JP4499495B2 - Pulsed optical transmission device and pulse optical transmission adjustment method - Google Patents

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晴康 伊藤
恒幸 浦上
紳一郎 青島
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財団法人光科学技術研究振興財団
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本発明は、パルス光を伝送するパルス光伝送装置、及びパルス光の伝送条件を調整するパルス光伝送調整方法に関するものである。 The present invention is pulsed optical transmission apparatus for transmitting pulsed light, and to a pulsed optical transmission method of adjusting the transmission condition of the pulse light.

近年、パルスレーザ光源において、フェムト秒領域の超短パルスレーザ光源の開発が進められている。 In recent years, the pulsed laser light source Nioite, femtosecond field ultra-short pulse laser light source field development moth forwarded hand there. このようなレーザ光源によって生成されるフェムト秒パルス光を産業上の様々な分野に応用するため、その光学系の簡略化、あるいは操作性の向上の観点から、光ファイバによるパルス光伝送が検討されている。 To apply such a femtosecond pulsed light generated by the laser light source in various fields in industry, the simplification of the optical system, or from the viewpoint of improvement in operability, the pulsed light transmission by optical fibers is studied ing. また、一般的な光ファイバを用いたレーザ光の伝送については、特許文献1、2にマルチモードファイバを用いたCWレーザ光の伝送に関する記載がある。 As for the transmission of the laser beam using a general optical fiber is described about the transmission of the CW laser beam with a multimode fiber in Patent Documents 1 and 2.
特開平8−167754号公報 JP-8-167754 discloses 特開平11−14869号公報 JP-11-14869 discloses

光ファイバを用いてフェムト秒パルス光を伝送する場合、光ファイバ中での波長分散や自己位相変調などによるパルス光の波形歪みの発生が問題となる。 When transmitting femtosecond pulse light using an optical fiber, the occurrence of waveform distortion of the pulsed light due to the wavelength dispersion and self-phase modulation in the optical fiber becomes a problem. 例えば、マルチモードファイバを用いた光の伝送では、低次伝搬モードから高次伝搬モードまでの多くのモードが混在して伝送される。 For example, the transmission of light using multi-mode fiber, many modes from the low-order propagation mode to the high-order propagation mode is transmitted in a mixed manner. このとき、パルス光伝送による遅延時間がモード毎に生じる(多モード分散)ため、出力パルス光の時間波形が歪み、結果としてマルチモードファイバの帯域が劣化する。 At this time, since the delay time due to the pulsed light transmission occurs every mode (multimode dispersion), distorted time waveform of the output pulsed light, the band of the multimode fiber is degraded as a result. 特に、広帯域のスペクトル成分を有するパルス光を伝送させる場合、同じスペクトル成分でも上記のように伝搬モードによって位相特性が異なるため、伝搬モードなどの伝送状況の変化によって出力パルス光の波形が変化することとなる。 In particular, when to transmit a pulsed light having a wideband spectral components, the same in the spectral components because the phase characteristic varies depending propagation modes as described above, the waveform of the output pulse light by a change in transmission conditions, such as propagation mode is changed to become.

また、マルチモードファイバでは、その伝送帯域は伝送損失が6dBになる周波数によって定義されているが、コア径が50μmのマルチモードファイバでの代表的な帯域の値は500MHz・kmである。 Further, in the multi-mode fiber, its transmission band is defined by the frequency at which the transmission loss is 6 dB, the value of the typical band of the multi-mode fiber having a core diameter of 50μm is 500 MHz · miles. この場合、長さ100mの光ファイバで帯域が5GHzとなり、伝送可能なパルス光の最短パルス幅は概算で5GHzの逆数、すなわち0.2nsとなる。 In this case, 5GHz next band for the optical fiber having a length of 100 m, the shortest pulse width can be transmitted pulsed light reciprocal of 5GHz in approximation, that is, 0.2 ns. このことから、広帯域スペクトルのフェムト秒パルス光を100mもの長さのマルチモードファイバを用いて伝送することは困難であると考えられる。 Therefore, it is considered to be difficult to transmit using a multimode fiber having a length of even 100m femtosecond pulsed light of the broadband spectrum.

上記の理由により、広帯域のスペクトル成分を有するパルス光の伝送には、通常、シングルモードファイバが用いられる。 For the above reason, the transmission of the pulse light having a spectral component of the broadband, usually single mode fiber used. しかしながら、シングルモードファイバを用いたパルス光の伝送では、シングルモードファイバはマルチモードファイバに比べて破壊閾値が低く、大きいエネルギーのパルス光を伝送することができないなどの制限があるという問題がある。 However, the transmission of the pulsed light using a single-mode fiber, there is a problem that the single-mode fiber breakdown threshold as compared to a multi-mode fiber is low, there are limitations such as inability to transmit large energy of the pulsed light.

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、光ファイバを用いてフェムト秒パルス光などのパルス光を好適に伝送することが可能なパルス光伝送装置、及びパルス光伝送調整方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, the pulse optical transmission device capable of suitably transmitting the pulsed light, such as a femtosecond pulse light using an optical fiber, and the pulsed light transmission and to provide an adjustment method.

本願発明者は、上記した光ファイバによるフェムト秒パルス光の伝送について検討を重ねた結果、光ファイバへのパルス光の入力条件を好適に制御することにより、光ファイバとしてマルチモードファイバを用いた場合であってもパルス光の伝送が可能となることを見出し、本発明に到達した。 The present inventors, as a result of studying on transmission of femtosecond light pulses by the optical fiber as described above, by suitably controlling the input conditions of the pulsed light to the optical fiber, when using a multi-mode fiber as the optical fiber even it found that it is possible to transmit the pulsed light, thereby achieving the present invention.

すなわち、本発明によるパルス光伝送装置は、(1)所定波長のパルス光を出射するパルス光源と、(2)パルス光を伝送するマルチモードファイバと、(3)パルス光源から出射されたパルス光を、 マルチモードファイバの光軸に対してパルス光の入力軸を一致させ、マルチモードファイバの中心近傍の位置にパルス光を入力する入力条件でマルチモードファイバへと入力する入力光学系と、(4)マルチモードファイバを伝送されるパルス光の分散補償条件を含む伝送条件を、マルチモードファイバの入力側及び出力側の少なくとも一方において、マルチモードファイバでの伝送によって生じる出力パルス光の広がりが小さくなるように制御するパルス光制御手段とを備えることを特徴とする。 That is, the pulse optical transmission device according to the invention, (1) a pulse light source for emitting a pulse light of a predetermined wavelength, (2) and a multimode fiber for transmitting the pulsed light, (3) pulse light emitted from the pulsed light source and to match the input shaft of the pulse light to the optical axis of the multimode fiber, an input optical system to input to the multimode fiber input condition inputting pulse light to the position of the center near the multimode fiber, ( a transmission condition including a dispersion compensation condition of the pulse light transmitted through 4) multi-mode fiber, at least one of the input side and the output side of the multimode fiber, the spread of the output pulse light generated by the transmission of a multi-mode fiber is small It characterized in that it comprises a pulse light control means for controlling so.

上記したパルス光伝送装置においては、パルス光の伝送にマルチモードファイバを用いるとともに、マルチモードファイバに対するパルス光の入力条件を所定の伝搬モードでの伝送が可能な条件に設定する入力光学系を設置している。 In pulsed optical transmission device described above, installed with using multi-mode fiber for transmitting the pulsed light, an input optical system that sets the input condition of the pulsed light with respect to the multi-mode fiber transmission possible conditions in a given propagation mode doing. このような入力光学系を設けることにより、マルチモードファイバを用いてフェムト秒パルス光などの短パルス光を好適に伝送することが可能となる。 By providing such an input optical system, it is possible to suitably transmit a short pulse light such as femtosecond pulsed light using a multi-mode fiber. また、マルチモードファイバでは、例えば大きいエネルギーのパルス光の伝送など、様々な条件でのパルス光伝送が可能となる。 Further, in the multi-mode fiber, such as transmission, for example a large energy of the pulsed light, it is possible to pulse light transmission in various conditions. さらに、上記装置では、入力光学系に加えて、伝送されるパルス光の伝送条件を制御するパルス光制御手段を設けている。 Furthermore, in the apparatus, in addition to the input optics is provided with a pulse light control means for controlling the transmission condition of the pulse light is transmitted. これにより、伝送装置からの出力パルス光として、好適な特性のパルス光を得ることができる。 Thus, it is possible as an output pulse light from the transmission apparatus to obtain a pulsed beam of suitable properties.

ここで、パルス光源は、パルス光としてパルス幅が1ps以下のパルスレーザ光を出射するパルスレーザ光源であることが好ましい。 Here, the pulsed light source is preferably a pulse width as the pulse light is a pulse laser light source that emits the following pulsed laser beam 1 ps. 上記構成のパルス光伝送装置は、特にこのような短パルス幅のパルス光の伝送に対して有効である。 Pulsed optical transmission apparatus having the above arrangement is particularly effective for the transmission of the pulsed light of such short pulse width. また、パルス光を伝送するマルチモードファイバは、グレーデッドインデックス型のマルチモードファイバであることが好ましい。 Further, the multi-mode fiber for transmitting the pulsed light is preferably a multimode fiber graded index type.

