JP2024029318A - Pulse light source and system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光パルスの振幅が凸であるブライトパルス、ならびに凹であるダークパルスを正負両方の位相で且つ様々な形状で実現可能なパルス光源及びそれを用いたシステムに関するものである。 The present invention relates to a pulsed light source that can realize bright pulses with convex amplitudes and dark pulses with concave amplitudes in both positive and negative phases and in various shapes, and a system using the same.
モード同期レーザは、光通信、光計測、光信号処理等に用いられる光パルス光源として幅広い用途を有する。モード同期レーザから発生するパルス形状は、一般にガウスパルスとなることが知られている(例えば、非特許文献1,2参照)。また、モード同期レーザは、共振器内にソリトン効果と呼ばれる非線形光学効果を用いることにより、sechパルスを発生することが出来る(例えば、非特許文献3参照)。
Mode-locked lasers have a wide range of uses as optical pulse light sources used in optical communications, optical measurement, optical signal processing, and the like. It is known that the pulse shape generated from a mode-locked laser is generally a Gaussian pulse (for example, see Non-Patent
一方、ガウス、sech以外のパルスをモード同期レーザから直接発生する方法として、本発明者らは、発生したい光パルス形状に応じて振幅・位相特性を適切に設計した光フィルタを、モード同期レーザの共振器内に挿入することにより、ガウス、sech以外であっても所望の時間波形をもつパルス列を発生可能な光ファンクションジェネレータを提案している(例えば、非特許文献4,5,6,7参照)。この手法により、片指数関数、両指数関数、三角形、パラボラ、矩形、さらには任意のロールオフ率を有するナイキストパルスが、振幅変調(AM;Amplitude Modulation)または周波数変調(FM;Frequency Modulation)モード同期レーザから生成できることを明らかにしている。
On the other hand, as a method for directly generating pulses other than Gaussian and sech pulses from a mode-locked laser, the present inventors used an optical filter with appropriately designed amplitude and phase characteristics according to the shape of the optical pulse to be generated. have proposed an optical function generator that can generate a pulse train with a desired time waveform even if it is not Gaussian or Sec by inserting it into a resonator (for example, see Non-Patent
これらのモード同期レーザでこれまで実現してきた光パルスの波形は、図1(a)に示すような、いずれもその振幅が正の電界の値において凸で、且つ両端の裾野がゼロとなる形状のボジティブパルスであった。一方、光パルスにはこの他にも、凹の形状を有するダークパルスが存在する。ダークパルスは、図1(c)に示すように、連続波(CW;continuous wave)光の一部がある形状で削り取られたパルスである。その例として、ダークソリトンが知られている。ダークソリトンとは、振幅がtanh(t/T)、強度がtanh2(t/T) = 1 - sech2(t/T)で与えられる光パルスである。ダークソリトンは、光ファイバ中の正常分散とカー効果とが釣り合うことで安定に伝搬する非線形パルスであり(例えば、非特許文献8,9参照)、光伝送用パルス(例えば、非特許文献10参照)としてのみならず光周波数コム(例えば、非特許文献11参照)としても有用である。
The waveforms of optical pulses that have been achieved so far with these mode-locked lasers are all shapes in which the amplitude is convex at positive electric field values and the bases at both ends are zero, as shown in Figure 1(a). It was a positive pulse. On the other hand, in addition to this optical pulse, there is also a dark pulse having a concave shape. A dark pulse is a pulse in which a part of continuous wave (CW) light is shaved off in a certain shape, as shown in FIG. 1(c). A known example is the dark soliton. A dark soliton is an optical pulse with an amplitude of tanh(t/T) and an intensity of tanh 2 (t/T) = 1 - sech 2 (t/T). A dark soliton is a nonlinear pulse that propagates stably by balancing the normal dispersion and Kerr effect in an optical fiber (see, for example, Non-Patent
しかしながら、図1(c)に示すようなダークソリトンは、光ファイバ中で正常分散とカー効果とが釣り合うことで得ることはできるものの、条件が限られ、何よりモード同期レーザで得ることは難しいパルスであり、実用性の妨げとなっているという課題があった。一方、ダークパルスとは対照的に、図1(b)に示すような、凸の光パルスにCWのオフセットが重畳されたブライトパルスが考えられる。 However, although dark solitons as shown in Fig. 1(c) can be obtained by balancing the normal dispersion and the Kerr effect in an optical fiber, the conditions are limited, and above all, it is difficult to obtain a pulsed soliton with a mode-locked laser. However, there was a problem in that this hindered practicality. On the other hand, in contrast to the dark pulse, a bright pulse can be considered, in which a CW offset is superimposed on a convex optical pulse, as shown in FIG. 1(b).
従来の光パルスは、その振幅が正の値で定義されたポジティブパルス(図1(a)参照)であるが、振幅が負電界の値で定義されるパルスとしてネガティブパルス(図1(d)参照)も存在する。このように、ネガティブパルスを生成することが出来るので、ポジティブパルスとの干渉により光を高い消光比でオンオフすることが可能となり、光信号処理への幅広い応用への期待が広がっている。 Conventional optical pulses are positive pulses whose amplitude is defined by a positive value (see Figure 1 (a)), but negative pulses whose amplitude is defined by the value of a negative electric field (see Figure 1 (d)). ) also exists. Since negative pulses can be generated in this way, it is possible to turn on and off light with a high extinction ratio through interference with positive pulses, and there are growing expectations for its wide range of applications in optical signal processing.
そこで、前述のブライトパルスと、ダークパルスとを容易に生成することができれば、ポジティブパルスとネガティブパルスとの関係と同様に、光信号処理への幅広い応用への期待が大きく広がる可能性がある。 Therefore, if the aforementioned bright pulses and dark pulses can be easily generated, there is a possibility that expectations for a wide range of applications in optical signal processing will be greatly expanded, similar to the relationship between positive pulses and negative pulses.
以上述べたことから明らかなように、正/負のCW、ポジティブ/ネガティブパルスを組み合わせると、(1)正のブライトパルス(図1(b)参照)、(2)正のダークパルス(図1(c)参照)、(3)負のブライトパルス(図1(e)参照)、(4)負のダークパルス(図1(f)参照)の4種類のパルスを定義することが出来る。(1)はポジティブパルス+正のCWオフセット、(2)はネガティブパルス+正のCWオフセット、(3)はポジティブパルス+負のCWオフセット、(4)はネガティブパルス+負のCWオフセットの組み合わせとして定義される。 As is clear from the above, when positive/negative CW and positive/negative pulses are combined, (1) positive bright pulse (see Figure 1(b)), (2) positive dark pulse (see Figure 1 (c)), (3) negative bright pulse (see FIG. 1(e)), and (4) negative dark pulse (see FIG. 1(f)). (1) is a positive pulse + positive CW offset, (2) is a negative pulse + positive CW offset, (3) is a positive pulse + negative CW offset, and (4) is a combination of negative pulse + negative CW offset. defined.
本発明は、このような課題を解決するためのものであり、正もしくは負の振幅を有する凸もしくは凹のパルス(正ブライト、正ダーク、負ブライト、負ダーク)を任意の形状でモード同期レーザから直接生成可能なパルス光源及びそれを用いたシステムを提供することを目的とする。 The present invention is intended to solve such problems, and is capable of generating a mode-locked laser with a convex or concave pulse (positive bright, positive dark, negative bright, negative dark) having a positive or negative amplitude in an arbitrary shape. The purpose of the present invention is to provide a pulsed light source that can be directly generated from a pulsed light source and a system using the same.
かかる目的を達成するために、本発明に係るパルス光源は、レーザ共振器内に光位相変調器(周波数変調器)と、光フィルタとを備える周波数変調モード同期レーザを有し、所望の光パルスの形状および連続波オフセット量に応じて前記光フィルタの振幅および位相特性を設定することにより、前記振幅および前記位相特性が可変であり、前記連続波オフセット量を有する前記所望の光パルスの形状を持つダークパルスおよびブライトパルスを発生するよう構成されていることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the pulsed light source according to the present invention has a frequency modulation mode-locked laser that includes an optical phase modulator (frequency modulator) and an optical filter in a laser resonator, and generates a desired optical pulse. By setting the amplitude and phase characteristics of the optical filter according to the shape and continuous wave offset amount, the amplitude and the phase characteristics are variable, and the shape of the desired optical pulse having the continuous wave offset amount can be set. The invention is characterized in that it is configured to generate dark pulses and bright pulses with
また、本発明に係るパルス光源において、光位相変調器は、繰り返し角周波数Ωmの正弦波で駆動され、光フィルタの前記振幅および前記位相特性は、前記光位相変調器の変調度、出力したいパルスのスペクトルA(ω)、前記連続波オフセット量を与えるsinc関数S(ω) = sin(ωτ/2)/ω(τ= 2π/Ωm)、ならびにA(ω)およびS(ω)を前記繰り返し角周波数Ωmの整数倍だけ正または負にシフトした関数A(ω-nΩm)、A(ω+nΩm)、S(ω-nΩm)、S(ω+nΩm)、(n:整数)用いて与えられることが好ましい。さらに、前記光フィルタにおいて、出力したい光パルスのスペクトル幅に応じて、その振幅および位相特性に帯域制限を設けてもよい。 Further, in the pulsed light source according to the present invention, the optical phase modulator is driven by a sine wave with a repetition angular frequency Ω m , and the amplitude and the phase characteristics of the optical filter are the modulation degree of the optical phase modulator and the desired output. The pulse spectrum A(ω), the sinc function S(ω) = sin(ωτ/2)/ω (τ= 2π/Ω m ) giving the continuous wave offset amount, and A(ω) and S(ω) Functions A(ω-nΩ m ), A(ω+nΩ m ), S(ω-nΩ m ) , S(ω+nΩ m ), ( n: an integer). Furthermore, in the optical filter, a band limit may be provided to the amplitude and phase characteristics of the optical pulse depending on the spectral width of the optical pulse to be output.
また、本発明に係るパルス光源において、前記光フィルタは、前記スペクトルA(ω)および前記連続波オフセット量を与えるsinc関数S(ω)の符号を正または負にとることにより、その組み合わせに応じて正のブライトパルス、正のダークパルス、負のブライトパルス、負のダークパルスの4種類のパルスを発生するよう構成されていてもよい。 Further, in the pulsed light source according to the present invention, the optical filter is configured to adjust the sign of the spectrum A(ω) and the sinc function S(ω) giving the continuous wave offset amount to be positive or negative depending on the combination thereof. It may be configured to generate four types of pulses: a positive bright pulse, a positive dark pulse, a negative bright pulse, and a negative dark pulse.
