JP3571245B2 - 多波長パルス光生成システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重パルス列生成システムに係り、特に波長可変短パルス光源を用いた波長多重パルス列生成システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信の伝送容量の増大化を図るため、１本の光ファイバーに同時に多数の波長の光を多重して伝送する波長多重通信技術が注目を集めている。
【０００３】
また、光計測の分野では、多数の波長の光源を用いて、被測定物の波長による光感度の違いを利用して、高精度な測定を行う多波長光計測が、新しい技術として注目を集めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の波長多重通信には、その多重すべき数だけの半導体レーザー光源を必要とするといった問題があった。
【０００５】
また、多波長光計測でも、多数の光源が必要になるか、または、広いスペクトルを持つ光源の、一部のスペクトルのみを用いる必要があり、後者の場合は各スペクトルの強度が微弱になってしまい、十分な光強度が得られない等の問題があった。
【０００６】
ところで、本願発明者は、光ファイバーとフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザーによって構成される、コンパクトな波長可変ｆｓパルス光源を開発し、特願平１０−２７５６０４号として提案している。
【０００７】
この光源では入射光の強度を変化させるだけで、ｆｓパルスの波長をほぼ線形に変化させることができる。
【０００８】
本発明は、上記状況に鑑みて、波長可変ｆｓパルス光源を光源とし、複数の波長の超短パルス光を同時に生成することができる波長可変短パルス光源を用いた多波長パルス光生成システムを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕多波長パルス光生成システムにおいて、フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、この短パルス光源から出力される短パルス光を複数のパルスに分岐する光分岐器と、この光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーとを備え、前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする。
【００１０】
〔２〕多波長パルス光生成システムにおいて、フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、この短パルス光源から出力される短パルス光を複数のパルスに分岐する光分岐器と、この光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、前記分岐され、複数の光ファイバーを導波したパルス光を合波する光合波器とを備え、前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする。
【００１１】
〔３〕多波長パルス光生成システムにおいて、フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、この短パルス光源から出力される短パルス光を複数のパルスに分岐する光分岐器と、この光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、この複数の光ファイバーのパルス光の強度を変調する光変調手段と、前記光変調手段によって変調されたパルス光を導波する複数の光ファイバーとを備え、前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする。
【００１２】
〔４〕多波長パルス光生成システムにおいて、フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、この短パルス光源から出力される短パルス光を複数のパルスに分岐する光分岐器と、この光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、この複数の光ファイバーのそれぞれのパルス光の強度を変調する光変調手段と、この光変調手段によって変調されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、この複数の光ファイバーを導波したパルス光を合波する光合波器とを備え、前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする。
【００１３】
〔５〕多波長パルス光生成システムにおいて、フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、この短パルス光源から出力される短パルス光を複数のパルスに分岐する光分岐器と、この光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、この複数の光ファイバーのそれぞれのパルス光の強度を変調する光変調手段と、この変調調手段によって変調されたパルス光を時間的にずらして合波する光合波器と、この光合波器により合波されたパルス光を結合する１本の光ファイバーとを備え、前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする。
【００１４】
〔６〕多波長パルス光生成システムにおいて、フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、この短パルス光源から出力される短パルス光を強度の異なる多数のパルスに分岐する光分岐器と、この光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、この複数の光ファイバーの分岐されたそれぞれのパルス光の強度を変調する光変調器と、この光変調器によって変調されたパルス光を時間的にずらして合波する光合波器と、この光合波器により合波されたパルス光を結合する１本の光ファイバーとを備え、前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする。
【００１５】
