JPH09219550A - レーザパルス発振器 - Google Patents
レーザパルス発振器Info
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- JPH09219550A JPH09219550A JP8025452A JP2545296A JPH09219550A JP H09219550 A JPH09219550 A JP H09219550A JP 8025452 A JP8025452 A JP 8025452A JP 2545296 A JP2545296 A JP 2545296A JP H09219550 A JPH09219550 A JP H09219550A
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- laser pulse
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高繰り返し光パルスを安定に発生することの
できるレーザパルス発振器を提供すること。 【解決手段】 共振器中に光パルスにπ／３０程度以上
の自己位相変調効果による非線形な位相変化量を与え得
る長さの光ファイバ１０を設けるとともに、光フィルタ
７によって発振パルスのスペクトル幅を制限することに
より、光強度に依存した超高速で応答する損失を個々の
光パルスに与え、これによって個々の光パルスのエネル
ギを均等にしてスーパモード雑音を抑制する。
できるレーザパルス発振器を提供すること。 【解決手段】 共振器中に光パルスにπ／３０程度以上
の自己位相変調効果による非線形な位相変化量を与え得
る長さの光ファイバ１０を設けるとともに、光フィルタ
７によって発振パルスのスペクトル幅を制限することに
より、光強度に依存した超高速で応答する損失を個々の
光パルスに与え、これによって個々の光パルスのエネル
ギを均等にしてスーパモード雑音を抑制する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超高速光通信シス
テムを構築するために必要となる、高繰り返し光パルス
を安定に発生するレーザパルス発振器に関するものであ
る。
テムを構築するために必要となる、高繰り返し光パルス
を安定に発生するレーザパルス発振器に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、モード同期技術を利用した光ファ
イバレーザにより、高繰り返し光パルスを発生させる研
究が盛んに行なわれている。
イバレーザにより、高繰り返し光パルスを発生させる研
究が盛んに行なわれている。
【０００３】図１は従来のレーザパルス発振器の一例を
示すものである。図１において、１は希土類元素を添加
した光ファイバ（以下、希土類添加光ファイバと称
す。）、２は希土類添加光ファイバ１を励起するための
励起光源、３は励起光を希土類添加光ファイバ１に結合
させる光結合器、４はレーザ出力を取り出す光分岐器、
５は光の進行方向を一方向に限定する光アイソレータ、
６は光変調器、７は光フィルタ、８はシンセサイザ、９
は電気信号の増幅器である。
示すものである。図１において、１は希土類元素を添加
した光ファイバ（以下、希土類添加光ファイバと称
す。）、２は希土類添加光ファイバ１を励起するための
励起光源、３は励起光を希土類添加光ファイバ１に結合
させる光結合器、４はレーザ出力を取り出す光分岐器、
５は光の進行方向を一方向に限定する光アイソレータ、
６は光変調器、７は光フィルタ、８はシンセサイザ、９
は電気信号の増幅器である。
【０００４】図１のレーザパルス発振器において、光パ
ルスは次のようにして発生する。希土類添加光ファイバ
１を光結合器３を通して励起光源２で励起すると、光フ
ィルタ７の透過帯域内で光アイソレータ５の順方向に連
続光の発振が起こる。次に、シンセサイザ８から出力さ
れる電気信号を増幅器９を通して光変調器６に印加す
る。
ルスは次のようにして発生する。希土類添加光ファイバ
１を光結合器３を通して励起光源２で励起すると、光フ
ィルタ７の透過帯域内で光アイソレータ５の順方向に連
続光の発振が起こる。次に、シンセサイザ８から出力さ
れる電気信号を増幅器９を通して光変調器６に印加す
る。
【０００５】一般に、共振器長をＬ、光ファイバの屈折
率をｎ、光速をｃとしたとき、共振器長で決まる周波数
ｆ0 ＝ｃ／ｎＬで変調を加えると、基本波でのモード同
