JP2612080B2 - 光ソリトン発生方法およびソリトン伝送方法 - Google Patents
光ソリトン発生方法およびソリトン伝送方法Info
- Publication number
- JP2612080B2 JP2612080B2 JP2009546A JP954690A JP2612080B2 JP 2612080 B2 JP2612080 B2 JP 2612080B2 JP 2009546 A JP2009546 A JP 2009546A JP 954690 A JP954690 A JP 954690A JP 2612080 B2 JP2612080 B2 JP 2612080B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- pulse
- soliton
- light
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は半導体レーザからの光パルス発生において、
従来発生が不可能であった光ソリトンパルスを簡単な干
渉計によりフィルタリングすることにより発生させると
ともに、光ファイバー内を伝搬させるソリトン発生方法
およびソリトン伝送方法に関する。
従来発生が不可能であった光ソリトンパルスを簡単な干
渉計によりフィルタリングすることにより発生させると
ともに、光ファイバー内を伝搬させるソリトン発生方法
およびソリトン伝送方法に関する。
「従来の技術」 第９図はカラーセンターレーザーにより光ソリトン
発生方法を説明するための図である。この図において、
１はモード同期YAGレーザで励起された波長1.5μｍ帯の
光パルスを発生するカラーセンターレーザー、2,2は各
々結合レンズ、３はソリトン伝送用ファイバー（単一モ
ードファイバー）、４は光検出器である。
発生方法を説明するための図である。この図において、
１はモード同期YAGレーザで励起された波長1.5μｍ帯の
光パルスを発生するカラーセンターレーザー、2,2は各
々結合レンズ、３はソリトン伝送用ファイバー（単一モ
ードファイバー）、４は光検出器である。
カラーセンターレーザ１から発生する光パルスは、そ
のパルス幅が約10ps程度であり、ピークパワーが100Wに
も達するため、容易にソリトン伝送用ファイバー３内に
数10Wのパルスパワーのものを励起できる。Ｎ＝１で表
わされる基本光ソリトンの波形はSech（τ）の形をして
いるが、カラーセンターレーザ１からの出力波形も、ほ
ぼSech（τ）で表わされるため、容易に光ソリトンパル
スが発生する。なお、光ソリトンに関しては、中沢正隆
“光ファイバー中の非線形光学”応用物理 第56巻、第
10号、P.1265〜P.1288（1987）もしくは“光パルスの圧
縮とソリトンレーザ”レーザ研究、解説、第15巻11号P.
869−886頁（1987）を参考。
のパルス幅が約10ps程度であり、ピークパワーが100Wに
も達するため、容易にソリトン伝送用ファイバー３内に
数10Wのパルスパワーのものを励起できる。Ｎ＝１で表
わされる基本光ソリトンの波形はSech（τ）の形をして
いるが、カラーセンターレーザ１からの出力波形も、ほ
ぼSech（τ）で表わされるため、容易に光ソリトンパル
スが発生する。なお、光ソリトンに関しては、中沢正隆
“光ファイバー中の非線形光学”応用物理 第56巻、第
10号、P.1265〜P.1288（1987）もしくは“光パルスの圧
縮とソリトンレーザ”レーザ研究、解説、第15巻11号P.
869−886頁（1987）を参考。
この方法により得られる光ソリトンの波形の変化を第
10図に示す。この場合、ソリトン伝送用ファイバー３の
長さが700mである。また、入力光パルスは第10図（イ）
に示すようになっている。まず、同図（ロ）に示すよう
に、ピークパワーＰが0.3Wの場合には、明らかに入力光
パルスに対して出力パルスのパルス幅の広がりが観測さ
れる。また、同図（ハ）に示すように、ピークパワーＰ
が1.2Wの場合には、出力パルスの波形が入力光パルスと
同一になっていることがわかる。すなわち、このソリト
ン伝送用ファイバー３では、ピークパワーＰ＝1.2Wにて
Ｎ＝１ソリトンが励振されることがわかる。一方、同図
（ニ），（ホ）に示すように、ピークパワーＰを５〜1
1.4Wと増加させた場合には、高次ソリトンが励振されて
いる様子がよくわかる。
10図に示す。この場合、ソリトン伝送用ファイバー３の
長さが700mである。また、入力光パルスは第10図（イ）
に示すようになっている。まず、同図（ロ）に示すよう
に、ピークパワーＰが0.3Wの場合には、明らかに入力光
パルスに対して出力パルスのパルス幅の広がりが観測さ
れる。また、同図（ハ）に示すように、ピークパワーＰ
が1.2Wの場合には、出力パルスの波形が入力光パルスと
同一になっていることがわかる。すなわち、このソリト
ン伝送用ファイバー３では、ピークパワーＰ＝1.2Wにて
Ｎ＝１ソリトンが励振されることがわかる。一方、同図
（ニ），（ホ）に示すように、ピークパワーＰを５〜1