〔７〕請求項１〜６記載の多波長パルス光生成システムにおいて、前記光分岐器の分岐比を、光分岐波路部の温度の変化によって変化させることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス光生成システムの構成図である。
【００１８】
図１において、１は波長可変短パルス光源としてのフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー、２はそのフェムト秒ファイバーレーザー１から出力される短パルス光を多数のパルスに分岐する光分岐器、３はその光分岐器２によって分岐されたそれぞれのパルス光を伝搬する複数の光ファイバーである。
【００１９】
このように、ｆｓファイバーレーザー１から出力される短パルス光を、光分岐器２を用いて多数のパルスに分岐する。その分岐された多数のパルスはそれぞれの光ファイバー３によって伝送され、図示しないが、光デバイスの特性試験に用いる。例えば、各光ファイバー３から出力されるパルスが同一であり、光デバイスの特性にバラツキがあるような場合には、それのバラツキの状態をオシロスコープ及びマイクロコンピュータで的確に測定することができる。
【００２０】
図２は本発明の第２実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス光生成システムの構成図（その１）である。なお、上記した部分と同じ部分には同じ符号を付している。
【００２１】
１は波長可変短パルス光源としてのフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー、２はそのフェムト秒ファイバーレーザー１から出力される短パルス光を多数のパルスに分岐する光分岐器、３はその光分岐器２によって分岐されたそれぞれのパルス光を伝搬する光ファイバー、４はそれらの光ファイバー３に設けられる光変調器である。
【００２２】
このように、波長可変短パルス光源１からの光を光分岐器２によって分岐し、光変調器（１〜ｎ）４によってパルス光の強度を調整し、それぞれ光ファイバー３に伝搬させ、パルス光の強度に依存した波長の異なる多数のパルス光を生成する。
【００２３】
図３は本発明の第２実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス光生成システムの構成図（その２）である。なお、上記した部分と同じ部分には同じ符号を付している。
【００２４】
図３において、１は波長可変短パルス光源としてのフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー、２はそのフェムト秒ファイバーレーザー１から出力される短パルス光を多数のパルスに分岐する光分岐器、５Ａ〜５Ｇはその光分岐器２によって分岐されたそれぞれのパルス光を導波する光ファイバーであり、ここでは、それぞれ長さ等の特性の異なる光ファイバーを用いる。
【００２５】
このように、ｆｓファイバーレーザー１から出力される短パルス光を、光分岐器２を用いて多数のパルスに分岐する。その分岐された多数のパルスはそれぞれ長さ等の特性の異なる光ファイバー５Ａ〜５Ｇによって導波し、光ファイバー５Ａ〜５Ｇ中で得られる非線形効果の大きさの違いによって、波長の異なる多数のパルス光を生成させることができる。
【００２６】
図４は本発明の第３実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス光生成システムの構成図である。なお、上記した部分と同じ部分には同じ符号を付している。
【００２７】
図４において、１は波長可変短パルス光源としてのフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー、６はそのフェムト秒ファイバーレーザー１から出力される短パルス光を多数のパルスに分岐する光分岐比の異なる分岐比可変光分岐器（後述の図５参照）、３はその分岐比可変光分岐器６によって分岐されたそれぞれのパルス光を伝搬する光ファイバーである。
【００２８】
このように、ｆｓファイバーレーザー１から出力される短パルス光を、光分岐比の異なる分岐比可変光分岐器６によって分岐し、強度の異なるパルス光を生成し、それぞれの光ファイバー３に伝搬させることによって、パルス光の強度に依存した波長の異なる多数のパルス光を生成させることができる。
【００２９】
図５は本発明の第３実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた波長多重短パルス列生成装置に用いられる分岐比可変光分岐器の概略構成図である。
【００３０】
この図に示すように、分岐比可変光分岐器６は、入力側導波路部７Ａ、出力側導波路部７Ｂ、光分岐波路部８、温度コントローラ９から構成されており、構造を調整することにより、各ポートへの分岐比を任意の値に設定することができる。
【００３１】
また、光分岐波路部８の温度を変化させることによって分岐比を調整することができる。
【００３２】
図６は本発明の第４実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた波長多重短パルス列生成装置の構成図である。なお、上記した部分と同じ部分には同じ符号を付している。
【００３３】
図６において、１は波長可変短パルス光源としてのフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー、２はそのフェムト秒ファイバーレーザー１から出力される短パルス光を多数のパルスに分岐する光分岐器、３はその光分岐器２によって分岐されたそれぞれのパルス光を伝搬する光ファイバー、１０はその光ファイバーに施されるパルス光の強度を変調する光変調手段、１２は分岐され、変調されたパルス光をずらして合波する光合波器、１３はその光合波器１２により合波されたパルス光を結合する１本の光ファイバーである。
【００３４】
このように、ｆｓファイバーレーザー１から出力される短パルス光を、光分岐器２を用いて多数のパルスに分岐する。その後、それぞれのパルスの強度を光変調手段１０を用いて変調する。この時、光変調手段（変調器，光ファイバーの長さや特性を異ならせる）１０ではそれぞれのパルス光の強度を少しずつ変化させておく。その後、これらのパルス光は光合波器１２を用いて時間的にずらして合波され、１本の光ファイバー１３に結合される。この１本の光ファイバー１３において、信号光はその強度に応じて波長をシフトしたソリトンパルスに変換される。
【００３５】
その結果、一定間隔で波長のシフトした広帯域の超短パルス列１４を生成させることができる。
【００３６】