期が実現され、安定な光パルス列が発生できる。
率をｎ、光速をｃとしたとき、共振器長で決まる周波数
ｆ0 ＝ｃ／ｎＬで変調を加えると、基本波でのモード同
期が実現され、安定な光パルス列が発生できる。
【０００６】しかし、この場合、変調周波数をレーザの
共振器長で決まる基本周波数のｑ倍、ｑｆ0 ＝ｑｃ／ｎ
Ｌ（ｑは整数）に設定すると、基本波のｑ倍の周波数で
発振する高調波の強制モード同期が実現できる。即ち、
レーザの共振器内にｑ個の光パルスが等間隔に作られ、
高次の変調周波数に一致した繰り返しをもつ光パルス列
が発生する。この光パルス列は、光分岐器４を通して出
力される。
共振器長で決まる基本周波数のｑ倍、ｑｆ0 ＝ｑｃ／ｎ
Ｌ（ｑは整数）に設定すると、基本波のｑ倍の周波数で
発振する高調波の強制モード同期が実現できる。即ち、
レーザの共振器内にｑ個の光パルスが等間隔に作られ、
高次の変調周波数に一致した繰り返しをもつ光パルス列
が発生する。この光パルス列は、光分岐器４を通して出
力される。
【０００７】例えば、レーザの共振器長が２０ｍである
とき、共振器長で決まる基本周波数は１０ＭＨｚである
が、変調周波数を、ｑ＝１０００とし、１０ＧＨｚに設
定すると、１０ＧＨｚの繰り返しをもつ光パルス列が発
生できる。
とき、共振器長で決まる基本周波数は１０ＭＨｚである
が、変調周波数を、ｑ＝１０００とし、１０ＧＨｚに設
定すると、１０ＧＨｚの繰り返しをもつ光パルス列が発
生できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来の高調波モ
ード同期レーザパルス発振器においては、共振器長で決
まる基本周波数ｆ0 （縦モード）のｑ倍で変調をかけて
いるため、モード間隔がｑｆ0 づつ離れた縦モード間の
位相が固定されることになる。
ード同期レーザパルス発振器においては、共振器長で決
まる基本周波数ｆ0 （縦モード）のｑ倍で変調をかけて
いるため、モード間隔がｑｆ0 づつ離れた縦モード間の
位相が固定されることになる。
【０００９】しかしながら、モード間隔がｑｆ0 づつ離
れた縦モードの組合わせはｑ通り存在し、互いに独立し
たスーパモードを形成する。ｑ＝３としたときのスーパ
モードの例を図２に示す。
れた縦モードの組合わせはｑ通り存在し、互いに独立し
たスーパモードを形成する。ｑ＝３としたときのスーパ
モードの例を図２に示す。
【００１０】図２においては周波数上に多くの縦モード
が並んでおり、ｑ＝３で変調をかけたとき、３個おきに
位相が固定されている縦モードの組が存在する。実線で
示した縦モードの組（ω1 ，ω4 ，ω7 ，……
ω3k+1）、点線で示した縦モードの組（ω2 ，ω5 ，ω
8 ，……ω3k+2）、及び一点斜線で示した縦モードの組
（ω3，ω6 ，ω9 ，……ω3k+3）がスーパモードとな
る。
が並んでおり、ｑ＝３で変調をかけたとき、３個おきに
位相が固定されている縦モードの組が存在する。実線で
示した縦モードの組（ω1 ，ω4 ，ω7 ，……
ω3k+1）、点線で示した縦モードの組（ω2 ，ω5 ，ω
8 ，……ω3k+2）、及び一点斜線で示した縦モードの組
（ω3，ω6 ，ω9 ，……ω3k+3）がスーパモードとな
る。
【００１１】ここで、ｋ＝０，１，２，……であり、縦
モードの数は光フィルタの帯域によって制限される。こ
れらのスーパモードは個々に発振し、スーパモード間で
互いに競合する。このとき、ある１つのスーパモードが
他のスーパモードを完全に抑えて１つだけで発振すれ
ば、共振器内にエネルギが等しいｑ個のパルスが等間隔
でつくられ、安定な高調波モード同期が実現される。し
かしながら、いくつかのスーパモードが同時に発振すれ
ばパルス間にエネルギの変動が起こり、パルスは不安定
になり、スーパモード雑音となる。
モードの数は光フィルタの帯域によって制限される。こ
れらのスーパモードは個々に発振し、スーパモード間で
互いに競合する。このとき、ある１つのスーパモードが
他のスーパモードを完全に抑えて１つだけで発振すれ
ば、共振器内にエネルギが等しいｑ個のパルスが等間隔
でつくられ、安定な高調波モード同期が実現される。し
かしながら、いくつかのスーパモードが同時に発振すれ
ばパルス間にエネルギの変動が起こり、パルスは不安定
になり、スーパモード雑音となる。
【００１２】例えば、ｆ0 ＝１０ＭＨｚ、ｆ＝１０ＧＨ
ｚとし、従来のレーザパルス発振器で高調波モード同期
