JP2000028972A - 光パルス発生器 - Google Patents
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- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光パルス発生器内のクロック抽出器が定格を
越える光パルスの光パワーで破損するのを防止する。 【解決手段】 リング型共振器Ｒは繰返周波数の高い光
パルスを生成する。光分岐器２で分岐された光パルスの
一部は光分岐器８から保護装置２０に分岐される。励起
光源２１は励起光を発生する。光合波器２２は光分岐器
８からの光パルスと励起光を合波する。希土類添加光フ
ァイバ２３は励起光で励起され、飽和出力に達するよう
に励起光パワーを調整する。光スイッチ２４は励起光が
出射されていないか出射されてから一定時間経過迄は光
パルスを遮断する。光減衰器２５は光スイッチ２４から
の光パルスの光パワーを受光素子１０で受光可能な光パ
ワーに減衰する。クロック信号抽出器９は光パルスから
電気のクロック信号を抽出し、最終的にクロック信号Ｃ
ＬＫを光変調器４へ出力する。光変調器４はリング型共
振器Ｒを循環する光を強度変調して光パルスを生成す
る。
越える光パルスの光パワーで破損するのを防止する。 【解決手段】 リング型共振器Ｒは繰返周波数の高い光
パルスを生成する。光分岐器２で分岐された光パルスの
一部は光分岐器８から保護装置２０に分岐される。励起
光源２１は励起光を発生する。光合波器２２は光分岐器
８からの光パルスと励起光を合波する。希土類添加光フ
ァイバ２３は励起光で励起され、飽和出力に達するよう
に励起光パワーを調整する。光スイッチ２４は励起光が
出射されていないか出射されてから一定時間経過迄は光
パルスを遮断する。光減衰器２５は光スイッチ２４から
の光パルスの光パワーを受光素子１０で受光可能な光パ
ワーに減衰する。クロック信号抽出器９は光パルスから
電気のクロック信号を抽出し、最終的にクロック信号Ｃ
ＬＫを光変調器４へ出力する。光変調器４はリング型共
振器Ｒを循環する光を強度変調して光パルスを生成す
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
テムの構築に必要となる繰り返し周波数の高い光パルス
を安定的に発生させる光パルス発生器に関するものであ
る。
テムの構築に必要となる繰り返し周波数の高い光パルス
を安定的に発生させる光パルス発生器に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】超高速光通信システムに適用することの
可能な光パルス発生器としては、例えば、特開平８−０
１８１３９号公報に開示された技術が挙げられる。図５
は、かかる従来技術による光パルス発生器の一構成例を
示すブロック図である。同図に示されるように、この光
パルス発生器は希土類添加光ファイバ１，光分岐器２，
光アイソレータ３，光変調器４，光フィルタ５，及び光
結合器６を順に接続してなるリング型共振器Ｒを有して
いる。
可能な光パルス発生器としては、例えば、特開平８−０
１８１３９号公報に開示された技術が挙げられる。図５
は、かかる従来技術による光パルス発生器の一構成例を
示すブロック図である。同図に示されるように、この光
パルス発生器は希土類添加光ファイバ１，光分岐器２，
光アイソレータ３，光変調器４，光フィルタ５，及び光
結合器６を順に接続してなるリング型共振器Ｒを有して
いる。
【０００３】希土類添加光ファイバ１は、エルビウム等
の希土類元素が添加された光ファイバである。この希土
類添加光ファイバ１は、リング型共振器Ｒの外部に設け
られた光源（後述する励起光源７）からの励起光により
励起されて光増幅を行うもので、添加される希土類元素
によって定まる所定波長の光を放出する。光分岐器２
は、リング型共振器Ｒ内を循環する光パルスの一部をリ
ング型共振器Ｒの外部に取り出すためのものである。こ
の光分岐器２から取り出される光パルスは、リング型共
振器Ｒの共振条件を満たす位相を有する光パルスだけで
あるため、出射される光パルスはレーザ光である。
の希土類元素が添加された光ファイバである。この希土
類添加光ファイバ１は、リング型共振器Ｒの外部に設け
られた光源（後述する励起光源７）からの励起光により
励起されて光増幅を行うもので、添加される希土類元素
によって定まる所定波長の光を放出する。光分岐器２
は、リング型共振器Ｒ内を循環する光パルスの一部をリ
ング型共振器Ｒの外部に取り出すためのものである。こ
の光分岐器２から取り出される光パルスは、リング型共
振器Ｒの共振条件を満たす位相を有する光パルスだけで
あるため、出射される光パルスはレーザ光である。
【０００４】光アイソレータ３は、リング型共振器Ｒ内
での光パルスの循環方向を定めるためのものである。つ
まり、図中、符号ｄ１で示すのと逆方向に伝搬する光パ
ルスが光アイソレータ３を透過できないようにして、ｄ
１方向にだけ光パルスが循環するようにしている。光変
調器４は、クロック信号ＣＬＫ（詳細は後述）に基づい
て、リング型共振器Ｒ内を循環する光を強度変調して光
パルスを生成する。すなわち、希土類添加光ファイバ１
から出射されたものの、リング型共振器Ｒ内を一周回も
循環していない光は、まだ光パルスになっていないた
め、この光を光変調器４で変調して光パルスに変換す
る。
での光パルスの循環方向を定めるためのものである。つ
まり、図中、符号ｄ１で示すのと逆方向に伝搬する光パ
ルスが光アイソレータ３を透過できないようにして、ｄ