1.4Wと増加させた場合には、高次ソリトンが励振されて
いる様子がよくわかる。
次に、第11図は正弦波変調による短パルスの発生方
法を説明するための図である。この図において、５は正
弦波発生器、６は電気増幅器、７は半導体レーザであ
る。なお、結合レンズ２およびソリトン伝送用ファイバ
ー３は上記構成のものと同一である。
法を説明するための図である。この図において、５は正
弦波発生器、６は電気増幅器、７は半導体レーザであ
る。なお、結合レンズ２およびソリトン伝送用ファイバ
ー３は上記構成のものと同一である。
この方法では、半導体レーザ７を正弦波変調すること
により、パルス列を高繰り返しで発生させて、ソリトン
伝送用ファイバー３に導びくようにしている。
により、パルス列を高繰り返しで発生させて、ソリトン
伝送用ファイバー３に導びくようにしている。
次に、第12図はコムジェネレータによる短パルスの
発生方法を説明するための図であり、この図に示すよう
に、電気増幅器６と半導体レーザ７との間にコムジェネ
レータ８が挿入されている。このコムジェネレータ８に
より電気パルスにて半導体レーザ７を駆動し、光パルス
を数GHzの高繰り返しで発生させる。
発生方法を説明するための図であり、この図に示すよう
に、電気増幅器６と半導体レーザ７との間にコムジェネ
レータ８が挿入されている。このコムジェネレータ８に
より電気パルスにて半導体レーザ７を駆動し、光パルス
を数GHzの高繰り返しで発生させる。
次に、第13図は光変調器によるパルスの発生方法を
説明するための図である。この図に示すように、半導体
レーザ７を直流電源９で駆動してCW光を取り出し、この
取り出したCW光を、LiNbO3もしくはMQW（多層量子井戸
構造）半導体のシュタルク効果を用いた超高速光変調器
10によって変調する。これにより、５〜10GHzの繰り返
しのパルス列が得られる。
説明するための図である。この図に示すように、半導体
レーザ７を直流電源９で駆動してCW光を取り出し、この
取り出したCW光を、LiNbO3もしくはMQW（多層量子井戸
構造）半導体のシュタルク効果を用いた超高速光変調器
10によって変調する。これにより、５〜10GHzの繰り返
しのパルス列が得られる。
「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述した従来の各方法のうち、項の方法
にあっては、光ソリトンの発生にカラーセンターレーザ
ー１を用いるが、その繰り返しが100MHz程度と低いこと
と、大型で高価であることから実用的な立場から難しい
という問題がある。
にあっては、光ソリトンの発生にカラーセンターレーザ
ー１を用いるが、その繰り返しが100MHz程度と低いこと
と、大型で高価であることから実用的な立場から難しい
という問題がある。
また、および項の方法にあっては、いずれも理想
的なトランスフォームリミットなパルスが得られない。
すなわち、10〜30ps程度のパルスが発生できるものの、
スペクトル幅が大きく広がるので、パルス幅Δτとスペ
クトル幅Δνとの積がΔνΔτ＝１〜３程度となる。こ
のことは、トランスフォームリミットなパルスの条件で
あるΔνΔτ＝0.32〜0.44からはかなり外れるので、長
距離に亘ってソリトン伝送用ファイバー３中を伝搬させ
ると、パルスが同ファイバー３の群速度分散によって広
がってしまい、情報が伝えられないという大きな問題が
ある。
的なトランスフォームリミットなパルスが得られない。
すなわち、10〜30ps程度のパルスが発生できるものの、
スペクトル幅が大きく広がるので、パルス幅Δτとスペ
クトル幅Δνとの積がΔνΔτ＝１〜３程度となる。こ
のことは、トランスフォームリミットなパルスの条件で
あるΔνΔτ＝0.32〜0.44からはかなり外れるので、長
距離に亘ってソリトン伝送用ファイバー３中を伝搬させ
ると、パルスが同ファイバー３の群速度分散によって広
がってしまい、情報が伝えられないという大きな問題が
ある。
また、項の方法にあっては、パルス幅が100psと広
くソリトンとしての利点がない。
くソリトンとしての利点がない。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、上述
した各問題点を解決することができる光ソリトンの発生
方法およびソリトン伝送方法を提供することを目的とし
ている。
した各問題点を解決することができる光ソリトンの発生
方法およびソリトン伝送方法を提供することを目的とし
ている。
「課題を解決するための手段」 本発明は、半導体レーザの直接変調によって得られる
高繰り返しのパルス列をファブリペローもしくはマッハ
ツェンダ干渉形フィルターを通過させることによりトラ
ンスフォームリミットなパルスに変換し、それをエルビ
ウムファイバ増幅器によってこのパルス列を増幅し、光
ソリトンを得る。そして、得られたソリトンパルス列を
直接変調することによってソリトン伝送を行う。
高繰り返しのパルス列をファブリペローもしくはマッハ
ツェンダ干渉形フィルターを通過させることによりトラ
ンスフォームリミットなパルスに変換し、それをエルビ
