JP2011095609A - Optical control delay device and spectral device - Google Patents

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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical control delay device which is hardly affected by disturbance and is small-sized while maintaining accuracy and is capable of easily controlling a delay, and a spectral device. <P>SOLUTION: The optical control delay device includes a demultiplexer 5 for branching light, a first wavelength converter 1 on which one of light beams branched by the demultiplexer 5 is made incident, an optical delay device 2 to which pulse light of which the wavelength has been converted by the first wavelength converter 1 is inputted, and a second wavelength converter 3 for converting the wavelength of the pulse light delayed by the optical delay device 2. The optical delay device 2 delays the incident light by a delay varied in accordance with the wavelength of the incident light and controls the time lag between the remaining light beam branched by the demultiplexer 5 and light which is made incident on the first wavelength converter 1 and is outputted via the optical delay device 2 and the second wavelength converter 3. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は,光制御遅延器などに関する。具体的に説明すると,本発明は,入射光の波長を制御することで遅延量を制御できる,光制御遅延器や分光装置に関する。また本発明は,超短光パルスを用いてテラヘルツ領域(100GHzから10THz)の電磁波の発生・検出及び分光にも用いることのできる光制御遅延器及び分光装置に関する。   The present invention relates to an optical control delay device and the like. More specifically, the present invention relates to a light control delay device and a spectroscopic device that can control the delay amount by controlling the wavelength of incident light. The present invention also relates to a light control delay device and a spectroscopic device that can be used for generation and detection of electromagnetic waves in the terahertz region (100 GHz to 10 THz) and spectroscopy using ultrashort light pulses.

光通信や物性研究等の分野において,フェムト秒(10−15秒)〜ピコ秒(10−12秒)オーダの時間内で変化する光信号の利用が盛んに行われている。そして,このような光信号の変化は,時間分解能の高い時間分解分光計測により測定することができる。そこで,精度の高い分光装置が望まれる。 2. Description of the Related Art In the fields of optical communication and physical property research, optical signals that change within a time on the order of femtoseconds ( 10-15 seconds) to picoseconds ( 10-12 seconds) are actively used. Such a change in the optical signal can be measured by time-resolved spectroscopic measurement with high time resolution. Therefore, a highly accurate spectroscopic device is desired.

図1は,従来の光遅延制御器の構成例を示すブロック図である。図1に示されるように,従来の光遅延制御器101は,超短光パルスレーザであるモード同期レーザ102,レーザ光を分岐するビームスプリッタ103,機械的に駆動される可動鏡104,および光強度変調器105を含む。そして,1台の超短光パルスレーザからのパルス光を,ビームスプリッタにより2つあるいはそれ以上に分岐させる。そして,片方のパルス光を可動鏡で反射させることにより,他方の光パルスに対して任意の位置での到達時間を変化させる(非特許文献1)。この光遅延制御器は,可動ステージの機械精度に起因するタイミング制御の不正確さや,測定時間が長時間になること,あるいは分岐したすべてのパルス光が同一の波長であるという問題があった。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a conventional optical delay controller. As shown in FIG. 1, a conventional optical delay controller 101 includes a mode-locked laser 102 that is an ultrashort optical pulse laser, a beam splitter 103 that splits the laser light, a mechanically driven movable mirror 104, and an optical device. An intensity modulator 105 is included. Then, the pulse light from one ultrashort optical pulse laser is branched into two or more by a beam splitter. Then, by reflecting one pulsed light with a movable mirror, the arrival time at an arbitrary position with respect to the other light pulse is changed (Non-Patent Document 1). This optical delay controller has problems such as inaccurate timing control due to the mechanical accuracy of the movable stage, a long measurement time, or all branched pulsed light having the same wavelength.

図2は,従来の光遅延制御器の構成例であって,図1に示されるものとは異なるものを示すブロック図である。図2に示されるように,従来の光遅延制御器111として,2台の超短光パルスレーザ112,113を有するものがある。この光遅延制御器は,超短光パルスレーザの片方あるいは双方のレーザのキャビティ長を精密に制御し,互いに異なる繰返し周波数で動作させることにより,任意の位置での光パルスの到達時間を変化させる (非特許文献2)。この光遅延制御器は,異なる繰返し周波数を得るためのキャビティ長の制御機構が複雑であること,それぞれの光パルスレーザに独立にタイミングジッタが存在し,エネルギー分解能,精度およびSN比に難点があり,それを制御する機構が複雑であるという問題点があった。   FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a conventional optical delay controller, which is different from that shown in FIG. As shown in FIG. 2, there is a conventional optical delay controller 111 having two ultrashort optical pulse lasers 112 and 113. This optical delay controller changes the arrival time of an optical pulse at an arbitrary position by precisely controlling the cavity length of one or both ultrashort optical pulse lasers and operating them at different repetition frequencies. (Non-patent document 2). In this optical delay controller, the cavity length control mechanism for obtaining different repetition frequencies is complicated, timing jitter exists independently for each optical pulse laser, and there are difficulties in energy resolution, accuracy and SN ratio. There was a problem that the mechanism to control it was complicated.

さらに,これら従来の光遅延制御器は,光学系の精密な制御が必要であったため,環境の変化(たとえば,温度変化や振動)による外乱に弱いという欠点があり,さらには繰返し周波数がほぼ固定であること,および装置が大きいという欠点があった。
Ultra fast Spectroscopy of Semiconductors and Semiconductor Nanostructures, 1.3節 Applied Physics Letters, vol. 87, p061101 (2005)
In addition, these conventional optical delay controllers require precise control of the optical system, so they are vulnerable to disturbances due to environmental changes (for example, temperature changes and vibrations), and the repetition frequency is almost fixed. And the drawbacks were large equipment.
Ultra fast Spectroscopy of Semiconductors and Semiconductor Nanostructures, section 1.3 Applied Physics Letters, vol. 87, p061101 (2005)

本発明は,外乱の影響を受けにくい光制御遅延器,分光装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an optical control delay device and a spectroscopic device that are not easily affected by disturbance.

本発明は,精度を保ちつつ,小型で簡便に遅延時間調整を行うことができる光制御遅延器,分光装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a light control delay device and a spectroscopic device that can adjust the delay time in a small size and easily while maintaining accuracy.

本発明は,基本的には,遅延量を波長により変化させることのできる光遅延器を用いることで,遅延量を簡便に制御できる光制御遅延器を提供できるという知見に基づくものである。特に,本発明では,分散媒質中の群速度分散を利用することで遅延を生成する光遅延器を用いることで,外乱の影響を受けにくい光制御遅延器を提供できるという知見に基づくものである。   The present invention is based on the knowledge that an optically controlled delay device that can easily control the delay amount can be provided by using an optical delay device that can change the delay amount according to the wavelength. In particular, the present invention is based on the knowledge that an optical control delay device that is less susceptible to disturbance can be provided by using an optical delay device that generates a delay by utilizing group velocity dispersion in a dispersion medium. .

本発明の第1の側面に係る光制御遅延器は,光を分波する分波器5と,分波器5により分波された一方の光が入射する第1の波長変換器1と,第1の波長変換器1により波長が変換されたパルス光が入力される光遅延器2と,光遅延器2により遅延が与えられたパルス光の波長を変換するための第2の波長変換器3とをふくむ。そして,光遅延器2は,入射光の波長により,入射光に与える遅延量が異なるものであり,分波器5により分波された残りの光と,第1の波長変換器1に入射され,光遅延器2及び第2の波長変換器3を経て出力された光との間の遅延時間を制御できる。   The optical control delay device according to the first aspect of the present invention includes a demultiplexer 5 for demultiplexing light, a first wavelength converter 1 on which one light demultiplexed by the demultiplexer 5 is incident, An optical delay device 2 to which pulsed light whose wavelength has been converted by the first wavelength converter 1 is input, and a second wavelength converter for converting the wavelength of the pulsed light delayed by the optical delay device 2 3 and so on. The optical delay device 2 has a different delay amount to the incident light depending on the wavelength of the incident light, and the remaining light demultiplexed by the demultiplexer 5 is incident on the first wavelength converter 1. , The delay time between the light output through the optical delay device 2 and the second wavelength converter 3 can be controlled.

このように,入射光の波長により,入射光に与える遅延量が異なる光遅延器を用いることで,光学系の精密な制御を行う必要がないため,小型で簡便な光制御遅延器を提供できる。また,外乱の影響を受けにくい,光制御遅延器を提供できる。さらには,分波器5で分波された残りの光と,第1の波長変換器1に入射され,光遅延器2及び第2の波長変換器3を経て出力された光との間の遅延時間を制御できる光制御遅延器を提供できるため,簡便な時間分解計測を実現できる。 In this way, by using an optical delay device that varies the amount of delay given to the incident light depending on the wavelength of the incident light, it is not necessary to perform precise control of the optical system, so that a small and simple optical control delay device can be provided. . In addition, it is possible to provide an optical control delay device that is not easily affected by disturbance. Further, between the remaining light demultiplexed by the demultiplexer 5 and the light incident on the first wavelength converter 1 and output through the optical delay device 2 and the second wavelength converter 3. Since an optically controlled delay device that can control the delay time can be provided, simple time-resolved measurement can be realized.

本発明の第1の側面に係る光制御遅延器の好ましい態様は,第2の波長変換器3は,出力光の波長が,第1の波長変換器1に入射した光の波長となるように,入射光の波長を変化する,上記に記載の光制御遅延器である。   In a preferred embodiment of the optical control delay device according to the first aspect of the present invention, the second wavelength converter 3 is configured so that the wavelength of the output light becomes the wavelength of the light incident on the first wavelength converter 1. The optical control delay device as described above, which changes the wavelength of incident light.

第2の波長変換器3が,出力光の波長を第1の波長変換器1に入射した光と同じとなるように入射光の波長を変化させることで,分波器5により分波された一方の光の波長と同じとなるため,本発明の光制御遅延器により時間分解計測を行うことができる。   The second wavelength converter 3 is demultiplexed by the demultiplexer 5 by changing the wavelength of the incident light so that the wavelength of the output light is the same as the light incident on the first wavelength converter 1. Since it becomes the same as the wavelength of one light, time-resolved measurement can be performed by the optical control delay device of the present invention.