を行なった場合のスーパモード雑音の発生の様子を図３
に示す。図３は電気スペクトルであり、強度が最も強い
１０ＧＨｚの成分以外に、縦モード間隔で弱いスペクト
ル成分が並んでいる。この状態では個々のパルスのエネ
ルギは固定されておらず、パルスとパルスとの間にエネ
ルギのばらつきが存在している。
ｚとし、従来のレーザパルス発振器で高調波モード同期
を行なった場合のスーパモード雑音の発生の様子を図３
に示す。図３は電気スペクトルであり、強度が最も強い
１０ＧＨｚの成分以外に、縦モード間隔で弱いスペクト
ル成分が並んでいる。この状態では個々のパルスのエネ
ルギは固定されておらず、パルスとパルスとの間にエネ
ルギのばらつきが存在している。
【００１３】このように従来の高調波モード同期レーザ
パルス発振器では、高繰り返しの光パルスは発生するも
のの、スーパモード雑音を制御する手段がないため、個
々のパルスのエネルギが一定である安定な光パルス列を
発生させることが困難であった。
パルス発振器では、高繰り返しの光パルスは発生するも
のの、スーパモード雑音を制御する手段がないため、個
々のパルスのエネルギが一定である安定な光パルス列を
発生させることが困難であった。
【００１４】本発明の目的は、高繰り返し光パルスを安
定に発生することのできるレーザパルス発振器を提供す
ることにある。
定に発生することのできるレーザパルス発振器を提供す
ることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、レーザの共振器長で決まる基本周波数
の高次の整数倍に相当する周波数でレーザの共振器内に
設置された光変調器を駆動して高調波モード同期による
光パルスの発振を行うレーザパルス発振器において、共
振器内に、自己位相変調効果による非線形な位相変化を
発生させる手段と、光パルスのスペクトル幅を制限する
帯域制限手段とを設けた。
め、本発明では、レーザの共振器長で決まる基本周波数
の高次の整数倍に相当する周波数でレーザの共振器内に
設置された光変調器を駆動して高調波モード同期による
光パルスの発振を行うレーザパルス発振器において、共
振器内に、自己位相変調効果による非線形な位相変化を
発生させる手段と、光パルスのスペクトル幅を制限する
帯域制限手段とを設けた。
【００１６】前記構成によれば、ピーク強度の大きい光
パルスは自己位相変調効果によって非線形な位相変化が
与えられ、スペクトル幅が広がるが、この広がったスペ
クトル幅が帯域制限手段によって削られるため、共振器
内の利得より大きな損失を受けてエネルギが減少する。
一方、ピーク強度の小さい光パルスは自己位相変調効果
によって与えられる非線形な位相変化量が小さく、スペ
クトル幅の広がりも少ないため、帯域制限手段によって
削られるスペクトル幅も少なく、低損失で帯域制限手段
を通過するため、共振器内の利得より小さい損失を受
け、エネルギが増加する。その結果、個々の光パルスに
はピーク強度に依存した損失が与えられてエネルギが一
定となり、スーパモード雑音が完全に抑制される。
パルスは自己位相変調効果によって非線形な位相変化が
与えられ、スペクトル幅が広がるが、この広がったスペ
クトル幅が帯域制限手段によって削られるため、共振器
内の利得より大きな損失を受けてエネルギが減少する。
一方、ピーク強度の小さい光パルスは自己位相変調効果
によって与えられる非線形な位相変化量が小さく、スペ
クトル幅の広がりも少ないため、帯域制限手段によって
削られるスペクトル幅も少なく、低損失で帯域制限手段
を通過するため、共振器内の利得より小さい損失を受
け、エネルギが増加する。その結果、個々の光パルスに
はピーク強度に依存した損失が与えられてエネルギが一
定となり、スーパモード雑音が完全に抑制される。
【００１７】なお、光変調器を駆動する変調信号として
は、共振器外部のシンセサイザで発生した正弦波信号、
またはレーザ出力の一部から抽出した正弦波のクロック
信号を用いることができる。
は、共振器外部のシンセサイザで発生した正弦波信号、
またはレーザ出力の一部から抽出した正弦波のクロック
信号を用いることができる。
【００１８】また、自己位相変調効果を発生させる手段
としては、光パルスにπ／３０程度以上の非線形な位相
変化量を与え得る長さの光ファイバを用いることができ
る。また、この光ファイバとしては、石英系の光ファイ
バを用いることができ、石英系の光ファイバより非線形