本発明に係るパルス光源を用いたシステムは、本発明に係るパルス光源を用いていることを特徴とする。 A system using a pulsed light source according to the present invention is characterized by using the pulsed light source according to the present invention.
本発明によれば、正もしくは負の振幅を有する凸もしくは凹のパルス(正ブライト、正ダーク、負ブライト、負ダーク)を任意の形状でモード同期レーザから直接生成可能なパルス光源及びそれを用いたシステムを提供することができる。本発明に係るパルス光源は、モード同期レーザの共振器内に挿入した光フィルタの振幅・位相特性に応じて様々な波形の正/負・ブライト/ダークパルス列を高い光信号対雑音比(OSNR;Optical Signal to Noise Ratio)で発生することができる。従って、モード同期レーザを用いる簡便な構成で任意の正/負・ブライト/ダークパルスを生成できることから、光計測や光信号処理用の高機能且つ高品質なパルス光源を提供することができる。 According to the present invention, a pulsed light source capable of directly generating convex or concave pulses (positive bright, positive dark, negative bright, negative dark) having positive or negative amplitude in any shape from a mode-locked laser, and a pulsed light source using the same, can be used. We can provide a system that The pulsed light source according to the present invention generates positive/negative, bright/dark pulse trains of various waveforms with a high optical signal-to-noise ratio (OSNR; Optical Signal to Noise Ratio). Therefore, arbitrary positive/negative, bright/dark pulses can be generated with a simple configuration using a mode-locked laser, making it possible to provide a highly functional and high-quality pulsed light source for optical measurement and optical signal processing.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の実施形態におけるパルス光源の構成概略図を、図2に示す。光ファイバ1がレーザリング共振器を構成しており、共振器は、利得媒質として用いる光増幅器2、モードロッカとして用いる光位相変調器3、および振幅・位相特性を任意に設定可能な光フィルタ4を備える。光増幅器2には、一般的な光増幅器を用いる。好適には、エルビウム添加ファイバ増幅器(EDFA: Erbium-Doped Fiber Amplifier)、半導体光増幅器(SOA: Semiconductor Optical Amplifier)、固体レーザ素子等を用いることができる。光位相変調器3には、電気光学結晶の屈折率を電気信号で変化させて、出力光の位相を変調する変調器を用いる。好適には、LN(LiNbO3)結晶を用いた位相変調器等を用いることができる。光位相変調器3は、外部から周波数fm(角周波数Ωm = 2πfm)、変調度MPMの正弦波MPM cos(Ωmt)で駆動する。光フィルタ4には、LCoS等で構成されるプログラマブル光フィルタを用いることができる。後述するように、形状が非対称なパルス波形の生成を想定し、光フィルタ4は振幅(透過)特性だけでなく位相特性も制御できることが望ましい。
Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
FIG. 2 shows a schematic diagram of the configuration of a pulsed light source in an embodiment of the present invention. An
本パルス光源を用いて、振幅がap(t)で与えられる光パルス(図1(a)のポジティブパルス)を生成するためには、光フィルタ4の伝達関数FFp(ω)を、式(1)のように設計すればよい(例えば、非特許文献5参照)。ここで、Ap(ω)はap(t)のスペクトル、nは-∞~∞の整数、Jn(x)はn次の第1種ベッセル関数である。式(1)の伝達関数は、位相変調exp(iMPM cosΩmt)および光フィルタFFp(ω)で与えられる光パルスap(t)のマスター方程式である式(2)から得られる(Fはフーリエ変換を表す)。ここで、Gは利得、Lは共振器の損失であり、GL = 1とおいている。
Using this pulsed light source, in order to generate an optical pulse whose amplitude is given by a p (t) (the positive pulse in Fig. 1(a)), the transfer function F Fp (ω) of the
式(2)において、振幅がan(t) = -ap(t)、スペクトルがAn(ω) = - Ap(ω)で与えられる光パルス(ネガティブパルス)のマスター方程式を考える。an(t)を生成するための光フィルタ4の伝達関数をFFn(ω)とおくと、an(t)のマスター方程式は、式(3)で与えられる。式(3)は、式(4)とも書けることから、式(2)と式(4)より、FFn(ω)は、FFn(ω)=-FFp(ω)で与えられる。
In equation (2), consider the master equation of an optical pulse (negative pulse) whose amplitude is given by a n (t) = -a p (t) and whose spectrum is given by A n (ω) = - A p (ω). Letting the transfer function of the
次に、図1(b)に示す正のブライトパルスapb(t)の生成について述べる。apb(t)は、ap(t)に正のCWオフセットが重畳されたパルスとして定義される。このCWオフセットを1周期(時間幅τ =2π/Ωm)ごとにap(t)に重畳すると考えると、apb(t)の波形は、パルス幅がτの矩形波Rτ(t)を用いて、式(5)で与えられる。ここで、γは矩形波の振幅を表し、オフセットの高さを表している。apb(t)のスペクトルApb(ω)は、式(5)のフーリエ変換より、式(6)で与えられる。ここで、右辺1項目のAp(ω)はap(t)のフーリエ変換、右辺2項目のsinc関数 2sin(ωτ/2)/ωは矩形波Rτ(t)のフーリエ変換である。従って、apb(t)を生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)は、式(6)を式(1)に代入して、式(7)で与えられる。
Next, the generation of the positive bright pulse a pb (t) shown in FIG. 1(b) will be described. a pb (t) is defined as a pulse with a positive CW offset superimposed on a p (t). Considering that this CW offset is superimposed on a p (t) every cycle (time width τ =2π/Ω m ), the waveform of a pb (t) is a rectangular wave R τ (t) with a pulse width of τ. is given by equation (5). Here, γ represents the amplitude of the rectangular wave and represents the height of the offset. The spectrum A pb (ω) of a pb (t) is given by Equation (6) from the Fourier transform of Equation (5). Here, the first item on the right side, A p (ω), is the Fourier transform of a p (t), and the second item on the right side, the sinc function 2sin(ωτ/2)/ω, is the Fourier transform of the rectangular wave R τ (t). Therefore, the transfer function F Fpb (ω) of the
同様にして、図1(c)に示す正のダークパルスについては、その振幅apd(t)およびスペクトルApd(ω)はそれぞれ、式(8)および式(9)で与えられる。従って、apd(t)を生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)は、式(9)を式(1)に代入し、式(10)で与えられる。
Similarly, for the positive dark pulse shown in FIG. 1(c), its amplitude a pd (t) and spectrum A pd (ω) are given by equations (8) and (9), respectively. Therefore, the transfer function F Fpb (ω) of the
また同様に、図1(e)および図1(f)にそれぞれ示す負のブライトパルスおよび負のダークパルスについては、その振幅anb(t)、and(t)およびスペクトルAnb(ω)、And(ω)はそれぞれ、式(11)、式(12)および式(13)および式(14)で与えられる。従って、anb(t)およびand(t)を生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)は、式(13)、(14)を式(1)に代入し、式(15)および式(16)で与えられる。
Similarly, for the negative bright pulse and negative dark pulse shown in FIGS. 1(e) and 1(f), respectively, their amplitudes a nb (t), a nd (t) and spectra A nb (ω) , A nd (ω) are given by equations (11), (12), (13), and (14), respectively. Therefore, the transfer function F Fpb (ω) of the
つまり、出力したいパルスのスペクトルA(ω)は、光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)を、Wオフセットを与えるsinc関数S(ω) = sin(ωτ/2)/ω(τ= 2π/Ωm)、ならびにA(ω)およびS(ω)を繰り返し角周波数Ωmの整数倍だけ正又は負にシフトした関数A(ω-nΩm)、A(ω+nΩm)、S(ω-nΩm)、S(ω+nΩm)(n:整数)を用いて与えられる。
In other words, the spectrum A(ω) of the pulse to be output is the transfer function F Fpb (ω) of the
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態では、正または負のブライトもしくはダークガウスパルスを発生することが出来る。正および負のガウスパルスの波形ap(t)、an(t)は、式(17)で与えられる。式(17)のフーリエ変換より、正および負のガウスパルスのスペクトルAp(ω)、An(ω)は、式(18)で与えられる。式(18)を式(7)、(10)、(15)、(16)に代入すると、正のブライトガウスパルス、正のダークガウスパルス、負のブライトガウスパルス、負のダークガウスパルスをそれぞれ生成するための光フィルタ4の形状を求めることが出来る。
[First embodiment]
In a first embodiment of the invention, positive or negative bright or dark Gaussian pulses can be generated. The waveforms a p (t), a n (t) of the positive and negative Gaussian pulses are given by equation (17). From the Fourier transform of equation (17), the spectra A p (ω) and A n (ω) of positive and negative Gaussian pulses are given by equation (18). Substituting equation (18) into equations (7), (10), (15), and (16), we obtain the positive bright Gaussian pulse, positive dark Gaussian pulse, negative bright Gaussian pulse, and negative dark Gaussian pulse, respectively. The shape of the
例えば、正のブライトガウスパルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)は、式(19)で与えられる。また、正のダークガウスパルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpd(ω)は、式(20)で与えられる。これらの光フィルタを共振器内に挿入することにより、正のブライトまたはダークガウスパルスを生成することが出来る。負のブライトおよびダークパルスを生成するための光フィルタFFnb(ω)、FFnd(ω)は、式(19)、(20)のFFpb(ω)、FFpd(ω)を用いて、FFnb(ω) = - FFpd(ω)、FFnd(ω) = - FFpb(ω)で与えられる。
For example, the transfer function F Fpb (ω) of the
本実施形態において、正のブライトガウスパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)の形状の一例を、図3(a)に示す。ここで、パルス幅T = 6 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 2としている。同図の黒い点は、光スペクトルの縦モード(10 GHz間隔)が存在する周波数を表している。FFpb(ω)は複素関数で与えられ、図3(a)の黒線はその絶対値|FFpb(ω)|を、灰色の線は位相arg FFpb(ω)を示している。FFpb(ω)には、波形を損なわない程度まで帯域制限を設けてもよい。図3(a)では、200 GHz (±100 GHz)の帯域制限を与えている。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図4(a)に示す。図4(a)の黒線は定常パルスの波形apb(t)、灰色の線はその位相arg apb(t)を示している。定常パルスの位相はほぼ一定であり、チャープのないブライトガウスパルスが出力できることが判る。
In this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpb (ω) of the
次に、本実施形態において、正のダークガウスパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpd(ω)の形状の一例を、図3(b)に示す。ここで、パルス幅T = 6 ps変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 1としている。ここで、FFpd(ω)には、200 GHz (±100 GHz)の帯域制限を与えている。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図4(b)に示す。図4(b)の黒線は定常パルスの波形apd(t)、灰色の線はその位相arg apd(t)を示している。定常パルスの位相はほぼ一定であり、チャープのないダークガウスパルスが出力できることが判る。
Next, in this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpd (ω) of the
さらに、本実施形態において、負のブライトガウスパルス、ダークガウスパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFnb(Ω)、FFnd(Ω)の形状の一例を、図3(c)、(d)にそれぞれ示す。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図4(c)、(d)に示す。定常パルスは、図4(b)のapd(t)、図4(a)のapb(t)と比べてπの位相差を有しており、負のブライト・ダークガウスパルスが出力できることが判る。