本発明の第1の側面に係る光制御遅延器の好ましい態様は,分波器5に入射するパルス光を生成するための光パルス発生器4をさらに有し,光パルス発生器4は,モード同期ファイバレーザを含む,上記いずれかに記載の光制御遅延器である。   The preferred embodiment of the optical control delay device according to the first aspect of the present invention further includes an optical pulse generator 4 for generating pulsed light incident on the demultiplexer 5, and the optical pulse generator 4 has a mode The optical control delay device according to any one of the above, including a synchronous fiber laser.

モード同期ファイバレーザを光パルス発生器4として用いることで,発振周波数やパルスの繰り返し周波数が正確に固定された光パルス発生器を得ることができる。   By using a mode-locked fiber laser as the optical pulse generator 4, an optical pulse generator in which the oscillation frequency and the pulse repetition frequency are accurately fixed can be obtained.

本発明の第1の側面に係る光制御遅延器の好ましい態様は,分波器5に入射するパルス光を生成するための光パルス発生器4をさらに有し,光パルス発生器4は,光コム発生器を含む,上記いずれかに記載の光制御遅延器である。   The preferred embodiment of the optical control delay device according to the first aspect of the present invention further includes an optical pulse generator 4 for generating pulsed light incident on the demultiplexer 5. The optical control delay device according to any one of the above, including a comb generator.

光コム発生器を光パルス発生器4として用いることで,等間隔の周波数差を有する複数の光周波数成分を同時に生成することができ,正確に固定された光パルス発生器を得ることができる。 By using the optical comb generator as the optical pulse generator 4, it is possible to simultaneously generate a plurality of optical frequency components having a frequency difference of equal intervals, and it is possible to obtain an optical pulse generator that is accurately fixed.

本発明の第1の側面に係る光制御遅延器の好ましい態様は,分波器5に入射するパルス光を生成するための光パルス発生器4をさらに有し,光パルス発生器4は,半導体量子ドットコムレーザを含む,上記いずれかに記載の光制御遅延器である。   The preferred embodiment of the optical control delay device according to the first aspect of the present invention further includes an optical pulse generator 4 for generating pulsed light incident on the branching filter 5, and the optical pulse generator 4 is a semiconductor. The optical control delay device according to any one of the above, including a quantum dot comb laser.

半導体量子ドットコムレーザを光パルス発生器4として用いることで,発振周波数やパルスの繰り返し周波数が正確に固定された光パルス発生器を得ることができる。   By using a semiconductor quantum dot comb laser as the optical pulse generator 4, an optical pulse generator in which the oscillation frequency and the pulse repetition frequency are accurately fixed can be obtained.

本発明の第1の側面に係る光制御遅延器の好ましい態様は,さらに,第1の波長変換器1が,半導体光増幅器を用いた波長変換器である,上記いずれかに記載の光制御遅延器である。   In a preferred aspect of the optical control delay device according to the first aspect of the present invention, the optical control delay according to any one of the above, wherein the first wavelength converter 1 is a wavelength converter using a semiconductor optical amplifier. It is a vessel.

第1の波長変換器1として,半導体光増幅器を用いることで,パルス光と調整光とで相互位相変調を行い,波長変換を行うことができる。   By using a semiconductor optical amplifier as the first wavelength converter 1, it is possible to perform wavelength conversion by performing cross-phase modulation with pulsed light and adjustment light.

本発明の第1の側面に係る光制御遅延器の好ましい態様は,第1の波長変換器1が,半導体光増幅器を含み,周波数が制御された調整光と入射光とを混合することで,出力光の波長を変換する波長変換器である,上記いずれかに記載の光制御遅延器である。調整光の周波数を制御することで,出力光の波長を制御し,これにより光遅延器2により与えられる遅延量を制御する。 A preferred embodiment of the optically controlled delay device according to the first aspect of the present invention is such that the first wavelength converter 1 includes a semiconductor optical amplifier, and mixes the adjusted light having a controlled frequency and the incident light, The optical control delay device according to any one of the above, which is a wavelength converter that converts a wavelength of output light. By controlling the frequency of the adjustment light, the wavelength of the output light is controlled, thereby controlling the delay amount given by the optical delay device 2.

半導体光増幅器を含む第1の波長変換器1は,波長変換のために入射する調整光の周波数を制御し,周波数を変化させる。調整光の周波数を変化させることにより,光遅延器に与えられる遅延量を変化させることができるため,容易に遅延時間を制御することができる光制御遅延器を提供できる。 The first wavelength converter 1 including the semiconductor optical amplifier controls the frequency of the adjustment light incident for wavelength conversion and changes the frequency. By changing the frequency of the adjustment light, the delay amount given to the optical delay device can be changed, so that an optical control delay device that can easily control the delay time can be provided.

本発明の第1の側面に係る光制御遅延器の好ましい態様は,第1の波長変換器1が,光ファイバである,上記いずれかに記載の光制御遅延器である。 A preferred embodiment of the optical control delay device according to the first aspect of the present invention is the optical control delay device according to any one of the above, wherein the first wavelength converter 1 is an optical fiber.

第1の波長変換器1として光ファイバを用いることで,四光波混合,自己位相変調,相互位相変調,又はラマン分光といった非線形光学効果により波長変換を行うことができる。   By using an optical fiber as the first wavelength converter 1, wavelength conversion can be performed by nonlinear optical effects such as four-wave mixing, self-phase modulation, cross-phase modulation, or Raman spectroscopy.

本発明の第1の側面に係る光制御遅延器の好ましい態様は,第1の波長変換器1が,四光波混合により入射光の波長を変換する,半導体素子を用いた波長変換器である,上記いずれかに記載の光制御遅延器である。 A preferred embodiment of the optical control delay device according to the first aspect of the present invention is a wavelength converter using a semiconductor element in which the first wavelength converter 1 converts the wavelength of incident light by four-wave mixing. The optical control delay device according to any one of the above.

半導体素子として,例えば,ガリウム・アルミニウム砒素(GaAlAs)の半導体素子,分布帰還型(DFB)レーザ,分布反射型(DBR)レーザや,量子ドットレーザがある。これらの半導体素子を非線形光学素子として用いることで,四光波混合により波長変換を行うことができる。   Examples of the semiconductor element include a gallium aluminum arsenide (GaAlAs) semiconductor element, a distributed feedback (DFB) laser, a distributed reflection (DBR) laser, and a quantum dot laser. By using these semiconductor elements as nonlinear optical elements, wavelength conversion can be performed by four-wave mixing.

本発明の第2の側面に係る光制御遅延器は,第1の波長変換器1と,第1の波長変換器1により波長が変換されたパルス光が入力される光遅延器2と,光遅延器2により遅延が与えられたパルス光の波長を変換するための第2の波長変換器3とを含む。そして,光遅延器2は,入射光の波長により,入射光に与える遅延量が異なるものである。   The optical control delay device according to the second aspect of the present invention includes a first wavelength converter 1, an optical delay device 2 to which pulsed light whose wavelength has been converted by the first wavelength converter 1, and an optical delay device. And a second wavelength converter 3 for converting the wavelength of the pulsed light delayed by the delay device 2. The optical delay device 2 differs in the amount of delay given to the incident light depending on the wavelength of the incident light.

第1の波長変換器1による波長変換で,入射光の波長を変化させることにより,光遅延器2で入射光に与える遅延量を異ならせることができ,簡便に遅延量を制御することができる。 By changing the wavelength of the incident light by the wavelength conversion by the first wavelength converter 1, the delay amount given to the incident light by the optical delay device 2 can be varied, and the delay amount can be easily controlled. .

本発明の第2の側面に係る光制御遅延器の好ましい態様は,パルス光の波長を変換するために第1の波長変換器1に入射される調整光と,第2の波長変換器3に入射される調整光の波長は同じである,上記に記載の光制御遅延器である。   A preferred embodiment of the optical control delay device according to the second aspect of the present invention is that the adjustment light incident on the first wavelength converter 1 to convert the wavelength of the pulsed light, and the second wavelength converter 3 The light control delay device according to the above, in which the wavelength of the incident adjustment light is the same.

第1の波長変換器1に入射される調整光と,第2の波長変換器3に入射される調整光の波長を同じに構成しても,第2の波長変換器3から出力されるパルス光の波長は,第1の波長変換器に入射されるパルス光の波長である。従って,より簡便な光制御遅延器を得ることができる。 Even if the adjustment light incident on the first wavelength converter 1 and the adjustment light incident on the second wavelength converter 3 are configured to have the same wavelength, the pulse output from the second wavelength converter 3 The wavelength of the light is the wavelength of the pulsed light that enters the first wavelength converter. Therefore, a simpler light control delay device can be obtained.

本発明の第3の側面は,折り返し手段22を有する光制御遅延器に関する。具体的に説明すると,この光制御遅延器は,光を分波及び合波する分波・合波器20と,分波・合波器20により分波された一方の光が入射する波長変換器21と,波長変換器21により波長が変換された光が入力される光遅延器2と,光遅延器2からの出力光を折り返すための第1の折り返し手段22と,分波・合波器20により分波された残りの光を,分波・合波器20へ向けて折り返すための第2の折り返し手段23とを有する。   The third aspect of the present invention relates to an optical control delay device having a folding means 22. More specifically, this optical control delay device includes a demultiplexer / multiplexer 20 that demultiplexes and multiplexes light, and wavelength conversion in which one light demultiplexed by the demultiplexer / multiplexer 20 enters. , Optical delay device 2 to which the light whose wavelength has been converted by wavelength converter 21 is input, first return means 22 for returning output light from optical delay device 2, and demultiplexing / multiplexing And second folding means 23 for folding the remaining light demultiplexed by the multiplexer 20 toward the demultiplexing / multiplexing device 20.