ウムファイバ増幅器によってこのパルス列を増幅し、光
ソリトンを得る。そして、得られたソリトンパルス列を
直接変調することによってソリトン伝送を行う。
「作用」 半導体レーザの直接変調によって高繰り返しパルス列
が得られる。そして、狭帯域光フィルターによって、得
られたパルス列のスペクトルが制御され、パルス幅Δτ
とそのスペクトルΔνとの積がΔνΔτ＝0.32〜0.44と
なるトランスフォームリミットなパルス化が行なわれ
る。そして、それをさらに光増幅することによって、超
高繰り返しソリトンパルス列が得られる。次いで、得ら
れたソリトンパルス列を直接変調することによって、ソ
リトン伝送が行なわれる。
が得られる。そして、狭帯域光フィルターによって、得
られたパルス列のスペクトルが制御され、パルス幅Δτ
とそのスペクトルΔνとの積がΔνΔτ＝0.32〜0.44と
なるトランスフォームリミットなパルス化が行なわれ
る。そして、それをさらに光増幅することによって、超
高繰り返しソリトンパルス列が得られる。次いで、得ら
れたソリトンパルス列を直接変調することによって、ソ
リトン伝送が行なわれる。
「実施例」 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。
る。
第１図は本発明の第１実施例を説明するための図であ
る。なお、この図において前述した第９図、第11図およ
び第12図各々と共通する部分には同一の符号を付けてそ
の説明を省略する。この図において、11はパルス信号発
生器、12はパルス信号発生器11の基本波成分のみを通過
させる電気ローパスフィルター、13は狭帯域光フィルタ
ー（例えば、ファブリペロー干渉計やマッハツェンダ干
渉計、この実施例ではファブリペロー干渉計を使用して
いる）、14は半導体レーザ光と、エルビウム励起用光源
15から出力される光信号とを合波するための光カップラ
ー、16は上記エルビウムファイバー、17は信号の光パル
ス以外の自然放出雑音を取り除くための自然放出光除去
用光フィルターである。
る。なお、この図において前述した第９図、第11図およ
び第12図各々と共通する部分には同一の符号を付けてそ
の説明を省略する。この図において、11はパルス信号発
生器、12はパルス信号発生器11の基本波成分のみを通過
させる電気ローパスフィルター、13は狭帯域光フィルタ
ー（例えば、ファブリペロー干渉計やマッハツェンダ干
渉計、この実施例ではファブリペロー干渉計を使用して
いる）、14は半導体レーザ光と、エルビウム励起用光源
15から出力される光信号とを合波するための光カップラ
ー、16は上記エルビウムファイバー、17は信号の光パル
ス以外の自然放出雑音を取り除くための自然放出光除去
用光フィルターである。
上記構成において、まず、パルス信号発生器11からパ
ルス信号が出力されると、電気ローパスフィルター12に
よってその基本波成分のみが取り出される。そして、そ
の基本波成分が電気増幅器６によって増幅され、半導体
レーザ駆動用パルスとして、半導体レーザ７に供給され
る。これにより、半導体レーザ７が駆動する。ここで、
半導体レーザ７に供給される半導体レーザ駆動用パルス
の生成される様子を第２図に示す。同図（イ）はパルス
信号発生器11の出力波形を示し、同図（ロ）は電気ロー
パスフィルタ12の出力波形を示す。また、同図（ハ）は
電気増幅器６の出力波形を示す。一方、第３図に半導体
レーザ７の出力を示す。同図（イ）はそのスペクトルを
示し、同図（ロ）はパルスの時間波形を示す。これら図
（イ），（ロ）に示すように、実験ではパルス幅がΔλ
＝1.5nm、時間幅がΔτ＝24psが得られている。
ルス信号が出力されると、電気ローパスフィルター12に
よってその基本波成分のみが取り出される。そして、そ
の基本波成分が電気増幅器６によって増幅され、半導体
レーザ駆動用パルスとして、半導体レーザ７に供給され
る。これにより、半導体レーザ７が駆動する。ここで、
半導体レーザ７に供給される半導体レーザ駆動用パルス
の生成される様子を第２図に示す。同図（イ）はパルス
信号発生器11の出力波形を示し、同図（ロ）は電気ロー
パスフィルタ12の出力波形を示す。また、同図（ハ）は
電気増幅器６の出力波形を示す。一方、第３図に半導体
レーザ７の出力を示す。同図（イ）はそのスペクトルを
示し、同図（ロ）はパルスの時間波形を示す。これら図
（イ），（ロ）に示すように、実験ではパルス幅がΔλ
＝1.5nm、時間幅がΔτ＝24psが得られている。
ところで、半導体レーザ７へ電子を注入を行なうと屈
折率が下がるので、レーザの発振周波数は第４図に示す
ように、一度、長波長側にチャープしてもとに戻る（こ
れを負またはダウムチャープと呼ぶ）。なお、トランス
フォームリミットなパルスとは、パルスのフーリェ変換
によって得られる幅だけのスペクトルを有するパルスの
ことであり、余分なスペクトルを含まないパルスのこと
である。
折率が下がるので、レーザの発振周波数は第４図に示す
ように、一度、長波長側にチャープしてもとに戻る（こ