図７は本発明の第５実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた波長多重短パルス列生成装置の構成図である。なお、上記した部分と同じ部分には同じ符号を付している。
【００３７】
図７において、１は波長可変短パルス光源としてのフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー、２はそのフェムト秒ファイバーレーザー１から出力される短パルス光を多数のパルスに分岐する光分岐器、３はその光分岐器２によって分岐されたパルス光を伝搬する光ファイバー、１１はそのパルス光の強度を変調する光変調器、１２は分岐され、変調されたパルス光を合波する光合波器、１３はその光合波器１２により合波されたパルス光を結合する１本の光ファイバーである。
【００３８】
このように、ｆｓファイバーレーザー１から出力される短パルス光を光分岐器２を用いて複数のパルスに分岐する。その後、それぞれのパルスの強度を光変調器１１を用いて変調する。この時、光変調器１１では、ＯＮ、ＯＦＦ変調によってパルスにはディジタル信号が載せられる。また、それぞれのパルス光の強度を少しずつ変化させておく。変調されたパルス光が光ファイバー３を通り、光合波器１２で合波され、一本の光ファイバー１３に結合される。この光ファイバー１３において信号光は波長をシフトしたソリトンパルス１５に変換される。
【００３９】
図８は本発明の第６実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス列生成システムの構成図である。なお、上記した部分と同じ部分には同じ符号を付している。
【００４０】
図８において、１は波長可変短パルス光源としてのフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー、２はそのフェムト秒ファイバーレーザー１から出力される短パルス光を多数のパルスに分岐する光分岐器、５Ａ〜５Ｇはその光分岐器２によって分岐されたそれぞれのパルス光を導波する光ファイバーであり、ここでは、それぞれ長さ等の特性の異なる光ファイバーを用いる。
【００４１】
このように、ｆｓファイバーレーザー１から出力される短パルス光を、光分岐器２を用いて多数のパルスに分岐する。その分岐された多数のパルスはそれぞれ長さ等の特性の異なる光ファイバー５Ａ〜５Ｇによって導波し、光ファイバー５Ａ〜５Ｇ中で得られる非線形効果の大きさの違いによって、波長の異なる多数のパルス光を生成し、光合波器１２によって多数のパルス光を重ね合わせ、単一の光ファイバー１３から多波長のパルス光１６を出力することができる。
【００４２】
図９は本発明の第７実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス列生成システムの構成図である。なお、上記した部分と同じ部分には同じ符号を付している。
【００４３】
図９において、１は波長可変短パルス光源としてのフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー、６はそのフェムト秒ファイバーレーザー１から出力される短パルス光を多数のパルスに分岐する光分岐比の異なる光分岐器、３はその光分岐器６によって分岐されたそれぞれのパルス光を伝搬する光ファイバー、１２は分岐され、変調されたパルス光をずらして合波する光合波器、１３はその光合波器１２により合波されたパルス光を結合する１本の光ファイバーである。
【００４４】
このように、ｆｓファイバーレーザー１から出力される短パルス光を、分岐比の異なる多数のパルス光を生成し、それぞれ光ファイバー３に伝搬させることによって、パルス光の強度に依存した波長の異なる多数の光を生成し、光合波器１２において合波し、光合波器１２から多波長のパルス光１７を出力することができる。
【００４５】
図１０は本発明の実施例を示す波長多重短パルス列生成装置における波長可変短パルス光源の模式図である（本願発明者によって提案された特願平１０−２７５６０４号を参照）。
【００４６】
この図において、波長可変短パルス光源（ｆｓファイバーレーザー）１は、短パルス光源１０１と、この短パルス光源１０１からの光特性を調整する光特性調整器１０２と、この光特性調整器１０２から入射パルスを入射するとともに、出力パルスの波長を線形に変化させることができる光ファイバー１０３とから構成されている。なお、Ｒは励起パルス、Ｓはソリトンパルスである。
【００４７】
図１０に示すように、励起光源（短パルス光源）１０１には、例えば、フェムト秒パルス光を安定に生成するコンパクトな短パルス光源（ファイバーレーザー）１０１を用いる。その短パルス光源１０１の出力は、光特性調整器１０２を通し、パルス光を所望の光特性に調整した後、光ファイバー１０３に入射される。この時、入射光の偏光方向は光ファイバー１０３の複屈折軸に平行に合わせる。光ファイバー１０３の長さが十分に長く、入射光強度が十分に大きいとき、誘導ラマン散乱によって、入射パルスの長波長側に新たなパルス光が生成される。
【００４８】
このパルス光は、自己位相変調と、波長分散の相互作用であるソリトン効果によって、パルス波形とスペクトル波形がｓｅｃｈ2 型をとる理想的なソリトンパルスＳになっていく。このソリトンパルスＳは光ファイバー１０３を伝搬するのに伴い、ラマン散乱効果によってスペクトルの中心が長波長側にシフトしていく。この効果をソリトン自己周波数シフトという。この時、周波数のシフト量は光ファイバー１０３の長さやパルス光の強度に依存するため、両者を変化させることにより、波長のシフト量を調整することができる。特に、入射光強度を変化させることで、波長シフト量を線形に変化させることができる。
【００４９】
図１１は本発明の実施例を示す８波波長多重パルス列のスペクトルを示す図であり、縦軸にスペクトル強度（相対単位）、横軸は波長（ｎｍ）を表している。
【００５０】
この図に示すように、ｆｓファイバーレーザーからの出力を８分割し、それぞれの強度を調整した後、再度重ね合わせ、１本の細径光ファイバーに結合させ、波長が等間隔離れたソリトンパルスを生成させた。ここで、細径光ファイバーの長さは２２０ｍ、入射パルスはパルス幅１８０ｆｓ、平均出力４０ｍＷである。図２及び図６に示すように、変調器を用いてＯＮ−ＯＦＦ変調することで、それぞれのパルスに信号を載せることができる。
【００５１】