このような構成を有するため,分波・合波器20により分波され,第2の折り返し手段23により前記分波・合波器20へ向けて折り返された光(第1の光)と;波長変換器21に入射され,光遅延器2を経て,折り返し手段22により折り返され,光遅延器2及び波長変換器21を経て,分波・合波器20へ向けて出力された光(第2の光)とが,分波・合波器20において合波される。そして,これらの光(第1の光及び第2の光)の間の遅延時間を制御できる。   Since it has such a configuration, the light (first light) that has been demultiplexed by the demultiplexing / multiplexing unit 20 and folded back toward the demultiplexing / multiplexing unit 20 by the second folding unit 23; Light that enters the wavelength converter 21, passes through the optical delay device 2, is turned up by the turn-back means 22, passes through the optical delay device 2 and the wavelength converter 21, and is output to the demultiplexing / multiplexing device 20 2) is multiplexed by the demultiplexer / multiplexer 20. The delay time between these lights (first light and second light) can be controlled.

本発明の第4の側面の光制御遅延器は,光を分波する分波器5と,分波器5により分波された一方の光が入射する波長変換器21と,波長変換器21により波長が変換されたパルス光が入力される光遅延器2と,光遅延器2からの出力光を折り返すための折り返し手段22と,分波器5と波長変換器21の間に位置するサーキュレータ25を有する。そして,光遅延器2は,入射光の波長により,入射光に与える遅延量が異なるものである。このような構成を有するため,分波器5により分波された残りの光と;波長変換器21に入射され,光遅延器2を経て,折り返し手段22により折り返され,光遅延器2及び波長変換器21を経て,分波器5へ向けて出力された光との間の遅延時間を制御できる。そして,サーキュレータ25は,分波器5により分波された一方の光がサーキュレータ25へ入射した場合,この入射光を波長変換器21へ向けて出力する。一方,サーキュレータ25は,折り返し手段22により折り返され,波長変換器21に再度光遅延器2を経て出力された光がサーキュレータ25へ入射した場合,波長変換器21へ戻らないように出力する。   The optical control delay device according to the fourth aspect of the present invention includes a demultiplexer 5 that demultiplexes light, a wavelength converter 21 into which one light demultiplexed by the demultiplexer 5 enters, and a wavelength converter 21. The optical delay device 2 to which the pulse light whose wavelength has been converted by the optical delay device 2 is input, the return device 22 for returning the output light from the optical delay device 2, and the circulator located between the duplexer 5 and the wavelength converter 21 25. The optical delay device 2 differs in the amount of delay given to the incident light depending on the wavelength of the incident light. Since it has such a configuration, the remaining light demultiplexed by the demultiplexer 5; enters the wavelength converter 21, passes through the optical delay device 2, is folded by the folding means 22, and is combined with the optical delay device 2 and the wavelength. The delay time between the light output to the duplexer 5 via the converter 21 can be controlled. The circulator 25 outputs the incident light toward the wavelength converter 21 when one of the lights demultiplexed by the demultiplexer 5 enters the circulator 25. On the other hand, when the circulator 25 is turned back by the turn-back means 22 and the light output to the wavelength converter 21 through the optical delay device 2 again enters the circulator 25, the circulator 25 outputs the light so as not to return to the wavelength converter 21.

本発明の第5の側面は,上記いずれかに記載の光制御遅延器を含む分光装置である。上記いずれかに記載の光制御遅延器を適用した分光装置であれば,任意に遅延時間を設定して時間分解分光計測を行うことができる分光装置を得ることができる。   A fifth aspect of the present invention is a spectroscopic device including any one of the light control delay devices described above. A spectroscopic device that can perform time-resolved spectroscopic measurement by arbitrarily setting a delay time can be obtained by using the spectroscopic device to which any of the above-described optical control delay devices is applied.

本発明によれば,外乱の影響を受けにくい光制御遅延器,及び分光装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical control delay device and a spectroscopic device that are not easily affected by disturbance.

本発明によれば,精度を保ちつつ,小型で簡便に遅延量を制御できる光制御遅延器,及び分光装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a light control delay device and a spectroscopic device that can control the delay amount in a small size and easily while maintaining accuracy.

図1は,従来の光遅延制御器の構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a conventional optical delay controller. 図2は,従来の光遅延制御器の構成例であって,図1に示されるものとは異なるものを示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a conventional optical delay controller, which is different from that shown in FIG. 図3は,本発明に係る光遅延制御器の基本構成を説明するためのブロック図である。FIG. 3 is a block diagram for explaining the basic configuration of the optical delay controller according to the present invention. 図4は,本発明の第1の実施形態に係る光遅延制御器を説明するためのブロック図である。FIG. 4 is a block diagram for explaining the optical delay controller according to the first embodiment of the present invention. 図5は,本発明の第2の実施形態に係る光遅延制御器を説明するためのブロック図である。FIG. 5 is a block diagram for explaining an optical delay controller according to the second embodiment of the present invention. 図6は,波長変換の原理を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of wavelength conversion. 図7は,本発明のある光遅延制御器の基本構成を説明するためのブロック図である。FIG. 7 is a block diagram for explaining the basic configuration of an optical delay controller according to the present invention. 図8は,本発明のある光遅延制御器の基本構成を説明するためのブロック図である。FIG. 8 is a block diagram for explaining the basic configuration of an optical delay controller according to the present invention.

以下,図面を用いて本発明を具体的に説明する。本発明は,以下に説明する本発明の実施の形態に限定されず,当業者に自明な範囲で適宜修正しうる構成をも含む。図3は,本発明に係る光遅延制御器の基本構成を説明するためのブロック図である。図3に示されるように,本発明は,光を分波する分波器5と,分波器5により分波された一方の光が入射する第1の波長変換器1と,第1の波長変換器1により波長が変換されたパルス光が入力される光遅延器2と,光遅延器2により遅延が与えられたパルス光の波長を変換するための第2の波長変換器3とを有する。そして,光遅延器2は,入射光の波長により,入射光に与える遅延量が異なるものであり,分波器5により分波された残りの光と,第1の波長変換器1に入射され,光遅延器2及び第2の波長変換器3を経て出力された光との間の遅延時間を制御できる,光制御遅延器である。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments of the present invention described below, and includes configurations that can be appropriately modified within the scope obvious to those skilled in the art. FIG. 3 is a block diagram for explaining the basic configuration of the optical delay controller according to the present invention. As shown in FIG. 3, the present invention includes a demultiplexer 5 for demultiplexing light, a first wavelength converter 1 on which one light demultiplexed by the demultiplexer 5 is incident, An optical delay device 2 to which the pulsed light whose wavelength has been converted by the wavelength converter 1 is input, and a second wavelength converter 3 for converting the wavelength of the pulsed light delayed by the optical delay device 2. Have. The optical delay device 2 has a different delay amount to the incident light depending on the wavelength of the incident light, and the remaining light demultiplexed by the demultiplexer 5 is incident on the first wavelength converter 1. , An optical control delay device capable of controlling the delay time between the light output via the optical delay device 2 and the second wavelength converter 3.

光遅延制御器は,光信号に制御された時間遅延を与えることができる装置である。光遅延制御器は,たとえば,上記非特許文献1及び2に開示されたものや,特開2009−65570号公報及び特開平10−224325号公報に開示されたものがあげられる。これらは参照することにより,本明細書に取り込まれるものである。本発明の光遅延制御器は,特に2つの光信号の一方に制御された時間遅延を与えることができる装置に好ましく用いることができる。   An optical delay controller is a device that can provide a controlled time delay to an optical signal. Examples of the optical delay controller include those disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2 above, and those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-65570 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-224325. These are incorporated herein by reference. The optical delay controller of the present invention can be preferably used for an apparatus that can give a controlled time delay to one of two optical signals.

分波器5は,入射された光を2つに分け,一方の光は第1の波長変換器1に入射し,他方は,そのまま出力されるようにする。ポンプ・プローブ測定による時間分解分光システムに本発明を適用する場合,第1の波長変換器1に入射される光が,プローブ光,そのまま出力される他方の光がポンプ光となる。分波器5は,例えば,ビームスプリッタである。   The duplexer 5 divides the incident light into two, one light is incident on the first wavelength converter 1 and the other is output as it is. When the present invention is applied to a time-resolved spectroscopic system based on pump-probe measurement, light incident on the first wavelength converter 1 is probe light, and the other light output as it is is pump light. The duplexer 5 is, for example, a beam splitter.

第1の波長変換器1は,分波器5による分波された一方の光が入射され,入射された光の波長を変換する。具体的には,入射されたパルス光(λ)の周波数を制御するための調整光(λp1)を用いて,パルス光(λ1)の波長を変化させ,波長が変換された光(λ)を出力する。第1の波長変換器1は,例えば,半導体光増幅器により構成される。 The first wavelength converter 1 receives one of the lights demultiplexed by the demultiplexer 5 and converts the wavelength of the incident light. Specifically, by using the adjustment light for controlling the frequency of the incident pulse light (λ 1) (λ p1) , by changing the wavelength of the pulsed light (lambda 1), the light wavelength is converted ( λ 2 ) is output. The first wavelength converter 1 is constituted by, for example, a semiconductor optical amplifier.

半導体光増幅器(SOA)を用いた波長変換器は,たとえば,波長多重通信システムにおいて用いられている。半導体光増幅器(SOA)を用いた波長変換器の例は,特開2008−224862号公報又は特開2006−78530号公報に開示されたものである。これらの文献は参照することにより本明細書に組み込まれるものである。   A wavelength converter using a semiconductor optical amplifier (SOA) is used in, for example, a wavelength division multiplexing communication system. Examples of wavelength converters using a semiconductor optical amplifier (SOA) are those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-224862 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-78530. These documents are incorporated herein by reference.

第1の波長変換器1は,複屈折率を有する非線形光学結晶を用いたものであってもよい。このような複屈折率を有する非線形光学結晶を用いた波長変換器は,たとえば波長変換レーザ光源において広く用いられている。複屈折率を有する非線形光学結晶の例は,LiB(リチウムトリボレート:LBO),KTiOPO(リン酸チタニルカリウム:KTP),CsLiB10(セシウムリチウムボレート:CLBO)分極反転構造を形成したLiNbO(ニオブ酸リチウム:PPLN)及びLiTaO(タンタル酸リチウム:PPLT)である。これらの中では,PPLNが好ましい。PPLNを用いた波長変換装置の例は,特開2009−122606号公報又は特開2008−089873号公報に開示されたものである。これらの文献は参照することにより本明細書に組み込まれるものである。 The first wavelength converter 1 may be one using a nonlinear optical crystal having a birefringence. A wavelength converter using a nonlinear optical crystal having such a birefringence is widely used, for example, in a wavelength conversion laser light source. Examples of nonlinear optical crystals having a birefringence include LiB 3 O 5 (lithium triborate: LBO), KTiOPO 4 (potassium titanyl phosphate: KTP), CsLiB 6 O 10 (cesium lithium borate: CLBO) polarization inversion structure. LiNbO 3 (lithium niobate: PPLN) and LiTaO 3 (lithium tantalate: PPLT) formed. Of these, PPLN is preferred. Examples of wavelength converters using PPLN are those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-122606 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-098773. These documents are incorporated herein by reference.

