JP3383800B2

JP3383800B2 - 超高速光ミキサ装置

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Publication number: JP3383800B2
Application number: JP33522496A
Authority: JP
Inventors: 憲治黒田; 秀基高倉
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1996-06-24
Filing date: 1996-12-16
Publication date: 2003-03-04
Anticipated expiration: 2016-12-16
Also published as: JPH1075211A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超高速光信号処理
に関するもので、特に波長変換を高速で行う超高速光ミ
キサ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の超高速光ミキサ装置について図１
２を参照して説明する。

【０００３】図１２は、従来の超高速光ミキサ装置の構
成を示すブロック図である。なお、以下の説明ではλ
₁ ，λ₂ ・・・は波長を表わすと同時に、その波長の信
号を表わすものとする。

【０００４】この図において、１１は合波部で、２つの
入力信号λ₁ ，λ₂ を合波して、その混合波λ₁ ，λ₂
を出力するものである。１２はミキサ部で、半導体レー
ザ増幅器やＫＴＰ結晶を用いた差周波数発生器などが使
用される。ミキサ部１２は、合波部１１からの合波信号
λ₁ ，λ₂ を入力信号として、これを混合し、図３に示
すように波長λ₁ ，λ₂ およびλ₃ ，λ₄ の信号を出力
する。波長λ₃ ，λ₄の信号は、非線形光学効果により
発生する合成波信号の波長であり、入力信号の波長λ₁
およびλ₂ から、２つの波長の差Δλ（Δλ＝｜λ₁ −
λ₂ ｜）だけ離れたところに発生する。１３はバンドパ
スフィルタ（Ｂ．Ｐ．Ｆ）で、図３に示すように、通過
域の波長はλ₄ である。

【０００５】図１２に示されている従来の超高速光ミキ
サ装置の動作を図３ないし図５を参照して説明する。

【０００６】図３は、図１２の従来例の機能および動作
を説明するための波形図、図４は、ＫＴＰ結晶による従
来例を示すブロック図および機能・動作を説明するため
の図、図５は、従来のミキサ部の特性および出力波のス
ペクトルを表す図である。

【０００７】合波部１１には、波長λ₁ のプローブ光と
波長λ₂ のポンプ光とが入力される。ポンプ光は、非線
形光学効果を促す励起光であり、プローブ光は参照光で
ある。合波部１１は、この２つの入力信号を合波して、
その合波信号をミキサ部１２へ出力する。

【０００８】合波信号が入力されたミキサ部１２は、図
５（ａ）に示すように、非線形光学効果によって、２つ
の入力信号λ₁ およびλ₂ からそれぞれ波長がΔλだけ
離れた波長λ₃ およびλ₄ の合成波信号を出力する。こ
の場合、図５（ｃ）に示すように２つの入力信号からそ
れぞれ２Δλだけ離れた波長λ₅ および波長λ₆ が合成
波として発生するが、図５（ｂ）に示すようにミキサ部
１２の利得（Ｇａｉｎ）は波長λ₁ および波長λ₂ の付
近で大きく、波長λ₅ および波長λ₆ の付近では小さく
なっているので、波長λ₅ および波長λ₆ の合成波成分
は図５（ｃ）に示すようにノイズレベルに埋もれてしま
い、出力信号として取り出すことはできない。

【０００９】バンドパスフィルタ１３は、その通過帯域
の波長がλ₄ であり、この波長λ₄は、ポンプ光の波長
λ₂ からプローブ光の波長λ₁ とは反対側に２つの入力
信号の波長差Δλだけ離れた波長である。

【００１０】このようにして、波長λ₁ のプローブ光の
信号は、波長λ₄ の出力光信号に変換される。

【００１１】従来から波長変換を行うミキサには次のも
のがある。

【００１２】まず、ミキサに半導体レーザ増幅器を用い
た場合について述べる。

【００１３】波長λ₁ と波長λ₂ の２つの入力信号を入
れることで図３（ａ）に示すように入力信号の両側に波
長の差Δλ＝｜λ₁ −λ₂ ｜だけ離れたところに波長λ
₃ ，λ₄ の出力を発生させる。