１方向にだけ光パルスが循環するようにしている。光変
調器４は、クロック信号ＣＬＫ（詳細は後述）に基づい
て、リング型共振器Ｒ内を循環する光を強度変調して光
パルスを生成する。すなわち、希土類添加光ファイバ１
から出射されたものの、リング型共振器Ｒ内を一周回も
循環していない光は、まだ光パルスになっていないた
め、この光を光変調器４で変調して光パルスに変換す
る。
【０００５】光フィルタ５は所定の通過帯域幅を有して
おり、この通過帯域幅に含まれない波長の光を遮断する
特性を持っている。すなわち、光フィルタ５は、発生す
る光パルスの波長を希土類添加光ファイバ１の増幅帯域
内で限定するとともに、希土類添加光ファイバ１から出
射される自然放出光や、励起光源７から出射される不要
な波長の光を除去するために設けられたものである。光
結合器６は励起光源７から出射される励起光をリング型
共振器Ｒに導く。また、励起光源７は希土類添加光ファ
イバ１を励起するための励起光を発生させる光源であ
る。
おり、この通過帯域幅に含まれない波長の光を遮断する
特性を持っている。すなわち、光フィルタ５は、発生す
る光パルスの波長を希土類添加光ファイバ１の増幅帯域
内で限定するとともに、希土類添加光ファイバ１から出
射される自然放出光や、励起光源７から出射される不要
な波長の光を除去するために設けられたものである。光
結合器６は励起光源７から出射される励起光をリング型
共振器Ｒに導く。また、励起光源７は希土類添加光ファ
イバ１を励起するための励起光を発生させる光源であ
る。
【０００６】一方、図中の光分岐器８は前述した光分岐
器２と接続されており、光分岐器２を介してリング型共
振器Ｒから出射される光パルスを分岐する。分岐された
光パルスのうち、一方の光パルスは例えば超高速光通信
システム用に使用され、他方の光パルスはクロック信号
抽出器９へ入射する。このクロック信号抽出器９は、入
射される光パルスに基づいてクロック信号を抽出するも
ので、入射される光パルスを電気信号に変換する受光素
子１０，狭帯域フィルタ１１，この狭帯域フィルタ１１
の出力を増幅する電気増幅器１２から構成されている。
つまりクロック信号抽出器９は、いわば入射される光パ
ルスを電気のクロック信号に変換するものと言える。他
方、移相器１３はクロック信号抽出器９から出力される
クロック信号の位相を調整する。また、電気増幅器１４
は、移相器１３から出力されるクロック信号を増幅する
ことによりクロック信号ＣＬＫを生成して光変調器４に
入力する。
器２と接続されており、光分岐器２を介してリング型共
振器Ｒから出射される光パルスを分岐する。分岐された
光パルスのうち、一方の光パルスは例えば超高速光通信
システム用に使用され、他方の光パルスはクロック信号
抽出器９へ入射する。このクロック信号抽出器９は、入
射される光パルスに基づいてクロック信号を抽出するも
ので、入射される光パルスを電気信号に変換する受光素
子１０，狭帯域フィルタ１１，この狭帯域フィルタ１１
の出力を増幅する電気増幅器１２から構成されている。
つまりクロック信号抽出器９は、いわば入射される光パ
ルスを電気のクロック信号に変換するものと言える。他
方、移相器１３はクロック信号抽出器９から出力される
クロック信号の位相を調整する。また、電気増幅器１４
は、移相器１３から出力されるクロック信号を増幅する
ことによりクロック信号ＣＬＫを生成して光変調器４に
入力する。
【０００７】上記のように構成された光パルス発生器
は、以下に述べるようにして、繰り返し周波数の高い光
パルスを生成される。まず、励起光源７が励起光を出射
すると、この励起光は光結合器６を介してリング型共振
器Ｒへ入射し、希土類添加光ファイバ１内を伝搬して希
土類添加光ファイバ１を励起する。これにより、励起さ
れた希土類添加光ファイバ１は所定波長の光を放出す
る。この放出光はリング型共振器Ｒ内をｄ１方向に伝搬
し、光分岐器２，光アイソレータ３を介して光変調器４
へ入射し、光変調器４で強度変調されて光パルスに変換
される。この光パルスはリング型共振器Ｒ内をｄ１方向
に伝搬し、光フィルタ５，光結合器６を介して希土類添
加光ファイバ１へ入射する。
は、以下に述べるようにして、繰り返し周波数の高い光
パルスを生成される。まず、励起光源７が励起光を出射
すると、この励起光は光結合器６を介してリング型共振
器Ｒへ入射し、希土類添加光ファイバ１内を伝搬して希
土類添加光ファイバ１を励起する。これにより、励起さ
れた希土類添加光ファイバ１は所定波長の光を放出す
る。この放出光はリング型共振器Ｒ内をｄ１方向に伝搬
し、光分岐器２，光アイソレータ３を介して光変調器４
へ入射し、光変調器４で強度変調されて光パルスに変換
される。この光パルスはリング型共振器Ｒ内をｄ１方向
に伝搬し、光フィルタ５，光結合器６を介して希土類添
加光ファイバ１へ入射する。
【０００８】このとき、希土類添加光ファイバ１には励
起光源７からの励起光が入射しており、希土類添加光フ
ァイバ１はリング型共振器Ｒを一周回してきた光パルス
を増幅する。この増幅された光はリング型共振器Ｒ内を
さらにｄ１方向に伝搬し、光分岐器２、光アイソレータ
３を通って光変調器４へ到達すると光変調器４でパルス
化される。そして、これ以降は上述したのと同様にし
て、光パルスがリング型共振器Ｒ内を伝搬してゆく。
起光源７からの励起光が入射しており、希土類添加光フ
ァイバ１はリング型共振器Ｒを一周回してきた光パルス
を増幅する。この増幅された光はリング型共振器Ｒ内を
さらにｄ１方向に伝搬し、光分岐器２、光アイソレータ
３を通って光変調器４へ到達すると光変調器４でパルス