本発明によれば、波長可変ｆｓパルス光源を発展させ、多波長多重パルス列生成装置を得ることができた。つまり、ｆｓファイバーレーザーの出力を多数に分岐し、各々の強度を変調器で調整した後、再度重ね合わせ、光ファイバーに入射する。その光ファイバーに入射された光は、その強度に依存して波長のシフトしたソリトンパルスを生成する。その場合、変調器を用いることによって、ソリトンパルスに信号を載せることができる。
【００５２】
このような光源は、光通信の分野、特に、波長多重光通信の分野に広く用いられていくことが期待される。
【００５３】
また、多波長光計測の分野への適用が考えられる。
【００５４】
更に、上記実施例において、光源からの光を多数に分岐して、それぞれの強度を変化させる場合、それぞれのパルスが１本の光ファイバーに入射する時間を少しずつずらしておく必要があるが、これは、例えば、光分岐器から分岐された光ファイバーの長さを若干異ならせることにより、容易に達成することができる。
【００５５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００５７】
（Ａ）簡単な構成で、多波長パルス光を生成することができる。
【００５８】
（Ｂ）多波長の変調パルスを１本の光ファイバーから出力することができる。
【００５９】
（Ｃ）一定間隔で波長のシフトした広帯域の超短パルス列が得られる。つまり、一つの光源から非常に広帯域の多波長パルスを生成することができる。
【００６０】
（Ｄ）入射光の強度を変化させるだけで、ｆｓパルスの波長をほぼ線形に変化させ、その強度に依存して波長のシフトしたソリトンパルスを生成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス光生成システムの構成図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス光生成システムの構成図（その１）である。
【図３】本発明の第２実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス光生成システムの構成図（その２）である。
【図４】本発明の第３実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス光生成システムの構成図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた波長多重短パルス列生成装置に用いられる分岐比可変光分岐器の概略構成図である。
【図６】本発明の第４実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた波長多重短パルス列生成装置の構成図である。
【図７】本発明の第５実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた波長多重短パルス列生成装置の構成図である。
【図８】本発明の第６実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス列生成システムの構成図である。
【図９】本発明の第７実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス列生成システムの構成図である。
【図１０】本発明の実施例を示す波長多重短パルス列生成装置における波長可変短パルス光源の模式図である。
【図１１】本発明の実施例を示す８波波長多重パルス列のスペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１ 波長可変短パルス光源〔フェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー〕
２ 光分岐器
３ 光ファイバー
４，１１ 光変調器
５Ａ〜５Ｇ 長さ等の特性の異なる光ファイバー
６ 分岐比可変光分岐器
７Ａ 入力側導波路部
７Ｂ 出力側導波路部
８ 光分岐波路部
９ 温度コントローラ
１０ 光変調手段
１２ 変調されたパルス光をずらして合波する光合波器
１３ １本の光ファイバー
１４ 超短パルス列
１５ 波長をシフトしたソリトンパルス
１６，１７ 多波長のパルス光
１０１ 短パルス光源
１０２ 光特性調整器
１０３ 光ファイバー
Ｒ 励起パルス
Ｓ ソリトンパルス
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重パルス列生成システムに係り、特に波長可変短パルス光源を用いた波長多重パルス列生成システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信の伝送容量の増大化を図るため、１本の光ファイバーに同時に多数の波長の光を多重して伝送する波長多重通信技術が注目を集めている。
【０００３】
また、光計測の分野では、多数の波長の光源を用いて、被測定物の波長による光感度の違いを利用して、高精度な測定を行う多波長光計測が、新しい技術として注目を集めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の波長多重通信には、その多重すべき数だけの半導体レーザー光源を必要とするといった問題があった。
【０００５】
また、多波長光計測でも、多数の光源が必要になるか、または、広いスペクトルを持つ光源の、一部のスペクトルのみを用いる必要があり、後者の場合は各スペクトルの強度が微弱になってしまい、十分な光強度が得られない等の問題があった。
【０００６】
ところで、本願発明者は、光ファイバーとフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザーによって構成される、コンパクトな波長可変ｆｓパルス光源を開発し、特願平１０−２７５６０４号として提案している。
【０００７】
この光源では入射光の強度を変化させるだけで、ｆｓパルスの波長をほぼ線形に変化させることができる。
【０００８】
本発明は、上記状況に鑑みて、波長可変ｆｓパルス光源を光源とし、複数の波長の超短パルス光を同時に生成することができる波長可変短パルス光源を用いた多波長パルス光生成システムを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕多波長パルス光生成システムにおいて、フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、この短パルス光源から出力される短パルス光を複数のパルスに分岐する光分岐器と、この光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーとを備え、前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする。
