JP2520961B2 - 超短光パルス発生装置 - Google Patents
超短光パルス発生装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、将来の光伝送や光信号処理において必要と
される超短光パルス発生装置に関する。
される超短光パルス発生装置に関する。
従来の超短光パルスの発生方法として、（１）色素レ
ーザ、固体レーザ等のモード同期法、（２）、（１）に
より発生した光パルスを更に圧縮する方法、（３）半導
体レーザのゲインスイッチ法または、Ｑスイッチ法など
がある。
ーザ、固体レーザ等のモード同期法、（２）、（１）に
より発生した光パルスを更に圧縮する方法、（３）半導
体レーザのゲインスイッチ法または、Ｑスイッチ法など
がある。
（１）のモード同期法では、色素レーザを用いてパル
ス幅数100fs（fs:10-15s）から数10fs、Nd:YAGやNd:Gla
ssレーザ等の固体レーザを用いて数ps〜数10ps（ps:10
-12s）の光パルスが得られている。また、いずれの光パ
ルスもピークパワー百ワット以上と高出力である。
ス幅数100fs（fs:10-15s）から数10fs、Nd:YAGやNd:Gla
ssレーザ等の固体レーザを用いて数ps〜数10ps（ps:10
-12s）の光パルスが得られている。また、いずれの光パ
ルスもピークパワー百ワット以上と高出力である。
（２）は、数ワット以上の高いピークパワーを有する
光パルスを光ファイバに通し、そのとき生じる自己位相
変調によって光パルス内部に、波長チャーピング（光パ
ルスの中で中心周波数が偏移している状態）を作り出
し、そのパルスを回折格子対等の分散媒質（波長により
光通過時間が異なる媒質）に通すことにより、幅を１桁
から２桁パルス圧縮する方法であり、百ワット以上の高
いピークパワーの短光パルスを発生させることができる
モード同期色素レーザやモード同期固体レーザに対して
用いられる。
光パルスを光ファイバに通し、そのとき生じる自己位相
変調によって光パルス内部に、波長チャーピング（光パ
ルスの中で中心周波数が偏移している状態）を作り出
し、そのパルスを回折格子対等の分散媒質（波長により
光通過時間が異なる媒質）に通すことにより、幅を１桁
から２桁パルス圧縮する方法であり、百ワット以上の高
いピークパワーの短光パルスを発生させることができる
モード同期色素レーザやモード同期固体レーザに対して
用いられる。
しかし、色素レーザや固体レーザではその共振器構成
が大型であることに加え、励起光を発生させるもう一つ
のレーザが必要であるため装置全体が大型化し、信頼
性、寿命、安定性に欠ける。
が大型であることに加え、励起光を発生させるもう一つ
のレーザが必要であるため装置全体が大型化し、信頼
性、寿命、安定性に欠ける。
（３）の半導体レーザのゲインスイッチ法やＱスイッ
チ法では、小型のため利便性、信頼性、安定性の面でも
非常に優れている。また注入する電流により光パルスを
発生させるため、発生させる光パルスの繰り返し周波数
の電気的制御も非常に容易である。
チ法では、小型のため利便性、信頼性、安定性の面でも
非常に優れている。また注入する電流により光パルスを
発生させるため、発生させる光パルスの繰り返し周波数
の電気的制御も非常に容易である。
しかし、発生できるパルス幅最短でも数psであり、出
射パルスのピークパワーも高々数10mWであるため、
（２）のパルス圧縮法により、フェムト秒台の光パルス
に圧縮することも不可能である。そこで半導体レーザよ
り発生させた幅数10psの光パルスを光増幅し、パルス圧
縮する方法が考えられる。
射パルスのピークパワーも高々数10mWであるため、
（２）のパルス圧縮法により、フェムト秒台の光パルス
に圧縮することも不可能である。そこで半導体レーザよ
り発生させた幅数10psの光パルスを光増幅し、パルス圧
縮する方法が考えられる。
しかし、現在使用されている半導体レーザ増幅器で
は、光パルスに対する利得の飽和値が小さく、数10psの
光パルスに対して高々数100mWまでしか増幅する能力が
ないためパルス圧縮を行なうことができない。そのた
め、信頼性、安定性の高い半導体レーザを用いて光パル
スを発生し、光増幅およびパルス圧縮を行ない、1ps以
下の光パルスを発生させる技術が必要である。
は、光パルスに対する利得の飽和値が小さく、数10psの
光パルスに対して高々数100mWまでしか増幅する能力が
ないためパルス圧縮を行なうことができない。そのた
