JP2752204B2 - 非線形干渉計 - Google Patents
非線形干渉計Info
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F3/00—Optical logic elements; Optical bistable devices
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/3515—All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam
- G02F1/3517—All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam using an interferometer
- G02F1/3519—All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam using an interferometer of Sagnac type, i.e. nonlinear optical loop mirror [NOLM]
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、光スイッチや光論理ゲート等に使用され
る非線形干渉計に関するものである。
る非線形干渉計に関するものである。
［従来の技術］ 高ビツト速度のシステム用の全てが光信号処理で行わ
れる装置の利点は、光周波数が1014Hzのオーダーである
ために例えば非常に高い速度でスイッチングや論理動作
を行うことができるのでその認識が高まっている。これ
を利用するためには光入力による決定に応じる装置を構
成することが必要である。これは本質的に入力光信号の
異なった強度に対して異なった応答を行う装置、すなわ
ち光学的非線形装置を意味している。
れる装置の利点は、光周波数が1014Hzのオーダーである
ために例えば非常に高い速度でスイッチングや論理動作
を行うことができるのでその認識が高まっている。これ
を利用するためには光入力による決定に応じる装置を構
成することが必要である。これは本質的に入力光信号の
異なった強度に対して異なった応答を行う装置、すなわ
ち光学的非線形装置を意味している。
そのような非線形装置を得る１方法は干渉計装置を使
用することであり、その干渉計装置は、光学的に非線形
の媒体に沿って光結合器に伝送される異なった強度の２
つの部分に入力信号を分割する光分割器を備えている。
そのような装置の１例は本出願人のEP 0265233A1号特許
明細書に記載されており、それは光結合器のポートの第
１の対に結合された非線計屈折率を有する光ファイバか
ら形成された光導波体を具備している。この形態では、
光結合器は共通の非線形媒体を通る異なった強度の２つ
の反対方向に伝播する信号部分に入力光信号を分割する
分割器および結合器の両方として動作する。
用することであり、その干渉計装置は、光学的に非線形
の媒体に沿って光結合器に伝送される異なった強度の２
つの部分に入力信号を分割する光分割器を備えている。
そのような装置の１例は本出願人のEP 0265233A1号特許
明細書に記載されており、それは光結合器のポートの第
１の対に結合された非線計屈折率を有する光ファイバか
ら形成された光導波体を具備している。この形態では、
光結合器は共通の非線形媒体を通る異なった強度の２つ
の反対方向に伝播する信号部分に入力光信号を分割する
分割器および結合器の両方として動作する。
結合器からの出力は、分割器から結合器へ伝播した後
の２つの部分の最終的な相対位相シフトに依存する。特
に前記明細書に詳細に説明されているように、結合器の
ポートからの出力は入力信号の強度の振動的な、周期的
な関数である。出力信号の変動する最大および最小強度
の差、すなわちコントラスト比は分割器の非対称な関数
である。同じ振動特性は他の干渉計、例えばマッハ・ツ
ェンダー干渉計で実現することができる。非線形伝送体
を含むそのような干渉計を以下非線形干渉計と呼ぶ。
の２つの部分の最終的な相対位相シフトに依存する。特
に前記明細書に詳細に説明されているように、結合器の
ポートからの出力は入力信号の強度の振動的な、周期的
な関数である。出力信号の変動する最大および最小強度
の差、すなわちコントラスト比は分割器の非対称な関数
である。同じ振動特性は他の干渉計、例えばマッハ・ツ
ェンダー干渉計で実現することができる。非線形伝送体
を含むそのような干渉計を以下非線形干渉計と呼ぶ。
［発明の解決すべき課題］ そのような既知の非線形干渉計はスイッチングおよび
論理用に使用されることができるが、それらは出力が所
定の論理レベルであることを決定する予め定められたし
きい値レベルに出力信号強度が近く維持されることを保
証するために予め定められた範囲内に入力信号強度が制
御されなければならないという欠点がある。もしも入力
信号強度が過大に増加すれば、装置の出力は他方の論理
レベルに反転する。
論理用に使用されることができるが、それらは出力が所
定の論理レベルであることを決定する予め定められたし
きい値レベルに出力信号強度が近く維持されることを保
証するために予め定められた範囲内に入力信号強度が制
御されなければならないという欠点がある。もしも入力
信号強度が過大に増加すれば、装置の出力は他方の論理