【００１０】
〔２〕多波長パルス光生成システムにおいて、フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、この短パルス光源から出力される短パルス光を複数のパルスに分岐する光分岐器と、この光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、前記分岐され、複数の光ファイバーを導波したパルス光を合波する光合波器とを備え、前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする。
【００１１】
〔３〕多波長パルス光生成システムにおいて、フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、この短パルス光源から出力される短パルス光を複数のパルスに分岐する光分岐器と、この光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、この複数の光ファイバーのパルス光の強度を変調する光変調手段と、前記光変調手段によって変調されたパルス光を導波する複数の光ファイバーとを備え、前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする。
【００１２】
〔４〕多波長パルス光生成システムにおいて、フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、この短パルス光源から出力される短パルス光を複数のパルスに分岐する光分岐器と、この光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、この複数の光ファイバーのそれぞれのパルス光の強度を変調する光変調手段と、この光変調手段によって変調されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、この複数の光ファイバーを導波したパルス光を合波する光合波器とを備え、前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする。
【００１３】
〔５〕多波長パルス光生成システムにおいて、フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、この短パルス光源から出力される短パルス光を複数のパルスに分岐する光分岐器と、この光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、この複数の光ファイバーのそれぞれのパルス光の強度を変調する光変調手段と、この変調調手段によって変調されたパルス光を時間的にずらして合波する光合波器と、この光合波器により合波されたパルス光を結合する１本の光ファイバーとを備え、前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする。
【００１４】
〔６〕多波長パルス光生成システムにおいて、フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、この短パルス光源から出力される短パルス光を強度の異なる多数のパルスに分岐する光分岐器と、この光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、この複数の光ファイバーの分岐されたそれぞれのパルス光の強度を変調する光変調器と、この光変調器によって変調されたパルス光を時間的にずらして合波する光合波器と、この光合波器により合波されたパルス光を結合する１本の光ファイバーとを備え、前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする。
【００１５】
〔７〕請求項１〜６記載の多波長パルス光生成システムにおいて、前記光分岐器の分岐比を、光分岐波路部の温度の変化によって変化させることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス光生成システムの構成図である。
【００１８】
図１において、１は波長可変短パルス光源としてのフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー、２はそのフェムト秒ファイバーレーザー１から出力される短パルス光を多数のパルスに分岐する光分岐器、３はその光分岐器２によって分岐されたそれぞれのパルス光を伝搬する複数の光ファイバーである。
【００１９】
このように、ｆｓファイバーレーザー１から出力される短パルス光を、光分岐器２を用いて多数のパルスに分岐する。その分岐された多数のパルスはそれぞれの光ファイバー３によって伝送され、図示しないが、光デバイスの特性試験に用いる。例えば、各光ファイバー３から出力されるパルスが同一であり、光デバイスの特性にバラツキがあるような場合には、それのバラツキの状態をオシロスコープ及びマイクロコンピュータで的確に測定することができる。
【００２０】
図２は本発明の第２実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス光生成システムの構成図（その１）である。なお、上記した部分と同じ部分には同じ符号を付している。
【００２１】
１は波長可変短パルス光源としてのフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー、２はそのフェムト秒ファイバーレーザー１から出力される短パルス光を多数のパルスに分岐する光分岐器、３はその光分岐器２によって分岐されたそれぞれのパルス光を伝搬する光ファイバー、４はそれらの光ファイバー３に設けられる光変調器である。
【００２２】
このように、波長可変短パルス光源１からの光を光分岐器２によって分岐し、光変調器（１〜ｎ）４によってパルス光の強度を調整し、それぞれ光ファイバー３に伝搬させ、パルス光の強度に依存した波長の異なる多数のパルス光を生成する。
【００２３】
図３は本発明の第２実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス光生成システムの構成図（その２）である。なお、上記した部分と同じ部分には同じ符号を付している。