【００１４】この場合、ミキサ出力としてλ₃ またはλ
₄ のいずれかを使用すればよいが入力信号に対して波長
があまり離れていないため、図３（ｂ）に示すようにλ
₄ を通過域とするバンドパスフィルタによりフィルタを
かけても入力信号λ₁ ，λ_２を除去しにくい。

【００１５】また、半導体レーザ増幅器の利得特性のピ
ークが２つの入力信号の波長λ_１およびλ₂ の付近に
あり、出力信号の波長λ₄ 付近では利得は低い。このた
め変換効率（出力信号／入力信号）は、極めて小さい
（１０^-4以下）。

【００１６】次に、ミキサにＫＴＰ結晶を用いた場合に
ついて述べる。

【００１７】図４（ａ）に示すように、２つの入力信号
λ₁ ，λ₂ を空間光でＫＴＰ結晶１４に入力すると、波
長変換された出力信号λ₄ は空間光として出るが、結晶
の種類，入力方法により、波長変換された出力信号は和
周波、差周波または２倍波となる。

【００１８】図４にこの場合の入力波長と出力波長（周
波数）との関係を示す。

【００１９】図４（ｂ）は、出力信号が、２つの入力信
号の波長λ₁ とλ₂ との周波数の和となる場合を示す。

【００２０】図４（ｃ）は、出力信号が、２つの入力信
号の波長λ₁ とλ₂ との周波数の差となる場合を示す。

【００２１】図４（ｄ）は、出力信号が、２つの入力信
号の波長λ₁ およびλ₂ の２分の１倍となる場合を示
す。

【００２２】ＫＴＰ結晶を用いた場合には、空間光で処
理するため、ある程度の寸法的な大きさが必要であり、
装置として組み込みにくい。また、差周波発生では半導
体レーザ増幅器と同様に入力信号に対して出力の波長が
あまり離れていないためフィルタで入力信号を除去しに
くい。

【００２３】さらに、非線形光学効果があまり期待でき
ず、そのため出力信号は小さい。変換効率（出力信号／
入力信号）は、極めて小さい（１０^-5以下）。

【００２４】以上説明した様に、波長λ₁ のプローブ光
と、波長λ₂ のポンプ光とからその波長差Δλだけ離れ
た波長λ₄ の出力光を得る場合、Δλが小さいときには
バンドパスフィルタを用いてもこれを効率良く、かつ、
入力波を除去して、出力信号を得ることは困難であっ
た。

【００２５】従来からの波長変換を波長λ₁ のプローブ
光の測定に応用する場合には、既知の波長λ₂ のポンプ
光を使って、その波長差Δλだけ離れた出力信号を発生
させて、その出力信号を計測していた。この場合、２つ
の入力波長λ₁ ，λ₂ と出力波長λ₄ とが近接している
ときには、出力に含まれている入力波成分が除去しきれ
ず、プローブ光の特性が正確に得られないなど不具合が
あった。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザ増
幅器やＫＴＰ差周波発生を用いたミキサでは、変換効率
が低いためポンプ光とプローブ光のレベルを大きくする
必要があり、また出力波長と入力波長とが近接している
ため、フィルタで除去をするのが困難であり、また出力
信号を大きくとるため入力信号を大きくする必要があっ
た。

【００２７】また、出力波長を入力波長帯域から離した
ＫＴＰ和周波発生やＫＴＰ２倍波発生を用いたミキサで
はフィルタで入力信号を除去することは容易であるが、
空間光で処理しなければならないため、小型化しにく
く、また、変換効率が極めて小さく、実用的でなかっ
た。

【００２８】更に、（１）従来からの半導体レーザ増幅
器を用いたミキサでは図５（ｂ）に示すように利得のピ
ークを入力信号波長λ₁ およびλ₂ に合わせており、入
力信号を混合，増幅し、非線形光学効果により、波長差
Δλ＝｜λ₂ −λ₁ ｜離れた波長出力を得ていた。この
波長特性では利得のピークが入力波長付近にくるために
入力波長から離れれば離れる程利得が低くなり、非線形
光学効果も発生しづらい。そのため図５（ｃ）に示すよ
うにｎΔλ（ｎ：２以上の整数）離れた波長で発生して
いるλ₅ の出力信号はノイズの下にうずもれてしまって
いて、これを利用することはできなかった。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる超高速光
ミキサ装置は、波長λ_１のプローブ光と波長λ_２のポン
プ光とを入力し、合波する合波部１と、前記合波部１の
出力を受け、前記プローブ光と前記ポンプ光の波長差を
Δλとした時、ポンプ光の波長からプローブ光の波長と
反対側にｎΔλ（ｎ：２以上の整数）離れた波長λ_５の
合成出力を発生させるものであって、信号発生効率のピ
ークをポンプ光の波長λ _２と合成出力の波長λ _５の２ヶ
所に持つレーザダイオードアンプで構成されているミキ
サ部２と、前記ミキサ部２の出力を受け、波長λ_５の合
成出力を選択し出力するバンドパスフィルタ３とからな
るものである。

