JP3471213B2 - 低雑音パルス光源 - Google Patents
低雑音パルス光源Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導波路型光非線形
媒質に励起パルス光を入射して発生させた白色パルス光
をろ波し、任意の波長帯で低雑音の光パルスを発生させ
る低雑音パルス光源に関する。
媒質に励起パルス光を入射して発生させた白色パルス光
をろ波し、任意の波長帯で低雑音の光パルスを発生させ
る低雑音パルス光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】超広帯域の白色パルス光を発生させる白
色パルス光源は、図１５に示すように、励起パルス光源
１と導波路型光非線形媒質２から構成される。励起パル
ス光源１は、時間幅がピコ秒〜フェムト秒の励起パルス
光を発生する。導波路型光非線形媒質２では、この励起
パルス光が伝搬することにより３次の非線形光学効果を
誘起し、図１６に示すような広帯域の白色パルス光を発
生する。この白色パルス光のスペクトルは広波長範囲に
わたって平坦に広がっているので、任意の透過特性をも
つ波長フィルタ３を用いて白色パルス光をろ波すること
により、任意の波長で時間幅がピコ秒〜フェムト秒の光
パルスを発生させることができる。
色パルス光源は、図１５に示すように、励起パルス光源
１と導波路型光非線形媒質２から構成される。励起パル
ス光源１は、時間幅がピコ秒〜フェムト秒の励起パルス
光を発生する。導波路型光非線形媒質２では、この励起
パルス光が伝搬することにより３次の非線形光学効果を
誘起し、図１６に示すような広帯域の白色パルス光を発
生する。この白色パルス光のスペクトルは広波長範囲に
わたって平坦に広がっているので、任意の透過特性をも
つ波長フィルタ３を用いて白色パルス光をろ波すること
により、任意の波長で時間幅がピコ秒〜フェムト秒の光
パルスを発生させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の白色
パルス光源では、白色パルス光発生における雑音機構に
関する知見が得られていないので、低雑音な白色パルス
光を発生させることができなかった。したがって、この
白色パルス光源と波長フィルタを組み合わせたパルス光
源として低雑音のものを実現することができなかった。
パルス光源では、白色パルス光発生における雑音機構に
関する知見が得られていないので、低雑音な白色パルス
光を発生させることができなかった。したがって、この
白色パルス光源と波長フィルタを組み合わせたパルス光
源として低雑音のものを実現することができなかった。
【０００４】本発明は、白色パルス光源で得られる白色
パルス光から強度雑音が非常に小さい光パルスを発生さ
せることができる低雑音パルス光源を提供することを目
的とする。
パルス光から強度雑音が非常に小さい光パルスを発生さ
せることができる低雑音パルス光源を提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の低雑音パルス光
源は、白色パルス光から所定の波長の光パルスをろ波す
る構成において、導波路型光非線形媒質に入射する励起
パルス光の光強度と、導波路型光非線形媒質に入射する
励起パルス光の変調度と波長フィルタでろ波された光パ
ルスの変調度との比で与えられる雑音係数との関係に基
づいて、ろ波する波長に対する雑音係数の値が極小とな
るように、導波路型光非線形媒質に入射する励起パルス
光の光強度を制御する。
源は、白色パルス光から所定の波長の光パルスをろ波す
る構成において、導波路型光非線形媒質に入射する励起
パルス光の光強度と、導波路型光非線形媒質に入射する
励起パルス光の変調度と波長フィルタでろ波された光パ
ルスの変調度との比で与えられる雑音係数との関係に基
づいて、ろ波する波長に対する雑音係数の値が極小とな
るように、導波路型光非線形媒質に入射する励起パルス
光の光強度を制御する。
【０００６】
【０００７】図２は、白色パルス光の雑音係数を測定す
るための構成を示す。励起パルス光源１は、繰り返し周
波数ｆ0 の励起パルス光を発生する。この励起パルス光
は、強度変調器４で強度揺らぎ（周波数Δｆ、変調度Ｍ
in）が重畳され、光減衰器５を介して所定の光強度で導
波路型光非線形媒質２に入射される。導波路型光非線形
媒質２から出射された白色パルス光を所定の透過波長を
有する波長フィルタ３でろ波すると、その波長の光パル
スには強度揺らぎ（変調度Ｍout ）が含まれている。白
色パルス光の各波長成分の雑音係数は、この変調度Ｍin
に対する変調度Ｍout の比Ｍout／Ｍin として与えられ
る。
るための構成を示す。励起パルス光源１は、繰り返し周
波数ｆ0 の励起パルス光を発生する。この励起パルス光
は、強度変調器４で強度揺らぎ（周波数Δｆ、変調度Ｍ
in）が重畳され、光減衰器５を介して所定の光強度で導
波路型光非線形媒質２に入射される。導波路型光非線形
媒質２から出射された白色パルス光を所定の透過波長を
有する波長フィルタ３でろ波すると、その波長の光パル
スには強度揺らぎ（変調度Ｍout ）が含まれている。白
色パルス光の各波長成分の雑音係数は、この変調度Ｍin
に対する変調度Ｍout の比Ｍout／Ｍin として与えられ
る。
【０００８】なお、図２において、変調度Ｍinは周波数
ｆ0 成分ａに対する周波数ｆ0±Δf成分ｂの比ｂ／ａと
して定義され、変調度Ｍout は周波数ｆ0 成分ｃに対す
る周波数ｆ0±Δf成分ｄの比ｄ／ｃとして定義される。
ｆ0 成分ａに対する周波数ｆ0±Δf成分ｂの比ｂ／ａと
して定義され、変調度Ｍout は周波数ｆ0 成分ｃに対す