第1の波長変換器1は,シリコン系半導体を用い,和周波,差周波数,又はパラメトリック効果を利用したものであっても良い。シリコン系半導体を用いた波長変換器の例は,特開2008−209522号公報又は特開2004−70338号公報に開示されたものである。これらの文献は参照することにより本明細書に組み込まれるものである。   The first wavelength converter 1 may be a silicon-based semiconductor that uses a sum frequency, a difference frequency, or a parametric effect. Examples of wavelength converters using silicon-based semiconductors are those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-209522 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-70338. These documents are incorporated herein by reference.

光遅延器2は,光遅延器2に入射された光に遅延を与える。光遅延器2として分散媒質があげられ,具体的には光ファイバがあげられる。光遅延器2は,分散媒質中の群速度分散を利用して時間遅延を生成する。つまり,分散媒質にパルス光を入射すると,分散媒質中の群速度分散により所望の時間遅延を得ることができる。分散媒質中の群遅延をG(ps/km),媒質の長さをL(km)とすると,遅延量D(ps)は,下記式(1)のように表すことができる。
D=G×L (1)
The optical delay device 2 gives a delay to the light incident on the optical delay device 2. Examples of the optical delay device 2 include a dispersion medium, specifically, an optical fiber. The optical delay device 2 generates a time delay using group velocity dispersion in the dispersion medium. That is, when pulsed light is incident on the dispersion medium, a desired time delay can be obtained by group velocity dispersion in the dispersion medium. When the group delay in the dispersion medium is G (ps / km) and the length of the medium is L (km), the delay amount D (ps) can be expressed by the following equation (1).
D = G × L (1)

従って,第1の波長変換器1を経て光遅延器2の分散媒質中を通ったパルス光は,分波器5により分波された残りのパルス光と比較して,D(ps)だけ遅延して出射することとなる。また,分散媒質の屈折率は,分散媒質に入射される光の波長により変化するため,遅延量Dも変化する。つまり,同じ長さLの分散媒質であっても,分散媒質に入射する光の波長を変化させることにより,遅延量Dを変化させることができる。このため,第1の波長変換器1で光遅延器2に入射するパルス光の波長を変化させることで,遅延量Dを制御することが可能となる。 Therefore, the pulsed light that has passed through the dispersion medium of the optical delayer 2 through the first wavelength converter 1 is delayed by D (ps) compared with the remaining pulsed light that has been demultiplexed by the demultiplexer 5. Will be emitted. Further, since the refractive index of the dispersion medium changes depending on the wavelength of light incident on the dispersion medium, the delay amount D also changes. That is, even if the dispersion medium has the same length L, the delay amount D can be changed by changing the wavelength of light incident on the dispersion medium. Therefore, the delay amount D can be controlled by changing the wavelength of the pulsed light incident on the optical delay device 2 by the first wavelength converter 1.

このように,入射光の波長により,入射光に与える遅延量が異なる光遅延器を用いることで,機械的に光学系の精密な制御を行う必要がないため,小型で簡便な光制御遅延器を提供できる。また,外乱の影響を受けにくい,光制御遅延器を提供できる。さらには,分波器5で分波された残りの光と,第1の波長変換器1に入射され,光遅延器2及び第2の波長変換器3を経て出力された光との間の遅延時間を任意に設定できる光制御遅延器を提供できる。また,分散媒質として光ファイバを用いるので光の引き回しを自由に行うことができる。 In this way, it is not necessary to perform precise control of the optical system mechanically by using an optical delay device that varies in the amount of delay given to the incident light depending on the wavelength of the incident light, so that a small and simple optical control delay device can be used. Can provide. In addition, it is possible to provide an optical control delay device that is not easily affected by disturbance. Further, between the remaining light demultiplexed by the demultiplexer 5 and the light incident on the first wavelength converter 1 and output through the optical delay device 2 and the second wavelength converter 3. An optical control delay device capable of arbitrarily setting the delay time can be provided. Further, since an optical fiber is used as the dispersion medium, light can be freely routed.

光遅延器2の上記と別の例は,誘電体又は半導体上に作製された導波路,フォトニック結晶導波路,フォトニック結晶ファイバ,グレーティングペアあるいはプリズムペア(例えば,特表2008−537342号公報や特開平6−088976号公報の中のグレーティングペア),及びアレイ導波路グレーティングである。   Another example of the optical delay device 2 is a waveguide, a photonic crystal waveguide, a photonic crystal fiber, a grating pair, or a prism pair (for example, JP-T-2008-537342) manufactured on a dielectric or semiconductor. And a grating pair in JP-A-6-088976) and an arrayed waveguide grating.

アレイ導波路グレーティング(AWG)の例は特開2009−200733号公報に開示されたものである。AWGは,入力スラブカプラと,出力スラブカプラと,複数の光導波路とを有する。入力スラブカプラは,複数の入力ポートと接続されたスラブ導波路である。また,出力スラブカプラは,入力スラブカプラからの光が入力するスラブ導波路である。そして,入力スラブカプラと出力スラブカプラとは,複数の光導波路によって光学的に接続されている。また,それぞれの光導波路は,所定量ずつ長さが異なっており,経路長の差に応じた時間遅延を通過する光信号に与えることができる。この際与える時間遅延は波長に依存する。   An example of an arrayed waveguide grating (AWG) is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-200733. The AWG has an input slab coupler, an output slab coupler, and a plurality of optical waveguides. The input slab coupler is a slab waveguide connected to a plurality of input ports. The output slab coupler is a slab waveguide into which light from the input slab coupler is input. The input slab coupler and the output slab coupler are optically connected by a plurality of optical waveguides. Each optical waveguide is different in length by a predetermined amount, and can be given to an optical signal passing through a time delay corresponding to the difference in path length. The time delay given here depends on the wavelength.

第2の波長変換器3は,光遅延器2より出力されたパルス光が入射され,入射された光の波長を変換する。具体的には,入射されたパルス光(λ)の周波数を制御するための調整光(λp2)を用いて,パルス光(λ)の波長を変化させ,波長が変換された光を出力する。第2の波長変換器3は,例えば,半導体光増幅器や光ファイバ,量子ドットレーザなどの半導体素子により構成される。また,好ましくは,第2の波長変換器3は,出力光の波長が,第1の波長変換器1に入射した光の波長となるように,入射光の波長を変化させる。第2の波長変換器3が,出力光の波長を第1の波長変換器1に入射した光(λ)と同じとなるように入射光の波長を変化させることで,分波器5により分波された一方の光の波長と同じとなるため,本発明の光制御遅延器により分光装置を構成して時間分解計測を行うことができる。 The second wavelength converter 3 receives the pulsed light output from the optical delay device 2 and converts the wavelength of the incident light. Specifically, the adjustment light (λ p2 ) for controlling the frequency of the incident pulsed light (λ 2 ) is used to change the wavelength of the pulsed light (λ 2 ), and the light whose wavelength has been converted is changed. Output. The second wavelength converter 3 is composed of a semiconductor element such as a semiconductor optical amplifier, an optical fiber, or a quantum dot laser, for example. Preferably, the second wavelength converter 3 changes the wavelength of the incident light so that the wavelength of the output light becomes the wavelength of the light incident on the first wavelength converter 1. The second wavelength converter 3 changes the wavelength of the incident light so that the wavelength of the output light is the same as the light (λ 1 ) incident on the first wavelength converter 1. Since it becomes the same as the wavelength of one of the demultiplexed lights, the light control delay device of the present invention can constitute a spectroscopic device to perform time-resolved measurement.

好ましい態様では,パルス光の波長を変換するために第1の波長変換器1に入射される調整光(λp1)と,第2の波長変換器3に入射される調整光(λp2)の波長とを同じとする。第1の波長変換器1に入射される調整光と,第2の波長変換器3に入射される調整光の波長を同じに構成することで,より簡便な光制御遅延器を得ることができる。 In a preferred embodiment, the adjustment light (λ p1 ) incident on the first wavelength converter 1 and the adjustment light (λ p2 ) incident on the second wavelength converter 3 in order to convert the wavelength of the pulsed light. Let the wavelength be the same. By configuring the adjustment light incident on the first wavelength converter 1 and the adjustment light incident on the second wavelength converter 3 to have the same wavelength, a simpler light control delay device can be obtained. .

また,図3に示されるように,本発明の好ましい態様は,さらに,分波器5に入射するパルス光を生成するための光パルス発生器4を有する上記に記載の光制御遅延器である。光パルス発生器4から発生されたパルス光は,分波器5で分波され,第1の波長変換器1に入射され,光遅延器2及び第2の波長変換器3を経て出力された一方の光と,分波器で分波された残りの光とで時間分解計測を行う。   Also, as shown in FIG. 3, a preferred embodiment of the present invention is the above-described optical control delay device having an optical pulse generator 4 for generating pulsed light incident on the duplexer 5. . The pulsed light generated from the optical pulse generator 4 is demultiplexed by the demultiplexer 5, enters the first wavelength converter 1, and is output through the optical delay unit 2 and the second wavelength converter 3. Time-resolved measurement is performed with one light and the remaining light demultiplexed by the demultiplexer.

パルス光光源として,連続光(CW)光源を用いたものがあげられる。光の帯域として,C−bandのみならず,その長波側のL−band又はその短波側のS−bandであってもよい。光強度として,1mW〜50mWがあげられる。   An example of a pulsed light source is one using a continuous light (CW) light source. The optical band may be not only the C-band but also the L-band on the long wave side or the S-band on the short wave side. The light intensity is 1 mW to 50 mW.