【００２４】
図３において、１は波長可変短パルス光源としてのフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー、２はそのフェムト秒ファイバーレーザー１から出力される短パルス光を多数のパルスに分岐する光分岐器、５Ａ〜５Ｇはその光分岐器２によって分岐されたそれぞれのパルス光を導波する光ファイバーであり、ここでは、それぞれ長さ等の特性の異なる光ファイバーを用いる。
【００２５】
このように、ｆｓファイバーレーザー１から出力される短パルス光を、光分岐器２を用いて多数のパルスに分岐する。その分岐された多数のパルスはそれぞれ長さ等の特性の異なる光ファイバー５Ａ〜５Ｇによって導波し、光ファイバー５Ａ〜５Ｇ中で得られる非線形効果の大きさの違いによって、波長の異なる多数のパルス光を生成させることができる。
【００２６】
図４は本発明の第３実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス光生成システムの構成図である。なお、上記した部分と同じ部分には同じ符号を付している。
【００２７】
図４において、１は波長可変短パルス光源としてのフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー、６はそのフェムト秒ファイバーレーザー１から出力される短パルス光を多数のパルスに分岐する光分岐比の異なる分岐比可変光分岐器（後述の図５参照）、３はその分岐比可変光分岐器６によって分岐されたそれぞれのパルス光を伝搬する光ファイバーである。
【００２８】
このように、ｆｓファイバーレーザー１から出力される短パルス光を、光分岐比の異なる分岐比可変光分岐器６によって分岐し、強度の異なるパルス光を生成し、それぞれの光ファイバー３に伝搬させることによって、パルス光の強度に依存した波長の異なる多数のパルス光を生成させることができる。
【００２９】
図５は本発明の第３実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた波長多重短パルス列生成装置に用いられる分岐比可変光分岐器の概略構成図である。
【００３０】
この図に示すように、分岐比可変光分岐器６は、入力側導波路部７Ａ、出力側導波路部７Ｂ、光分岐波路部８、温度コントローラ９から構成されており、構造を調整することにより、各ポートへの分岐比を任意の値に設定することができる。
【００３１】
また、光分岐波路部８の温度を変化させることによって分岐比を調整することができる。
【００３２】
図６は本発明の第４実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた波長多重短パルス列生成装置の構成図である。なお、上記した部分と同じ部分には同じ符号を付している。
【００３３】
図６において、１は波長可変短パルス光源としてのフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー、２はそのフェムト秒ファイバーレーザー１から出力される短パルス光を多数のパルスに分岐する光分岐器、３はその光分岐器２によって分岐されたそれぞれのパルス光を伝搬する光ファイバー、１０はその光ファイバーに施されるパルス光の強度を変調する光変調手段、１２は分岐され、変調されたパルス光をずらして合波する光合波器、１３はその光合波器１２により合波されたパルス光を結合する１本の光ファイバーである。
【００３４】
このように、ｆｓファイバーレーザー１から出力される短パルス光を、光分岐器２を用いて多数のパルスに分岐する。その後、それぞれのパルスの強度を光変調手段１０を用いて変調する。この時、光変調手段（変調器，光ファイバーの長さや特性を異ならせる）１０ではそれぞれのパルス光の強度を少しずつ変化させておく。その後、これらのパルス光は光合波器１２を用いて時間的にずらして合波され、１本の光ファイバー１３に結合される。この１本の光ファイバー１３において、信号光はその強度に応じて波長をシフトしたソリトンパルスに変換される。
【００３５】
その結果、一定間隔で波長のシフトした広帯域の超短パルス列１４を生成させることができる。
【００３６】
図７は本発明の第５実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた波長多重短パルス列生成装置の構成図である。なお、上記した部分と同じ部分には同じ符号を付している。
【００３７】
図７において、１は波長可変短パルス光源としてのフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー、２はそのフェムト秒ファイバーレーザー１から出力される短パルス光を多数のパルスに分岐する光分岐器、３はその光分岐器２によって分岐されたパルス光を伝搬する光ファイバー、１１はそのパルス光の強度を変調する光変調器、１２は分岐され、変調されたパルス光を合波する光合波器、１３はその光合波器１２により合波されたパルス光を結合する１本の光ファイバーである。
【００３８】
このように、ｆｓファイバーレーザー１から出力される短パルス光を光分岐器２を用いて複数のパルスに分岐する。その後、それぞれのパルスの強度を光変調器１１を用いて変調する。この時、光変調器１１では、ＯＮ、ＯＦＦ変調によってパルスにはディジタル信号が載せられる。また、それぞれのパルス光の強度を少しずつ変化させておく。変調されたパルス光が光ファイバー３を通り、光合波器１２で合波され、一本の光ファイバー１３に結合される。この光ファイバー１３において信号光は波長をシフトしたソリトンパルス１５に変換される。
【００３９】
図８は本発明の第６実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス列生成システムの構成図である。なお、上記した部分と同じ部分には同じ符号を付している。
【００４０】
図８において、１は波長可変短パルス光源としてのフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー、２はそのフェムト秒ファイバーレーザー１から出力される短パルス光を多数のパルスに分岐する光分岐器、５Ａ〜５Ｇはその光分岐器２によって分岐されたそれぞれのパルス光を導波する光ファイバーであり、ここでは、それぞれ長さ等の特性の異なる光ファイバーを用いる。
【００４１】