る周波数ｆ0±Δf成分ｄの比ｄ／ｃとして定義される。
【０００９】図３は、図２の構成により測定された励起
パルス光のピーク強度に対する白色パルス光の雑音係数
の測定例を示す。図３では、透過波長が異なる波長フィ
ルタでろ波された白色パルス光の波長成分に関する雑音
係数の実測値をプロットしている。励起パルス光の波長
は1535ｎｍである。
パルス光のピーク強度に対する白色パルス光の雑音係数
の測定例を示す。図３では、透過波長が異なる波長フィ
ルタでろ波された白色パルス光の波長成分に関する雑音
係数の実測値をプロットしている。励起パルス光の波長
は1535ｎｍである。
【００１０】各波長成分における雑音係数の極小値は、
励起パルス光波長から離れるほど、高い励起パルス光強
度で出現する。例えば、波長 1505.03ｎｍ（○印）で
は、励起パルス光強度が2.25Ｗおよび2.45Ｗの付近に雑
音係数の極小値があるが、波長1476.92ｎｍ（□印）で
は、励起パルス光強度が2.35Ｗおよび2.51Ｗの付近に雑
音係数の極小値があり、励起パルス光強度が高い方にシ
フトしていることがわかる。また、励起パルス光強度が
高いほど、各波長成分の雑音係数は全般的に小さくなる
傾向があることがわかる。
励起パルス光波長から離れるほど、高い励起パルス光強
度で出現する。例えば、波長 1505.03ｎｍ（○印）で
は、励起パルス光強度が2.25Ｗおよび2.45Ｗの付近に雑
音係数の極小値があるが、波長1476.92ｎｍ（□印）で
は、励起パルス光強度が2.35Ｗおよび2.51Ｗの付近に雑
音係数の極小値があり、励起パルス光強度が高い方にシ
フトしていることがわかる。また、励起パルス光強度が
高いほど、各波長成分の雑音係数は全般的に小さくなる
傾向があることがわかる。
【００１１】雑音係数の値が０ｄＢ以上の場合は、励起
パルス光に含まれる強度揺らぎは増幅されて白色パルス
光の波長成分に受け継がれる。雑音係数の値が０ｄＢ以
下の場合は、励起パルス光に含まれる強度揺らぎは抑圧
されて白色パルス光の波長成分に受け継がれる。すなわ
ち、雑音係数の値は、図４に示すように白色パルス光を
ろ波して得た光パルスの波形に影響を与える。雑音係数
の値が−13ｄＢの場合には、励起パルス光に含まれる強
度揺らぎはほとんど白色パルス光（の波長成分）に移ら
ず、波形劣化はない。一方、雑音係数の値が35ｄＢの場
合には、励起パルス光に含まれる強度揺らぎは増幅さ
れ、大きな波形劣化が生じることがわかる。
パルス光に含まれる強度揺らぎは増幅されて白色パルス
光の波長成分に受け継がれる。雑音係数の値が０ｄＢ以
下の場合は、励起パルス光に含まれる強度揺らぎは抑圧
されて白色パルス光の波長成分に受け継がれる。すなわ
ち、雑音係数の値は、図４に示すように白色パルス光を
ろ波して得た光パルスの波形に影響を与える。雑音係数
の値が−13ｄＢの場合には、励起パルス光に含まれる強
度揺らぎはほとんど白色パルス光（の波長成分）に移ら
ず、波形劣化はない。一方、雑音係数の値が35ｄＢの場
合には、励起パルス光に含まれる強度揺らぎは増幅さ
れ、大きな波形劣化が生じることがわかる。
【００１２】以上のような励起パルス光強度と白色パル
ス光発生における雑音係数との関係に基づいて、波長フ
ィルタでろ波する波長に対する雑音係数が小さくなるよ
うに励起パルス光強度を制御することにより、安定かつ
低雑音の光パルスを発生させることができる。
ス光発生における雑音係数との関係に基づいて、波長フ
ィルタでろ波する波長に対する雑音係数が小さくなるよ
うに励起パルス光強度を制御することにより、安定かつ
低雑音の光パルスを発生させることができる。
【００１３】なお、請求項１の低雑音パルス光源は、励
起パルス光強度と白色パルス光発生における雑音係数と
の関係をあらかじめ測定し、それに基づいてろ波する波
長に対する雑音係数が小さくなるように励起パルス光強
度を制御する構成である。
起パルス光強度と白色パルス光発生における雑音係数と
の関係をあらかじめ測定し、それに基づいてろ波する波
長に対する雑音係数が小さくなるように励起パルス光強
度を制御する構成である。
【００１４】請求項２の低雑音パルス光源は、波長フィ
ルタでろ波した光パルスの変調度Ｍout を測定し、導波
路型光非線形媒質に入射する励起パルス光の変調度Ｍin
との比から雑音係数を算出し、その雑音係数の値が極小
になるように励起パルス光強度を制御する構成である。
ルタでろ波した光パルスの変調度Ｍout を測定し、導波
路型光非線形媒質に入射する励起パルス光の変調度Ｍin
との比から雑音係数を算出し、その雑音係数の値が極小
になるように励起パルス光強度を制御する構成である。
【００１５】請求項３の低雑音パルス光源は、導波路型
光非線形媒質に入射する励起パルス光の変調度Ｍinを一
定とすると、雑音係数は波長フィルタでろ波した光パル
スの変調度Ｍout に対応するので、変調度Ｍout を測定
し、その値が極小になるように励起パルス光強度を制御
する構成である。
光非線形媒質に入射する励起パルス光の変調度Ｍinを一
定とすると、雑音係数は波長フィルタでろ波した光パル
スの変調度Ｍout に対応するので、変調度Ｍout を測定
し、その値が極小になるように励起パルス光強度を制御
する構成である。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態：請求項１，
４） 図１は、本発明の低雑音パルス光源の第１の実施形態を
示す。
４） 図１は、本発明の低雑音パルス光源の第１の実施形態を
示す。
【００１９】励起パルス光源１で発生させた励起パルス