Furthermore, in this embodiment, examples of the shapes of the transfer functions F Fnb (Ω) and F Fnd (Ω) of the
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態では、正または負のブライトもしくはダークsechパルスを発生することが出来る。正および負のsechパルスの波形ap(t)、an(t)は、式(21)で与えられる。式(21)のフーリエ変換より、正および負のsechパルスのスペクトルAp(ω)、An(ω)は、式(22)で与えられる。式(22)を式(7)、(10)、(15)、(16)に代入すると、正のブライトsechパルス、正のダークsechパルス、負のブライトsechパルス、負のダークsechパルスをそれぞれ生成するための光フィルタ4の形状を求めることが出来る。
[Second embodiment]
In a second embodiment of the invention, positive or negative bright or dark sech pulses can be generated. The waveforms a p (t), a n (t) of the positive and negative sech pulses are given by equation (21). From the Fourier transform of equation (21), the spectra A p (ω) and A n (ω) of positive and negative sech pulses are given by equation (22). Substituting equation (22) into equations (7), (10), (15), and (16), we obtain the positive bright sech pulse, positive dark sech pulse, negative bright sech pulse, and negative dark sech pulse, respectively. The shape of the
例えば、正のブライトsechパルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)は、式(23)で与えられる。また、正のダークsechパルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpd(ω)は、式(24)で与えられる。これらの光フィルタを共振器内に挿入することにより、正のブライトまたはダークsechパルスを生成することが出来る。負のブライトおよびダークパルスを生成するための光フィルタFFnb(ω)、FFnd(ω)は、式(23)、(24)のFFpb(ω)、FFpd(ω)を用いて、FFnb(ω) = - FFpd(ω)、FFnd(ω) = - FFpb(ω)で与えられる。
For example, the transfer function F Fpb (ω) of the
本実施形態において、正のブライトsechパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)の形状の一例を、図5(a)に示す。ここで、パルス幅T = 6 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 2としている。ここで、FFpb(ω)には、200 GHz (±100 GHz)の帯域制限を与えている。同図の黒い点は光スペクトルの縦モード(10 GHz間隔)が存在する周波数を表している。FFpb(ω)は複素関数で与えられ、図5(a)の黒線はその絶対値|FFpb(ω)|を、灰色の線は位相arg FFpb(ω)を示している。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図6(a)に示す。図6(a)の黒線は定常パルスの波形apb(t)、灰色の線はその位相arg apb(t)を示している。定常パルスの位相はほぼ一定であり、チャープのないブライトsechパルスが出力できることが判る。
In this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpb (ω) of the
次に、本実施形態において、正のダークsechパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpd(ω)の形状の一例を、図5(b)に示す。ここで、パルス幅T = 6 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 1としている。ここで、FFpd(ω)には、200 GHz (±100 GHz)の帯域制限を与えている。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図6(b)に示す。図6(b)の黒線は定常パルスの波形apd(t)、灰色の線はその位相arg apd(t)を示している。定常パルスの位相はほぼ一定であり、チャープのないダークsechパルスが出力できることが判る。
Next, in this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpd (ω) of the
さらに、本実施形態において、負のブライトsechパルス、ダークsechパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFnb(ω)、FFnd(ω)の形状の一例を、図5(c)、(d)にそれぞれ示す。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図6(c)、(d)に示す。定常パルスは、図6(b)のapd(t)、図6(a)のapb(t)と比べてπの位相差を有しており、負のブライト・ダークsechパルスが出力できることが判る。
Furthermore, in this embodiment, examples of the shapes of the transfer functions F Fnb (ω) and F Fnd (ω) of the
[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態では、正または負のブライトもしくはダーク両指数関数パルスを発生することが出来る。正および負の両指数関数パルスの波形ap(t)、an(t)は、式(25)で与えられる。式(25)のフーリエ変換より、正および負の両指数関数パルスのスペクトルAp(ω)、An(ω)は、式(26)(両指数関数のフーリエ変換であるローレンツ関数)で与えられる。式(26)を式(7)、(10)、(15)、(16)に代入すると、正のブライト両指数関数パルス、正のダーク両指数関数パルス、負のブライト両指数関数パルス、負のブライト両指数関数パルスをそれぞれ生成するための光フィルタ4の形状を求めることが出来る。
[Third embodiment]
In a third embodiment of the invention, positive or negative bright or dark biexponential pulses can be generated. The waveforms a p (t), a n (t) of both positive and negative exponential pulses are given by equation (25). From the Fourier transform of equation (25), the spectra A p (ω) and A n (ω) of both positive and negative exponential pulses are given by equation (26) (Lorentz function, which is the Fourier transform of both exponential functions). It will be done. Substituting equation (26) into equations (7), (10), (15), and (16) yields a positive bright biexponential pulse, a positive dark biexponential pulse, a negative bright biexponential pulse, and a negative bright biexponential pulse. It is possible to determine the shape of the
例えば、正のブライト両指数関数パルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)は、式(27)で与えられる。また、正のダーク両指数関数パルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpd(ω)は、式(28)で与えられる。これらの光フィルタを共振器内に挿入することにより、正のブライトまたはダーク両指数関数パルスを生成することが出来る。負のブライトおよびダークパルスを生成するための光フィルタFFnb(ω)、FFnd(ω)は、式(27)、(28)のFFpb(ω)、FFpd(ω)を用いてFFnb(ω) = - FFpd(ω)、FFnd(ω) = - FFpb(ω)で与えられる。
For example, the transfer function F Fpb (ω) of the
本実施形態において、正のブライト両指数関数パルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)の形状の一例を、図7(a)に示す。ここで、パルス幅T = 6.25 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 2としている。ここで、FFpb(ω)には、440 GHz (±220 GHz)の帯域制限を与えている。同図の黒い点は、光スペクトルの縦モード(10 GHz間隔)が存在する周波数を表している。FFpb(ω)は複素関数で与えられ、図7(a)の黒線はその絶対値|FFpb(ω)|を、灰色の線は位相arg FFpb(ω)を示している。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図8(a)に示す。図8(a)の黒線は定常パルスの波形apb(t)、灰色の線はその位相arg apb(t)を示している。定常パルスの位相はほぼ一定であり、チャープのないブライト両指数関数パルスが出力できることが判る。
In this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpb (ω) of the
次に、本実施形態において、正のダーク両指数関数パルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpd(ω)の形状の一例を、図7(b)に示す。ここで、パルス幅T = 6.25 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 1としている。ここで、FFpd(ω)には、440 GHz (±220 GHz)の帯域制限を与えている。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図8(b)に示す。図8(b)の黒線は定常パルスの波形apd(t)、灰色の線はその位相arg apd(t)を示している。定常パルスの位相はほぼ一定であり、チャープのないダーク両指数関数パルスが出力できることが判る。
Next, in this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpd (ω) of the
さらに、本実施形態において、負のブライト両指数関数パルス、ダーク両指数関数パルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFnb(ω)、FFnd(ω)の形状の一例を、図7(c)、(d)にそれぞれ示す。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図8(c)、(d)に示す。定常パルスは、図8(b)のapd(t)、図8(a)のapb(t)と比べてπの位相差を有しており、負のブライト・ダーク両指数関数パルスが出力できることが判る。
Furthermore, in this embodiment, an example of the shapes of the transfer functions F Fnb (ω) and F Fnd (ω) of the
[第4の実施形態]
本発明の第4の実施形態では、電界振幅が三角形で定義される正または負のブライトもしくはダークパルスを発生することが出来る。正および負の三角パルスの波形ap(t)、an(t)は、式(29)で与えられる。式(29)のフーリエ変換より、正および負の三角パルスのスペクトルAp(ω)、An(ω)は、式(30)(sinc関数の2乗)で与えられる。式(30)を式(7)、(10)、(15)、(16)に代入すると、正のブライト三角パルス、正のダーク三角パルス、負のブライト三角パルス、負のブライト三角パルスをそれぞれ生成するための光フィルタ4の形状を求めることが出来る。
[Fourth embodiment]
In a fourth embodiment of the invention, positive or negative bright or dark pulses can be generated whose electric field amplitude is defined by a triangle. The waveforms a p (t) and a n (t) of the positive and negative triangular pulses are given by equation (29). From the Fourier transform of equation (29), the spectra A p (ω) and A n (ω) of the positive and negative triangular pulses are given by equation (30) (square of the sinc function). Substituting equation (30) into equations (7), (10), (15), and (16), we obtain the positive bright triangular pulse, positive dark triangular pulse, negative bright triangular pulse, and negative bright triangular pulse, respectively. The shape of the
例えば、正のブライト三角パルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)は、式(31)で与えられる。また、正のダーク三角パルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpd(ω)は、式(32)で与えられる。これらの光フィルタを共振器内に挿入することにより、正のブライトまたはダーク三角パルスを生成することが出来る。負のブライトおよびダークパルスを生成するための光フィルタFFnb(ω)、FFnd(ω)は、式(31)、(32)のFFpb(ω)、FFpd(ω)を用いてFFnb(ω) = - FFpd(ω)、FFnd(ω) = - FFpb(ω)で与えられる。
For example, the transfer function F Fpb (ω) of the
本実施形態において、正のブライト三角パルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)の形状の一例を、図9(a)に示す。ここで、パルス幅T = 25 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 2.4としている。ここで、FFpd(ω)には、240 GHz (±120 GHz)の帯域制限を与えている。同図の黒い点は、光スペクトルの縦モード(10 GHz間隔)が存在する周波数を表している。FFpb(ω)は複素関数で与えられ、図9(a)の黒線はその絶対値|FFpb(ω)|を、灰色の線は位相arg FFpb(ω)を示している。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図10(a)に示す。図10(a)の黒線は定常パルスの波形apb(t)、灰色の線はその位相arg apb(t)を示している。定常パルスの位相はほぼ一定であり、チャープのないブライト三角パルスが出力できることが判る。
In this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpb (ω) of the
次に、本実施形態において、正のダーク三角パルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpd(ω)の形状の一例を、図9(b)に示す。ここでパルス幅T = 25 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 2としている。ここでFFpd(ω)には、240 GHz (±120 GHz)の帯域制限を与えている。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図10(b)に示す。図10(b)の黒線は定常パルスの波形apd(t)、灰色の線はその位相arg apd(t)を示している。定常パルスの位相はほぼ一定であり、チャープのないダーク三角パルスが出力できることが判る。