化される。そして、これ以降は上述したのと同様にし
て、光パルスがリング型共振器Ｒ内を伝搬してゆく。
【０００９】このように、光パルスがリング型共振器Ｒ
内を循環している間、光分岐器２は循環する光パルスの
一部を分岐してリング型共振器Ｒの外部へ出射する。す
ると、光分岐器８はリング型共振器Ｒから出射された光
パルスを分岐し、これらのうちの一方の光パルスは超高
速光通信システム用に使用され、他方の光パルスはクロ
ック信号抽出器９へ入射する。この後、クロック信号抽
出器９が入射された光パルスから電気のクロック信号を
抽出すると、移相器１３が抽出されたクロック信号の位
相を調整し、電気増幅器１４が移相器１３の出力を増幅
し、得られたクロック信号ＣＬＫを光変調器４へ出力す
る。光変調器４は、クロック信号ＣＬＫに基づいてリン
グ型共振器Ｒ内を循環するレーザ光を強度変調して、前
述したように光パルスを出射する。
内を循環している間、光分岐器２は循環する光パルスの
一部を分岐してリング型共振器Ｒの外部へ出射する。す
ると、光分岐器８はリング型共振器Ｒから出射された光
パルスを分岐し、これらのうちの一方の光パルスは超高
速光通信システム用に使用され、他方の光パルスはクロ
ック信号抽出器９へ入射する。この後、クロック信号抽
出器９が入射された光パルスから電気のクロック信号を
抽出すると、移相器１３が抽出されたクロック信号の位
相を調整し、電気増幅器１４が移相器１３の出力を増幅
し、得られたクロック信号ＣＬＫを光変調器４へ出力す
る。光変調器４は、クロック信号ＣＬＫに基づいてリン
グ型共振器Ｒ内を循環するレーザ光を強度変調して、前
述したように光パルスを出射する。
【００１０】ここで、一般に、リング型共振器Ｒのルー
プの物理的な長さである共振器長をＬ，光ファイバの屈
折率をｎ，光速をｃとすると、共振器長Ｌで決まる基本
周波数ｆ0は、次式で表される。 ｆ0 ＝ｃ／（ｎＬ） ・・・（１） そこで、光変調器４の変調周波数を基本周波数ｆ0 のｑ
（ｑは整数）倍、つまり次式 ｑｆ0 ＝ｑｃ／（ｎＬ） ・・・（２） に設定し、基本周波数ｆ0 のｑ倍に一致する周波数のク
ロック信号ＣＬＫを光変調器４に供給すると、変調周波
数と光パルスの繰り返し周波数が一致して、高調波モー
ド同期が達成される。こうして、繰り返し周波数の高い
光パルス列を長時間にわたって安定的に発生させること
ができる。
プの物理的な長さである共振器長をＬ，光ファイバの屈
折率をｎ，光速をｃとすると、共振器長Ｌで決まる基本
周波数ｆ0は、次式で表される。 ｆ0 ＝ｃ／（ｎＬ） ・・・（１） そこで、光変調器４の変調周波数を基本周波数ｆ0 のｑ
（ｑは整数）倍、つまり次式 ｑｆ0 ＝ｑｃ／（ｎＬ） ・・・（２） に設定し、基本周波数ｆ0 のｑ倍に一致する周波数のク
ロック信号ＣＬＫを光変調器４に供給すると、変調周波
数と光パルスの繰り返し周波数が一致して、高調波モー
ド同期が達成される。こうして、繰り返し周波数の高い
光パルス列を長時間にわたって安定的に発生させること
ができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来技術による光パルス発生器では、光分岐器８からクロ
ック信号抽出器９へ分岐される光パルスの光パワーが、
受光素子１０で受光可能な光パワーよりも大きいと受光
素子１０を破損してしまう。ここで使用する受光素子１
０は入射される光パワーを受光電流に変換する素子であ
る。ここで、入射される光パルスの光パワーをＰ，受光
素子１０に流れる受光電流をＩ，受光素子１０の受光感
度をＳとすると、入射される光パルスの光パワーで決ま
る受光電流は Ｉ＝ＳＰ ・・・（３） である。つまり、受光素子１０に入射される光パルスの
光パワーが高くなるにしたがい受光素子１０に流れる受
光電流が高くなる。
来技術による光パルス発生器では、光分岐器８からクロ
ック信号抽出器９へ分岐される光パルスの光パワーが、
受光素子１０で受光可能な光パワーよりも大きいと受光
素子１０を破損してしまう。ここで使用する受光素子１
０は入射される光パワーを受光電流に変換する素子であ
る。ここで、入射される光パルスの光パワーをＰ，受光
素子１０に流れる受光電流をＩ，受光素子１０の受光感
度をＳとすると、入射される光パルスの光パワーで決ま
る受光電流は Ｉ＝ＳＰ ・・・（３） である。つまり、受光素子１０に入射される光パルスの
光パワーが高くなるにしたがい受光素子１０に流れる受
光電流が高くなる。
【００１２】例えば、受光感度０．８［Ａ／Ｗ］の受光
素子１０に光パルスの光パワー１０［ｍＷ］の光が入射
されたとすると受光電流は８［ｍＡ］となる。受光素子
１０は受光電流の定格以下で使用する必要があり、定格
を越える受光電流を受光素子１０が流せば受光素子１０
の破損につながる。つまり、定格を越える受光電流を受
光素子１０が流すような光パルスの光パワーを受光素子
１０に入射させると受光素子１０が破損してしまう。そ
うすると、クロック信号抽出器９がクロック信号を抽出
できなくなる。その結果、光変調器４がリング型共振器
Ｒ内を循環するレーザ光を強度変調できずに、光パルス
が生成されなくなってしまう。本発明は、上記の点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、光パルス発生器
の内部に設けられたクロック信号抽出器９を構成する受
光素子１０を定格を越える光パワーから保護することに
ある。
素子１０に光パルスの光パワー１０［ｍＷ］の光が入射
されたとすると受光電流は８［ｍＡ］となる。受光素子