具体的には,パルス光光源の例は,モード同期ファイバレーザを用いたものである。モード同期ファイバレーザの例は,フェムト秒レーザなどの超短光パルスレーザである。光パルスレーザの例は,Erでドープしたファイバモード同期レーザ,Ybでドープしたファイバモード同期レーザである。モード同期ファイバレーザを光パルス発生器4として用いることで,発振周波数やパルスの繰り返し周波数が正確に固定された光パルス発生器を得ることができる。モード同期ファイバレーザを用いたパルス光光源の例は,特開2009−064940号公報又は特開2008−311629号公報に開示されたものである。これらは参照することにより本明細書に取り込まれるものである。   Specifically, an example of a pulsed light source uses a mode-locked fiber laser. An example of a mode-locked fiber laser is an ultrashort optical pulse laser such as a femtosecond laser. Examples of the optical pulse laser are a fiber mode-locked laser doped with Er and a fiber mode-locked laser doped with Yb. By using a mode-locked fiber laser as the optical pulse generator 4, an optical pulse generator in which the oscillation frequency and the pulse repetition frequency are accurately fixed can be obtained. An example of a pulsed light source using a mode-locked fiber laser is disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-064940 or Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-311629. These are incorporated herein by reference.

光パルス発生器4の別の好ましい態様は,光コム発生器を含むものである。光コム発生器は,等間隔の周波数差を有する複数の光周波数成分を同時に生成する。光周波数コム発生装置は既に知られている。光コム発生器を含む光パルス発生器の例は,特開2007−219323号公報又は特開平10−083004号公報に開示されたものである。これらは参照することにより本明細書に取り込まれるものである。   Another preferred embodiment of the optical pulse generator 4 includes an optical comb generator. The optical comb generator simultaneously generates a plurality of optical frequency components having a frequency difference of equal intervals. Optical frequency comb generators are already known. Examples of optical pulse generators including optical comb generators are those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-219323 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-083004. These are incorporated herein by reference.

光コム発生器を光パルス発生器4として用いることで,等間隔の周波数差を有する複数の光周波数成分を同時に生成することができ,正確に固定された光パルス発生器を得ることができる。 By using the optical comb generator as the optical pulse generator 4, it is possible to simultaneously generate a plurality of optical frequency components having a frequency difference of equal intervals, and it is possible to obtain an optical pulse generator that is accurately fixed.

光パルス発生器4のさらに別の好ましい態様は,半導体量子ドットコムレーザを含むものである。半導体量子ドットコムレーザは,活性層に歪み量子井戸を導入した,量子井戸構造を有する半導体レーザである。半導体量子ドットコムレーザは,半導体量子ドットレーザともよばれる。例えば,InGaAsやInGaAsPを用いた量子井戸構造を有する半導体レーザがあげられる。また,量子井戸構造を有すればよく,分布帰還型半導体レーザ(DFBレーザ)であってもよい。半導体量子ドットコムレーザを含む光パルス発生器4の例は,半導体量子ドットコムレーザと特表2007−525012号公報に開示された回路とを含むものである。この文献は参照することにより本明細書に取り込まれるものである。   Yet another preferred embodiment of the optical pulse generator 4 includes a semiconductor quantum dot comb laser. The semiconductor quantum dot comb laser is a semiconductor laser having a quantum well structure in which a strained quantum well is introduced into an active layer. A semiconductor quantum dot comb laser is also called a semiconductor quantum dot laser. For example, a semiconductor laser having a quantum well structure using InGaAs or InGaAsP can be mentioned. Further, it may be a quantum well structure and may be a distributed feedback semiconductor laser (DFB laser). An example of the optical pulse generator 4 including a semiconductor quantum dot comb laser includes a semiconductor quantum dot comb laser and a circuit disclosed in Japanese Patent Publication No. 2007-52512. This document is incorporated herein by reference.

半導体量子ドットコムレーザを光パルス発生器4として用いることで,発振周波数やパルスの繰り返し周波数が正確に固定された光パルス発生器を得ることができる。   By using a semiconductor quantum dot comb laser as the optical pulse generator 4, an optical pulse generator in which the oscillation frequency and the pulse repetition frequency are accurately fixed can be obtained.

本発明に係る光制御遅延器の動作を図3に基づいて説明する。光パルス発生器4で生成されたパルス光(λ1)が分波器5で分波され,一方の波が第1の波長変換器1に入力される。第1の波長変換器1では,調整光(λp1)を用いてパルス光(λ1)の波長を変化させ,波長が変換された光(λ)を出力する。光遅延器2には,変換された光(λ)が入射する。光遅延器2は,前述した式により定められる遅延量Dを光(λ)に与えて,出力する。出力された光(λ)は,第2の波長変換器3に入力され,調整光(λp2)を用いてパルス光(λ)の波長を変化させ,波長が変換された光(λ)を出力する。第2の波長変換器2により波長変換され,出力された光は,第1の波長変換器に入射された光と同じ波長であるが,光遅延器2により遅延量Dだけ遅延した光となる。つまり,分波器5で分波され,第1の波長変換器3に入射されなかった残りの光と比較して,遅延量Dだけ遅延した同じ波長の光が出力されるため,時間分解分光を簡便に行うことができるようになる。 The operation of the optical control delay device according to the present invention will be described with reference to FIG. The pulse light (λ 1 ) generated by the optical pulse generator 4 is demultiplexed by the demultiplexer 5, and one wave is input to the first wavelength converter 1. The first wavelength converter 1 changes the wavelength of the pulsed light (λ 1 ) using the adjustment light (λ p1 ) and outputs the light (λ 2 ) whose wavelength has been converted. The converted light (λ 2 ) enters the optical delay device 2. The optical delay device 2 provides the light (λ 2 ) with the delay amount D determined by the above-described equation and outputs the light. The output light (λ 2 ) is input to the second wavelength converter 3, the wavelength of the pulsed light (λ 2 ) is changed using the adjustment light (λ p2 ), and the wavelength-converted light (λ 1 ) is output. The light converted and output by the second wavelength converter 2 has the same wavelength as the light incident on the first wavelength converter, but is delayed by the delay amount D by the optical delay device 2. . That is, since the light of the same wavelength delayed by the delay amount D is output as compared with the remaining light that has been demultiplexed by the demultiplexer 5 and not incident on the first wavelength converter 3, time-resolved spectroscopy Can be performed easily.

図4は,本発明の第1の実施形態に係る光遅延制御器を説明するためのブロック図である。なお,光パルス発生器4,分波器5,光遅延器2の構成は,図3と同様である。本実施形態に係る光制御遅延器は,第1の波長変換器1が,半導体光増幅器6を含む波長変換器である。第1の波長変換器1として,半導体光増幅器を含むもの用いることで,パルス光と調整光とで相互位相変調を行い,波長変換を行うことができる。   FIG. 4 is a block diagram for explaining the optical delay controller according to the first embodiment of the present invention. The configurations of the optical pulse generator 4, the demultiplexer 5 and the optical delay device 2 are the same as those in FIG. The optical control delay device according to the present embodiment is a wavelength converter in which the first wavelength converter 1 includes a semiconductor optical amplifier 6. By using the first wavelength converter 1 including a semiconductor optical amplifier, it is possible to perform wavelength conversion by performing cross-phase modulation with pulsed light and adjustment light.

また,第1の波長変換器1は,調整光の周波数を制御することで,出力光の波長を制御し,これにより光遅延器2により与えられる遅延量を制御する。半導体光増幅器を含む第1の波長変換器1は,波長変換のために入射する調整光の周波数を制御し,周波数を変化させる。調整光の周波数を変化させることにより,光遅延器に与えられる遅延量を変化させることができるため,容易に遅延時間を制御することができる光制御遅延器を提供できる。 The first wavelength converter 1 controls the wavelength of the output light by controlling the frequency of the adjustment light, thereby controlling the delay amount given by the optical delay device 2. The first wavelength converter 1 including the semiconductor optical amplifier controls the frequency of the adjustment light incident for wavelength conversion and changes the frequency. By changing the frequency of the adjustment light, the delay amount given to the optical delay device can be changed, so that an optical control delay device that can easily control the delay time can be provided.

図4の示すとおり,本実施形態の光遅延制御器における第1の波長変換器1は,第1の半導体光増幅器6とサーキュレータ7とを含む。半導体光増幅器(Semiconductor Optical Amplifer; SOA)6は,広い波長可変範囲を有するため,遅延量の可変範囲も大きくできる。さらに,半導体光増幅器から出力される光を増幅することもできる。 As shown in FIG. 4, the first wavelength converter 1 in the optical delay controller of the present embodiment includes a first semiconductor optical amplifier 6 and a circulator 7. Since the semiconductor optical amplifier (SOA) 6 has a wide wavelength variable range, the variable range of the delay amount can be increased. Furthermore, the light output from the semiconductor optical amplifier can be amplified.

本実施形態に係る光遅延制御器の動作を説明する。パルス発生器4で生成されたパルス光(λ1)が分波器5で分波され,一方の波が第1の波長変換器1の第1の半導体光増幅器6に入力される。第1の半導体光増幅器6は,サーキュレータ7と接続されており,第1の半導体光増幅器6にパルス光(λ)が入力される。光遅延器2に入射するパルス光の波長を調整するために,周波数が制御された調整光(λp1)が,サーキュレータ7に入力される。サーキュレータ7に入力された調整光(λp1)は,パルス光に対向するように第1の半導体光増幅器6に入力される。第1の半導体光増幅器6内で,パルス光と調整光とで相互利得変調が生じて波長変換が行われ,パルス光と論理反転した光(λ)が第1の半導体光増幅器6より出力される。出力された光(λ)は,サーキュレータ7を介して,光遅延器2に入力される。なお,調整光(λp1)が,第1の半導体光増幅器6に入力される前に,例えば,偏波制御器によって波長変換の効率が最適になるように調整してもよい。また,サーキュレータ7からの出力光のうち出力された光(λ)のみを効果的に光遅延器2に入射させるため,サーキュレータ7と光遅延器2との間には,光(λ)を含む領域に透過領域を有するバンドパスフィルタが設けられていても良い。 The operation of the optical delay controller according to this embodiment will be described. The pulse light (λ 1 ) generated by the pulse generator 4 is demultiplexed by the demultiplexer 5, and one wave is input to the first semiconductor optical amplifier 6 of the first wavelength converter 1. The first semiconductor optical amplifier 6 is connected to the circulator 7, and pulsed light (λ 1 ) is input to the first semiconductor optical amplifier 6. In order to adjust the wavelength of the pulsed light incident on the optical delay device 2, adjusted light (λ p1 ) whose frequency is controlled is input to the circulator 7. The adjustment light (λ p1 ) input to the circulator 7 is input to the first semiconductor optical amplifier 6 so as to face the pulsed light. In the first semiconductor optical amplifier 6, mutual gain modulation occurs between the pulsed light and the adjustment light, wavelength conversion is performed, and light (λ 2 ) logically inverted from the pulsed light is output from the first semiconductor optical amplifier 6. Is done. The output light (λ 2 ) is input to the optical delay device 2 via the circulator 7. Note that before the adjustment light (λ p1 ) is input to the first semiconductor optical amplifier 6, for example, the polarization controller may adjust the wavelength conversion efficiency to be optimum. Further, in order to make only the output light (λ 2 ) out of the output light from the circulator 7 enter the optical delay device 2 effectively, the light (λ 2 ) is interposed between the circulator 7 and the optical delay device 2. A band-pass filter having a transmission region in a region including may be provided.

