JP2000077768A - 光パルス発生装置 - Google Patents

光パルス発生装置

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JP2000077768A
JP2000077768A JP10242830A JP24283098A JP2000077768A JP 2000077768 A JP2000077768 A JP 2000077768A JP 10242830 A JP10242830 A JP 10242830A JP 24283098 A JP24283098 A JP 24283098A JP 2000077768 A JP2000077768 A JP 2000077768A
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optical
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悦 橋本
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篤 高田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 繰り返し周波数が数１００ｋＨz〜数１０Ｍ
Ｈz、パルス幅が１ｐｓ以下の、タイミングジッタ及び
ワンダが共に小さい光パルス列を発生させる。 【解決手段】 外部参照信号に同期した光パルス列を発
生する光パルス発生装置において、電圧制御発振器と、
該電圧制御発振器により駆動される光パルス発生手段
と、該光パルス発生手段より発生する光パルスの一部を
分岐する光分岐手段と、該光分岐手段により分岐された
光パルス列を受光する受光器と、該受光器の出力信号と
外部参照信号の位相誤差を検出し、その誤差信号を前記
電圧制御発振器に負帰還する位相比較回路と、該位相比
較回路と電圧制御発振器の間に誤差信号の低周波成分を
通過させるループフィルタとを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光サンプリングな
どに用いる、繰り返し周波数可変にして低位相雑音でパ
ルス幅の狭い光パルス発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光サンプリング光源として望まれる性能
は、いろいろな周波数の被測定信号に対応できるように
繰り返し周波数が可変で、かつ、分周比（被測定信号の
周波数とサンプリング周波数との比）Ｎ（整数）が大き
くとれるよう数１０ＭＨz以下の繰り返し周波数でのパ
ルス発生が可能であること、高い時間分解能のためにパ
ルス幅が１ps以下と狭いこと、更に、タイミングジッタ
（ジッタとは高速の時間的なふらつきのことである）が
小さいことが望まれる。
【０００３】従来の簡易で小型な光パルス発生装置とし
て、（１）半導体モード同期レーザ装置、（２）連続光
源から発生した連続光を光変調器で切り出して光パルス
列を発生する装置、（３）ゲインスイッチ半導体レーザ
をパルス信号で駆動して光パルス列を発生する装置の３
つが挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記の従
来技術を検討した結果、以下の問題点を見い出した。前
記（１）のモード同期レーザでは、繰り返し周波数ｆ
repが、ｆrep＝ｃ／２ｎＬ（ｃ：光速 ｎ：屈折率 Ｌ：
共振器長）と共振器長Ｌで決まってしまうため外部信号
への同調性が乏しい。また、この式から数１０ＭＨz以
下の繰り返し周波数の場合、共振器長Ｌが数ｍ以上必要
になり機械的不安定性が増加し、装置規模も長大化する
ため現実的なパルス発生法ではない。
【０００５】前記（２）の装置では、連続光を光変調し
た光パルス列は、外部参照信号への同期は容易である
が、そのパルス幅が光変調器の変調帯域幅と光変調器の
駆動電気信号の帯域で制限される。駆動信号生成回路と
光変調器の帯域幅は高々５０ＧＨzなので、パルス幅が
数１０ps以下のパルス発生は困難である。また、駆動信
号生成回路ではタイミングジッタが付加される。
【０００６】前記（３）のゲインスイッチ半導体レーザ
を利用した装置では、比較的容易に１０ps程度のパルス
幅をもつ光パルス列を発生できるが、ゲインスイッチパ
ルス発生の過程で比較的大きなジッタが加わる。
【０００７】したがって、前記(２)、(３)共に、測定用
光源として用いるには大きなタイミングジッタと広いパ
ルス幅が問題となっている。パルス幅に関しては、光フ
ァイバを用いた線形／非線形光パルス圧縮技術により1p
s以下に狭くすることが可能である。しかし、圧縮には