１０は受光電流の定格以下で使用する必要があり、定格
を越える受光電流を受光素子１０が流せば受光素子１０
の破損につながる。つまり、定格を越える受光電流を受
光素子１０が流すような光パルスの光パワーを受光素子
１０に入射させると受光素子１０が破損してしまう。そ
うすると、クロック信号抽出器９がクロック信号を抽出
できなくなる。その結果、光変調器４がリング型共振器
Ｒ内を循環するレーザ光を強度変調できずに、光パルス
が生成されなくなってしまう。本発明は、上記の点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、光パルス発生器
の内部に設けられたクロック信号抽出器９を構成する受
光素子１０を定格を越える光パワーから保護することに
ある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、所定波長帯に利得を持つ
光増幅手段と、入射する光を所定のクロック信号に従っ
て変調して光パルスへ変換する光変調手段とをループ状
に接続したレーザパルス発振手段と、前記レーザパルス
発振手段から出射される光パルスを電気信号に変換し、
前記レーザパルス発振手段のループ長に対応する基本周
波数の整数倍の繰り返し周波数を有するクロック信号を
抽出して前記光変調手段に供給するクロック信号抽出手
段とを有する光パルス発生器において、前記レーザパル
ス発振手段から出射される光パルスの光パワーを前記ク
ロック信号抽出手段で受光可能な値に制限して前記クロ
ック信号抽出手段へ出射する保護手段を具備することを
特徴としている。
めに、請求項１記載の発明は、所定波長帯に利得を持つ
光増幅手段と、入射する光を所定のクロック信号に従っ
て変調して光パルスへ変換する光変調手段とをループ状
に接続したレーザパルス発振手段と、前記レーザパルス
発振手段から出射される光パルスを電気信号に変換し、
前記レーザパルス発振手段のループ長に対応する基本周
波数の整数倍の繰り返し周波数を有するクロック信号を
抽出して前記光変調手段に供給するクロック信号抽出手
段とを有する光パルス発生器において、前記レーザパル
ス発振手段から出射される光パルスの光パワーを前記ク
ロック信号抽出手段で受光可能な値に制限して前記クロ
ック信号抽出手段へ出射する保護手段を具備することを
特徴としている。
【００１４】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、前記保護手段は、前記レーザパルス
発振手段から出射される光パルスの光パワーを増幅する
希土類添加光ファイバと、前記希土類添加光ファイバか
ら出射される光パルスの光パワーが飽和出力に達するよ
うに前記希土類添加光ファイバを励起する励起光を出射
する励起手段とを具備することを特徴としている。ま
た、請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明におい
て、前記保護手段は、前記希土類添加光ファイバから出
射される光パルスの光パワーを減衰させる光減衰手段を
具備することを特徴としている。また、請求項４記載の
発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記保護
手段は、前記励起手段が前記励起光を出射していない期
間，又は，前記励起光が出射されてから所定時間が経過
するまでの期間において、前記希土類添加光ファイバか
ら出射される光パルスを遮断する光スイッチ手段を具備
することを特徴としている。
載の発明において、前記保護手段は、前記レーザパルス
発振手段から出射される光パルスの光パワーを増幅する
希土類添加光ファイバと、前記希土類添加光ファイバか
ら出射される光パルスの光パワーが飽和出力に達するよ
うに前記希土類添加光ファイバを励起する励起光を出射
する励起手段とを具備することを特徴としている。ま
た、請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明におい
て、前記保護手段は、前記希土類添加光ファイバから出
射される光パルスの光パワーを減衰させる光減衰手段を
具備することを特徴としている。また、請求項４記載の
発明は、請求項２又は３記載の発明において、前記保護
手段は、前記励起手段が前記励起光を出射していない期
間，又は，前記励起光が出射されてから所定時間が経過
するまでの期間において、前記希土類添加光ファイバか
ら出射される光パルスを遮断する光スイッチ手段を具備
することを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態による光パルス発生器について説明する。図１
は本実施形態による光パルス発生器の構成を示すブロッ
ク図であり、図５に示した光パルス発生器と同じ構成要
素には同一の符号を付して、その説明を省略する。図１
及び図５の対比から明らかなように、本実施形態の光パ
ルス発生器は、光分岐器８とクロック信号抽出器９との
間に保護装置２０を備えた点が従来の光パルス発生器の
構成と異なっている。
実施形態による光パルス発生器について説明する。図１
は本実施形態による光パルス発生器の構成を示すブロッ
ク図であり、図５に示した光パルス発生器と同じ構成要
素には同一の符号を付して、その説明を省略する。図１
及び図５の対比から明らかなように、本実施形態の光パ
ルス発生器は、光分岐器８とクロック信号抽出器９との
間に保護装置２０を備えた点が従来の光パルス発生器の
構成と異なっている。
【００１６】この保護装置２０は、励起光源２１，光合
波器２２，希土類添加光ファイバ２３，光スイッチ２