Next, in this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpd (ω) of the
さらに、本実施形態において、負のブライト三角パルス、ダーク三角パルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFnb(ω)、FFnd(ω)の形状の一例を、図9(c)、(d)にそれぞれ示す。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図10(c)、(d)に示す。定常パルスは図10(b)のapd(t)、図10(a)のapb(t)と比べてπの位相差を有しており、負のブライト・ダーク三角パルスが出力できることが判る。
Furthermore, in this embodiment, examples of the shapes of the transfer functions F Fnb (ω) and F Fnd (ω) of the
[第5の実施形態]
本発明の第5の実施形態では、第4の実施形態における電界振幅で定義した三角パルスではなく、強度(電界の2乗)が三角形で与えられる正または負のブライトもしくはダークパルスを発生することが出来る。正のブライトパルスの波形(電界振幅)apb(t)は、式(33)で与えられる。このとき、|apb(t)|2がブライト三角パルスを表している。式(33)のフーリエ変換より、本パルスのスペクトルApb(ω)は、式(34)(第1種ベッセル関数J2k(ω)(k: 整数)の級数)で与えられる。ここで、φ = cos-1(1/(1+γ))である。特に、γ = 1のときは、φ = π/3となり、式(34)は、式(35)で表される。式(34)あるいは(35)を式(7)に代入すると、電界強度が三角形で与えられる正のブライトパルスを生成するための光フィルタ4の形状FFpb(ω)を求めることが出来る。
[Fifth embodiment]
In the fifth embodiment of the present invention, instead of the triangular pulse defined by the electric field amplitude in the fourth embodiment, a positive or negative bright or dark pulse whose intensity (square of the electric field) is given by a triangle is generated. I can do it. The waveform (electric field amplitude) a pb (t) of the positive bright pulse is given by equation (33). At this time, |a pb (t)| 2 represents a bright triangular pulse. From the Fourier transform of equation (33), the spectrum A pb (ω) of this pulse is given by equation (34) (series of Bessel function of the first kind J 2k (ω) (k: integer)). Here, φ = cos -1 (1/(1+γ)). In particular, when γ = 1, φ = π/3, and equation (34) is expressed by equation (35). By substituting equation (34) or (35) into equation (7), the shape F Fpb (ω) of the
次に、正のダークパルスの波形(電界振幅)apd(t)は、式(36)で与えられる。このとき、|apd(t)|2がダーク三角パルスを表している。式(36)のフーリエ変換より、本パルスのスペクトルApd(ω)は、式(37)で与えられる。ここで、φ = cos-1(1/(1+γ))である。特に、γ = 1のときは、φ = π/2となり、式(37)は、式(38)で表される。式(37)あるいは(38)を式(10)に代入すると、電界強度が三角形で与えられる正のダークパルスを生成するための光フィルタ4の形状FFpd(ω)を求めることが出来る。
Next, the waveform (electric field amplitude) a pd (t) of the positive dark pulse is given by equation (36). At this time, |a pd (t)| 2 represents the dark triangular pulse. From the Fourier transform of equation (36), the spectrum A pd (ω) of this pulse is given by equation (37). Here, φ = cos -1 (1/(1+γ)). In particular, when γ = 1, φ = π/2, and equation (37) is expressed by equation (38). By substituting equation (37) or (38) into equation (10), the shape F Fpd (ω) of the
負のブライトパルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFnb(ω)は、式(37)または式(38)において、最後のω-1の項の符号を+から-に反転し、式(10)に代入して求まる。負のダークパルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFnd(ω)は、式(34)または式(35)において、最後のω-1の項の符号を+から-に反転し、式(7)に代入して求まる。
The transfer function F Fnb (ω) of the
本実施形態において、電界強度が三角形で与えられる正のブライトパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)の形状の一例を、図11(a)に示す。ここで、パルス幅T = 20 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 2としている。ここで、FFpd(ω)には、240 GHz (±120 GHz)の帯域制限を与えている。同図の黒い点は、光スペクトルの縦モード(10 GHz間隔)が存在する周波数を表している。FFpb(ω)は複素関数で与えられ、図11(a)の黒線はその絶対値|FFpb(ω)|を、灰色の線は位相arg FFpb(ω)を示している。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図12(a)に示す。図12(a)の黒線は定常パルスの波形apb(t)、灰色の線はその強度|apb(t)|2を示している。図12(a)の灰色の線および右の縦軸で示すように、電界強度が三角形の正のブライトパルスが得られていることがわかる。
In this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpb (ω) of the
次に、本実施形態において、電界強度が三角形で与えられる正のダークパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpd(ω)の形状の一例を、図11(b)に示す。ここでパルス幅T = 20 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 1としている。ここで、FFpd(ω)には、240 GHz (±120 GHz)の帯域制限を与えている。同図の黒い点は、光スペクトルの縦モード(10 GHz間隔)が存在する周波数を表している。FFpd(ω)は複素関数で与えられ、図11(b)の黒線はその絶対値|FFpd(ω)|を、灰色の線は位相arg FFpd(ω)を示している。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図12(b)に示す。図12(b)の黒線は定常パルスの波形apd(t)、灰色の線はその強度|apd(t)|2を示している。図12(b)の灰色の線および右の縦軸で示すように、電界強度が三角形の正のダークパルスが得られていることがわかる。
Next, in this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpd (ω) of the
さらに、本実施形態において、電界強度が三角形で与えられる負のブライトパルス、ダークパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFnb(ω)、FFnd(ω)の形状の一例を、図11(c)、(d)にそれぞれ示す。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図12(c)、(d)に示す。定常パルスは図12(b)のapd(t)、図12(a)のapb(t)を位相反転した波形となっており、図12(c)、(d)の灰色の線および右の縦軸で示すように、電界強度が三角形の負のブライト・ダークパルスが出力できることが判る。
Furthermore, in this embodiment, an example of the shape of the transfer functions F Fnb (ω) and F Fnd (ω) of the
[第6の実施形態]
本発明の第6の実施形態では、電界振幅がパラボラ(放物線)で与えられる正または負のブライトもしくはダークパルスを発生することが出来る。正および負のパラボラパルスの波形ap(t)、an(t)は、式(39)で与えられる。式(39)のフーリエ変換より、正および負のパラボラパルスのスペクトルAp(ω)、An(ω)は、式(40)(関数sin ω/ω3とcos ω/ω2の和又は差)で与えられる。式(40)を式(7)、(10)、(15)、(16)に代入すると、正のブライトパラボラパルス、正のダークパラボラパルス、負のブライトパラボラパルス、負のブライトパラボラパルスをそれぞれ生成するための光フィルタ4の形状を求めることが出来る。
[Sixth embodiment]
In a sixth embodiment of the invention, it is possible to generate positive or negative bright or dark pulses in which the electric field amplitude is given by a parabola. The waveforms a p (t), a n (t) of the positive and negative parabolic pulses are given by equation (39). From the Fourier transform of equation (39), the spectra A p (ω) and A n (ω) of positive and negative parabolic pulses can be expressed as equation (40) (the sum of the functions sin ω/ω 3 and cos ω/ω 2 or (difference). Substituting equation (40) into equations (7), (10), (15), and (16), we obtain positive bright parabolic pulse, positive dark parabolic pulse, negative bright parabolic pulse, and negative bright parabolic pulse, respectively. The shape of the
例えば、正のブライトパラボラパルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)は、式(41)で与えられる。また、正のダークパラボラパルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpd(ω)は、式(42)で与えられる。これらの光フィルタを共振器内に挿入することにより、正のブライトまたはダークパラボラパルスを生成することが出来る。負のブライトおよびダークパルスを生成するための光フィルタFFnb(ω)、FFnd(ω)は、式(41)、(42)のFFpb(ω)、FFpd(ω)を用いてFFnb(ω) = - FFpd(ω)、FFnd(ω) = - FFpb(ω)で与えられる。
For example, the transfer function F Fpb (ω) of the
本実施形態において、正のブライトパラボラパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)の形状の一例を、図13(a)に示す。ここで、パルス幅T = 25 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 2としている。ここで、FFpb(ω)には、640 GHz (±320 GHz)の帯域制限を与えている。同図の黒い点は、光スペクトルの縦モード(10 GHz間隔)が存在する周波数を表している。FFpb(ω)は複素関数で与えられ、図13(a)の黒線はその絶対値|FFpb(ω)|を、灰色の線は位相arg FFpb(ω)を示している。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図14(a)に示す。図14(a)の黒線は定常パルスの波形apb(t)、灰色の線はその位相arg apb(t)を示している。定常パルスの位相はほぼ一定であり、チャープのないブライトパラボラパルスが出力できることが判る。
In this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpb (ω) of the
次に、本実施形態において、正のダークパラボラパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpd(ω)の形状の一例を、図13(b)に示す。ここでパルス幅T = 25 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 1としている。ここで、FFpd(ω)には、640 GHz (±320 GHz)の帯域制限を与えている。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図14(b)に示す。図14(b)の黒線は定常パルスの波形apd(t)、灰色の線はその位相arg apd(t)を示している。定常パルスの位相はほぼ一定であり、チャープのないダークパラボラパルスが出力できることが判る。
Next, in this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpd (ω) of the
さらに、本実施形態において、負のブライトパラボラパルス、ダークパラボラパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFnb(ω)、FFnd(ω)の形状の一例を、図13(c)、(d)にそれぞれ示す。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図14(c)、(d)に示す。定常パルスは図14(b)のapd(t)、図14(a)のapb(t)と比べてπの位相差を有しており、負のブライト・ダークパラボラパルスが出力できることが判る。
Furthermore, in this embodiment, examples of the shapes of the transfer functions F Fnb (ω) and F Fnd (ω) of the
[第7の実施形態]
本発明の第7の実施形態では、第6の実施形態における電界振幅で定義したパラボラパルスではなく、強度(電界の2乗)がパラボラで与えられる正または負のブライトもしくはダークパルスを発生することが出来る。正のブライトパルスの波形(電界振幅)apb(t)は、式(43)で与えられる。このとき、|apb(t)|2がブライトパラボラパルスを表している。式(43)のフーリエ変換より、本パルスのスペクトルApb(ω)は、式(44)(関数J1(ω)/ω(J1(ω): 1次の第1種ベッセル関数))で与えられる。ここで、φ = sin-1(1/(1+γ)1/2)である。特にγ = 1のときは、φ = π/4となり、式(44)は、式(45)で表される。式(44)あるいは式(45)を式(7)に代入すると、電界強度がパラボラで与えられる正のブライトパルスを生成するための光フィルタ4の形状FFpb(ω)を求めることが出来る。
[Seventh embodiment]
In the seventh embodiment of the present invention, instead of the parabolic pulse defined by the electric field amplitude in the sixth embodiment, a positive or negative bright or dark pulse whose intensity (square of the electric field) is given by a parabola is generated. I can do it. The waveform (electric field amplitude) a pb (t) of the positive bright pulse is given by equation (43). At this time, |a pb (t)| 2 represents a bright parabolic pulse. From the Fourier transform of Equation (43), the spectrum A pb (ω) of this pulse is expressed as Equation (44) (function J 1 (ω)/ω (J 1 (ω): first-order Bessel function of the first kind)) is given by Here, φ = sin -1 (1/(1+γ) 1/2 ). In particular, when γ = 1, φ = π/4, and equation (44) is expressed by equation (45). By substituting equation (44) or equation (45) into equation (7), the shape F Fpb (ω) of the
