JP3517129B2 - 短パルス光源 - Google Patents
短パルス光源Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ソリトン効果を用
いてパルス圧縮した短パルス光を発生する短パルス光源
に関する。特に、光通信用、光部品・光材料の評価用の
光源として短パルス光を安定して発生できる短パルス光
源に関する。
いてパルス圧縮した短パルス光を発生する短パルス光源
に関する。特に、光通信用、光部品・光材料の評価用の
光源として短パルス光を安定して発生できる短パルス光
源に関する。
【０００２】
【従来の技術】高強度の短パルス光を発生させる方法と
して、各種の光パルス光源から出力される光パルスを光
パルス圧縮器により圧縮する方法がある。この光パルス
圧縮器は、光ファイバと回折格子対を用いたりソリトン
効果を用いた非線形光学効果を利用した構成になってい
る。この光パルス圧縮法において、短パルス光の出力強
度を上げ、さらに細い短パルス光を得るための方法は、
光パルス圧縮器の入力光強度を高くすることである。
して、各種の光パルス光源から出力される光パルスを光
パルス圧縮器により圧縮する方法がある。この光パルス
圧縮器は、光ファイバと回折格子対を用いたりソリトン
効果を用いた非線形光学効果を利用した構成になってい
る。この光パルス圧縮法において、短パルス光の出力強
度を上げ、さらに細い短パルス光を得るための方法は、
光パルス圧縮器の入力光強度を高くすることである。
【０００３】その一つの方法として、光パルス光源の出
力強度を高くする方法があるが、これは励起光源の強度
の制約などにより上限がある。そのため、光パルスの繰
り返しを遅くして（すなわち、単位時間当たりのパルス
の数を減らして）各光パルスの強度を高くしなければな
らないが、繰り返しの遅い光パルスでは応用範囲が狭く
なる。
力強度を高くする方法があるが、これは励起光源の強度
の制約などにより上限がある。そのため、光パルスの繰
り返しを遅くして（すなわち、単位時間当たりのパルス
の数を減らして）各光パルスの強度を高くしなければな
らないが、繰り返しの遅い光パルスでは応用範囲が狭く
なる。
【０００４】光パルス圧縮器の入力光強度を高くする他
の方法は、光パルス光源の出力光パルスを光増幅器で増
幅する方法である。しかし、通常用いられている光増幅
器は、増幅媒質の反転分布を利用するものであり、増幅
に伴う自然放出光雑音（ＡＳＥ）が発生する。この光増
幅器が出すＡＳＥにより、ゴードン−ハウスジッタやパ
ルス歪みなどが発生する。特に、ソリトンパルス圧縮の
過程では、光ファイバ中の自己誘導ラマン効果により光
パルスの劣化は顕著になる。このＡＳＥを除去するに
は、通過帯域の狭い光フィルタを使用する方法がある
が、光パルスの周波数成分を大きく削るために効率が悪
く、また波形が変化してしまうために、性能のよい短パ
ルス光を発生させることができなかった（図６参照）。
の方法は、光パルス光源の出力光パルスを光増幅器で増
幅する方法である。しかし、通常用いられている光増幅
器は、増幅媒質の反転分布を利用するものであり、増幅
に伴う自然放出光雑音（ＡＳＥ）が発生する。この光増
幅器が出すＡＳＥにより、ゴードン−ハウスジッタやパ
ルス歪みなどが発生する。特に、ソリトンパルス圧縮の
過程では、光ファイバ中の自己誘導ラマン効果により光
パルスの劣化は顕著になる。このＡＳＥを除去するに
は、通過帯域の狭い光フィルタを使用する方法がある
が、光パルスの周波数成分を大きく削るために効率が悪
く、また波形が変化してしまうために、性能のよい短パ
ルス光を発生させることができなかった（図６参照）。
【０００５】ここで、ソリトン効果を用いた光パルス圧
縮について説明する。ソリトンとは、自然界に広く存在
する非線形現象であり、光ファイバ中ではファイバの群
速度分散によるパルス広がりと、非線形光学効果により
光パルスが細くなる効果が釣り合うことにより、波形が
変化せずに伝搬する現象である。この非線形光学効果は