４，光減衰器２５，光分岐器２６，受光素子２７で構成
されている。励起光源２１は、希土類添加光ファイバ２
３を励起するための励起光を発生させる。また、光合波
器２２は、光分岐器８からの光パルスと励起光源２１か
らの励起光を合波して希土類添加光ファイバ２３に出射
する。
波器２２，希土類添加光ファイバ２３，光スイッチ２
４，光減衰器２５，光分岐器２６，受光素子２７で構成
されている。励起光源２１は、希土類添加光ファイバ２
３を励起するための励起光を発生させる。また、光合波
器２２は、光分岐器８からの光パルスと励起光源２１か
らの励起光を合波して希土類添加光ファイバ２３に出射
する。
【００１７】希土類添加光ファイバ２３は、励起光源２
１からの励起光で励起されて光分岐器８からの光パルス
を増幅するという点を除けば、前述した希土類添加光フ
ァイバ１と同じ機能を有している。ここで、希土類添加
光ファイバ２３が入射光の光パワーを増幅して出射でき
る光パワーの範囲は、励起光源２１から出射される励起
光パワーによって決定される。図２は、励起光パワー
（横軸）に対する希土類添加光ファイバの出力パワー
（縦軸）の一例を示したグラフである。この図のよう
に、希土類添加光ファイバ２３は、その特性で決まる飽
和出力を越える光パワーにまで入射光を増幅して出射さ
せることはできない。
１からの励起光で励起されて光分岐器８からの光パルス
を増幅するという点を除けば、前述した希土類添加光フ
ァイバ１と同じ機能を有している。ここで、希土類添加
光ファイバ２３が入射光の光パワーを増幅して出射でき
る光パワーの範囲は、励起光源２１から出射される励起
光パワーによって決定される。図２は、励起光パワー
（横軸）に対する希土類添加光ファイバの出力パワー
（縦軸）の一例を示したグラフである。この図のよう
に、希土類添加光ファイバ２３は、その特性で決まる飽
和出力を越える光パワーにまで入射光を増幅して出射さ
せることはできない。
【００１８】ところで、希土類添加光ファイバを用いて
光増幅を行う場合は、通常であれば、入射する光パルス
の光パワーで希土類添加光ファイバが飽和出力に達しな
いように、希土類添加光ファイバを励起させる励起光パ
ワーを調整するようにしている。その理由は、入射する
光が希土類添加光ファイバで増幅されるときの利得を一
定にさせたいことに因るものである。図３は、希土類添
加光ファイバの出力パワー（横軸）に対する利得（縦
軸）の一例を示したグラフである。図３に示したよう
に、希土類添加光ファイバ２３の特性で決まる飽和出力
付近を除けば利得は一定である。
光増幅を行う場合は、通常であれば、入射する光パルス
の光パワーで希土類添加光ファイバが飽和出力に達しな
いように、希土類添加光ファイバを励起させる励起光パ
ワーを調整するようにしている。その理由は、入射する
光が希土類添加光ファイバで増幅されるときの利得を一
定にさせたいことに因るものである。図３は、希土類添
加光ファイバの出力パワー（横軸）に対する利得（縦
軸）の一例を示したグラフである。図３に示したよう
に、希土類添加光ファイバ２３の特性で決まる飽和出力
付近を除けば利得は一定である。
【００１９】これに対し、本実施形態では、入射する光
パルスの光パワーによって希土類添加光ファイバ２３が
飽和出力に達するように、希土類添加光ファイバ２３を
励起する励起光パワーを調整している。希土類添加光フ
ァイバ２３の飽和出力は、希土類添加光ファイバ２３か
ら出射できる最大の光パワーであるから、飽和出力を越
える光パワーが受光素子１０へ入射されることはない。
このようにしても、クロック信号抽出器９の役割は、光
分岐器８から出射される光パルスを電気のクロック信号
に変換することにあり、希土類添加光ファイバ２３に入
射する光パルスに対して増幅する利得を一定にする必要
はなく、何らの問題も生じない。
パルスの光パワーによって希土類添加光ファイバ２３が
飽和出力に達するように、希土類添加光ファイバ２３を
励起する励起光パワーを調整している。希土類添加光フ
ァイバ２３の飽和出力は、希土類添加光ファイバ２３か
ら出射できる最大の光パワーであるから、飽和出力を越
える光パワーが受光素子１０へ入射されることはない。
このようにしても、クロック信号抽出器９の役割は、光
分岐器８から出射される光パルスを電気のクロック信号
に変換することにあり、希土類添加光ファイバ２３に入
射する光パルスに対して増幅する利得を一定にする必要
はなく、何らの問題も生じない。
【００２０】また、受光素子２７は光分岐器２６を介し
て希土類添加光ファイバ２３から出射される光パルスの
光パワーを電気信号に変換し、電気信号に基づいてある
飽和出力で一定になるように希土類添加光ファイバ２３
を励起させる励起光源２１の励起光パワーを制御してい
る。
て希土類添加光ファイバ２３から出射される光パルスの
光パワーを電気信号に変換し、電気信号に基づいてある
飽和出力で一定になるように希土類添加光ファイバ２３
を励起させる励起光源２１の励起光パワーを制御してい
る。
【００２１】光スイッチ２４は、入射された光パルスを
遮断あるいは通過させる機能を有しており、光スイッチ
２４が遮断状態のときに光スイッチ２４はオフであるも
のとし、通過状態のときに光スイッチ２４はオンである
ものとする。ここで、希土類添加光ファイバ２３から出
射される光パルスの光パワーを一定になるようにしてい
るため、図４に示すように電源立ち上げ時には希土類添
加光ファイバ２３から光パルスが出射されていないので
希土類添加光ファイバ２３へ高光パワーの励起光が入射