次に、正のダークパルスの波形(電界振幅)apd(t)は、式(46)で与えられる。このとき、|apd(t)|2がダークパラボラパルスを表している。式(46)のフーリエ変換より、本パルスのスペクトルApd(ω)は、式(47) で与えられる。ここで、φ = sin-1(1/(1+γ)1/2)である。特にγ = 1のときは、φ = π/2となり、式(47)は、式(48)で表される。式(47)あるいは式(48)を式(10)に代入すると、電界強度がパラボラで与えられる正のダークパルスを生成するための光フィルタ4の形状FFpd(ω)を求めることが出来る。
Next, the waveform (electric field amplitude) a pd (t) of the positive dark pulse is given by equation (46). At this time, |a pd (t)| 2 represents the dark parabolic pulse. From the Fourier transform of equation (46), the spectrum A pd (ω) of this pulse is given by equation (47). Here, φ = sin -1 (1/(1+γ) 1/2 ). In particular, when γ = 1, φ = π/2, and equation (47) is expressed by equation (48). By substituting equation (47) or equation (48) into equation (10), the shape F Fpd (ω) of the
負のブライトパルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFnb(ω)は、式(47)または式(48)において、最後のω-1の項の符号を+から-に反転し、式(10)に代入して求まる。負のダークパルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFnd(ω)は、式(44)または式(45)において、最後のω-1の項の符号を+から-に反転し、式(7)に代入して求まる。
The transfer function F Fnb (ω) of the
本実施形態において、電界強度がパラボラで与えられる正のブライトパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)の形状の一例を、図15(a)に示す。ここでパルス幅T = 25 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 2としている。ここで、FFpb(ω)には、240 GHz (±120 GHz)の帯域制限を与えている。同図の黒い点は、光スペクトルの縦モード(10 GHz間隔)が存在する周波数を表している。FFpb(ω)は複素関数で与えられ、図15(a)の黒線はその絶対値|FFpb(ω)|を、灰色の線は位相arg FFpb(ω)を示している。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図16(a)に示す。図16(a)の黒線は定常パルスの波形apb(t)、灰色の線はその強度|apb(t)|2を示している。図16(a)の灰色の線および右の縦軸で示すように、電界強度がパラボラの正のブライトパルスが得られていることがわかる。
In this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpb (ω) of the
次に、本実施形態において、電界強度がパラボラで与えられる正のダークパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpd(ω)の形状の一例を、図15(b)に示す。ここで、パルス幅T = 25 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 2としている。ここで、FFpd(ω)には、240 GHz (±120 GHz)の帯域制限を与えている。同図の黒い点は、光スペクトルの縦モード(10 GHz間隔)が存在する周波数を表している。FFpd(ω)は複素関数で与えられ、図15(b)の黒線はその絶対値|FFpd(ω)|を、灰色の線は位相arg FFpd(ω)を示している。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図16(b)に示す。図16(b)の黒線は定常パルスの波形apd(t)、灰色の線はその強度|apd(t)|2を示している。図16(b)の灰色の線および右の縦軸で示すように、電界強度がパラボラの正のダークパルスが得られていることがわかる。
Next, in this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpd (ω) of the
さらに、本実施形態において、電界強度がパラボラで与えられる負のブライトパルス、ダークパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFnb(ω)、FFnd(ω)の形状の一例を、図15(c)、(d)にそれぞれ示す。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図16(c)、(d)に示す。定常パルスは、図16(b)のapd(t)、図16(a)のapb(t)を位相反転した波形となっており、図16(c)、(d)の灰色の線および右の縦軸で示すように、電界強度がパラボラの負のブライト・ダークパルスが出力できることが判る。
Furthermore, in this embodiment, an example of the shape of the transfer functions F Fnb (ω) and F Fnd (ω) of the
[第8の実施形態]
本発明の第8の実施形態では、正または負のブライトもしくはダーク矩形パルスを発生することが出来る。正および負の矩形パルスの波形ap(t)、an(t)は、式(49)で与えられる。式(49)のフーリエ変換より、正および負の矩形パルスのスペクトルAp(ω)、An(ω)は、式(50)(パルス幅Tで与えられるsin(ωT)/(ωT))で与えられる。式(50)を式(7)、(10)、(15)、(16)に代入すると、正のブライト矩形パルス、正のダーク矩形パルス、負のブライト矩形パルス、負のブライト矩形パルスをそれぞれ生成するための光フィルタ4の形状を求めることが出来る。
[Eighth embodiment]
In an eighth embodiment of the invention, positive or negative bright or dark rectangular pulses can be generated. The waveforms a p (t) and a n (t) of the positive and negative rectangular pulses are given by equation (49). From the Fourier transform of Equation (49), the spectra A p (ω) and A n (ω) of positive and negative rectangular pulses are expressed as Equation (50) (sin(ωT)/(ωT) given by pulse width T) is given by Substituting equation (50) into equations (7), (10), (15), and (16), we obtain the positive bright rectangular pulse, positive dark rectangular pulse, negative bright rectangular pulse, and negative bright rectangular pulse, respectively. The shape of the
例えば、正のブライト矩形パルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)は、式(51)で与えられる。また、正のダーク矩形パルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpd(ω)は、式(52)で与えられる。これらの光フィルタを共振器内に挿入することにより、正のブライトまたはダーク矩形パルスを生成することが出来る。負のブライトおよびダークパルスを生成するための光フィルタFFnb(ω)、FFnd(ω)は、式(51)、(52)のFFpb(ω)、FFpd(ω)を用いてFFnb(ω) = - FFpd(ω)、FFnd(ω) = - FFpb(ω)で与えられる。
For example, the transfer function F Fpb (ω) of the
本実施形態において、正のブライト矩形パルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)の形状の一例を、図17(a)に示す。ここでパルス幅T = 25 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 1としている。ここで、FFpb(ω)には、640 GHz (±320 GHz)の帯域制限を与えている。同図の黒い点は、光スペクトルの縦モード(10 GHz間隔)が存在する周波数を表している。FFpb(ω)は複素関数で与えられ、図17(a)の黒線はその絶対値|FFpb(ω)|を、灰色の線は位相arg FFpb(ω)を示している。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図18(a)に示す。図18(a)の黒線は定常パルスの波形apb(t)、灰色の線はその位相arg apb(t)を示している。定常パルスの位相はほぼ一定であり、チャープのないブライト矩形パルスが出力できることが判る。
In this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpb (ω) of the
次に、本実施形態において、正のダーク矩形パルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpd(ω)の形状の一例を、図17(b)に示す。ここで、パルス幅T = 25 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 1としている。ここで、FFpd(ω)には、640 GHz (±320 GHz)の帯域制限を与えている。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図18(b)に示す。図18(b)の黒線は定常パルスの波形apd(t)、灰色の線はその位相arg apd(t)を示している。定常パルスの位相はほぼ一定であり、チャープのないダーク矩形パルスが出力できることが判る。
Next, in this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpd (ω) of the
さらに、本実施形態において、負のブライト矩形パルス、ダーク矩形パルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFnb(ω)、FFnd(ω)の形状の一例を、図17(c)、(d)にそれぞれ示す。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図18(c)、(d)に示す。定常パルスは、図18(b)のapd(t)、図18(a)のapb(t)と比べてπの位相差を有しており、負のブライト・ダーク矩形パルスが出力できることが判る。
Furthermore, in this embodiment, examples of the shapes of the transfer functions F Fnb (ω) and F Fnd (ω) of the
[第9の実施形態]
本発明の第9の実施形態では、正または負のブライトもしくはダークナイキストパルスを発生することが出来る。正および負のナイキストパルスの波形ap(t)、an(t)は、式(53)で与えられる。ここで、ωN = π/T、α (0 ≦α≦ 1)はロールオフ率と呼ばれるパラメータである。式(53)のフーリエ変換より、正および負のナイキストパルスのスペクトルAp(ω)、An(ω)は、式(54)で与えられる。式(54)を式(7)、(10)、(15)、(16)に代入すると、正のブライトナイキストパルス、正のダークナイキストパルス、負のブライトナイキストパルス、負のブライトナイキストパルスをそれぞれ生成するための光フィルタ4の形状を求めることが出来る。
[Ninth embodiment]
In a ninth embodiment of the invention, positive or negative bright or dark Nyquist pulses can be generated. The waveforms a p (t) and a n (t) of the positive and negative Nyquist pulses are given by equation (53). Here, ω N = π/T and α (0≦α≦1) are parameters called roll-off rate. From the Fourier transform of equation (53), the spectra A p (ω) and A n (ω) of positive and negative Nyquist pulses are given by equation (54). Substituting equation (54) into equations (7), (10), (15), and (16), we obtain the positive bright Nyquist pulse, positive dark Nyquist pulse, negative bright Nyquist pulse, and negative bright Nyquist pulse, respectively. The shape of the
例えば、正のブライトナイキストパルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)は、式(55)で与えられる。また、正のダークナイキストパルスを生成するための光フィルタ4の伝達関数FFpd(ω)は、式(56)で与えられる。これらの光フィルタを共振器内に挿入することにより、正のブライトまたはダークナイキストパルスを生成することが出来る。負のブライトおよびダークパルスを生成するための光フィルタFFnb(ω)、FFnd(ω)は、式(55)、(56)のFFpb(ω)、FFpd(ω)を用いてFFnb(ω) = - FFpd(ω)、FFnd(ω) = - FFpb(ω)で与えられる。
For example, the transfer function F Fpb (ω) of the
本実施形態において、正のブライトナイキストパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpb(ω)の形状の一例を、図19(a)に示す。ここで、T = 12.5 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 2としている。ここで、FFpb(ω)には、α= 0.08のナイキストフィルタによる帯域制限を与えている。同図の黒い点は、光スペクトルの縦モード(10 GHz間隔)が存在する周波数を表している。FFpb(ω)は複素関数で与えられ、図19(a)の黒線はその絶対値|FFpb(ω)|を、灰色の線は位相arg FFpb(ω)を示している。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図20(a)に示す。図20(a)の黒線は定常パルスの波形apb(t)、灰色の線はその位相arg apb(t)を示している。定常パルスの位相はほぼ一定であり、チャープのないブライトナイキストパルスが出力できることが判る。
In this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpb (ω) of the
次に、本実施形態において、正のダークナイキストパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFpd(ω)の形状の一例を、図19(b)に示す。ここでT = 12.5 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz、オフセット振幅γ = 1、変調指数MPM = 1としている。ここで、FFpd(ω)には、α= 0.08のナイキストフィルタによる帯域制限を与えている。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図20(b)に示す。図20(b)の黒線は定常パルスの波形apd(t)、灰色の線はその位相arg apd(t)を示している。定常パルスの位相はほぼ一定であり、チャープのないダークナイキストパルスが出力できることが判る。