屈折率の大きな材料からなる光ファイバを用いれば、共
振器長をより短くできる。
としては、光パルスにπ／３０程度以上の非線形な位相
変化量を与え得る長さの光ファイバを用いることができ
る。また、この光ファイバとしては、石英系の光ファイ
バを用いることができ、石英系の光ファイバより非線形
屈折率の大きな材料からなる光ファイバを用いれば、共
振器長をより短くできる。
【００１９】さらにまた、帯域制限手段としては、通過
帯域が発振パルスのスペクトル幅の３倍程度以下の帯域
通過型光フィルタを用いることができる。
帯域が発振パルスのスペクトル幅の３倍程度以下の帯域
通過型光フィルタを用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて詳
細に説明する。
細に説明する。
【００２１】図４は本発明のレーザパルス発振器の第１
の実施の形態を示すもので、図中、従来例と同一構成部
分は同一符号をもって表す。即ち、１は希土類添加光フ
ァイバ、２は励起光源、３は光結合器、４は光分岐器、
５は光アイソレータ、６は光変調器、７は光フィルタ、
８はシンセサイザ、９は増幅器、１０は光ファイバであ
る。
の実施の形態を示すもので、図中、従来例と同一構成部
分は同一符号をもって表す。即ち、１は希土類添加光フ
ァイバ、２は励起光源、３は光結合器、４は光分岐器、
５は光アイソレータ、６は光変調器、７は光フィルタ、
８はシンセサイザ、９は増幅器、１０は光ファイバであ
る。
【００２２】ここで、例えば希土類添加光ファイバ１と
してエルビウム添加光ファイバを用いると、レーザの発
振波長は１．５μｍ帯となる。励起光源２としては、半
導体レーザを用いることができる。光変調器６として
は、例えばニオブ酸リチウム製のマッハツェンダ型強度
変調器、電界吸収型変調器、半導体レーザ変調器などを
用いることができる。
してエルビウム添加光ファイバを用いると、レーザの発
振波長は１．５μｍ帯となる。励起光源２としては、半
導体レーザを用いることができる。光変調器６として
は、例えばニオブ酸リチウム製のマッハツェンダ型強度
変調器、電界吸収型変調器、半導体レーザ変調器などを
用いることができる。
【００２３】図４のレーザパルス発振器において、希土
類添加光ファイバ１を光結合器３を通して励起光源２で
励起すると、光フィルタ７の透過帯域内で光アイソレー
タ５の順方向に連続光の発振が起こる。次に、シンセサ
イザ８から出力されるｑｆ0の変調周波数を増幅器９を
通して光変調器６に印加すると、高調波モード同期によ
り繰り返しｑｆ0 の光パルス列が作られる。
類添加光ファイバ１を光結合器３を通して励起光源２で
励起すると、光フィルタ７の透過帯域内で光アイソレー
タ５の順方向に連続光の発振が起こる。次に、シンセサ
イザ８から出力されるｑｆ0の変調周波数を増幅器９を
通して光変調器６に印加すると、高調波モード同期によ
り繰り返しｑｆ0 の光パルス列が作られる。
【００２４】モード同期過程において発生する光パルス
のピーク強度が強くなれば、光ファイバ１０中で非線形
光学効果が誘起され、特に自己位相変調効果は入射する
光強度に比例して容易に発生する。自己位相変調効果に
よる非線形な位相変化量φNLは、 φNL＝２πｎ2 ＰＬeff ／λＡeff ……(1) で与えられる（G.P.Agrawal “Nonlinear Fiber Optic
s”Academic Press，1989参照）。ここで、ｎ2 は光フ
ァイバ１０の非線形屈折率、Ｐは共振器内の光パルスの
ピーク強度、Ｌeff は光ファイバ１０の有効長、λは波
長、Ａeff は光ファイバ１０の有効断面積である。
のピーク強度が強くなれば、光ファイバ１０中で非線形
光学効果が誘起され、特に自己位相変調効果は入射する
光強度に比例して容易に発生する。自己位相変調効果に
よる非線形な位相変化量φNLは、 φNL＝２πｎ2 ＰＬeff ／λＡeff ……(1) で与えられる（G.P.Agrawal “Nonlinear Fiber Optic
s”Academic Press，1989参照）。ここで、ｎ2 は光フ
ァイバ１０の非線形屈折率、Ｐは共振器内の光パルスの
ピーク強度、Ｌeff は光ファイバ１０の有効長、λは波
長、Ａeff は光ファイバ１０の有効断面積である。
【００２５】なお、共振器内の光パルスのピーク強度Ｐ
は次のようにして求める。即ち、光分岐器４から取り出
されるレーザ出力の平均強度ＰAVとパルス幅τを測定す