【００３０】

【００３１】さらに、前記ミキサ部２は、信号発生効率
のピークをポンプ光の波長λ₂と合成出力の波長λ₅の
２ヶ所に持つ量子井戸型レーザダイオードアンプ２０で
あることを特徴とするものである。

【００３２】さらに、前記量子井戸型レーザダイオード
アンプ２０は、多層の量子井戸構造と前記多層の量子井
戸構造の両端に設けられた端面ミラー２１ａ，２１ｂと
を有し、前記多層の量子井戸構造の少なくとも１つの層
の層厚および量子井戸のエネルギー準位が他の層の層厚
および量子井戸のエネルギー準位と異なるように形成さ
れ、かつ、前記端面ミラー２１ａ，２１ｂの反射率が１
／１０００〜１／１０００００とされていることを特徴
とするものである。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明においては、入力波信号か
らｎΔλ（ｎ：２以上の整数）だけ離れた出力波長λ₅
を利用するようにしたので、入力信号の除去が容易とな
る。

【００３４】また、レーザダイオードアンプの信号発生
効率のピークをポンプ光の波長λ₂と出力光の波長λ₅
の２ケ所に設けたので、入力波信号からΔλだけ離れて
出力される波長λ₄ の影響を小さくすることができる。

【００３５】更に、ＫＴＰ結晶を用いたものより小型化
でき変換効率は、極めて高い（１０^-2以上）。

【００３６】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。

【００３７】この図において、１は合波部で、２つの入
力信号λ₁ ，λ₂ を合波して、その合波信号λ₁ ，λ₂
を出力するものである。２はミキサ部で、合波部１から
の合波信号λ₁ ，λ₂ を入力信号として、これを混合，
増幅し、図６に示すように波長λ₁ ，λ₂ およびλ₃ ，
λ₄ ，λ₅ の信号を出力する。波長λ₃ ，λ₄ およびλ
₅ の信号は、非線形光学効果により発生する合成波信号
であり、入力信号の波長λ₁ およびλ₂ から、２つの波
長の差Δλ（Δλ＝｜λ₁ −λ₂ ｜）およびｎΔλ
（ｎ：２以上の整数、以下同じ）離れたところに発生す
る。３はバンドパスフィルタ（Ｂ．Ｐ．Ｆ）で、図２
（ｃ）に示すように、通過域の波長はλ₅ である。

【００３８】次に、図１の実施例における超高速光ミキ
サ装置の動作を図２，図６および図１１を参照して説明
する。

【００３９】図２は、図１の実施例の機能および動作を
説明するための波形図、図６は、本発明のミキサ部の特
性および出力波のスペクトルを表す図、図１１は、図８
の一実施例における量子井戸型レーザダイオードアンプ
の出力を表すスペクトル図およびバンドパスフィルタの
特性を表す図である。

【００４０】合波部１には、波長λ₁ のプローブ光と波
長λ₂ のポンプ光とが入力される。ポンプ光は、非線形
光学効果を励起させるものであり、プローブ光（参照光
ともいう）は、その波長をこれから変換しようとするも
のである。合波部１は、この２つの入力信号を合波し
て、その合波信号をミキサ部２へ出力する。

【００４１】合波信号が入力されたミキサ部２は、図６
（ａ）に示すように、非線形光学効果によって、２つの
入力信号λ₁ およびλ₂ からそれぞれ波長がΔλ離れた
波長λ₃ およびλ₄ の合成波信号および２つの入力信号
からそれぞれｎΔλ離れた波長λ₅ および波長λ₆ が合
成波として発生する。