Next, in this embodiment, an example of the shape of the transfer function F Fpd (ω) of the
さらに、本実施形態において、負のブライトナイキストパルス、ダークナイキストパルスの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数FFnb(ω)、FFnd(ω)の形状の一例を、図19(c)、(d)にそれぞれ示す。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を図20(c)、(d)に示す。定常パルスは図20(b)のapd(t)、図20(a)のapb(t)と比べてπの位相差を有しており、負のブライト・ダークナイキストパルスが出力できることが判る。
Furthermore, in this embodiment, examples of the shapes of the transfer functions F Fnb (ω) and F Fnd (ω) of the
[第10の実施形態]
本発明の第10の実施形態では、電界振幅がtanh、電界強度が1 - sech2で与えられるダークソリトンを発生することが出来る。パルスの繰り返し1周期(-τ/2 < t < τ/2)で定義したダークソリトンの波形d(t)は、式(57)で与えられる。式(57)のフーリエ変換より、ダークソリトンのスペクトルD(ω)は、式(58)で与えられる。式(58)より、ダークソリトンを生成するための光フィルタ4の伝達関数Ftanh(ω)は、式(59)で与えられる。この光フィルタを共振器内に挿入することにより、ダークソリトンを生成することが出来る。
[Tenth embodiment]
In the tenth embodiment of the present invention, it is possible to generate dark solitons with an electric field amplitude of tanh and an electric field strength of 1 - sech 2 . The dark soliton waveform d(t) defined by one cycle of pulse repetition (-τ/2 < t < τ/2) is given by equation (57). From the Fourier transform of equation (57), the spectrum D(ω) of the dark soliton is given by equation (58). From equation (58), the transfer function F tanh (ω) of the
本実施形態において、ダークソリトンの生成に用いる光フィルタ4の伝達関数Ftanh(ω)の形状の一例を、図21に示す。ここで、パルス幅T = 2.5 ps、変調角周波数Ωm = 2π×10 GHz(繰り返し周波数20 GHz)、変調指数MPM = 2.4としている。ここで、Ftanh(ω)には、200 GHz (±100 GHz)の帯域制限を与えている。同図の黒い点は、光スペクトルの縦モード(10 GHz間隔)が存在する周波数を表している。Ftanh(ω)は複素関数で与えられ、図21(a)はその絶対値|Ftanh(ω)|を、図21(b)は位相arg Ftanh(ω)を示している。本フィルタを用いて、レーザの定常解を計算機解析により求めた結果を、図22に示す。図22(a)は定常パルスの強度|d(t)|2、図22(b)はその位相arg d(t)を示している。定常パルスの位相はほぼ一定であり、チャープのないダークソリトンが出力できることが判る。またt = ± 50 psで位相がπ反転していることが判る。
FIG. 21 shows an example of the shape of the transfer function F tanh (ω) of the
以下では具体的な実験例を示す。実験では、図23に示す光ファイバリング共振器(共振器長15 m)を用いている。光ファイバリング共振器は、高出力1.48μm半導体レーザ(LD;Laser Diode)6(波長1.56μmで発振する、繰り返し周波数20 GHzの高調波FMモード同期エルビウムファイバレーザ)と、半導体レーザ6からの励起光を光ファイバ共振器に結合する波長分割多重(WDM;Wavelength Division Multiplexing)カプラ7と、WDMカプラ7で結合された励起光を増幅する偏波保持エルビジウムファイバ5(ファイバ長は5m;図2の光増幅器2に対応)と、共振器長を可変にするPZT(lead zirconate titanate)素子10と、20%をレーザ出力とし、残り80%を光ファイバ共振器に分波するカプラ11と、カプラ11からの光を整流するアイソレータ12と、アイソレータ12及び周波数シンセサイザ16(20GHz)、位相シフタ15、アンプ14とそれぞれ接続される位相変調器8(図2の光位相変調器3に対応)と、位相変調器8からの光を波長フィルタ(エタロン)9を介して受けるLCoS素子13(図2の光フィルタ4に対応)とからなる。LCoS素子13からの光は、WDMカプラ7で結合される。
A specific experimental example will be shown below. In the experiment, an optical fiber ring resonator (resonator length 15 m) shown in Fig. 23 was used. The optical fiber ring resonator uses a high-power 1.48 μm semiconductor laser (LD; Laser Diode) 6 (a harmonic FM mode-locked erbium fiber laser with a repetition rate of 20 GHz that oscillates at a wavelength of 1.56 μm) and excitation from the
第1~9の実施形態で示したフィルタ関数FFpb(ω)、FFpd(ω)、FFnb(ω)、FFnd(ω)の振幅・位相特性を、ソフトウェアを用いてLCoS素子13(光フィルタ4)に実装している。LCoS素子の周波数分解能は1 GHzである。 The amplitude and phase characteristics of the filter functions F Fpb (ω), F Fpd (ω), F Fnb (ω), and F Fnd (ω) shown in the first to ninth embodiments are determined using software. It is mounted on the optical filter 4). The frequency resolution of the LCoS element is 1 GHz.
以下では、本発明の各実施形態の光フィルタ形状、発生させたパルスについて示す。なお、以下では、前述の正のダークパルス、正のブライトパルスについて示すが、負のブライトパルス、負のダークパルスは、その強度波形がそれぞれ正のダークパルス、正のブライトパルスの場合の時と同じ強度波形になるので、以下では割愛する。 Below, the optical filter shapes and generated pulses of each embodiment of the present invention will be shown. In addition, the above-mentioned positive dark pulse and positive bright pulse will be explained below, but the negative bright pulse and negative dark pulse are different from those whose intensity waveforms are a positive dark pulse and a positive bright pulse, respectively. Since the intensity waveforms are the same, they will be omitted below.
本発明の第1の実施形態におけるダークガウスパルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図24に示す。ここで、T = 3 ps、MPM = 1としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線は式(20)のFFpd(ω)(図3(b)参照)を400 GHzで帯域制限したフィルタ、黒線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。実験に用いたLCoS素子は、本来1 GHzの周波数分解能を有するものの、レーザの縦モード周波数の揺らぎを考慮して、縦モード間隔である20 GHzごとにFFpd(ω)をステップ状に近似し、これを実装している。 FIG. 24 shows the shape of the optical filter used to generate the dark Gaussian pulse in the first embodiment of the present invention. Here, T = 3 ps and M PM = 1. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpd (ω) (see Figure 3(b)) in equation (20) at 400 GHz, and the black line is a filter that approximates this with a step function every 20 GHz and implements it in the LCoS element. It has a filter shape. Although the LCoS element used in the experiment originally has a frequency resolution of 1 GHz, F Fpd (ω) was approximated in steps at every 20 GHz, which is the longitudinal mode interval, in consideration of fluctuations in the longitudinal mode frequency of the laser. , which implements this.
このフィルタを使って発生させたダークガウスパルスの波形および光スペクトルを、図25に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図24の光フィルタを用いて設計通りダークガウスパルスが発生できていることがわかる。 FIG. 25 shows the waveform and optical spectrum of a dark Gaussian pulse generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that the dark Gaussian pulse can be generated as designed using the optical filter of FIG.
次に、本発明の第1の実施形態におけるブライトガウスパルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図26に示す。ここで、T = 3 ps、MPM = 2としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線は式(19)のFFpb(ω)(図3(a)参照)を400 GHzで帯域制限したフィルタ、黒線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 Next, FIG. 26 shows the shape of the optical filter used to generate bright Gaussian pulses in the first embodiment of the present invention. Here, T = 3 ps and M PM = 2. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpb (ω) (see Figure 3 (a)) in equation (19) at 400 GHz, and the black line is a filter that approximates this with a step function every 20 GHz and implements it in the LCoS element. It has a filter shape.
このフィルタを使って発生させたブライトガウスパルスの波形および光スペクトルを図27に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図26の光フィルタを用いて設計通りブライトガウスパルスが発生できていることがわかる。 FIG. 27 shows the waveform and optical spectrum of a bright Gaussian pulse generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that bright Gaussian pulses can be generated as designed using the optical filter of FIG.
本発明の第2の実施形態におけるダークsechパルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図28に示す。ここで、T = 3 ps、MPM = 1としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線は式(24)のFFpd(ω)(図5(b)参照)を400 GHzで帯域制限したフィルタ、黒線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 FIG. 28 shows the shape of the optical filter used to generate the dark sech pulse in the second embodiment of the present invention. Here, T = 3 ps and M PM = 1. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpd (ω) (see Figure 5(b)) in equation (24) at 400 GHz, and the black line is a filter that approximates this with a step function every 20 GHz and implements it in the LCoS element. It has a filter shape.
このフィルタを使って発生させたダークsechパルスの波形および光スペクトルを、図29に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図28の光フィルタを用いて設計通りダークsechパルスが発生できていることがわかる。 FIG. 29 shows the waveform and optical spectrum of a dark sech pulse generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking its √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that the dark sech pulse can be generated as designed using the optical filter of FIG.
次に、本発明の第2の実施形態におけるブライトsechパルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図30に示す。ここで、T = 3 ps、MPM = 2としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線は式(23)のFFpb(ω)(図5(a)参照)を400 GHzで帯域制限したフィルタ、黒線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 Next, FIG. 30 shows the shape of the optical filter used to generate the bright sech pulse in the second embodiment of the present invention. Here, T = 3 ps and M PM = 2. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpb (ω) (see Figure 5(a)) in Equation (23) at 400 GHz, and the black line is a filter that approximates this with a step function every 20 GHz and implements it in the LCoS element. It has a filter shape.