め、信頼性、安定性の高い半導体レーザを用いて光パル
スを発生し、光増幅およびパルス圧縮を行ない、1ps以
下の光パルスを発生させる技術が必要である。
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、半導体レーザを用いてパルス幅
1ps以下の光パルスを安定に発生させる、超短光パルス
発生装置を提供するものである。
の目的とするところは、半導体レーザを用いてパルス幅
1ps以下の光パルスを安定に発生させる、超短光パルス
発生装置を提供するものである。
本発明によれば、上述の目的は、前記特許請求の範囲
に記載した手段により達成される。
に記載した手段により達成される。
すなわち、請求項（１）の発明は、半導体レーザを用
いた光パルス発生部と、該光パルス発生部からの入力光
パルスを増幅するための、自己位相変調により波長チャ
ーピングを生じさせる、希土類を含む光ファイバを用い
た光増幅手段と、前記光パルス発生部より発生した光信
号の波長において異常分散を有し前記光増幅手段の出力
を入力とするシングルモード光ファイバを用いた光パル
ス圧縮手段と、前記光増幅手段中の希土類を励起する波
長を有する励起発光源とを設けたことを特徴とする超短
光パルス発生装置である。
いた光パルス発生部と、該光パルス発生部からの入力光
パルスを増幅するための、自己位相変調により波長チャ
ーピングを生じさせる、希土類を含む光ファイバを用い
た光増幅手段と、前記光パルス発生部より発生した光信
号の波長において異常分散を有し前記光増幅手段の出力
を入力とするシングルモード光ファイバを用いた光パル
ス圧縮手段と、前記光増幅手段中の希土類を励起する波
長を有する励起発光源とを設けたことを特徴とする超短
光パルス発生装置である。
請求項（２）の発明は、半導体レーザを用いた光パル
ス発生部と、希土類を含み、該希土類イオンによる増幅
作用により前記光パルス発生部からの入力光パルスを増
幅すると共に、前記光パルス発生部より発生した光信号
の波長において異常分散を有するシングルモード光ファ
イバを用いた光パルス圧縮手段と、前記光ファイバ中の
希土類は励起する波長を有する励起発光源とを設けたこ
とを特徴とする超短光パルス発生装置である。
ス発生部と、希土類を含み、該希土類イオンによる増幅
作用により前記光パルス発生部からの入力光パルスを増
幅すると共に、前記光パルス発生部より発生した光信号
の波長において異常分散を有するシングルモード光ファ
イバを用いた光パルス圧縮手段と、前記光ファイバ中の
希土類は励起する波長を有する励起発光源とを設けたこ
とを特徴とする超短光パルス発生装置である。
以下、図を用いて本発明の原理的構成例を四通り示
し、本発明で用いた手段をより具体的に説明する。
し、本発明で用いた手段をより具体的に説明する。
第一の原理的構成例 本発明による超短光パルス発生装置の第一の原理的構
成例を第１図に示す。
成例を第１図に示す。
すなわち、その構成は、半導体レーザを用いた光パル
スの発生部１と希土類を添加した光ファイバ２と、その
希土類イオンを励起させる波長を有する光を発生する励
起発光源３と、前記光パルス発生部１より発生された光
パルスと前記励起発光源３より発生した励起光とを前記
希土類添加光ファイバ２に入力させる結合手段４と、前
記光パルス発生部１より発生した光パルスの波長におい
て異常分散を有するシングルモード光ファイバ５と、前
記希土類添加光ファイバ２より出射した光パルスを前記
シングルモード光ファイバ５に入射させる手段を含むこ
とを特徴としている。
スの発生部１と希土類を添加した光ファイバ２と、その
希土類イオンを励起させる波長を有する光を発生する励
起発光源３と、前記光パルス発生部１より発生された光
パルスと前記励起発光源３より発生した励起光とを前記
希土類添加光ファイバ２に入力させる結合手段４と、前
記光パルス発生部１より発生した光パルスの波長におい
て異常分散を有するシングルモード光ファイバ５と、前
記希土類添加光ファイバ２より出射した光パルスを前記
シングルモード光ファイバ５に入射させる手段を含むこ
とを特徴としている。
第二の原理的構成例 第二の原理的構成例においては、第一の原理的構成例
における希土類添加光ファイバと、異常分散を有するシ
ングルモードファイバが、同一の光がファイバにて構成
された構成となっている。これを第２図に示す。
における希土類添加光ファイバと、異常分散を有するシ