光を導波路型光非線形媒質２に入射し、発生させた白色
パルス光を波長フィルタ３でろ波し、所定の波長の光パ
ルスを出力する構成は従来と同様である。
光を導波路型光非線形媒質２に入射し、発生させた白色
パルス光を波長フィルタ３でろ波し、所定の波長の光パ
ルスを出力する構成は従来と同様である。
【００２０】本実施形態は、さらに光強度制御手段とし
て、励起パルス光の光強度の一部を分岐する光分岐部６
と、分岐した励起パルス光強度を測定する光強度測定部
７と、光強度測定部７で測定される励起パルス光強度が
目標値になるように励起パルス光源１を制御する光強度
制御部８とを備える。ただし、励起パルス光強度と白色
パルス光発生における雑音係数との関係をあらかじめ測
定し、それに基づいて波長フィルタ３でろ波する波長に
対する雑音係数が小さくなる励起パルス光強度を目標値
として決めておく。
て、励起パルス光の光強度の一部を分岐する光分岐部６
と、分岐した励起パルス光強度を測定する光強度測定部
７と、光強度測定部７で測定される励起パルス光強度が
目標値になるように励起パルス光源１を制御する光強度
制御部８とを備える。ただし、励起パルス光強度と白色
パルス光発生における雑音係数との関係をあらかじめ測
定し、それに基づいて波長フィルタ３でろ波する波長に
対する雑音係数が小さくなる励起パルス光強度を目標値
として決めておく。
【００２１】例えば、励起パルス光強度と白色パルス光
の雑音係数との関係が図３のように得られた場合に、波
長 1505.03ｎｍの光パルスを出力する場合には、その波
長成分の雑音係数が極小となる励起パルス光強度として
2.25Ｗまたは2.45Ｗ付近に設定する。波長 1490.77ｎｍ
の光パルスを出力する場合には、励起パルス光強度を2.
31Ｗまたは2.49Ｗ付近に設定する。波長 1476.92ｎｍの
光パルスを出力する場合には、励起パルス光強度を2.35
Ｗまたは2.51Ｗ付近に設定する。光強度制御部８は、こ
の目標値と光強度測定部７で測定される励起パルス光強
度との差分を励起パルス光源１にフィードバックし、励
起パルス光強度が目標値になるように制御する。
の雑音係数との関係が図３のように得られた場合に、波
長 1505.03ｎｍの光パルスを出力する場合には、その波
長成分の雑音係数が極小となる励起パルス光強度として
2.25Ｗまたは2.45Ｗ付近に設定する。波長 1490.77ｎｍ
の光パルスを出力する場合には、励起パルス光強度を2.
31Ｗまたは2.49Ｗ付近に設定する。波長 1476.92ｎｍの
光パルスを出力する場合には、励起パルス光強度を2.35
Ｗまたは2.51Ｗ付近に設定する。光強度制御部８は、こ
の目標値と光強度測定部７で測定される励起パルス光強
度との差分を励起パルス光源１にフィードバックし、励
起パルス光強度が目標値になるように制御する。
【００２２】（第２の実施形態：請求項１，５）
第１の実施形態は、励起パルス光源１を直接制御して励
起パルス光強度を制御する構成であるが、第２の実施形
態は、励起パルス光源１の後段に光強度調整部を配置
し、この光強度調整部を用いて導波路型光非線形媒質２
に入射する励起パルス光強度を制御するものである。
起パルス光強度を制御する構成であるが、第２の実施形
態は、励起パルス光源１の後段に光強度調整部を配置
し、この光強度調整部を用いて導波路型光非線形媒質２
に入射する励起パルス光強度を制御するものである。
【００２３】図５は、本発明の低雑音パルス光源の第２
の実施形態を示す。図５(1) はフィードバック構成、図
５(2) はフィードフォワード構成を示す。本実施形態で
は、光強度制御手段として、光分岐部６と、光強度測定
部７と、光強度制御部８と、光強度調整部９とを備え
る。
の実施形態を示す。図５(1) はフィードバック構成、図
５(2) はフィードフォワード構成を示す。本実施形態で
は、光強度制御手段として、光分岐部６と、光強度測定
部７と、光強度制御部８と、光強度調整部９とを備え
る。
【００２４】励起パルス光源１で発生させた励起パルス
光を光強度調整部９を介して導波路型光非線形媒質２に
入射し、発生させた白色パルス光を波長フィルタ３でろ
波し、所定の波長の光パルスを出力する。この励起パル
ス光の光強度の一部を光強度調整部９の後段または前段
に配置した光分岐部６で分岐し、光強度測定部７で励起
パルス光強度を測定する。光強度制御部８は、光強度測
定部７で測定される励起パルス光強度と目標値の差に応
じて光強度調整部９を制御し、導波路型光非線形媒質２
に入射する励起パルス光強度が目標値になるように調整
する。なお、光強度制御部９として、光増幅器、または
光減衰器、またはその両方を用いることができる。
光を光強度調整部９を介して導波路型光非線形媒質２に
入射し、発生させた白色パルス光を波長フィルタ３でろ
波し、所定の波長の光パルスを出力する。この励起パル
ス光の光強度の一部を光強度調整部９の後段または前段
に配置した光分岐部６で分岐し、光強度測定部７で励起
パルス光強度を測定する。光強度制御部８は、光強度測
定部７で測定される励起パルス光強度と目標値の差に応
じて光強度調整部９を制御し、導波路型光非線形媒質２
に入射する励起パルス光強度が目標値になるように調整
する。なお、光強度制御部９として、光増幅器、または
光減衰器、またはその両方を用いることができる。
【００２５】（第３，４の実施形態：請求項２，４，
５） 第１，２の実施形態は、励起パルス光強度と白色パルス
光発生における雑音係数との関係をあらかじめ測定し、
波長フィルタ３でろ波する波長に対する雑音係数が極小
になる励起パルス光強度を制御目標値としてもつ構成で
ある。第３，４の実施形態は、雑音係数の測定系を備
