JP2003232906A - Method and device for pulse multiplication and optical block - Google Patents
Method and device for pulse multiplication and optical blockInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ光による
パルス波の逓倍を行うための方法等に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for multiplying a pulse wave by laser light and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図９は従来におけるパルス逓倍する方法
を表す図である。この方法では、図９に示すような構成
部品を用いて構成する。図９において、スプリッタ（９
０１）は、入力されるパルス波形のレーザ光（以下、こ
のレーザ光を入力光という）を分岐する。遅延器（９０
２）は、光ファイバ（９０４）を通過する入力光を遅延
させるために設けたものである。遅延器（９０２）によ
る入力光の遅延時間（位相）は、製造する段階で任意に
設定できる。カプラ（９０３）は、光ファイバ（９０
４）及び光ファイバ（９０５）を通過してきた光を合成
する。光ファイバ（９０４）と光ファイバ（９０５）と
は長さが異なる。2. Description of the Related Art FIG. 9 is a diagram showing a conventional pulse multiplication method. In this method, the components shown in FIG. 9 are used. In FIG. 9, a splitter (9
01) branches laser light having an input pulse waveform (hereinafter, this laser light is referred to as input light). Delay device (90
2) is provided to delay the input light passing through the optical fiber (904). The delay time (phase) of the input light by the delay device (902) can be arbitrarily set at the manufacturing stage. The coupler (903) is connected to the optical fiber (90
4) and the light that has passed through the optical fiber (905) are combined. The optical fiber (904) and the optical fiber (905) have different lengths.
【０００３】次にパルス逓倍方法について説明する。ス
プリッタ（９０１）は入力光を２分岐する。２分岐され
た入力光（以下、分岐光という）はそれぞれ光ファイバ
（９０４）及び光ファイバ（９０５）内を進行する。遅
延器（９０２）は、光ファイバ（９０４）を進行する分
岐光が光ファイバ（９０５）を通過する分岐光と比較し
て、あらかじめ設定した遅延時間だけ遅延されるように
する。ここでは、半周期分の時間を遅延時間として設定
する。カプラ（９０３）は、光ファイバ（９０４）及び
光ファイバ（９０５）をそれぞれ通過した分岐光を合成
する。これにより、合成によって得られた光は、入力光
が有するパルス周期の半分の周期を有するレーザ光とし
て出力される。Next, the pulse multiplication method will be described. The splitter (901) splits the input light into two. The input light split into two (hereinafter referred to as split light) travels in the optical fiber (904) and the optical fiber (905), respectively. The delay device (902) delays the branched light traveling through the optical fiber (904) by a preset delay time as compared with the branched light passing through the optical fiber (905). Here, a half cycle time is set as the delay time. The coupler (903) combines the branched lights that have respectively passed through the optical fiber (904) and the optical fiber (905). As a result, the light obtained by combining is output as laser light having a cycle that is half the pulse cycle of the input light.
【０００４】また、ここでは遅延器（９０２）を設けて
いるが、単に光ファイバ（９０４）の長さを調整するこ
とにより、光ファイバ（９０４）を進行する分岐光の経
路を光ファイバ（９０５）を進行する分岐光の経路より
も長くして遅延させる（位相を遅らせる）ことによって
も同様の効果を得ることができる。Further, although the delay device (902) is provided here, the path of the branched light traveling through the optical fiber (904) is adjusted by simply adjusting the length of the optical fiber (904). It is possible to obtain the same effect by delaying (i.e., delaying the phase of) the path of the branched light, which is longer than the path of the branched light.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成部品を用いて装置を構成した場合には、次の
ような問題が生じる。まず、スプリッタ（９０１）、カ
プラ（９０３）等の構成部品の小型化を図ることが困難
である。それに、スプリッタ（９０１）、カプラ（９０
３）を作製するためには融着等の工程を行う必要がある
ため高価になる。しかも、ファイバ型の構成では環境温
度等による摂動のため、設定した遅延時間が著しく変動
してしまい、精度が低い。However, when an apparatus is constructed using the above-mentioned components, the following problems occur. First, it is difficult to miniaturize the components such as the splitter (901) and the coupler (903). Besides, splitter (901), coupler (90
In order to manufacture 3), it is necessary to perform a process such as fusion bonding, which is expensive. Moreover, in the fiber type configuration, the set delay time fluctuates remarkably because of perturbation due to environmental temperature and the like, and the accuracy is low.
【０００６】そこで、上記のような問題を解決し、低価
格で、高精度にパルス波の逓倍を行えるようなパルス逓
倍方法、システム等の実現が望まれていた。Therefore, it has been desired to realize a pulse multiplying method, a system, etc. which can solve the above problems and can multiply pulse waves with high accuracy at a low cost.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】そのため、本出願に係る
パルス逓倍方法は、１又は複数の第１の半透明膜により
パルス波形のレーザ光を複数に分岐し、それぞれの経路
長を異ならせ、第２の半透明膜により、分岐した光を再
度合成した光を出力するものである。本発明において
は、１又は複数の第１の半透明膜によりパルス波形のレ
ーザ光を複数に分岐し、それぞれの経路長を異ならせた
上で合成することによってできた、パルス逓倍された光
を出力する。Therefore, a pulse multiplication method according to the present application divides a laser beam having a pulse waveform into a plurality of beams by one or a plurality of first semitransparent films, and makes the respective path lengths different, The second semi-transparent film outputs light that is a combination of the branched lights. In the present invention, pulse-multiplied light obtained by branching laser light having a pulse waveform into a plurality of beams by one or a plurality of first semitransparent films, synthesizing them with different path lengths, respectively. Output.