ングルモードファイバが、同一の光がファイバにて構成
された構成となっている。これを第２図に示す。
すなわち、その構成は、半導体レーザを用いた光パル
スの発生部１と、希土類を添加しかつ前記光パルス発生
部より発生した光パルスの波長において異常分散を有す
るシングルモード光ファイバ６と、上記希土類イオンを
励起させる波長を有する光を発生する励起発光源３と、
前記光パルス発生部１より発生した光パルスと前記励起
発光源３より発生した励起光とを前記希土類添加異常分
散シングルモード光ファイバ６に入力させる結合手段４
を含むことを特徴としている。
スの発生部１と、希土類を添加しかつ前記光パルス発生
部より発生した光パルスの波長において異常分散を有す
るシングルモード光ファイバ６と、上記希土類イオンを
励起させる波長を有する光を発生する励起発光源３と、
前記光パルス発生部１より発生した光パルスと前記励起
発光源３より発生した励起光とを前記希土類添加異常分
散シングルモード光ファイバ６に入力させる結合手段４
を含むことを特徴としている。
第三の原理的構成例 第三の原理的構成例においては、第二の原理的構成例
における異常分散を有する希土類添加異常分散シングル
モード光ファイバ６の代わりに、常分散を有するシング
ルモード光ファイバ７と、異常分散媒質８が用いられて
いる。これを第３図に示す。
における異常分散を有する希土類添加異常分散シングル
モード光ファイバ６の代わりに、常分散を有するシング
ルモード光ファイバ７と、異常分散媒質８が用いられて
いる。これを第３図に示す。
すなわち、その構成は、半導体レーザを用いた光パル
スの発生部１と、希土類を添加した光ファイバ２と、そ
の希土類イオンを励起させる波長を有する光を発生する
励起発光源３と、前記光パルス発生部１より発生した光
パルスと前記励起発光源３より発生した励起光とを前記
希土類添加光ファイバ２に入力される結合手段４と、前
記希土類添加光ファイバ２より出射した光を入力するよ
うに配置されかつ前記光パルス発生部１より発生した光
パルスの波長において常分散を有するシングルモード光
ファイバ７と、前記常分散を有するシングルモード光フ
ァイバ７より出射した光を入力するように配置されかつ
前記光パルス発生部１より発生した光パルスの波長にお
いて異常分散性である異常分散媒質８を含むことを特徴
としている。
スの発生部１と、希土類を添加した光ファイバ２と、そ
の希土類イオンを励起させる波長を有する光を発生する
励起発光源３と、前記光パルス発生部１より発生した光
パルスと前記励起発光源３より発生した励起光とを前記
希土類添加光ファイバ２に入力される結合手段４と、前
記希土類添加光ファイバ２より出射した光を入力するよ
うに配置されかつ前記光パルス発生部１より発生した光
パルスの波長において常分散を有するシングルモード光
ファイバ７と、前記常分散を有するシングルモード光フ
ァイバ７より出射した光を入力するように配置されかつ
前記光パルス発生部１より発生した光パルスの波長にお
いて異常分散性である異常分散媒質８を含むことを特徴
としている。
第四の原理的構成例 第四の原理的構成例においては、第三の原理的構成例
における希土類添加光ファイバと常分散光ファイバを一
体化した構成となっている。これを第４図に示す。
における希土類添加光ファイバと常分散光ファイバを一
体化した構成となっている。これを第４図に示す。
すなわち、その構成は、半導体レーザを用いた光パル
スの発生部１と、希土類を添加しかつ前記光パルス発生
部１より発生した光パルスの波長において常分散を有す
るシングルモード光ファイバ９と、上記希土類イオンを
励起させる波長を有する光を発生する励起発光源３と、
前記光パルス発生部１より発生した光パルスと前記励起
発光源３より発生した励起光とを前記希土類添加常分散
シングルモード光ファイバ９に入力させる結合手段４
と、前記シングルモード光ファイバ９より出射した光を
入力するように配置されかつ前記光パルス発生部１より
発生した光パルスの波長において異常分散性である異常
分散媒質８を含むことを特徴としている。
スの発生部１と、希土類を添加しかつ前記光パルス発生
部１より発生した光パルスの波長において常分散を有す
るシングルモード光ファイバ９と、上記希土類イオンを
励起させる波長を有する光を発生する励起発光源３と、
前記光パルス発生部１より発生した光パルスと前記励起
発光源３より発生した励起光とを前記希土類添加常分散
シングルモード光ファイバ９に入力させる結合手段４