光パルスの強度に比例して強くなるので、光増幅器など
により光パルスの強度を高くすると、光パルスが細くな
る効果を広くなる効果以上に強くすることができる。す
なわち、高強度の光パルスは、光ファイバ中を伝搬中に
光パルスのパルス幅が細くなっていく（圧縮される）。
これがソリトン効果を用いた光パルス圧縮であり、光フ
ァイバへ強い光パルスを入射するだけで簡単に短パルス
光を発生させることができる。
縮について説明する。ソリトンとは、自然界に広く存在
する非線形現象であり、光ファイバ中ではファイバの群
速度分散によるパルス広がりと、非線形光学効果により
光パルスが細くなる効果が釣り合うことにより、波形が
変化せずに伝搬する現象である。この非線形光学効果は
光パルスの強度に比例して強くなるので、光増幅器など
により光パルスの強度を高くすると、光パルスが細くな
る効果を広くなる効果以上に強くすることができる。す
なわち、高強度の光パルスは、光ファイバ中を伝搬中に
光パルスのパルス幅が細くなっていく（圧縮される）。
これがソリトン効果を用いた光パルス圧縮であり、光フ
ァイバへ強い光パルスを入射するだけで簡単に短パルス
光を発生させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、超高速ＴＤ
Ｍや測定用光源として、高強度でより細い短パルス光を
発生させるために、高次のソリトンを使用してソリトン
圧縮する方法があるが、基本ソリトンの10ないし 100倍
以上の光パワーをもつ高次ソリトンに雑音が加わった場
合に生じるコヒーレンスの劣化についての詳細は調べら
れていない。
Ｍや測定用光源として、高強度でより細い短パルス光を
発生させるために、高次のソリトンを使用してソリトン
圧縮する方法があるが、基本ソリトンの10ないし 100倍
以上の光パワーをもつ高次ソリトンに雑音が加わった場
合に生じるコヒーレンスの劣化についての詳細は調べら
れていない。
【０００７】なお、高次ソリトンの波形変化は、その初
期段階において変調不安定性（ＭＩ：Modulational Ins
tability）と関連していることが知られている（参考文
献：M.Nakazawa et al., Phys.Rev.Ａ39, pp.5768-577
6, 1989) 。一方、ＡＳＥがあるとソリトンパルス列は
個々のパルスがランダムに振る舞うことになり、パルス
のコヒーレンスが劣化する。すなわち、ＡＳＥがＭＩの
種となってランダムな波形変化を生じやすくしていると
言える。
期段階において変調不安定性（ＭＩ：Modulational Ins
tability）と関連していることが知られている（参考文
献：M.Nakazawa et al., Phys.Rev.Ａ39, pp.5768-577
6, 1989) 。一方、ＡＳＥがあるとソリトンパルス列は
個々のパルスがランダムに振る舞うことになり、パルス
のコヒーレンスが劣化する。すなわち、ＡＳＥがＭＩの
種となってランダムな波形変化を生じやすくしていると
言える。
【０００８】このように、高次ソリトンに雑音が加わっ
て生じるコヒーレンスの劣化は、光増幅器で発生するＡ
ＳＥに起因し、特にＡＳＥがＭＩの利得の増加によって
増大するためと言える。したがって、このＡＳＥを除去
することができればよい。しかし、光パルスのスペクト
ル成分を透過させる必要があるので、すべてのＡＳＥを
取り除くことは技術的に困難である。
て生じるコヒーレンスの劣化は、光増幅器で発生するＡ
ＳＥに起因し、特にＡＳＥがＭＩの利得の増加によって
増大するためと言える。したがって、このＡＳＥを除去
することができればよい。しかし、光パルスのスペクト
ル成分を透過させる必要があるので、すべてのＡＳＥを
取り除くことは技術的に困難である。
【０００９】本発明は、高次ソリトンに雑音が加わった
場合のコヒーレンスの劣化に対する知見に基づき、光増
幅器で増幅した光パルスを安定に短パルス化することが
できる短パルス光源を提供することを目的とする。
場合のコヒーレンスの劣化に対する知見に基づき、光増