【０００８】また、本出願に係るパルス逓倍装置は、レ
ーザ光を出力するレーザ光出力装置と、レーザ光を一定
周波数のパルス波に変調する変調装置と、変調装置が変
調したレーザ光を分岐し、それぞれの経路長を異なら
せ、分岐した光を再度合成するパルス逓倍装置とを備え
たものである。本発明においては、レーザ光出力装置が
出力し、変調装置が変調したレーザ光を、パルス逓倍装
置が分岐し、それぞれの経路長を異ならせ、分岐した光
を再度合成してパルス光を逓倍させる。Further, the pulse multiplication device according to the present application splits the laser light output device for outputting laser light, the modulator for modulating the laser light into a pulse wave having a constant frequency, and the laser light modulated by the modulator. , And a pulse multiplier for varying the respective path lengths and recombining the branched lights. In the present invention, the pulse light multiplying device branches the laser light output by the laser light output device and modulated by the modulating device, makes the respective path lengths different, and again combines the branched light to multiply the pulsed light. .
【０００９】また、本出願に係る光学ブロックは、入力
されたパルス波形のレーザ光を２分岐する第１の半透明
膜と、分岐された一方の光を反射する全反射鏡と、全反
射鏡が反射した光と分岐された他方の光とを合成する第
２の半透明膜とを備えている。本発明においては、第１
の半透明膜がレーザ光を分岐し、一方の光を全反射鏡が
反射し、第２の半透明膜が分岐したそれぞれの光を合成
する光学ブロックを構成することにより、スプリッタ、
遅延器及びカプラを兼ね備えた光学ブロックを得る。Further, the optical block according to the present application includes a first semitransparent film that splits an input pulsed laser beam into two, a total reflection mirror that reflects one of the split beams, and a total reflection mirror. And a second semi-transparent film that combines the reflected light with the other branched light. In the present invention, the first
The semi-transparent film of 1 splits the laser beam, one light is reflected by the total reflection mirror, and the second semi-transparent film forms an optical block for synthesizing the respective lights, thereby forming a splitter,
An optical block having a delay device and a coupler is obtained.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】実施形態１．図１は本発明の第１
の実施の形態に係る、パルス逓倍を実現するための光学
ブロックを表す図である。光学ブロックは、入力光が入
力される入射面（１０１）、出力光が出力される出射面
（１０２）を有している。また、半透過膜であるハーフ
ミラー（１０３）、（１０４）及び全反射ミラー（１０
５）、（１０６）を有する。ここで、ハーフミラー（１
０３）及び全反射ミラー（１０５）は、入射面（１０
１）に対して４５°の角度を成している。また、出射面
（１０２）は、入射面（１０１）と平行に対抗して設け
られている。そして、ハーフミラー（１０４）及び全反
射ミラー（１０６）は出射面（１０２）に対して４５°
の角度を成している。また、光学ブロックの斜視図を図
１（ｂ）に示す。なお、光学ブロックの各々の構成要素
の材質等は、本発明では特に限定するものではなく、任
意好適に設計してよい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1. FIG. 1 shows the first of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an optical block for realizing pulse multiplication according to the embodiment of FIG. The optical block has an incident surface (101) for inputting input light and an emitting surface (102) for outputting output light. Further, the half mirrors (103) and (104) and the total reflection mirror (10) which are semi-transmissive films.
5) and (106). Here, half mirror (1
03) and the total reflection mirror (105)
It makes an angle of 45 ° with respect to 1). The emission surface (102) is provided so as to face the incidence surface (101) in parallel. The half mirror (104) and the total reflection mirror (106) are at 45 ° with respect to the emission surface (102).
Form an angle. A perspective view of the optical block is shown in FIG. The material and the like of each constituent element of the optical block is not particularly limited in the present invention, and may be arbitrarily designed.
【００１１】本実施の形態は、光学ブロックのハーフミ
ラー（１０３）を用いて入力光を分岐し、一方の光の経
路を他方の光よりも長くして一定時間遅延させた上で、
再度ハーフミラー（１０４）において合成することで入
力光に対する出力光の周波数を逓倍するようにしたもの
である。したがって、本実施の形態における光学ブロッ
クは、従来用いられていたスプリッタ、遅延器及びカプ
ラの役割を１つで果たすものである。そのため、装置の
小型化を図ることができる。In this embodiment, the input light is split by using the half mirror (103) of the optical block, the path of one light is made longer than the light of the other, and the light is delayed for a predetermined time.
The frequency of the output light with respect to the input light is multiplied by combining again in the half mirror (104). Therefore, the optical block in the present embodiment fulfills the roles of the splitter, the delay device, and the coupler which have been conventionally used by one. Therefore, the device can be downsized.