されてしまう。励起されていない状態から急に高光パワ
ーの励起光が入射されると、希土類添加光ファイバ２３
から飽和出力を越える過大な光パルスが出射される場合
がある。このとき、光スイッチ２４がオフの状態であれ
ば、受光素子１０へ定格を越える光パワーが入射される
ことなく保護されるので問題はないが、もし光スイッチ
２４がオンの状態であれば受光素子１０を破損してしま
う。
遮断あるいは通過させる機能を有しており、光スイッチ
２４が遮断状態のときに光スイッチ２４はオフであるも
のとし、通過状態のときに光スイッチ２４はオンである
ものとする。ここで、希土類添加光ファイバ２３から出
射される光パルスの光パワーを一定になるようにしてい
るため、図４に示すように電源立ち上げ時には希土類添
加光ファイバ２３から光パルスが出射されていないので
希土類添加光ファイバ２３へ高光パワーの励起光が入射
されてしまう。励起されていない状態から急に高光パワ
ーの励起光が入射されると、希土類添加光ファイバ２３
から飽和出力を越える過大な光パルスが出射される場合
がある。このとき、光スイッチ２４がオフの状態であれ
ば、受光素子１０へ定格を越える光パワーが入射される
ことなく保護されるので問題はないが、もし光スイッチ
２４がオンの状態であれば受光素子１０を破損してしま
う。
【００２２】こうしたことから、本実施形態では、励起
光源２１から希土類添加光ファイバ２３へ励起光が出射
されていないときには、光スイッチ２４をオフの状態と
し、励起光が出射されてからある一定時間が経過した後
に、光スイッチ２４をオンの状態とするように制御して
いる。こうすることで、希土類添加光ファイバ２３から
出射される過大な光パルスから受光素子１０を保護する
ことができる。
光源２１から希土類添加光ファイバ２３へ励起光が出射
されていないときには、光スイッチ２４をオフの状態と
し、励起光が出射されてからある一定時間が経過した後
に、光スイッチ２４をオンの状態とするように制御して
いる。こうすることで、希土類添加光ファイバ２３から
出射される過大な光パルスから受光素子１０を保護する
ことができる。
【００２３】光減衰器２５は、希土類添加光ファイバ２
３から出射される光パルスの光パワーを減衰させ、受光
素子１０で受光可能な光パワーとしてから受光素子１０
に入射させる。つまり、受光素子１０に入射される光パ
ルスの光パワーは、希土類添加光ファイバ２３から出射
可能な最大の光パワーに対し、光減衰器２５で光パワー
を減衰させた値となる。このように、希土類添加光ファ
イバ２３は光リミッタの役割を果たすことになる。例え
ば、励起光源２１から出射される励起光パワーを５０ｍ
Ｗ，希土類添加光ファイバ２３の出射可能な光パワー
（飽和出力）を１０ｍＷ，受光素子１０で受光可能な光
パワーを１ｍＷとする。この場合、光減衰器２５で光パ
ワーを１／１０に減衰させることで、受光素子１０の破
損を防ぐことが可能となる。
３から出射される光パルスの光パワーを減衰させ、受光
素子１０で受光可能な光パワーとしてから受光素子１０
に入射させる。つまり、受光素子１０に入射される光パ
ルスの光パワーは、希土類添加光ファイバ２３から出射
可能な最大の光パワーに対し、光減衰器２５で光パワー
を減衰させた値となる。このように、希土類添加光ファ
イバ２３は光リミッタの役割を果たすことになる。例え
ば、励起光源２１から出射される励起光パワーを５０ｍ
Ｗ，希土類添加光ファイバ２３の出射可能な光パワー
（飽和出力）を１０ｍＷ，受光素子１０で受光可能な光
パワーを１ｍＷとする。この場合、光減衰器２５で光パ
ワーを１／１０に減衰させることで、受光素子１０の破
損を防ぐことが可能となる。
【００２４】次に、上記のように構成された光パルス発
生器において、光分岐器８からの光パルスが保護装置２
０に入射してきたときの動作は以下のようになる。ま
ず、光分岐器８からの光パルスは、光合波器２２を介し
て保護装置２０に入射され、希土類添加光ファイバ２３
に入射することになる。いま、希土類添加光ファイバ２
３が励起光源２１から出射される励起光により励起され
ていると、希土類添加光ファイバ２３は入射した光パル
スの光パワーを増幅し、光分岐器２６を介して光パルス
の一方は光スイッチ２４へ、光パルスの他方は受光素子
２７へ入射される。受光素子２７は希土類添加光ファイ
バ２３から出射される光パルスの光パワーを一定にする
ように励起光源２１に電気信号を出力する。光スイッチ
２４は、励起光が出射され始めてから一定時間の経過後
にオンの状態になっているため、入射した光パルスを光
減衰器２５へそのまま通過させる。光減衰器２５は、入
射された光パルスの光パワーを受光素子１０で受光可能
な光パワーに減衰させてから受光素子１０へ出射する。
生器において、光分岐器８からの光パルスが保護装置２
０に入射してきたときの動作は以下のようになる。ま
ず、光分岐器８からの光パルスは、光合波器２２を介し
て保護装置２０に入射され、希土類添加光ファイバ２３
に入射することになる。いま、希土類添加光ファイバ２
３が励起光源２１から出射される励起光により励起され
ていると、希土類添加光ファイバ２３は入射した光パル
スの光パワーを増幅し、光分岐器２６を介して光パルス
の一方は光スイッチ２４へ、光パルスの他方は受光素子
２７へ入射される。受光素子２７は希土類添加光ファイ
バ２３から出射される光パルスの光パワーを一定にする
ように励起光源２１に電気信号を出力する。光スイッチ
２４は、励起光が出射され始めてから一定時間の経過後
にオンの状態になっているため、入射した光パルスを光
減衰器２５へそのまま通過させる。光減衰器２５は、入