【００４２】ミキサ部２の利得（Ｇａｉｎ）は、従来例
では波長λ₁ および波長λ₂ の付近でピークがあり、波
長λ₅ および波長λ₆ の付近では小さくなっているの
で、波長λ₅ および波長λ₆ の合成波成分はノイズレベ
ルに埋もれてしまい、出力信号として取り出すことはで
きないが、この実施例では、図６（ｂ）に示すようにピ
ークが波長λ₅ の側に寄っているので、合成波信号とし
て波長λ₅ を出力することができる。

【００４３】また、信号発生効率のピークを波長λ₅ に
合わせることも可能なので、変換効率が極めて高いミキ
サとして、極めて大きな出力信号を得ることができる。

【００４４】バンドパスフィルタ３は、図１１に示すよ
うにその通過帯域の波長がλ₅ であり、この波長λ₅
は、プローブ光の波長λ₁ からポンプ光の波長λ₂ とは
反対側に２つの入力信号の波長差Δλのｎ倍のｎΔλだ
け離れた波長である。

【００４５】このようにして、波長λ₁ のプローブ光の
信号は、波長λ₅ の出力信号に変換される。

【００４６】この実施例でミキサ部２として用いられて
いるレーザダイオードアンプでは、波長λ₅ を取り出す
ために波長λ₄ ，λ₅ 側に出力信号発生効率のピークの
特性を持たせた。

【００４７】（１）その一例は図６（ｂ）に示すよう
に、出力信号発生効率のピークの特性を波長λ₄ ，λ₅
側に持たせることによりｎΔλ離れた信号を取り出すこ
とができるようにした。この際、波長λ₃ 側出力は小さ
くなるがこれは使用せず、出力信号としては、波長λ
₄ ，λ₅ 側のみ使用するので問題はない。

【００４８】（２）他の一例は、図２（ａ），（ｂ）に
示すように、ミキサ部２の出力信号発生効率に２つのピ
ーク特性を持たせる。波長λ₅ においても出力信号発生
効率のピークを持たせる。

【００４９】ここで、従来の広い波長範囲を持つ光増幅
素子を特開平６−２８３８２４号を例示して説明する。

【００５０】この出願にかかる光増幅素子の発明は、そ
の活性領域を光閉じ込め層と、複数の量子井戸層と、各
量子井戸層間の量子井戸層に接した障壁層とで形成し、
これらの複数の量子井戸層を少なくとも一つの層が他の
層と厚さが相違し、かつ、格子不整合とされているもの
で構成されている。そして、複数の量子井戸層の層厚と
歪量とを調整することにより、１．５μｍ波帯域で１．
４５μｍから１．５４μｍの波長を増幅する例が開示さ
れている。

【００５１】この光増幅素子を図１のミキサ部２として
使用することが考えられるが、本発明に適用される出力
信号発生効率に２つのピーク特性をもつ量子井戸型レー
ザダイオードアンプについて図７および図８を参照して
説明する。

【００５２】図７は、本発明の実施に適したミキサ部に
用いられるレーザダイオードアンプのエネルギー準位を
説明するための図、図８は、本発明の一実施例で、ミキ
サ部に量子井戸型レーザダイオードアンプを用いたブロ
ック図である。

【００５３】図７に示すようにキャリアの注入量を上げ
従来のレーザダイオードアンプのエネルギー準位よりも
高い準位までエネルギーを蓄積して混合，増幅を行う。

【００５４】後述する図８の端面ミラー２１の反射率を
低く押えることにより、損失が増加し、従来よりも大き
いエネルギーを注入しなければ発振せず、エネルギーを
大きくしたことで離れた波長となる。

【００５５】エネルギー準位が高い程、もとのピークか
ら離れた波長で出力信号発生効率が高くなる。図２
（ｂ）に示すように２つ目のピークを持つレーザダイオ
ードアンプは、製造の際に層厚を波長に合うように調整
してλ₅ に２つ目の出力信号発生効率のピークを設け
る。

【００５６】すなわち、複数の層を持つレーザダイオー
ドアンプでは層厚を各層でそれぞれ調整して、最低準位
でピークを持つ波長と、第２準位でピークを持つ波長
で、信号発生効率のピークを持たせることで広帯域化を
することができる。