れば、光パルスの繰り返しをｆとした時の光パルスのピ
ーク強度はＰAV／（τｆ）で与えられるから、これに光
分岐器４の分岐率の逆数を掛ければ、共振器内の光パル
スのピーク強度Ｐが得られる。また、Ｌeff はαを光フ
ァイバ１０の損失とすると、Ｌeff ＝（１−ｅ -αL ）
／αで与えられる。
は次のようにして求める。即ち、光分岐器４から取り出
されるレーザ出力の平均強度ＰAVとパルス幅τを測定す
れば、光パルスの繰り返しをｆとした時の光パルスのピ
ーク強度はＰAV／（τｆ）で与えられるから、これに光
分岐器４の分岐率の逆数を掛ければ、共振器内の光パル
スのピーク強度Ｐが得られる。また、Ｌeff はαを光フ
ァイバ１０の損失とすると、Ｌeff ＝（１−ｅ -αL ）
／αで与えられる。
【００２６】前記式(1) から分かるように、光ファイバ
１０の損失が小さい場合、ピーク強度が強く、光ファイ
バ１０の有効長が長いほどφNL、即ち非線形性は大きく
なる。自己位相変調効果が起こると、光パルスは周波数
変調（チャープ）を受け、スペクトルが広がる。
１０の損失が小さい場合、ピーク強度が強く、光ファイ
バ１０の有効長が長いほどφNL、即ち非線形性は大きく
なる。自己位相変調効果が起こると、光パルスは周波数
変調（チャープ）を受け、スペクトルが広がる。
【００２７】次に、自己位相変調効果と帯域通過型光フ
ィルタとの組み合わせによるスーパモード雑音の抑制に
ついて説明するが、ここでは強度変調によって光パルス
列が形成された後の状況を考える。
ィルタとの組み合わせによるスーパモード雑音の抑制に
ついて説明するが、ここでは強度変調によって光パルス
列が形成された後の状況を考える。
【００２８】ある光パルスのピーク強度が増加すると、
自己位相変調効果によりスペクトルが広がるが、帯域が
固定されている狭帯域光フィルタ（バンドパスフィル
タ）を通過するときスペクトルの両端がけずられ、より
大きな損失を受ける。その結果、共振器内の利得は一定
であるので、その光パルスのエネルギは減少する。
自己位相変調効果によりスペクトルが広がるが、帯域が
固定されている狭帯域光フィルタ（バンドパスフィル
タ）を通過するときスペクトルの両端がけずられ、より
大きな損失を受ける。その結果、共振器内の利得は一定
であるので、その光パルスのエネルギは減少する。
【００２９】一方、ある光パルスのピーク強度が減少す
ると、自己位相変調効果によるスペクトルの広がりが小
さくなり、スペクトルの裾野がより低い損失で光フィル
タを通過できる。その結果、その光パルスのエネルギは
増加する。
ると、自己位相変調効果によるスペクトルの広がりが小
さくなり、スペクトルの裾野がより低い損失で光フィル
タを通過できる。その結果、その光パルスのエネルギは
増加する。
【００３０】即ち、光パルスはピーク強度に依存した損
失を共振器内で受け、あるピーク強度より強度が小さい
とエネルギが増加し、あるピーク強度より強度が大きい
とエネルギが減少する。この作用により光パルスはある
ピーク強度でエネルギが固定される。
失を共振器内で受け、あるピーク強度より強度が小さい
とエネルギが増加し、あるピーク強度より強度が大きい
とエネルギが減少する。この作用により光パルスはある
ピーク強度でエネルギが固定される。
【００３１】この強度に依存した非線形損失は、自己位
相変調効果がフェムト秒で起こるため、超高速な反応速
度をもち、数１０ＧＨｚの高繰り返しの個々の光パルス
に十分応答できる。従って、自己位相変調効果による非
線形性と帯域通過型光フィルタを組み合わせることによ
って、個々のパルスのエネルギは常に一定になり、スー
パモード雑音が完全に抑制される。
相変調効果がフェムト秒で起こるため、超高速な反応速
度をもち、数１０ＧＨｚの高繰り返しの個々の光パルス
に十分応答できる。従って、自己位相変調効果による非
線形性と帯域通過型光フィルタを組み合わせることによ
って、個々のパルスのエネルギは常に一定になり、スー
パモード雑音が完全に抑制される。
【００３２】例えば、従来のレーザ発振器においてはφ
NLがπ／１００と小さいため、自己位相変調効果が十分
に得られず、個々の光パルスのエネルギを一定にする作
用が働かないため、図３に示したようなスーパモード雑
音が発生していた。本発明のレーザ発振器においてはＬ
＝２００ｍの光ファイバ１０を用い、φNLがπ／１０に
なる程度に十分に自己位相変調効果を起こさせると、自
己位相変調効果による非線形性と光フィルタの組み合わ