また、パルス光制御手段は、マルチモードファイバを伝送されるパルス光に対して所定の変調を付与するための光変調手段を含むことが好ましい。 Further, the pulse light control means preferably comprises a light modulating means for applying a predetermined modulation to the pulse light transmitted through the multimode fiber. このような光変調手段を用いることにより、例えばパルス光への所望の情報の付加など、様々なパルス光伝送の制御が可能となる。 By using such an optical modulation means, such as addition of a desired information to the pulse light, it is possible to control the various pulsed light transmission.

また、パルス光伝送装置は、マルチモードファイバによるパルス光の伝送状況を評価する伝送評価手段と、伝送評価手段による伝送状況の評価結果に基づいて、入力光学系及びパルス光制御手段の少なくとも一方の動作を制御する伝送制御手段とを備える構成としても良い。 Further, the pulse light transmission apparatus, a transmission evaluating means for evaluating the transmission state of the pulsed light by the multi-mode fiber, based on the evaluation result of the transmission state by the transmission evaluation unit, the input optical system and a pulsed light control means at least one of it may be configured to include a transmission control means for controlling the operation. このような構成では、マルチモードファイバによるパルス光伝送を精度良く制御することが可能となる。 In such a configuration, it becomes possible to accurately control the pulse light transmission by a multimode fiber.

また、パルス光をマルチモードファイバへと所定の入力条件で入力するための光学系の具体的な構成例としては、入力光学系が、パルス光を集光しつつマルチモードファイバへと入力するための平凸レンズを有する構成がある。 As a specific configuration example of an optical system for inputting pulsed light to the multimode fiber in a predetermined input condition, the input optical system, to enter into the multimode fiber, while condensing the pulsed light Roh plano-convex lens wo have configuration moth there.

この場合、入力光学系は、パルス光源及び平凸レンズの間の所定位置に設置された板状部材を有し、板状部材は、平凸レンズの平面でパルス光の一部が反射された平面反射像、及び平凸レンズの凸面でパルス光の一部が反射された凸面反射像の観察に用いることが可能に構成されていることが好ましい。 In this case, the input optical system has a installed a plate-like member at a predetermined position between the pulsed light source and the plano-convex lens, a plate-like member, the flat reflecting a portion of the pulsed light is reflected by the plane of the plano-convex lens image, and that part of the pulsed light in the convex surface of the plano-convex lens is configured to be able to be used for observation of convex reflecting image reflected preferred. このような構成によれば、入力光学系によるマルチモードファイバへのパルス光の入力条件を好適に設定、あるいは調整することが可能となる。 According to such a configuration, appropriately setting the input conditions of the pulsed light to the multimode fiber by input optics, or can be adjusted. また、このような板状部材としては、パルス光源及び平凸レンズの間に設置されてパルス光が開口部を通過するアパーチャを用いることが好ましい。 In addition, such plate-like member, the pulsed light source and the plano-convex lens installed in pulse light during it is preferable to use an aperture passing through the opening.

また、さらに一般的な構成例としては、入力光学系が、パルス光を集光しつつマルチモードファイバへと入力するためのレンズを有する構成がある。 As the further examples common configuration, the input optical system, there is a configuration having a lens for inputting to the multi-mode fiber while condensing the pulsed light. この場合、入力光学系は、パルス光源及びレンズの間の所定位置に設置された板状部材を有し、板状部材は、レンズの光出射側の面でパルス光の一部が反射された第1の反射像、及びレンズの光入射側の面でパルス光の一部が反射された第2の反射像の観察に用いることが可能に構成されていることが好ましい。 In this case, the input optical system has a installed a plate-like member at a predetermined position between the pulsed light source and a lens, the plate-shaped member, a part of the pulsed light is reflected by the light exit side surface of the lens first reflection image and a part of the pulsed light in terms of light incident side of the lens is configured to be able to be used for the observation of the second reflecting image reflected it is preferable. このような構成によっても、入力光学系によるマルチモードファイバへのパルス光の入力条件を好適に設定、あるいは調整することが可能となる。 With such a configuration, appropriately setting the input conditions of the pulsed light to the multimode fiber by input optics, or can be adjusted.

本発明によるパルス光伝送調整方法は、(a)所定波長のパルス光を出射するパルス光源、パルス光を伝送するマルチモードファイバ、及びパルス光源から出射されたパルス光を集光しつつマルチモードファイバへと入力するレンズを所定の位置関係で設置する設置ステップと、(b)パルス光源からマルチモードファイバへとパルス光を出射させ、レンズの光出射側の面でパルス光の一部が反射された第1の反射像、及びレンズの光入射側の面でパルス光の一部が反射された第2の反射像を観察する観察ステップと、(c)第1の反射像及び第2の反射像の観察結果に基づいてマルチモードファイバへのパルス光の入力条件を調整することによって、マルチモードファイバでのパルス光の伝送の伝搬モードを調整する調整ステップとを備え Pulsed optical transmission adjustment method according to the invention, (a) a pulse light source for emitting a pulse light of a predetermined wavelength, multimode fiber, and multimode fibers while focusing the emitted pulse light from the pulse light source for transmitting pulsed light an installation step of installing a lens for inputting in a predetermined positional relationship to, (b) to emit the pulsed light from the pulsed light source to the multi-mode fiber, a portion of the pulsed light is reflected by the light exit side surface of the lens was first reflection image, and an observation step of observing the second reflection image that a part of the pulsed light is reflected by the surface of the light incident side of the lens, (c) a first reflection image and a second reflection by adjusting the input conditions of the pulsed light to the multimode fiber based on the observation of the image, and an adjustment step of adjusting the propagation mode of transmission of the pulsed light in the multimode fiber ことを特徴とする。 It is characterized in.

上記したパルス光伝送調整方法においては、マルチモードファイバを用いたパルス光の伝送について、マルチモードファイバへのパルス光の入力光学系としてレンズを設置するとともに、そのレンズからのパルス光の反射像を利用してパルス光の入力条件を調整している。 In pulsed optical transmission adjustment method described above, the transmission of the pulsed light using multi-mode fiber, along with placing the lens as an input optics of the pulsed light to the multimode fiber, the reflected image of the pulse light from the lens so as to adjust the input conditions of the pulse light using. これにより、マルチモードファイバを用いてフェムト秒パルス光などの短パルス光が好適に伝送されるように、その入力条件、及びマルチモードファイバでの伝搬モードなどの伝送条件を調整することが可能となる。 Thus, as the short-pulse light such as femtosecond pulsed light using a multi-mode fiber is preferably transmitted, the input conditions, and can adjust the transmission conditions such as the propagation mode in the multimode fiber and Become.

この場合、設置ステップにおいて、パルス光源及びレンズの間の所定位置に板状部材を設置し、観察ステップにおいて、板状部材を用いて第1の反射像及び第2の反射像を観察することが好ましい。 In this case, at the installation step, installing the plate member at a predetermined position between the pulsed light source and a lens, in the observation step, to observe the first reflection image and a second reflection image using plate-like member preferable. このような構成によれば、レンズを含む入力光学系によるマルチモードファイバへのパルス光の入力条件の調整を、確実かつ簡単な方法で実行することが可能となる。 According to this structure, the adjustment of input conditions of the pulsed light to the multimode fiber by the input optical system including the lens, it is possible to perform in a reliable and simple manner.

また、パルス光伝送調整方法は、(a)所定波長のパルス光を出射するパルス光源、パルス光を伝送するマルチモードファイバ、及びパルス光源から出射されたパルス光を集光しつつマルチモードファイバへと入力する平凸レンズを所定の位置関係で設置する設置ステップと、(b)パルス光源からマルチモードファイバへとパルス光を出射させ、平凸レンズの平面でパルス光の一部が反射された平面反射像、及び平凸レンズの凸面でパルス光の一部が反射された凸面反射像を観察する観察ステップと、(c)平面反射像及び凸面反射像の観察結果に基づいてマルチモードファイバへのパルス光の入力条件を調整することによって、マルチモードファイバでのパルス光の伝送の伝搬モードを調整する調整ステップとを備えることが好ましい。 The pulse optical transmission adjustment method, (a) a pulse light source for emitting a pulse light of a predetermined wavelength, multimode fiber for transmitting the pulsed light, and the pulsed light emitted from the pulse light source into a multimode fiber with condensed type an installation step of installing a plano-convex lens in a predetermined positional relationship, (b) from the pulsed light source to the multimode fiber to emit the pulsed light, plane reflecting a portion of the pulsed light is reflected by the plane of the plano-convex lens image, and an observation step in which a part of the pulsed light to observe a convex reflecting image reflected by the convex surface of the plano-convex lens, the pulse light to the multimode fiber based on the observation results of (c) flat reflecting image and convex reflecting image by adjusting the input condition, it is preferable to provide an adjustment step of adjusting the propagation mode of transmission of the pulsed light in the multimode fiber.