と、前記シングルモード光ファイバ９より出射した光を
入力するように配置されかつ前記光パルス発生部１より
発生した光パルスの波長において異常分散性である異常
分散媒質８を含むことを特徴としている。
本発明では、大型の色素レーザや固定レーザを用いず
に信頼性、安定性に優る半導体レーザを用いてゲインス
イッチ法によりパルスの発生を行ない、パルス圧縮に必
要なパワーに希土類添加光ファイバ増幅器を用いて増幅
している。
に信頼性、安定性に優る半導体レーザを用いてゲインス
イッチ法によりパルスの発生を行ない、パルス圧縮に必
要なパワーに希土類添加光ファイバ増幅器を用いて増幅
している。
このため、色素レーザ等を用いては不可能であった小
型化を可能にすると同時に、高い安定性と信頼性を得る
ことができる さらに、パルス発生部に注入電流により制御できる半
導体レーザを用いているため、繰り返し周波数を電気的
に容易に制御できることなど、従来の超短光パルス発生
装置にはない特徴がある。
型化を可能にすると同時に、高い安定性と信頼性を得る
ことができる さらに、パルス発生部に注入電流により制御できる半
導体レーザを用いているため、繰り返し周波数を電気的
に容易に制御できることなど、従来の超短光パルス発生
装置にはない特徴がある。
以下、本発明の作用を前述した第一〜第四の原理的構
成例に基づき、より具体的に説明する。
成例に基づき、より具体的に説明する。
第一の原理的構成例の作用 半導体レーザを用いた光パルス発生法には、モード同
期法、ゲインスイッチ法、Ｑスイッチ法等があり、それ
ぞれ幅30psから10ps程度の光パルスを比較的簡単に発生
させる。希土類添加光ファイバは光直接増幅器として作
用する。励起発光源は光ファイバに添加された希土類イ
オンを励起し入力光パルス波長に対して反転分布を形成
することにより、希土類添加光ファイバを通過する光パ
ルスに対し利得を生じさせる。希土類添加光ファイバ増
幅器の平均光出力パワーにも半導体レーザ増幅器と同様
に原理的に限界があり、現状では平均出力パワーとして
1mW程度が出力可能である。
期法、ゲインスイッチ法、Ｑスイッチ法等があり、それ
ぞれ幅30psから10ps程度の光パルスを比較的簡単に発生
させる。希土類添加光ファイバは光直接増幅器として作
用する。励起発光源は光ファイバに添加された希土類イ
オンを励起し入力光パルス波長に対して反転分布を形成
することにより、希土類添加光ファイバを通過する光パ
ルスに対し利得を生じさせる。希土類添加光ファイバ増
幅器の平均光出力パワーにも半導体レーザ増幅器と同様
に原理的に限界があり、現状では平均出力パワーとして
1mW程度が出力可能である。
ところが、その自然放出寿命は半導体レーザ増幅器の
それよりも五桁以上大きいため、繰り返し周波数を落と
して、デューティ比を減少させることにより、最大数10
0kWの光パルスを得ることができる。
それよりも五桁以上大きいため、繰り返し周波数を落と
して、デューティ比を減少させることにより、最大数10
0kWの光パルスを得ることができる。
したがって、例えば、希土類イオンとしてエルビウム
イオンを用いれば、繰り返し周波数1MHz、パルス幅20ps
のパルス例に対しては、出力ピークパワー50Wの光パル
スが得られる。光ファイバ増幅器により、光パルスのピ
ークパワーが増加したため、光ファイバによるパルス圧
縮が可能となる。ピークパワーがおよび1W以上の強い光
パルスが光ファイバ中を伝搬すると、光カー効果により
自己位相変調が誘起され、光パルスの中で中心波長が長
波長側から短波長側へ偏移する（波長チャーピング）。
この光パルスが、短波長の光ほど伝搬速度が大きいとい
う特徴を有する異常分散媒質を通過すると、パルスの後
部がパルスの前部に追い付くためパルス幅が狭窄化され
る。
イオンを用いれば、繰り返し周波数1MHz、パルス幅20ps
のパルス例に対しては、出力ピークパワー50Wの光パル
スが得られる。光ファイバ増幅器により、光パルスのピ
ークパワーが増加したため、光ファイバによるパルス圧
縮が可能となる。ピークパワーがおよび1W以上の強い光
パルスが光ファイバ中を伝搬すると、光カー効果により
自己位相変調が誘起され、光パルスの中で中心波長が長
波長側から短波長側へ偏移する（波長チャーピング）。
この光パルスが、短波長の光ほど伝搬速度が大きいとい
う特徴を有する異常分散媒質を通過すると、パルスの後
部がパルスの前部に追い付くためパルス幅が狭窄化され
る。
したがって、自己位相変調を生じさせる光ファイバが