せにより、個々の光パルスのエネルギが均等になり、ス
ーパモード雑音が完全に抑制される。そのようすを図５
に示す。
NLがπ／１００と小さいため、自己位相変調効果が十分
に得られず、個々の光パルスのエネルギを一定にする作
用が働かないため、図３に示したようなスーパモード雑
音が発生していた。本発明のレーザ発振器においてはＬ
＝２００ｍの光ファイバ１０を用い、φNLがπ／１０に
なる程度に十分に自己位相変調効果を起こさせると、自
己位相変調効果による非線形性と光フィルタの組み合わ
せにより、個々の光パルスのエネルギが均等になり、ス
ーパモード雑音が完全に抑制される。そのようすを図５
に示す。
【００３３】スーパモード雑音を抑制するのに必要な自
己位相変調効果による非線形性はπ／３０以上である。
光ファイバ１０として石英系の光ファイバを使用する場
合、１０ＧＨｚの繰り返しでパルス幅７ｐｓの光パルス
列を安定に発生させるには、実用的な励起光源の光ファ
イバに結合する光強度を考慮すると、共振器長を４０ｍ
以上にする必要がある。
己位相変調効果による非線形性はπ／３０以上である。
光ファイバ１０として石英系の光ファイバを使用する場
合、１０ＧＨｚの繰り返しでパルス幅７ｐｓの光パルス
列を安定に発生させるには、実用的な励起光源の光ファ
イバに結合する光強度を考慮すると、共振器長を４０ｍ
以上にする必要がある。
【００３４】石英系の光ファイバよりも非線形屈折率の
大きな材料として、例えばカルコゲナイドファイバを用
いると、自己位相変調効果による非線形性が起こりやす
いため、共振器長を短くできる。
大きな材料として、例えばカルコゲナイドファイバを用
いると、自己位相変調効果による非線形性が起こりやす
いため、共振器長を短くできる。
【００３５】このスーパモード雑音の抑制に用いる光フ
ィルタの帯域は発振するパルスのスペクトル幅の３倍以
内が効果的である。即ち、フィルタの帯域が広すぎると
光パルスのスペクトルを制御できず、また帯域が狭すぎ
るとスーパモード雑音の抑制は効果的であるが、発振す
る光パルスの幅は広くなってしまう。
ィルタの帯域は発振するパルスのスペクトル幅の３倍以
内が効果的である。即ち、フィルタの帯域が広すぎると
光パルスのスペクトルを制御できず、また帯域が狭すぎ
るとスーパモード雑音の抑制は効果的であるが、発振す
る光パルスの幅は広くなってしまう。
【００３６】図６は本発明のレーザパルス発振器の第２
の実施の形態を示すもので、図中、第１の実施の形態と
同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１は希土
類添加光ファイバ、２は励起光源、３は光結合器、４，
１１は光分岐器、５は光アイソレータ、６は光変調器、
７は光フィルタ、９は増幅器、１０は光ファイバ、１２
はクロック抽出器、１３は移相器である。
の実施の形態を示すもので、図中、第１の実施の形態と
同一構成部分は同一符号をもって表す。即ち、１は希土
類添加光ファイバ、２は励起光源、３は光結合器、４，
１１は光分岐器、５は光アイソレータ、６は光変調器、
７は光フィルタ、９は増幅器、１０は光ファイバ、１２
はクロック抽出器、１３は移相器である。
【００３７】レーザの出力を光分岐器４を通して取り出
し、さらに光分岐器１１で分け、その一部を受光素子、
電気信号の狭帯域フィルタ及び電気信号の増幅器からな
るクロック抽出器１２に入力する。次に、クロック抽出
器１２によってレーザ出力から特定の周波数の正弦波の
クロック信号を抜き出し、移相器１３で位相を調整し、
増幅器９でクロック信号を増幅した後、光変調器６に印
加する。共振器内ではクロック信号に同期した周波数で
光が強度変調されるが、もともとこの光は共振器内で放
出された信号なのでいつも最適に変調されることにな
る。
し、さらに光分岐器１１で分け、その一部を受光素子、
電気信号の狭帯域フィルタ及び電気信号の増幅器からな
るクロック抽出器１２に入力する。次に、クロック抽出
器１２によってレーザ出力から特定の周波数の正弦波の
クロック信号を抜き出し、移相器１３で位相を調整し、
増幅器９でクロック信号を増幅した後、光変調器６に印
加する。共振器内ではクロック信号に同期した周波数で
光が強度変調されるが、もともとこの光は共振器内で放
出された信号なのでいつも最適に変調されることにな
る。
【００３８】ここで、１０ＧＨｚのクロック抽出器を用
いる場合を考える。基本周波数の整数倍に一致しない１