第2の波長変換器3は,光遅延器から出力されたパルス光(λ)と調整光(λp2)とが入力される合波器8と,パルス光(λ)と調整光(λp2)とから相互位相変調を行う第2の半導体光増幅器9と,第2の半導体光増幅器9から出力された光が入力される第1の偏光子10と,偏光子10を通過した光に遅延を与える複屈折素子11と,複屈折素子から出力された光を通す第2の偏光子12とを有するものがあげられる。出力光の波長が,第1の波長変換器1に入射されたパルス光(λ)と同じ波長となるように波長変換する。 Second wavelength converter 3, optical delay output from the pulse light (lambda 2) and a multiplexer 8 and the adjustment light (lambda p2) is input, the pulsed light (lambda 2) and the adjustment light ( λ p2 ), a second semiconductor optical amplifier 9 that performs cross-phase modulation, a first polarizer 10 to which light output from the second semiconductor optical amplifier 9 is input, and light that has passed through the polarizer 10 And a birefringent element 11 that delays the light and a second polarizer 12 that passes light output from the birefringent element. Wavelength conversion is performed so that the wavelength of the output light is the same as that of the pulsed light (λ 1 ) incident on the first wavelength converter 1.

第2の半導体光増幅器9は,パルス光(λ)と調整光(λp2)との相互位相変調を行う。このため,第2の半導体光増幅器9から出力された光は位相が変化している。第1の偏光子10を透過した光は複屈折素子11に入力される。複屈折素子11としては,例えば,偏波保持ファイバや方解石を用い,2つの軸(速軸と遅軸)の伝搬速度の差を利用する。複屈折素子9を伝搬した光は,速軸方向と遅軸方向において位相変化に時間的ずれが生じる。第2の偏光子12は,この速軸方向と遅軸方向との間で時間的ずれが生じた区間のみを通過させることにより,位相変調を強度変調へと変換する。変換された光は,図示しないバンドパスフィルタを用いて,調整光(λp2)とパルス光(λ)とに分離する。出力されたパルス光(λ)は,第2の波長変換器3に入力されたパルス光(λ)に対して論理反転した光である。 The second semiconductor optical amplifier 9 performs cross-phase modulation between the pulsed light (λ 2 ) and the adjustment light (λ p2 ). For this reason, the phase of the light output from the second semiconductor optical amplifier 9 has changed. The light transmitted through the first polarizer 10 is input to the birefringent element 11. As the birefringent element 11, for example, a polarization maintaining fiber or calcite is used, and a difference in propagation speed between two axes (fast axis and slow axis) is used. The light propagating through the birefringent element 9 causes a phase shift in the phase change between the fast axis direction and the slow axis direction. The second polarizer 12 converts the phase modulation into intensity modulation by passing only the section in which the time lag has occurred between the fast axis direction and the slow axis direction. The converted light is separated into adjustment light (λ p2 ) and pulsed light (λ 1 ) using a bandpass filter (not shown). The output pulsed light (λ 1 ) is light obtained by logically inverting the pulsed light (λ 2 ) input to the second wavelength converter 3.

第1の半導体光増幅器6や第2の半導体光増幅器9は,例えば,量子ドットを活性層に用いた半導体光増幅器や,量子井戸構造を有する半導体光増幅器で構成することができる。   The first semiconductor optical amplifier 6 and the second semiconductor optical amplifier 9 can be constituted by, for example, a semiconductor optical amplifier using quantum dots as an active layer, or a semiconductor optical amplifier having a quantum well structure.

図5は,本発明の第2の実施形態に係る光遅延制御器を説明するためのブロック図である。なお,光パルス発生器4,分波器5,光遅延器2の構成は,図3と同様である。図5に示されるように,本発明の第2の実施形態に係る光制御遅延器は,第1の波長変換器1が,第1の非線形光学素子13と第1の光波長フィルタ14とで構成され,第2の波長変換器3は,第2の非線形光学素子15と第2の光波長フィルタ16とを有する光制御遅延器である。非線形光学素子を用いることで,四光波混合,自己位相変調,相互位相変調,又はラマン分光といった非線形光学効果により波長変換を行う。 FIG. 5 is a block diagram for explaining an optical delay controller according to the second embodiment of the present invention. The configurations of the optical pulse generator 4, the demultiplexer 5 and the optical delay device 2 are the same as those in FIG. As shown in FIG. 5, in the optical control delay device according to the second embodiment of the present invention, the first wavelength converter 1 is composed of a first nonlinear optical element 13 and a first optical wavelength filter 14. The second wavelength converter 3 configured is a light control delay device having a second nonlinear optical element 15 and a second optical wavelength filter 16. By using a nonlinear optical element, wavelength conversion is performed by a nonlinear optical effect such as four-wave mixing, self-phase modulation, cross-phase modulation, or Raman spectroscopy.

第1の非線形光学素子13及び第2の非線形光学素子14として,例えば,光ファイバを用いる。また,半導体素子を用いてもよい。半導体素子として,例えば,ガリウム・アルミニウム砒素(GaAlAs)の半導体素子,分布帰還型(DFB)レーザ,分布反射型(DBR)レーザや,量子ドットレーザがあげられる。これらの半導体素子を非線形光学素子として用いることで,四光波混合,自己位相変調,相互位相変調,又はラマン分光といった非線形光学効果により波長変換を行うことができる。 For example, optical fibers are used as the first nonlinear optical element 13 and the second nonlinear optical element 14. Further, a semiconductor element may be used. Examples of the semiconductor element include a gallium / aluminum arsenide (GaAlAs) semiconductor element, a distributed feedback (DFB) laser, a distributed reflection (DBR) laser, and a quantum dot laser. By using these semiconductor elements as nonlinear optical elements, wavelength conversion can be performed by nonlinear optical effects such as four-wave mixing, self-phase modulation, cross-phase modulation, or Raman spectroscopy.

四光波混合を用いた波長変換方法の例は,特開2007−226076号公報又は特開2006−106440号公報に開示された方法である。自己位相変調を用いた波長変換の例は,特開2003−194713号公報又は特開2001−156715号公報に開示された方法である。相互位相変調を用いた波長変換の例は,特開2006−251360公報,特開2006−078530公報又は特開2004−020982公報に開示された方法である。ラマン分光を用いた波長変換方法の例は,特開2004−163558公報又は特開2002−229086に開示された方法である。これらの文献は引用することにより本明細書に取り込まれるものである。 An example of a wavelength conversion method using four-wave mixing is a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-226076 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-106440. Examples of wavelength conversion using self-phase modulation are the methods disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-194713 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-156715. Examples of wavelength conversion using cross-phase modulation are the methods disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-251360, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-078530, or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-020982. An example of a wavelength conversion method using Raman spectroscopy is a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-163558 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-229086. These documents are incorporated herein by reference.

第1の光波長フィルタ14及び第2の光波長フィルタ16は,一定の範囲又は特定の波長を有する光だけを透過させるフィルタであり,例えば,バンドパスフィルタである。本実施形態においては,第1の光波長フィルタ14及び第2の光波長フィルタ16は,四光波混合により入射されたパルス光と調整光から生成された光(いわゆる,アイドラ光)のみを透過するように設計されている。 The first optical wavelength filter 14 and the second optical wavelength filter 16 are filters that transmit only light having a certain range or specific wavelength, and are, for example, bandpass filters. In the present embodiment, the first optical wavelength filter 14 and the second optical wavelength filter 16 transmit only the light generated by the four-wave mixing and the light generated from the adjustment light (so-called idler light). Designed to be

本実施形態の光遅延制御器における四光波混合法を用いた場合の動作を説明する。パルス発生器4で生成されたパルス光(λ1)が分波器5で分波され,一方の波が第1の波長変換器1の第1の非線形光学素子13に入力される。第1の非線形光学素子13には,パルス光(λ1)とともに,パルス光の波長を変換するために周波数が制御された調整光(λp1)が入力される。第1の非線形光学素子13においてパルス光と調整光とを用いて,四光波混合を行う。これにより,第1の非線形光学素子13からは,パルス光(λ1)と,調整光(λp1),アイドラ光(λ2)の3つの光が出力される。四光波混合により,入射されたパルス光(λ1)と調整光(λp1)から,変換されたアイドラ光である変換光(λ2)が出力される。図6(a)は,この波長変換の原理を示す図である。本発明においては,第1の波長変換において,基本的には,各波長に対応する角速度には同一の下つき符号を付してある。ωp1とωとの差に相当する角速度分だけωp1よりずれた角速度を有するωが生ずる。この変換光(λ2)のみを第1の光波長フィルタ14で取り出し,光遅延器2へ入射する。 The operation when the four-wave mixing method is used in the optical delay controller of this embodiment will be described. The pulsed light (λ 1 ) generated by the pulse generator 4 is demultiplexed by the demultiplexer 5, and one of the waves is input to the first nonlinear optical element 13 of the first wavelength converter 1. The first nonlinear optical element 13 is supplied with the adjustment light (λ p1 ) whose frequency is controlled in order to convert the wavelength of the pulse light together with the pulse light (λ 1 ). In the first nonlinear optical element 13, four-wave mixing is performed using pulsed light and adjustment light. As a result, the first nonlinear optical element 13 outputs three lights of pulsed light (λ 1 ), adjustment light (λ p1 ), and idler light (λ 2 ). By four-wave mixing, converted light (λ 2 ) that is converted idler light is output from the incident pulse light (λ 1 ) and adjustment light (λ p1 ). FIG. 6A is a diagram showing the principle of this wavelength conversion. In the present invention, in the first wavelength conversion, basically the same subscript is attached to the angular velocity corresponding to each wavelength. ω 2 having an angular velocity shifted from ω p1 by an angular velocity corresponding to the difference between ω p1 and ω 1 is generated. Only the converted light (λ 2 ) is extracted by the first optical wavelength filter 14 and is incident on the optical delay device 2.