え、実際に測定される雑音係数に基づいて励起パルス光
強度をフィードバック制御するものである。
５） 第１，２の実施形態は、励起パルス光強度と白色パルス
光発生における雑音係数との関係をあらかじめ測定し、
波長フィルタ３でろ波する波長に対する雑音係数が極小
になる励起パルス光強度を制御目標値としてもつ構成で
ある。第３，４の実施形態は、雑音係数の測定系を備
え、実際に測定される雑音係数に基づいて励起パルス光
強度をフィードバック制御するものである。
【００２６】図６は、本発明の低雑音パルス光源の第３
の実施形態を示す。励起パルス光源１で発生させた励起
パルス光を強度変調器４に入力し、所定の変調度Ｍinの
強度揺らぎを重畳して導波路型光非線形媒質２に入射
し、発生させた白色パルス光を波長フィルタ３でろ波
し、所定の波長の光パルスを出力する。この光パルスの
光強度の一部を光分岐部６で分岐し、変調成分測定部１
０で光パルスに含まれる変調度Ｍout を測定する。光強
度制御部１１は、強度変調器４で付加される変調度Ｍin
と、変調成分測定部１０で測定される光パルスの変調度
Ｍout との比を雑音係数として求め、この雑音係数が小
さくなるように、励起パルス光源１を制御して導波路型
光非線形媒質２に入射する励起パルス光強度を調整す
る。
の実施形態を示す。励起パルス光源１で発生させた励起
パルス光を強度変調器４に入力し、所定の変調度Ｍinの
強度揺らぎを重畳して導波路型光非線形媒質２に入射
し、発生させた白色パルス光を波長フィルタ３でろ波
し、所定の波長の光パルスを出力する。この光パルスの
光強度の一部を光分岐部６で分岐し、変調成分測定部１
０で光パルスに含まれる変調度Ｍout を測定する。光強
度制御部１１は、強度変調器４で付加される変調度Ｍin
と、変調成分測定部１０で測定される光パルスの変調度
Ｍout との比を雑音係数として求め、この雑音係数が小
さくなるように、励起パルス光源１を制御して導波路型
光非線形媒質２に入射する励起パルス光強度を調整す
る。
【００２７】図７は、本発明の低雑音パルス光源の第４
の実施形態を示す。励起パルス光源１で発生させた励起
パルス光を強度変調器４に入力して所定の変調度Ｍinの
強度揺らぎを重畳し、さらに光強度調整部９を介して導
波路型光非線形媒質２に入射し、発生させた白色パルス
光を波長フィルタ３でろ波し、所定の波長の光パルスを
出力する。この光パルスの光強度の一部を光分岐部６で
分岐し、変調成分測定部１０で光パルスに含まれる変調
度Ｍout を測定する。光強度制御部１１は、強度変調器
４で付加される変調度Ｍinと、変調成分測定部１０で測
定される光パルスの変調度Ｍout との比を雑音係数とし
て求め、この雑音係数が小さくなるように、光強度調整
部９を制御して導波路型光非線形媒質２に入射する励起
パルス光強度を調整する。なお、光強度制御部９とし
て、光増幅器、または光減衰器、またはその両方を用い
ることができる。
の実施形態を示す。励起パルス光源１で発生させた励起
パルス光を強度変調器４に入力して所定の変調度Ｍinの
強度揺らぎを重畳し、さらに光強度調整部９を介して導
波路型光非線形媒質２に入射し、発生させた白色パルス
光を波長フィルタ３でろ波し、所定の波長の光パルスを
出力する。この光パルスの光強度の一部を光分岐部６で
分岐し、変調成分測定部１０で光パルスに含まれる変調
度Ｍout を測定する。光強度制御部１１は、強度変調器
４で付加される変調度Ｍinと、変調成分測定部１０で測
定される光パルスの変調度Ｍout との比を雑音係数とし
て求め、この雑音係数が小さくなるように、光強度調整
部９を制御して導波路型光非線形媒質２に入射する励起
パルス光強度を調整する。なお、光強度制御部９とし
て、光増幅器、または光減衰器、またはその両方を用い
ることができる。
【００２８】（第５，６の実施形態：請求項３，４，
５） 本実施形態は、導波路型光非線形媒質２の入力側で励起
パルス光に付加する変調度Ｍinを一定とすると、雑音係
数は白色パルス光に含まれる変調度Ｍout に対応するの
で、この変調度Ｍout に応じて励起パルス光強度を制御
するものである。
５） 本実施形態は、導波路型光非線形媒質２の入力側で励起
パルス光に付加する変調度Ｍinを一定とすると、雑音係
数は白色パルス光に含まれる変調度Ｍout に対応するの
で、この変調度Ｍout に応じて励起パルス光強度を制御
するものである。
【００２９】図８は、本発明の低雑音パルス光源の第５
の実施形態を示す。励起パルス光源１で発生させた励起
パルス光を強度変調器４に入力し、一定の変調度Ｍinの
強度揺らぎを重畳して導波路型光非線形媒質２に入射
し、発生させた白色パルス光を波長フィルタ３でろ波
し、所定の波長の光パルスを出力する。この光パルスの
光強度の一部を光分岐部６で分岐し、変調成分測定部１
０で光パルスに含まれる変調度Ｍout を測定する。光強
度制御部１１は、変調成分測定部１０で測定される光パ
ルスの変調度Ｍout が小さくなるように、励起パルス光
源１を制御して導波路型光非線形媒質２に入射する励起
パルス光強度を調整する。
の実施形態を示す。励起パルス光源１で発生させた励起
パルス光を強度変調器４に入力し、一定の変調度Ｍinの
強度揺らぎを重畳して導波路型光非線形媒質２に入射
し、発生させた白色パルス光を波長フィルタ３でろ波
し、所定の波長の光パルスを出力する。この光パルスの
光強度の一部を光分岐部６で分岐し、変調成分測定部１
０で光パルスに含まれる変調度Ｍout を測定する。光強
度制御部１１は、変調成分測定部１０で測定される光パ
ルスの変調度Ｍout が小さくなるように、励起パルス光