【００１２】図２は光学ブロックの各寸法及び屈折率の
関係を表す図である。図２のように、各寸法をｌ、ｍ、
ｄ、ｈとする。そして、ハーフミラー（１０２）によっ
て分岐された２つの光（以下、分岐されたそれぞれの光
を第１分岐光、第２分岐光ということにする）が、ハー
フミラー（１０４）によって合成されるまでの光路差Ｌ
をｌ、ｍ、ｄ及び屈折率ｎを用いて表すと次式（１）の
ように表される。
Ｌ＝２ｎｌ＋（ｎ−１）（ｍ＋ｄ） …（１）FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the respective dimensions and the refractive index of the optical block. As shown in FIG. 2, each dimension is 1, m,
d and h. The two lights split by the half mirror (102) (hereinafter, the split lights are referred to as first split light and second split light) are combined by the half mirror (104). Optical path difference L
Is expressed using l, m, d, and the refractive index n, it is expressed by the following equation (1). L = 2nl + (n-1) (m + d) (1)
【００１３】ここで、光路差Ｌは半周期分の遅延が生じ
るように設計する。すなわち、次式（２）が成立するよ
うな光路差Ｌとなるように、屈折率ｎを考慮した上で、
（１）式のｌ、ｍ及びｄを設定する。ここで、ｋ＝は
０、１、２…である。また、ｃは真空中の光速（ｍ／
ｓ）を表し、Ｂはパルス周期（時間）を表している。
Ｌ／ｃ＝（２ｋ＋１）Ｂ …（２）Here, the optical path difference L is designed so that a delay of half a cycle occurs. That is, after considering the refractive index n so that the optical path difference L satisfies the following expression (2),
Set l, m and d in the equation (1). Here, k = is 0, 1, 2, ... In addition, c is the speed of light in a vacuum (m /
s) and B represents the pulse period (time). L / c = (2k + 1) B ... (2)
【００１４】図３は光学ブロックを進行する光の経路及
びパルス信号の関係を表した図である。図３に基づいて
周波数逓倍方法について説明する。ここで屈折率ｎにつ
いてはｎ＝１として説明することにする。レーザ光源装
置（図示せず）から光ファイバ等を介したレーザ光は、
例えばロッドレンズにより平行にされ、入力光として光
学ブロックの入射面（１０１）と垂直に入射される（図
３（ｂ））。進行した入力光は、ハーフミラー（１０
３）によって２方向に分岐される（ただし、それぞれの
パワー（パルス振幅）は図３（ｂ）のように約半分とな
る）。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the path of the light traveling through the optical block and the pulse signal. The frequency multiplication method will be described with reference to FIG. Here, the refractive index n will be described as n = 1. Laser light from a laser light source device (not shown) via an optical fiber,
For example, the light is collimated by a rod lens and is incident as input light perpendicularly to the incident surface (101) of the optical block (FIG. 3B). The progressed input light is reflected by the half mirror (10
3), the light is branched in two directions (however, each power (pulse amplitude) becomes about half as shown in FIG. 3B).
【００１５】第１分岐光は反射されずに入射光の延長線
上をハーフミラー（１０４）の方向に直進する（図３
（ｂ））。もう一方の第２分岐光は反射されて入射光と
垂直に、全反射ミラー（１０５）の方向に進行する。第
２分岐光は、全反射ミラー（１０５）により反射され、
再度進行方向とは垂直に、全反射ミラー（１０６）の方
向（つまり、入射光及び他方の分岐光と同方向）に進行
する。そして、さらに全反射ミラー（１０６）により再
度垂直に反射され、ハーフミラー（１０４）の方向に進
行する（図３（ｂ））。そして、ハーフミラー（１０
４）により２つの分岐光が合成され、合成された光は出
射面（１０２）から出力光として出力されることになる
（図３（ｂ））。出力光におけるパルスの振幅は入力光
のものよりは小さくなる（２回ハーフミラーを介するの
で理論的には、図３（ｂ）のように約１／４になる）
が、小型化を図ることができる。The first branched light is not reflected and goes straight on the extension line of the incident light toward the half mirror (104) (FIG. 3).
(B)). The other second branched light is reflected and travels in the direction of the total reflection mirror (105) perpendicularly to the incident light. The second branched light is reflected by the total reflection mirror (105),
The light travels in the direction perpendicular to the traveling direction again in the direction of the total reflection mirror (106) (that is, in the same direction as the incident light and the other branched light). Then, the light is further reflected vertically by the total reflection mirror (106) and travels toward the half mirror (104) (FIG. 3B). And half mirror (10
4), the two branched lights are combined, and the combined light is output as output light from the emission surface (102) (FIG. 3 (b)). The pulse amplitude of the output light is smaller than that of the input light (theoretical ratio is about 1/4 as shown in FIG. 3B because it passes through the half mirror twice).
However, the size can be reduced.
【００１６】光路差Ｌは半周期の遅延（例えば周波数が
２０ＧＨｚでは２５ｐｓ（２５×１０-12 ｓ））が生じ
るように設計しているため、入力光の２倍のパルスを有
する出力光（２０ＧＨｚでは４０ＧＨｚ）を得ることが
できる。Since the optical path difference L is designed so as to cause a half cycle delay (for example, 25 ps (25 × 10 −12 s) at a frequency of 20 GHz), an output light (20 GHz) having a pulse twice that of the input light is generated. Can obtain 40 GHz).