れを負またはダウムチャープと呼ぶ）。なお、トランス
フォームリミットなパルスとは、パルスのフーリェ変換
によって得られる幅だけのスペクトルを有するパルスの
ことであり、余分なスペクトルを含まないパルスのこと
である。
一般に、半導体レーザでは波形がガウス形であり、そ
れぞれ半値全幅で定義したスペクトル幅Δνとパルス幅
Δτの間には、 の関係がある。第３図で得られたパルスのΔν・Δτ積
を計算すると、 となり、式の結果と比べると約10倍の大きさをもって
いることがわかる。従って、直接変調によって得られる
パルスはトランスフォームリミットからは程遠い。これ
が半導体レーザの直接変調のもつ本質的な欠点である。
れぞれ半値全幅で定義したスペクトル幅Δνとパルス幅
Δτの間には、 の関係がある。第３図で得られたパルスのΔν・Δτ積
を計算すると、 となり、式の結果と比べると約10倍の大きさをもって
いることがわかる。従って、直接変調によって得られる
パルスはトランスフォームリミットからは程遠い。これ
が半導体レーザの直接変調のもつ本質的な欠点である。
本発明では、この半導体レーザのチャープ特性に着目
し、ファブリペロー干渉計13を用いてスペクトルをトラ
ンスフォームリミット化する。この場合、実験ではファ
ブリペロー干渉計13の透過帯域を0.22nmに設定して、挿
入したところ約17psのパルスにファブリペロー出力とし
て変換できた。この出力のΔνΔτ積を見積ると、 となり、この値は式の結果に非常に近く、トランスフ
ォームリミットなパルスが得られていることを示してい
る。もともとチャープパルスであるから0.22nmの幅でも
原理的には僅かなチャープがあるが、このチャープを完
全に補償するにはファブリペロー干渉計13と光カップラ
ー14との間に負のチャープ補償用の正常分散をもつ光フ
ァイバーを挿入すればよい。例えば、0.2nmの帯域で2ps
のチャープが存在すると、10ps/nmであるが、これは零
分散波長を1.6〜1.8μｍ帯にシフトしたファイバーの分
散量が50ps/km/nmであることを用いて、本補償用の光フ
ァイバーの長さを200mにすると良い。
し、ファブリペロー干渉計13を用いてスペクトルをトラ
ンスフォームリミット化する。この場合、実験ではファ
ブリペロー干渉計13の透過帯域を0.22nmに設定して、挿
入したところ約17psのパルスにファブリペロー出力とし
て変換できた。この出力のΔνΔτ積を見積ると、 となり、この値は式の結果に非常に近く、トランスフ
ォームリミットなパルスが得られていることを示してい
る。もともとチャープパルスであるから0.22nmの幅でも
原理的には僅かなチャープがあるが、このチャープを完
全に補償するにはファブリペロー干渉計13と光カップラ
ー14との間に負のチャープ補償用の正常分散をもつ光フ
ァイバーを挿入すればよい。例えば、0.2nmの帯域で2ps
のチャープが存在すると、10ps/nmであるが、これは零
分散波長を1.6〜1.8μｍ帯にシフトしたファイバーの分
散量が50ps/km/nmであることを用いて、本補償用の光フ
ァイバーの長さを200mにすると良い。
このようにしてファブリペロー干渉計13を挿入する
と、トランスフォームリミットなパルスが得られる。し
かし、このままでは、透過出力が約５〜10dB低下してし
まう。この原因としては、一つ目には、スペクトル幅を
制限することによる損失、２つ目には、ファブリペロー
干渉計13の透過損失があるからである。実験においては
ファブリペロー干渉計13のフリースペクトルレンジが約
6nmになるように設定した。すなわち、フリースペクト
ルレンジをΔλとすると、 Ｌ＝200μｍのとき である。従って、Distributed Feedback Laser（DFB）
の場合、単一スペクトル発振（チャープは含む）であ
り、その幅は広くとも2nm程度であるから、6nmのフィル
ター間隔があれば充分である。すなわち、他のフィルタ
ー成分が入ってこない。ファブリペロー干渉計13の帯域
に関しては、ファブリペロー干渉計13を構成する鏡の反
射率を適当に設定することによりフィネスを調整し、0.
1〜1nm程度の帯域に調整すればよい。
と、トランスフォームリミットなパルスが得られる。し
かし、このままでは、透過出力が約５〜10dB低下してし
まう。この原因としては、一つ目には、スペクトル幅を
制限することによる損失、２つ目には、ファブリペロー
干渉計13の透過損失があるからである。実験においては
ファブリペロー干渉計13のフリースペクトルレンジが約
6nmになるように設定した。すなわち、フリースペクト
ルレンジをΔλとすると、 Ｌ＝200μｍのとき である。従って、Distributed Feedback Laser（DFB）
の場合、単一スペクトル発振（チャープは含む）であ
り、その幅は広くとも2nm程度であるから、6nmのフィル
ター間隔があれば充分である。すなわち、他のフィルタ
ー成分が入ってこない。ファブリペロー干渉計13の帯域
に関しては、ファブリペロー干渉計13を構成する鏡の反
射率を適当に設定することによりフィネスを調整し、0.