数１０ｍ以上の光パルス圧縮用ファイバを用いるので、
ファイバの周辺温度が数度（℃）変化するだけで遅延量
変化が起こり、光パルス圧縮後の光パルス列の位相が大
きく変化し、ワンダ（低速の時間的なふらつきのことで
ある）が大きくなるという問題があった。
【０００８】本発明の目的は、繰り返し周波数が数１０
０ｋＨz〜数１０ＭＨz、パルス幅が１ps以下の、タイミ
ングジッタ及びワンダが共に小さい光パルス列を発生さ
せることが可能な技術を提供することにある。
【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
【００１１】（１）外部参照信号に同期した光パルス列
を発生する光パルス発生装置において、電圧制御発振器
と、該電圧制御発振器により駆動される光パルス発生手
段と、該光パルス発生手段より発生する光パルスの一部
を分岐する光分岐手段と、該光分岐手段により分岐され
た光パルス列を受光する受光器と、該受光器の出力信号
と外部参照信号の位相誤差を検出し、その誤差信号を前
記電圧制御発振器に負帰還する位相比較回路と、該位相
比較回路と電圧制御発振器の間に誤差信号の低周波成分
を通過させるループフィルタとを具備する。
【００１２】（２）外部参照信号に同期した光パルス列
を発生する光パルス発生装置において、外部参照信号に
より駆動される光パルス発生手段と、該光パルス発生手
段より発生する光パルスの一部を分岐する光分岐手段
と、該光分岐手段により分岐された光パルス列を受光す
る受光器と、該受光器の出力信号と外部参照信号の位相
誤差を検出する位相比較回路と、該位相比較回路より出
力される誤差信号を時間積分し、光パルス発生手段に負
帰還する積分回路とを具備する。
【００１３】（３）外部参照信号に同期した光パルス列
を発生する光パルス発生装置において、第１の電圧制御
発振器と、該第１の電圧制御発振器により駆動される光
パルス発生手段と、該光パルス発生手段より発生する光
パルスの一部を分岐する第１の光分岐手段と、該第１の
光分岐手段により分岐された光パルス列を受光する第１
の受光器と、該第１の受光器の出力信号と外部参照信号
の位相誤差を検出する第１の位相比較回路と、該第１の
位相比較回路と第１の電圧制御発振器の間に誤差信号の
低周波成分を通過させるループフィルタと、前記出力光
パルス列のパルス幅を狭窄化する光パルス圧縮手段と、
該光パルス圧縮手段の出力の一部を分岐する第２の光分
岐手段と、該第２の光分岐手段により分岐された光を受
光する第２の受光器と、該第２の受光器の出力信号と外
部参照信号の位相誤差を検出する第２の位相比較回路
と、該第２の位相比較回路より出力される誤差信号の必
要帯域を通過する第２のループフィルタと、該第２のル
ープフィルタを通過した信号を入力とする第２の電圧制
御発振器とを備え、該第２の電圧制御発振器の出力を第
１の位相比較回路の入力とするものである。
【００１４】（４）外部参照信号に同期した光パルス列
を発生する光パルス発生装置において、電圧制御発振器
と、該電圧制御発振器により駆動される光パルス発生手
段と、該光パルス発生手段より発生する光パルスの一部
を分岐する第１の光分岐手段と、該第１の光分岐手段に
より分岐された光パルス列を受光する第１の受光器と、
該第１の受光器の出力信号と外部参照信号の位相誤差を
検出する第１の位相比較回路と、該第１の位相比較回路
と第１の電圧制御発振器の間に誤差信号の低周波成分を
通過させるループフィルタと、前記出力光パルス列のパ
ルス幅を狭窄化する光パルス圧縮手段と、光パルス圧縮
手段の出力の一部を分岐する第２の光分岐手段と、該第
２の光分岐手段により分岐された光を受光する第２の受
光器と、該第２の受光器の出力信号と外部参照信号の位
相誤差を検出する第２の位相比較回路と、該第２の位相
比較回路より出力される誤差信号を時間積分する積分回
路と、該積分回路出力によって駆動され、外部参照信号
を入力とする位相シフタとを備え、該位相シフタの出力
を第１の位相比較回路の入力とするものである。
【００１５】（５）外部参照信号に同期した光パルス列
を発生する光パルス発生装置において、外部参照信号に
より駆動される光パルス発生手段と、該光パルス発生手
段より発生する光パルスの一部を分岐する第１の光分岐
手段と、該第１光分岐手段により分岐された光パルス列
を受光する第１の受光器と、該第１の受光器の出力信号
と外部参照信号の位相誤差を検出する第１の位相比較回
路と、該第１の位相比較回路より出力される誤差信号を
時間積分し、光パルス発生手段に負帰還する第１の積分
回路と、前記出力光パルス列のパルス幅を狭窄化する光
パルス圧縮手段と、該光パルス圧縮手段の出力の一部を