上記したパルス光伝送調整方法においては、マルチモードファイバを用いたパルス光の伝送について、マルチモードファイバへのパルス光の入力光学系として平凸レンズを設置するとともに、その平凸レンズからのパルス光の反射像を利用してパルス光の入力条件を調整している。 In pulsed optical transmission adjustment method described above, the transmission of the pulsed light using multi-mode fiber, we established a plano-convex lens as an input optics of the pulsed light to the multimode fiber, the reflected pulse light from the plano-convex lens and adjust the input condition of the pulse light by using an image. これにより、マルチモードファイバを用いてフェムト秒パルス光などの短パルス光が好適に伝送されるように、その入力条件、及びマルチモードファイバでの伝搬モードなどの伝送条件を調整することが可能となる。 Thus, as the short-pulse light such as femtosecond pulsed light using a multi-mode fiber is preferably transmitted, the input conditions, and can adjust the transmission conditions such as the propagation mode in the multimode fiber and Become.

本発明のパルス光伝送装置及びパルス光伝送調整方法によれば、パルス光の伝送にマルチモードファイバを用いるとともに、マルチモードファイバに対するパルス光の入力条件を所定の伝搬モードでの伝送が可能な条件とする入力光学系を用いることにより、マルチモードファイバを用いてフェムト秒パルス光などの短パルス光を好適に伝送することが可能となる。 According to the pulse optical transmission device and pulse optical transmission adjustment method of the present invention, with using multi-mode fiber for transmitting the pulsed light, which can input conditions of the pulsed light with respect to the multi-mode fiber transmission at a given propagation mode conditions and by using the input optical system, it is possible to suitably transmit a short pulse light such as femtosecond pulsed light using a multi-mode fiber.

以下、図面とともに本発明によるパルス光伝送装置、及びパルス光伝送調整方法の好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, the pulse light transmission device according to the present invention in conjunction with the accompanying drawings, and will be described in detail preferred embodiments of the pulse light transmission adjustment method. なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 The same reference numerals are assigned to the same elements in the description of the drawings, without redundant description. また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。 Also, drawing mounting dimensions ratio teeth, described Roh things door necessarily match the hand have not.

図1は、本発明によるパルス光伝送装置の第1実施形態の構成を模式的に示すブロック図である。 Figure 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a first embodiment of the pulse light transmission device according to the present invention. パルス光伝送装置1Aは、光ファイバを用いてフェムト秒パルス光などのパルス光を伝送する装置である。 Pulsed optical transmission apparatus 1A is an apparatus for transmitting pulsed light such as femtosecond pulsed light using an optical fiber. 本実施形態によるパルス光伝送装置1Aは、パルスレーザ光源10と、マルチモードファイバ15と、入力光学系20と、出力光学系25と、パルス光制御部30とを備えている。 Pulsed optical transmission apparatus 1A according to this embodiment includes a pulsed laser light source 10, a multimode fiber 15, the input optical system 20, and the output optical system 25, and a pulse-light control unit 30.

パルスレーザ光源10は、本伝送装置1Aでの伝送対象となる所定波長のパルス光(所定波長帯域のスペクトル成分を有するパルス光)を出射するパルス光源である。 Pulsed laser light source 10 is a pulsed light source for emitting pulse light having a predetermined wavelength to be transmission target in the present transmission apparatus 1A (pulse light having a spectral component of a predetermined wavelength band). また、このパルス光源10から出射されたパルス光を伝送するための光ファイバとして、マルチモードファイバ15が所定の伝送経路に沿って設置されている。 Further, as an optical fiber for transmitting the pulsed light emitted from the pulsed light source 10, a multimode fiber 15 is placed along a predetermined transmission path.

パルス光源10とマルチモードファイバ15との間には、入力光学系20が設けられている。 Between the pulse light source 10 and the multi-mode fiber 15, input optics 20 are provided. この入力光学系20は、パルス光源10から出射されたパルス光を、所定の入力条件でマルチモードファイバ15へと入力端15aから入力する光学系である。 The input optics 20, the pulsed light emitted from the pulsed light source 10, an optical system that inputs from the input end 15a to the multimode fiber 15 at a predetermined input condition. また、入力光学系20を構成する光学要素と、マルチモードファイバ15の入力端15a側の所定部分とは、好ましくは、図1に模式的に示すように、互いに位置決めされた状態で保持機構(制御機構)20aによって一体に保持される。 Further, the optical elements constituting the input optical system 20, the predetermined portion of the input end 15a side of the multimode fiber 15, preferably, as schematically shown in FIG. 1, the holding mechanism in a state of being located with respect to each other ( It is held together by a control mechanism) 20a.

入力光学系20は、マルチモードファイバ15へのパルス光の入力条件が、マルチモードファイバ15において所定の伝搬モードでのパルス光伝送が可能な条件、好ましくは基本モードだけが伝搬するシングルモードのパルス光伝送が可能な条件となるように構成されている。 Input optics 20, input conditions of the pulsed light to the multimode fiber 15, the pulsed light transmission possible conditions of the multimode fiber 15 in a predetermined propagation mode, preferably single mode only the fundamental mode is propagated pulse and it is configured such that the light transmission is a condition as possible. また、マルチモードファイバ15の出力端15b側には、必要に応じて出力光学系25が設けられる。 Further, the output end 15b side of the multimode fiber 15, output optical system 25 is provided as necessary.

また、パルス光源10と入力光学系20との間には、パルス光制御部30が設けられている。 Between the pulse light source 10 and the input optical system 20, the pulse light control unit 30 is provided. パルス光制御部30は、マルチモードファイバ15を伝送されるパルス光の伝送条件を制御するための制御手段である。 Pulsed-light control unit 30 is a control means for controlling the transmission condition of the transmitted pulsed light multimode fiber 15. このように、パルス光制御部30でパルス光の伝送条件を制御することにより、伝送装置1Aからの出力パルス光の特性を制御することができる。 Thus, by controlling the transmission condition of the pulsed light by pulsed light controller 30 can control the characteristics of the output pulse light from the transmission apparatus 1A. 本実施形態においては、このパルス光制御部30は、マルチモードファイバ15を伝送されるパルス光の分散補償条件を制御する分散補償部31と、パルス光に対して所定の変調を付与するための光変調部32とを含んで構成されている。 In the present embodiment, the pulse light control unit 30 includes a dispersion compensation unit 31 which controls the dispersion compensation condition of the transmitted pulsed light multimode fibers 15, for applying a predetermined modulation to the pulsed light It is configured to include a light modulation unit 32. なお、入力光学系20及びパルス光制御部30の構成等については、具体的には後述する。 The configuration and the like of the input optical system 20 and the pulse light control unit 30, specifically described below.

上記実施形態によるパルス光伝送装置1Aの効果について説明する。 Illustrating the effect of pulsed optical transmission apparatus 1A according to the above embodiment.

図1に示したパルス光伝送装置1Aにおいては、パルス光源10から出射されるパルス光を伝送する光ファイバとして、マルチモードファイバ15を用いている。 In pulsed optical transmission apparatus 1A shown in FIG. 1, as an optical fiber for transmitting the pulsed light emitted from the pulsed light source 10, it uses the multimode fiber 15. これにより、シングルモードファイバを用いた場合に比べて、例えば大きいエネルギーのパルス光の伝送など、様々な条件でのパルス光伝送が可能となる。 Thus, compared to a single-mode fiber, such as transmission, for example a large energy of the pulsed light, it is possible to pulse light transmission in various conditions. これは、フェムト秒パルス光などのパルス光を産業上の様々な分野に応用する上で非常に有用である。 This is very useful in the application of pulsed light, such as a femtosecond pulse light in various fields of the industry.

また、このマルチモードファイバ15を用いたパルス光伝送のため、マルチモードファイバ15に対するパルス光の入力条件を所定の伝搬モードでの伝送が可能な条件に設定する入力光学系20を設置している。 Further, the multimode fiber 15 for pulsed light transmission using, are installed an input optical system 20 for setting the input conditions of the pulsed light to the multimode fiber 15 in the transmission capable conditions in a given propagation mode . このような入力光学系20を設けることにより、マルチモードファイバ15を用いてフェムト秒パルス光などの短パルス光を好適に伝送することが可能となる。 By providing such an input optical system 20, it is possible to suitably transmit a short pulse light such as femtosecond pulsed light using a multi-mode fiber 15. 例えば、マルチモードファイバ15の光軸に対してパルス光の入力軸を充分な精度で一致させ、マルチモードファイバ15の中心近傍の位置にパルス光を入力することにより、基本モードだけが伝搬するパルス光のシングルモード伝送を実現することも可能である。 For example, to match with sufficient accuracy the input shaft of the pulse light to the optical axis of the multimode fiber 15, by inputting the pulse light at the position near the center of the multimode fiber 15, pulse only the fundamental mode is propagated it is also possible to realize a single mode transmission of light.

ここで、伝送対象となるパルス光を出射するパルス光源としては、パルス光伝送装置の用途等に応じて様々なものを適用して良いが、特に、パルス幅が1ps以下のパルスレーザ光を出射するパルスレーザ光源を用いることが好ましい。 Here, the pulse light source that emits pulsed light as the transmission target, may be applied to various ones depending on the application of the pulsed optical transmission device. In particular, the pulse width of the emission of the following pulsed laser light 1ps it is preferable to use a pulsed laser light source for. 上記構成のパルス光伝送装置1Aは、特にこのようなフェムト秒領域で短パルス幅のパルス光の伝送、例えば、広帯域のスペクトル成分を有するフェムト秒パルス光の伝送に対して有効である。 Pulsed optical transmission apparatus 1A of the above structure, in particular the transmission of the pulsed light of a short pulse width in such a femtosecond, for example, effective against the transmission of femtosecond pulse light having a spectral component of the broadband. このようなパルスレーザ光源としては、例えば、チタンサファイアレーザがある。 Such pulsed laser light source, for example, a titanium sapphire laser. また、このようなパルス光源は、単一のパルス光を出射する構成、または、複数のパルス光を合成して出射する構成として良い。 Further, such a pulse light source configured to emit a single pulse light, or may be configured to emit by synthesizing a plurality of pulsed light.