1〜1nm程度の帯域に調整すればよい。
以上のようにすることによって、パルス出力は弱いが
完全にトランスフォームリミットなパルス列ができる。
完全にトランスフォームリミットなパルス列ができる。
次に、これらをソリトンパルス列のパワーレベルまで
光増幅する。これをエルビウムファイバー増幅器（光カ
ップラー14、エルビウム励起用光源15およびエルビウム
ファイバー16の組み合わせ）により行う。ここで、Ｎ＝
１の標準ソリトンのパルスピークパワーをＰＮ＝１とす
るとＰＮ＝１は この場合、n2は非線形屈折率、λは光パルスの波長、
τは光パルスの半値全幅、|D|はソリトン伝送用ファイ
バー３の群速度分散、Aeffはソリトン伝送用ファイバー
３の有効断面積、Ｃ光速である。
光増幅する。これをエルビウムファイバー増幅器（光カ
ップラー14、エルビウム励起用光源15およびエルビウム
ファイバー16の組み合わせ）により行う。ここで、Ｎ＝
１の標準ソリトンのパルスピークパワーをＰＮ＝１とす
るとＰＮ＝１は この場合、n2は非線形屈折率、λは光パルスの波長、
τは光パルスの半値全幅、|D|はソリトン伝送用ファイ
バー３の群速度分散、Aeffはソリトン伝送用ファイバー
３の有効断面積、Ｃ光速である。
ファブリペロー干渉計13の出力としてはピークパワー
が1mW程度である。ソリトンを伝送するソリトン伝送用
ファイバー３の規格としては、例えば|D|＝3ps/km・nm
の分散シフトファイバーを用い、Aeff＝４×10-7cm2に
設定できるため、入力τ＝20psのパルスであると、シリ
カ系ファイバーのn2がn2＝で与えられることを考慮する
と、ＰＮ＝１は となる。すなわち、上記のパワーがあればＮ＝１のSech
形ソリトンが長尺のソリトン伝送用ファイバー３を伝搬
することができる。
が1mW程度である。ソリトンを伝送するソリトン伝送用
ファイバー３の規格としては、例えば|D|＝3ps/km・nm
の分散シフトファイバーを用い、Aeff＝４×10-7cm2に
設定できるため、入力τ＝20psのパルスであると、シリ
カ系ファイバーのn2がn2＝で与えられることを考慮する
と、ＰＮ＝１は となる。すなわち、上記のパワーがあればＮ＝１のSech
形ソリトンが長尺のソリトン伝送用ファイバー３を伝搬
することができる。
次に、必要なエルビウムファイバー増幅器の利得は式
と、入力1mWの条件より10dB程度でよいことになる。
この場合、第５図に示すように、20dB以上の利得が３〜
100m程度のエルビウムファイバーにおいて容易に得られ
るため、本方法は非常に有効なことがわかる。なお、本
増幅の詳細については中沢正隆、光学、18巻６号P.291
〜P.296“光ファイバーによる光増幅”を参考。
と、入力1mWの条件より10dB程度でよいことになる。
この場合、第５図に示すように、20dB以上の利得が３〜
100m程度のエルビウムファイバーにおいて容易に得られ
るため、本方法は非常に有効なことがわかる。なお、本
増幅の詳細については中沢正隆、光学、18巻６号P.291
〜P.296“光ファイバーによる光増幅”を参考。
エルビウム励起用光源15の波長としては、0.5μｍ、
0.6μｍ、0.8μｍ、0.98μｍおよび1.48μｍ帯がある。
第５図は、1.48μm InGaAsP半導体レーザを励起光源と
して得られている。
0.6μｍ、0.8μｍ、0.98μｍおよび1.48μｍ帯がある。
第５図は、1.48μm InGaAsP半導体レーザを励起光源と
して得られている。
ここで、信号光以外の自然放出光による雑音は自然放
出光除去用光フィルター17で除去される。また、その他
の雑音として非ソリトン的な成分がソリトン伝送用ファ
イバー３に損失があるため僅かに発生する。しかし、こ
れも過飽和吸収体、例えばInGaAs系のMQW半導体を自然
放出光除去用フィルター17に付加することにより、ソリ
トン部分は完全に透過し、非ソリトン部分は完全に吸収
して、安定なソリトンを伝送することができる。その様
子を第６図に示す。同図（イ）は過飽和吸収体通過前、
同図（ロ）は通過後で完全に雑音が除去できていること
がわかる。
出光除去用光フィルター17で除去される。また、その他
の雑音として非ソリトン的な成分がソリトン伝送用ファ
イバー３に損失があるため僅かに発生する。しかし、こ
れも過飽和吸収体、例えばInGaAs系のMQW半導体を自然
放出光除去用フィルター17に付加することにより、ソリ
トン部分は完全に透過し、非ソリトン部分は完全に吸収
して、安定なソリトンを伝送することができる。その様
子を第６図に示す。同図（イ）は過飽和吸収体通過前、
同図（ロ）は通過後で完全に雑音が除去できていること
がわかる。
このようにして得られたパルスはソリトンとしてソリ
トン伝送用ファイバー３を伝搬した後、プリエンファシ
ス法（特願平１−68619 光ソリトン伝送方式、久保田
寛和、中沢正隆、鈴木和宣）により再生中継された後、
最終的に光検出器４で情報が取り出され、ソリトンによ
る光通信が完了する。
トン伝送用ファイバー３を伝搬した後、プリエンファシ
ス法（特願平１−68619 光ソリトン伝送方式、久保田
寛和、中沢正隆、鈴木和宣）により再生中継された後、
最終的に光検出器４で情報が取り出され、ソリトンによ
る光通信が完了する。
次に、本発明の第２実施例について説明する。この第
２実施例は、超高繰り返しソリトンパルス列を1:1の結
合の光カップラーを複数個用い、もとの半導体レーザ７
のパルス繰り返しの2N-1倍に時間軸上で多重化する方法
である。第７図にその構成を示す。パルス信号発生器11
および電気増幅器６によって正弦波変調された電気信号
により半導体レーザ７をパルス駆動し、そのスペクトル
成分を狭帯域化して3dBカップラー群18に導く。Ｎ個の
カップラーが用いられると、2N-1倍に時間軸上で多重化
することができる。
２実施例は、超高繰り返しソリトンパルス列を1:1の結
合の光カップラーを複数個用い、もとの半導体レーザ７
のパルス繰り返しの2N-1倍に時間軸上で多重化する方法
である。第７図にその構成を示す。パルス信号発生器11
および電気増幅器６によって正弦波変調された電気信号
により半導体レーザ７をパルス駆動し、そのスペクトル
成分を狭帯域化して3dBカップラー群18に導く。Ｎ個の