【００１７】以上のように第１の実施の形態によれば、
入力光を分岐する役割を果たすためのハーフミラー（１
０３）、分岐後の経路長を異ならせたそれぞれの光を再
度合成するハーフミラー（１０４）で少なくとも構成さ
れた光学ブロックを用いてパルスの逓倍を図るようにし
たので、従来のスプリッタ、遅延器及びカプラの役割を
１つで果たすので、構成が簡易になり、装置全体の小型
化を図ることができる。しかも、複雑な工程を必要とせ
ずに作製することができるので、低価格なパルスの逓倍
を実現することができる。As described above, according to the first embodiment,
Half mirror (1 to play a role of splitting the input light
03), since the pulse is multiplied by using an optical block that is composed of at least a half mirror (104) for recombining the respective lights having different path lengths after branching, the conventional splitter and delay device are used. Also, since the single role of the coupler is fulfilled, the structure is simplified and the overall size of the apparatus can be reduced. In addition, since it can be manufactured without requiring complicated steps, it is possible to realize low-cost pulse multiplication.
【００１８】実施形態２．図４は本発明の第２の実施の
形態に係るブロックを表す図である。図４のブロック
は、底辺が平行四辺形の角柱である。角は４５゜であ
る。４０１の面はハーフミラーで構成される。また、４
０２の面は全反射ミラーで構成される。Embodiment 2. FIG. 4 is a diagram showing blocks according to the second embodiment of the present invention. The block in FIG. 4 is a prism having a parallelogram at the bottom. The angle is 45 °. The surface of 401 is composed of a half mirror. Also, 4
The surface 02 is composed of a total reflection mirror.
【００１９】図５は図４のブロックを２個接合して作製
した光学ブロックである。２個のブロックは接合面５０
７で接合される。光学ブロックは、入力光が入力される
入射面（５０１）、出力光が出力される出射面（５０
２）を有している。また、半透過膜であるハーフミラー
（５０３）、（５０４）及び全反射ミラー（５０５）、
（５０６）を有している。ハーフミラー（５０３）及び
全反射ミラー（５０５）は、入射面（５０１）に対して
４５°の角度を成している。また、出射面（５０２）
は、入射面（５０１）と平行に対抗して設けられてい
る。そして、ハーフミラー（５０４）及び全反射ミラー
（５０６）は出射面（５０２）に対して４５°の角度を
成している。なお、光学ブロックの各々の構成要素の材
質等は、本発明では特に限定するものではなく、任意好
適に設計してよい。FIG. 5 shows an optical block manufactured by joining two blocks shown in FIG. Two blocks are joint surfaces 50
Joined at 7. The optical block includes an incident surface (501) to which input light is input and an output surface (50) to which output light is output.
2). Further, half mirrors (503), (504) and total reflection mirrors (505), which are semi-transmissive films,
It has (506). The half mirror (503) and the total reflection mirror (505) form an angle of 45 ° with respect to the incident surface (501). Also, the emission surface (502)
Are provided so as to face each other in parallel with the incident surface (501). Further, the half mirror (504) and the total reflection mirror (506) form an angle of 45 ° with respect to the emission surface (502). The material and the like of each constituent element of the optical block is not particularly limited in the present invention, and may be arbitrarily designed.
【００２０】そして、各寸法を図５に示すようにｌ、ｍ
とする。ハーフミラー（５０３）によって分岐された２
つの光（以下、分岐されたそれぞれの光を第１分岐光、
第２分岐光ということにする。）が、ハーフミラー（５
０５）によって合成されるまでの光路差Ｌをｌ、ｍ及び
屈折率ｎを用いて表すと次式（１）のように表される。
また、第１の実施の形態と同様に、（２）式が成立する
ような光路差Ｌとなるように、屈折率ｎを考慮してｌ及
びｍを設定する。
Ｌ＝２ｎｌ＋（ｎ−１）ｍ …（３）The respective dimensions are 1, m as shown in FIG.
And 2 split by half mirror (503)
Two lights (hereinafter, each branched light is the first branched light,
It is called the second branched light. ) Is a half mirror (5
The optical path difference L up to the combination in 05) is represented by the following equation (1) using l, m and the refractive index n.
Further, similarly to the first embodiment, l and m are set in consideration of the refractive index n so that the optical path difference L satisfies the expression (2). L = 2nl + (n-1) m (3)
【００２１】本実施の形態は、簡便に作製できる光学ブ
ロックについて説明するものである。図４のような底辺
が平行四辺形のブロックを２個接合することにより、ス
プリッタ、遅延器及びカプラの役割を１つで果たす光学
ブロックを得ることができる。The present embodiment describes an optical block which can be easily manufactured. By joining two blocks with parallelogrammic bases as shown in FIG. 4, it is possible to obtain an optical block that plays the roles of a splitter, a delay device and a coupler.
【００２２】図６は光学ブロックを進行する光の経路を
表した図である。図６に基づいてパルス周波数の逓倍方
法について説明する。ここで屈折率ｎについてはｎ＝１
として説明することにする。レーザ装置（図示せず）か
ら光ファイバ等を介したレーザ光は、例えばロッドレン
ズにより平行にされ、入力光として光学ブロックの入射
面（５０１）と垂直に入射される。進行した入力光は、
ハーフミラー（５０３）によって２方向に分岐される
（ただし、それぞれのパワーは約半分となる）。以下、
分岐されたそれぞれの光を第１の実施の形態と同様に第
１分岐光、第２分岐光ということにする。FIG. 6 is a diagram showing the path of light traveling through the optical block. A method of multiplying the pulse frequency will be described with reference to FIG. Here, for the refractive index n, n = 1
I will explain as. Laser light from a laser device (not shown) via an optical fiber or the like is collimated by, for example, a rod lens, and is incident as an input light perpendicularly to the incident surface (501) of the optical block. The progressed input light is
It is branched in two directions by the half mirror (503) (however, each power is about half). Less than,
The respective branched lights will be referred to as first branched light and second branched light, as in the first embodiment.