０ＧＨｚ付近のクロック信号は、安定なパルス列を発生
できないため、クロック抽出過程において消滅するが、
基本周波数の整数倍に一致したクロック信号は、変調周
波数と光パルスの繰り返しが完全に一致するため、安定
なパルス発振が徐々に強められる。これが繰り返される
と、最初は雑音的であつた、基本周波数の整数倍に一致
したある１つの１０ＧＨｚ付近のクロック信号で光変調
器６を駆動するようになり、１０ＧＨｚの高調波モード
同期が達成される。
いる場合を考える。基本周波数の整数倍に一致しない１
０ＧＨｚ付近のクロック信号は、安定なパルス列を発生
できないため、クロック抽出過程において消滅するが、
基本周波数の整数倍に一致したクロック信号は、変調周
波数と光パルスの繰り返しが完全に一致するため、安定
なパルス発振が徐々に強められる。これが繰り返される
と、最初は雑音的であつた、基本周波数の整数倍に一致
したある１つの１０ＧＨｚ付近のクロック信号で光変調
器６を駆動するようになり、１０ＧＨｚの高調波モード
同期が達成される。
【００３９】本構成においては、温度変動等により共振
器長が変化し、光パルスの繰り返しが変化しても、光パ
ルスの繰り返しに同期したクロック信号で変調を行なう
ため、変調周波数と光パルスの繰り返しの間にずれが生
じない。従って、温度変動によって光パルスの波形が劣
化することなく、長時間に亘って安定にパルス発振が継
続する特長がある。
器長が変化し、光パルスの繰り返しが変化しても、光パ
ルスの繰り返しに同期したクロック信号で変調を行なう
ため、変調周波数と光パルスの繰り返しの間にずれが生
じない。従って、温度変動によって光パルスの波形が劣
化することなく、長時間に亘って安定にパルス発振が継
続する特長がある。
【００４０】なお、本レーザパルス発振器においても、
自己位相変調効果と帯域通過型光フィルタを組み合わせ
て用いたことにより、第１の実施の形態の場合と同じよ
うに、個々の光パルスのエネルギが均等化され、スーパ
モード雑音が完全に抑制できる。
自己位相変調効果と帯域通過型光フィルタを組み合わせ
て用いたことにより、第１の実施の形態の場合と同じよ
うに、個々の光パルスのエネルギが均等化され、スーパ
モード雑音が完全に抑制できる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高調波モード同期レーザパルス発振器において、自己位
相変調効果を発生させる手段と帯域制限手段との組み合
わせによって作り出される光強度に依存した超高速で応
答する損失を個々の光パルスに与えることができ、これ
によって個々の光パルスのエネルギを均等にでき、スー
パモード雑音を完全に抑制して安定な高繰り返し光パル
ス列を発生することができる。
高調波モード同期レーザパルス発振器において、自己位
相変調効果を発生させる手段と帯域制限手段との組み合
わせによって作り出される光強度に依存した超高速で応
答する損失を個々の光パルスに与えることができ、これ
によって個々の光パルスのエネルギを均等にでき、スー
パモード雑音を完全に抑制して安定な高繰り返し光パル
ス列を発生することができる。
【図１】従来のレーザパルス発振器の一例を示す構成図
【図２】スーパモードの概念図
【図３】従来のレーザパルス発振器におけるスペクトル
の一例を示す図
の一例を示す図
【図４】本発明のレーザパルス発振器の第１の実施の形
態を示す構成図
態を示す構成図
【図５】本発明のレーザパルス発振器におけるスペクト
ルの一例を示す説明図
ルの一例を示す説明図
【図６】本発明のレーザパルス発振器の第２の実施の形
態を示す図
態を示す図
１…希土類添加光ファイバ、２…励起光源、３…光結合
器、４，１１…光分岐器、５…光アイソレータ、６…光
変調器、７…光フィルタ、８…シンセサイザ、９…増幅
器、１０…光ファイバ、１２…クロック抽出器、１３…
移相器。
器、４，１１…光分岐器、５…光アイソレータ、６…光
変調器、７…光フィルタ、８…シンセサイザ、９…増幅
器、１０…光ファイバ、１２…クロック抽出器、１３…
移相器。
Claims (7)
- 【請求項１】 レーザの共振器長で決まる基本周波数の
高次の整数倍に相当する周波数でレーザの共振器内に設
置された光変調器を駆動して高調波モード同期による光
パルスの発振を行うレーザパルス発振器において、 共振器内に、 自己位相変調効果による非線形な位相変化を発生させる
手段と、 光パルスのスペクトル幅を制限する帯域制限手段とを設