源１を制御して導波路型光非線形媒質２に入射する励起
パルス光強度を調整する。
【００３０】図９は、本発明の低雑音パルス光源の第６
の実施形態を示す。励起パルス光源１で発生させた励起
パルス光を強度変調器４に入力して一定の変調度Ｍinの
強度揺らぎを重畳し、さらに光強度調整部９を介して導
波路型光非線形媒質２に入射し、発生させた白色パルス
光を波長フィルタ３でろ波し、所定の波長の光パルスを
出力する。この光パルスの光強度の一部を光分岐部６で
分岐し、変調成分測定部１０で光パルスに含まれる変調
度Ｍout を測定する。光強度制御部１１は、変調成分測
定部１０で測定される光パルスの変調度Ｍout が小さく
なるように、光強度調整部９を制御して導波路型光非線
形媒質２に入射する励起パルス光強度を調整する。な
お、光強度制御部９として、光増幅器、または光減衰
器、またはその両方を用いることができる。
の実施形態を示す。励起パルス光源１で発生させた励起
パルス光を強度変調器４に入力して一定の変調度Ｍinの
強度揺らぎを重畳し、さらに光強度調整部９を介して導
波路型光非線形媒質２に入射し、発生させた白色パルス
光を波長フィルタ３でろ波し、所定の波長の光パルスを
出力する。この光パルスの光強度の一部を光分岐部６で
分岐し、変調成分測定部１０で光パルスに含まれる変調
度Ｍout を測定する。光強度制御部１１は、変調成分測
定部１０で測定される光パルスの変調度Ｍout が小さく
なるように、光強度調整部９を制御して導波路型光非線
形媒質２に入射する励起パルス光強度を調整する。な
お、光強度制御部９として、光増幅器、または光減衰
器、またはその両方を用いることができる。
【００３１】（第７，８の実施形態：参考例）
第１〜６の実施形態は、励起パルス光強度と白色パルス
光発生における雑音係数との関係に基づいて、波長フィ
ルタ３でろ波する波長に対する雑音係数が小さくなる励
起パルス光強度を設定する構成である。第７，８の実施
形態は、波長フィルタ３でろ波された光パルスに含まれ
る雑音電力を測定し、その雑音電力が極小になるように
励起パルス光強度を制御するものである。
光発生における雑音係数との関係に基づいて、波長フィ
ルタ３でろ波する波長に対する雑音係数が小さくなる励
起パルス光強度を設定する構成である。第７，８の実施
形態は、波長フィルタ３でろ波された光パルスに含まれ
る雑音電力を測定し、その雑音電力が極小になるように
励起パルス光強度を制御するものである。
【００３２】図１０は、本発明の低雑音パルス光源の第
７の実施形態を示す。励起パルス光源１で発生させた励
起パルス光を導波路型光非線形媒質２に入射し、発生さ
せた白色パルス光を波長フィルタ３でろ波し、所定の波
長の光パルスを出力する。この光パルスの光強度の一部
を光分岐部６で分岐し、雑音成分測定部１２で光パルス
の雑音電力を測定する。光強度制御部１３は、雑音成分
測定部１２で測定される光パルスの雑音電力が極小にな
るように、励起パルス光源１を制御して導波路型光非線
形媒質２に入射する励起パルス光強度を調整する。
７の実施形態を示す。励起パルス光源１で発生させた励
起パルス光を導波路型光非線形媒質２に入射し、発生さ
せた白色パルス光を波長フィルタ３でろ波し、所定の波
長の光パルスを出力する。この光パルスの光強度の一部
を光分岐部６で分岐し、雑音成分測定部１２で光パルス
の雑音電力を測定する。光強度制御部１３は、雑音成分
測定部１２で測定される光パルスの雑音電力が極小にな
るように、励起パルス光源１を制御して導波路型光非線
形媒質２に入射する励起パルス光強度を調整する。
【００３３】図１１は、本発明の低雑音パルス光源の第
８の実施形態を示す。励起パルス光源１で発生させた励
起パルス光を光強度調整部９を介して導波路型光非線形
媒質２に入射し、発生させた白色パルス光を波長フィル
タ３でろ波し、所定の波長の光パルスを出力する。この
光パルスの光強度の一部を光分岐部６で分岐し、雑音成
分測定部１２で光パルスの雑音電力を測定する。光強度
制御部１３は、雑音成分測定部１２で測定される光パル
スの雑音電力が極小になるように、光強度調整部９を制
御して導波路型光非線形媒質２に入射する励起パルス光
強度を調整する。なお、光強度制御部９として、光増幅
器、または光減衰器、またはその両方を用いることがで
きる。
８の実施形態を示す。励起パルス光源１で発生させた励
起パルス光を光強度調整部９を介して導波路型光非線形
媒質２に入射し、発生させた白色パルス光を波長フィル
タ３でろ波し、所定の波長の光パルスを出力する。この
光パルスの光強度の一部を光分岐部６で分岐し、雑音成
分測定部１２で光パルスの雑音電力を測定する。光強度
制御部１３は、雑音成分測定部１２で測定される光パル
スの雑音電力が極小になるように、光強度調整部９を制
御して導波路型光非線形媒質２に入射する励起パルス光
強度を調整する。なお、光強度制御部９として、光増幅
器、または光減衰器、またはその両方を用いることがで
きる。
【００３４】（雑音電力の測定方法）
図１２は、測定する雑音電力として、高調波モード同期
パルスレーザの繰り返し周波数とその高調波以外の周波
数に対応する雑音電力を利用する例を示す。
パルスレーザの繰り返し周波数とその高調波以外の周波
数に対応する雑音電力を利用する例を示す。
【００３５】これは、励起パルス光源１として、繰り返
し周波数Ｎｆ（ｆは基本モード周波数、Ｎは２以上の整
数）の高調波モード同期パルスレーザを使う場合に有効
である。繰り返し周波数とその高調波ｎＮｆ（ｎは整
数）以外の周波数に対応する雑音電力は、光パルス出力
の強度雑音として寄与するので、この周波数Ｍｆ（Ｍは