【００５７】一般に、ｐｎ接合のレーザダイオードアン
プでは、伝導帯と価電子帯とのエネルギーギャップＥｇ
と、そこで発光する光の振動数νとの間には、プランク
定数ｈとして、ｈν＝Ｅｇの関係があるので、レーザダ
イオードアンプが出力する光の波長がλ₅ となるように
ｐｎ接合の層の厚さを調整してエネルギーギャップＥｇ
を合わせる。

【００５８】通常のレーザダイオードアンプでは端面ミ
ラーの反射率を１／１０００未満にしてキャリアを注入
し、エネルギーを蓄積させていくと、最低準位に達した
ところで増幅，発振するが、この実施例のレーザダイオ
ードアンプでは図８に示す端面ミラー２１の反射率を１
／１０００〜１／１０００００程度に低くおさえること
により、増幅，発振のしきい値を上げ、図９に示すよう
に所望の層において第２準位まで達したところで発振さ
せるようにした。

【００５９】次に、このミキサ部２に適した量子井戸型
レーザダイオードアンプを図７および図８を用いて説明
する。

【００６０】量子井戸型レーザダイオードアンプでは活
性層に２種の組成材料を交互に積層したものを使用す
る。

【００６１】図８は、図１のミキサ部２として、量子井
戸型レーザダイオードアンプ２０を使用したものであ
る。

【００６２】この量子井戸型レーザダイオードアンプ２
０は、図８に示すように、両端には端面ミラー２１ａ，
２１ｂが設けられ、これに挟まれて、２種類の組成材料
を交互に積層したヘテロ接合の量子井戸型構造２２から
なる活性層が配置されている。２３はキャリア注入用電
源である。図１０は、図８の量子井戸型レーザダイオー
ドアンプ２０のエネルギーバンドを表す図である。

【００６３】このように、異なった２種類の材質の超薄
膜を交互に積層した量子井戸型構造では、電子は低い状
態で安定となるため伝導帯底のエネルギーが低いポテン
シャル井戸層に電子の分布を局在させることができる。
ポテンシャルバリア層は、伝導帯底のエネルギーが高い
ので障壁となる。ポテンシャル井戸層に束縛された電子
は定在波となる波数しか許されないので、層厚により波
長が定まることになる。従って、所望の波長の光になる
ように、層厚を調整すれば良いことになる。

【００６４】このように構成された量子井戸型レーザダ
イオードアンプ２０においては、電子は低いエネルギー
で安定となる。エネルギーを注入していくと、図１０に
おけるポテンシャル井戸層にたまっていき、その層が飽
和すると通常は発振する。この量子井戸型レーザダイオ
ードアンプ２０は、端面ミラー２１ａ，２１ｂの反射率
を１／１００００程度と低く押えることで、ここでは発
振せずに、次のエネルギー準位まで達したところで発振
する。

【００６５】また、このポテンシャル井戸層を多層に形
成して、いくつかの層厚と量子井戸のエネルギー準位と
を変えることにより、複数の波長で発振させることがで
きる。

【００６６】図９は、図８の量子井戸型レーザダイオー
ドアンプの状態密度を表す図である。

【００６７】この場合の状態密度は、図９に示すように
階段状の値をとり、キャリアを注入し、エネルギーを第
２準位まで蓄積し、発振する。このとき、エネルギーは
最低準位のときと比べて４倍の値をとるため、通常の層
厚による波長の調整に比べて大きく離れた波長に設定す
ることができる。

【００６８】量子井戸型レーザダイオードアンプ２０
は、図１０に示すエネルギーバンド構造を示し、ポテン
シャル井戸層の伝導帯の最も低いところと価電子帯の最
も高いところの間のエネルギーギャップで発振しようと
する。ところが量子効果により、ポテンシャル井戸層で
は、伝導帯の最も低いエネルギーで電子は存在できず、
ポテンシャル井戸層で定在波の立つときのみ存在でき
る。定在波の波数が一番低いときのエネルギー準位を最
低準位と呼び、定在波の波が大きくなると、電子のとり
うるエネルギー準位は最低準位のｎ² （ｎ：自然数）倍
の値となる。同様に、価電子帯においては、ホールのと
りうるエネルギー準位は定在波の立つエネルギーのとき
のみであり、最低準位のｎ² 倍の値となる。