射された光パルスの光パワーを受光素子１０で受光可能
な光パワーに減衰させてから受光素子１０へ出射する。
【００２５】この後は、上述したのと同様に、クロック
信号抽出器９による電気のクロック信号の抽出，移相器
１３による位相の調整，電気増幅器１４による増幅が順
次行われる。そして、光変調器４は、得られたクロック
信号ＣＬＫに基づいてリング型共振器Ｒ内を循環するレ
ーザ光を強度変調して光パルスを出射する。一方、上記
の説明において、励起光源２１から励起光が出射されて
いないか、あるいは、励起光が出射され始めてから上記
一定時間が経過していない期間では、光スイッチ２４が
オフの状態にあるため、希土類添加光ファイバ２３から
の光パルスは遮断されて受光素子１０に入射されること
はなく、受光素子１０が破損する恐れもない。
信号抽出器９による電気のクロック信号の抽出，移相器
１３による位相の調整，電気増幅器１４による増幅が順
次行われる。そして、光変調器４は、得られたクロック
信号ＣＬＫに基づいてリング型共振器Ｒ内を循環するレ
ーザ光を強度変調して光パルスを出射する。一方、上記
の説明において、励起光源２１から励起光が出射されて
いないか、あるいは、励起光が出射され始めてから上記
一定時間が経過していない期間では、光スイッチ２４が
オフの状態にあるため、希土類添加光ファイバ２３から
の光パルスは遮断されて受光素子１０に入射されること
はなく、受光素子１０が破損する恐れもない。
【００２６】以上のように、本発明は希土類添加光ファ
イバ２３の飽和出力を利用している点を最大のポイント
としている。そして、光分岐器８とクロック信号抽出器
９の間に保護装置２０を設けることで、光分岐器８から
クロック信号抽出器９へ出射される光パルスの光パワー
が、クロック信号抽出器９内の受光素子１０で受光可能
な光パワーよりも大きくとも、受光素子１０を保護する
ことができる。なお、上記実施形態において、希土類添
加光ファイバ２３の飽和出力の値が、受光素子１０で受
光可能な光パワーを越えていなければ、必ずしも光減衰
器２５を設けなくとも良い。
イバ２３の飽和出力を利用している点を最大のポイント
としている。そして、光分岐器８とクロック信号抽出器
９の間に保護装置２０を設けることで、光分岐器８から
クロック信号抽出器９へ出射される光パルスの光パワー
が、クロック信号抽出器９内の受光素子１０で受光可能
な光パワーよりも大きくとも、受光素子１０を保護する
ことができる。なお、上記実施形態において、希土類添
加光ファイバ２３の飽和出力の値が、受光素子１０で受
光可能な光パワーを越えていなければ、必ずしも光減衰
器２５を設けなくとも良い。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザパルス発振手段から出射される光パルスの光パワ
ーをクロック信号抽出手段で受光可能な値に制限してか
ら出射させている。これにより、クロック信号抽出手段
に設けられた受光素子等が定格を越える光パワーによっ
て破損されるのを防いで、クロック信号抽出手段を保護
することができる。また、請求項２記載の発明によれ
ば、希土類添加光ファイバと、この希土類添加光ファイ
バの出射する光パルスの光パワーが飽和出力に達するよ
うに励起する励起手段とにより保護手段を構成してい
る。これにより、希土類添加光ファイバからは飽和出力
を越える光パワーの光パルスが出射されることがなくな
るため、レーザパルス発振手段から出射される光パルス
の光パワーに拘わらず、クロック信号抽出手段に設けら
れた受光素子等の定格を飽和出力以上にすれば、クロッ
ク信号抽出手段を保護することができる。
レーザパルス発振手段から出射される光パルスの光パワ
ーをクロック信号抽出手段で受光可能な値に制限してか
ら出射させている。これにより、クロック信号抽出手段
に設けられた受光素子等が定格を越える光パワーによっ
て破損されるのを防いで、クロック信号抽出手段を保護
することができる。また、請求項２記載の発明によれ
ば、希土類添加光ファイバと、この希土類添加光ファイ
バの出射する光パルスの光パワーが飽和出力に達するよ
うに励起する励起手段とにより保護手段を構成してい
る。これにより、希土類添加光ファイバからは飽和出力
を越える光パワーの光パルスが出射されることがなくな
るため、レーザパルス発振手段から出射される光パルス
の光パワーに拘わらず、クロック信号抽出手段に設けら
れた受光素子等の定格を飽和出力以上にすれば、クロッ
ク信号抽出手段を保護することができる。
【００２８】また、請求項３記載の発明によれば、希土
類添加光ファイバから出射される光パルスの光パワーを
減衰させてクロック信号抽出手段へ出射している。これ
により、希土類添加光ファイバの飽和出力の値がクロッ
ク信号抽出手段に設けられた受光素子等の定格を越えて
いるような場合であっても、クロック信号抽出手段へ出
射する光パルスの光パワーを定格以下に減衰させること
で、クロック信号抽出手段を保護することができる。ま
た、請求項４記載の発明によれば、励起光を出射してい
ないか或いは出射されてから所定時間が経過するまで
は、希土類添加光ファイバから出射される光パルスを遮
断している。これにより、電源立ち上げ時等に希土類添
加光ファイバへ高光パワーの励起光が入射されて発生す
る飽和出力を越える過大な光パルスからクロック抽出手
段を保護することができる。
類添加光ファイバから出射される光パルスの光パワーを
減衰させてクロック信号抽出手段へ出射している。これ
により、希土類添加光ファイバの飽和出力の値がクロッ
ク信号抽出手段に設けられた受光素子等の定格を越えて
いるような場合であっても、クロック信号抽出手段へ出
射する光パルスの光パワーを定格以下に減衰させること
で、クロック信号抽出手段を保護することができる。ま
た、請求項４記載の発明によれば、励起光を出射してい
ないか或いは出射されてから所定時間が経過するまで
は、希土類添加光ファイバから出射される光パルスを遮
断している。これにより、電源立ち上げ時等に希土類添
加光ファイバへ高光パワーの励起光が入射されて発生す
る飽和出力を越える過大な光パルスからクロック抽出手
段を保護することができる。
【図１】 本発明の一実施形態における光パルス発生器
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図２】 希土類添加光ファイバにおける励起光パワー
と出力パワーの関係を示したグラフである。
と出力パワーの関係を示したグラフである。
【図３】 希土類添加光ファイバにおける出力パワーと
利得の関係を示したグラフである。
利得の関係を示したグラフである。
【図４】 希土類添加光ファイバ２３から出射される光
の光パワーが電源立ち上げによって変化してゆく様子を
光スイッチがオンされるタイミングとともに示したグラ
フである。
の光パワーが電源立ち上げによって変化してゆく様子を
光スイッチがオンされるタイミングとともに示したグラ
フである。
【図５】 従来の技術における光パルス発生器の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
１，２３ 希土類添加光ファイバ ２，８，２６ 光分岐器 ３ 光アイソレータ ４ 光変調器 ５ 光フィルタ ６ 光結合器 ７，２１ 励起光源 ９ クロック信号抽出器 １０，２７ 受光素子 １１ 狭帯域フィルタ １２，１４ 電気増幅器 １３ 移相器 ２０ 保護装置 ２２ 光合波器 ２４ 光スイッチ ２５ 光減衰器 ＣＬＫ クロック信号 Ｒ リング型共振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市川 昭夫 東京都大田区蒲田４丁目19番７号 安藤電 気株式会社内 (72)発明者 飯田 力弘 東京都大田区蒲田４丁目19番７号 安藤電 気株式会社内 (72)発明者 中沢 正隆 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 吉田 英二 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2H079 AA02 BA01 CA04 GA01 HA25 5F072 AB09 AK06 HH02 JJ05 KK30 LL17 MM01 MM03 SS08 YY15
Claims (4)
- 【請求項１】 所定波長帯に利得を持つ光増幅手段と、
入射する光を所定のクロック信号に従って変調して光パ
ルスへ変換する光変調手段とをループ状に接続したレー
ザパルス発振手段と、 前記レーザパルス発振手段から出射される光パルスを電
気信号に変換し、前記レーザパルス発振手段のループ長
に対応する基本周波数の整数倍の繰り返し周波数を有す
るクロック信号を抽出して前記光変調手段に供給するク
ロック信号抽出手段とを有する光パルス発生器におい
て、 前記レーザパルス発振手段から出射される光パルスの光
パワーを前記クロック信号抽出手段で受光可能な値に制
限して前記クロック信号抽出手段へ出射する保護手段を
具備することを特徴とする光パルス発生器。 - 【請求項２】 前記保護手段は、 前記レーザパルス発振手段から出射される光パルスの光
パワーを増幅する希土類添加光ファイバと、 前記希土類添加光ファイバから出射される光パルスの光
パワーが飽和出力に達するように前記希土類添加光ファ
イバを励起する励起光を出射する励起手段とを具備する
ことを特徴とする請求項１記載の光パルス発生器。 - 【請求項３】 前記保護手段は、 前記希土類添加光ファイバから出射される光パルスの光
パワーを減衰させる光減衰手段を具備することを特徴と
する請求項２記載の光パルス発生器。 - 【請求項４】 前記保護手段は、 前記励起手段が前記励起光を出射していない期間，又
は，前記励起光が出射されてから所定時間が経過するま
での期間において、前記希土類添加光ファイバから出射
される光パルスを遮断する光スイッチ手段を具備するこ
とを特徴とする請求項２又は３記載の光パルス発生器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19637498A JP3646006B2 (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | 光パルス発生器 |
| US09/349,225 US6101021A (en) | 1998-07-10 | 1999-07-08 | Optical pulse generator |
| EP99401730A EP0971464A3 (en) | 1998-07-10 | 1999-07-09 | Optical pulse generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19637498A JP3646006B2 (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | 光パルス発生器 |
Publications (2)
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