ｎＮ以外の整数）に対応する雑音電力をモニタし、それ
が極小になるように励起パルス光強度を調整する。
し周波数Ｎｆ（ｆは基本モード周波数、Ｎは２以上の整
数）の高調波モード同期パルスレーザを使う場合に有効
である。繰り返し周波数とその高調波ｎＮｆ（ｎは整
数）以外の周波数に対応する雑音電力は、光パルス出力
の強度雑音として寄与するので、この周波数Ｍｆ（Ｍは
ｎＮ以外の整数）に対応する雑音電力をモニタし、それ
が極小になるように励起パルス光強度を調整する。
【００３６】図１３は、測定する雑音成分として、モー
ド同期パルスレーザの緩和振動周波数に対応する雑音電
力を利用する例を示す。これは、励起パルス光源１とし
てモード同期パルスレーザを使う場合に有効である。モ
ード同期パルスレーザの緩和振動周波数に対応する雑音
電力は、光パルス出力の強度雑音として寄与するので、
この緩和振動周波数に対応する雑音電力をモニタし、そ
れが極小になるように励起パルス光強度を調整する。
ド同期パルスレーザの緩和振動周波数に対応する雑音電
力を利用する例を示す。これは、励起パルス光源１とし
てモード同期パルスレーザを使う場合に有効である。モ
ード同期パルスレーザの緩和振動周波数に対応する雑音
電力は、光パルス出力の強度雑音として寄与するので、
この緩和振動周波数に対応する雑音電力をモニタし、そ
れが極小になるように励起パルス光強度を調整する。
【００３７】（他の実施形態：請求項６〜９）
以上示した各実施形態において、広帯域でかつ高い平坦
性を有する白色パルス光を発生させる白色パルス光源を
用いることにより、波長フィルタでろ波する光パルス強
度の波長依存性を小さくすることができる。このような
白色パルス光源は、導波路型光非線形媒質２として図１
４に示すような波長−分散特性を有するものを用いるこ
とにより実現可能である。
性を有する白色パルス光を発生させる白色パルス光源を
用いることにより、波長フィルタでろ波する光パルス強
度の波長依存性を小さくすることができる。このような
白色パルス光源は、導波路型光非線形媒質２として図１
４に示すような波長−分散特性を有するものを用いるこ
とにより実現可能である。
【００３８】すなわち、導波路型光非線形媒質の全長
または一部にわたって、励起パルス光の中心波長λ0 に
おける分散値〔ps/nm/km〕が伝搬方向に向かって正の値
から零以下の値に減少し、波長−分散特性が上に凸の
関数形で２つの零分散波長を有し、伝搬方向に向かって
分散値が減少すると２つの零分散波長が励起パルス光の
中心波長に近づいていくようにする。
または一部にわたって、励起パルス光の中心波長λ0 に
おける分散値〔ps/nm/km〕が伝搬方向に向かって正の値
から零以下の値に減少し、波長−分散特性が上に凸の
関数形で２つの零分散波長を有し、伝搬方向に向かって
分散値が減少すると２つの零分散波長が励起パルス光の
中心波長に近づいていくようにする。
【００３９】なお、図１４(1) は励起パルス光の中心波
長λ0 と分散値のピーク波長が一致する例であり、図１
４(2) は励起パルス光の中心波長λ0 と分散値のピーク
波長が一致しない例であり、図１４(3) は分散値のピー
ク波長が導波路型光非線形媒質の伝搬方向に変化する例
である。
長λ0 と分散値のピーク波長が一致する例であり、図１
４(2) は励起パルス光の中心波長λ0 と分散値のピーク
波長が一致しない例であり、図１４(3) は分散値のピー
ク波長が導波路型光非線形媒質の伝搬方向に変化する例
である。
【００４０】このような導波路型光非線形媒質における
白色パルス光の発生および成長の原理について説明す
る。白色パルス光は、２段階の過程を経て発生し成長す
る。すなわち、ソリトン圧縮によるスペクトル広がり過
程と、ソリトンが分散性波動に変化することによるスペ
クトルの矩形化・平坦化の過程である。
白色パルス光の発生および成長の原理について説明す
る。白色パルス光は、２段階の過程を経て発生し成長す
る。すなわち、ソリトン圧縮によるスペクトル広がり過
程と、ソリトンが分散性波動に変化することによるスペ
クトルの矩形化・平坦化の過程である。
【００４１】導波路型光非線形媒質に入射された励起パ
ルス光は、中心波長λ0 における導波路型光非線形媒質
の分散値Ｄが正（異常分散）となる伝搬距離ｚの範囲
で、ソリトン圧縮を受けてスペクトルが広がる。伝搬距
離ｚに伴って分散値Ｄが減少し、２つの零分散波長が励
起パルス光の中心波長λ0 に近づくと、スペクトルの両
端の波長領域は分散値が負（正常分散）の領域に入る
が、励起パルス光は全体としてソリトン性を維持してス
ペクトルが広がり続ける。さらに、伝搬距離ｚに伴って
分散値Ｄが減少し続けると、スペクトルの両端の波長領
域は正常分散に負けてソリトン性を失って分散性波動に
変化し、その降伏点でスペクトル広がりは止まる。とこ
ろが、励起パルス光の中心波長λ0 に近い波長領域で
は、分散値が依然として正（異常分散）であり、スペク
トルは広がり続けるので、降伏点での光のエネルギー密
度が増大し、角状のスペクトルが成長する。そして、２
つの零分散波長がさらに励起パルス光の中心波長に近づ
くと、降伏点もその中心波長に近づくので、平坦なスペ
クトルが形成される。
ルス光は、中心波長λ0 における導波路型光非線形媒質
の分散値Ｄが正（異常分散）となる伝搬距離ｚの範囲
で、ソリトン圧縮を受けてスペクトルが広がる。伝搬距
離ｚに伴って分散値Ｄが減少し、２つの零分散波長が励
起パルス光の中心波長λ0 に近づくと、スペクトルの両
端の波長領域は分散値が負（正常分散）の領域に入る
が、励起パルス光は全体としてソリトン性を維持してス
ペクトルが広がり続ける。さらに、伝搬距離ｚに伴って