また、パルス光源として、レーザ光源を1次光源とし、1次光源から供給されたレーザ光を媒質中で伝搬させることによって発生する2次的な光を伝送対象のパルス光として出射する構成を用いても良い。 Further, as the pulse light source, a laser light source as a primary light source, using a configuration for emitting the secondary light generated by propagating the supplied laser beam in the medium as a light pulse to be transmitted from the primary light source and it may be. このような2次的な光の発生に用いられる媒質としては、例えばフォトニック結晶、非線形光学結晶などが挙げられる。 The medium used for the generation of such secondary light, for example, a photonic crystal, and the like nonlinear optical crystal.

また、入力光学系20において制御されるパルス光のマルチモードファイバ15への入力条件としては、具体的には例えば、入力端15aでのパルス光の入力位置(集光位置)の他、集光径、開口数、光強度、伝搬方向、空間分布、または入力する際の波面の傾き、あるいはそれらの組合せがある。 Further, as the input condition to the multimode fiber 15 of the pulse light is controlled at the input optical system 20, specifically, for example, other input position of the pulse light at the input end 15a (condensing position), the condenser diameter, numerical aperture, the light intensity, propagation direction, the tilt of the wavefront at the time of the spatial distribution or the input, or combinations thereof. また、パルス光の伝送に用いるマルチモードファイバとしては、グレーデッドインデックス型のマルチモードファイバを用いることが好ましい。 As the multi-mode fiber is used for transmitting the pulsed light, it is preferable to use a multi-mode fiber of the graded index type. あるいは、ステップインデックス型のマルチモードファイバを用いても良い。 Alternatively, it may be used a multi-mode fiber of the step index type.

さらに、上記したパルス光伝送装置1Aでは、パルス光源10及びマルチモードファイバ15に対し、入力光学系20に加えて、パルス光制御部30を設けている。 Further, the pulse light transmission device 1A described above with respect to pulse light source 10 and the multi-mode fiber 15, in addition to the input optics 20, it is provided with a pulse light control unit 30. このようなパルス光制御部30でパルス光の伝送条件を制御することにより、伝送装置1Aからの出力パルス光として、好適な特性のパルス光を得ることができる。 By controlling the transmission condition of the pulse light in such a pulsed-light control unit 30, it is possible as an output pulse light from the transmission device 1A, obtaining a pulse light suitable properties. 特に、パルス光の伝送においては、マルチモードファイバ15での分散が問題となる。 In particular, in the transmission of the pulsed light, the dispersion of the multimode fiber 15 becomes a problem. これに対して、パルス光制御部30は、上記したように、マルチモードファイバ15においてパルス光に生じる分散を補償する分散補償手段の機能を有し、伝送条件としての分散補償条件を制御するように構成されている。 This Nitaishite, pulse light control part 30 teeth, above other Yo two, multi-mode fiber 15 Nioite pulse light two resulting dispersion wo compensation dispersion compensation means Roh function wo have, transmission conditions Toshite field dispersion compensation conditions wo control to Yo It is configured.

このパルス光制御部30については、分散補償条件以外の伝送条件についても制御する構成としても良い。 This pulse light control unit 30 may be configured to control also transmission conditions other than the dispersion compensating condition. そのような制御対象としては、例えばパルス光の波形がある。 Such controlled object, there is the waveform of the example the pulse light. この場合、制御されるパルス光の波形のパラメータとしては、例えば、パルス光の時間波形の形状自体、パルス幅、パルス強度、などが挙げられる。 In this case, the parameters of the waveform controlled by the pulsed light, for example, the shape itself of the pulse light time waveform, pulse width, pulse intensity, and the like.

また、図1の構成では、パルス光制御部30は、パルス光に変調を付与する光変調部32を有している。 In the configuration of FIG. 1, the pulsed light control unit 30 includes a light modulation unit 32 for imparting modulation to the pulsed light. このような光変調部32を用いることにより、例えばパルス光への所望の情報の付加など、様々なパルス光伝送の制御が可能となる。 By using such an optical modulation unit 32, for example, the addition of the desired information to the pulsed light, it is possible to control the various pulsed light transmission. 光変調部32によるパルス光の変調については、具体的には、パルス光源10から出射されるパルス光に対し、その波長毎の振幅(強度)、位相、及び偏光の少なくとも1つを変調する構成とすることが好ましい。 The modulation of the pulsed light by the light modulation unit 32, specifically, with respect to pulsed light emitted from the pulse light source 10, the amplitude of each wavelength (intensity), and modulation phase, and at least one polarization arrangement it is preferable that the.

なお、このパルス光制御部30については、図1ではマルチモードファイバ15に対して入力側に配置しているが、出力側に配置する構成としても良く、あるいは、入力側及び出力側の両方に配置する構成としても良い。 Note that the pulsed light control unit 30, although disposed on the input side of the multimode fiber 15 in FIG. 1 may be configured to be placed on the output side, or on both the input side and the output side it may be arranged. 一般には、パルス光制御部30は、マルチモードファイバ15の入力側及び出力側の少なくとも一方においてパルス光を制御する構成であれば良い。 In general, the pulse light control unit 30, the input side and the output side of the multimode fiber 15 may be a configuration for controlling the pulsed light in at least one. 例えば、パルス光を変調して情報を付加した状態で伝送する場合、パルス光制御部30のうちでパルス光への情報の付加に用いる部分をマルチモードファイバ15の入力側に、分散補償などの伝送条件の制御等に用いる部分を入力側または出力側に配置する構成を用いることができる。 For example, when transmitting in a state that modulates the pulsed light is added information, a portion to be used for the additional information to the pulse light of the pulse light control unit 30 on the input side of the multi-mode fiber 15, such as dispersion compensation it can be used a configuration that arranged at the input or output side for the portion that is to be used in the control of transmission conditions.

また、パルス光制御部30の具体的な構成及び機能については、図1に示した構成に限定されるものではなく、様々な構成を用いて良い。 Further, a specific configuration and functions of the pulse light control unit 30 is not limited to the configuration shown in FIG. 1, it may be used a variety of configurations. 例えば、光変調部32によるパルス光に対する変調の付与は、不要であれば行わない構成としても良い。 For example, application of modulation by the optical modulation unit 32 to the pulse light may be configured not to perform if unnecessary. また、分散補償部31による分散補償、及び光変調部32による変調の付与は、必ずしも別個に行う構成でなくても良い。 Further, the dispersion compensation by the dispersion compensator 31, and the application of modulation by the optical modulation section 32 may not necessarily be carried out separately configured. したがって、分散補償部31及び光変調部32としては、別々の光学系を用いる構成、あるいは、単一の光学系を用いる構成のいずれも可能である。 Accordingly, the dispersion compensator 31 and the light modulating unit 32, configured using separate optical systems, or it can be either a configuration using a single optical system. また、入力光学系20及びパルス光制御部30の全体を、両者の機能を併せ持つ単一の光学系から構成することも可能である。 Further, the entire input optical system 20 and the pulse light control unit 30, can be constructed from a single optical system which combines both functions.

図2は、本発明によるパルス光伝送装置の第2実施形態の構成を模式的に示すブロック図である。 Figure 2 is a block diagram schematically showing the configuration of a second embodiment of the pulse light transmission device according to the present invention. 本実施形態によるパルス光伝送装置1Bは、図1に示した構成に加えて、伝送評価部40と、伝送制御部45とを備えている。 Pulsed optical transmission apparatus 1B according to this embodiment, in addition to the configuration shown in FIG. 1, includes a transmission evaluating part 40, and a transmission control unit 45.

伝送評価部40は、マルチモードファイバ15によるパルス光の伝送状況を評価する評価手段である。 Transmission evaluation unit 40 is an evaluation means for evaluating the transmission state of the pulsed light by the multi-mode fiber 15. 具体的には、伝送評価部40は、パルス光源10から出射されてマルチモードファイバ15の入力端15aへと入力されるパルス光、またはマルチモードファイバ15を伝送されて出力端15bから出力されるパルス光の一方または両方を計測し、その計測結果を参照してマルチモードファイバ15でのパルス光の伝送状況を評価する。 Specifically, the transmission evaluating part 40 is output from the transmitted output terminal 15b pulsed light or multimode fiber 15 is inputted to the input terminal 15a of the multimode fiber 15 is emitted from the pulse light source 10 one or both of the pulsed light is measured, to assess the transmission state of the pulsed light in the multimode fiber 15 with reference to the measurement result. この伝送評価部40での伝送状況の評価結果は、伝送制御部45へと入力されている。 Evaluation results of the transmission conditions in the transmission evaluation unit 40 is input to the transmission control unit 45. 伝送制御部45は、伝送評価部40によるパルス光の伝送状況の評価結果に基づいて、入力光学系20及びパルス光制御部30の少なくとも一方の動作を制御する制御手段である。 Transmission control unit 45, based on the evaluation result of the transmission state of the pulsed light by the transmission evaluation unit 40, a control unit for controlling the operation of at least one of the input optical system 20 and the pulse light control unit 30.