このように、ｆｓファイバーレーザー１から出力される短パルス光を、光分岐器２を用いて多数のパルスに分岐する。その分岐された多数のパルスはそれぞれ長さ等の特性の異なる光ファイバー５Ａ〜５Ｇによって導波し、光ファイバー５Ａ〜５Ｇ中で得られる非線形効果の大きさの違いによって、波長の異なる多数のパルス光を生成し、光合波器１２によって多数のパルス光を重ね合わせ、単一の光ファイバー１３から多波長のパルス光１６を出力することができる。
【００４２】
図９は本発明の第７実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス列生成システムの構成図である。なお、上記した部分と同じ部分には同じ符号を付している。
【００４３】
図９において、１は波長可変短パルス光源としてのフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー、６はそのフェムト秒ファイバーレーザー１から出力される短パルス光を多数のパルスに分岐する光分岐比の異なる光分岐器、３はその光分岐器６によって分岐されたそれぞれのパルス光を伝搬する光ファイバー、１２は分岐され、変調されたパルス光をずらして合波する光合波器、１３はその光合波器１２により合波されたパルス光を結合する１本の光ファイバーである。
【００４４】
このように、ｆｓファイバーレーザー１から出力される短パルス光を、分岐比の異なる多数のパルス光を生成し、それぞれ光ファイバー３に伝搬させることによって、パルス光の強度に依存した波長の異なる多数の光を生成し、光合波器１２において合波し、光合波器１２から多波長のパルス光１７を出力することができる。
【００４５】
図１０は本発明の実施例を示す波長多重短パルス列生成装置における波長可変短パルス光源の模式図である（本願発明者によって提案された特願平１０−２７５６０４号を参照）。
【００４６】
この図において、波長可変短パルス光源（ｆｓファイバーレーザー）１は、短パルス光源１０１と、この短パルス光源１０１からの光特性を調整する光特性調整器１０２と、この光特性調整器１０２から入射パルスを入射するとともに、出力パルスの波長を線形に変化させることができる光ファイバー１０３とから構成されている。なお、Ｒは励起パルス、Ｓはソリトンパルスである。
【００４７】
図１０に示すように、励起光源（短パルス光源）１０１には、例えば、フェムト秒パルス光を安定に生成するコンパクトな短パルス光源（ファイバーレーザー）１０１を用いる。その短パルス光源１０１の出力は、光特性調整器１０２を通し、パルス光を所望の光特性に調整した後、光ファイバー１０３に入射される。この時、入射光の偏光方向は光ファイバー１０３の複屈折軸に平行に合わせる。光ファイバー１０３の長さが十分に長く、入射光強度が十分に大きいとき、誘導ラマン散乱によって、入射パルスの長波長側に新たなパルス光が生成される。
【００４８】
このパルス光は、自己位相変調と、波長分散の相互作用であるソリトン効果によって、パルス波形とスペクトル波形がｓｅｃｈ2 型をとる理想的なソリトンパルスＳになっていく。このソリトンパルスＳは光ファイバー１０３を伝搬するのに伴い、ラマン散乱効果によってスペクトルの中心が長波長側にシフトしていく。この効果をソリトン自己周波数シフトという。この時、周波数のシフト量は光ファイバー１０３の長さやパルス光の強度に依存するため、両者を変化させることにより、波長のシフト量を調整することができる。特に、入射光強度を変化させることで、波長シフト量を線形に変化させることができる。
【００４９】
図１１は本発明の実施例を示す８波波長多重パルス列のスペクトルを示す図であり、縦軸にスペクトル強度（相対単位）、横軸は波長（ｎｍ）を表している。
【００５０】
この図に示すように、ｆｓファイバーレーザーからの出力を８分割し、それぞれの強度を調整した後、再度重ね合わせ、１本の細径光ファイバーに結合させ、波長が等間隔離れたソリトンパルスを生成させた。ここで、細径光ファイバーの長さは２２０ｍ、入射パルスはパルス幅１８０ｆｓ、平均出力４０ｍＷである。図２及び図６に示すように、変調器を用いてＯＮ−ＯＦＦ変調することで、それぞれのパルスに信号を載せることができる。
【００５１】
本発明によれば、波長可変ｆｓパルス光源を発展させ、多波長多重パルス列生成装置を得ることができた。つまり、ｆｓファイバーレーザーの出力を多数に分岐し、各々の強度を変調器で調整した後、再度重ね合わせ、光ファイバーに入射する。その光ファイバーに入射された光は、その強度に依存して波長のシフトしたソリトンパルスを生成する。その場合、変調器を用いることによって、ソリトンパルスに信号を載せることができる。
【００５２】
このような光源は、光通信の分野、特に、波長多重光通信の分野に広く用いられていくことが期待される。
【００５３】
また、多波長光計測の分野への適用が考えられる。
【００５４】
更に、上記実施例において、光源からの光を多数に分岐して、それぞれの強度を変化させる場合、それぞれのパルスが１本の光ファイバーに入射する時間を少しずつずらしておく必要があるが、これは、例えば、光分岐器から分岐された光ファイバーの長さを若干異ならせることにより、容易に達成することができる。
【００５５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００５７】
（Ａ）簡単な構成で、多波長パルス光を生成することができる。
【００５８】
（Ｂ）多波長の変調パルスを１本の光ファイバーから出力することができる。
【００５９】
（Ｃ）一定間隔で波長のシフトした広帯域の超短パルス列が得られる。つまり、一つの光源から非常に広帯域の多波長パルスを生成することができる。
【００６０】
（Ｄ）入射光の強度を変化させるだけで、ｆｓパルスの波長をほぼ線形に変化させ、その強度に依存して波長のシフトしたソリトンパルスを生成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス光生成システムの構成図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス光生成システムの構成図（その１）である。
【図３】本発明の第２実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス光生成システムの構成図（その２）である。
【図４】本発明の第３実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス光生成システムの構成図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた波長多重短パルス列生成装置に用いられる分岐比可変光分岐器の概略構成図である。