光遅延器2から出力されたパルス光(λ2)は,一定の遅延量を有しており,第2の波長変換器の第2の非線形光学素子15に入力される。第2の非線形光学素子15には,パルス光(λ2)とともに,パルス光の波長を変換するために周波数が制御された調整光(λp2)が入力される。第2の非線形光学素子15においてパルス光と調整光とを用いて,四光波混合を行う。これにより,第2の非線形光学素子15からは,パルス光(λ2)と,調整光(λp2),アイドラ光(λ1)の3つの光が出力される。四光波混合により,パルス光と調整光から,変換されたアイドラ光である変換光(λ1)が出力される。図6(b)は,この波長変換の原理を示す図である。この変換光(λ1)のみを第2の光波長フィルタ14で取り出し,出力する。出力されたパルス光(λ1)は,分波器5で分波された残りの光(λ1)に対して,所定の遅延量をもった第1の波長変換器1に入射された光と同じ波長となるため,本発明の遅延制御器を用いて時間分解計測を行うことができる。 The pulsed light (λ 2 ) output from the optical delay device 2 has a certain delay amount and is input to the second nonlinear optical element 15 of the second wavelength converter. The second nonlinear optical element 15, together with the pulsed light (lambda 2), the frequency is controlled adjustment light (lambda p2) is input to convert the wavelength of the pulsed light. In the second nonlinear optical element 15, four-wave mixing is performed using pulsed light and adjustment light. As a result, the second nonlinear optical element 15 outputs three lights of pulsed light (λ 2 ), adjustment light (λ p2 ), and idler light (λ 1 ). By four-wave mixing, converted light (λ 1 ), which is converted idler light, is output from the pulse light and the adjustment light. FIG. 6B shows the principle of wavelength conversion. Only this converted light (λ 1 ) is extracted by the second optical wavelength filter 14 and output. The output pulse light (λ 1 ) is incident on the first wavelength converter 1 having a predetermined delay amount with respect to the remaining light (λ 1 ) demultiplexed by the demultiplexer 5. Therefore, time-resolved measurement can be performed using the delay controller of the present invention.

第1の波長変換器1及び第2の波長変換器3の組みあわせは,これらの実施形態に限られるものではない。例えば,第1の波長変換器として,第1の実施形態に係る第1の波長変換器,つまり半導体光増幅器6とサーキュレータ7で構成し,第2の波長変換器として,第2の実施形態に係る第2の波長変換器,つまり第2の非線形光学素子15と第2の光波長フィルタ16で構成してもよい。   The combination of the first wavelength converter 1 and the second wavelength converter 3 is not limited to these embodiments. For example, the first wavelength converter includes the first wavelength converter according to the first embodiment, that is, the semiconductor optical amplifier 6 and the circulator 7, and the second wavelength converter includes the second wavelength converter according to the second embodiment. The second wavelength converter, that is, the second nonlinear optical element 15 and the second optical wavelength filter 16 may be used.

図7は,本発明のある実施形態に係る光遅延制御器の基本構成を説明するためのブロック図である。図7に示されるように,この光制御遅延器は,光を分波及び合波する分波・合波器20と,分波・合波器20により分波された一方の光が入射する波長変換器21と,波長変換器21により波長が変換された光が入力される光遅延器2と,光遅延器2からの出力光を折り返すための第1の折り返し手段22と,分波・合波器20により分波された残りの光を,分波・合波器20へ向けて折り返すための第2の折り返し手段23とを有する。   FIG. 7 is a block diagram for explaining a basic configuration of an optical delay controller according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, this optical control delay device receives a demultiplexer / multiplexer 20 for demultiplexing and multiplexing light and one light demultiplexed by the demultiplexer / multiplexer 20. A wavelength converter 21, an optical delay device 2 to which light having a wavelength converted by the wavelength converter 21 is input, a first return means 22 for returning output light from the optical delay device 2, Second light returning means 23 for returning the remaining light demultiplexed by the multiplexer 20 toward the demultiplexer / multiplexer 20 is provided.

分波・合波器20は,入射光を分波することができるとともに,入射した複数の光を合波することができる装置である。分波・合波器20は,既に知られている。分波・合波器20は,たとえば,既に知られた光学素子を組み合わせて製作することができる。光遅延器2は先に説明したものを適宜用いることができる。波長変換器21は,先に説明した第1の波長変換器と同一のものを適宜用いることができる。折り返し手段22,23は,光を折り返すためも手段である。折り返し手段22,23の例は,ミラーである。このような構成を有するため,分波・合波器20により分波され,第2の折り返し手段23により前記分波・合波器20へ向けて折り返された光(第1の光)と;波長変換器21に入射され,光遅延器2を経て,折り返し手段22により折り返され,光遅延器2及び波長変換器21を経て,分波・合波器20へ向けて出力された光(第2の光)とが,分波・合波器20において合波される。そして,これらの光(第1の光及び第2の光)の間の遅延時間を,制御できる。   The demultiplexer / multiplexer 20 is a device that can demultiplex incident light and can multiplex a plurality of incident lights. The demultiplexer / multiplexer 20 is already known. The demultiplexer / multiplexer 20 can be manufactured by combining, for example, known optical elements. As the optical delay device 2, the one described above can be used as appropriate. As the wavelength converter 21, the same one as the first wavelength converter described above can be used as appropriate. The folding means 22 and 23 are also means for folding the light. An example of the folding means 22 and 23 is a mirror. Since it has such a configuration, the light (first light) that has been demultiplexed by the demultiplexing / multiplexing unit 20 and folded back toward the demultiplexing / multiplexing unit 20 by the second folding unit 23; Light that enters the wavelength converter 21, passes through the optical delay device 2, is turned up by the turn-back means 22, passes through the optical delay device 2 and the wavelength converter 21, and is output to the demultiplexing / multiplexing device 20 2) is multiplexed by the demultiplexer / multiplexer 20. The delay time between these lights (first light and second light) can be controlled.

また,先に説明した光制御遅延器と異なり,1つの波長変換器を用いて遅延時間を制御できるため装置を容易に制御でき,装置をコンパクトにすることができ,装置のコストも軽減できる。   Further, unlike the optical control delay device described above, the delay time can be controlled using one wavelength converter, so that the device can be easily controlled, the device can be made compact, and the cost of the device can be reduced.

この光遅延制御器は,折り返し手段22により折り返され,波長変換器21に再度光遅延器2を経て出力された光が,分波・合波器20に戻されて,分波・合波器20により分波された残りの光と同一方向に出力される。このようにすることで,分波・合波器20により分波され,対象物へ向けて最初に出力された光と,所定の遅延時間をもって同一経路を経た光を対象物へ向けて出力することができる。   This optical delay controller is turned back by the turn-back means 22, and the light output to the wavelength converter 21 through the optical delay device 2 again is returned to the branching / multiplexing unit 20, where the branching / multiplexing unit is returned. 20 is output in the same direction as the remaining light demultiplexed by 20. By doing in this way, the light demultiplexed by the demultiplexer / multiplexer 20 and output first to the target and the light having the same path with a predetermined delay time are output to the target. be able to.

図8は,本発明のある実施形態に係る光遅延制御器の基本構成を説明するためのブロック図である。図8に示されるように,この光遅延制御器は,分波器5と波長変換器21の間にさらにサーキュレータ25を含む。そして,サーキュレータ25は,分波器5により分波された一方の光がサーキュレータ25へ入射した場合,この入射光を波長変換器21へ向けて出力する。一方,サーキュレータ25は,折り返し手段22により折り返され,波長変換器21に再度光遅延器2を経て出力された光がサーキュレータ25へ入射した場合,波長変換器21へ戻らないように出力する。光遅延器2及びサーキュレータ25を経た光は,対象物へと向けて出力される。   FIG. 8 is a block diagram for explaining a basic configuration of an optical delay controller according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the optical delay controller further includes a circulator 25 between the duplexer 5 and the wavelength converter 21. The circulator 25 outputs the incident light toward the wavelength converter 21 when one of the lights demultiplexed by the demultiplexer 5 enters the circulator 25. On the other hand, when the circulator 25 is turned back by the turn-back means 22 and the light output to the wavelength converter 21 through the optical delay device 2 again enters the circulator 25, the circulator 25 outputs the light so as not to return to the wavelength converter 21. The light that has passed through the optical delay device 2 and the circulator 25 is output toward the object.

本発明は,分光分析装置などの分野において好適に利用されうる。 The present invention can be suitably used in fields such as a spectroscopic analyzer.

本発明は,テラヘルツ領域(100GHzから10THz)の電磁波の発生・検出及び分光にも用いることができる The present invention can also be used for generation and detection of electromagnetic waves in the terahertz region (100 GHz to 10 THz) and spectroscopy.