このように、伝送評価部40及び伝送制御部45を備えた構成では、マルチモードファイバ15でのパルス光の実際の伝送状況に応じて、精度良くパルス光伝送を制御することが可能となる。 Thus, in the configuration provided with a transmission evaluating part 40 and the transmission control unit 45, according to the actual transmission state of the pulsed light in the multimode fiber 15, it is possible to precisely control the pulse light transmission. 例えば、伝送制御部45によってパルス光制御部30の動作を制御した場合、伝送装置1Bからの出力パルス光の波形等を精度良く制御することができる。 For example, when controlling the operation of the pulse light control unit 30 by the transmission control unit 45, it is possible to accurately control the waveform and the output pulse light from the transmission device 1B. また、伝送制御部45によって入力光学系20の動作を制御した場合、マルチモードファイバ15でのパルス光の伝送の伝搬モードを精度良く制御することができる。 Also, when controlling the operation of the input optical system 20 by the transmission control unit 45, it is possible to accurately control the transmission modes of propagation of the pulsed light in the multimode fiber 15.

なお、入力光学系20においてマルチモードファイバ15へのパルス光の入力条件を制御する場合には、マルチモードファイバ15に対するパルス光の入射位置、及び入射角度を制御することが好ましい。 Incidentally, in the case of controlling the input conditions of the pulsed light to the multimode fiber 15 at the input optical system 20, the incident position of the pulsed light with respect to the multi-mode fiber 15, and it is possible to control the angle of incidence preferred. このような入力条件の制御は、入力光学系20を構成する各光学要素に対して調整機構を付加することによって実現できる。 Control of such an input condition can be achieved by adding an adjusting mechanism with respect to the optical elements constituting the input optics 20. このような調整機構としては、例えば、光学要素の3次元的な位置や傾きを調整する機構を付加すれば良い。 Such adjustment mechanism, for example, may be added a mechanism for adjusting the three-dimensional position and inclination of the optical element. あるいは、入力光学系20側ではなく、マルチモードファイバ15の位置や傾きを調整する構成としても良い。 Alternatively, instead of the input optics 20, it may be configured to adjust the position and inclination of the multimode fiber 15.

本発明によるパルス光伝送装置の具体的な構成、及びマルチモードファイバでのパルス光の伝送条件を調整するためのパルス光伝送調整方法についてさらに説明する。 Further described pulsed optical transmission adjustment method for adjusting the transmission condition of the pulsed light in the specific structure, and a multi-mode fiber of the pulse light transmission device according to the present invention.

図3は、パルス光伝送装置に用いられる入力光学系の一例を示す構成図である。 Figure 3 is a block diagram showing an example of an input optical system used in the pulsed optical transmission device. 本構成例においては、入力光学系20を構成する光学要素として、パルス光源10から出射されたパルス光を集光しつつマルチモードファイバ15へと入力するための平凸レンズ22を用いている。 In this configuration example, as the optical elements constituting the input optics 20, it is used plano-convex lens 22 to enter into the multimode fiber 15 while condensing the pulsed light emitted from the pulsed light source 10.

具体的には、図3においては、平凸レンズ22の2つのレンズ面のうち、マルチモードファイバ15側のレンズ面が平面(平坦面)22a、パルス光源10側のレンズ面が凸面22bとなっている。 Specifically, in FIG. 3, the two lens surfaces of the plano-convex lens 22, the lens surface of the multimode fiber 15 side plane (flat surface) 22a, the lens surface of the pulsed light source 10 side is convex 22b there. また、パルス光源10と平凸レンズ22との間には、パルス光源10からマルチモードファイバ15へと向かうパルス光が開口部21cを通過するアパーチャ21が設置されており、これらのアパーチャ21及び平凸レンズ22によって入力光学系20が構成されている。 Between the pulse light source 10 and the plano-convex lens 22, the pulsed light towards the multi-mode fiber 15 from the pulsed light source 10 is installed apertures 21 passing through the opening portion 21c is, these apertures 21 and plano-convex lens an input optical system 20 is constituted by 22.

このような構成により、パルス光源10からのパルス光をマルチモードファイバ15へと好適な入力条件で入力することができる。 With this configuration, it is possible to input the pulse light from the pulse light source 10 with a suitable input conditions to the multimode fiber 15. また、このような平凸レンズ22は、マルチモードファイバ15へのパルス光の入力条件、及びマルチモードファイバ15でのパルス光の伝送条件の調整、設定を行う上でも有用である。 Moreover, such a plano-convex lens 22, the input conditions of the pulsed light to the multimode fiber 15, and adjustment of the transmission conditions of the pulsed light in the multimode fiber 15, which is also useful for setting.

具体的には、入力光学系20の平凸レンズ22を利用したパルス光伝送調整方法では、まず、パルス光源10、マルチモードファイバ15、及び平凸レンズ22を、それぞれ所定の位置関係となる初期位置に設置する(設置ステップ)。 Specifically, the pulsed optical transmission adjustment method using a plano-convex lens 22 of the input optics 20, first, the pulse light source 10, a multimode fiber 15, and a plano-convex lens 22, each initial position which is a predetermined positional relationship to install (installation step). 続いて、パルス光源10からマルチモードファイバ15へとパルス光を出射させ、平凸レンズ22の平面22aでパルス光の一部が反射された平面反射像、及び凸面22bでパルス光の一部が反射された凸面反射像を観察する(観察ステップ)。 Subsequently, to the multimode fiber 15 from the pulsed light source 10 to emit pulsed light, planar reflected image portion of the pulsed light is reflected by the plane 22a of the plano-convex lens 22, and a part of the pulsed light is convex 22b reflection observing the convex reflecting image formed (observation step).

そして、平面反射像、及び凸面反射像の観察結果に基づいて、マルチモードファイバ15へのパルス光の入力条件を調整する。 The planar reflection image, and based on the observation of convex reflecting image, to adjust the input conditions of the pulsed light to the multimode fiber 15. 具体的には、平凸レンズ22の平面22aからの平面反射像の中心位置、及び凸面22bからの凸面反射像の中心位置が、マルチモードファイバ15へと入力されるパルス光の中心軸と一致するように、パルス光源10、平凸レンズ22、及びマルチモードファイバ15の位置関係を調整する。 Specifically, the center position of the plane reflection images from the plane 22a of the plano-convex lens 22, and the center position of the convex reflection images from the convex surface 22b coincides with the pulsed beam central axis of which is input to the multimode fiber 15 as described above, to adjust the position relationship between the pulse light source 10, a plano-convex lens 22, and the multi-mode fiber 15. これにより、パルス光の伝送の伝搬モードなど、マルチモードファイバ15でのパルス光の伝送条件が調整される(調整ステップ)。 Thus, like the pulsed light transmission propagation modes of the transmission conditions of the pulsed light in the multimode fiber 15 is adjusted (adjusting step).

このように、平凸レンズ22からの反射像を利用してパルス光の入力条件を調整する調整方法によれば、マルチモードファイバ15を用いてフェムト秒パルス光などの短パルス光が好適に伝送されるように、その入力条件、及びマルチモードファイバ15での伝搬モードなどの伝送条件を調整することが可能となる。 Thus, according to the method of adjusting the input conditions of the pulse light by using a reflected image from the plano-convex lens 22, the short pulse light such as femtosecond pulsed light using a multi-mode fiber 15 is suitably transmitted so that, it becomes possible to adjust the input conditions, and the transmission conditions such as propagation modes in multimode fiber 15.

また、平凸レンズ22からのパルス光の反射像の観察方法については、パルス光源10及び平凸レンズ22の間に配置されたアパーチャ21を用いて平面反射像及び凸面反射像を観察することが好ましい。 Also, the observation method of the reflected image of the pulse light from the plano-convex lens 22, it is preferable to observe the planar reflecting image and convex reflection image using an aperture 21 disposed between the pulsed light source 10 and the plano-convex lens 22. このような構成によれば、平凸レンズ22を含む入力光学系20によるマルチモードファイバ15へのパルス光の入力条件の調整を、確実かつ簡単な方法で実行することが可能となる。 According to such a configuration, it is possible to adjust the input conditions of the pulsed light to the multimode fiber 15 by the input optical system 20 including a plano-convex lens 22, to perform in a reliable and simple manner. 一般には、パルス光源10及び平凸レンズ22の間の所定位置に配置された板状部材を用いて平面反射像及び凸面反射像の観察を行う構成とすることが好ましい。 Generally, it is preferred to adopt a configuration in which to observe the planar reflecting image and convex reflection image using arranged plate-like member at a predetermined position between the pulse light source 10 and the plano-convex lens 22. また、このような板状部材については、パルス光の入力条件の調整等を終えた後、取り外しが可能な機構を有する構成としても良い。 Further, for such plate-like member, after finishing the adjustment of the input conditions of the pulsed light may be configured to have a mechanism capable of removably.