幅器で増幅した光パルスを安定に短パルス化することが
できる短パルス光源を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の短パルス光源
は、光パルス光源から出力された光パルスを光増幅器で
増幅し、ソリトン効果を用いた光パルス圧縮器に入力し
てパルス圧縮を行う構成において、光増幅器と光パルス
圧縮器との間に、入力光パルスのスペクトル帯域以外の
スペクトル成分、特にＭＩの利得帯域に対応するスペク
トル成分を遮断する帯域遮断型光フィルタを配置する。
は、光パルス光源から出力された光パルスを光増幅器で
増幅し、ソリトン効果を用いた光パルス圧縮器に入力し
てパルス圧縮を行う構成において、光増幅器と光パルス
圧縮器との間に、入力光パルスのスペクトル帯域以外の
スペクトル成分、特にＭＩの利得帯域に対応するスペク
トル成分を遮断する帯域遮断型光フィルタを配置する。
【００１１】これにより、ＡＳＥからＭＩの利得帯域に
対応するスペクトル成分を選択的に除去することができ
るので、ＡＳＥがＭＩの利得によって増大して被圧縮パ
ルスが劣化することを防ぐことができ、短パルス光を安
定して発生させることができる。
対応するスペクトル成分を選択的に除去することができ
るので、ＡＳＥがＭＩの利得によって増大して被圧縮パ
ルスが劣化することを防ぐことができ、短パルス光を安
定して発生させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】最初に、ソリトンを用いる場合の
基本的ないくつかのパラメータと、実際の物理量との関
係式を示す。ここで、 Ｐ：ソリトンパルスのピーク強度（Ｗ） ｔ0 ：ソリトンのパルス幅（ｐｓ） β2 ：光ファイバの伝搬定数（ｐｓ2／ｍ） γ：光ファイバの非線形パラメータ（Ｗ／ｍ） Ｓ：光ファイバのコアの有効断面積（ｍ2） とすると、基底次のソリトンのパワーＰ1 、規格化した
ソリトンの振幅Ａ、ソリトンの次数Ｎ、規格化したソリ
トンの伝搬距離Ｚ0 は、それぞれ Ｐ1＝｜β2｜／γ／ｔ0 2・Ｓ …(1) Ａ＝（Ｐ／Ｐ1)1/2 …(2) Ｎ＝（Ａに一番近い整数） …(3) Ｚ0＝ｔ0 2／｜β2｜ …(4) である。
基本的ないくつかのパラメータと、実際の物理量との関
係式を示す。ここで、 Ｐ：ソリトンパルスのピーク強度（Ｗ） ｔ0 ：ソリトンのパルス幅（ｐｓ） β2 ：光ファイバの伝搬定数（ｐｓ2／ｍ） γ：光ファイバの非線形パラメータ（Ｗ／ｍ） Ｓ：光ファイバのコアの有効断面積（ｍ2） とすると、基底次のソリトンのパワーＰ1 、規格化した
ソリトンの振幅Ａ、ソリトンの次数Ｎ、規格化したソリ
トンの伝搬距離Ｚ0 は、それぞれ Ｐ1＝｜β2｜／γ／ｔ0 2・Ｓ …(1) Ａ＝（Ｐ／Ｐ1)1/2 …(2) Ｎ＝（Ａに一番近い整数） …(3) Ｚ0＝ｔ0 2／｜β2｜ …(4) である。
【００１３】理想的なソリトンの波形は双曲線正割関数
の２乗、Ｉ＝（Ａsech(ｔ／ｔ0))2で表されるが、この
波形から多少ずれていても、ソリトンを形成する成分の
みが有効に働き、それ以外の成分は散逸していく特徴が
ソリトンにはある。このため、光パルス光源の出力光パ
ルス（通常ガウス波形に近い）を双曲線正割関数に波形
整形する必要はない。
の２乗、Ｉ＝（Ａsech(ｔ／ｔ0))2で表されるが、この
波形から多少ずれていても、ソリトンを形成する成分の
みが有効に働き、それ以外の成分は散逸していく特徴が
ソリトンにはある。このため、光パルス光源の出力光パ
ルス（通常ガウス波形に近い）を双曲線正割関数に波形
整形する必要はない。
【００１４】Ａが１より大きな光パルスを入力に用いる
と、光ファイバを伝搬中にある距離でパルス幅が最も細
くなるので、その位置で光パルスを取り出すことにより
光パルス圧縮が達成できる。これが高次ソリトンの波形
変化を利用した「ソリトン光パルス圧縮」である。ま
た、高速ソリトンの波形変化における変調不安定性（Ｍ
Ｉ）の利得が最大となる周波数（以下「ＭＩ周波数」と