レベルに反転する。
この発明の目的は、装置への入力信号の強度の制御が
従来の装置ほど必要でない光学装置を提供することであ
る。
従来の装置ほど必要でない光学装置を提供することであ
る。
［課題解決のための手段］ したがって入力光信号の部分間の強度に依存する相対
位相シフトを生成するための光学的に非線形の伝送媒体
を含む非線形干渉計は、出力強度が入力信号の強度に対
して単一・周期の関数であるようなしきい値を有する強
度依存性散乱特性を伝送媒体が有することを特徴とす
る。
位相シフトを生成するための光学的に非線形の伝送媒体
を含む非線形干渉計は、出力強度が入力信号の強度に対
して単一・周期の関数であるようなしきい値を有する強
度依存性散乱特性を伝送媒体が有することを特徴とす
る。
伝送媒体の強度依存性光散乱特性は、ある距離伝送媒
体に沿って伝播した後に２つの部分を実質的に同じ強度
に制限させる。これは各入力信号強度に対応するいくつ
かの点における振動的出力強度を平坦にする効果を有す
る。結果的に干渉計からの出力強度は少なくとも入力信
号強度の可成の範囲に対して入力信号強度の実質的に一
定な関数である。この所望の出力強度レベルはそれ故こ
の点における入力強度に対する感度を低くする。特に伝
送媒体は入力強度に対するＳ字状特性、すなわちステッ
プ状特性の出力強度を生成する強度で散乱を示すように
選択されることができる。
体に沿って伝播した後に２つの部分を実質的に同じ強度
に制限させる。これは各入力信号強度に対応するいくつ
かの点における振動的出力強度を平坦にする効果を有す
る。結果的に干渉計からの出力強度は少なくとも入力信
号強度の可成の範囲に対して入力信号強度の実質的に一
定な関数である。この所望の出力強度レベルはそれ故こ
の点における入力強度に対する感度を低くする。特に伝
送媒体は入力強度に対するＳ字状特性、すなわちステッ
プ状特性の出力強度を生成する強度で散乱を示すように
選択されることができる。
添付図面を参照にして以下この発明の実施例およびそ
の動作方法を説明する。
の動作方法を説明する。
［実施例］ 第１図に示された従来技術の光学装置は伝送媒体を構
成するループ２に形成された単一シリカ光ファイバ１に
より構成された干渉計である。光ファイバ１の部分は第
１の対のポート4,5と第２の対のポート6,7とを有する交
差結合器３を形成するように互いに近接して位置してい
る。結合器３はポート6,7で受信した光信号の部分をあ
らかじめ定められた結合比αにしたがってポート4,5の
それぞれに結合するように構成されている。同様にポー
ト4,5のいずれかで受信された結合器３に到着した光信
号は同じ結合比αによってポート6,7に結合される。
成するループ２に形成された単一シリカ光ファイバ１に
より構成された干渉計である。光ファイバ１の部分は第
１の対のポート4,5と第２の対のポート6,7とを有する交
差結合器３を形成するように互いに近接して位置してい
る。結合器３はポート6,7で受信した光信号の部分をあ
らかじめ定められた結合比αにしたがってポート4,5の
それぞれに結合するように構成されている。同様にポー
ト4,5のいずれかで受信された結合器３に到着した光信
号は同じ結合比αによってポート6,7に結合される。
したがって正常の（線形）環境下では、第１図に示さ
れた装置はミラーとして動作する。すなわちもしも結合
比が50:50であればポート６における入力E1による光は
全てポート６に戻される。別の値の結合比は２つのポー
ト6,7間の出力パワーの適当な分割を与える。慣例によ
りポート6,7に出る光はそれぞれ反射および透過された
ものと呼ばれる。
れた装置はミラーとして動作する。すなわちもしも結合
比が50:50であればポート６における入力E1による光は
全てポート６に戻される。別の値の結合比は２つのポー
ト6,7間の出力パワーの適当な分割を与える。慣例によ
りポート6,7に出る光はそれぞれ反射および透過された
ものと呼ばれる。
結合器３は単一の入力E1を２つの反対の方向に伝播す
るフィールドに分割させ、それは結合器３に一致して戻
り結合される。光路長は両伝播フィールドに対して正確
に同じであり、それはそれらが同一の経路を反対方向に
伝播するからである。線形の強度において動作すると
き、フィールドは同じで、すなわちそれらがループを回
って進行する方向には無関係に出る。これは以下説明す
る非線形の場合とは異なっている。何故なら非線形性は
２つの経路に対する同一の伝播効果を破るからである。
るフィールドに分割させ、それは結合器３に一致して戻
り結合される。光路長は両伝播フィールドに対して正確
に同じであり、それはそれらが同一の経路を反対方向に
伝播するからである。線形の強度において動作すると
き、フィールドは同じで、すなわちそれらがループを回
って進行する方向には無関係に出る。これは以下説明す
る非線形の場合とは異なっている。何故なら非線形性は
２つの経路に対する同一の伝播効果を破るからである。
光導波体のループ２の少なくとも一部が次の式で与え
られるような屈折率ｎを有する非線形材料から形成され
ている場合について考える。
られるような屈折率ｎを有する非線形材料から形成され
ている場合について考える。
ｎ＝n0＋n2|E|2 ここでn0は線形屈折率、n2はカー（Kerr）係数、|E|2
は送信信号の強度である。
は送信信号の強度である。
この状態で異なった強度の信号が光導波体を反対方向
に回るように供給されたとき、それは異なった屈折率の
影響を受ける。以下説明するように、この結果信号は異
なった位相シフトを生じ、そのため信号が結合器に戻っ
たときそれらは強度に依存する相対位相シフトを有す
る。結合比α、および、または例えば光導波体の長さを
変化させることによって、入力信号の特定の動作強度に
対して戻った信号間の位相シフトを変化することが可能
である。相対位相シフトの強度依存性は出力が入力信号
の強度の振動関数である装置を生じる。
に回るように供給されたとき、それは異なった屈折率の
影響を受ける。以下説明するように、この結果信号は異
なった位相シフトを生じ、そのため信号が結合器に戻っ
たときそれらは強度に依存する相対位相シフトを有す
る。結合比α、および、または例えば光導波体の長さを
変化させることによって、入力信号の特定の動作強度に
対して戻った信号間の位相シフトを変化することが可能
である。相対位相シフトの強度依存性は出力が入力信号
の強度の振動関数である装置を生じる。
α≠0.5に対して、ループ光ファイバ中を反対方向に
伝播する信号は異なった強度依存性位相変化を受け、透
過性Ｔは次の式で与えられる。
伝播する信号は異なった強度依存性位相変化を受け、透
過性Ｔは次の式で与えられる。
Ｔ＝Pt／Pi ＝１−２α（１−α）［１＋cos（１−２α）φ］ ここでφは次の式で与えられる非線形位相シフトであ
る。
る。
φ＝（２π／λ）n2１（Pi／Aeff） またPtとPiはそれぞれ送信および入力パワーであり、
１は光ファイバのループ長であり、λは波長であり、n2
は光カー係数であり、Aeffは実効モード面積である。
１は光ファイバのループ長であり、λは波長であり、n2
は光カー係数であり、Aeffは実効モード面積である。
透過性は次の式にしたがってPiが増加するときには常
に低いパワー値、すなわち１−４α（１−α）と１との
間で非線形スイッチング特性を示す。
に低いパワー値、すなわち１−４α（１−α）と１との
間で非線形スイッチング特性を示す。
λαAeff／［２（１−２α）n2Ｌ］ シリカベースの光ファイバでは、 n2＝3.2×10-16cm2/Wm またλ＝1.06μｍとし、一方光ファイバの面積＝100
μm2とすると、 |E|2Ｌ＝π×５×102／（１−２α） α＝0.4の例ではＬ＝1mに対して、|E|2＝8kWを必要と
する。もしもα＝0.1であれば必要はピークパワーは1.9
kWに低下するが、スイッチングコントラストは第２図に
示すように、対応して減少する。第２図は２つの異なっ
た結合比に対する入力強度と出力強度の変化を示す（正
規化後）。
μm2とすると、 |E|2Ｌ＝π×５×102／（１−２α） α＝0.4の例ではＬ＝1mに対して、|E|2＝8kWを必要と
する。もしもα＝0.1であれば必要はピークパワーは1.9
kWに低下するが、スイッチングコントラストは第２図に
示すように、対応して減少する。第２図は２つの異なっ
た結合比に対する入力強度と出力強度の変化を示す（正
規化後）。
第１図のループ装置は２つの伝播路を同一にすること
を自動的に保証する利点を有して入力が、例えばマッハ
・ツエンダー形態のような入力信号の強度の正弦波関数
である光出力を得る他の干渉計装置を使用することも知
られている。光ファイバ以外の伝送媒体も使用できる。
例えば光ファイバ以外に基体上に形成された平坦は導波
体またはバルクの光干渉計の光路に含まれた材料等も伝
送媒体として使用できる。
を自動的に保証する利点を有して入力が、例えばマッハ
・ツエンダー形態のような入力信号の強度の正弦波関数
である光出力を得る他の干渉計装置を使用することも知
られている。光ファイバ以外の伝送媒体も使用できる。
例えば光ファイバ以外に基体上に形成された平坦は導波
体またはバルクの光干渉計の光路に含まれた材料等も伝
送媒体として使用できる。
本発明は、伝送が強度依存性光散乱性を有するなら
ば、それは入力パワーに対してリミタとして作用し、第
１近似に対して対応する入力強度しきい値の上の入力信
号強度により２つの入力信号部分の異なった位相シフト
においてさらに変化が生じるのを阻止することを実現し
たものである。特に散乱のしきい値が入力強度の関数と
してＳ字形出力強度特性を生成し高い入力強度スイッチ
状態における入力強度の小さな変化に対して出力がさら
に安定になる光学装置を提供するように材料が選択され
ることができる。
ば、それは入力パワーに対してリミタとして作用し、第
１近似に対して対応する入力強度しきい値の上の入力信
号強度により２つの入力信号部分の異なった位相シフト
においてさらに変化が生じるのを阻止することを実現し
たものである。特に散乱のしきい値が入力強度の関数と
してＳ字形出力強度特性を生成し高い入力強度スイッチ
状態における入力強度の小さな変化に対して出力がさら
に安定になる光学装置を提供するように材料が選択され
ることができる。
シリカ光ファイバの場合には、光ファイバのドープを
変化させることによってしきい値を減少させることがで
きるので、自然のラーマン散乱が光散乱機構として使用
されることができる。特に、GeO2ドープはラーマン利得
係数を増加する。GeO2ドープ光ファイバに対するラーマ
ン利得係数ｇは次に式に示すように純粋なSiO2光ファイ
バのそれと関係している。
変化させることによってしきい値を減少させることがで
きるので、自然のラーマン散乱が光散乱機構として使用
されることができる。特に、GeO2ドープはラーマン利得
係数を増加する。GeO2ドープ光ファイバに対するラーマ
ン利得係数ｇは次に式に示すように純粋なSiO2光ファイ
バのそれと関係している。
ｇ＝g0（１＋80Δ） ここで、Δ＝１−（nc1／nc） またg0は純粋なSiO2ファイバのラーマン利得係数であ
り、約7.4×10-14m/Wの値を有する。
り、約7.4×10-14m/Wの値を有する。
ラーマン利得しきい値を決定する他の手段もこの発明
のために使用できる。例えば偏光維持ファイバは同じ材
料の偏光維持でないファイバよりも低いしきい値を有す
る。
のために使用できる。例えば偏光維持ファイバは同じ材
料の偏光維持でないファイバよりも低いしきい値を有す
る。
第３図を参照すると、この発明の干渉計31を構成する
光ファイバループミラーは、干渉計31の非線形特性を検
査するための装置33に結合されている。
光ファイバループミラーは、干渉計31の非線形特性を検
査するための装置33に結合されている。
干渉計31は本質的にはパワー結合比α：（１−α）の
光ファイバ方向性結合器35であり、この方向性結合器35
は光分割器および光結合器として機能し、その出力ポー
トは0.02のΔｎと1.125μｍの高次モードカットオフを
有するプリティッシュテレコム社の高ゲルマニウム酸化
物含有シリカ光ファイバ37にスプライス結合されてい
る。光ファイバは1.32μｍで3.2×10-3m-1の偏光保持パ
ラメータｈにより弱い偏光に保持されている。ループミ
ラー干渉計31（ループ長25m）は分割比38:62を有する方
向性結合器35の長さ24mおよび1mの出力アームをスプラ
イス結合することにより製造された。ミラーの入力ポー
ト39は第２の方向性結合器のポート41にスプライス接合
され、それは52:48の分割比を有する。この形態で結合
器43の３個の他の出力ポート45,47,49からの出力は入力
パワーを監視するために使用されることができ、干渉計
31の反射および透過パワーの尺度を与える。
光ファイバ方向性結合器35であり、この方向性結合器35
は光分割器および光結合器として機能し、その出力ポー
トは0.02のΔｎと1.125μｍの高次モードカットオフを
有するプリティッシュテレコム社の高ゲルマニウム酸化
物含有シリカ光ファイバ37にスプライス結合されてい
る。光ファイバは1.32μｍで3.2×10-3m-1の偏光保持パ
ラメータｈにより弱い偏光に保持されている。ループミ
ラー干渉計31（ループ長25m）は分割比38:62を有する方
向性結合器35の長さ24mおよび1mの出力アームをスプラ
イス結合することにより製造された。ミラーの入力ポー
ト39は第２の方向性結合器のポート41にスプライス接合
され、それは52:48の分割比を有する。この形態で結合
器43の３個の他の出力ポート45,47,49からの出力は入力
パワーを監視するために使用されることができ、干渉計
31の反射および透過パワーの尺度を与える。
装置の非線形特性は1.32μｍの波長で動作するNd:YAG
レーザ61のＱスイッチパルス（850nsFWHMおよび500Hzの
反復速度）およびCM（連続波）モードロックパルス（18
0psFWHMおよび76MHzの反復速度）の両者を使用して検査
された。この装置形態においてスプライスおよび結合器
はデポーラライザ素子として作用し、それぞれ干渉計31
の入力およびループ中で機械的光ファイバ偏光制御装置
51および53を使用して偏光を制御することが必要であ
る。しかしながら偏光制御装置の所定の設定に対して
は、ループミラー干渉計31の出力は実験的測定期間（数
時間）にわたってほぼ安定であった。干渉計31の非線形
特性の検査のために、偏光制御装置51および53は低いパ
ワーで最小の伝送を与えるようにセットされた。線形透
過性は測定されたαによって与えられた値である0.06で
あることが測定された。装置の全体の挿入損失は約3dB
と測定された。入力信号と、反射された信号と、通過さ
れた信号とは狭帯域フィルタ（NBF）55、コリメートレ
ンズ59およびレンズ59により出力ポートに結合された高
速InGaAsフォトダイオード57を使用して監視された。
レーザ61のＱスイッチパルス（850nsFWHMおよび500Hzの
反復速度）およびCM（連続波）モードロックパルス（18
0psFWHMおよび76MHzの反復速度）の両者を使用して検査
された。この装置形態においてスプライスおよび結合器
はデポーラライザ素子として作用し、それぞれ干渉計31
の入力およびループ中で機械的光ファイバ偏光制御装置
51および53を使用して偏光を制御することが必要であ
る。しかしながら偏光制御装置の所定の設定に対して
は、ループミラー干渉計31の出力は実験的測定期間（数
時間）にわたってほぼ安定であった。干渉計31の非線形
特性の検査のために、偏光制御装置51および53は低いパ
ワーで最小の伝送を与えるようにセットされた。線形透
過性は測定されたαによって与えられた値である0.06で
あることが測定された。装置の全体の挿入損失は約3dB
と測定された。入力信号と、反射された信号と、通過さ
れた信号とは狭帯域フィルタ（NBF）55、コリメートレ
ンズ59およびレンズ59により出力ポートに結合された高
速InGaAsフォトダイオード57を使用して監視された。
３つの信号全ては一時的波形再生モードで動作する３
チャンネルEG＆G 4220デジタルボックスカーで同時に表
示された。この測定方法はラーマンしきい値の上のパワ
ーレベルでループミラー干渉計31の特性の検査を可能に
するパルス間の振幅変動とNBFの使用により曖昧性を克
服している。ピーク入力、パルスの反射されがパワー
Pr、および透過されたパワーPtが測定された。これらは
ピーク入力パワーの関数としてピーク反射および透過P
r,t／（Pr＋Pt）をプロットするために使用され、それ
らプロットは第４図に示されている。曲線は反射性の減
少に対応する透過性の非線形の増加および干渉計31の出
力の全体的Ｓ字状特定を明瞭に示している。高い入力ピ
ークパワーでストークス放射が自然のラーマン散乱によ
り観察された。これは1.32μｍにおける利用できるポン
プパワーを制限する効果を有し、したがって装置の特性
は飽和を示す。0.1Wから33Wの入力パワーの変化により
0.06乃至0.6の範囲では明らかに透過性に大きい変化が
ある。交差点は22Wのピーク入力パワーにおいて生じ
る。もっとも長いループ（＞100m）の動作によりパワー
中の減少が得られるが、第３図の特定の装置に観察され
た非常に良好な安定性は徐々に低下することが予想され
る。
チャンネルEG＆G 4220デジタルボックスカーで同時に表
示された。この測定方法はラーマンしきい値の上のパワ
ーレベルでループミラー干渉計31の特性の検査を可能に
するパルス間の振幅変動とNBFの使用により曖昧性を克
服している。ピーク入力、パルスの反射されがパワー
Pr、および透過されたパワーPtが測定された。これらは
ピーク入力パワーの関数としてピーク反射および透過P
r,t／（Pr＋Pt）をプロットするために使用され、それ
らプロットは第４図に示されている。曲線は反射性の減
少に対応する透過性の非線形の増加および干渉計31の出
力の全体的Ｓ字状特定を明瞭に示している。高い入力ピ
ークパワーでストークス放射が自然のラーマン散乱によ
り観察された。これは1.32μｍにおける利用できるポン
プパワーを制限する効果を有し、したがって装置の特性
は飽和を示す。0.1Wから33Wの入力パワーの変化により
0.06乃至0.6の範囲では明らかに透過性に大きい変化が
ある。交差点は22Wのピーク入力パワーにおいて生じ
る。もっとも長いループ（＞100m）の動作によりパワー
中の減少が得られるが、第３図の特定の装置に観察され
た非常に良好な安定性は徐々に低下することが予想され
る。
第５図を参照すると、入力（FWHM＝850ns）、反射さ
れたパルス（FWHM＝930ns）、および透過されたパルス
（FWHM＝525ns）が12.5Wのピーク入力パワーに対して示
されている。高いパワーレベルにおいて透過されがパル
スは狭く示され、一方反射されたパルスは広く示されて
いることが認められる。これは完全なパルススイッチン
グを観察しているのではなく、パルススイッチのウイン
グの部分よりも高いパワーの部分を観察していることを
示唆している。このため第４図は方形パルス（パルス期
間≫立上りおよび立下り時間）に対する装置の特性を示
している。Ｑスイッチパルスによる上記の実験は疑似CW
状態においてのものである。そこではパルス長（175m）
はループ長に比較して長い。この場合には非線形位相シ
フトは交差移動変調により誘起される。CMモードロック
パルス（FWHM〜180ps）による実験は同様の非線形特性
を示す。第６図では反射されたパルス（FWHM〜195ps）
および透過されたパルス（FWHM〜150ps）が15.8Wのピー
クパワーに対して示されている。この場合にはパルス長
（〜0.04m）はループ長よりもずっと短く、非線形位相
シフトは自己位相変調によって誘起される。上記の実験
はスイッチングが方形でないパルスに対して不完全であ
ることを示している。これは極度に高いピツト速度のシ
ステムに対して示唆を与える。それにおいては方形光パ
ルス（普通でない）を生成するが、完全なスイッチング
を可能にする。“ソリトン（solitoh）”状パルスを使
用することが必要である。ここで使用された25mのルー
プに対しては良好なソリトンスイッチングが0.5psのパ
ルス継続時間に対して期待される。そのようなパルスは
例えばソリトンレーザから得られる。ラーマン効果によ
るポンプ枯渇による方形パルスの不完全なスイッチング
はゲルマニウム酸化物の含有量の少ないシリカファイバ
を使用することによって避けることができる。例えばこ
こで示した場合ではラーマン利得係数は純粋なシリカフ
ァイバに対し３倍である。
れたパルス（FWHM＝930ns）、および透過されたパルス
（FWHM＝525ns）が12.5Wのピーク入力パワーに対して示
されている。高いパワーレベルにおいて透過されがパル
スは狭く示され、一方反射されたパルスは広く示されて
いることが認められる。これは完全なパルススイッチン
グを観察しているのではなく、パルススイッチのウイン
グの部分よりも高いパワーの部分を観察していることを
示唆している。このため第４図は方形パルス（パルス期
間≫立上りおよび立下り時間）に対する装置の特性を示
している。Ｑスイッチパルスによる上記の実験は疑似CW
状態においてのものである。そこではパルス長（175m）
はループ長に比較して長い。この場合には非線形位相シ
フトは交差移動変調により誘起される。CMモードロック
パルス（FWHM〜180ps）による実験は同様の非線形特性
を示す。第６図では反射されたパルス（FWHM〜195ps）
および透過されたパルス（FWHM〜150ps）が15.8Wのピー
クパワーに対して示されている。この場合にはパルス長
（〜0.04m）はループ長よりもずっと短く、非線形位相
シフトは自己位相変調によって誘起される。上記の実験
はスイッチングが方形でないパルスに対して不完全であ
ることを示している。これは極度に高いピツト速度のシ
ステムに対して示唆を与える。それにおいては方形光パ
ルス（普通でない）を生成するが、完全なスイッチング
を可能にする。“ソリトン（solitoh）”状パルスを使
用することが必要である。ここで使用された25mのルー
プに対しては良好なソリトンスイッチングが0.5psのパ
ルス継続時間に対して期待される。そのようなパルスは
例えばソリトンレーザから得られる。ラーマン効果によ
るポンプ枯渇による方形パルスの不完全なスイッチング
はゲルマニウム酸化物の含有量の少ないシリカファイバ
を使用することによって避けることができる。例えばこ
こで示した場合ではラーマン利得係数は純粋なシリカフ
ァイバに対し３倍である。
この発明は上述の特別の実施例以外の非線形干渉計の
構成に対しても適用可能であり、またラーマン散乱以外
の強度異存性光散乱機構、例えばブリローイン散乱を所
望の光学的限定を行うために使用することができる。
構成に対しても適用可能であり、またラーマン散乱以外
の強度異存性光散乱機構、例えばブリローイン散乱を所
望の光学的限定を行うために使用することができる。
第１図は既知のファイバループ干渉計の概略図である。 第２図は第１図に示す装置の２つの異なった結合比に対
する入力強度および出力強度間の変化を示すグラフであ
る。 第３図は第１図の装置の非線形特性を測定するために使
用される実験装置の概略図である。 第４図はピーク入力パワーの関数として第１図の装置の
特性を示すグラフである。 第５図（ａ）乃至（ｃ）はＱスイッチレーザからの12.5
Wのピーク入力パワーに対応する入力、反射、および透
過パルスを示すグラフである。 第６図はモードロックレーザの15.8Wのピーク入力パル
スにより発生された反射および透過パルスを示すグラフ
である。 １……光ファイバ、２……ループ、３……光結合器、4,
5,6,7……入力ポート、31……干渉計、33……検査装
置、51,53……光ファイバ偏光制御装置、61……レー
ザ。
する入力強度および出力強度間の変化を示すグラフであ
る。 第３図は第１図の装置の非線形特性を測定するために使
用される実験装置の概略図である。 第４図はピーク入力パワーの関数として第１図の装置の
特性を示すグラフである。 第５図（ａ）乃至（ｃ）はＱスイッチレーザからの12.5
Wのピーク入力パワーに対応する入力、反射、および透
過パルスを示すグラフである。 第６図はモードロックレーザの15.8Wのピーク入力パル
スにより発生された反射および透過パルスを示すグラフ
である。 １……光ファイバ、２……ループ、３……光結合器、4,
5,6,7……入力ポート、31……干渉計、33……検査装
置、51,53……光ファイバ偏光制御装置、61……レー
ザ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キース・ジェイムス・ブロウ イギリス国、アイピー12・１エイチエ ー、サフォーク、ウッドブリッジ、コボ ルド・ロード 14 (72)発明者 ニコラス・ジョン・ドラン イギリス国、アイピー12・２エーエック ス、サフォーク、ウッドブリッジ、サド ボーン、ブラックランズ・レーン、ザ・ オールド・カテイジ（番地無し)
Claims (6)
- 【請求項１】非対称な光分割器（35）と、光学的に非線
形の伝送媒体（37）と、光結合器（35）を具備する非線
形干渉計であって、非対称な光分割器（35）は入力信号
を伝送媒体を通り光結合器に進む異なる強度の２つの部
分に分割するのに用いられ、伝送媒体はしきい値より上
で強度依存性の光散乱を示し、分割器の非対称の程度お
よび伝送媒体の散乱しきい値を干渉計からの信号出力強
度が入力信号強度に対し非振動特性であるようにし、前
記特性は多くて１周期であることを特徴とする非線形干
渉計。 - 【請求項２】光分割器と光結合器は単一の２×２結合器
（35）により構成される特許請求の範囲第１項記載の非
線形干渉計。 - 【請求項３】伝送媒体の強度依存性の光学的散乱はラー
マン散乱である特許請求の範囲第１項または第２項記載
の非線形干渉計。 - 【請求項４】光結合器（35）の出力光通路の下流部に狭
帯域フィルタ（55）を具備する特許請求の範囲第１項乃
至第３項のいずれか１項記載の非線形干渉計。 - 【請求項５】非線形干渉計は光ソリトン源に光学的に結
合されている特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれ
か１項記載の非線形干渉計。 - 【請求項６】単一の光入力信号から光出力信号を生成す
る方法であって、 ｉ） 異なる強度の２つの部分に入力信号を非対称的に
分割するステップと、 ii） ２つの部分をしきい値より上で強度依存性の光学
的散乱を示す光学的に非線形の伝送媒体（37）を通って
進行させるステップと、 iii） 光出力信号を生成するために２つの部分を光学
的に結合するステップを有し、 ここで、光出力信号の強度が光入力信号の強度に対し非
振動特性を示すようにステップ（ｉ）の非対称的に分割
する程度および伝送媒体の散乱しきい値が定められ、前
記特性は多くて１周期であることを特徴とする光出力信
号を生成する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB888829546A GB8829546D0 (en) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | Non-linear interferometer |
| GB8829546.4 | 1988-12-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02282227A JPH02282227A (ja) | 1990-11-19 |
| JP2752204B2 true JP2752204B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=10648716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1329375A Expired - Lifetime JP2752204B2 (ja) | 1988-12-19 | 1989-12-19 | 非線形干渉計 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5058986A (ja) |
| EP (1) | EP0375346B1 (ja) |
| JP (1) | JP2752204B2 (ja) |
| KR (1) | KR0151387B1 (ja) |
| AT (1) | ATE126362T1 (ja) |
| AU (1) | AU615363B2 (ja) |
| CA (1) | CA2005438C (ja) |
| DE (1) | DE68923776T2 (ja) |
| DK (1) | DK642989A (ja) |
| GB (1) | GB8829546D0 (ja) |
| HK (1) | HK142096A (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8825481D0 (en) * | 1988-11-01 | 1988-12-07 | British Telecomm | Interferrometer |
| GB2245715B (en) * | 1990-05-25 | 1994-06-22 | British Telecomm | Optical sampler |
| US5146517A (en) * | 1991-07-05 | 1992-09-08 | At&T Bell Laboratories | Low distortion all-optical threshold device |
| US5155779A (en) * | 1991-11-05 | 1992-10-13 | At&T Bell Laboratories | Optical circulating shift register |
| DE4421346A1 (de) * | 1994-06-17 | 1995-12-21 | Sel Alcatel Ag | Wellenlängenwandler |
| US5619368A (en) * | 1995-05-16 | 1997-04-08 | Massachusetts Inst. Of Technology | Optical frequency shifter |
| US5655039A (en) * | 1995-12-22 | 1997-08-05 | Corning, Inc. | Nonlinear optical loop mirror device including dispersion decreasing fiber |
| GB9706370D0 (en) * | 1997-03-27 | 1997-05-14 | British Telecomm | An optical memory |
| WO1998044512A1 (en) * | 1997-03-27 | 1998-10-08 | British Telecommunications Public Limited Company | An optical memory |
| JP2001036476A (ja) * | 1999-07-16 | 2001-02-09 | Sony Corp | 光通信システム、光送信装置、光受信装置及び光通信方法 |
| US6535662B2 (en) * | 2001-03-09 | 2003-03-18 | The Trustees Of Princeton University | Toad having enhanced extinction ratio of the switching window |
| US7031580B2 (en) * | 2003-02-20 | 2006-04-18 | Intel Corporation | Restoring optical pulses |
| ITMI20041286A1 (it) * | 2004-06-24 | 2004-09-24 | Marconi Comm Spa | Porte logiche ottiche ultraveloci riconfigurabili e rigenerative |
| WO2018044363A2 (en) | 2016-05-11 | 2018-03-08 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparatus for mode-locking on-chip lasers |
| WO2023119673A1 (ja) * | 2021-12-24 | 2023-06-29 | 学校法人明治大学 | 評価装置、光受信器、光通信システム、プログラム及び評価方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63265229A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-01 | Fujitsu Ltd | 出力安定化光源 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1298113C (en) * | 1986-10-20 | 1992-03-31 | Nicholas John Doran | Optical device |
-
1988
- 1988-12-19 GB GB888829546A patent/GB8829546D0/en active Pending
-
1989
- 1989-12-11 US US07/447,125 patent/US5058986A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-12-13 CA CA002005438A patent/CA2005438C/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-12-13 AU AU46703/89A patent/AU615363B2/en not_active Ceased
- 1989-12-18 DK DK642989A patent/DK642989A/da not_active Application Discontinuation
- 1989-12-19 JP JP1329375A patent/JP2752204B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-12-19 AT AT89313259T patent/ATE126362T1/de not_active IP Right Cessation
- 1989-12-19 EP EP89313259A patent/EP0375346B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-12-19 KR KR1019890018884A patent/KR0151387B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-12-19 DE DE68923776T patent/DE68923776T2/de not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-08-01 HK HK142096A patent/HK142096A/xx not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63265229A (ja) * | 1987-04-23 | 1988-11-01 | Fujitsu Ltd | 出力安定化光源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE68923776D1 (de) | 1995-09-14 |
| DK642989A (da) | 1990-06-20 |
| ATE126362T1 (de) | 1995-08-15 |
| EP0375346A1 (en) | 1990-06-27 |
| HK142096A (en) | 1996-08-09 |
| CA2005438A1 (en) | 1990-06-19 |
| US5058986A (en) | 1991-10-22 |
| GB8829546D0 (en) | 1989-02-08 |
| CA2005438C (en) | 1995-09-12 |
| DK642989D0 (da) | 1989-12-18 |
| JPH02282227A (ja) | 1990-11-19 |
| DE68923776T2 (de) | 1995-12-14 |
| EP0375346B1 (en) | 1995-08-09 |
| AU615363B2 (en) | 1991-09-26 |
| AU4670389A (en) | 1990-06-21 |
| KR900010365A (ko) | 1990-07-07 |
| KR0151387B1 (ko) | 1998-10-15 |
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