【図６】本発明の第４実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた波長多重短パルス列生成装置の構成図である。
【図７】本発明の第５実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた波長多重短パルス列生成装置の構成図である。
【図８】本発明の第６実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス列生成システムの構成図である。
【図９】本発明の第７実施例を示す短パルス光源と光ファイバーを用いた多波長パルス列生成システムの構成図である。
【図１０】本発明の実施例を示す波長多重短パルス列生成装置における波長可変短パルス光源の模式図である。
【図１１】本発明の実施例を示す８波波長多重パルス列のスペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１ 波長可変短パルス光源〔フェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザー〕
２ 光分岐器
３ 光ファイバー
４，１１ 光変調器
５Ａ〜５Ｇ 長さ等の特性の異なる光ファイバー
６ 分岐比可変光分岐器
７Ａ 入力側導波路部
７Ｂ 出力側導波路部
８ 光分岐波路部
９ 温度コントローラ
１０ 光変調手段
１２ 変調されたパルス光をずらして合波する光合波器
１３ １本の光ファイバー
１４ 超短パルス列
１５ 波長をシフトしたソリトンパルス
１６，１７ 多波長のパルス光
１０１ 短パルス光源
１０２ 光特性調整器
１０３ 光ファイバー
Ｒ 励起パルス
Ｓ ソリトンパルス
Claims (7)
- （ａ）フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、
（ｂ）該短パルス光源から出力される短パルス光を複数のパルスに分岐する光分岐器と、
（ｃ）該光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーとを備え、
（ｄ）前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする多波長パルス光生成システム。 - （ａ）フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、
（ｂ）該短パルス光源から出力される短パルス光を複数のパルスに分岐する光分岐器と、
（ｃ）該光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、
（ｄ）前記分岐され、複数の光ファイバーを導波したパルス光を合波する光合波器とを備え、
（ｅ）前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする多波長パルス光生成システム。 - （ａ）フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、
（ｂ）該短パルス光源から出力される短パルス光を複数のパルスに分岐する光分岐器と、
（ｃ）該光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、
（ｄ）該複数の光ファイバーのパルス光の強度を変調する光変調手段と、
（ｅ）前記光変調手段によって変調されたパルス光を導波する複数の光ファイバーとを備え、
（ｆ）前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする多波長パルス光生成システム。 - （ａ）フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、
（ｂ）該短パルス光源から出力される短パルス光を複数のパルスに分岐する光分岐器と、
（ｃ）該光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、
（ｄ）該複数の光ファイバーのそれぞれのパルス光の強度を変調する光変調手段と、
（ｅ）該光変調手段によって変調されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、
（ｆ）該複数の光ファイバーを導波したパルス光を合波する光合波器とを備え、
（ｇ）前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする多波長パルス光生成システム。 - （ａ）フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、
（ｂ）該短パルス光源から出力される短パルス光を複数のパルスに分岐する光分岐器と、
（ｃ）該光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、
（ｄ）該複数の光ファイバーのそれぞれのパルス光の強度を変調する光変調手段と、
（ｅ）該変調調手段によって変調されたパルス光を時間的にずらして合波する光合波器と、
（ｆ）該光合波器により合波されたパルス光を結合する１本の光ファイバーとを備え、
（ｇ）前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする多波長パルス光生成システム。 - （ａ）フェムト秒ファイバーレーザーからなる短パルス光源と、
（ｂ）該短パルス光源から出力される短パルス光を強度の異なる多数のパルスに分岐する光分岐器と、
（ｃ）該光分岐器によって分岐されたパルス光を導波する複数の光ファイバーと、
（ｄ）該複数の光ファイバーの分岐されたそれぞれのパルス光の強度を変調する光変調器と、
（ｅ）該光変調器によって変調されたパルス光を時間的にずらして合波する光合波器と、
（ｆ）該光合波器により合波されたパルス光を結合する１本の光ファイバーとを備え、
（ｇ）前記光分岐器の分岐比を変化させることによって波長の異なる複数のパルス光を生成することを特徴とする多波長パルス光生成システム。 - 請求項１〜６記載の多波長パルス光生成システムにおいて、前記光分岐器の分岐比を、光分岐波路部の温度の変化によって変化させることを特徴とする多波長パルス光生成システム。
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