いう）ｆと、その振幅利得Ｇは、 ｆ＝１／(２π)・[２γ／｜β2｜・Ｐ／Ｓ]1/2 …(5) Ｇ＝２γＰ／Ｓ …(6) と与えられる（参考文献：M.Nakazawa et al., Phys.Re
v.Ａ39, pp.5768-5776,1989) 。なお、光ファイバの伝
搬定数β2 は、入力光パルスの波長をλ、光速をｃ、光
ファイバの分散値をＤとしたときに、 β2＝２πｃ／(｜Ｄ｜λ2) …(7) と表すことができる。
と、光ファイバを伝搬中にある距離でパルス幅が最も細
くなるので、その位置で光パルスを取り出すことにより
光パルス圧縮が達成できる。これが高次ソリトンの波形
変化を利用した「ソリトン光パルス圧縮」である。ま
た、高速ソリトンの波形変化における変調不安定性（Ｍ
Ｉ）の利得が最大となる周波数（以下「ＭＩ周波数」と
いう）ｆと、その振幅利得Ｇは、 ｆ＝１／(２π)・[２γ／｜β2｜・Ｐ／Ｓ]1/2 …(5) Ｇ＝２γＰ／Ｓ …(6) と与えられる（参考文献：M.Nakazawa et al., Phys.Re
v.Ａ39, pp.5768-5776,1989) 。なお、光ファイバの伝
搬定数β2 は、入力光パルスの波長をλ、光速をｃ、光
ファイバの分散値をＤとしたときに、 β2＝２πｃ／(｜Ｄ｜λ2) …(7) と表すことができる。
【００１５】光パルスの圧縮率Ｆは、入力光パルスと出
力光パルスのパルス幅の比で定義される。この圧縮率が
最大となる光ファイバの長さＬとその圧縮率Ｆは、Ａが
10以上のときに、 Ｌ〜（0.32／Ｎ＋ 1.1／Ｎ2)Ｚ0 …(8) Ｆ〜 4.1Ａ …(9) と表される経験式が数％の誤差でよく成立することが知
られている（参考文献：G.P.Agrawal,＾Nonlinear Fibe
r optics", Academic Press, 1989) 。
力光パルスのパルス幅の比で定義される。この圧縮率が
最大となる光ファイバの長さＬとその圧縮率Ｆは、Ａが
10以上のときに、 Ｌ〜（0.32／Ｎ＋ 1.1／Ｎ2)Ｚ0 …(8) Ｆ〜 4.1Ａ …(9) と表される経験式が数％の誤差でよく成立することが知
られている（参考文献：G.P.Agrawal,＾Nonlinear Fibe
r optics", Academic Press, 1989) 。
【００１６】図１は、本発明の短パルス光源の基本構成
例を示す。図において、光パルス光源１から出力される
光パルスは光増幅器２で増幅され、本発明の特徴とする
光フィルタ３を介して光ファイバ４に入力される。各部
の時間波形を併せて示す。
例を示す。図において、光パルス光源１から出力される
光パルスは光増幅器２で増幅され、本発明の特徴とする
光フィルタ３を介して光ファイバ４に入力される。各部
の時間波形を併せて示す。
【００１７】図２は、光フィルタ３の透過特性例を示
す。光フィルタ３の透過特性は、 (5)式で与えられるＭ
Ｉ周波数成分の近傍を除去するとともに、光パルス自体
のエネルギーを削らないことが重要である。図中には光
パルスのスペクトルも示しているが、光パルスのスペク
トル帯域に比べて十分に広い透過帯域をもつことが特徴
である。
す。光フィルタ３の透過特性は、 (5)式で与えられるＭ
Ｉ周波数成分の近傍を除去するとともに、光パルス自体
のエネルギーを削らないことが重要である。図中には光
パルスのスペクトルも示しているが、光パルスのスペク
トル帯域に比べて十分に広い透過帯域をもつことが特徴
である。
【００１８】以下に示す数値解析では、簡単のために矩
形の透過特性をもつ光フィルタを用いる。これに近い透
過特性を有する光フィルタは、高次バタワース特性、高
次ベッセル特性、高次チェビシェフ特性をもつ光フィル
タを用いることにより実現できる。
形の透過特性をもつ光フィルタを用いる。これに近い透
過特性を有する光フィルタは、高次バタワース特性、高
次ベッセル特性、高次チェビシェフ特性をもつ光フィル
タを用いることにより実現できる。
【００１９】以下、数値例に基づいて説明する。光ファ
イバ４の有効断面積Ｓを50μｍ2 とし、そこに入力され
る光パルスのピーク強度Ｐを約７Ｗとする。パルス幅ｔ