図4は、図3に示した平凸レンズ22を含む入力光学系20を用いて行われるパルス光伝送調整方法について示す模式図である。 Figure 4 is a schematic diagram showing the pulse light transmission adjustment method performed by using the input optical system 20 which includes a plano-convex lens 22 shown in FIG. この図4では、その中心位置に円形状の開口部21cが設けられたアパーチャ21を、平凸レンズ22側から見た状態で示し、その下流側の面である反射像観察面21a、観察面21a上に投映された平凸レンズ22の平面22aからの平面反射像A、及び観察面21a上に投映された凸面22bからの凸面反射像Bを図示している。 In FIG. 4, an aperture 21 in which a circular opening portion 21c is provided at the center position, the flat shown when viewed from the convex lens 22 side, the reflection image observation plane 21a is a surface on the downstream side, the observation plane 21a It illustrates a convex reflecting image B from the transmission mirrored convex surface 22b planar reflected image a from the transmission mirrored flat plane 22a of the convex lens 22, and onto the viewing surface 21a upward. また、図中においては、反射像A、Bのそれぞれを、斜線を付して模式的に示している。 Also, in in the figure, the reflected image A, respectively B, and schematically shows by hatching.

平凸レンズ22を介したマルチモードファイバ15へのパルス光の入力条件が好適に調整された状態では、図4に示すように、平面反射像A、及び凸面反射像Bのいずれも、アパーチャ21の中心軸上の位置を中心とする円形状の光像となる。 In a state where the input conditions of the pulsed light to the multimode fiber 15 via the plano-convex lens 22 is suitably adjusted, as shown in FIG. 4, the flat reflecting image A, and none of the convex reflecting image B, the aperture 21 a circular light image around the position on the central axis. また、これらの反射像A、Bのうち、凸面反射像Bは、反射面となる平凸レンズ22の凸面22bの形状により平凸レンズ22からアパーチャ21へと広がりつつ入射するため、その像の大きさが平面反射像Aよりも大きくなっている。 Further, among these reflected images A, B, for incident convex reflecting image B is the shape of the convex surface 22b of the plano-convex lens 22 serving as a reflecting surface spreading from the plano-convex lens 22 to the aperture 21, the size of the image There is larger than the planar reflected image A. これら2種類の反射像A、Bを利用し、反射像A、Bがアパーチャ21の観察面21a上で同心円状のパターンとなるように調整することにより、マルチモードファイバ15へのパルス光の入力条件の調整を、簡単な入力光学系20の構成及び調整方法で実現することができる。 Utilizing these two reflection images A, B, reflected image A, by B is adjusted to be concentric pattern on the viewing surface 21a of the aperture 21, the pulsed light to the multimode fiber 15 input the adjustment of the conditions, it is possible to realize a structure and method of adjusting simple input optics 20. なお、マルチモードファイバ15へのパルス光の具体的な入力条件については、上記したように、マルチモードファイバ15の中心近傍の位置にパルス光を入力することが好ましい。 A specific input conditions of the pulsed light to the multimode fiber 15, as described above, it is preferable to input the pulse light to a position near the center of the multimode fiber 15.

上記した入力条件でパルス光源10とマルチモードファイバ15とを接続した場合、マルチモードファイバ15における高次伝搬モードでのパルス光の伝送を抑制して、光ファイバとしてマルチモードファイバ15を用いたにもかかわらず、実質的に基本モードだけが伝搬するパルス光のシングルモード伝送が実現可能である。 When connecting the pulse light source 10 and the multimode fiber 15 at the input conditions described above, to suppress the transmission of the pulsed light in high-order propagation mode in a multimode fiber 15, to using a multi-mode fiber 15 as the optical fiber Despite a substantially single-mode transmission of the pulse light only the fundamental mode is propagated it can be realized. また、パルス光の空間モードについては、マルチモードファイバ15から出力されるパルス光の空間モードを、ガウス型の強度分布に近い良好な分布形状とすることが好ましいと考えられる。 Further, the spatial modes of the pulsed light, the spatial mode of the pulse light output from the multimode fiber 15, it is considered preferable to a good distribution shape close to Gaussian intensity distribution. したがって、このような空間モードについても考慮しつつ、入力光学系20によるパルス光の入力条件を調整することが望ましい。 Thus, taking into account also this space mode, it is desirable to adjust the input conditions of the pulsed light by the input optics 20.

なお、マルチモードファイバ15の入力端15aの端面が平面形状に研磨されている場合には、平凸レンズ22の平面22a、凸面22bからのパルス光の反射像に加えて、マルチモードファイバ15の入力端15aからの反射像をも入力条件の調整に利用することとしても良い。 In the case where the end face of the input end 15a of the multimode fiber 15 is polished to a planar shape, the plane 22a of the plano-convex lens 22, in addition to the reflected image of the pulse light from the convex surface 22b, the input of the multimode fiber 15 it may be utilized to adjust the input condition also a reflection image from the end 15a. これにより、入力条件の調整をさらに精度良く行うことができる。 This makes it possible to more accurately adjust the input conditions.

また、このように入力条件の調整を行うための入力光学系の構成としては、一般には、入力光学系20が、パルス光を集光しつつマルチモードファイバ15へと入力するためのレンズを有する構成とすれば良い。 As the structure of the input optical system for adjusting the input conditions Thus, in general, the input optical system 20 has a lens for inputting to the multimode fiber 15 while condensing the pulsed light configuration and it should be. このような構成によっても、マルチモードファイバ15へのパルス光の入力条件の調整を、簡単な入力光学系20の構成及び調整方法で実現することができる。 With such a configuration, the adjustment of input conditions of the pulsed light to the multimode fiber 15 can be realized with a configuration and a method of adjusting simple input optics 20. この場合のレンズとしては、平凸レンズに限らず、両面が凸面のレンズを用いても良い。 The lens in this case is not limited to a plano-convex lens, both surfaces may be used a convex surface of the lens.

また、この場合のレンズからの反射像の観察については、入力光学系は、パルス光源及びレンズの間の所定位置に設置されたアパーチャなどの板状部材を有し、板状部材は、レンズの光出射側(マルチモードファイバ側)の面でパルス光の一部が反射された第1の反射像、及びレンズの光入射側(パルス光源側)の面でパルス光の一部が反射された第2の反射像の観察に用いることが可能に構成されていることとすれば良い。 Moreover, the observation of the reflected image from the lens in this case, the input optical system has a plate-like member such as an aperture disposed at a predetermined position between the pulsed light source and a lens, the plate-like member, the lens the first reflection image portion of the pulsed light is reflected by the light exit side surface (multimode fiber side), and the lens portion of the pulsed light in terms of light-incident side (the pulse light source side) of the reflected it may be set to be be used for the observation of the second reflection images are configured to be.

また、上記した例では、パルス光源10から供給されるパルス光が概ね均一な平面波であることを前提としているが、パルス光の波面が不均一である場合には、空間フィルタ等を介して波面を均一とした後にマルチモードファイバ15へと入力することが好ましい。 Further, in the above example, it is assumed that the pulse light is supplied from the pulse light source 10 is generally uniform plane wave, when the wave front of the pulse light is uneven, through the spatial filter and the like wavefront it is preferable that the input to the multimode fiber 15 after the uniform. また、平凸レンズなどのレンズを用いた構成の入力光学系20においても、パルス光制御部30については、入力光学系20とは別個の光学系として設置する構成、あるいは入力光学系20によってパルス光制御部30を兼ねる構成のいずれも可能であることは、図1に関して上述した通りである。 Also in the input optical system 20 of the configuration using lenses, such as plano-convex lens, the pulse light control unit 30, the configuration of the input optical system 20 is installed as a separate optical system, or pulsed light by the input optics 20 it is also possible any configuration which also serves as a control unit 30 is as described above with respect to FIG.

図5は、パルス光伝送装置に用いられるパルス光制御部の一例を示す構成図である。 Figure 5 is a block diagram showing an example of the pulsed light control unit for use in pulsed optical transmission device. 本構成例においては、パルス光制御部30は、波形整形器36と、伸張器37とを有して構成されている。 In this configuration example, the pulse light control unit 30, a waveform shaper 36, and is configured and a decompressor 37.

波形整形器36は、例えば、入力されたパルス光を回折格子やプリズム等の分光素子によって分光し、その各スペクトル成分(波長成分)に対して変調素子によって変調を付与した後にスペクトル成分を合波するように構成される。 The waveform shaper 36, for example, spectrally the input pulse light by the spectroscopic element such as a diffraction grating or a prism, combines the spectral components after applying the modulation by the modulation element with respect to their respective spectral components (wavelength components) configured to. 図5においては、波形整形器36は、パルス光源10からのパルス光を分光する回折格子36a、分光された光を結像する円筒凹面ミラー36b、凹面ミラー36bから入射されるパルス光の各スペクトル成分に対して位相変調を付与する空間光変調器36c、変調された光を集光する円筒凹面ミラー36d、及び集光された光を合波して変調後のパルス光とする回折格子36eから構成されている。 In FIG. 5, a waveform shaper 36, a diffraction grating 36a that splits pulsed light from the pulsed light source 10, a cylindrical concave mirror 36b for imaging the dispersed light, the spectrum of the incident pulse light from the concave mirror 36b component Nitaishite phase modulation wo grant to spatial light modulation vessel 36c, modulated other light wo condensed to a cylindrical concave mirror 36d, Oyobi condensed other light wo multiplexed hand modulation rear field pulse light door to the diffraction grating 36e scolded It is configured.