けた ことを特徴とするレーザパルス発振器。 - 【請求項２】 光変調器を駆動する変調信号として、共
振器外部のシンセサイザで発生した正弦波信号を用いた
ことを特徴とする請求項１記載のレーザパルス発振器。 - 【請求項３】 光変調器を駆動する変調信号として、レ
ーザ出力の一部から抽出した正弦波のクロック信号を用
いたことを特徴とする請求項１記載のレーザパルス発振
器。 - 【請求項４】 自己位相変調効果を発生させる手段とし
て、光パルスにπ／３０程度以上の非線形な位相変化量
を与え得る長さの光ファイバを用いたことを特徴とする
請求項１乃至３いずれか記載のレーザパルス発振器。 - 【請求項５】 光ファイバとして、石英系の光ファイバ
を用いたことを特徴とする請求項４記載のレーザパルス
発振器。 - 【請求項６】 光ファイバとして、石英系の光ファイバ
より非線形屈折率の大きな材料からなる光ファイバを用
いたことを特徴とする請求項４記載のレーザパルス発振
器。 - 【請求項７】 帯域制限手段として、通過帯域が発振パ
ルスのスペクトル幅の３倍程度以下の帯域通過型光フィ
ルタを用いたことを特徴とする請求項１乃至６いずれか
記載レーザパルス発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02545296A JP3331554B2 (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | レーザパルス発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02545296A JP3331554B2 (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | レーザパルス発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09219550A true JPH09219550A (ja) | 1997-08-19 |
| JP3331554B2 JP3331554B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=12166425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02545296A Expired - Lifetime JP3331554B2 (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | レーザパルス発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3331554B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101317957B1 (ko) * | 2011-11-16 | 2013-10-16 | 한국과학기술원 | 펄스형 광섬유 레이저 |
| JP5332103B2 (ja) * | 2004-09-15 | 2013-11-06 | 三菱電機株式会社 | 光波レーダ装置 |
| CN104833422A (zh) * | 2014-02-10 | 2015-08-12 | 杭州轻通博科自动化技术有限公司 | 色度仪及其信号接收装置 |
-
1996
- 1996-02-13 JP JP02545296A patent/JP3331554B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5332103B2 (ja) * | 2004-09-15 | 2013-11-06 | 三菱電機株式会社 | 光波レーダ装置 |
| KR101317957B1 (ko) * | 2011-11-16 | 2013-10-16 | 한국과학기술원 | 펄스형 광섬유 레이저 |
| CN104833422A (zh) * | 2014-02-10 | 2015-08-12 | 杭州轻通博科自动化技术有限公司 | 色度仪及其信号接收装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3331554B2 (ja) | 2002-10-07 |
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