0 は３ｐｓ、光ファイバ４の分散値Ｄは0.2ps/km/nmと
する。このとき (1),(2)式よりＡは約12となる。また、
(4)式よりＺ0 は約17.8ｋｍ、 (8)式よりＬは 605ｍと
なる。また、同条件で光パルスのピーク強度Ｐが約 3.1
Ｗの場合には、Ａは約８となる。また、 (5)式よりＭＩ
周波数ｆは、1.12ＴHz（Ａ＝12）および0.75ＴHz（Ａ＝
８）と計算される。
イバ４の有効断面積Ｓを50μｍ2 とし、そこに入力され
る光パルスのピーク強度Ｐを約７Ｗとする。パルス幅ｔ
0 は３ｐｓ、光ファイバ４の分散値Ｄは0.2ps/km/nmと
する。このとき (1),(2)式よりＡは約12となる。また、
(4)式よりＺ0 は約17.8ｋｍ、 (8)式よりＬは 605ｍと
なる。また、同条件で光パルスのピーク強度Ｐが約 3.1
Ｗの場合には、Ａは約８となる。また、 (5)式よりＭＩ
周波数ｆは、1.12ＴHz（Ａ＝12）および0.75ＴHz（Ａ＝
８）と計算される。
【００２０】光パルス光源１には、モード同期のレーザ
ダイオードまたはファイバレーザなどを使用することが
できる。(1) 式より発生するソリトンパルスのピーク強
度が100ｍＷであるとすると、光増幅器２の利得は70倍
すなわち約18ｄＢ必要となる。このような光増幅器２に
は、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）など
を用いることができる。
ダイオードまたはファイバレーザなどを使用することが
できる。(1) 式より発生するソリトンパルスのピーク強
度が100ｍＷであるとすると、光増幅器２の利得は70倍
すなわち約18ｄＢ必要となる。このような光増幅器２に
は、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）など
を用いることができる。
【００２１】光フィルタ３には、干渉多層膜型光フィル
タ、ファイバグレーティングなどを用いることができ
る。特に、本発明の短パルス光源で使用する光フィルタ
３は帯域遮断型光フィルタであるので、ファイバグレー
ティングが好適である。本実施形態の計算では、ＭＩ周
波数ｆは、1.12ＴHz（Ａ＝12）および0.75ＴHz（Ａ＝
８）であるので、遮断帯域 0.5ＴHz〜２ＴHzに相当する
光フィルタを使用し、光ファイバ４は 600ｍ、光増幅器
２の利得は20ｄＢとした。光増幅器２の雑音指数（Ｎ
Ｆ）は６ｄＢ、雑音は白色雑音とした。光フィルタ２の
透過帯域の決定方法については後述する。光ファイバ４
の長さが数ｋｍ以下と短いので、光ファイバに起因する
光損失は無視している。以上の条件の下でスプリットス
テップフーリエ法により解析を行った。
タ、ファイバグレーティングなどを用いることができ
る。特に、本発明の短パルス光源で使用する光フィルタ
３は帯域遮断型光フィルタであるので、ファイバグレー
ティングが好適である。本実施形態の計算では、ＭＩ周
波数ｆは、1.12ＴHz（Ａ＝12）および0.75ＴHz（Ａ＝
８）であるので、遮断帯域 0.5ＴHz〜２ＴHzに相当する
光フィルタを使用し、光ファイバ４は 600ｍ、光増幅器
２の利得は20ｄＢとした。光増幅器２の雑音指数（Ｎ
Ｆ）は６ｄＢ、雑音は白色雑音とした。光フィルタ２の
透過帯域の決定方法については後述する。光ファイバ４
の長さが数ｋｍ以下と短いので、光ファイバに起因する
光損失は無視している。以上の条件の下でスプリットス
テップフーリエ法により解析を行った。
【００２２】図３は、光パルスのピーク強度Ｐが 3.1Ｗ
（Ａ＝８）の場合の波形変化の様子を示す。なお、現象
の比較のため、分散スロープと自己ラマン効果を取り除
いている。図３(a) は光フィルタを使用しない場合であ
り、図３(b) は光フィルタを使用した場合である。波形
変化は、ソリトン周期の１／50ごとの距離におけるもの
である。
（Ａ＝８）の場合の波形変化の様子を示す。なお、現象
の比較のため、分散スロープと自己ラマン効果を取り除