分岐する第２の光分岐手段と、該第２の光分岐手段によ
り分岐された光を受光する第２の受光器と、該第２の受
光器の出力信号と外部参照信号の位相誤差を検出する第
２の位相比較回路と、該第２の位相比較回路より出力さ
れる誤差信号を時間積分する第２の積分回路と、該第２
の積分回路出力によって駆動され、外部参照信号を入力
とする位相シフタとを備え、該位相シフタの出力を第１
の位相比較回路の入力とするものである。
【００１６】（６）外部参照信号に同期した光パルス列
を発生する光パルス発生装置において、電圧制御発振器
と、該電圧制御発振器により駆動される光パルス発生手
段と、該光パルス発生手段より発生する光パルスの一部
を分岐する第１の光分岐手段と、該第１の光分岐手段に
より分岐された光パルス列を受光する第１の受光器と、
該第１の受光器の出力信号と外部参照信号の位相誤差を
検出する第１の位相比較回路と、該第１の位相比較回路
と第１の電圧制御発振器の間に誤差信号の低周波成分を
通過させるループフィルタと、前記出力光パルス列のパ
ルス幅を狭窄化する光パルス圧縮手段と、光パルス圧縮
手段の出力の一部を分岐する第２の光分岐手段と、該第
２の光分岐手段により分岐された光を受光する第２の受
光器と、該第２の受光器の出力信号と外部参照信号の位
相誤差を検出する第２の位相比較回路と、該第２の位相
比較回路より出力される誤差信号の必要帯域を通過する
第２のループフィルタと、該第２のループフィルタを通
過した信号を入力とする電圧制御発振器とを備え、該電
圧制御発振器の出力を第１の位相比較回路の入力とする
ものである。
【００１７】（７）前記光パルス発生手段は、利得スイ
ッチにより光パルス列を発生する半導体レーザを含む。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態（実施例）を詳細に説明する。
【００１９】なお、実施形態（実施例）を説明するため
の全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２０】（実施形態１）図１は本発明の実施形態１
の概略構成を示すブロック構成図である。本発明の実施
形態１の光パルス発生装置は、図１に示すように、電圧
制御発振器（以下、単にＶＣＯと称する）１と、このＶ
ＣＯ１により駆動される光パルス発生手段２と、光パル
ス発生手段２より発生する光パルス列の一部を分岐する
光分岐手段３と、この光分岐手段３により分岐された光
パルス列を受光する受光器４と、この受光器４の出力信
号と外部参照信号の位相誤差を検出し、その誤差信号を
ＶＣＯ１に負帰還する位相比較器５と、この位相比較回
路５と前記ＶＣＯ１の間に誤差信号の低周波成分を通過
させるループフィルタ６から構成される。
【００２１】前記光パルス発生手段２は、ＶＣＯ１の出
力信号により駆動される。この出力光パルスの平均繰り
返し周波数は、ＶＣＯ１のそれと同じである。ところ
が、そのタイミングジッタは、ＶＣＯ１の出力信号のそ
れと比較して一般に大きい。本発明では、光パルス発生
手段２で加わるタイミングジッタの増加分を位相同期回
路（ＰＬＬ）で補償する。すなわち、光パルス発生手段
２の出力パルスの一部を光分岐し、分岐した光パルスを
受光器４で光電変換する。その光電変換された信号と、
基準となる外部参照信号との位相誤差を位相比較器５で
抽出して、ループフィルタ６へ出力する。ループフィル
タ６では誤差信号の低周波数成分のみを通過させて、Ｖ
ＣＯ１へ負帰還させることにより、出力パルス列の外部
参照信号に対するタイミングジッタが減少するように光
パルス発生手段２を制御する。
【００２２】（実施形態２）図２は本発明の実施形態２
の概略構成を示すブロック構成図である。本発明の実施
形態２の光パルス発生装置は、図２に示すように、外部
参照信号に同期した光パルス列を発生する光パルス発生
装置において、外部参照信号により駆動される光パルス
発生手段２と、この光パルス発生手段２より発生する光
パルスの一部を分岐する光分岐手段３と、光分岐手段３
により分岐された光パルス列を受光する受光器４と、こ
の受光器４の出力信号と外部参照信号の位相誤差を検出
する位相比較器５と、この位相比較器５より出力される
誤差信号を時間積分し、光パルス発生手段２に負帰還す
る積分回路１００と、積分回路１００から出力信号と外
部参照信号とを重畳させる加算手段１０２から構成さ
れ、加算手段１０２の出力信号により光パルス発生手段
２を制御する。
【００２３】光パルス発生手段２は直接外部参照信号に
より駆動されるため、出力光パルスの平均繰り返し周波
数は、外部参照信号のそれと同じである。ところが、そ
の光パルス発生手段２においてタイミングジッタが付加