【００２３】第１分岐光は反射されずに入射光の延長線
上をハーフミラー（５０３）の方向に直進する。もう一
方の第２分岐光は反射されて入射光と垂直に、全反射ミ
ラー（５０５）の方向に進行する。第２分岐光は、全反
射ミラー（５０５）により反射され、再度進行方向とは
垂直に、全反射ミラー（５０６）の方向（つまり、入射
光及び他方の分岐光と同方向）に進行する。そして、さ
らに全反射ミラー（５０６）により再度垂直に反射さ
れ、ハーフミラー（５０４）の方向に進行する。そし
て、ハーフミラー（５０４）により２つの分岐光が合成
され、合成された光は出射面（５０２）から出力光とし
て出力されることになる。The first branched light is not reflected and goes straight on the extension line of the incident light in the direction of the half mirror (503). The other second branched light is reflected and travels in the direction of the total reflection mirror (505) perpendicularly to the incident light. The second branched light is reflected by the total reflection mirror (505) and travels in the direction of the total reflection mirror (506) again (that is, in the same direction as the incident light and the other branched light) perpendicular to the traveling direction. Then, the light is reflected vertically again by the total reflection mirror (506) and travels toward the half mirror (504). Then, the two split lights are combined by the half mirror (504), and the combined light is output from the emission surface (502) as output light.
【００２４】光路差Ｌは半周期の遅延（例えば２０ＧＨ
ｚでは２５ｐｓ（２５×１０-12 ｓ））が生じるように
設計しているため、入力光のパルス周波数の２倍のパル
ス周波数を有する出力光（２０ＧＨｚでは４０ＧＨｚ）
を得ることができる。The optical path difference L is a delay of a half cycle (for example, 20 GH).
Since it is designed to generate 25 ps (25 × 10 −12 s) in z, output light having a pulse frequency twice the pulse frequency of the input light (40 GHz at 20 GHz)
Can be obtained.
【００２５】以上のように、第２の実施の形態によれ
ば、２つの同じブロックを張り合わせることにより、簡
単に光学ブロックを作製することができ、構成が簡単で
低価格なパルスの逓倍を実現することができる。As described above, according to the second embodiment, an optical block can be easily manufactured by pasting two identical blocks together, and the pulse multiplication is simple in construction and low in cost. Can be realized.
【００２６】実施形態３．図７は第３の実施の形態に係
るパルス逓倍装置を表すブロック図である。増幅器（７
０１）は、ある周波数で入力される電気信号であるクロ
ック信号（ここでは、クロック信号の周波数を２０ＧＨ
ｚとする。）を増幅する。バイアス印加回路（７０２）
は、増幅器（７０１）で増幅されたクロック信号に、直
流成分を重畳する。増幅器（７０１）及びバイアス印加
回路（７０２）は電気系統の装置である。Embodiment 3. FIG. 7 is a block diagram showing a pulse multiplication device according to the third embodiment. Amplifier (7
01 is a clock signal that is an electric signal input at a certain frequency (here, the frequency of the clock signal is 20 GH).
z. ) Is amplified. Bias applying circuit (702)
Superimposes a DC component on the clock signal amplified by the amplifier (701). The amplifier (701) and the bias applying circuit (702) are devices of an electric system.
【００２７】ＣＷレーザ光源（７０３）は、正弦波のレ
ーザ光を出力する。本実施の形態では、ＤＦＢレーザ
（Distributed FeedBack Laser：分布帰還型レーザ）を
用いるものとする。ＤＦＢレーザは、スペクトル幅が狭
く、ある決まった波長だけで発振する。電界吸収型変調
器（Electro-Absorption Modulator）（７０４）は、電
圧が印加されると光の吸収係数（透過率）を変化させ、
入射光の強度を変化させる。光学ブロック部（７０５）
は、第１又は第２の実施の形態で説明した光学ブロック
である。ＣＷレーザ光源（７０３）、電界吸収型変調器
（７０４）及び光学ブロック部（７０５）は、光系統の
装置である。また、ＣＷレーザ光源（７０３）と電界吸
収型変調器（７０４）とは一体で構成されている場合も
ある。The CW laser light source (703) outputs a sine wave laser light. In this embodiment, a DFB laser (Distributed FeedBack Laser) is used. The DFB laser has a narrow spectrum width and oscillates only at a certain wavelength. The electro-absorption modulator (704) changes the absorption coefficient (transmittance) of light when a voltage is applied,
Change the intensity of the incident light. Optical block unit (705)
Is the optical block described in the first or second embodiment. The CW laser light source (703), the electro-absorption modulator (704) and the optical block unit (705) are optical system devices. Further, the CW laser light source (703) and the electroabsorption modulator (704) may be integrally formed.
【００２８】次にパルス発生装置のパルス発生動作につ
いて説明する。まず、電気系統の装置についての動作に
ついて説明する。ＣＷ電気信号であるクロック信号が増
幅器（７０１）に入力される。増幅器（７０１）は、ク
ロック信号を所定の振幅で増幅する。バイアス印加回路
（７０２）は、増幅器（７０１）により増幅されたクロ
ック信号に直流（ＤＣ）成分を重畳する。Next, the pulse generation operation of the pulse generator will be described. First, the operation of the device of the electric system will be described. A clock signal, which is a CW electric signal, is input to the amplifier (701). The amplifier (701) amplifies the clock signal with a predetermined amplitude. The bias applying circuit (702) superimposes a direct current (DC) component on the clock signal amplified by the amplifier (701).