いている。図３(a) は光フィルタを使用しない場合であ
り、図３(b) は光フィルタを使用した場合である。波形
変化は、ソリトン周期の１／50ごとの距離におけるもの
である。
【００２３】ソリトンパルスは、本来パルスの中心に対
して対称な波形変化をするが、ＡＳＥなどのランダムな
雑音により図３(a) に示すように非対称な波形変化をす
る。また、その挙動は雑音のランダム性を反映してパル
スごとに異なっている。一方、光フィルタ２によりＡＳ
ＥからＭＩの利得帯域に対応するスペクトル成分を除去
すれば、図３(b) に示すように非対称な波形変化が抑圧
されることがわかる。
して対称な波形変化をするが、ＡＳＥなどのランダムな
雑音により図３(a) に示すように非対称な波形変化をす
る。また、その挙動は雑音のランダム性を反映してパル
スごとに異なっている。一方、光フィルタ２によりＡＳ
ＥからＭＩの利得帯域に対応するスペクトル成分を除去
すれば、図３(b) に示すように非対称な波形変化が抑圧
されることがわかる。
【００２４】図４〜６は、光パルスのピーク強度Ｐが７
Ｗ（Ａ＝12）の場合の入出力波形を示す。ここでは分散
スロープの効果のみを考慮し、自己ラマン効果は取り除
いている。実際には、自己ラマン効果により高次ソリト
ンはパルスの分裂（solitonfission)が発生し、このと
きに発生する細いパルスのタイミングにも変化が生じ
る。
Ｗ（Ａ＝12）の場合の入出力波形を示す。ここでは分散
スロープの効果のみを考慮し、自己ラマン効果は取り除
いている。実際には、自己ラマン効果により高次ソリト
ンはパルスの分裂（solitonfission)が発生し、このと
きに発生する細いパルスのタイミングにも変化が生じ
る。
【００２５】図４は、光フィルタを使用せず、多くの高
周波の雑音が重畳されたままパルス圧縮を行った場合の
波形を示す。図５は、本発明の特徴とする光フィルタを
使用した場合の波形を示す。各ソリトンパルスの波形が
揃っており、ソリトンパルスが安定して品質が高いこと
がわかる。本発明で用いる光フィルタは、伝搬中に発生
するサイドバンド（元のスペクトルの両脇に発生する小
さなスペクトルの盛り上がり）の波長に相当する雑音の
みを除去する。そのため、この光フィルタは元のスペク
トル成分をほとんど削ることがなく、光フィルタによる
ソリトンパルスの波形劣化が少ないことが、本発明の短
パルス光源の大きな特徴である。
周波の雑音が重畳されたままパルス圧縮を行った場合の
波形を示す。図５は、本発明の特徴とする光フィルタを
使用した場合の波形を示す。各ソリトンパルスの波形が
揃っており、ソリトンパルスが安定して品質が高いこと
がわかる。本発明で用いる光フィルタは、伝搬中に発生
するサイドバンド（元のスペクトルの両脇に発生する小
さなスペクトルの盛り上がり）の波長に相当する雑音の
みを除去する。そのため、この光フィルタは元のスペク
トル成分をほとんど削ることがなく、光フィルタによる
ソリトンパルスの波形劣化が少ないことが、本発明の短
パルス光源の大きな特徴である。
【００２６】図６は、従来技術として示した狭帯域光フ
ィルタ（半値幅 1.6ｎｍ）を用いた場合の波形を示す。
狭帯域光フィルタを使用すると、雑音は少なくなるが、
光パルスのエネルギーの損失が大きいので効率が悪い。
さらに、波形歪みが顕著になる。
ィルタ（半値幅 1.6ｎｍ）を用いた場合の波形を示す。
狭帯域光フィルタを使用すると、雑音は少なくなるが、
光パルスのエネルギーの損失が大きいので効率が悪い。
さらに、波形歪みが顕著になる。
【００２７】次に、本発明の短パルス光源に使用する光
フィルタの透過特性の設計方法の一例について説明す
る。(A) 元の光パルスのもつスペクトル広がりを計算
し、その部分は透過させる。(B) 最もパルス幅が細くな
ったとき（スペクトルは最も広がる）のスペクトル幅を
計算し、その部分までのスペクトルを遮断する。それよ
り外側の波長域に関しては、光パルスの波形と関係がな
いため遮断しても透過してもよい。通常はＡＳＥの除去
のため、この成分についても遮断した方が望ましい。