カップラーが用いられると、2N-1倍に時間軸上で多重化
することができる。
ここで、時間遅延を発生させパルスの多重化を図るた
めに接続した3dBカップラーの２つの腕の片方の長さを
変化させている。3dBカップラーの腕の長さの差は半導
体レーザ７の繰り返し周期をＴとすると、時間遅延がT/
2i（ｉ＝1,2……Ｎ−１）となるよう設定する。例え
ば、50psの時間遅延を与えるためには1cmのずれを与え
ればよい。このようにして容易にパルスの多重化が可能
となる。しかし、この場合、Ｎ個の3dBカップラーを通
すことによりパルスのピーク強度は1/2に低下するが、
前述したエルビウムファイバー増幅器により補償するこ
とが可能である。本方法で多重化した場合は、超高速光
変調器10によって信号のON・OFFを行う。これにより超
高速光ソリトン通信が可能となる。
めに接続した3dBカップラーの２つの腕の片方の長さを
変化させている。3dBカップラーの腕の長さの差は半導
体レーザ７の繰り返し周期をＴとすると、時間遅延がT/
2i（ｉ＝1,2……Ｎ−１）となるよう設定する。例え
ば、50psの時間遅延を与えるためには1cmのずれを与え
ればよい。このようにして容易にパルスの多重化が可能
となる。しかし、この場合、Ｎ個の3dBカップラーを通
すことによりパルスのピーク強度は1/2に低下するが、
前述したエルビウムファイバー増幅器により補償するこ
とが可能である。本方法で多重化した場合は、超高速光
変調器10によって信号のON・OFFを行う。これにより超
高速光ソリトン通信が可能となる。
次に、第８図は本発明の第３実施例を説明するための
図であり、第７図と同様に半導体レーザ７を直接変調す
る代りにLiNbO3光変調器もしくはMQWの半導体を用いた
吸収型光変調器10aをファブリペロー干渉計13と光カッ
プラー14との間を挿入し、これにより光ソリトンのON・
OFFを行なう。本方法は吸収型光変調器10aを用いる必要
があるが、半導体レーザ７を直接変調する必要がないと
いう利点がある。
図であり、第７図と同様に半導体レーザ７を直接変調す
る代りにLiNbO3光変調器もしくはMQWの半導体を用いた
吸収型光変調器10aをファブリペロー干渉計13と光カッ
プラー14との間を挿入し、これにより光ソリトンのON・
OFFを行なう。本方法は吸収型光変調器10aを用いる必要
があるが、半導体レーザ７を直接変調する必要がないと
いう利点がある。
「発明の効果」 以上説明してきたように、従来、不可能とされてきた
半導体レーザからトランスフォームリミットな高出力ソ
リトンパルスの発生をファブリペロー干渉計等の狭帯域
フィルターとエルビウムファイバー増幅器を用いること
によって実現できるので、光の強度変調を用いる通信に
幅広く適用することができるという利点がある。すなわ
ち、従来、高速の光通信には不可欠であったLiNbO3もし
くはMQWの半導体による高速光調器が不必要になり、単
に半導体レーザを高速に直接変調すればよい。したがっ
て、光ソリトン伝送システムが非常に簡便なものとなる
利点がある。
半導体レーザからトランスフォームリミットな高出力ソ
リトンパルスの発生をファブリペロー干渉計等の狭帯域
フィルターとエルビウムファイバー増幅器を用いること
によって実現できるので、光の強度変調を用いる通信に
幅広く適用することができるという利点がある。すなわ
ち、従来、高速の光通信には不可欠であったLiNbO3もし
くはMQWの半導体による高速光調器が不必要になり、単
に半導体レーザを高速に直接変調すればよい。したがっ
て、光ソリトン伝送システムが非常に簡便なものとなる
利点がある。
もしも仮に、パルスコードで半導体レーザを直接変調
した場合にパルス波形が乱れるならば、高速光変調器を
狭帯域フィルターとエルビウムファイバー増幅器との間
に挿入すればよい。この場合、半導体レーザを直接変調
しないので、より安定なソリトン伝送が可能となる可能
性がある。
した場合にパルス波形が乱れるならば、高速光変調器を
狭帯域フィルターとエルビウムファイバー増幅器との間
に挿入すればよい。この場合、半導体レーザを直接変調
しないので、より安定なソリトン伝送が可能となる可能
性がある。
また、本方法は、例え30〜100GHz程の超高速繰り返し
になっても、半導体レーザの直接変調がその周波数帯に
おいて可能な限り、トランスフォームリミットなソリト
ンパルスが実現できるので、大変有効である。
になっても、半導体レーザの直接変調がその周波数帯に
おいて可能な限り、トランスフォームリミットなソリト
ンパルスが実現できるので、大変有効である。
第１図は本発明の第１実施例を説明するための図、第２
図は半導体レーザ（７）を駆動するための回路とその各
部の出力を示す波形図、第３図は半導体レーザ（７）の
出力波形図、第４図は半導体レーザ（７）のチャープ特
性を示す図、第５図はエルビウムファイバ光増幅特性を
示す図、第６図は過飽和吸収体を用いた非ソリトン成分
の除去法を説明するための図、第７図は本発明の第２実
施例を説明するための図、第８図は本発明の第３実施例
を説明するための図、第９図はカラーセンターレーザ
（１）による光ソリトンの発生方法を説明するための
図、第10図は第９図に示す構成により発生するソリトン
の波形変化を説明するための図、第11図は正弦波変調に
よる短パルス発生方法を説明するための図、第12図はコ
ムジェネレータによる短パルス発生法を説明するための
図、第13図は光変調器によるパルスの発生方法を説明す
るための図である。 １……カラーセンターレーザー、 ２……結合レンズ、 ３……ソリトン伝送用ファイバ、 ４……光検出器、５……正弦波発生器、 ６……電気増幅器、７……半導体レーザ、 ８……コムジェネレータ、 ９……直流電源、10……超高速光変調器、 10a……吸収型光変調器、 11……パルス信号発生器、 12……電気ローパスフィルター、 13……狭帯域光フィルター（ファブリペロー干渉計な
ど）、 14……光カップラー、 15……エルビウム励起用光源、 16……エルビウムファイバー、 17……自然放出光除去用光フィルター、 18……3dBカップラー群。
図は半導体レーザ（７）を駆動するための回路とその各
部の出力を示す波形図、第３図は半導体レーザ（７）の
出力波形図、第４図は半導体レーザ（７）のチャープ特
