(n=1,2・・・i):各温度センサの検出温度 なる式によって求め、この平均温度に基づいて前記光遅
延器を駆動するための光遅延器駆動信号を出力する電気
信号処理回路とを備え、 かつ、電気信号処理回路が共振器の温度変化による共振
器の光路長変化を抑圧するように光遅延器駆動信号を出
力することを特徴とするモード同期レーザ装置。
2. An optical modulator for modulating the loss or phase of light at a predetermined frequency, an optical amplifier for amplifying a modulated optical pulse, two optical reflectors for reflecting most of incident light, A Fabry-Perot cavity mode-locked laser device comprising: a light reflector that is disposed at both ends and the optical modulator and the optical amplifier are disposed therebetween and optically coupled to form a Fabry-Perot resonator. An optical delay device for electrically changing an optical path length in the resonator, and i number of temperature sensors for detecting a temperature of i (i is an integer of 2 or more ) of the resonator outside the resonator; and a thermometer for outputting an electric signal corresponding to each temperature detected by the i number of temperature sensors, the average temperature Tave based on the output of the thermometer, Tave = k 1 T 1 + k 2 T 2 + ··· + k i T i where k n (n = 1, 2 · .. I): Temperature coefficient T n (n = 1, 2,... I) determined so that the relationship between the average temperature Tave and the optical path length of the resonator becomes linear. And an electric signal processing circuit that outputs an optical delay device drive signal for driving the optical delay device based on the average temperature. A mode-locked laser device for outputting an optical delay device drive signal so as to suppress a change in optical path length.
【請求項3】 光の損失あるいは位相を所定の周波数で
変調する光変調器と、変調された光パルスを増幅する光
増幅器と、前記光パルスを外部に取り出す光結合器と、
これらの構成要素を互いに光学的に結合してリング共振
器を形成する光導波路とを備えたリング共振器型モード
同期レーザ装置において、 共振器内に電気的に透過波長を変化させる光学フィルタ
と、電気的に光路長を変化させる光遅延器を備え、 かつ、共振器外に共振器のi(iは2以上の整数)箇所
の温度を検出するi個の温度センサと、 前記i個の温度センサの各検出温度に対応する電気信号
を出力する温度計と、前記温度計の出力に基づいて平均
温度Taveを、 Tave=k+k+・・・+k 但し、k(n=1,2・・・i):平均温度Taveと
共振器の光路長との関係が線形になるように決定された
温度係数 T(n=1,2・・・i):各温度センサの検出温度 なる式によって求め、この平均温度に基づいて前記光遅
延器を駆動するための光遅延器駆動信号を出力すると共
に、前記光学フィルタを駆動する電気信号を出力する電
気信号処理回路とを備え、 かつ、電気信号処理回路がレーザの発振波長の変化およ
び共振器の温度変化による共振器の光路長変化を抑圧す
るように光遅延器駆動信号を出力することを特徴とする
モード同期レーザ装置。
3. An optical modulator for modulating a loss or phase of light at a predetermined frequency, an optical amplifier for amplifying the modulated optical pulse, an optical coupler for extracting the optical pulse to the outside,
A ring resonator mode-locked laser device comprising: an optical waveguide that optically couples these components to each other to form a ring resonator; an optical filter that changes a transmission wavelength electrically in the resonator; An optical delay device for electrically changing an optical path length, and i number of temperature sensors for detecting a temperature of i (i is an integer of 2 or more ) of the resonator outside the resonator; and a thermometer for outputting an electric signal corresponding to each temperature detected by the sensor, the average temperature Tave based on the output of the thermometer, Tave = k 1 T 1 + k 2 T 2 + ··· + k i T i However, k n (n = 1,2 ··· i ): average temperature coefficient relationship between the optical path length is determined to be the linear temperature Tave the resonator T n (n = 1,2 ··· i ) : Detected temperature of each temperature sensor An optical signal processing circuit for outputting an optical delay device driving signal for driving the optical delay device, and outputting an electrical signal for driving the optical filter, and wherein the electrical signal processing circuit has a laser oscillation wavelength. A mode-locked laser device that outputs an optical delay device drive signal so as to suppress a change in the optical path length of the resonator due to a change in the optical path length and a temperature change in the resonator.
【請求項4】 光の損失あるいは位相を所定の周波数で
変調する光変調器と、変調された光パルスを増幅する光
増幅器と、入射の大部分を反射させる2つの光反射器
と、前記2つの光反射器を両端に配置しその間に前記光
変調器および光増幅器を配置して光学的に結合してファ
ブリペロ共振器を形成する光導波路とを備えたファブリ
ペロ共振器型モード同期レーザ装置において、 共振器内に電気的に透過波長を変化させる光学フィルタ
と、電気的に光路長を変化させる光遅延器を備え、 かつ、共振器外に共振器のi(iは2以上の整数)箇所
の温度を検出するi個の温度センサと、 前記i個の温度センサの各検出温度に対応する電気信号
を出力する温度計と、 前記温度計の出力に基づいて平均温度Taveを、 Tave=k+k+・・・+k 但し、k(n=1,2・・・i):平均温度Taveと
共振器の光路長との関係が線形になるように決定された
温度係数 T(n=1,2・・・i):各温度センサの検出温度 なる式によって求め、この平均温度に基づいて前記光遅
延器を駆動するための光遅延器駆動信号を出力すると共
に、前記光学フィルタを駆動する電気信号を出力する電
気信号処理回路とを備え、 かつ、電気信号処理回路がレーザの発振波長の変化およ
び共振器の温度変化による共振器の光路長変化を抑圧す
るように光遅延器駆動信号を出力することを特徴とする
モード同期レーザ装置。
4. An optical modulator for modulating light loss or phase at a predetermined frequency, an optical amplifier for amplifying a modulated optical pulse, two optical reflectors for reflecting most of incident light, A Fabry-Perot cavity mode-locked laser device comprising: a light reflector that is disposed at both ends and the optical modulator and the optical amplifier are disposed therebetween and optically coupled to form a Fabry-Perot resonator. An optical filter that changes the transmission wavelength electrically in the resonator, and an optical delay device that changes the optical path length electrically are provided inside the resonator, and outside the resonator, i (i is an integer of 2 or more ) locations of the resonator I temperature sensors for detecting temperature, a thermometer for outputting an electric signal corresponding to each detected temperature of the i temperature sensors, an average temperature Tave based on an output of the thermometer, Tave = k 1 T 1 + k 2 T 2 ··· + k i T i where, k n (n = 1,2 ··· i): Temperature coefficient relationship between the optical path length is determined to be the linear average temperature Tave and the resonator T n (n = 1, 2,... I): detected temperature of each temperature sensor, and outputs an optical delay device drive signal for driving the optical delay device based on the average temperature. An electric signal processing circuit for outputting an electric signal to be driven, and an optical delay unit driven so that the electric signal processing circuit suppresses a change in the optical path length of the resonator due to a change in laser oscillation wavelength and a change in the temperature of the resonator A mode-locked laser device for outputting a signal.
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