フィルタの透過特性の設計方法の一例について説明す
る。(A) 元の光パルスのもつスペクトル広がりを計算
し、その部分は透過させる。(B) 最もパルス幅が細くな
ったとき（スペクトルは最も広がる）のスペクトル幅を
計算し、その部分までのスペクトルを遮断する。それよ
り外側の波長域に関しては、光パルスの波形と関係がな
いため遮断しても透過してもよい。通常はＡＳＥの除去
のため、この成分についても遮断した方が望ましい。
【００２８】まず、(A) の透過帯域を求める。モード同
期レーザの出力光パルスの波形はほぼガウス型であるの
で、スペクトルの半値全幅（Ｆfwhw）と光パルスの半値
全幅（Ｔfwhw）の関係は、 Ｔfwhw×Ｆfwhw＝0.44 …(10) で与えられる。すなわち、パルス幅が３ｐｓの場合、ス
ペクトル幅は約0.15ＴHz（約 1.2ｎｍ）となる。
期レーザの出力光パルスの波形はほぼガウス型であるの
で、スペクトルの半値全幅（Ｆfwhw）と光パルスの半値
全幅（Ｔfwhw）の関係は、 Ｔfwhw×Ｆfwhw＝0.44 …(10) で与えられる。すなわち、パルス幅が３ｐｓの場合、ス
ペクトル幅は約0.15ＴHz（約 1.2ｎｍ）となる。
【００２９】また、光パルスの波形がガウス型の場合、
スペクトル波形もガウス型となるので、Ｆfwhwの 2.5倍
の帯域を透過させることにより、99.7％以上を透過させ
ることができる。実際には理想的な状況からのずれがあ
るので、透過帯域はＦfwhwの３倍程度以上が望ましい。
ここでは、透過帯域を広くとれることを明確にするため
に約６倍としている。
スペクトル波形もガウス型となるので、Ｆfwhwの 2.5倍
の帯域を透過させることにより、99.7％以上を透過させ
ることができる。実際には理想的な状況からのずれがあ
るので、透過帯域はＦfwhwの３倍程度以上が望ましい。
ここでは、透過帯域を広くとれることを明確にするため
に約６倍としている。
【００３０】次に、(B) の遮断帯域を求める。上記の条
件の場合には、上述の圧縮比からスペクトル幅は入力の
約４倍に広がっていることになる。圧縮された波形は既
にガウス型ではなく、スペクトルもガウス型とは異なっ
ているが、(A) と同様の基準により設定する。すなわ
ち、ここでは 0.5ＴHzの４倍である２ＴHzまでを除去す
るとしている。
件の場合には、上述の圧縮比からスペクトル幅は入力の
約４倍に広がっていることになる。圧縮された波形は既
にガウス型ではなく、スペクトルもガウス型とは異なっ
ているが、(A) と同様の基準により設定する。すなわ
ち、ここでは 0.5ＴHzの４倍である２ＴHzまでを除去す
るとしている。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の短パルス
光源は、ＡＳＥを完全に除去することは不可能である
が、ソリトンパルス圧縮において有害となるスペクトル
成分のみを選択的に除去することにより、簡単に高品質
な短パルス光を生成することができる。
光源は、ＡＳＥを完全に除去することは不可能である
が、ソリトンパルス圧縮において有害となるスペクトル
成分のみを選択的に除去することにより、簡単に高品質
な短パルス光を生成することができる。
【図１】本発明の短パルス光源の基本構成例を示す図で
ある。
ある。
【図２】光フィルタ３の透過特性例を示す図である。
【図３】光パルスのピーク強度Ｐが 3.1Ｗ（Ａ＝８）の
場合の波形変化の様子を示す図であり、(a) は光フィル
タを使用しない場合、(b) は光フィルタを使用した場合
である。
場合の波形変化の様子を示す図であり、(a) は光フィル
タを使用しない場合、(b) は光フィルタを使用した場合
である。
【図４】光フィルタを使用せずにパルス圧縮を行った場
合の波形を示す図である。
合の波形を示す図である。
【図５】本発明の特徴とする光フィルタを使用した場合
の波形を示す図である。
の波形を示す図である。
【図６】狭帯域光フィルタを用いた場合の波形を示す図
である。
である。
１ 光パルス光源