適当な分散値を有する異常分散媒質であれば、自己位相
変調による波長チャーピングとパルス圧縮が同時に起こ
るため、ファイバ出射パルスは圧縮された光パルスとな
る。入力パルスのピークパワーが1W以上、パルス幅が10
ps程度であればパルス幅は10分の１以下に圧縮されるた
め、出力パルスとして1ps以下の光パルスが得られる。
適当な分散値を有する異常分散媒質であれば、自己位相
変調による波長チャーピングとパルス圧縮が同時に起こ
るため、ファイバ出射パルスは圧縮された光パルスとな
る。入力パルスのピークパワーが1W以上、パルス幅が10
ps程度であればパルス幅は10分の１以下に圧縮されるた
め、出力パルスとして1ps以下の光パルスが得られる。
第二の原理的構成例の作用 第二の原理的構成例においては、光パルスの増幅機能
とパルス圧縮機能を同一の光ファイバで実現している。
とパルス圧縮機能を同一の光ファイバで実現している。
すなわち、光増幅を行なうために希土類を添加する光
ファイバが同時にパルス圧縮を行なうことができるよう
に異常分散を有する。こうすることにより、入射光パル
スは増幅されながら同時にパルス圧縮されるため、より
簡単な構成で1ps以下の光パルスを得ることができる。
ファイバが同時にパルス圧縮を行なうことができるよう
に異常分散を有する。こうすることにより、入射光パル
スは増幅されながら同時にパルス圧縮されるため、より
簡単な構成で1ps以下の光パルスを得ることができる。
第三の原理的構成例の作用 第三の原理的構成例においては、第一の原理的構成例
の作用において説明した自己位相変調による波長チャー
ビングの誘起と、異常分散によるパルス圧縮を別個の素
子を用いて実現している。
の作用において説明した自己位相変調による波長チャー
ビングの誘起と、異常分散によるパルス圧縮を別個の素
子を用いて実現している。
すなわち、エルビウム添加光ファイバを用いて増幅し
た光パルスを、まず常分散を有する光ファイバに導き、
自己位相変調による波長チャーピングをおこさせる。こ
こで常分散を有する光ファイバを用いるのは時間に対し
て直線的な波長チャーピングを起こさせるためである。
た光パルスを、まず常分散を有する光ファイバに導き、
自己位相変調による波長チャーピングをおこさせる。こ
こで常分散を有する光ファイバを用いるのは時間に対し
て直線的な波長チャーピングを起こさせるためである。
次に、この光パルスを異常分散媒質に導き、先に説明
した波長チャーピングを有する光パルスの分散媒質中の
圧縮原理によりパルス圧縮を起こさせるのである。
した波長チャーピングを有する光パルスの分散媒質中の
圧縮原理によりパルス圧縮を起こさせるのである。
第四の原理的構成例の作用 第四の原理的構成例においては、第三の原理的構成例
における光パルスの増幅機能と自己位相変調による波長
チャーピングの誘起機能を同一のファイバで実現してい
る。
における光パルスの増幅機能と自己位相変調による波長
チャーピングの誘起機能を同一のファイバで実現してい
る。
すなわち、光増幅を行なうために希土類を添加する光
ファイバが同時に波長チャーピングを起こすための光フ
ァイバになっている。
ファイバが同時に波長チャーピングを起こすための光フ
ァイバになっている。
以下、図面を用いて本発明の各実施例を説明する。
第一の実施例 第５図は、本発明の第一の実施例を示すものである。
11は、発振波長1.535μｍの分布帰還形半導体レーザ
（DFB−LD）、12はパルス幅200ps、ピーク幅10Vの短電
流パルスを発生するトランジスタ回路（短電流パルス発
生器）であり、繰り返し周波数100Hz〜1MHzの可変幅を
有する。この短電流パルスをバイアスティーにより、バ
イアス電流に重畳し、DFB−LD11に印加することによ
り、パルス幅30ps、ピークパワー20mW程度の光パルスを
発生させることができる。
（DFB−LD）、12はパルス幅200ps、ピーク幅10Vの短電
流パルスを発生するトランジスタ回路（短電流パルス発
生器）であり、繰り返し周波数100Hz〜1MHzの可変幅を
有する。この短電流パルスをバイアスティーにより、バ
イアス電流に重畳し、DFB−LD11に印加することによ
り、パルス幅30ps、ピークパワー20mW程度の光パルスを
発生させることができる。
通常、本方法により発生した光パルスは光パルスの中
で中心波長が短波長から長波長へ偏移する波長チャーピ
ングを有している。ここでは、この波長チャーピングを