されるため、その出力光信号のタイミングジッタは、外
部参照信号と比較して一般に大きい。本発明では、光パ
ルス発生手段２で加わるタイミングジッタの増加分に対
応する信号を光パルス発生手段２に負帰還することによ
り、出力パルスのタイミングジッタ増加を抑制圧する。
【００２４】すなわち、光パルス発生手段２の出力パル
スの一部を光分岐し、分岐した光パルスを受光器４で光
電変換する。この光電変換された信号と、基準となる外
部参照信号との位相誤差を位相比較器５で抽出して、積
分回路１００へ出力する。積分回路１００では位相誤差
信号の累積誤差である積分値を光パルス発生手段２へ負
帰還させる。光パルス発生手段２では積分回路１００よ
り出力された信号に対応して出力パルスの位相（時間的
位置）が変化し、累積誤差を解消するため、出力パルス
列の外部参照信号に対するタイミングジッタが減少する
のである。
【００２５】（実施形態３）図３は本発明の実施形態３
の概略構成を示すブロック構成図である。本発明の実施
形態３の光パルス発生装置は、図３に示すように、前記
実施形態１の同様の構成である、ＶＣＯ１と、このＶＣ
Ｏ１により駆動される光パルス発生手段２と、光パルス
信号の一部を分岐する第１の光分岐手段３と、この光分
岐手段３により分岐された光パルス列を受光する第１の
受光器４と、この受光器４の出力信号と外部参照信号の
位相誤差を検出し、その誤差信号をＶＣＯ１に負帰還す
る第１の位相比較回路５と、この位相比較回路５と前記
ＶＣＯ１の間に誤差信号の低周波成分を通過させるルー
プフィルタ６からなる構成に、出力光パルス列のパルス
幅を狭窄化する光パルス圧縮手段７と、この光パルス圧
縮手段７の出力の一部を分岐する第２の光分岐手段８
と、第２の光分岐手段８により分岐された光を受光する
第２の受光器９と、この受光器９の出力信号と外部参照
信号の位相誤差を検出する第２の位相比較器１０と、こ
の第２の位相比較回路の出力する誤差信号を時間積分す
る積分回路１０１と、この積分回路１０１からの出力に
よって制御され、外部参照信号を入力とする位相シフタ
１２を追加し、この位相シフタ１２の出力を第１の位相
比較器５の入力とするものである。本実施形態３では、
前記光パルス発生手段２から出力した光パルス列を、更
に短い時間幅の光パルスを得るために光ファイバパルス
圧縮器を用いて狭窄化した場合にでも、外部参照信号に
対するタイミングジッタの小さい光パルス列を得ること
が可能な構成である。すなわち、一般的にパルス幅を狭
窄化するために光パルス圧縮手段７として光フアイバパ
ルス圧縮器が用いられるが、本発明は、この光パルス圧
縮手段７の時間遅延変動をも補償するためのものであ
る。
【００２６】前記光パルス圧縮手段７を通過した光パル
スは第２の光分岐手段８で分岐され、この分岐出力は第
２の受光器９により光電変換される。電気信号に変換さ
れた光パルス列信号と、基準となる外部参照信号との位
相誤差を第２の位相比較器１０で抽出し、これを積分回
路１０１により時間積分することで位相誤差信号の累積
誤差を得る。この累積誤差を外部参照信号を入力とする
位相シフタ１２の制御信号として負帰還し、第１の位相
比較器５に入力する。この結果、光パルス発生手段２か
ら出力される光パルス列の位相は光パルス圧縮手段７で
生じた位相の累積誤差を解消するように移相されるの
で、光パルス圧縮後の光パルス列の位相は外部参照信号
と一致するのである。また、光パルス発生手段２による
タイミングジッタの増加に対しては、第１の光分岐手段
３、第１の受光器４、第１の位相比較器５、ループフィ
ルタ６から得られる光パルス列信号と参照信号との間の
誤差信号を使って、実施形態１の発明と同様にタイミン
グジッタが減少するよう位相同期ループ制御する。
【００２７】本実施形態３の構成は、第２の位相比較器
１０の出力誤差信号を時間積分して、累積位相誤差を求
めて位相シフタによりジッタ抑圧することができる。図
３ではジッタを抑圧する第１のループに関して、前記実
施形態１（図１）の構成である位相同期ループ構成を描
いてあるが、前記実施形態２（図２）の光パルス発生手
段に加える信号に位相制御信号を重畳する構成を採用し
てもよい。
【００２８】（実施形態４）図４は本発明の実施形態４
の概略構成を示すブロック構成図である。本発明の実施
形態４の光パルス発生装置は、図４に示すように、前記
実施形態１と同様の構成である、ＶＣＯ１と、このＶＣ
Ｏ１により駆動される光パルス発生手段２と、光パルス
信号の一部を分岐する第１の光分岐手段３と、この光分
岐手段３により分岐された光パルス列を受光する第１の
受光器４と、この受光器４の出力信号と外部参照信号の
位相誤差を検出し、その誤差信号をＶＣＯ１に負帰還す