性を示す図、第５図はエルビウムファイバ光増幅特性を
示す図、第６図は過飽和吸収体を用いた非ソリトン成分
の除去法を説明するための図、第７図は本発明の第２実
施例を説明するための図、第８図は本発明の第３実施例
を説明するための図、第９図はカラーセンターレーザ
（１）による光ソリトンの発生方法を説明するための
図、第10図は第９図に示す構成により発生するソリトン
の波形変化を説明するための図、第11図は正弦波変調に
よる短パルス発生方法を説明するための図、第12図はコ
ムジェネレータによる短パルス発生法を説明するための
図、第13図は光変調器によるパルスの発生方法を説明す
るための図である。 １……カラーセンターレーザー、 ２……結合レンズ、 ３……ソリトン伝送用ファイバ、 ４……光検出器、５……正弦波発生器、 ６……電気増幅器、７……半導体レーザ、 ８……コムジェネレータ、 ９……直流電源、10……超高速光変調器、 10a……吸収型光変調器、 11……パルス信号発生器、 12……電気ローパスフィルター、 13……狭帯域光フィルター（ファブリペロー干渉計な
ど）、 14……光カップラー、 15……エルビウム励起用光源、 16……エルビウムファイバー、 17……自然放出光除去用光フィルター、 18……3dBカップラー群。
Claims (4)
- 【請求項１】半導体レーザーに供給する電流の値を正弦
的もしくはパルス的に変化させることにより発生する光
パルスを、その透過帯域Δλが Δλ＝0.32〜0.44λ2/（ｃ・τ） （λ；光パルスの波長、c;光速、τ；光パルスの半値全
幅）で与えられる狭帯域光フィルターを通過させてパル
ス幅とそのスペクトル幅との積が0.32〜0.44となる光パ
ルスに変換し、次いで、該光パルスをエルビウムファイ
バー増幅器にて光増幅し、そのピーク出力Ｐが （n2;非線形屈折率、|D|;光ソリトンを伝搬させる光フ
ァイバの群速度分散、Aeff;光ソリトンを伝搬させるフ
ァイバの有効断面積）で与えられる光ソリトンパルス列
を得ることを特徴とする光ソリトン発生方法。 - 【請求項２】前記狭帯域光フィルターと前記エルビウム
ファイバー増幅器との間に時分割多重用の1:1分岐比の3
dB光結合器をＮ個連続して結合し（Ｎは自然数）、時間
遅延を与えられることにより、2N-1倍の光ソリトンパル
ス列を得ることを特徴とする請求項１記載の光ソリトン
発生方法。 - 【請求項３】前記半導体レーザに供給する電流を正弦的
もしくはパルス的に変化させる代りに、コード化された
パルス信号を直接供給することにより、コード化された
光ソリトンパルス列を請求項１記載の光ソリトン発生方
法により発生させ、その発生した光ソリトンパルス列を
長尺の単一モードファイバを通過させ、さらに高速の光
検出器により検出することにより光通信を行うことを特
徴とするソリトン伝送方法。 - 【請求項４】請求項１記載の光ソリトン発生方法により
得られた光ソリトンパルス列をLiNbO3もしくはMQW（多
重量子井戸構造）半導体を用いた吸収型の光強度変調器
によりコード化し、このコード化した光ソリトンパルス
列を長尺の単一モードファイバを通過させ、さらに高速
の光検出器により検出することにより光通信を行うこと
を特徴とする光ソリトン伝送方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009546A JP2612080B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 光ソリトン発生方法およびソリトン伝送方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009546A JP2612080B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 光ソリトン発生方法およびソリトン伝送方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03214123A JPH03214123A (ja) | 1991-09-19 |
| JP2612080B2 true JP2612080B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=11723276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009546A Expired - Fee Related JP2612080B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 光ソリトン発生方法およびソリトン伝送方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2612080B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5191631A (en) * | 1991-12-19 | 1993-03-02 | At&T Bell Laboratories | Hybrid optical fiber and method of increasing the effective area of optical transmission using same |
| EP0553994A1 (en) * | 1992-01-29 | 1993-08-04 | AT&T Corp. | Compact optical pulse source |
| JP2716049B2 (ja) * | 1992-09-30 | 1998-02-18 | 日本電信電話株式会社 | 光ソリトンパルス伝送方法 |
| GB9524203D0 (en) | 1995-11-27 | 1996-01-31 | British Tech Group | Optical communications |
| FR2754963B1 (fr) * | 1996-10-21 | 1998-11-13 | Alsthom Cge Alcatel | Signal optique pour un systeme de transmission optique a solitons |