利用したパルス圧縮を行なうため、1.535μｍにおいて
常分散を有するように零分散波長を1.535μｍよりも長
波長側に偏移させた分散シフトシングルモード光ファイ
バ13を配置している。
で中心波長が短波長から長波長へ偏移する波長チャーピ
ングを有している。ここでは、この波長チャーピングを
利用したパルス圧縮を行なうため、1.535μｍにおいて
常分散を有するように零分散波長を1.535μｍよりも長
波長側に偏移させた分散シフトシングルモード光ファイ
バ13を配置している。
半導体レーザより発生された光パルスは、本光ファイ
バ13を通過することにより、パルス幅10ps程度にパルス
圧縮される。
バ13を通過することにより、パルス幅10ps程度にパルス
圧縮される。
14は希土類（エルビウム）添加光ファイバ、15は光出
力約100mW、波長1.48μｍの半導体レーザ励起光源であ
る。希土類にはエルビウム、ネオジウム等があるが、こ
こではエルビウムを用いている。ネオジウムを用いた場
合には、DFB−LD11の波長を1.319μｍに、励起光源15を
0.8μｍの半導体レーザとすればよい。
力約100mW、波長1.48μｍの半導体レーザ励起光源であ
る。希土類にはエルビウム、ネオジウム等があるが、こ
こではエルビウムを用いている。ネオジウムを用いた場
合には、DFB−LD11の波長を1.319μｍに、励起光源15を
0.8μｍの半導体レーザとすればよい。
16は、光パルスと励起光源を合波しエルビウム添加光
ファイバに導くためのダイクロイックミラーである。エ
ルビウム添加濃度30ppm、長さ約100mとすることによ
り、約30dBの利得を得ることができる。
ファイバに導くためのダイクロイックミラーである。エ
ルビウム添加濃度30ppm、長さ約100mとすることによ
り、約30dBの利得を得ることができる。
したがって、繰り返し周波数を1MHzとすると出力パル
スのピークパワーは50Wとなる。
スのピークパワーは50Wとなる。
パルス圧縮用の異常分散光ファイバ17には、零分散波
長1.56μｍ、1.535μｍにおける分散値3.0ps/nm/km、コ
ア径６μｍのシングルモード光ファイバを用いている。
エルビウム添加光ファイバ14と異常分散光ファイバ17の
結合は、ファイバ融着により行なっている。異常分散フ
ァイバ17の長さ600mで圧縮比0.03、すなわち、出力パル
ス幅0.6psが得られる。
長1.56μｍ、1.535μｍにおける分散値3.0ps/nm/km、コ
ア径６μｍのシングルモード光ファイバを用いている。
エルビウム添加光ファイバ14と異常分散光ファイバ17の
結合は、ファイバ融着により行なっている。異常分散フ
ァイバ17の長さ600mで圧縮比0.03、すなわち、出力パル
ス幅0.6psが得られる。
第二の実施例 第６図は本発明の第二の実施例を示すものである。
第一の実施例におけるエルビウム添加ファイバ14と、
パルス圧縮用異常分散光ファイバ17を同一のファイバと
した点以外は第一の実施例と同じ構成のものである。
パルス圧縮用異常分散光ファイバ17を同一のファイバと
した点以外は第一の実施例と同じ構成のものである。
この場合、波長1.535μｍにおける異常分散値3ps/nm/
km、コア径６μｍのシングルモードファイバ約1kmにエ
ルビウムを、濃度3ppm程度に添加したエルビウム添加異
常分散光ファイバ18を用いればよい。このとき、第一の
実施例と同様、パルス幅0.6ps以下の光パルスが得られ
る。
km、コア径６μｍのシングルモードファイバ約1kmにエ
ルビウムを、濃度3ppm程度に添加したエルビウム添加異
常分散光ファイバ18を用いればよい。このとき、第一の
実施例と同様、パルス幅0.6ps以下の光パルスが得られ
る。
第三の実施例 第７図は本発明の第三の実施例を示すものである。第
一の実施例における異常分散光ファイバにおけるパルス
圧縮を常分散光ファイバ19と異常分散媒質20を用いて実
現している点以外は第一の実施例の構成と同じものであ
る。
一の実施例における異常分散光ファイバにおけるパルス
圧縮を常分散光ファイバ19と異常分散媒質20を用いて実
現している点以外は第一の実施例の構成と同じものであ
る。
この場合、常分散光ファイバ19には長さ30m、コア径
６μｍ、分散値約−15ps/nm/kmのシングルモード光ファ
イバを用いている。
６μｍ、分散値約−15ps/nm/kmのシングルモード光ファ
イバを用いている。
異常分散媒質としては、例分散波長が1.3μｍにある
通常のシングルモード光ファイバや、グレーティングペ
ア等があるが、ここでは間隔1m、ピッチ1200本/mmnのグ
レーティングペア20を用いている。このとき、パルス幅
0.5ps以下の光パルスが得られる。
通常のシングルモード光ファイバや、グレーティングペ
ア等があるが、ここでは間隔1m、ピッチ1200本/mmnのグ
レーティングペア20を用いている。このとき、パルス幅
0.5ps以下の光パルスが得られる。
第四の実施例 第８図は本発明の第四の実施例を示すものである。第
三の実施例におけるエルビウム添加光ファイバ14と圧縮
用常分散光ファイバ19を同一のファイバとした点以外
は、第三の実施例の構成と同じものである。
三の実施例におけるエルビウム添加光ファイバ14と圧縮
用常分散光ファイバ19を同一のファイバとした点以外
は、第三の実施例の構成と同じものである。
この場合、波長1.535μｍにおける常分散値−10ps/nm
/km、長さ60m、コア径６μｍのシングルモード光ファイ
バにエルビウムを濃度50ppm程度に添加したエルビウム
添加常分散光ファイバ21を用いればよい。このとき、第
三の実施例と同様、パルス幅0.5ps以下の光パルスが得
られる。
/km、長さ60m、コア径６μｍのシングルモード光ファイ
バにエルビウムを濃度50ppm程度に添加したエルビウム
添加常分散光ファイバ21を用いればよい。このとき、第
三の実施例と同様、パルス幅0.5ps以下の光パルスが得
られる。
以上述べたように、本発明によれば、色素レーザ等の
大型レーザを用いずに、半導体レーザにより、安定、か
つ小規模に1ps以下の光パルスを得ることができる。
大型レーザを用いずに、半導体レーザにより、安定、か
つ小規模に1ps以下の光パルスを得ることができる。
したがって、この技術は光サンプリング、光ゲート等
の超高速の光信号処理への応用が期待できる。
の超高速の光信号処理への応用が期待できる。
第１図は本発明の第一の原理的構成例を示す図、第２図
は本発明の第二の原理的構成例を示す図、第３図は本発
明の第三の原理的構成例を示す図、第４図は本発明の第
四の原理的構成例を示す図、第５図は本発明の第一の実
施例を示す図、第６図は本発明の第二の実施例を示す
図、第７図は本発明の第三の実施例を示す図、第８図は
本発明の第四の実施例を示す図である。 １……半導体レーザを用いた光パルス発生部、２……希
土類添加光ファイバ、３……励起発光源、４……結合手
段、５……異常分散を有するシングルモード光ファイ
バ、６……希土類を添加し異常分散を有するシングルモ
ード光ファイバ、７……常分散を有するシングルモード
光ファイバ、８……異常分散媒質、９……希土類添加常
分散シングルモード光ファイバ、11……分布帰還形半導
体レーザ（DFB−LD）、12……短電流パルス発生器、13
……分散シフトシングルモード光ファイバ、14……エル
ビウム添加光ファイバ、15……半導体レーザ励起光源
（LD光源）、16……ダイクロイックミラー、17……パル
ス圧縮用異常分散光ファイバ、18……エルビウム添加異
常分散光ファイバ、19……常分散光ファイバ、20……グ
レーティングペア（異常分散媒質）、21……エルビウム
添加常分散光ファイバ
は本発明の第二の原理的構成例を示す図、第３図は本発
明の第三の原理的構成例を示す図、第４図は本発明の第
四の原理的構成例を示す図、第５図は本発明の第一の実
施例を示す図、第６図は本発明の第二の実施例を示す
図、第７図は本発明の第三の実施例を示す図、第８図は
本発明の第四の実施例を示す図である。 １……半導体レーザを用いた光パルス発生部、２……希
土類添加光ファイバ、３……励起発光源、４……結合手
段、５……異常分散を有するシングルモード光ファイ
バ、６……希土類を添加し異常分散を有するシングルモ
ード光ファイバ、７……常分散を有するシングルモード
光ファイバ、８……異常分散媒質、９……希土類添加常
分散シングルモード光ファイバ、11……分布帰還形半導
体レーザ（DFB−LD）、12……短電流パルス発生器、13
……分散シフトシングルモード光ファイバ、14……エル
ビウム添加光ファイバ、15……半導体レーザ励起光源
（LD光源）、16……ダイクロイックミラー、17……パル
ス圧縮用異常分散光ファイバ、18……エルビウム添加異
常分散光ファイバ、19……常分散光ファイバ、20……グ
レーティングペア（異常分散媒質）、21……エルビウム
添加常分散光ファイバ
Claims (2)