分散値Ｄが減少し続けると、スペクトルの両端の波長領
域は正常分散に負けてソリトン性を失って分散性波動に
変化し、その降伏点でスペクトル広がりは止まる。とこ
ろが、励起パルス光の中心波長λ0 に近い波長領域で
は、分散値が依然として正（異常分散）であり、スペク
トルは広がり続けるので、降伏点での光のエネルギー密
度が増大し、角状のスペクトルが成長する。そして、２
つの零分散波長がさらに励起パルス光の中心波長に近づ
くと、降伏点もその中心波長に近づくので、平坦なスペ
クトルが形成される。
【００４２】また、以上示した各実施形態において、波
長フィルタ３は、白色パルス光からろ波する波長帯が単
一、または複数、または可変のいずれでもよい。なお、
波長フィルタ３でろ波する波長帯が複数になる場合に
は、測定される変調成分または雑音成分は各波長帯の合
成値となる。
長フィルタ３は、白色パルス光からろ波する波長帯が単
一、または複数、または可変のいずれでもよい。なお、
波長フィルタ３でろ波する波長帯が複数になる場合に
は、測定される変調成分または雑音成分は各波長帯の合
成値となる。
【００４３】また、以上示した各実施形態において、導
波路型光非線形媒質２に偏波保持性を付与することによ
り、励起パルス光の偏波は安定に保たれ、偏波の安定し
た白色パルス光を発生させることができる。したがっ
て、波長フィルタでろ波する光パルスも安定化させるこ
とができる。
波路型光非線形媒質２に偏波保持性を付与することによ
り、励起パルス光の偏波は安定に保たれ、偏波の安定し
た白色パルス光を発生させることができる。したがっ
て、波長フィルタでろ波する光パルスも安定化させるこ
とができる。
【００４４】また、以上示した各実施形態において、導
波路型光非線形媒質２に入射する励起パルス光を増幅す
る光増幅器を備えてもよい。これにより、発生する白色
パルス光の帯域を広げることができ、波長フィルタでろ
波する光パルスの波長範囲も拡大することができる。
波路型光非線形媒質２に入射する励起パルス光を増幅す
る光増幅器を備えてもよい。これにより、発生する白色
パルス光の帯域を広げることができ、波長フィルタでろ
波する光パルスの波長範囲も拡大することができる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の低雑音パ
ルス光源は、導波路型光非線形媒質に入射する励起パル
ス光の光強度を制御することにより、光フィルタでろ波
する光パルスの雑音係数を小さくすることができる。こ
れにより、励起パルス光に含まれる強度揺らぎに影響さ
れない低雑音の光パルスを生成することができる。
ルス光源は、導波路型光非線形媒質に入射する励起パル
ス光の光強度を制御することにより、光フィルタでろ波
する光パルスの雑音係数を小さくすることができる。こ
れにより、励起パルス光に含まれる強度揺らぎに影響さ
れない低雑音の光パルスを生成することができる。
【図１】本発明の低雑音パルス光源の第１の実施形態を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図２】白色パルス光の雑音係数を測定するための構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図３】励起パルス光のピーク強度に対する白色パルス
光の雑音係数の測定例を示す図。
光の雑音係数の測定例を示す図。
【図４】励起パルス光の強度揺らぎが白色パルス光の波
長成分に与える影響を示す図。
長成分に与える影響を示す図。
【図５】本発明の低雑音パルス光源の第２の実施形態を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図６】本発明の低雑音パルス光源の第３の実施形態を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図７】本発明の低雑音パルス光源の第４の実施形態を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図８】本発明の低雑音パルス光源の第５の実施形態を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図９】本発明の低雑音パルス光源の第６の実施形態を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図１０】本発明の低雑音パルス光源の第７の実施形態
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図１１】本発明の低雑音パルス光源の第８の実施形態
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図１２】測定する雑音成分を説明する図。
【図１３】測定する雑音成分を説明する図。
【図１４】導波路型光非線形媒質の波長−分散特性を示
す図。
す図。
【図１５】従来のパルス光源の構成例を示すブロック
図。
図。
【図１６】白色パルス光のスペクトルを示す図。
１ 励起パルス光源
２ 導波路型光非線形媒質
３ 波長フィルタ
４ 強度変調器
５ 光減衰器
６ 光分岐部
７ 光強度測定部
８ 光強度制御部
９ 光強度調整部
１０ 変調成分測定部
１１ 光強度制御部
１２ 雑音成分測定部
１３ 光強度制御部
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−236834（ＪＰ，Ａ)
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ，1997年10月，ｖｏｌ．33，ｎｏ.