また、伸張器37は、回折格子やプリズム等の分光素子によってパルス光の各スペクトル成分に対して2次の位相変調を付与するように構成される。 The decompressor 37 is configured to impart a second-order phase modulation for each spectral component of the pulsed light by the spectroscopic element such as a diffraction grating or a prism. 図5においては、伸張器37は、波形整形器36からのパルス光を分光する回折格子37b、分光されたパルス光の各スペクトル成分に対して位相変調を付与するための回折格子37c、及び全反射ミラー37dから構成されている。 In FIG. 5, the decompressor 37, the diffraction grating 37b for dispersing the light pulse from the waveform shaper 36, the diffraction grating 37c for imparting a phase modulation for each spectral component of the spectral pulse light, and the total and a reflection mirror 37d.

また、この伸張器37には、波形整形器36の回折格子36eと、伸張器37の回折格子37bとの間に、一部反射ミラー37aが配置されている。 Further, this stretcher 37, a diffraction grating 36e of the waveform shaper 36, between the diffraction grating 37b of the stretcher 37, a portion reflecting mirror 37a is arranged. この一部反射ミラー37aは、波形整形器36から入力された光を回折格子37bへと透過させるとともに、回折格子37bからの光を反射して入力光学系20へ向けて出力するために用いられる。 This part reflecting mirror 37a, along with transmitting light input from the waveform shaper 36 to the diffraction grating 37b, is used to output to reflect light from the diffraction grating 37b to the input optics 20 .

図5に示した構成のパルス光制御部30を用いたパルス光の波形等の制御について説明する。 It will be described the control of the waveform or the like of the pulse light using pulse light control unit 30 of the configuration shown in FIG. まず、波形整形器36に入力されたパルス光源10からのパルス光は、回折格子36aによって分光された後、円筒凹面ミラー36bによって各スペクトル成分がフーリエ面上に空間的に分離した状態で結像される。 First, the pulse light from the pulse light source 10 is input to the waveform shaper 36, after being split by the diffraction grating 36a, imaged by the cylindrical concave mirror 36b in a state in which each spectral component is spatially separated on the Fourier plane It is. このフーリエ面上に配置された空間光変調器36cでは、これらのパルス光のスペクトル成分に対して、それぞれ独立した位相変調が付与される。 In the Fourier plane being arranged on the spatial light modulator 36c, with respect to the spectral components of these light pulses, each independent phase modulation is applied. 変調されたパルス光のスペクトル成分は、円筒凹面ミラー36d及び回折格子36eによって合波される。 Spectral components of the modulated pulse light is multiplexed by a cylindrical concave mirror 36d and the diffraction grating 36e. この波形整形器36では、主として、伸張器37では補正しきれない分の補正が行われる。 In the waveform shaper 36, mainly, the amount of correction that can not be corrected in the stretcher 37 is performed.

また、伸張器37に入力された波形整形器36からのパルス光は、回折格子37b、37cによって2次の位相変調が付与された後、全反射ミラー37dによって反射され、再び回折格子37c、37bで回折されて、反射ミラー37aを介して出力される。 Further, the pulse light from the decompressor 37 the waveform shaper 36 is input to the diffraction grating 37b, after the second-order phase modulation imparted by 37c, is reflected by the total reflection mirror 37d, again the diffraction grating 37c, 37b in is diffracted, it is outputted through the reflection mirror 37a. この伸張器37では、主として、2次の位相分散に対する補正が行われる。 In the stretcher 37, mainly, the correction for secondary phase dispersion is performed. なお、このような構成において、全反射ミラー37dを紙面に対して垂直方向にあおることにより、回折格子37b、37cの位置では入力時と出力時とでパルス光の位置が上下に分離され、変調後のパルス光の取り出しが容易となる。 Note that in this configuration, by incite vertically total reflection mirror 37d to the plane, the position of the pulsed light is vertically separated by the diffraction grating 37b, and when the input is at the position 37c at the time of output, modulation extraction of the pulsed light is facilitated after. この場合、例えば、一部透過ミラー37aを全反射ミラーとし、パルス光の出力光路のみに対して配置する構成としても良い。 In this case, for example, a partial transmission mirror 37a and the total reflection mirror, may be disposed only to the output optical path of the pulsed light.

このように波形整形器36及び伸張器37を有するパルス光制御部30は、分散補償部31及び光変調部32の機能を併せ持っている。 The pulse light control unit 30 having a waveform shaper 36 and expander 37 as has functions of a dispersion compensator 31 and the light modulating section 32. また、パルス光制御部30については、図5に示した構成例以外にも、様々な構成を用いて良い。 Further, the pulse light control unit 30, in addition to the configuration example shown in FIG. 5, may be used a variety of configurations. 例えば、図5において、波形整形器36と伸張器37との設置順序は逆でも良く、また、いずれか一方のみを設置する構成としても良い。 For example, in FIG. 5, the installation order of the stretcher 37 and the waveform shaper 36 may be reversed, or may be configured to install only one. また、パルス光制御部30に用いられる光変調器としては、位相パターンを制御可能な空間光変調器や固定位相パターンの光変調器などの位相変調素子を用いることができる。 Further, as the light modulator used in pulsed-light control unit 30, it is possible to use a phase modulation element such as an optical modulator of a controllable spatial light modulator and fixed phase pattern phase pattern. あるいは、空間光変調器の前後に偏光子を配置することにより、パルス光の各スペクトル成分に対して強度変調を付与することも可能である。 Alternatively, by arranging a polarizer before and after the spatial light modulator, it is also possible to impart strength modulation for each spectral component of the pulse light.

図6は、パルス光伝送装置の他の例を示す構成図である。 Figure 6 is a diagram showing another example of the pulse light transmission device. 本構成例においては、図5に示した構成に加えて、伝送評価部40として機能するパルス幅計測器41と、伝送制御部45とを備えている。 In the present configuration example, in addition to the configuration shown in FIG. 5, a pulse width measuring device 41 which functions as a transmission evaluating part 40, and a transmission control unit 45.

パルス幅計測器41は、マルチモードファイバ15を伝送されて出力端から出力されるパルス光のパルス幅を計測する計測手段である。 The pulse width measuring instrument 41 is a measuring means for measuring the pulse width of the outputted pulse light multimode fiber 15 from the output end is transmitted. 本構成例では、このパルス幅計測器41による出力パルス光のパルス幅の計測結果に基づいて、マルチモードファイバ15でのパルス光の伝送状況が評価される。 In this configuration example, based on the measurement result of the pulse width of the output pulse light by the pulse width measuring instrument 41, the transmission status of the pulsed light in the multimode fiber 15 is evaluated. 伝送制御部45は、図2に関して上述したように、伝送評価部40であるパルス幅計測器41による評価結果に基づいて、入力光学系20及びパルス光制御部30の少なくとも一方の動作を制御する。 Transmission control unit 45, as described above with respect to FIG. 2, on the basis of the evaluation result by the pulse width measuring instrument 41 is a transmission evaluating part 40, controls the operation of at least one of the input optical system 20 and the pulse light control unit 30 . このような伝送条件の制御は、例えば、マルチモードファイバ15での伝送によって生じる出力パルス光の広がりが小さい場合を好ましい伝送状況とする制御基準に基づいて実行することができる。 Such control of the transmission conditions, for example, can be performed based on the control reference to preferred transmission state where the spread of the output pulsed light is less caused by the transmission in multimode fiber 15.

伝送制御部45によってパルス光制御部30の動作を制御する場合、図6に示した構成では、伝送制御部45が波形整形器36の空間光変調器36cでの位相変調パターンを制御する構成を用いることができる。 When controlling the operation of the pulse light control unit 30 by the transmission control unit 45, in the configuration shown in FIG. 6, the configuration of transmission control unit 45 controls the phase modulation pattern of the spatial light modulator 36c of the waveform shaper 36 it can be used. あるいは、パルス光制御部30の他の光学要素を制御する構成としても良い。 Alternatively, it may be configured to control other optical elements of the pulse light control unit 30.

また、伝送制御部45によって入力光学系20の動作を制御する場合、伝送制御部45が入力光学系20に設けられた集光レンズ(例えば図3に示した平凸レンズ22)の位置及び傾きを制御する構成を用いることができる。 Also, when controlling the operation of the input optical system 20 by the transmission control unit 45, the position and inclination of the transmission control unit 45 is provided in the input optical system 20 condensing lens (e.g., plano-convex lens 22 shown in FIG. 3) it can employ the structure for controlling. また、パルス光の伝送に用いられるマルチモードファイバ15に制御機構が付加されている場合には、マルチモードファイバ15の入射端の位置及び傾きを制御する構成としても良い。 Also, when the multi-mode fiber 15 to the control mechanism used for transmission of the pulsed light is added, it may be configured to control the position and inclination of the entrance end of the multimode fiber 15.

以下、図6に示した構成を参照しつつ、パルス光伝送装置のマルチモードファイバにおけるパルス光の伝送条件、及びその調整の実施例について説明する。 Hereinafter, with reference to the configuration shown in FIG. 6, the transmission condition of the pulsed light in the multimode fiber of the pulse light transmission devices, and for the embodiment of the adjustment will be described.