1 第1の波長変換器
2 光遅延器
3 第2の波長変換器
4 光パルス発生器
5 分波器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st wavelength converter 2 Optical delay device 3 2nd wavelength converter 4 Optical pulse generator 5 Demultiplexer

Claims (15)

パルス光を分波する分波器(5)と,
前記分波器(5)により分波された一方のパルス光が入射する第1の波長変換器(1)と,
前記第1の波長変換器(1)により波長が変換されたパルス光が入力される光遅延器(2)と,
光遅延器(2)により遅延が与えられたパルス光の波長を変換するための第2の波長変換器(3)と,
を具備し,
光遅延器(2)は,入射光の波長により,入射光に与える遅延量が異なるものであり,分波器(5)により分波された残りの光と,第1の波長変換器(1)に入射され,光遅延器(2)及び第2の波長変換器(3)を経て出力された光との間の遅延時間を制御できる,
光制御遅延器。
A demultiplexer (5) for demultiplexing pulsed light;
A first wavelength converter (1) on which one of the pulse lights demultiplexed by the demultiplexer (5) is incident;
An optical delay device (2) to which pulsed light whose wavelength has been converted by the first wavelength converter (1) is input;
A second wavelength converter (3) for converting the wavelength of the pulsed light delayed by the optical delay device (2);
Comprising
The optical delay device (2) differs in the amount of delay given to the incident light depending on the wavelength of the incident light. The remaining light demultiplexed by the demultiplexer (5) and the first wavelength converter (1 ) And the delay time between the light output from the optical delay device (2) and the second wavelength converter (3) can be controlled.
Light controlled delay device.
第2の波長変換器(3)は,
出力光の波長が,第1の波長変換器(1)に入射した光の波長となるように,入射光の波長を変化する,
請求項1に記載の光制御遅延器。
The second wavelength converter (3)
The wavelength of the incident light is changed so that the wavelength of the output light becomes the wavelength of the light incident on the first wavelength converter (1).
The optical control delay device according to claim 1.
前記分波器(5)に入射するパルス光を生成するための光パルス発生器(4)をさらに有し,
光パルス発生器(4)は,モード同期ファイバレーザを含む,
請求項1に記載の光制御遅延器。
An optical pulse generator (4) for generating pulsed light incident on the duplexer (5);
The optical pulse generator (4) includes a mode-locked fiber laser,
The optical control delay device according to claim 1.
前記分波器(5)に入射するパルス光を生成するための光パルス発生器(4)をさらに有し,
光パルス発生器(4)は,光コム発生器を含む,
請求項1に記載の光制御遅延器。
An optical pulse generator (4) for generating pulsed light incident on the duplexer (5);
The optical pulse generator (4) includes an optical comb generator,
The optical control delay device according to claim 1.
前記分波器(5)に入射するパルス光を生成するための光パルス発生器(4)をさらに有し,
光パルス発生器(4)は,半導体量子ドットコムレーザを含む,
請求項1に記載の光制御遅延器。
An optical pulse generator (4) for generating pulsed light incident on the duplexer (5);
The optical pulse generator (4) includes a semiconductor quantum dot comb laser,
The optical control delay device according to claim 1.
第1の波長変換器(1)は,
半導体光増幅器を用いた波長変換器である,
請求項1に記載の光制御遅延器。
The first wavelength converter (1)
It is a wavelength converter using a semiconductor optical amplifier.
The optical control delay device according to claim 1.
第1の波長変換器(1)は,
半導体光増幅器を含み,
周波数が制御された調整光と入射光とを混合することで,出力光の波長を変換する波長変換器であり,
調整光の周波数を制御することで,出力光の波長を制御し,これにより光遅延器(2)により与えられる遅延量を制御する,
請求項1に記載の光制御遅延器。
The first wavelength converter (1)
Including a semiconductor optical amplifier,
This is a wavelength converter that converts the wavelength of the output light by mixing the adjusting light with the frequency controlled and the incident light.
By controlling the frequency of the adjusting light, the wavelength of the output light is controlled, thereby controlling the delay amount given by the optical delay device (2).
The optical control delay device according to claim 1.
第1の波長変換器(1)は,
光ファイバである,
請求項1に記載の光制御遅延器。
The first wavelength converter (1)
Optical fiber,
The optical control delay device according to claim 1.
第1の波長変換器(1)は,
四光波混合により入射光の波長を変換する,半導体素子を用いた波長変換器である,
請求項1に記載の光制御遅延器。
The first wavelength converter (1)
It is a wavelength converter that uses semiconductor elements to convert the wavelength of incident light by four-wave mixing.
The optical control delay device according to claim 1.
第1の波長変換器(1)と,
第1の波長変換器(1)により波長が変換されたパルス光が入力される光遅延器(2)と,
光遅延器(2)により遅延が与えられたパルス光の波長を変換するための第2の波長変換器(3)と,
を具備し,
光遅延器(2)は,入射光の波長により,入射光に与える遅延量が異なるものである,
光制御遅延器。
A first wavelength converter (1);
An optical delay device (2) to which pulsed light having a wavelength converted by the first wavelength converter (1) is input;
A second wavelength converter (3) for converting the wavelength of the pulsed light delayed by the optical delay device (2);
Comprising
The optical delay device (2) differs in the amount of delay given to the incident light depending on the wavelength of the incident light.
Light controlled delay device.
パルス光の波長を変換するために第1の波長変換器(1)に入射される調整光と,第2の波長変換器(3)に入射される調整光の波長は同じである,
請求項10記載の光制御遅延器。
The adjustment light incident on the first wavelength converter (1) and the adjustment light incident on the second wavelength converter (3) in order to convert the wavelength of the pulsed light are the same.
The optical control delay device according to claim 10.
パルス光を分波及び合波する分波・合波器(20)と,
前記分波・合波器(20)により分波された一方の光が入射する波長変換器(21)と,
前記波長変換器(21)により波長が変換されたパルス光が入力される光遅延器(2)と,
前記光遅延器(2)からの出力光を折り返すための第1の折り返し手段(22)と,
前記分波・合波器(20)により分波された残りの光を,前記分波・合波器(20)へ向けて折り返すための第2の折り返し手段(23)と,
を具備し,
前記光遅延器(2)は,入射光の波長により,入射光に与える遅延量が異なるものであり,
前記分波・合波器(20)により分波され,前記第2の折り返し手段(23)により前記分波・合波器(20)へ向けて折り返された光と;波長変換器(21)に入射され,光遅延器(2)を経て,折り返し手段(22)により折り返され,光遅延器(2)及び波長変換器(21)を経て,前記分波・合波器(20)へ向けて出力された光とが,前記,前記分波・合波器(20)において合波され,これらの光の間の遅延時間を制御できる,
光制御遅延器。
A demultiplexer / multiplexer (20) for demultiplexing and multiplexing pulsed light;
A wavelength converter (21) on which one of the lights demultiplexed by the demultiplexer / multiplexer (20) is incident;
An optical delay device (2) to which pulsed light whose wavelength has been converted by the wavelength converter (21) is input;
First folding means (22) for folding output light from the optical delay device (2);
Second folding means (23) for folding the remaining light demultiplexed by the demultiplexing / multiplexing unit (20) toward the demultiplexing / multiplexing unit (20);
Comprising
The optical delay device (2) differs in the amount of delay given to the incident light depending on the wavelength of the incident light,
The light demultiplexed by the demultiplexer / multiplexer (20) and turned back toward the demultiplexer / multiplexer (20) by the second folding means (23); and the wavelength converter (21) , Through the optical delay device (2), turned back by the turn-back means (22), passed through the optical delay device (2) and the wavelength converter (21), and directed to the branching / multiplexing device (20). The output light is multiplexed in the demultiplexer / multiplexer (20), and the delay time between these lights can be controlled.
Light controlled delay device.
折り返し手段(22)により折り返され,波長変換器(21)に再度光遅延器(2)を経て出力された光は,分波器(5)に戻されて,分波器(5)により分波された残りの光と同一方向に出力される,
請求項12に記載の光制御遅延器。
The light that is folded back by the folding means (22) and output to the wavelength converter (21) again through the optical delay device (2) is returned to the demultiplexer (5) and demultiplexed by the demultiplexer (5). Output in the same direction as the remaining wave,
The optical control delay device according to claim 12.
パルス光を分波する分波器(5)と,
分波器(5)により分波された一方の光が入射する波長変換器(21)と,
波長変換器(21)により波長が変換されたパルス光が入力される光遅延器(2)と,
光遅延器(2)からの出力光を折り返すための折り返し手段(22)と,
を具備し,
光遅延器(2)は,入射光の波長により,入射光に与える遅延量が異なるものであり,分波器(5)により分波された残りの光と;波長変換器(21)に入射され,光遅延器(2)を経て,折り返し手段(22)により折り返され,波長変換器(21)に再度光遅延器(2)を経て出力された光との間の遅延時間を制御できる,
光制御遅延器であって,
前記分波器(5)と前記波長変換器(21)の間にさらにサーキュレータ(25)を含み,
前記サーキュレータ(25)は,
分波器(5)により分波された一方の光がサーキュレータ(25)へ入射した場合,この入射光を波長変換器(21)へ向けて出力し,
折り返し手段(22)により折り返され,再度前記光遅延器(2)を経て前記波長変換器(21)へ出力された光がサーキュレータ(25)へ入射した場合,前記波長変換器(21)へ戻らないように出力する,
光制御遅延器。
A demultiplexer (5) for demultiplexing pulsed light;
A wavelength converter (21) on which one of the lights demultiplexed by the demultiplexer (5) is incident;
An optical delay device (2) to which pulsed light whose wavelength has been converted by the wavelength converter (21) is input;
A folding means (22) for folding the output light from the optical delay device (2);
Comprising
The optical delay device (2) differs in the amount of delay applied to the incident light depending on the wavelength of the incident light, and the remaining light demultiplexed by the demultiplexer (5); enters the wavelength converter (21). The delay time between the optical delay device (2) and the light reflected by the return device (22) and output to the wavelength converter (21) through the optical delay device (2) can be controlled.
An optically controlled delay device,
A circulator (25) is further provided between the duplexer (5) and the wavelength converter (21);
The circulator (25)
When one light demultiplexed by the demultiplexer (5) is incident on the circulator (25), this incident light is output toward the wavelength converter (21),
When the light which is turned back by the turning means (22) and is output to the wavelength converter (21) again through the optical delay device (2) enters the circulator (25), the light is returned to the wavelength converter (21). Output so that there is no
Light controlled delay device.
請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の光制御遅延器を含む分光装置。   A spectroscopic device comprising the light control delay device according to claim 1.
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