21，ｐｐ．1806−1808
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/35
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (9)
- 【請求項１】 励起パルス光を発生する励起パルス光源
と、前記励起パルス光を入射して白色パルス光を発生す
る導波路型光非線形媒質と、前記白色パルス光をろ波し
て所定の波長の光パルスを出力する波長フィルタとを備
えたパルス光源において、 前記導波路型光非線形媒質に入射する励起パルス光の光
強度と、前記導波路型光非線形媒質に入射する励起パル
ス光の変調度と前記波長フィルタでろ波された光パルス
の変調度との比で与えられる雑音係数との関係を、前記
励起パルス光の所定の光強度の範囲であらかじめ測定
し、それに基づいて前記波長フィルタでろ波する波長に
対する雑音係数の値が極小となるように、前記導波路型
光非線形媒質に入射する励起パルス光の光強度を制御す
る光強度制御手段を備えたことを特徴とする低雑音パル
ス光源。 - 【請求項２】 励起パルス光を発生する励起パルス光源
と、前記励起パルス光を入射して白色パルス光を発生す
る導波路型光非線形媒質と、前記白色パルス光をろ波し
て所定の波長の光パルスを出力する波長フィルタとを備
えたパルス光源において、 前記導波路型光非線形媒質に入射する励起パルス光を変
調する光変調手段と、前記波長フィルタでろ波された光
パルスの変調度を測定する変調度測定手段と、 前記光変調手段で付与される前記励起パルス光の変調度
に対して前記波長フィルタでろ波された光パルスの変調
度の比を雑音係数として求め、その雑音係数の値が極小
となるように、前記導波路型光非線形媒質に入射する励
起パルス光の光強度を制御する光強度制御手段を備えた
を備えたことを特徴とする低雑音パルス光源。 - 【請求項３】 励起パルス光を発生する励起パルス光源
と、前記励起パルス光を入射して白色パルス光を発生す
る導波路型光非線形媒質と、前記白色パルス光をろ波し
て所定の波長の光パルスを出力する波長フィルタとを備
えたパルス光源において、 前記導波路型光非線形媒質に入射する励起パルス光を一
定の変調度で変調する光変調手段と、 前記波長フィルタでろ波された光パルスの変調度を測定
する変調度測定手段と、 前記変調度測定手段で測定される変調度の値が極小とな
るように、前記導波路型光非線形媒質に入射する励起パ
ルス光の光強度を制御する光強度制御手段とを備えたこ
とを特徴とする低雑音パルス光源。 - 【請求項４】 請求項１，２，３のいずれかに記載の低
雑音パルス光源において、 光強度制御手段は、励起パルス光源を直接制御して励起
パルス光の光強度を調整する構成であることを特徴とす
る低雑音パルス光源。 - 【請求項５】 請求項１，２，３のいずれかに記載の低
雑音パルス光源において、 光強度制御手段は、励起パルス光源から出力された励起
パルス光の光強度を調整する光強度調整部を含むことを
特徴とする低雑音パルス光源。 - 【請求項６】 請求項１，２，３のいずれかに記載の低
雑音パルス光源において、 導波路型光非線形媒質は、その全長または一部にわたっ
て、励起パルス光波長における分散値〔ps/nm/km〕が伝
搬方向に向かって正の値から零以下の値に減少し、かつ
波長−分散特性が上に凸の関数形で２つの零分散波長を
有する構成であることを特徴とする低雑音パルス光源。 - 【請求項７】 請求項１，２，３のいずれかに記載の低
雑音パルス光源において、 波長フィルタは、白色パルス光からろ波する波長帯が単
一、または複数、または可変であることを特徴とする低
雑音パルス光源。 - 【請求項８】 請求項１，２，３のいずれかに記載の低
雑音パルス光源において、 導波路型光非線形媒質が偏波保持性を有する構成である
ことを特徴とする低雑音パルス光源。 - 【請求項９】 請求項１，２，３のいずれかに記載の低
雑音パルス光源において、 導波路型光非線形媒質に入射する励起パルス光を増幅す
る光増幅器を備えたことを特徴とする低雑音パルス光
源。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08117698A JP3471213B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 低雑音パルス光源 |
| EP08154388.6A EP1970756A3 (en) | 1997-06-18 | 1998-06-16 | Optical pulse source and applications |
| US09/098,323 US5999548A (en) | 1997-06-18 | 1998-06-16 | White optical pulse source and applications |
| EP98401468A EP0886174A3 (en) | 1997-06-18 | 1998-06-16 | White optical pulse source and applications |
| EP08154374.6A EP1970755A3 (en) | 1997-06-18 | 1998-06-16 | White pulse source and applications |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08117698A JP3471213B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 低雑音パルス光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11282030A JPH11282030A (ja) | 1999-10-15 |
| JP3471213B2 true JP3471213B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=13739166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08117698A Expired - Lifetime JP3471213B2 (ja) | 1997-06-18 | 1998-03-27 | 低雑音パルス光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3471213B2 (ja) |
-
1998
- 1998-03-27 JP JP08117698A patent/JP3471213B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９９７年１０月，ｖｏｌ．３３，ｎｏ．２１，ｐｐ．１８０６−１８０８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11282030A (ja) | 1999-10-15 |
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