【００２９】次に光系統の装置の動作であるが、ＣＷレ
ーザ光源（７０３）からは、ＣＷレーザ光が出力され
る。電界吸収型変調器（７０４）は、増幅器（７０１）
により増幅され、バイアス印加回路（７０２）により直
流成分が重疂されたクロック信号に基づいて、ＣＷレー
ザ光を変調する。電界吸収型変調器（７０４）により変
調された短パルス列が入力光として光学ブロック部（７
０５）に入力する。光学ブロックにおける逓倍について
は、第１又は第２の実施の形態で説明したことと同様で
あるので説明を省略する。これにより、パルス周波数が
４０ＧＨｚの出力光が出力されることになる。Next, regarding the operation of the optical system device, the CW laser light is output from the CW laser light source (703). The electro-absorption modulator (704) includes an amplifier (701).
The CW laser light is modulated on the basis of the clock signal amplified by the bias application circuit (702) and the DC component of which is amplified. The short pulse train modulated by the electro-absorption modulator (704) is used as the input light by the optical block unit (7).
Enter in 05). The multiplication in the optical block is the same as that described in the first or second embodiment, and therefore its description is omitted. As a result, output light having a pulse frequency of 40 GHz is output.
【００３０】以上のように、第３の実施の形態によれ
ば、第１及び第２の実施の形態で説明した光学ブロック
を用いて、パルス逓倍装置を構成するようにしたので、
構成が簡易になり、装置全体の小型化を図ることができ
る。また、低価格で実現することができる。As described above, according to the third embodiment, the pulse multiplier is constructed by using the optical blocks described in the first and second embodiments.
The configuration is simplified, and the overall size of the device can be reduced. Further, it can be realized at a low price.
【００３１】実施形態４．図８は本発明の第４の実施の
形態に係るパルス発生装置を表すブロック図である。図
８において、図７と同じ図番を付しているものは第３の
実施の形態で説明したことと同様の動作を行うので説明
を省略する。温度調節装置（７０６）は、光学ブロック
の温度調節をするための装置である。温度制御装置（７
０７）は、温度調節装置（７０６）の温度調節の制御を
行うための装置である。温度調節装置（７０６）におい
て温度を調節するための素子、温度制御装置（７０７）
の機構については、特に限定するものではなく、任意に
設定してよい。Embodiment 4. FIG. 8 is a block diagram showing a pulse generator according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 8, the elements having the same reference numerals as those in FIG. 7 perform the same operations as those described in the third embodiment, and thus the description thereof will be omitted. The temperature adjusting device (706) is a device for adjusting the temperature of the optical block. Temperature control device (7
Reference numeral 07) is a device for controlling the temperature adjustment of the temperature adjustment device (706). Element for controlling temperature in temperature control device (706), temperature control device (707)
The mechanism is not particularly limited and may be set arbitrarily.
【００３２】パルス周波数の逓倍を図る際、隣接するパ
ルスの光の位相状態はそろっているか、半周期分位相が
ずれている（つまり、位相が０かπに調節されている）
のが望ましい。しかし、実際には、レーザ光照射、周囲
の温度変化等により温度が変化すると、調整した位相に
ずれが生じる。従来のような装置ではスプリッタ、カプ
ラを用いるが、これらは融着という工程を必要とする。
そのため、構成としては数十ｃｍ程度のファイバ長が必
要であり、この長さに対し、１０-8ｍオーダでの制御が
必要になるので、その制御は非常に困難になる。また、
上述した光学ブロックにおいても、屈折率が変化した
り、周囲の温度により膨張することにより位相にずれが
生じる。そこで、本実施の形態では温度調節装置（７０
６）により温度を調整して光学ブロック温度を一定に保
ち、位相のずれが一定になるように制御して精度を高め
るものである。When multiplying the pulse frequency, the phase states of the lights of the adjacent pulses are aligned or the phases are shifted by a half cycle (that is, the phase is adjusted to 0 or π).
Is desirable. However, in reality, when the temperature changes due to laser light irradiation, ambient temperature change, or the like, the adjusted phase shifts. In the conventional device, a splitter and a coupler are used, but these require a process of fusion.
Therefore, a fiber length of about several tens of cm is required as a configuration, and control on the order of 10 −8 m is required for this length, which is extremely difficult to control. Also,
Also in the above-mentioned optical block, a phase shift occurs due to a change in the refractive index or expansion due to the ambient temperature. Therefore, in the present embodiment, the temperature control device (70
In 6), the temperature is adjusted to keep the optical block temperature constant, and the phase shift is controlled to be constant to improve the accuracy.
【００３３】次に動作について説明する。パルス発生動
作については、第３の実施の形態で説明したことと同様
の動作を行うので説明を省略する。光学ブロック部（７
０５）の温度調節動作については、あらかじめ、測定等
により、温度と位相差との関係について算出しておく。
例えば、１×１０-4の屈折率温度係数を持つ材料を用い
て光路差Ｌが１８．７５×１０-3ｍとなるように光学ブ
ロック部（７０５）を作製しておく。この場合、１．１
５℃温度が変化すると位相がπ（半波長）ずれることに
なる。Next, the operation will be described. The pulse generating operation is the same as that described in the third embodiment, and therefore its description is omitted. Optical block (7
Regarding the temperature adjustment operation of 05), the relationship between the temperature and the phase difference is calculated in advance by measurement or the like.