【００６９】一例として、ポテンシャル井戸層およびポ
テンシャルバリア層の厚さがそれぞれ１μｍ、ポテンシ
ャルバリア層のエネルギーギャップが価電子帯側で０．
２４ｅＶ、伝導帯側で１．３５ｅＶとする。また、伝導
帯のポテンシャル井戸層の最低エネルギーと価電子帯で
最高エネルギーとのエネルギーギャップＥｇによる波長
を１６００ｎｍとする。この場合、最低準位でのエネル
ギーは伝導帯側で波長３０ｎｍに相当するエネルギーに
なり、価電子帯で波長５ｎｍに相当するエネルギーにな
る。従って、最低準位による発振および第２準位による
発振の波長はそれぞれ次のようになる。

【００７０】（最低準位による発振）１６００−（３０＋５）＝１５６５ｎｍ（第２準位による発振）１６００−（３０×２²＋５×２²）＝１４６０ｎｍこのように、量子井戸のそれぞれの活性層の端面ミラー
２１ａ，２１ｂの反射率を極小（１／１０００〜１／１
０００００）にすることにより最低準位および第２準位
で発振させることによる高帯域で信号発生率の良い量子
井戸型レーザダイオードアンプを得ることができる。

【００７１】このように、従来の最低準位における層厚
の調整による波長設定より広い範囲にわたる設定が可能
になり、プローブ光の波長λ₁ 、ポンプ光の波長λ₂ お
よび合成出力の波長λ₅ が離れていても対応することが
できる。

【００７２】この量子井戸型レーザダイオードアンプ２
０を用いたミキサ部２の出力スペクトルを図２（ａ）お
よび図１１に示す。プローブ光の波長λ₁ ＝１５５３ｎ
ｍ，ポンプ光の波長λ₂ ＝１５４８ｎｍを入力した場合
に、ｎ＝２の出力を取り出すと、出力波長λ₅ はλ₅ ＝
１５３８ｎｍとなり、フィルタ帯域が３ｎｍ以下程度で
波長λ₂ ＝１５４８ｎｍのポンプ光などの不要な波長出
力を除去できることがわかる。

【００７３】このように構成された多層の量子井戸型レ
ーザダイオードアンプをミキサ部２として使用した場合
の信号発生効率は、図２（ｂ）に示すように、２つの入
力波長λ₁ ，λ₂ に対する最低準位によるピークをλ₅
側に少しずらして設定し、合成出力の波長λ₅ に第２準
位によるピークを持たせることができる。

【００７４】この超高速光ミキサ装置は、ポンプ光をパ
ルス状にして光サンプリングに用いるなどして、プロー
ブ光の波長λ₁ を出力光の波長λ₅ に変換して観測する
ことなどに利用できる。

【００７５】以上の実施例においては、ポンプ光の波長
λ₂ がプローブ光の波長λ₁ より小さく、出力光の波長
λ₅ はポンプ光の波長λ₂ より小さい場合について述べ
たが、本発明は、ポンプ光の波長λ₂ がプローブ光の波
長λ₁ より大きく、出力光の波長λ₅ がポンプ光の波長
λ₂ より大きい場合についても最低準位によるミキサ部
の利得のピークと第２準位によるミキサ部の利得のピー
クとを入れ替えることにより適用できるものであること
はいうまでもない。

【００７６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の超
高速光ミキサ装置は、波長λ_１のプローブ光と波長λ_２
のポンプ光とを入力し、合波する合波部１と、前記合波
部１の出力を受け、前記プローブ光と前記ポンプ光の波
長差をΔλとした時、ポンプ光の波長からプローブ光の
波長と反対側にｎΔλ（ｎ：２以上の整数）離れた波長
λ_５の合成出力を発生させるものであって、信号発生効
率のピークをポンプ光の波長λ _２と合成出力の波長λ _５
の２ヶ所に持つレーザダイオードアンプで構成されてい
るミキサ部２と、前記ミキサ部２の出力を受け、波長λ
_５の合成出力を選択し出力するバンドパスフィルタ３と
を備えているので、プローブ光の波長λ_１，ポンプ光の
波長λ_２から、従来よりもｎ倍離れた波長λ_５のミキサ
出力を得ることができるため、プローブ光の波長λ_１と
ポンプ光の波長λ_２とが近接している場合でも、フィル
タで容易にプローブ光，ポンプ光の不要な波長をカット
することができ、質の良い出力光を得ることができる。