る第１の位相比較回路５と、誤差信号の低周波成分を通
過させるループフィルタ６からなる構成に、出力光パル
ス列のパルス幅を狭窄化する光パルス圧縮手段７と、光
パルス圧縮手段７の出力の一部を分岐する第２の光分岐
手段８と、この光分岐手段８により分岐された光を受光
する第２の受光器９と、この受光器９の出力信号と外部
参照信号の位相誤差を検出する第２の位相比較回路１０
と、この第２の位相比較器１０から出力する誤差信号の
必要帯域を通過する第２のループフィルタ６１と、この
通過した信号を入力とする第２のＶＣＯ１１を追加し、
この第２のＶＣＯ１１の出力を第１の位相比較器５の入
力としたものである。
【００２９】本実施形態４では、光パルス発生手段２か
ら出力した光パルス列を、更に短い時間幅の光パルスを
得るために光ファイバパルス圧縮器を用いて狭窄化した
場合にでも、外部参照信号に対するタイミングジッタの
小さい光パルス列を得ることが可能な構成である。すな
わち、一般的にパルス幅を狭窄化するために光パルス圧
縮手段７として光フアイバパルス圧縮器が用いられる
が、本発明は、この光パルス圧縮手段７の時間遅延変動
をも補償するためのものである。
【００３０】光パルス圧縮手段７を通過した光パルスは
第２の光分岐手段８で分岐され、分岐出力は第２の受光
器９により光電変換される。電気信号に変換された光パ
ルス列信号と、基準となる外部参照信号との位相誤差を
第２の位相比較器１０で抽出し、第２のループフィルタ
６１へ出力する。ループフィルタ６１では位相誤差信号
の低周波成分のみを通過させて、第２のＶＣＯ１１へ負
帰還する。よって、第２のＶＣＯ１１からの出力周波数
は時間遅延変動を解消するように制御される。この第２
のＶＣＯ１１からの出力を第１の位相比較器５に入力す
る。この結果、光パルス発生手段２から出力される光パ
ルス列の位相は光パルス圧縮手段７で生じた位相変化を
相殺するので、光パルス圧縮後の光パルス列の位相は外
部参照信号と一致するのである。また、光パルス発生手
段２によるタイミングジッタの増加に対しては、第１の
光分岐手段３、第１の受光器４、第１の位相比較器５、
ループフィルタ６から得られる光パルス列信号と外部参
照信号との間の誤差信号を使って、前記実施形態１と同
様にタイミングジッタが減少するよう位相同期ループ制
御する。図４ではジッタを抑圧する第１のループに関し
て、前記実施形態１の構成である位相同期ループ構成を
描いてあるが、実施形態２の光パルス発生手段に加える
信号に位相制御信号を重畳する構成を採用してもよい。
【００３１】（実施例１）図５は本発明の実施形態３に
係わる実施例１の光パルス発生装置の概略構成を示すブ
ロック構成図である。本発明の実施例１の光パルス発生
装置は、前記実施形態３の光パルス発生装置を具現化し
たものであり、ゲインスイッチ半導体レーザを光パルス
発生源とし、パルス圧縮ファイバによってパルス幅を狭
窄することにより、繰り返し周波数が数１０ＭＨz、パ
ルス幅が１ｐｓ以下の低ジッタ光パルスを発生するため
の装置である。図５に示すように、光パルス発生手段２
は、約２０ｐｓ程度のパルス幅をもつ、ゲインスイッチ
されるＤＦＢ半導体レーザ２０、このレーザに適当な直
流（ＤＣ）バイアス電圧を与えるバイアス電源２１、数
ＭＨzの正弦波入力を時間幅が約２００ｐｓと短いスパ
イク波に変換してレーザを駆動するパルサ２２で構成さ
れる。ＶＣＯ１は同調範囲として１ＭＨz〜１０ＭＨzが
可能である。
【００３２】３１は発振周波数設定用電圧源で、ＶＣＯ
１の平均繰り返し周波数が参照信号とほぼ同じになるよ
うに設定するためのものである。第１の光分岐手段３及
び第２の光分岐手段８として光カプラを用いる。光信号
を電気信号に変換する受光器４、電気信号に変換された
光パルス信号と外部参照信号の位相を比較する位相比較
器５、及びループフィルタ６によりレーザのジッタを少
なくするための位相同期ループが構成される。光パルス
圧縮手段７としては、例えばソリトン圧縮効果により２
０ｐｓ程度のパルス幅を１ｐｓ以下のパルス幅に圧縮す
る光パルス圧縮ファイバを用い、全長は約１ｋｍであ
る。
【００３３】光信号を電気信号に変換する受光器９、電
気信号に変換された光パルス信号と外部参照信号の位相
を比較して誤差信号を得る位相比較器１０、誤差信号を
時間積分して位相変化量を求める積分回路１０１、位相
変化量に応じた位相変化を外部参照信号に与える位相シ
フタ１２は前記実施形態３と同じものである。３０は外
部参照信号を与える参照信号源である。
【００３４】ここでは、繰り返し周波数１０ＭＨz程度
の光パルスを発生する場合について説明する。始めにゲ
インスイッチから発生する光パルスのジッタを抑える位