For example, the optical block unit (705) is prepared using a material having a temperature coefficient of refractive index of 1 × 10 −4 so that the optical path difference L is 18.75 × 10 −3 m. In this case 1.1
When the temperature changes by 5 ° C., the phase shifts by π (half wavelength).
【００３４】パルス波のレーザ光照射時（パルス逓倍動
作実行中）に、分岐光１及び分岐光２の位相差をスペク
トルアナライザ等（図示せず）により測定する。スペク
トルアナライザを用いることにより、スペクトルを直接
測定し、位相差を算出することができる。そして、温度
制御装置（７０７）は、その測定結果及び温度と位相差
との関係に基づいて温度調節装置（７０６）の温度制御
を行い、光学ブロック部（７０５）の温度を一定（位相
差がπ（半周期分））となるように保たせる。また、温
度の設定によって任意の位相差に調節したり、変化させ
たりすることもできる。During laser light irradiation of a pulse wave (during pulse multiplication operation), the phase difference between the branched light 1 and the branched light 2 is measured by a spectrum analyzer or the like (not shown). By using a spectrum analyzer, the spectrum can be directly measured and the phase difference can be calculated. Then, the temperature control device (707) controls the temperature of the temperature adjustment device (706) based on the measurement result and the relationship between the temperature and the phase difference, and keeps the temperature of the optical block unit (705) constant (the phase difference is π (half cycle)). Further, it is possible to adjust or change the phase difference to an arbitrary value by setting the temperature.
【００３５】以上のように、第４の実施の形態によれ
ば、温度による光学ブロック部（７０５）の屈折率変化
を抑えるために、温度調節装置（７０６）、温度制御装
置（７０７）に光学ブロックの温度制御を行わせるよう
にしたので、高精度のパルス逓倍実現することができ
る。しかも、光学ブロック部（７０５）自体が小型であ
るために低価格で実現できる。As described above, according to the fourth embodiment, in order to suppress the change in the refractive index of the optical block portion (705) due to the temperature, the temperature adjustment device (706) and the temperature control device (707) are optically operated. Since the temperature control of the block is performed, it is possible to realize highly accurate pulse multiplication. Moreover, since the optical block unit (705) itself is small, it can be realized at a low price.
【００３６】実施形態５．上述の実施の形態において
は、例として、周波数が２０ＧＨｚパルス波を４０ＧＨ
ｚに逓倍する方法を示したが、本発明の周波数はこれに
限定されるものではない。Embodiment 5. In the above-mentioned embodiment, as an example, a pulse wave having a frequency of 20 GHz is 40 GH.
Although the method of multiplying to z has been shown, the frequency of the present invention is not limited to this.
【００３７】実施形態６．また、上述の実施の形態にお
いては、パルスを２倍にする方法について説明したが、
本発明ではこれに限定されるものではない。３倍、４倍
等の逓倍にも適用することができる。Embodiment 6. Further, in the above embodiment, the method of doubling the pulse has been described.
The present invention is not limited to this. It can also be applied to multiplication such as 3 times and 4 times.
【００３８】実施形態７．また、上述の実施の形態で、
屈折率、光学ブロックの形状に関する寸法等について示
したが、本発明はこれらの数値においてだけ適用できる
というわけではなく、数値を調整することによって様々
に適用できる。また、レーザ光の分岐及び合成を一体化
して行えるものであれば、特にブロックの構成を採るこ
ともない。Embodiment 7. Further, in the above-described embodiment,
Although the refractive index, the size related to the shape of the optical block, and the like are shown, the present invention is not limited to these numerical values, but can be variously adjusted by adjusting the numerical values. Also, if the laser light can be branched and combined in an integrated manner, the block configuration is not particularly adopted.
【００３９】[0039]
【発明の効果】以上のように、本出願に係る発明によれ
ば、１又は複数の第１の半透明膜によりパルス波形のレ
ーザ光を複数に分岐し、それぞれの経路長を異ならせた
上で合成することによってパルス逓倍された光を出力す
るので、スプリッタ、カプラのような融着により作製さ
れる装置を用いなくても、簡単な構成、低価格でパルス
光の逓倍を実現できる。As described above, according to the invention of the present application, the laser light having a pulse waveform is branched into a plurality of beams by one or a plurality of first translucent films, and the respective path lengths are made different. Since the pulse-multiplied light is output by synthesizing, the pulse-light multiplication can be realized with a simple configuration and low cost without using a device such as a splitter or a coupler produced by fusion.
【００４０】また、本出願に係る発明によれば、レーザ
光出力装置が出力し、変調装置が変調したレーザ光を、
パルス逓倍装置が分岐し、それぞれの経路長を異なら
せ、分岐した光を再度合成してパルス光を逓倍させるよ
うにしたので、スプリッタ、カプラのような融着により
作製される装置を用いなくても、簡単な構成、低価格で
パルス光の逓倍を実現できる。According to the invention of the present application, the laser light output from the laser light output device and modulated by the modulator is
Since the pulse multiplication device branched, the respective path lengths were made different, and the branched lights were recombined to multiply the pulsed light, so there is no need to use a device such as a splitter or coupler manufactured by fusion. Also, it is possible to realize the multiplication of pulsed light with a simple structure and low cost.