【００７７】

【００７８】この発明は、さらに、前記ミキサ部２は、
信号発生効率のピークをポンプ光の波長λ₂ と合成出力
の波長λ₅ の２ヶ所に持つ量子井戸型レーザダイオード
アンプ２０であることを特徴とするので、信号発生効率
のピークを２ヶ所に設定することが容易にでき、極めて
高い出力信号を得ることができる。

【００７９】この発明は、また、前記量子井戸型レーザ
ダイオードアンプ２０は、多層の量子井戸構造と前記多
層の量子井戸構造の両端に設けられた端面ミラー２１
ａ，２１ｂとを有し、前記多層の量子井戸構造の少なく
とも１つの層の層厚および量子井戸のエネルギー準位が
他の層の層厚および量子井戸のエネルギー準位と異なる
ように形成され、かつ、前記端面ミラー２１ａ，２１ｂ
の反射率が１／１０００〜１／１０００００とされてい
ることを特徴とするので、入力される波長λ₁ ，λ₂ と
合成出力の波長λ₅ とが大きく離れていても容易にそれ
らの波長にピークを設定することができ、質の良い出力
光を得ることができる。

【００８０】なお、ポンプ光をゲート信号として用いる
と、プローブ光を波長変換して観測することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】図１の実施例の機能および動作を説明するため
の波形図である。

【図３】図１２の従来例の機能および動作を説明するた
めの波形図である。

【図４】ＫＴＰ結晶による従来例を示すブロック図およ
び機能・動作を説明するための図である。

【図５】従来のミキサ部の特性および出力波のスペクト
ルを表す図である。

【図６】本発明のミキサ部の特性および出力波のスペク
トルを表す図である。

【図７】本発明の実施に適したミキサ部に用いられるレ
ーザダイオードアンプのエネルギー準位を説明するため
の図である。

【図８】本発明の一実施例で、ミキサ部に量子井戸型レ
ーザダイオードアンプを用いたブロック図である。

【図９】図８の量子井戸型レーザダイオードアンプの状
態密度を表す図である。

【図１０】図８の量子井戸型レーザダイオードアンプの
エネルギーバンドを表す図である。

【図１１】図８の一実施例における量子井戸型レーザダ
イオードアンプの出力を表すスペクトル図およびバンド
パスフィルタの特性を表す図である。

【図１２】従来の超高速光ミキサ装置の構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１合波部２ミキサ部３バンドパスフィルタ２０量子井戸型レーザダイオードアンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】波長λ_１のプローブ光と波長λ_２のポン
プ光とを入力し、合波する合波部（１）と、前記合波部（１）の出力を受け、前記プローブ光と前記
ポンプ光の波長差をΔλとした時、ポンプ光の波長から
プローブ光の波長と反対側にｎΔλ（ｎ：２以上の整
数）離れた波長λ_５の合成出力を発生させるものであっ
て、信号発生効率のピークをポンプ光の波長λ _２と合成
出力の波長λ _５の２ヶ所に持つレーザダイオードアンプ
で構成されているミキサ部（２）と、前記ミキサ部（２）の出力を受け、波長λ_５の合成出力
を選択し出力するバンドパスフィルタ（３）とを備えた
超高速光ミキサ装置。
【請求項２】前記ミキサ部（２）は、信号発生効率の
ピークをポンプ光の波長λ_２と合成出力の波長λ_５の２
ヶ所に持つ量子井戸型レーザダイオードアンプ（２０）
であることを特徴とする請求項１に記載の超高速光ミキ
サ装置。
【請求項３】前記量子井戸型レーザダイオードアンプ
（２０）は、多層の量子井戸構造と前記多層の量子井戸
構造の両端に設けられた端面ミラー（２１ａ，２１ｂ）
とを有し、前記多層の量子井戸構造の少なくとも１つの
層の層厚および量子井戸のエネルギー準位が他の層の層
厚および量子井戸のエネルギー準位と異なるように形成
され、かつ、前記端面ミラーの反射率が１／１０００〜
１／１０００００とされていることを特徴とする請求項
２記載の超高速光ミキサ装置。