相同期ループの効果について述べる。発振周波数設定用
電圧源３１で１０ＭＨz近傍に繰り返し周波数を設定さ
れたＶＣＯ１の出力により、ゲインスイッチ半導体レー
ザ２０からの繰り返し周波数約１０ＭＨzの光パルスが
発生する。位相同期ループ制御を行わない場合、レーザ
２０やＶＣＯ１やパルサ２２及びゲインスイッチ半導体
レーザのパルス発生過程で生じる、繰り返し周波数の半
分以下（〜５ＭＨz）に広がる位相雑音により、この光
パルスは数ｐｓ〜１０数ｐｓのジッタを持つ。この光パ
ルスを受光器４で電気信号に変換し、位相比較器５で参
照信号と比較すれば、直流（ＤＣ）〜５ＭＨzに広がる
誤差信号が得られる。誤差信号以外の不要な信号はカッ
トオフ周波数が５ＭＨz以下のバントパス機能を有する
ループフィルタ６で取り除き、誤差信号だけを増幅して
ＶＣＯ１の入力電圧に負帰還する。その結果、ＶＣＯ１
の瞬時周波数が誤差信号を小さくするように変化するの
で、光パルスのジッタが参照信号と同程度まで減少す
る。制御周波数帯域幅はＶＣＯ１の応答周波数特性、ル
ープ遅延量により制限されるが、ＶＣＯ１の応答周波数
特性として５ＭＨz、ループ遅延量として５nsは容易に
実現できるためジッタの周波数成分の全帯域にわたった
制御が可能であり、十分にジッタを抑圧することができ
る。このときの抑圧されたジッタは外部参照信号のジッ
タレベルまで抑圧される。
【００３５】次に、パルス圧縮の際のワンダを位相シフ
タ１２で抑える機構について述べる。レーザ２０から出
力したパルス幅が２０ｐｓ程度の光パルスは長さ約１ｋ
ｍのパルス圧縮ファイバ（7）により、１ｐｓ以下にパ
ルス幅が圧縮される。圧縮ファイバの周辺温度が±５℃
の範囲でゆっくりと変化すると、ファイバの全長も温度
変化に伴う熱膨張のために±５ｃｍ程度変化する。この
ため光パルス出力の位相が±０.６°の範囲で変化す
る。この光パルス出力の一部を光カプラ８で分岐し、こ
れを受光器９で電気信号に変換し、位相比較器１０で参
照信号源３０から出た参照信号と比較し、ここで求まる
位相誤差を積分回路１１で時間積分することで、参照信
号に対する位相変化量を求める。
【００３６】この位相変化量を１０ＭＨz信号に対して
±０.６°以上の位相制御が可能な位相シフタ１２に制
御信号として負帰還する。位相シフタ１２に入力された
参照信号源３０からの参照信号は、圧縮ファイバによる
位相の変化を相殺するように位相を制御されて出力され
る。この位相を制御された参照信号を先に説明した位相
同期ループの参照信号とするので、ゲインスイッチ半導
体レーザ２０から発生する光パルス列の位相も、圧縮フ
ァイバによる位相変化を減少するように制御される。こ
の結果、光パルス列出力は参照信号源３０に同期するこ
とになるので、本発明の目的の一つである圧縮ファイバ
に起因するワンダの抑圧が実現する。位相シフタは温度
変化の速度程度で追随すれば十分であり、絶対遅延量±
５ｃｍ程度の位相シフタは容易に実現できる。また、作
用の章で述べたように積分回路と位相シフタの代わりに
ループフィルタと低雑音ＶＣＯを用いても同様のワンダ
抑圧が可能である。
【００３７】（実施例２）本発明の実施形態２に係わる
実施例２は、前記実施例１のパルス発生手段２のジッタ
抑圧のためのＰＬＬの代わりに、積分回路とパルス位相
制御を用いた例である。ここでは、図６に示すように、
位相比較器５の出力信号である位相誤差信号を時間積分
回路１００へ入力することにより累積誤差に対応した信
号が得られる。この信号をゲインスイッチ半導体レーザ
２０のバイアス電流に負帰還する構成を採用している。
ゲインスイッチ半導体レーザは、一般に閾値電流よりも
低い電流でバイアスされており、その範囲で、バイアス
電流が大きいとパルサからのスパイク上電流印可時点か
らの光パルス発生の時間遅延量が小さくなり、バイアス
電流が小さいと遅延量が大きくなる。従って、累積遅延
量を相殺するように積分回路１００からの信号をバイア
ス電流に重畳することにより光パルス発生手段２で生じ
るタイミングジッタを抑圧することができる。ゲインス
イッチ半導体レーザ２０のバイアス電流変化に対する応
答は十分に速いので、前記実施例１と同じく、ジッタの
存在する全周波数範囲（直流から繰り返し周波数の半分
まで）にわたって制御帯域幅内に含めることが可能であ
り、十分なジッタ抑圧が可能である。
【００３８】以上、本発明を実施形態及び実施例に基づ
き具体的に説明したが、本発明は前記実施形態及び実施
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し得ることはいうまでもない。
【００３９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、サンプ
リング光源に適した同調範囲が広く、繰り返し周波数が
数１０ＭＨzで、かつ、パルス幅が１ｐｓ程度の低ジッ
タ光パルス列を発生する装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の光パルス発生装置の概略
構成を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の実施形態２の光パルス発生装置の概略
構成を示すブロック構成図である。
【図３】本発明の実施形態３の光パルス発生装置の概略
構成を示すブロック構成図である。
【図４】本発明の実施形態４の光パルス発生装置の概略
構成を示すブロック構成図である。
【図５】本発明の実施形態３に係わる実施例１の光パル
ス発生装置の概略構成を示すブロック構成図である。
【図６】本発明の実施形態２に係わる実施例２の光パル
ス発生装置の概略構成を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
1，１１…電圧制御発振器（ＶＣＯ）、２…光パルス発
生手段、３，８…光分岐手段（光カプラ）、４，９…受
光器、５，１０…位相比較器、６，６１…ループフィル
タ、７…光パルス圧縮手段（光パルス気縮ファイバ）、
１２…位相シフタ、／第1のループフィルタ、２０…ゲ
インスイッチ半導体レーザ、２１…バイアス電源、２２
…パルサ、３０…参照信号源、３１…発振周波数設定用
電圧源、１００，１０１…積分回路、１０２…加算手
段。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/04 10/06 // Ｈ０３Ｌ 7/06 Ｆターム(参考） 5F072 AB13 GG09 HH02 HH07 JJ20 KK15 SS07 5F073 AA64 AB25 AB28 EA29 GA38 5J106 AA04 BB00 CC01 CC21 CC41 CC59 DD00 DD02 DD11 KK02 KK25 5K002 AA03 BA04 BA13 CA01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外部参照信号に同期した光パルス列を発
    生する光パルス発生装置において、電圧制御発振器と、
    該電圧制御発振器により駆動される光パルス発生手段
    と、該光パルス発生手段より発生する光パルスの一部を
    分岐する光分岐手段と、該光分岐手段により分岐された
    光パルス列を受光する受光器と、該受光器の出力信号と
    外部参照信号の位相誤差を検出し、その誤差信号を前記
    電圧制御発振器に負帰還する位相比較回路と、該位相比
    較回路と電圧制御発振器の間に誤差信号の低周波成分を
    通過させるループフィルタとを具備することを特徴とす
    る光パルス発生装置。
  2. 【請求項２】 外部参照信号に同期した光パルス列を発
    生する光パルス発生装置において、外部参照信号により
    駆動される光パルス発生手段と、該光パルス発生手段よ
    り発生する光パルスの一部を分岐する光分岐手段と、該
    光分岐手段により分岐された光パルス列を受光する受光
    器と、該受光器の出力信号と外部参照信号の位相誤差を
    検出する位相比較回路と、該位相比較回路より出力され
    る誤差信号を時間積分し、光パルス発生手段に負帰還す
    る積分回路とを具備することを特徴とする光パルス発生
    装置。
  3. 【請求項３】 外部参照信号に同期した光パルス列を発
    生する光パルス発生装置において、第１の電圧制御発振
    器と、該第１の電圧制御発振器により駆動される光パル
    ス発生手段と、該光パルス発生手段より発生する光パル
    スの一部を分岐する第１の光分岐手段と、該第１の光分
    岐手段により分岐された光パルス列を受光する第１の受
    光器と、該第１の受光器の出力信号と外部参照信号の位
    相誤差を検出する第１の位相比較回路と、該第１の位相
    比較回路と第１の電圧制御発振器の間に誤差信号の低周
    波成分を通過させるループフィルタと、前記出力光パル
    ス列のパルス幅を狭窄化する光パルス圧縮手段と、該光
    パルス圧縮手段の出力の一部を分岐する第２の光分岐手
    段と、該第２の光分岐手段により分岐された光を受光す
    る第２の受光器と、該第２の受光器の出力信号と外部参
    照信号の位相誤差を検出する第２の位相比較回路と、該
    第２の位相比較回路より出力される誤差信号の必要帯域