【００４１】また、本出願に係る発明によれば、第１の
半透明膜がレーザ光を分岐し、一方の光を全反射鏡が反
射し、第２の半透明膜が分岐したそれぞれの光を合成す
る光学ブロックを構成するようにしたので、スプリッ
タ、カプラのような融着により作製される装置を用いな
くても、小型化することができ、簡単な構成、低価格で
パルス光の逓倍を実現できる。Further, according to the invention of the present application, the first semitransparent film splits the laser light, one light is reflected by the total reflection mirror, and the second semitransparent film splits the respective light. Since an optical block for synthesizing is used, it is possible to miniaturize without using a device such as a splitter or coupler manufactured by fusion, and a simple configuration, low cost, and multiplication of pulsed light Can be realized.
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る、パルス逓倍
を実現するための光学ブロックを表す図である。FIG. 1 is a diagram showing an optical block for realizing pulse multiplication according to a first embodiment of the present invention.
【図２】光学ブロックの各寸法及び屈折率の関係を表す
図である。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between each dimension of an optical block and a refractive index.
【図３】光学ブロックを進行する光の経路及びパルス信
号の関係を表した図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a path of light traveling through an optical block and a pulse signal.
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るブロックを表
す図である。FIG. 4 is a diagram showing blocks according to a second embodiment of the present invention.
【図５】光学ブロックを進行する光の経路を表した図で
ある。FIG. 5 is a diagram showing a path of light traveling through an optical block.
【図６】図４のブロックを２個接合して作製した光学ブ
ロックである。FIG. 6 is an optical block manufactured by joining two blocks of FIG.
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るパルス発生装
置を表すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a pulse generator according to a third embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第４の実施の形態に係るパルス発生装
置を表すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a pulse generator according to a fourth embodiment of the present invention.
【図９】従来におけるパルス逓倍する方法を表す図であ
る。FIG. 9 is a diagram showing a conventional pulse multiplication method.
１０１、５０１ 入射面
１０２、５０２ 出射面
１０３、１０４、４０１、５０３、５０４ ハーフミラ
ー
１０５、１０６、４０２、５０５、５０６ 全反射ミラ
ー
５０７ 接合面
７０１ 増幅器
７０２ バイアス印加回路
７０３ ＣＷレーザ光源
７０４ 電界吸収型変調器
７０５ 光学ブロック部
７０６ 温度調節装置
７０７ 温度制御装置
９０１ スプリッタ
９０２ 遅延器
９０３ カプラ
９０４、９０５ 光ファイバ101, 501 Incident surface 102, 502 Emission surface 103, 104, 401, 503, 504 Half mirror 105, 106, 402, 505, 506 Total reflection mirror 507 Bonding surface 701 Amplifier 702 Bias applying circuit 703 CW laser light source 704 Electroabsorption type Modulator 705 Optical block unit 706 Temperature adjustment device 707 Temperature control device 901 Splitter 902 Delay device 903 Coupler 904, 905 Optical fiber
Claims (6)
ス波形のレーザ光を複数に分岐し、それぞれの経路長を
異ならせ、第２の半透明膜により、前記分岐した光を再
度合成した光を出力することを特徴とするパルス逓倍方
法。1. A laser beam having a pulse waveform is branched into a plurality of beams by one or a plurality of first semitransparent films, the respective path lengths are made different, and the branched lights are synthesized again by a second semitransparent film. A pulse multiplication method characterized by outputting the generated light.
記分岐したレーザ光の位相差が半波長となるように前記
経路長を異ならせることを特徴とする請求項１記載のパ
ルス逓倍方法。2. The pulse multiplication method according to claim 1, wherein, when the laser light is split into two, the path lengths are made different so that the phase difference of the split laser light is a half wavelength. .
と、 前記レーザ光を一定周波数のパルス波に変調する変調装
置と、 該変調装置が変調したレーザ光を分岐し、それぞれの経
路長を異ならせ、前記分岐した光を再度合成するパルス
逓倍装置とを備えたことを特徴とするパルス逓倍装置。3. A laser beam output device for outputting a laser beam, a modulator for modulating the laser beam into a pulse wave of a constant frequency, and a laser beam modulated by the modulator for branching if the respective path lengths are different. And a pulse multiplier for recombining the branched lights.
度測定手段と、 前記パルス逓倍装置の温度を調節するための温度調節手
段と、 該温度測定手段が測定した温度に基づいて、前記温度調
整手段に前記パルス逓倍装置の温度を調節させる温度制
御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項３記載
のパルス逓倍装置。4. A temperature measuring unit for measuring the temperature of the pulse multiplier, a temperature adjusting unit for adjusting the temperature of the pulse multiplier, and the temperature adjusting unit based on the temperature measured by the temperature measuring unit. 4. The pulse multiplier according to claim 3, further comprising temperature control means for controlling the temperature of the pulse multiplier by the means.
岐する第１の半透明膜と、 分岐された一方の光を反射する全反射鏡と、 全反射鏡が反射した光と分岐された他方の光とを合成す
る第２の半透明膜とを備えたことを特徴とする光学ブロ
ック。5. A first semi-transparent film that splits an input pulsed laser beam into two, a total reflection mirror that reflects one of the split beams, and a total reflection mirror that splits the reflected light. An optical block comprising: a second semi-transparent film that synthesizes the other light.
徴とする請求項５記載の光学ブロック。6. The optical block according to claim 5, wherein the semitransparent film is a semitransparent mirror.
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