- 【請求項１】半導体レーザを用いた光パルス発生部と、 該光パルス発生部からの入力光パルスを増幅するため
の、自己位相変調により波長チャーピングを生じさせ
る、希土類を含む光ファイバを用いた光増幅手段と、 前記光パルス発生部より発生した光信号の波長において
異常分散を有し前記光増幅手段の出力を入力とするシン
グルモード光ファイバを用いた光パルス圧縮手段と、 前記光増幅手段中の希土類を励起する波長を有する励起
発光源とを設けたことを特徴とする超短光パルス発生装
置。 - 【請求項２】半導体レーザを用いた光パルス発生部と、 希土類を含み、該希土類イオンによる増幅作用により前
記光パルス発生部からの入力光パルスを増幅すると共
に、前記光パルス発生部より発生した光信号の波長にお
いて異常分散を有するシングルモード光ファイバを用い
た光パルス圧縮手段と、 前記光ファイバ中の希土類を励起する波長を有する励起
発光源とを設けたことを特徴とする超短光パルス発生装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1196519A JP2520961B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 超短光パルス発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1196519A JP2520961B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 超短光パルス発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0361928A JPH0361928A (ja) | 1991-03-18 |
| JP2520961B2 true JP2520961B2 (ja) | 1996-07-31 |
Family
ID=16359090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1196519A Expired - Fee Related JP2520961B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 超短光パルス発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2520961B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5696782A (en) * | 1995-05-19 | 1997-12-09 | Imra America, Inc. | High power fiber chirped pulse amplification systems based on cladding pumped rare-earth doped fibers |
| JP4976040B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2012-07-18 | 古河電気工業株式会社 | パルス光源およびパルス光源の制御方法 |
| JP6338879B2 (ja) * | 2014-02-13 | 2018-06-06 | スペクトロニクス株式会社 | レーザ光源装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6321626A (ja) * | 1986-07-16 | 1988-01-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 短光パルス発生装置 |
| JPH0194329A (ja) * | 1987-10-06 | 1989-04-13 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 光増幅装置 |
-
1989
- 1989-07-31 JP JP1196519A patent/JP2520961B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0361928A (ja) | 1991-03-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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