このフィルタを使って発生させたブライトsechパルスの波形および光スペクトルを、図31に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図30の光フィルタを用いて設計通りブライトsechパルスが発生できていることがわかる。 FIG. 31 shows the waveform and optical spectrum of a bright sech pulse generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that bright sech pulses can be generated as designed using the optical filter of FIG. 30.
本発明の第3の実施形態におけるダーク両指数関数パルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図32に示す。ここで、T = 6.25 ps、MPM = 1としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線は式(28)のFFpd(ω)(図7(b)参照)を440 GHzで帯域制限したフィルタ、黒線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 FIG. 32 shows the shape of the optical filter used to generate the dark biexponential pulse in the third embodiment of the present invention. Here, T = 6.25 ps and M PM = 1. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that limits the band of F Fpd (ω) in equation (28) (see Figure 7 (b)) to 440 GHz, and the black line is a filter that approximates this with a step function every 20 GHz and implements it in the LCoS element. It has a filter shape.
このフィルタを使って発生させたダーク両指数関数パルスの波形および光スペクトルを、図33に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図32の光フィルタを用いて設計通りダーク両指数関数パルスが発生できていることがわかる。 FIG. 33 shows the waveform and optical spectrum of a dark biexponential pulse generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that the dark biexponential pulse can be generated as designed using the optical filter of FIG. 32.
次に、本発明の第3の実施形態におけるブライト両指数関数パルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図34に示す。ここで、T = 6.25 ps、MPM = 2としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線は式(27)のFFpb(ω)(図7(a)参照)を440 GHzで帯域制限したフィルタ、黒線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 Next, FIG. 34 shows the shape of the optical filter used to generate bright biexponential pulses in the third embodiment of the present invention. Here, T = 6.25 ps and M PM = 2. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpb (ω) (see Figure 7 (a)) in equation (27) at 440 GHz, and the black line is a filter that approximates this with a step function every 20 GHz and implements it in the LCoS element. It has a filter shape.
このフィルタを使って発生させたブライト両指数関数パルスの波形および光スペクトルを、図35に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図34の光フィルタを用いて設計通りブライト両指数関数パルスが発生できていることがわかる。 FIG. 35 shows the waveform and optical spectrum of a bright biexponential pulse generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that bright biexponential pulses can be generated as designed using the optical filter of FIG.
本発明の第4の実施形態における、電界振幅で定義したダーク三角パルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図36に示す。ここで、T = 12.5 ps、MPM = 2としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線は式(32)のFFpd(ω)(図9(b)参照)を320 GHzで帯域制限したフィルタ、黒線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 FIG. 36 shows the shape of the optical filter used to generate the dark triangular pulse defined by the electric field amplitude in the fourth embodiment of the present invention. Here, T = 12.5 ps and M PM = 2. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpd (ω) (see Figure 9(b)) in equation (32) at 320 GHz, and the black line is a filter that approximates this with a step function every 20 GHz and implements it in the LCoS element. It has a filter shape.
このフィルタを使って発生させた、電界振幅で定義したダーク三角パルスの波形および光スペクトルを、図37に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図36の光フィルタを用いて設計通り電界振幅で定義したダーク三角パルスが発生できていることがわかる。 FIG. 37 shows the waveform and optical spectrum of a dark triangular pulse defined by the electric field amplitude generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that a dark triangular pulse defined by the electric field amplitude can be generated as designed using the optical filter of FIG. 36.
次に、本発明の第4の実施形態における、電界振幅で定義したブライト三角パルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図38に示す。ここで、T = 12.5 ps、MPM = 2.4としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線は式(31)のFFpb(ω)(図9(a)参照)を320 GHzで帯域制限したフィルタ、黒線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 Next, FIG. 38 shows the shape of the optical filter used to generate the bright triangular pulse defined by the electric field amplitude in the fourth embodiment of the present invention. Here, T = 12.5 ps and M PM = 2.4. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpb (ω) (see Figure 9(a)) in Equation (31) to 320 GHz, and the black line is a filter that approximates this with a step function every 20 GHz and implements it in the LCoS element. It has a filter shape.
このフィルタを使って発生させた、電界振幅で定義したブライト三角パルスの波形および光スペクトルを、図39に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図38の光フィルタを用いて設計通り電界振幅で定義したブライト三角パルスが発生できていることがわかる。 FIG. 39 shows the waveform and optical spectrum of a bright triangular pulse defined by the electric field amplitude generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that a bright triangular pulse defined by the electric field amplitude can be generated as designed using the optical filter of FIG.
本発明の第5の実施形態における、強度(電界の2乗)で定義したダーク三角パルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図40に示す。ここで、T = 10 ps、MPM = 1としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線はFFpd(ω)(図11(b)参照)を600 GHzで帯域制限したフィルタ、黒線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 FIG. 40 shows the shape of an optical filter used to generate a dark triangular pulse defined by intensity (square of electric field) in the fifth embodiment of the present invention. Here, T = 10 ps and M PM = 1. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpd (ω) (see Figure 11(b)) at 600 GHz, and the black line is the filter shape that is approximated by a step function every 20 GHz and implemented in the LCoS element. .
このフィルタを使って発生させた、強度(電界の2乗)で定義したダーク三角パルスの波形および光スペクトルを、図41に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図40の光フィルタを用いて設計通り強度で定義したダーク三角パルスが発生できていることがわかる。 FIG. 41 shows the waveform and optical spectrum of a dark triangular pulse defined by intensity (square of electric field) generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that the dark triangular pulse defined by the intensity as designed can be generated using the optical filter of FIG.
次に、本発明の第5の実施形態における、強度(電界の2乗)で定義したブライト三角パルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図42に示す。ここで、T = 10 ps、MPM = 2としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線はFFpb(ω)(図11(a)参照)を540 GHzで帯域制限したフィルタ、黒線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 Next, FIG. 42 shows the shape of an optical filter used to generate a bright triangular pulse defined by intensity (square of electric field) in the fifth embodiment of the present invention. Here, T = 10 ps and M PM = 2. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpb (ω) (see Figure 11(a)) to 540 GHz, and the black line is the filter shape that is approximated by a step function every 20 GHz and implemented in the LCoS element. .
このフィルタを使って発生させた、強度(電界の2乗)ブライト三角パルスの波形および光スペクトルを、図43に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図42の光フィルタを用いて設計通り強度で定義したブライト三角パルスが発生できていることがわかる。 FIG. 43 shows the waveform and optical spectrum of an intensity (square of electric field) bright triangular pulse generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that the bright triangular pulse defined by the intensity can be generated as designed using the optical filter of FIG.
本発明の第6の実施形態における、電界振幅で定義したダークパラボラパルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図44に示す。ここで、T = 12.5 ps、MPM = 1としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線は式(42)のFFpd(ω)(図13(b)参照)を600 GHzで帯域制限したフィルタ、黒線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 FIG. 44 shows the shape of an optical filter used to generate a dark parabolic pulse defined by electric field amplitude in the sixth embodiment of the present invention. Here, T = 12.5 ps and M PM = 1. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpd (ω) (see Figure 13(b)) in equation (42) at 600 GHz, and the black line is a filter that approximates this with a step function every 20 GHz and implements it in the LCoS element. It has a filter shape.
このフィルタを使って発生させた、電界振幅で定義したダークパラボラパルスの波形および光スペクトルを、図45に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図44の光フィルタを用いて設計通り電界振幅で定義したダークパラボラパルスが発生できていることがわかる。 FIG. 45 shows the waveform and optical spectrum of a dark parabolic pulse defined by the electric field amplitude generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that the dark parabolic pulse defined by the electric field amplitude can be generated as designed using the optical filter of FIG.
次に、本発明の第6の実施形態における、電界振幅で定義したブライトパラボラパルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図46に示す。ここで、T = 12.5 ps、MPM = 2としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線は式(41)のFFpb(ω)(図13(a)参照)を600 GHzで帯域制限したフィルタ、黒線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 Next, FIG. 46 shows the shape of an optical filter used to generate a bright parabolic pulse defined by electric field amplitude in the sixth embodiment of the present invention. Here, T = 12.5 ps and M PM = 2. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpb (ω) (see Figure 13(a)) in equation (41) at 600 GHz, and the black line is a filter that approximates this with a step function every 20 GHz and implements it in the LCoS element. It has a filter shape.
このフィルタを使って発生させた、電界振幅で定義したブライトパラボラパルスの波形および光スペクトルを、図47に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図46の光フィルタを用いて設計通り電界振幅で定義したブライトパラボラパルスが発生できていることがわかる。 FIG. 47 shows the waveform and optical spectrum of a bright parabolic pulse defined by the electric field amplitude generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that a bright parabolic pulse defined by the electric field amplitude can be generated as designed using the optical filter shown in FIG.
本発明の第7の実施形態における、強度(電界の2乗)で定義したダークパラボラパルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図48に示す。ここで、T = 12.5 ps、MPM = 2としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線はFFpd(ω)(図15(b)参照)を300 GHzで帯域制限したフィルタ、黒線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 FIG. 48 shows the shape of an optical filter used to generate a dark parabolic pulse defined by intensity (square of electric field) in the seventh embodiment of the present invention. Here, T = 12.5 ps and M PM = 2. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpd (ω) (see Figure 15(b)) at 300 GHz, and the black line is the filter shape that is approximated by a step function every 20 GHz and implemented in the LCoS element. .
このフィルタを使って発生させた、強度(電界の2乗)で定義したダークパラボラパルスの波形および光スペクトルを、図49に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図48の光フィルタを用いて設計通り強度で定義したダークパラボラパルスが発生できていることがわかる。 FIG. 49 shows the waveform and optical spectrum of a dark parabolic pulse defined by intensity (square of electric field) generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that a dark parabolic pulse defined by the intensity as designed can be generated using the optical filter of FIG. 48.
次に、本発明の第7の実施形態における強度(電界の2乗)で定義したブライトパラボラパルスの発生に用いた光フィルタの形状を図50に示す。ここで、T = 10 ps、MPM = 2としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線はFFpb(ω)(図15(a)参照)を600 GHzで帯域制限したフィルタ、黒線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 Next, FIG. 50 shows the shape of an optical filter used to generate a bright parabolic pulse defined by intensity (square of electric field) in the seventh embodiment of the present invention. Here, T = 10 ps and M PM = 2. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpb (ω) (see Figure 15(a)) at 600 GHz, and the black line is the filter shape that is approximated by a step function every 20 GHz and implemented in the LCoS element. .