| AU1262499A (en) | 1998-03-11 | 1999-09-27 | Nikon Corporation | Ultraviolet laser apparatus and exposure apparatus comprising the ultraviolet laser apparatus |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63249827A (ja) * | 1987-04-06 | 1988-10-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光パルス多重化回路 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6467043A (en) * | 1987-09-08 | 1989-03-13 | Nippon Telegraph & Telephone | Generating device for very high speed light pulse train |
-
1990
- 1990-01-19 JP JP2009546A patent/JP2612080B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63249827A (ja) * | 1987-04-06 | 1988-10-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光パルス多重化回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03214123A (ja) | 1991-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0567693A1 (en) | Optical clock recovery | |
| JP3948598B2 (ja) | 光信号を処理するための方法、装置及びシステム | |
| EP1079552B1 (en) | Method, optical device, and system for optical fiber transmission | |
| EP1328078B1 (en) | Method and device for waveform shaping of an optical signal | |
| US6608854B1 (en) | Method, device, and system for waveform shaping of signal light | |
| KR100272402B1 (ko) | 포화증폭기를 구비한 비선형 광 간섭계 | |
| CA1253210A (en) | Generation of a sequence of optical pulses and communication system using such pulses | |
| JP2004037985A (ja) | 光ａｎｄゲート及び波形成形装置 | |
| JP4057291B2 (ja) | 光パルス発生器 | |
| EP1237304A2 (en) | Optical pulse shaper | |
| JP2612080B2 (ja) | 光ソリトン発生方法およびソリトン伝送方法 | |
| JP3510247B2 (ja) | 光学クロック再生 | |
| JP2004287074A (ja) | 波長可変の光パルス発生装置 | |
| Mahgerfteh et al. | Technique for suppression of pattern dependence in a semiconductor-optical-amplifier wavelength converter | |
| US20040109690A1 (en) | Optical control method and device | |
| Cho et al. | High performance non-interferometric semiconductor-optical-amplifier/fibre-Bragg-grating wavelength converter | |
| Mahgerefteh et al. | All-optical 1.5 μm to 1.3 μm wavelength conversion in a walk-off compensating nonlinear optical loop mirror | |
| JP2656837B2 (ja) | 光パルスの発生法、発生装置および伝送方式 | |
| Cho et al. | RZ wavelength conversion with reduced power penalty using a semiconductor-optical-amplifier/fiber-grating hybrid device | |
| JP3223938B2 (ja) | 短光パルス発生装置 | |
| WO1993003406A1 (en) | Sagnac loop gates | |
| Sanjoh et al. | Wavelength chirping in wavelength conversion of 10 Gb/s signal with semiconductor laser converter | |
| JPH0795618B2 (ja) | 光フアイバラマンソリトンレ−ザ | |
| JP2004185021A (ja) | 信号光の波形整形のための方法、装置及びシステム | |
| Mahgerefteh et al. | Improving the performance of all-optical wavelength converters using fiber gratings |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090227 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |