JP3233178B2 - 所望の波長において高スペクトル密度を有する光源 - Google Patents
所望の波長において高スペクトル密度を有する光源Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ−通信システ
ム、特にＡＭまたはその他の情報信号を伝送するのに使
われる、例えば光ファイバ−中の非線形状態を減少させ
るのに有効な光源に関するものである。
ム、特にＡＭまたはその他の情報信号を伝送するのに使
われる、例えば光ファイバ−中の非線形状態を減少させ
るのに有効な光源に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】近年光送信システムは各種の通信に応用
されており、例えば電話システムでは、現在光ファイバ
−技術を利用して遠距離へ音声およびデ−タ信号を送っ
ている。同じくケ−ブルテレビジョン網もアナログおよ
びデジタル信号の両者を光ファイバ−技術を適用して送
信している。
されており、例えば電話システムでは、現在光ファイバ
−技術を利用して遠距離へ音声およびデ−タ信号を送っ
ている。同じくケ−ブルテレビジョン網もアナログおよ
びデジタル信号の両者を光ファイバ−技術を適用して送
信している。
【０００３】情報信号（例えばテレビジョン信号）を光
ファイバ−を通じて送信するためには、光ビ−ム（搬送
波）を情報信号で変調しなければならない。その後この
変調搬送波を光ファイバ−を経て受信機に送信するので
ある。高出力レベルでシリカファイバ−はファイバ−を
横切る局所的な電界およびファイバ−材質の相互作用に
よる非線形状態を現す。この非線形状態はまたファイバ
−長が増すにつれて、性能の累積的変化を伴い、ファイ
バ−長に基因して出現する。
ファイバ−を通じて送信するためには、光ビ−ム（搬送
波）を情報信号で変調しなければならない。その後この
変調搬送波を光ファイバ−を経て受信機に送信するので
ある。高出力レベルでシリカファイバ−はファイバ−を
横切る局所的な電界およびファイバ−材質の相互作用に
よる非線形状態を現す。この非線形状態はまたファイバ
−長が増すにつれて、性能の累積的変化を伴い、ファイ
バ−長に基因して出現する。
【０００４】高出力レベルでシリカファイバ−中に現れ
る非線形状態は４波混合，ブリルアン利得，ラマン利得
である。これらの相互作用の強さは適用する場のスペク
トル密度によっている。光信号の出力はまた非線形状態
のきびしさを決めるファクタ−でもある。
る非線形状態は４波混合，ブリルアン利得，ラマン利得
である。これらの相互作用の強さは適用する場のスペク
トル密度によっている。光信号の出力はまた非線形状態
のきびしさを決めるファクタ−でもある。
【０００５】信号伝送上の極く小さな影響が出力密度レ
ベルのしきい値以下に現れる。臨界出力密度レベルの始
まりで、出力は波長内で進行波と材質間に非線形相互作
用によりシフトされる。光ファイバ−は小さな断面にパ
ワ−が集中するので、控え目な絶対パワ−レベルでこれ
らの効果がはっきりと起こるためには、大きな場が必要
である。信号を遠距離に伝送するためには、これらの非
線形性状態は送信すべきパワ−レベルの上限を決めるこ
とになる。
ベルのしきい値以下に現れる。臨界出力密度レベルの始
まりで、出力は波長内で進行波と材質間に非線形相互作
用によりシフトされる。光ファイバ−は小さな断面にパ
ワ−が集中するので、控え目な絶対パワ−レベルでこれ
らの効果がはっきりと起こるためには、大きな場が必要
である。信号を遠距離に伝送するためには、これらの非
線形性状態は送信すべきパワ−レベルの上限を決めるこ
とになる。
【０００６】例えばＹ．アオキ，Ｋ．タジマおよびＩ．
ミト（Ｙ．Ａｏｋｉ， Ｋ．Ｔａｊｉｍａ， Ｉ．Ｍｉ
ｔｏ），“光通信システムにおいてシュミレ−トされた
ブリルアン散乱による単一モ−ド光ファイバ−の入力パ
ワ−制限”，ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇ
ｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９８８年５
月，ｐｐ．７１０〜７２７およびアグラワル，ゴビン
Ｐ．（Ａｇｒａｗａｌ，Ｇｏｖｉｎｄ Ｐ），“非線形
性ファイバ−光学”，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，
ＩＳＢＮ ０−１２−０４５１４０−９を参照された
い。光ファイバ−での非線形性状態は通常のアナログテ
レビジョン信号放送に使われている振幅変調（ＡＭ）信
号の送信に特に厄介な問題となる。
ミト（Ｙ．Ａｏｋｉ， Ｋ．Ｔａｊｉｍａ， Ｉ．Ｍｉ
ｔｏ），“光通信システムにおいてシュミレ−トされた
ブリルアン散乱による単一モ−ド光ファイバ−の入力パ
ワ−制限”，ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇ
ｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９８８年５
月，ｐｐ．７１０〜７２７およびアグラワル，ゴビン
Ｐ．（Ａｇｒａｗａｌ，Ｇｏｖｉｎｄ Ｐ），“非線形
性ファイバ−光学”，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，
ＩＳＢＮ ０−１２−０４５１４０−９を参照された
い。光ファイバ−での非線形性状態は通常のアナログテ
レビジョン信号放送に使われている振幅変調（ＡＭ）信
号の送信に特に厄介な問題となる。
【０００７】高出力レベルにおけるＡＭ残留側波帯（Ｖ
ＳＢ−ＡＭ）テレビジョン信号のような情報信号の送信
用の光ファイバ−中の非線形状態を減少させる技術を提
供することは有益なことであろう。本発明は、例えば光
搬送波を出力するレ−ザ−のライン幅を広げるのに有効
な自然放出光源を提供するもので、この搬送波は光ファ
イバ−網を通じて情報信号を伝送するために利用でき
る。
ＳＢ−ＡＭ）テレビジョン信号のような情報信号の送信
用の光ファイバ−中の非線形状態を減少させる技術を提
供することは有益なことであろう。本発明は、例えば光
搬送波を出力するレ−ザ−のライン幅を広げるのに有効
な自然放出光源を提供するもので、この搬送波は光ファ
イバ−網を通じて情報信号を伝送するために利用でき
る。
【０００８】
【発明の概要】本発明はＡＭ情報信号の様な情報信号を
高出力レベルで伝送するために使用する光ファイバ−中
の非線形状態を減少させる自然放出光源を提供するもの
である。 本発明ではレ−ザ−出力信号が供給され、こ
の信号のライン幅は拡張され、光信号として供給され
る。
高出力レベルで伝送するために使用する光ファイバ−中
の非線形状態を減少させる自然放出光源を提供するもの
である。 本発明ではレ−ザ−出力信号が供給され、こ
の信号のライン幅は拡張され、光信号として供給され
る。
【０００９】この光信号は情報信号（例えばＡＭ信号）
で外部変調され、受信機へ送信するために光ファイバ−
回路に接続される。レ−ザの縦モ−ドのライン幅を拡げ
るため縦モ−ドを有する光信号を出力するようにレ−ザ
−空洞が設けられている。レ−ザ−空洞の励起波長かま
たはこの近辺の波長で過剰自然放出光源とするため、能
動媒質をポンプレ−ザ−で励起させる。前記モ−ドのラ
イン幅を広げるため放出源からの過剰自然放出光がレ−
ザ−空洞に注入されている間、ポンプレ−ザ−で励起す
るのである。図示した実施例では、自然放出光源を通じ
てポンプレ−ザ−から受け取ったエネルギ−でレ−ザ−
空洞が励起されている。
で外部変調され、受信機へ送信するために光ファイバ−
回路に接続される。レ−ザの縦モ−ドのライン幅を拡げ
るため縦モ−ドを有する光信号を出力するようにレ−ザ
−空洞が設けられている。レ−ザ−空洞の励起波長かま
たはこの近辺の波長で過剰自然放出光源とするため、能
動媒質をポンプレ−ザ−で励起させる。前記モ−ドのラ
イン幅を広げるため放出源からの過剰自然放出光がレ−
ザ−空洞に注入されている間、ポンプレ−ザ−で励起す
るのである。図示した実施例では、自然放出光源を通じ
てポンプレ−ザ−から受け取ったエネルギ−でレ−ザ−
空洞が励起されている。
【００１０】さらに実施例として、広いライン幅を持つ
光搬送波を供給するために自然放出光源を利用する例を
示してある。レ−ザ−空洞が縦モ−ドの光信号を出力
し、レ−ザ−空洞に接続された出力部を持つ活性化メデ
ィアが、空洞中にモ−ドの波長かまたはその近辺の波長
で自然放出光源を注入するために備えられている。光信
号を発生させるためレ−ザ−空洞を同時にポンピングし
ている間、自然放出光源を発生させるための活性化メデ
ィアをポンピングするポンプレ−ザ−が設けられてい
る。この方法でレ−ザ−空洞中の自然放出光源はモ−ド
の有効ライン幅を拡げることができる。
光搬送波を供給するために自然放出光源を利用する例を
示してある。レ−ザ−空洞が縦モ−ドの光信号を出力
し、レ−ザ−空洞に接続された出力部を持つ活性化メデ
ィアが、空洞中にモ−ドの波長かまたはその近辺の波長
で自然放出光源を注入するために備えられている。光信
号を発生させるためレ−ザ−空洞を同時にポンピングし
ている間、自然放出光源を発生させるための活性化メデ
ィアをポンピングするポンプレ−ザ−が設けられてい
る。この方法でレ−ザ−空洞中の自然放出光源はモ−ド
の有効ライン幅を拡げることができる。
【００１１】実施例で自然放出光源がレ−ザ−空洞中に
レ−ザ−空洞に対するポンピングエネルギ−と一緒に注
入する例を示してある。活性化メディアにはレ−ザ−空
洞、例えばポンプレ−ザ−とレ−ザ−空洞間に直列に接
続された格子とゲインメディアが含まれる。
レ−ザ−空洞に対するポンピングエネルギ−と一緒に注
入する例を示してある。活性化メディアにはレ−ザ−空
洞、例えばポンプレ−ザ−とレ−ザ−空洞間に直列に接
続された格子とゲインメディアが含まれる。
【００１２】別の実施例では広いライン幅を伴った出力
信号を供給するためのレ−ザ−装置は光サ−キュレ−タ
の第１の部分に光信号を出力するレ−ザ−空洞で構成さ
れている。光サ−キュレ−タの第２の部分に接続された
出力部を持つ自然放出光源の手段が、光信号の縦モ−ド
の波長かまたはその近辺の波長の自然放出光源を光サ−
キュレ−タの第１の部分を経てレ−ザ空洞中に注入す
る。
信号を供給するためのレ−ザ−装置は光サ−キュレ−タ
の第１の部分に光信号を出力するレ−ザ−空洞で構成さ
れている。光サ−キュレ−タの第２の部分に接続された
出力部を持つ自然放出光源の手段が、光信号の縦モ−ド
の波長かまたはその近辺の波長の自然放出光源を光サ−
キュレ−タの第１の部分を経てレ−ザ空洞中に注入す
る。
【００１３】光サ−キュレ−タの第３の部分は自然放出
光源により拡げられた前記モ−ドの有効ライン幅を持っ
た光信号を出力する。レ−ザ−空洞は光サ−キュレ−タ
の第１部分に接続された第１の端部と第３の部分に接続
された第２の端部を持つ環状レ−ザ−中に含まれてい
る。更に装置には拡げられた有効ライン幅を伴う光信号
を出力するため、環状レ−ザ−に接続された光結合器が
含まれる。
光源により拡げられた前記モ−ドの有効ライン幅を持っ
た光信号を出力する。レ−ザ−空洞は光サ−キュレ−タ
の第１部分に接続された第１の端部と第３の部分に接続
された第２の端部を持つ環状レ−ザ−中に含まれてい
る。更に装置には拡げられた有効ライン幅を伴う光信号
を出力するため、環状レ−ザ−に接続された光結合器が
含まれる。
【００１４】本発明の別の実施例では光信号を出力する
のに、半導体レ−ザ−が使われている。 光信号を増幅
するためレ−ザ−の出力部と直列に光増幅器が接続され
ている。 増幅器には、光信号の縦モ−ドの波長かまた
はその近辺の波長で自然放出光源を発生させるための手
段が含まれている。増幅器はレ−ザ−出力に自然放出光
源を注入し、このためモ−ドの有効ライン幅が広がる。
レ−ザ−出力中に注入される自然放出光源の少なくとも
一特性を選ぶため、光学フィルタ−がレ−ザ−と光増幅
器の間に直列に接続されている。例えばこのフィルタ−
は放出光の強さとスペクトル特性を選定することができ
る。
のに、半導体レ−ザ−が使われている。 光信号を増幅
するためレ−ザ−の出力部と直列に光増幅器が接続され
ている。 増幅器には、光信号の縦モ−ドの波長かまた
はその近辺の波長で自然放出光源を発生させるための手
段が含まれている。増幅器はレ−ザ−出力に自然放出光
源を注入し、このためモ−ドの有効ライン幅が広がる。
レ−ザ−出力中に注入される自然放出光源の少なくとも
一特性を選ぶため、光学フィルタ−がレ−ザ−と光増幅
器の間に直列に接続されている。例えばこのフィルタ−
は放出光の強さとスペクトル特性を選定することができ
る。
【００１５】本発明の実施例で広いライン幅を伴った出
力信号を供給するためマイクロチップまたは固体レ−ザ
−を使ったものがある。レ−ザ−は光信号を出力するた
めポンプエネルギ−に対応する。光信号の縦モ−ドの波
長かまたはその近辺の波長で自然放出光源を発生させる
手段が備わっており、この出力はマイクロチップレ−ザ
−に入力するためにポンプエネルギ−と結合させられ
る。レ−ザ−に入力した自然放出光源はモ−ドの有効ラ
イン幅を広げる役目をする。
力信号を供給するためマイクロチップまたは固体レ−ザ
−を使ったものがある。レ−ザ−は光信号を出力するた
めポンプエネルギ−に対応する。光信号の縦モ−ドの波
長かまたはその近辺の波長で自然放出光源を発生させる
手段が備わっており、この出力はマイクロチップレ−ザ
−に入力するためにポンプエネルギ−と結合させられ
る。レ−ザ−に入力した自然放出光源はモ−ドの有効ラ
イン幅を広げる役目をする。
【００１６】所望の波長で高スペクトル密度を持つ自然
放出光源源もまた提供されており、格子及び活性化メデ
ィアを含む導波管の光経路で構成されている。光エネル
ギ−は光経路中の格子及び能動媒体を横切り通過する。
光エネルギ−は、格子で定まる波長で光経路から自然放
出光源を出力させるためにレ−ジングなしで能動媒体を
刺激する。格子は光経路の能動媒体の部分に位置してい
る。望ましい実施例として、能動媒体は、光ファイバ−
の稀土類ド−ピングした部分で構成されたものがよく、
導波経路は半導体またはシリカ基質が望ましい。実施例
では、シリカ基板のプレ−ナ導波管が開示されている。
放出光源源もまた提供されており、格子及び活性化メデ
ィアを含む導波管の光経路で構成されている。光エネル
ギ−は光経路中の格子及び能動媒体を横切り通過する。
光エネルギ−は、格子で定まる波長で光経路から自然放
出光源を出力させるためにレ−ジングなしで能動媒体を
刺激する。格子は光経路の能動媒体の部分に位置してい
る。望ましい実施例として、能動媒体は、光ファイバ−
の稀土類ド−ピングした部分で構成されたものがよく、
導波経路は半導体またはシリカ基質が望ましい。実施例
では、シリカ基板のプレ−ナ導波管が開示されている。
【００１７】
【発明の実施例】本発明では光ファイバ−で高パワ−レ
ベルの時に光信号スペクトル密度によって現れる非線形
状態を減少させるのに使用する自然放出光源を提供する
ものである。この非線形状態は、比較的高パワ−レベル
でのＡＭ通信信号の伝送を可能ならしめるレベルまで減
少させる。現在通信用のハイパワ−固定レ−ザ−即ち半
導体レ−ザ−は３０ミリワットぐらいのオ−ダ−の信号
を発生させる。このようなレ−ザの出力は速いペ−スで
増えており、将来的には出力は４ワットぐらいのオ−ダ
−のものが商品化されると期待されている。この程度の
よりハイパワ−のレ−ザ−が通信の目的のために使われ
るようになるのも、それほど遠い将来ではないのであろ
う。
ベルの時に光信号スペクトル密度によって現れる非線形
状態を減少させるのに使用する自然放出光源を提供する
ものである。この非線形状態は、比較的高パワ−レベル
でのＡＭ通信信号の伝送を可能ならしめるレベルまで減
少させる。現在通信用のハイパワ−固定レ−ザ−即ち半
導体レ−ザ−は３０ミリワットぐらいのオ−ダ−の信号
を発生させる。このようなレ−ザの出力は速いペ−スで
増えており、将来的には出力は４ワットぐらいのオ−ダ
−のものが商品化されると期待されている。この程度の
よりハイパワ−のレ−ザ−が通信の目的のために使われ
るようになるのも、それほど遠い将来ではないのであろ
う。
【００１８】ハイパワ−の光通信システムは信号を複数
の経路（例えば樹枝状配信網）に分割出来て有利であ
る。加えてハイパワ−のために信号の増幅の必要がな
く、より遠くへ送信でき、通信システムのコストが減少
できる。４波混合及びブリルアン利得のような非線形結
果はケ−ブルテレビジョン網へ送信されるテレベジョン
信号のようなＡＭ信号に対し、コスト面で有効なハイパ
ワ−光通信システムが与える効果を妨げることになる。
の経路（例えば樹枝状配信網）に分割出来て有利であ
る。加えてハイパワ−のために信号の増幅の必要がな
く、より遠くへ送信でき、通信システムのコストが減少
できる。４波混合及びブリルアン利得のような非線形結
果はケ−ブルテレビジョン網へ送信されるテレベジョン
信号のようなＡＭ信号に対し、コスト面で有効なハイパ
ワ−光通信システムが与える効果を妨げることになる。
【００１９】光ファイバ−を通じて伝送される比較的高
出力のＡＭ信号の非線形状態に打ちかったために、本発
明はファイバ−の非線形性の状態を減少させるために搬
送波の光源（例えばレ−ザ−）の有効ライン幅を拡げて
いる。光学ライン幅を広げることで信号のスペクトル密
度が減少し、同一パワ−でより広範囲に配信が出来るよ
うになる。一例をあげるとブリルアン利得のしきい値は
数１の比で減少する。
出力のＡＭ信号の非線形状態に打ちかったために、本発
明はファイバ−の非線形性の状態を減少させるために搬
送波の光源（例えばレ−ザ−）の有効ライン幅を拡げて
いる。光学ライン幅を広げることで信号のスペクトル密
度が減少し、同一パワ−でより広範囲に配信が出来るよ
うになる。一例をあげるとブリルアン利得のしきい値は
数１の比で減少する。
【００２０】
【数１】
【００２１】ここでΔνP は光学ライン幅（即ち非線形
性を誘導する光学的場のライン幅）で、ΔνB はブリル
アン利得のゲイン帯域幅である。通常の単一モ−ドファ
イバ−ではΔνB は約１００ＭＨｚで、変調された分布
帰還形（ＤＦＢ）レ−ザ−ではΔνP は１０ＧＨｚまた
はそれ以上のオ−ダ−である。持続波（ＣＷ）レ−ザ−
と外部変調器がポンプレ−ザ−として備えられていると
きは、特定のレ−ザ−源によっては数ＫＨｚ程度に小さ
くすることが可能である。このため使用されるレ−ザ−
の型式によって広範囲のΔνP が存在することになる。
性を誘導する光学的場のライン幅）で、ΔνB はブリル
アン利得のゲイン帯域幅である。通常の単一モ−ドファ
イバ−ではΔνB は約１００ＭＨｚで、変調された分布
帰還形（ＤＦＢ）レ−ザ−ではΔνP は１０ＧＨｚまた
はそれ以上のオ−ダ−である。持続波（ＣＷ）レ−ザ−
と外部変調器がポンプレ−ザ−として備えられていると
きは、特定のレ−ザ−源によっては数ＫＨｚ程度に小さ
くすることが可能である。このため使用されるレ−ザ−
の型式によって広範囲のΔνP が存在することになる。
【００２２】外部変調器を使用する実際の残留側波帯Ａ
Ｍシステムでは、ほぼ９５％の光パワ−がνo でνp 内
に集中する。ここでνo は非線形ポンプの光学周波数で
ある。通常の約１００ＭＨｚのブリルアン利得の単一モ
−ドファイバ−に対しては、２ＫＨｚのライン幅のレ−
ザ−はゲイン数１＝１となる。
Ｍシステムでは、ほぼ９５％の光パワ−がνo でνp 内
に集中する。ここでνo は非線形ポンプの光学周波数で
ある。通常の約１００ＭＨｚのブリルアン利得の単一モ
−ドファイバ−に対しては、２ＫＨｚのライン幅のレ−
ザ−はゲイン数１＝１となる。
【００２３】
【数１】
【００２４】ライン幅６ＧＨｚのＤＦＢレ−ザ−に対し
ては数１＝０．０１６であるので、ブリルアン利得は２
ＫＨｚのライン幅のレ−ザ−よりも高い。
ては数１＝０．０１６であるので、ブリルアン利得は２
ＫＨｚのライン幅のレ−ザ−よりも高い。
【００２５】
【数１】
【００２６】この光学的拡大は広帯域電気ノイズ（例え
ば１００ＭＨｚから３００ＭＨｚの帯域幅のホワイトノ
イズ）または周期関数（例えば正弦波）により駆動され
る光学角度変調器、例えば周波数または位相変調によ
り、効果的に光学ライン幅を増やして実施することがで
きる。レ−ザ−空洞に過剰の自然放出光を注入すること
で信力信号の光学ライン幅を拡張することもまた使われ
ている。
ば１００ＭＨｚから３００ＭＨｚの帯域幅のホワイトノ
イズ）または周期関数（例えば正弦波）により駆動され
る光学角度変調器、例えば周波数または位相変調によ
り、効果的に光学ライン幅を増やして実施することがで
きる。レ−ザ−空洞に過剰の自然放出光を注入すること
で信力信号の光学ライン幅を拡張することもまた使われ
ている。
【００２７】図１の実施例では持続波レ−ダ−１０が光
学周波数νo の光スペクトル１２を発生している。レ−
ザ−出力信号の狭いライン幅は端子１６で光変調器１４
に入力する広帯域幅の電気ノイズで変調されることによ
り拡げられるのである。光変調器１４から出力するスペ
クトル１８は十分に拡げられたライン幅Δを備えてい
る。この光信号は光学周波数νo のところに中心があ
り、ファイバ−回路網２４を通して通常の受信機２６に
情報信号を伝送する光送信波とされる。
学周波数νo の光スペクトル１２を発生している。レ−
ザ−出力信号の狭いライン幅は端子１６で光変調器１４
に入力する広帯域幅の電気ノイズで変調されることによ
り拡げられるのである。光変調器１４から出力するスペ
クトル１８は十分に拡げられたライン幅Δを備えてい
る。この光信号は光学周波数νo のところに中心があ
り、ファイバ−回路網２４を通して通常の受信機２６に
情報信号を伝送する光送信波とされる。
【００２８】情報信号で光搬送波を変調するために、外
部変調器２０が備えられており、この変調器は例えばマ
ッハ- ツェンダ−変調器のような電気光学的要素で構成
されている。外部光変調器は周知の技術で、例えばＳ．
Ｅ．ミラ−，Ｔ．リ−，及びＥ．Ａ．Ｊ．マ−キャッチ
ィリ（Ｓ．Ｅ．Ｍｉｌｌｅｒ， Ｔ．Ｌｉ， ａｎｄ
Ｅ．Ａ．Ｊ．Ｍａｒｃａｔｉｌｉ），“光ファイバ−送
信システムに関する研究”，Ｐｒｏｃ． ＩＥＥＥ，
Ｖｏｌ．６１，ｐｐ．３４〜３５，１９７３年１２月，
を参照してもらいたい。
部変調器２０が備えられており、この変調器は例えばマ
ッハ- ツェンダ−変調器のような電気光学的要素で構成
されている。外部光変調器は周知の技術で、例えばＳ．
Ｅ．ミラ−，Ｔ．リ−，及びＥ．Ａ．Ｊ．マ−キャッチ
ィリ（Ｓ．Ｅ．Ｍｉｌｌｅｒ， Ｔ．Ｌｉ， ａｎｄ
Ｅ．Ａ．Ｊ．Ｍａｒｃａｔｉｌｉ），“光ファイバ−送
信システムに関する研究”，Ｐｒｏｃ． ＩＥＥＥ，
Ｖｏｌ．６１，ｐｐ．３４〜３５，１９７３年１２月，
を参照してもらいたい。
【００２９】図の実施例ではＡＭ−ＶＳＢテレビジョン
信号のようなＲＦ- ＡＭ信号は同軸ケ−ブルを経て端子
２２で外部変調器２０に入力する。ＡＭ変調された光搬
送波はそれからファイバ−網を通して受信機２６で受信
される。
信号のようなＲＦ- ＡＭ信号は同軸ケ−ブルを経て端子
２２で外部変調器２０に入力する。ＡＭ変調された光搬
送波はそれからファイバ−網を通して受信機２６で受信
される。
【００３０】光変調器１４は位相変調器または周波数変
調器のいずれかから構成されている。変調器１４からの
信号出力のライン幅は電気ノイズの帯域幅および（また
は）光変調器の変調係数をコントロ−ルすることによっ
て選定されている。本発明で使われている光位相変調器
は市販されているもので、例えばパロ・アルト，カリフ
ォルニアのクリスタル・テクノロジ−（Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）のモデルＰＭ３１５変調器、
及びウィルミントン，デラウエアのＢＴ＆Ｄより販売さ
れているモデル１０Ｃ １０００変調器等である。
調器のいずれかから構成されている。変調器１４からの
信号出力のライン幅は電気ノイズの帯域幅および（また
は）光変調器の変調係数をコントロ−ルすることによっ
て選定されている。本発明で使われている光位相変調器
は市販されているもので、例えばパロ・アルト，カリフ
ォルニアのクリスタル・テクノロジ−（Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）のモデルＰＭ３１５変調器、
及びウィルミントン，デラウエアのＢＴ＆Ｄより販売さ
れているモデル１０Ｃ １０００変調器等である。
【００３１】図１の実施例の変調器のような純正な光学
位相変調器を現実に採用することには難点があり、もし
も反射が少しでもあれば位相変調器はファブリ- ペロ−
干渉計として働き望ましくない振幅ノイズ即ち相対強度
ノイズ（ＲＩＮ）を誘導する。近年ニオブ酸リチウムが
実質的に理想的な位相変調を行うことが報告されてい
る。
位相変調器を現実に採用することには難点があり、もし
も反射が少しでもあれば位相変調器はファブリ- ペロ−
干渉計として働き望ましくない振幅ノイズ即ち相対強度
ノイズ（ＲＩＮ）を誘導する。近年ニオブ酸リチウムが
実質的に理想的な位相変調を行うことが報告されてい
る。
【００３２】Ｓ．Ｋ．コロトキ−等（Ｓ．Ｋ．Ｋｏｒｏ
ｔｋｙ， ｅｔ ａｌ），“調節可能のチャ−プパラメ
−タを備えた高速、低出力光学変調器”，Ｉｎｔｅｇｒ
ａｔｅｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， Ｐａｐｅｒ ＴｕＧ２，１９９
１年４月９〜１１日，モンテレ−，カリフォルニアを参
照してもらいたい。かかる変調器は図１の様に広帯域電
気ノイズ源を使ってライン幅を広げるのであるが、一方
図２の実施例のように正弦波を利用してライン幅を広げ
ることも可能である。
ｔｋｙ， ｅｔ ａｌ），“調節可能のチャ−プパラメ
−タを備えた高速、低出力光学変調器”，Ｉｎｔｅｇｒ
ａｔｅｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， Ｐａｐｅｒ ＴｕＧ２，１９９
１年４月９〜１１日，モンテレ−，カリフォルニアを参
照してもらいたい。かかる変調器は図１の様に広帯域電
気ノイズ源を使ってライン幅を広げるのであるが、一方
図２の実施例のように正弦波を利用してライン幅を広げ
ることも可能である。
【００３３】図２の様に持続波レ−ザ−３０が縦モ−ド
３１の光出力信号を発生し、位相変調器３２で供給源３
４からの正弦波のような周期関数で変調される。この変
調によってモ−ド３１の有効ライン幅は点線３３で示す
ように拡げられ、正弦波変調の当初の側波帯成分間に拡
張される。このため位相変調器３２に入力する周期関数
が正弦波であれば、モ−ド３１の有効ライン幅は拡げら
れる。技術上はモ−ド３１の実際の幅は狭いままで残っ
ているけれども、その有効ライン幅は正弦波変調によっ
て生ずる周波数信号によって増大するのである。
３１の光出力信号を発生し、位相変調器３２で供給源３
４からの正弦波のような周期関数で変調される。この変
調によってモ−ド３１の有効ライン幅は点線３３で示す
ように拡げられ、正弦波変調の当初の側波帯成分間に拡
張される。このため位相変調器３２に入力する周期関数
が正弦波であれば、モ−ド３１の有効ライン幅は拡げら
れる。技術上はモ−ド３１の実際の幅は狭いままで残っ
ているけれども、その有効ライン幅は正弦波変調によっ
て生ずる周波数信号によって増大するのである。
【００３４】位相変調器３２の出力３３は図１で述べた
変調２０と同じ外部変調器３６に接続される。外部変調
器に入力する情報信号がファイバ−回路４０を経て受信
機４２へ情報を伝送するため光信号を変調する。
変調２０と同じ外部変調器３６に接続される。外部変調
器に入力する情報信号がファイバ−回路４０を経て受信
機４２へ情報を伝送するため光信号を変調する。
【００３５】図３は分布帰還形（ＤＦＢ）レ−ザ−５０
が発生源５２により供給される正弦波のような周期関数
で直接変調される実施例である。ＤＦＢレ−ザ−の変調
により光学ライン幅が拡げられ、コヒ−レンスが減少さ
れる。ケ−ブルテレビジョンへの応用に対する光搬送波
はＲＦサインウェ−ブでＤＦＢレ−ザ−を直接変調する
ことで供給される。レ−ザ−の出力はサインウェ−ブ変
調で前後に掃引する縦モ−ドを持った光信号から構成さ
れている。
が発生源５２により供給される正弦波のような周期関数
で直接変調される実施例である。ＤＦＢレ−ザ−の変調
により光学ライン幅が拡げられ、コヒ−レンスが減少さ
れる。ケ−ブルテレビジョンへの応用に対する光搬送波
はＲＦサインウェ−ブでＤＦＢレ−ザ−を直接変調する
ことで供給される。レ−ザ−の出力はサインウェ−ブ変
調で前後に掃引する縦モ−ドを持った光信号から構成さ
れている。
【００３６】言葉をかえるとレ−ザ−の元の縦モ−ドは
入力周期関数の周波数で設定された境界の間をゆれ動い
ているのである。この効果は平均のライン幅が拡げら
れ、高出力動作のもとで、システムのブリルアンしきい
値を減少させるため拡大された出力信号を供給すること
である。減少したコヒ−レンス長がビ−トノイズ劣化に
対するシステムのかかりやすさを減少できる効果をつけ
加えることができる。直接変調のＤＦＢレ−ザ−ではビ
−トノイズ劣化がシステムに相対強度ノイズ（ＲＩＮ）
が増えるにつれてシステム内ではっきりしてくる。標準
的な外部変調ＶＳＢ−ＡＭシステムではビ−トノイズ劣
化がＲＦ搬送波の位相ノイズ中に増えてくる。
入力周期関数の周波数で設定された境界の間をゆれ動い
ているのである。この効果は平均のライン幅が拡げら
れ、高出力動作のもとで、システムのブリルアンしきい
値を減少させるため拡大された出力信号を供給すること
である。減少したコヒ−レンス長がビ−トノイズ劣化に
対するシステムのかかりやすさを減少できる効果をつけ
加えることができる。直接変調のＤＦＢレ−ザ−ではビ
−トノイズ劣化がシステムに相対強度ノイズ（ＲＩＮ）
が増えるにつれてシステム内ではっきりしてくる。標準
的な外部変調ＶＳＢ−ＡＭシステムではビ−トノイズ劣
化がＲＦ搬送波の位相ノイズ中に増えてくる。
【００３７】図３の実施例ではオプションとしての増幅
器５４及び６０が図示されており、これは外部変調器５
６の入力及び出力端にそれぞれ備えられている。図１及
び図２の実施例の様に変調器５６は、情報信号が同軸ケ
−ブルを経て端子５８で入力するマッハ- ツェンダ−型
式の変調器で構成されており、情報はファイバ−回路網
６２を経て受信機６３へ通常の方法で運ばれる。
器５４及び６０が図示されており、これは外部変調器５
６の入力及び出力端にそれぞれ備えられている。図１及
び図２の実施例の様に変調器５６は、情報信号が同軸ケ
−ブルを経て端子５８で入力するマッハ- ツェンダ−型
式の変調器で構成されており、情報はファイバ−回路網
６２を経て受信機６３へ通常の方法で運ばれる。
【００３８】レ−ザ−空洞に過剰の自然放出光を注入す
ることで縦波モ−ドのライン幅を拡げることが可能であ
る。このようなシステムの種々の配置を図４から図９に
示してある。半導体およびシリカ基板上に設けた自然放
出源の例を図１０および図１１に示してある。図４から
図９のいずれの放出源も図１０および図１１に図示した
いずれの放出源と置換することができる。図４は直線状
の例で、エルビウム・ファイバ−レ・レ−ザのライン幅
が、レ−ザ−空洞中に過剰な自然放出光が注入されるこ
とを経て増大するのである。格子７２と光アイソレ−タ
７６の間の活性化ファイバ−７４がレ−ザ−空洞８０に
よって供給されるレ−ジング波長かまたはその近くの波
長で過剰の自然放出光を発生させる。
ることで縦波モ−ドのライン幅を拡げることが可能であ
る。このようなシステムの種々の配置を図４から図９に
示してある。半導体およびシリカ基板上に設けた自然放
出源の例を図１０および図１１に示してある。図４から
図９のいずれの放出源も図１０および図１１に図示した
いずれの放出源と置換することができる。図４は直線状
の例で、エルビウム・ファイバ−レ・レ−ザのライン幅
が、レ−ザ−空洞中に過剰な自然放出光が注入されるこ
とを経て増大するのである。格子７２と光アイソレ−タ
７６の間の活性化ファイバ−７４がレ−ザ−空洞８０に
よって供給されるレ−ジング波長かまたはその近くの波
長で過剰の自然放出光を発生させる。
【００３９】レ−ジング波長はレ−ザ−空洞中の格子７
８で決まり、活性化ファイバ−はアイソレ−タの後方反
射が非常に低い値なので励起することはない。このため
格子７２からアイソレ−タ７６に延びるエルビウムファ
イバ−は、ポンプレ−ザ７０によりポンピングされてい
るとき、アイソレ−タ７６を経てレ−ザ−空洞８０中に
自然放出光のための自然放出光源となるのである。また
ポンプレ−ザ７０からの非吸収ポンプパワ−はアイソレ
−タ７６を経てレ−ザ−空洞８０を刺激するために伝え
られる。
８で決まり、活性化ファイバ−はアイソレ−タの後方反
射が非常に低い値なので励起することはない。このため
格子７２からアイソレ−タ７６に延びるエルビウムファ
イバ−は、ポンプレ−ザ７０によりポンピングされてい
るとき、アイソレ−タ７６を経てレ−ザ−空洞８０中に
自然放出光のための自然放出光源となるのである。また
ポンプレ−ザ７０からの非吸収ポンプパワ−はアイソレ
−タ７６を経てレ−ザ−空洞８０を刺激するために伝え
られる。
【００４０】非吸収ポンプパワ−は格子７８と反射器８
４の間に位置を決められているエルビウムファイバ−レ
−ザ−をポンピングする。このような設計はレ−ジング
波長から離れた波長で自然放出光を導くことに対しては
最も効率的ではあるが、レ−ジング波長（即ち格子７８
により決まる波長）かまたはその近くの波長における自
然放出光は、もし格子７８が比較的多量の放出源からの
自然放出光量を通過させるように反射率を選んで供給で
きるのである。
４の間に位置を決められているエルビウムファイバ−レ
−ザ−をポンピングする。このような設計はレ−ジング
波長から離れた波長で自然放出光を導くことに対しては
最も効率的ではあるが、レ−ジング波長（即ち格子７８
により決まる波長）かまたはその近くの波長における自
然放出光は、もし格子７８が比較的多量の放出源からの
自然放出光量を通過させるように反射率を選んで供給で
きるのである。
【００４１】例えば格子７８の反射率がレ−ジング波長
で５０％のオ−ダ−であればこのような結果になる。レ
−ザ−空洞内でのモ−ド選定は、レ−ザ−空洞内に設置
された狭域ファブリ- ペロ−のような通常の手段８２で
行われる。モ−ド選定の特別な方法は米国特許出願中の
Ｎｏ．０７／７７０，７６２，１９９１年１０月９日に
詳説されている。モ−ド選定後、レ−ザ−空洞８０から
の光は光アイソレ−タ８６を通り、情報信号に対する外
部変調器に出力される。
で５０％のオ−ダ−であればこのような結果になる。レ
−ザ−空洞内でのモ−ド選定は、レ−ザ−空洞内に設置
された狭域ファブリ- ペロ−のような通常の手段８２で
行われる。モ−ド選定の特別な方法は米国特許出願中の
Ｎｏ．０７／７７０，７６２，１９９１年１０月９日に
詳説されている。モ−ド選定後、レ−ザ−空洞８０から
の光は光アイソレ−タ８６を通り、情報信号に対する外
部変調器に出力される。
【００４２】図５の実施例ではレ−ザ−空洞中に自然放
出光を結合するのに光サ−キュレ−タ１００が使用され
ている。自然放出光源とレ−ザ−が空洞の両者のために
同一のポンプレ−ザ−が使われていた図４の実施例とは
異なり、図５の実施例では別々のポンプレ−ザ−が備え
られている。ポンプレ−ザ−９０はファイバ−レ−ザ−
９４を刺激するのに使われている。格子９２はレ−ジン
グ波長を定めるのに使われ、通常のモ−ド選定装置９６
は望みの縦モ−ドを選定する。レ−ザ−空洞は格子９２
と反射器９８の間に延びており、出力は光サ−キュレ−
タ１００の第１入力部１０２に接続されている。
出光を結合するのに光サ−キュレ−タ１００が使用され
ている。自然放出光源とレ−ザ−が空洞の両者のために
同一のポンプレ−ザ−が使われていた図４の実施例とは
異なり、図５の実施例では別々のポンプレ−ザ−が備え
られている。ポンプレ−ザ−９０はファイバ−レ−ザ−
９４を刺激するのに使われている。格子９２はレ−ジン
グ波長を定めるのに使われ、通常のモ−ド選定装置９６
は望みの縦モ−ドを選定する。レ−ザ−空洞は格子９２
と反射器９８の間に延びており、出力は光サ−キュレ−
タ１００の第１入力部１０２に接続されている。
【００４３】第２ポンプレ−ザ−１１０が活性化ファイ
バ−１１４を刺激させる。格子１１２は自然放出光の波
長を選定する。自然放出光は光サ−キュレ−タ１００の
第２入力部１０４に入力する。自然放出光は光サ−キュ
レ−タ１００の第１入力部１０２から自然放出波長を通
す反射器９８を経てレ−ザ−空洞９４に帰還される。そ
の結果生成した拡張された光信号は光サ−キュレ−タの
出力部から光アイソレ−タ１０８に出力される。光サ−
キュレ−タ自然放出光をレ−ザ−空洞に結合するのには
効率的な方法である。
バ−１１４を刺激させる。格子１１２は自然放出光の波
長を選定する。自然放出光は光サ−キュレ−タ１００の
第２入力部１０４に入力する。自然放出光は光サ−キュ
レ−タ１００の第１入力部１０２から自然放出波長を通
す反射器９８を経てレ−ザ−空洞９４に帰還される。そ
の結果生成した拡張された光信号は光サ−キュレ−タの
出力部から光アイソレ−タ１０８に出力される。光サ−
キュレ−タ自然放出光をレ−ザ−空洞に結合するのには
効率的な方法である。
【００４４】図６にはレ−ザ−として環状空洞１４０を
使用する実施例を示してある。ポンプレ−ザ−１２０が
レ−ザ−空洞を刺激するためには設けられており、この
エネルギ−は波長分割マルチプレクサ１２２を経て環状
空洞に接続されている。例えばエルビウム・ド−ピング
・ファイバ−のような活性化レ−ザ−１４１がマルチプ
レクサ１２２とモ−ド選定器１２４の間に延びており、
自然放出光源１４２は自然放出光の波長を決める格子１
４４を備えたエルビウムファイバ−線である。
使用する実施例を示してある。ポンプレ−ザ−１２０が
レ−ザ−空洞を刺激するためには設けられており、この
エネルギ−は波長分割マルチプレクサ１２２を経て環状
空洞に接続されている。例えばエルビウム・ド−ピング
・ファイバ−のような活性化レ−ザ−１４１がマルチプ
レクサ１２２とモ−ド選定器１２４の間に延びており、
自然放出光源１４２は自然放出光の波長を決める格子１
４４を備えたエルビウムファイバ−線である。
【００４５】エルビウムファイバ−をポンピングして自
然放出光を発生させるためポンプレ−ザ−１４８が備え
られている。自然放出光の出力は光サ−キュレ−タ１２
６の入力部１３０に接続されており、１２８部を経てレ
−ザ−空洞１４０に注入される。その結果としてレ−ザ
−出力信号は１２８部を経てサ−キュレ−タ１２６に入
り１３２部より出力される。光結合器がレ−ザ−信号を
光アイソレ−タ１３８を経て出力させるのに使われてい
る。レ−ザ−環状空洞内に光アイソレ−タ１３６が通常
の方法で取り付けられている。
然放出光を発生させるためポンプレ−ザ−１４８が備え
られている。自然放出光の出力は光サ−キュレ−タ１２
６の入力部１３０に接続されており、１２８部を経てレ
−ザ−空洞１４０に注入される。その結果としてレ−ザ
−出力信号は１２８部を経てサ−キュレ−タ１２６に入
り１３２部より出力される。光結合器がレ−ザ−信号を
光アイソレ−タ１３８を経て出力させるのに使われてい
る。レ−ザ−環状空洞内に光アイソレ−タ１３６が通常
の方法で取り付けられている。
【００４６】図７に別のリングレ−ザ−の配置を図示し
てあり、ここでポンプレ−ザ−１５０がレ−ザ−空洞１
５６をポンピングし、モ−ド選定は通常の装置１５４で
行われる。光サ−キュレ−タ１５８が１６２部を経て放
出源１６８からの自然放出光を受ける。放出源にはポン
プレ−ザ−１７２，格子１７０，及びエルビウム・ド−
ピング・ファイバ−のような活性化ファイバ−１６７が
含まれている。レ−ザ−空洞１５６にはモ−ド選定器と
光サ−キュレ−タ１５８間にエルビウムファイバ−のよ
うな活性化ファ−バ−１５５が含まれている。
てあり、ここでポンプレ−ザ−１５０がレ−ザ−空洞１
５６をポンピングし、モ−ド選定は通常の装置１５４で
行われる。光サ−キュレ−タ１５８が１６２部を経て放
出源１６８からの自然放出光を受ける。放出源にはポン
プレ−ザ−１７２，格子１７０，及びエルビウム・ド−
ピング・ファイバ−のような活性化ファイバ−１６７が
含まれている。レ−ザ−空洞１５６にはモ−ド選定器と
光サ−キュレ−タ１５８間にエルビウムファイバ−のよ
うな活性化ファ−バ−１５５が含まれている。
【００４７】レ−ザ−空洞で発生した光信号はサ−キュ
レ−タ１５８の１６０部に入力し１６４部を経て光結合
器１５２及び光アイソレ−タ１６６を経て出力する。自
然放出光はまた半導体レ−ザ−信号のライン幅を拡げる
のにも使うことができる。図８は実施例で、光増幅器か
らの自然放出光が半導体レ−ザ−１８０に注入される。
本例ではオプションとしての光学フィルタ１８２が設け
られており、レ−ザ−に戻る自然放出光の大きさとスペ
クトル特性を選定している。レ−ザ−１８０に自然放出
光を注入することにより前述の様にラインが広くなり、
レ−ザ−で発生された光信号は光アイソレ−タ１８６を
経て出力される。
レ−タ１５８の１６０部に入力し１６４部を経て光結合
器１５２及び光アイソレ−タ１６６を経て出力する。自
然放出光はまた半導体レ−ザ−信号のライン幅を拡げる
のにも使うことができる。図８は実施例で、光増幅器か
らの自然放出光が半導体レ−ザ−１８０に注入される。
本例ではオプションとしての光学フィルタ１８２が設け
られており、レ−ザ−に戻る自然放出光の大きさとスペ
クトル特性を選定している。レ−ザ−１８０に自然放出
光を注入することにより前述の様にラインが広くなり、
レ−ザ−で発生された光信号は光アイソレ−タ１８６を
経て出力される。
【００４８】稀土類を利用した固体またはマイクロチッ
プレ−ザ−もまた本発明に使用することが出来る。この
ようなシステムの一例を図９に示してある。エルビウム
・マイクロチップ・レ−ザ−１９６がエルビウムとイツ
テルビウム（Ｙｂ3+）とで一緒にド−ピングされてお
り、そのため１．０６μｍでポンプレ−ザ−１９０によ
りポンピングされるのを容易にしている。ポンピングエ
ネルギ−は通常の手法でレンズ１９４を経てマイクロチ
ップレ−ザ−１９６に接続されている。
プレ−ザ−もまた本発明に使用することが出来る。この
ようなシステムの一例を図９に示してある。エルビウム
・マイクロチップ・レ−ザ−１９６がエルビウムとイツ
テルビウム（Ｙｂ3+）とで一緒にド−ピングされてお
り、そのため１．０６μｍでポンプレ−ザ−１９０によ
りポンピングされるのを容易にしている。ポンピングエ
ネルギ−は通常の手法でレンズ１９４を経てマイクロチ
ップレ−ザ−１９６に接続されている。
【００４９】自然放出源２０６にはポンプレ−ザ−２０
２，格子２０４，及びエルビウムファイバ−線のような
活性化ファイバ−２０５が含まれている。他の例の様に
格子２０４が自然放出光の波長を決めるのである。この
放出光は波長分割マルチプレクサ１９２を経てマイクロ
チップレ−ザ−の入力に接続されている。マイクロチッ
プレ−ザ−の波長はチップの表面の塗布、またポンプレ
−ザ−のスポットの大きさを調節したりする周知の手法
でコントロ−ルできる。
２，格子２０４，及びエルビウムファイバ−線のような
活性化ファイバ−２０５が含まれている。他の例の様に
格子２０４が自然放出光の波長を決めるのである。この
放出光は波長分割マルチプレクサ１９２を経てマイクロ
チップレ−ザ−の入力に接続されている。マイクロチッ
プレ−ザ−の波長はチップの表面の塗布、またポンプレ
−ザ−のスポットの大きさを調節したりする周知の手法
でコントロ−ルできる。
【００５０】例えばレ−ザ−の入力表面は１．５μｍで
高反射率及び１．０６μｍで透過率が高く、この場合レ
−ザ−の出力側表面１９７を塗布すると１．０６μｍで
高反射率で１．５μｍで低透過率を示す。レ−ザ−１９
６からの拡大されたモ−ドはレンズ１９８，光ファイバ
−１９９，及び光アイソレ−タ２００を経て出力され
る。
高反射率及び１．０６μｍで透過率が高く、この場合レ
−ザ−の出力側表面１９７を塗布すると１．０６μｍで
高反射率で１．５μｍで低透過率を示す。レ−ザ−１９
６からの拡大されたモ−ドはレンズ１９８，光ファイバ
−１９９，及び光アイソレ−タ２００を経て出力され
る。
【００５１】図１０にレ−ザ−出力を広域化するのに必
要な自然放出光を発生させ、図４ないし図９までのいず
れにも利用可能な自然放出光源を図示してある。この実
施例では、放出源２１０は、その中に含まれている導波
管２１４を具えた半導体基板２１２で構成される光学的
集積回路として機能しているのである。導波管部分中の
格子２１６により放出光の波長が決定される。基板２１
２は、例えばニオブ酸リチウムで、例えばフォトリトグ
ラフ法による局部ド−ピングを行い、集積化導波管とし
て使用される。導波管は、エルビウムのような稀土類材
で形成されており、基板２１２の表層にイオン移植また
は内部拡散により稀土類材でド−ピングし、集積化導波
管の光経路を構成している。
要な自然放出光を発生させ、図４ないし図９までのいず
れにも利用可能な自然放出光源を図示してある。この実
施例では、放出源２１０は、その中に含まれている導波
管２１４を具えた半導体基板２１２で構成される光学的
集積回路として機能しているのである。導波管部分中の
格子２１６により放出光の波長が決定される。基板２１
２は、例えばニオブ酸リチウムで、例えばフォトリトグ
ラフ法による局部ド−ピングを行い、集積化導波管とし
て使用される。導波管は、エルビウムのような稀土類材
で形成されており、基板２１２の表層にイオン移植また
は内部拡散により稀土類材でド−ピングし、集積化導波
管の光経路を構成している。
【００５２】図１１には、シリカ基板２２２のシリカク
ラッド２２４内に集積化された光導波路２２６が形成さ
れており、自然放出光源の別の実施例が図示されてい
る。放出源２２０の光導波路２２６は、稀土類元素のよ
うな活性媒体でド−ピングされている。導波路内の格子
２２８により導波管から出力される放出光の波長が決ま
る。活性媒体を含んだ導波路は、その一端２３０でポン
ピングされ、その結果他端から自然放出光を出力する。
レ−ザ−のような通常の励起源がデバイスをポンピング
するのに使用されている。 ポリマ−フィルムのような
ポリマ−もシリカ基板２２２およびまたはクラッド２２
４の代わりに利用することも可能である。
ラッド２２４内に集積化された光導波路２２６が形成さ
れており、自然放出光源の別の実施例が図示されてい
る。放出源２２０の光導波路２２６は、稀土類元素のよ
うな活性媒体でド−ピングされている。導波路内の格子
２２８により導波管から出力される放出光の波長が決ま
る。活性媒体を含んだ導波路は、その一端２３０でポン
ピングされ、その結果他端から自然放出光を出力する。
レ−ザ−のような通常の励起源がデバイスをポンピング
するのに使用されている。 ポリマ−フィルムのような
ポリマ−もシリカ基板２２２およびまたはクラッド２２
４の代わりに利用することも可能である。
【００５３】図１０および図１１のようなプレ−ナ導波
管は周知の技術により組み立てられている。このような
技術の例としては、Ｐ．ベッカ−等（Ｐ．Ｂｅｃｋｅ
ｒ，ｅｔ ａｌ，）の 「エルビウムをド−ピングした
集積化光学増幅器およびニオブ酸リチウム中のレ−ザ
−」（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ ａｎｄ
Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， １９９２
ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ Ｓｅｒｉｅｓ， ｖ
ｏｌ．１７，ｐｐ． ＴｈＢ４−４， １９９２年６月
２４−２６日，サンタフェ、ニュ−メキシコ（集積化光
導波管および半導体基板））およびＴ．キタガワ等の
「エルビウムをド−ピングしたシリカ基板のプレ−ナ光
回路」（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ ａｎ
ｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｐｏｓ
ｔｄｅａｄｌｉｎｅ Ｐａｐｅｒｓ，ＰＤ１，ｐｐ．１
−４，１９９２年６月２４日−２６日，サンタフェ、ニ
ュ−メキシコ（フレ−ム加水分解析出および反応性イオ
ンエッチングによりシリカ基板上に組まれた導波管））
がある。
管は周知の技術により組み立てられている。このような
技術の例としては、Ｐ．ベッカ−等（Ｐ．Ｂｅｃｋｅ
ｒ，ｅｔ ａｌ，）の 「エルビウムをド−ピングした
集積化光学増幅器およびニオブ酸リチウム中のレ−ザ
−」（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ ａｎｄ
Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， １９９２
ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ Ｓｅｒｉｅｓ， ｖ
ｏｌ．１７，ｐｐ． ＴｈＢ４−４， １９９２年６月
２４−２６日，サンタフェ、ニュ−メキシコ（集積化光
導波管および半導体基板））およびＴ．キタガワ等の
「エルビウムをド−ピングしたシリカ基板のプレ−ナ光
回路」（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ ａｎ
ｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｐｏｓ
ｔｄｅａｄｌｉｎｅ Ｐａｐｅｒｓ，ＰＤ１，ｐｐ．１
−４，１９９２年６月２４日−２６日，サンタフェ、ニ
ュ−メキシコ（フレ−ム加水分解析出および反応性イオ
ンエッチングによりシリカ基板上に組まれた導波管））
がある。
【００５４】図示したすべてのレ−ザ−は広い光学ライ
ン幅を持った出力信号を供給できる。これらの信号はマ
ッハ- ツェンダ−変調器のような外部変調器を使って情
報信号で信号を変調することによって、通信システムで
光変調波として有利に利用できる。本発明の広いライン
幅の光源はブリルアン利得から受けるいかなる変調フォ
−マットにも適用できる。
ン幅を持った出力信号を供給できる。これらの信号はマ
ッハ- ツェンダ−変調器のような外部変調器を使って情
報信号で信号を変調することによって、通信システムで
光変調波として有利に利用できる。本発明の広いライン
幅の光源はブリルアン利得から受けるいかなる変調フォ
−マットにも適用できる。
【００５５】図示した実施例ではエルビウムレ−ザ−シ
ステムが使用されているが、本発明の考えはネオジムシ
ステムを含むがこれに限定されず、その他のレ−ザ−シ
ステムに適用できることは明らかであろう。本発明の拡
張された光信号は通信システムのブリルアンしきい値を
減少させ、送出パワ−をより高出力にでき、そのため光
回路網の予算がより大きく節約できる。この有利性はＶ
ＳＢ−ＡＭ信号を使用するケ−ブルテレビジョン向けの
通信システムで有用である。
ステムが使用されているが、本発明の考えはネオジムシ
ステムを含むがこれに限定されず、その他のレ−ザ−シ
ステムに適用できることは明らかであろう。本発明の拡
張された光信号は通信システムのブリルアンしきい値を
減少させ、送出パワ−をより高出力にでき、そのため光
回路網の予算がより大きく節約できる。この有利性はＶ
ＳＢ−ＡＭ信号を使用するケ−ブルテレビジョン向けの
通信システムで有用である。
【００５６】本発明が信号レ−ザ−の光学ライン幅を拡
げることで、回路網中の非線形状態を減少する技術を提
供するものであることが明確になったと思う。実施例の
一つでは、光変調器を使用して広帯域電気ノイズでレ−
ザ−出力を変調することによりその光学ライン幅を拡げ
ている。このことはファイバ−の非線形性を減少させる
ためにライン幅を拡げたことになる。かかる非線形性に
は４波混合，ブリルアン利得，ラマン利得が含まれる。
げることで、回路網中の非線形状態を減少する技術を提
供するものであることが明確になったと思う。実施例の
一つでは、光変調器を使用して広帯域電気ノイズでレ−
ザ−出力を変調することによりその光学ライン幅を拡げ
ている。このことはファイバ−の非線形性を減少させる
ためにライン幅を拡げたことになる。かかる非線形性に
は４波混合，ブリルアン利得，ラマン利得が含まれる。
【００５７】この他の実施例では正弦波のような周期関
数を利用してレ−ザ−を外部でまたは直接変調してライ
ン幅を拡げ、またはレ−ザ−空洞中に自然放出光を注入
して拡張した光信号を得ている。各種の変調フォ−マッ
トがＶＳＢ−ＡＭ，ＦＭ，ＰＭ，及びデジタルシステム
を含めて拡張されたライン幅源から利益を得ることにな
る。
数を利用してレ−ザ−を外部でまたは直接変調してライ
ン幅を拡げ、またはレ−ザ−空洞中に自然放出光を注入
して拡張した光信号を得ている。各種の変調フォ−マッ
トがＶＳＢ−ＡＭ，ＦＭ，ＰＭ，及びデジタルシステム
を含めて拡張されたライン幅源から利益を得ることにな
る。
【００５８】本発明はポンプレ−ザ−の光学スペクトル
密度に基因するファイバ−の非線形状態を減少させるの
に有効である。この結果送出パワ−がより高出力で供給
できる。本発明を特定の実施例と共に詳述してきたが、
当業者ならば特許請求の範囲の本発明の真意及び範囲か
ら離脱することなく、数々の改善及び応用がはかること
ができると思われる。
密度に基因するファイバ−の非線形状態を減少させるの
に有効である。この結果送出パワ−がより高出力で供給
できる。本発明を特定の実施例と共に詳述してきたが、
当業者ならば特許請求の範囲の本発明の真意及び範囲か
ら離脱することなく、数々の改善及び応用がはかること
ができると思われる。
【００５９】
【発明の効果】この発明は、以上説明した構成作用によ
り、光搬送波を出力するレ−ザ−のライン幅を広げるの
に有効な自然放出光源を可能とし、この搬送波は光ファ
イバ−網を通じて情報信号を伝送するために利用でき
る。すなわち光ファイバ−における非線形性状態を減少
させて、例えば高出力レベルにおけるＡＭ残留側波帯
（ＶＳＢ−ＡＭ）テレビジョン信号のような情報信号の
光ファイバ−による送信を良好適切に行うことができ
る。
り、光搬送波を出力するレ−ザ−のライン幅を広げるの
に有効な自然放出光源を可能とし、この搬送波は光ファ
イバ−網を通じて情報信号を伝送するために利用でき
る。すなわち光ファイバ−における非線形性状態を減少
させて、例えば高出力レベルにおけるＡＭ残留側波帯
（ＶＳＢ−ＡＭ）テレビジョン信号のような情報信号の
光ファイバ−による送信を良好適切に行うことができ
る。
【図１】ライン幅を増すため広帯域ノイズを使う本発明
の第１の実施例の装置を示した構成図である。
の第１の実施例の装置を示した構成図である。
【図２】ライン幅を増やすために外部変調器に入力する
周期関数を使用する本発明の第２の実施例の装置の構成
図である。
周期関数を使用する本発明の第２の実施例の装置の構成
図である。
【図３】ライン幅を増やすために周期関数が直接レ−ザ
−を変調する本発明の第３の実施例の構成図である。
−を変調する本発明の第３の実施例の構成図である。
【図４】ライン幅を増やすためレ−ザ−空洞と直列で自
然放出光源に使用する本発明の第４の実施例の装置の構
成図である。
然放出光源に使用する本発明の第４の実施例の装置の構
成図である。
【図５】光サ−キュレ−タを経てレ−ザ−空洞に自然放
出光源に接続する本発明の第５の実施例の構成図であ
る。
出光源に接続する本発明の第５の実施例の構成図であ
る。
【図６】ライン幅を増やすための環状レ−ザ−に自然放
出光源を接続する光サ−キュレ−タに使用する本発明の
第６の実施例の構成図である。
出光源を接続する光サ−キュレ−タに使用する本発明の
第６の実施例の構成図である。
【図７】別型式の環状レ−ザ−を使った本発明の図７の
装置の実施例である。
装置の実施例である。
【図８】ライン幅を増やすため半導体レ−ザ−に自然放
出光を注入するのに光増幅器を使用する本発明の第８の
実施例の装置の構成図である。
出光を注入するのに光増幅器を使用する本発明の第８の
実施例の装置の構成図である。
【図９】ライン幅を増やすため自然放出光がマイクロチ
ップレ−ザ−に入力する本発明の第９の実施例の装置の
構成図である。
ップレ−ザ−に入力する本発明の第９の実施例の装置の
構成図である。
【図１０】本発明の実施例に係る半導体基板から形成さ
れている自然放出光源の透視図である。
れている自然放出光源の透視図である。
【図１１】本発明の実施例に係るシリカ基板から形成さ
れている自然放出光源の透視図である。
れている自然放出光源の透視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30 G02F 1/35 G02F 2/00 H04B 10/02 H04B 10/28 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (11)
- 【請求項１】 広いライン幅を有する出力信号を供給す
る光源であって、縦モ−ドを有して光信号を出力するレ−ザ−と 、前記縦モ−ドの近傍で自然放出光を生成するための自然
放出光源とからなり、 前記自然放出光源は 、半導体基板内に集積されて形成された光学導波路と 、 前記光学導波路に設けられた格子と、 前記光学導波路に設けられた能動媒体と、 前記格子および能動媒体を横断して光エネルギ−を通過
させる手段と、を具えることにより、 前記光エネルギ−が格子により定められた波長で前記光
学導波路からレ−ジングなしで自然放出光を出力すべく
前記能動媒体を励起させており、さらに、レ−ザ−外部に設けられ自然放出光源から前記
レ−ザ−へ出力された自然放出光を入力するための手段
を具備して 、前記レ−ザ−に入力された自然放出光が前記縦モ−ドの
ライン幅を効果的に増加するようにしたことを特徴とす
る光源 。 - 【請求項２】 特許請求項１において、前記格子は前記
光学導波路における能動媒体にあることを特徴とする光
源。 - 【請求項３】 前記能動媒体は、前記半導体基板の稀土
類元素をド−ピングした部分からなることを特徴とする
請求項１または２いずれか記載の光源。 - 【請求項４】 広いライン幅を有する出力信号を供給す
る光源であって、光信号を出力するためのレ−ザ−と 、前記光信号の縦モ−ドの波長近傍で自然放出光を生成す
るための自然放出光源とからなり、 前記自然放出光源は 、半導体基板内に集積されて形成された光学導波路と 、 前記光学導波路に設けられた格子と、 前記光学導波路に設けられた能動媒体と、 前記格子および能動媒体を横断して光エネルギ−を通過
させる手段と、 を具えることにより、 前記光エネルギ−が格子により定められた波長で前記光
学導波路からレ−ジングなしで自然放出光を出力すべく
前記能動媒体を励起させており、さらに 、レ−ザ−外部に設けられ自然放出光源から前記
レ−ザ−へ出力された自然放出光を入力するための手段
を具備して、前記レ−ザ−に入力された自然放出光が前記縦モ−ドの
ライン幅を効果的に増加するようにしたことを特徴とす
る光源 。 - 【請求項５】 特許請求項４において、前記格子は前記
光学導波路における能動媒体であることを特徴とする光
源。 - 【請求項６】 前記能動媒体は、前記半導体基板の稀土
類元素をド−ピングした部分からなることを特徴とする
請求項４または５いずれか記載の光源。 - 【請求項７】 前記光学導波路は、プレ−ナ導波管から
なることを特徴とする請求項４ないし６いずれか記載の
光源。 - 【請求項８】 前記基板は、シリカ基板であることを特
徴とする請求項４ないし７いずれか記載の光源。 - 【請求項９】 前記基板は、ポリマ−基板であることを
特徴とする請求項４ないし７いずれか記載の光源。 - 【請求項１０】 請求項１において、前記レ−ザ−は、
前記光エネルギ−に応答して前記光信号を出力するとと
もに、レ−ザ−外に設けられた前記入力手段は自然放出
光と前記光エネルギ−とを結合してレ−ザ−に入力する
ようにしたことを特徴とする光源。 - 【請求項１１】 請求項１において、前記格子は、前記
光学導波路の能動媒体にあるとともにレ−ザ−外に設け
られた前記入力手段は自然放出光と前記光エネルギ−と
を結合してレ−ザ−に入力するようにしたことを特徴と
する光源。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/974,185 US5295209A (en) | 1991-03-12 | 1992-11-10 | Spontaneous emission source having high spectral density at a desired wavelength |
| US07/974,185 | 1992-11-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06317823A JPH06317823A (ja) | 1994-11-15 |
| JP3233178B2 true JP3233178B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=25521709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30331493A Expired - Fee Related JP3233178B2 (ja) | 1992-11-10 | 1993-11-10 | 所望の波長において高スペクトル密度を有する光源 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5295209A (ja) |
| EP (1) | EP0597436A1 (ja) |
| JP (1) | JP3233178B2 (ja) |
| CA (1) | CA2102644C (ja) |
| TW (1) | TW243564B (ja) |
Families Citing this family (65)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5434876A (en) * | 1992-10-23 | 1995-07-18 | At&T Bell Laboratories | Article comprising an optical waveguide laser |
| US5365538A (en) * | 1992-10-29 | 1994-11-15 | The Charles Stark Draper Laboratory Inc. | Slab waveguide pumped channel waveguide laser |
| GB2281670B (en) * | 1993-09-01 | 1998-01-28 | Northern Telecom Ltd | WDM optical communication system |
| US5351324A (en) * | 1993-09-10 | 1994-09-27 | The Regents Of The University Of California, Office Of Technology Transfer | Fiber optic security seal including plural Bragg gratings |
| US5485481A (en) * | 1994-06-28 | 1996-01-16 | Seastar Optics Inc. | Fibre-grating-stabilized diode laser |
| US5473625A (en) * | 1994-09-26 | 1995-12-05 | At&T Corp. | Tunable distributed Bragg reflector laser for wavelength dithering |
| US5566381A (en) * | 1995-03-02 | 1996-10-15 | Lucent Technologies Inc. | Multifrequency lightwave source using phase modulation for suppressing stimulated brillouin scattering in optical fibers |
| NO302441B1 (no) * | 1995-03-20 | 1998-03-02 | Optoplan As | Fiberoptisk endepumpet fiber-laser |
| US9191117B2 (en) * | 1995-05-11 | 2015-11-17 | Ciena Corporation | High-speed optical transponder systems |
| US6233077B1 (en) | 1995-05-11 | 2001-05-15 | Ciena Corporation | Remodulating channel selectors for WDM optical communication systems |
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