このフィルタを使って発生させた、強度(電界の2乗)ブライトパラボラパルスの波形および光スペクトルを、図51に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図50の光フィルタを用いて設計通り強度で定義したブライトパラボラパルスが発生できていることがわかる。 FIG. 51 shows the waveform and optical spectrum of an intensity (square of electric field) bright parabolic pulse generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking its √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that bright parabolic pulses defined by the intensity as designed can be generated using the optical filter of FIG.
本発明の第8の実施形態におけるダーク矩形パルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図52に示す。ここで、T = 12.5 ps、MPM = 1としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線は式(52)のFFpd(ω)(図17(b)参照)を640 GHzで帯域制限したフィルタ、破線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 FIG. 52 shows the shape of the optical filter used to generate dark rectangular pulses in the eighth embodiment of the present invention. Here, T = 12.5 ps and M PM = 1. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpd (ω) (see Figure 17(b)) in equation (52) to 640 GHz, and the dashed line is a filter that is approximated by a step function every 20 GHz and implemented in the LCoS element. It has a filter shape.
このフィルタを使って発生させたダーク矩形パルスの波形および光スペクトルを、図53に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図52の光フィルタを用いて設計通りダーク矩形パルスが発生できていることがわかる。 FIG. 53 shows the waveform and optical spectrum of a dark rectangular pulse generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that dark rectangular pulses can be generated as designed using the optical filter of FIG.
次に、本発明の第8の実施形態におけるブライト矩形パルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図54に示す。ここで、T = 12.5 ps、MPM = 2としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線は式(51)のFFpb(ω)(図17(a)参照)を560 GHzで帯域制限したフィルタ、破線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 Next, FIG. 54 shows the shape of the optical filter used to generate bright rectangular pulses in the eighth embodiment of the present invention. Here, T = 12.5 ps and M PM = 2. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpb (ω) (see Figure 17(a)) in equation (51) at 560 GHz, and the dashed line is a filter that is approximated by a step function every 20 GHz and implemented in the LCoS element. It has a filter shape.
このフィルタを使って発生させたブライト矩形パルスの波形および光スペクトルを、図55に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図54の光フィルタを用いて設計通りブライト矩形パルスが発生できていることがわかる。 FIG. 55 shows the waveform and optical spectrum of a bright rectangular pulse generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that bright rectangular pulses can be generated as designed using the optical filter of FIG.
本発明の第9の実施形態におけるダークナイキストパルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図56に示す。ここで、ロールオフ率はα= 0.5に設定し、T = 6.25 ps、MPM = 1としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線は式(56)のFFpd(ω)(図19(b)参照)を180 GHzで帯域制限したフィルタ、破線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 FIG. 56 shows the shape of the optical filter used to generate the dark Nyquist pulse in the ninth embodiment of the present invention. Here, the roll-off rate is set to α = 0.5, T = 6.25 ps, and M PM = 1. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpd (ω) (see Figure 19(b)) in Equation (56) to 180 GHz, and the dashed line is a filter that is approximated by a step function every 20 GHz and implemented in the LCoS element. It has a filter shape.
このフィルタを使って発生させたダークナイキストパルスの波形および光スペクトルを、図57に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図56の光フィルタを用いて設計通りダークナイキストパルスが発生できていることがわかる。 FIG. 57 shows the waveform and optical spectrum of a dark Nyquist pulse generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking its √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that the dark Nyquist pulse can be generated as designed using the optical filter of FIG.
次に、本発明の第9の実施形態におけるブライトナイキストパルスの発生に用いた光フィルタの形状を、図58に示す。ここで、ロールオフ率はα= 0.5に設定し、T = 6.25 ps、MPM = 1としている。同図(a)は振幅特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線は式(55)のFFpb(ω)(図19(a)参照)を180 GHzで帯域制限したフィルタ、破線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 Next, FIG. 58 shows the shape of the optical filter used to generate bright Nyquist pulses in the ninth embodiment of the present invention. Here, the roll-off rate is set to α = 0.5, T = 6.25 ps, and M PM = 1. In the same figure, (a) shows the amplitude characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that band-limits F Fpb (ω) (see Figure 19(a)) in Equation (55) to 180 GHz, and the dashed line is a filter that is approximated by a step function every 20 GHz and implemented in the LCoS element. It has a filter shape.
このフィルタを使って発生させたブライトナイキストパルスの波形および光スペクトルを、図59に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図58の光フィルタを用いて設計通りブライトナイキストパルスが発生できていることがわかる。 FIG. 59 shows the waveform and optical spectrum of a bright Nyquist pulse generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that bright Nyquist pulses can be generated as designed using the optical filter of FIG.
本発明の第10の実施形態におけるダークソリトンの発生に用いた光フィルタの形状を図60に示す。ここで、T = 1.25 ps、MPM = 2.4としている。同図(a)は透過率特性、(b)は位相特性を示している。灰色の線は式(59)のFtanh(ω)(図21参照)を540 GHzで帯域制限したフィルタ、破線はこれを20 GHzごとにステップ関数で近似してLCoS素子に実装したフィルタ形状である。 FIG. 60 shows the shape of the optical filter used to generate dark solitons in the tenth embodiment of the present invention. Here, T = 1.25 ps and M PM = 2.4. In the figure, (a) shows the transmittance characteristics, and (b) shows the phase characteristics. The gray line is a filter that limits the band of F tanh (ω) in Equation (59) (see Figure 21) to 540 GHz, and the dashed line is a filter shape that approximates this with a step function every 20 GHz and implements it in the LCoS element. be.
このフィルタを使って発生させたダーク矩形パルスの波形および光スペクトルを、図61に示す。同図(a)は光サンプリングオシロスコープで観測した強度波形a2(t)、(b)はその√をとり振幅a(t)に換算したもの、(c)は光スペクトラムアナライザで観測した光スペクトルA(ω)をdB表示(20 log|A(ω)|)したものである。実線は実験結果、破線は計算機解析結果である。両者はよく一致しており、図60の光フィルタを用いて設計通りダークソリトンが発生できていることがわかる。 FIG. 61 shows the waveform and optical spectrum of a dark rectangular pulse generated using this filter. In the same figure, (a) is the intensity waveform a 2 (t) observed with an optical sampling oscilloscope, (b) is the intensity waveform a 2 (t) obtained by taking √ and converted to the amplitude a(t), and (c) is the optical spectrum observed with an optical spectrum analyzer. A(ω) is expressed in dB (20 log|A(ω)|). The solid line is the experimental result, and the broken line is the result of computer analysis. The two agree well, and it can be seen that dark solitons can be generated as designed using the optical filter of FIG. 60.
以上詳細に説明したように、本発明は、レーザ共振器内に挿入した光フィルタの振幅・位相特性を適切に設計することによって、任意の時間波形を有する正または負のブライトもしくはダークパルスを、モード同期レーザから容易に発生することができる。本発明によって得られる正または負のブライトもしくはダークパルス列は、超高速光通信、光計測、光信号処理等の幅広い用途、機器、システムに利用することができる。 As explained in detail above, the present invention can generate positive or negative bright or dark pulses with arbitrary time waveforms by appropriately designing the amplitude and phase characteristics of the optical filter inserted into the laser resonator. It can be easily generated from a mode-locked laser. The positive or negative bright or dark pulse train obtained by the present invention can be used in a wide range of applications, equipment, and systems such as ultrahigh-speed optical communication, optical measurement, and optical signal processing.
本発明の正または負のブライトもしくはダークパルスの具体的な利用としては、ブライトパルスとダークパルスとを重ね合わせることで、パルス信号を消すことができるため、通信信号の修正に用いることができる可能性がある。また、ブライトパルスとダークパルスとを用いることで、パルス信号を消すことができることから、これまでの暗号化技術にはない、複雑で堅牢な暗号化技術に応用できる可能性がある。さらに、ブライトパルスとダークパルスとを用いることで、これまでの通信にはない符号化の途を開く可能性がある。 As a specific use of the positive or negative bright or dark pulse of the present invention, by superimposing the bright pulse and the dark pulse, the pulse signal can be erased, so it can be used to modify communication signals. There is sex. Furthermore, since the pulse signal can be erased by using bright pulses and dark pulses, there is a possibility that it can be applied to complex and robust encryption technology that is not available in conventional encryption technology. Furthermore, the use of bright pulses and dark pulses may open up new possibilities for encoding that have not existed in conventional communications.
1 光ファイバ
2 光増幅器
3 光位相変調器
4 光フィルタ
5 偏波保持エルビウムファイバ
6 半導体レーザ
7 波長分割多重(WDM)カプラ
8 位相変調器
9 波長フィルタ(エタロン)
10 PZT素子
11 カプラ
12 アイソレータ
13 LCoS素子
14 アンプ
15 位相シフタ
16 周波数シンセサイザ
1
10
Claims (14)
所望の光パルスの形状および連続波オフセット量に応じて前記光フィルタの振幅および位相特性を設定することにより、前記振幅および前記位相特性が可変であり、前記連続波オフセット量を有する前記所望の光パルスの形状を持つダークパルスおよびブライトパルスを発生するよう構成されていることを
特徴とするパルス光源。 It has a frequency modulation mode-locked laser that includes an optical phase modulator and an optical filter in a laser resonator,
By setting the amplitude and phase characteristics of the optical filter according to the desired optical pulse shape and continuous wave offset amount, the amplitude and the phase characteristics are variable, and the desired light having the continuous wave offset amount is A pulsed light source configured to generate dark pulses and bright pulses having a pulse shape.
前記光フィルタの前記振幅および前記位相特性は、前記光位相変調器の変調度、出力したいパルスのスペクトルA(ω)、前記連続波オフセット量を与えるsinc関数S(ω) = sin(ωτ/2)/ω(τ= 2π/Ωm)、ならびに、A(ω)およびS(ω)を前記繰り返し角周波数Ωmの整数倍だけ正または負にシフトした関数A(ω-nΩm)、A(ω+nΩm)、S(ω-nΩm)、S(ω+nΩm)、(n:整数)を用いて与えられることを
特徴とする請求項1記載のパルス光源。 The optical phase modulator is driven by a sine wave with a repetition angular frequency Ω m ,
The amplitude and phase characteristics of the optical filter are determined by the modulation degree of the optical phase modulator, the spectrum A(ω) of the pulse to be output, and the sinc function S(ω) = sin(ωτ/2 )/ω (τ= 2π/Ω m ), and functions A(ω-nΩ m ), A in which A(ω) and S(ω) are shifted positively or negatively by an integer multiple of the repetition angular frequency Ω m The pulsed light source according to claim 1, wherein the pulsed light source is given using (ω+nΩ m ), S(ω-nΩ m ), S(ω+nΩ m ), (n: integer).
A system using the pulsed light source according to any one of claims 1 to 13.
Priority Applications (1)
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