    を通過する第２のループフィルタと、該第２のループフ
    ィルタを通過した信号を入力とする第２の電圧制御発振
    器とを備え、該第２の電圧制御発振器の出力を第１の位
    相比較回路の入力とすることを特徴とする光パルス発生
    装置。
  4. 【請求項４】 外部参照信号に同期した光パルス列を発
    生する光パルス発生装置において、電圧制御発振器と、
    該電圧制御発振器により駆動される光パルス発生手段
    と、該光パルス発生手段より発生する光パルスの一部を
    分岐する第１の光分岐手段と、該第１の光分岐手段によ
    り分岐された光パルス列を受光する第１の受光器と、該
    第１の受光器の出力信号と外部参照信号の位相誤差を検
    出する第１の位相比較回路と、該第１の位相比較回路と
    第１の電圧制御発振器の間に誤差信号の低周波成分を通
    過させるループフィルタと、前記出力光パルス列のパル
    ス幅を狭窄化する光パルス圧縮手段と、光パルス圧縮手
    段の出力の一部を分岐する第２の光分岐手段と、該第２
    の光分岐手段により分岐された光を受光する第２の受光
    器と、該第２の受光器の出力信号と外部参照信号の位相
    誤差を検出する第２の位相比較回路と、該第２の位相比
    較回路より出力される誤差信号を時間積分する積分回路
    と、該積分回路出力によって駆動され、外部参照信号を
    入力とする位相シフタとを備え、該位相シフタの出力を
    第１の位相比較回路の入力とすることを特徴とする光パ
    ルス発生装置。
  5. 【請求項５】 外部参照信号に同期した光パルス列を発
    生する光パルス発生装置において、外部参照信号により
    駆動される光パルス発生手段と、該光パルス発生手段よ
    り発生する光パルスの一部を分岐する第１の光分岐手段
    と、該第１光分岐手段により分岐された光パルス列を受
    光する第１の受光器と、該第１の受光器の出力信号と外
    部参照信号の位相誤差を検出する第１の位相比較回路
    と、該第１の位相比較回路より出力される誤差信号を時
    間積分し、光パルス発生手段に負帰還する第１の積分回
    路と、前記出力光パルス列のパルス幅を狭窄化する光パ
    ルス圧縮手段と、該光パルス圧縮手段の出力の一部を分
    岐する第２の光分岐手段と、該第２の光分岐手段により
    分岐された光を受光する第２の受光器と、該第２の受光
    器の出力信号と外部参照信号の位相誤差を検出する第２
    の位相比較回路と、該第２の位相比較回路より出力され
    る誤差信号を時間積分する第２の積分回路と、該第２の
    積分回路出力によって駆動され、外部参照信号を入力と
    する位相シフタとを備え、該位相シフタの出力を第１の
    位相比較回路の入力とすることを特徴とする光パルス発
    生装置。
  6. 【請求項６】 外部参照信号に同期した光パルス列を発
    生する光パルス発生装置において、電圧制御発振器と、
    該電圧制御発振器により駆動される光パルス発生手段
    と、該光パルス発生手段より発生する光パルスの一部を
    分岐する第１の光分岐手段と、該第１の光分岐手段によ
    り分岐された光パルス列を受光する第１の受光器と、該
    第１の受光器の出力信号と外部参照信号の位相誤差を検
    出する第１の位相比較回路と、該第１の位相比較回路と
    第１の電圧制御発振器の間に誤差信号の低周波成分を通
    過させるループフィルタと、前記出力光パルス列のパル
    ス幅を狭窄化する光パルス圧縮手段と、光パルス圧縮手
    段の出力の一部を分岐する第２の光分岐手段と、該第２
    の光分岐手段により分岐された光を受光する第２の受光
    器と、該第２の受光器の出力信号と外部参照信号の位相
    誤差を検出する第２の位相比較回路と、該第２の位相比
    較回路より出力される誤差信号の必要帯域を通過する第
    ２のループフィルタと、該第２のループフィルタを通過
    した信号を入力とする電圧制御発振器とを備え、該電圧
    制御発振器の出力を第１の位相比較回路の入力とするこ
    とを特徴とする光パルス発生装置。
  7. 【請求項７】 光パルス発生手段は、利得スイッチによ
    り光パルス列を発生する半導体レーザを含むことを特徴
    とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光パルス
    発生装置。
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