２ 光増幅器
３ 光フィルタ
４ 光ファイバ
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−152038（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/35
Claims (2)
- 【請求項１】 光パルス光源から出力された光パルスを
光増幅器で増幅し、ソリトン効果を用いた光パルス圧縮
器に入力してパルス圧縮を行い、生成された短パルス光
を出力する短パルス光源において、 前記光増幅器と前記光パルス圧縮器との間に、入力光パ
ルスにより発生する変調不安定性の利得帯域に対応する
スペクトル成分を選択的に遮断する透過特性を有する帯
域遮断型光フィルタを配置することを特徴とする短パル
ス光源。 - 【請求項２】 請求項１に記載の短パルス光源におい
て、 帯域遮断型光フィルタとして帯域遮断型ファイバグレー
ティングを用いることを特徴とする短パルス光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31053998A JP3517129B2 (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 短パルス光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31053998A JP3517129B2 (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 短パルス光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000137257A JP2000137257A (ja) | 2000-05-16 |
| JP3517129B2 true JP3517129B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=18006464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31053998A Expired - Fee Related JP3517129B2 (ja) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | 短パルス光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3517129B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101681079A (zh) * | 2007-01-12 | 2010-03-24 | 科赫拉斯公司 | 微结构纤维通过高温装载的寿命延长和性能改进 |
| WO2010003422A2 (en) | 2008-07-11 | 2010-01-14 | Nkt Photonics A/S | Lifetime extending and performance improvements of optical fibers via loading |
| JP7244205B2 (ja) | 2014-12-18 | 2023-03-22 | エヌケイティー フォトニクス アクティーゼルスカブ | フォトニック結晶ファイバ、その作製方法、及びスーパーコンティニューム光源 |
| JP6337983B2 (ja) * | 2017-03-31 | 2018-06-06 | ソニー株式会社 | 半導体レーザ装置組立体 |
-
1998
- 1998-10-30 JP JP31053998A patent/JP3517129B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000137257A (ja) | 2000-05-16 |
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