ここでは、溝本数1200本/mmの回折格子36a、36e、及び曲率半径500mmの円筒凹面ミラー36b、36dを用いて波形整形器36を構成する。 Here, the diffraction grating 36a of the number of grooves 1200 / mm, constituting 36e, and the cylindrical concave mirror 36b of radius of curvature 500 mm, a waveform shaper 36 using 36d. また、光の入射角度が24°となるように設置された溝本数1800本/mmの回折格子37b、37cを用いて伸張器37を構成し、回折格子37bから1300mm程度の空間を伝搬した後に回折格子37cで平行光とされる構成とする。 Further, the incident angle of light 24 ° and so as to the installed number of grooves 1800 lines / mm diffraction grating 37b, 37c constitute the stretcher 37 using, after having propagated through space of about 1300mm from the diffraction grating 37b and configured to be parallel light by the diffraction grating 37c.

また、一部透過ミラー37aを介してパルス光制御部30から出力されたパルス光に対し、入力光学系20において焦点距離50mmの平凸レンズを設置する。 Further, with respect to the pulse light output from the pulse light controller 30 through the partial transmission mirror 37a, installing a plano-convex lens of focal length 50mm in the input optics 20. また、パルス光を伝送するマルチモードファイバ15としては、コア径50μm、長さ96mのマルチモードファイバを用いる。 As the multi-mode fiber 15 for transmitting pulsed light, the core diameter 50 [mu] m, using a multimode fiber having a length of 96m. また、平凸レンズ及びマルチモードファイバには、それぞれ位置及び傾きを制御する制御機構が付加されている。 Further, the plano-convex lens and multimode fiber, the control mechanism for controlling the position and the inclination respectively are added. 一方、マルチモードファイバ15を伝送された出力パルス光に対し、パルス幅計測器41として自己相関器を設置し、マルチモードファイバ15の出力端から出力されたパルス光が10倍の対物レンズを介してコリメートされた後に、自己相関器へと導かれる構成とする。 On the other hand, to the output pulsed light is transmitted through the multimode fiber 15, established the autocorrelator as a pulse width measuring instrument 41, the pulse light output from the output end of the multimode fiber 15 via the 10 × objective after being collimated Te, and configured to be guided to the autocorrelator.

自己相関器は、計測対象として入射したパルス光のパルス幅に依存した電気信号を出力する。 Autocorrelator outputs an electric signal depending on the pulse width of the pulse light incident as the measurement target. 本実施例では、パルス幅が短くなると自己相関器からの出力信号強度が大きくなるように構成している。 In this embodiment, the output signal strength from the autocorrelator is configured to be larger when the pulse width becomes shorter. なお、伝送評価部40については、パルス幅計測器41である自己相関器に限定されるものではない。 Note that the transmission evaluation unit 40 is not limited to the autocorrelator is a pulse width measuring instrument 41. 例えば、マルチモードファイバ15から出力されるパルス光のスペクトルに対して評価、制御を行う場合には、伝送評価部として分光器を用いることができる。 For example, it evaluated against the spectrum of the pulse light output from the multimode fiber 15, in the case of performing the control, it is possible to use a spectrometer as a transmission evaluation unit. また、パルス光の空間モードに対して評価、制御を行う場合には、伝送評価部としてCCDカメラを用いることができる。 The evaluation with respect to the spatial mode of the pulsed light, in the case of performing the control, it is possible to use a CCD camera as a transmission evaluation unit.

自己相関器からの出力信号は、伝送制御部45を構成するコンピュータに入力される。 The output signals from the autocorrelator is input to the computer constituting the transmission control unit 45. 伝送制御部45は、自己相関器からの信号強度が大きくなるように入力光学系20及びパルス光制御部30の動作を制御する。 Transmission control unit 45 controls the operation of the input optics 20 and the pulse light controller 30 so that the signal strength from the autocorrelator is increased. この場合、伝送制御部45による伝送条件の制御の試行回数が多くなるにしたがって、短い出力パルス幅が達成されて、自己相関器からの出力信号強度が大きくなる。 In this case, according to the number of trials of the control of the transmission condition by the transmission control unit 45 increases, is achieved a short output pulse width, the output signal strength from the autocorrelator is increased.

また、図3に示したように平凸レンズ22からの反射像を観察する構成において、アパーチャ21での反射像A、BをCCDカメラ等によってモニタし、そのモニタ結果をパルス光の伝送状況の評価結果として伝送条件の制御を行う構成とすることも可能である。 In the configuration of observing a reflected image from the plano-convex lens 22 as shown in FIG. 3, the reflection image A in the aperture 21, to monitor B by a CCD camera or the like, evaluation of the transmission status of the pulsed light monitor result results can also be configured to perform control of the transmission conditions as.

図7は、パルスレーザ光源10から出射されるパルス光の自己相関波形を示すグラフであり、横軸は時間(fs)、縦軸は強度を示している。 Figure 7 is a graph showing the pulsed light of the autocorrelation waveform emitted from the pulsed laser light source 10, the horizontal axis represents time (fs), the ordinate indicates the intensity. この自己相関波形に示すように、パルス光源10からのパルス光のパルス幅は95fsであった。 As shown in this autocorrelation waveform, a pulse width of the pulse light from the pulse light source 10 was 95Fs.

このパルス光に対して、パルス光制御部30の伸張器37で位相変調の付与を行った。 For this pulsed light was applied for phase modulation stretcher 37 of the pulsed-light control unit 30. 図8は、伸張器37の位相分散特性を示すグラフであり、横軸は波長(nm)、縦軸は位相分散(rad)を示している。 Figure 8 is a graph showing the phase dispersion characteristic of the expander 37, the horizontal axis represents wavelength (nm), and the vertical axis represents the phase dispersion (rad). また、図9は、伸張器37から出力されるパルス光の時間波形を示すグラフであり、横軸は時間(100ps/DIV)、縦軸は強度を示している。 Further, FIG. 9 is a graph showing the pulse light time waveform output from decompressor 37, the horizontal axis represents time (100 ps / DIV), the ordinate indicates the intensity. ここでは、図7に示した自己相関波形を有するパルス光に対し、図8に示す位相分散を付与した結果、図9の時間波形に示すように、パルス光のパルス幅が382psまで広げられている。 Here, with respect to pulsed light having an autocorrelation waveform shown in FIG. 7, the results obtained by applying the phase dispersion shown in FIG. 8, as shown in the time waveform of FIG. 9, the pulse width of the pulse light is spread up to 382ps there.

このようにパルス幅が広げられたパルス光をマルチモードファイバ15によって伝送する。 Thus the pulsed light whose pulse width is widened to transmit by the multi-mode fiber 15. 図10は、マルチモードファイバ15の位相分散特性を示すグラフであり、横軸は波長(nm)、縦軸は位相分散(rad)を示している。 Figure 10 is a graph showing the phase dispersion characteristics of the multimode fiber 15, the horizontal axis represents wavelength (nm), and the vertical axis represents the phase dispersion (rad). また、図11は、マルチモードファイバ15から出力されるパルス光の自己相関波形を示すグラフであり、横軸は時間(fs)、縦軸は強度を示している。 Further, FIG. 11 is a graph showing the pulsed light of the autocorrelation waveform output from the multimode fiber 15, the horizontal axis represents time (fs), the ordinate indicates the intensity. なお、位相分散特性については、同じ長さの合成石英のパラメータにより算出された計算値を示している。 Note that the phase dispersion characteristic shows a calculation value calculated by the same length parameter of the synthesis quartz.

図11の自己相関波形に示すように、図10に示すマルチモードファイバ15の位相分散と、図8に示した伸張器37の位相分散とが打ち消しあった結果、出力パルス光のパルス幅は313fsまで圧縮されている。 As shown in the autocorrelation waveform of FIG. 11, the phase dispersion of the multimode fiber 15 shown in FIG. 10, the result of the phase dispersion is partially offset the stretcher 37 shown in FIG. 8, the pulse width of the output pulse light is 313fs It has been compressed to. また、このようなパルス幅の圧縮については、入力光学系20によるマルチモードファイバ15へのパルス光の入力条件の制御、及びマルチモードファイバ15での伝搬モードの制御による効果も大きい。 Further, the compression of such a pulse width control input conditions of the pulsed light to the multimode fiber 15 by the input optics 20, and also the effect of controlling the propagation mode in the multimode fiber 15 larger.

ここで、図6に示した構成において、波形整形器36による位相制御を行わない場合、伸張器37によってマルチモードファイバ15の2次位相分散は補正できるが、3次以上の高次の位相分散を補正することが困難である。 Here, in the configuration shown in FIG. 6, without any phase control by the waveform shaper 36, the second-order phase dispersion of the multimode fiber 15 by the stretcher 37 can be corrected, 3 or higher order phase dispersion it is difficult to compensate for. 一方、パルス光を伝送するマルチモードファイバ15が長くなるにつれて、高次の位相分散の影響も大きくなる。 On the other hand, as the multi-mode fiber 15 for transmitting pulsed light becomes longer, the greater the influence of higher-order phase dispersion.

図12は、パルス光の時間波形(計算値)を示すグラフであり、横軸は時間(fs)、縦軸は強度を示している。 Figure 12 is a graph showing the pulse light time waveform (calculated value), the horizontal axis represents time (fs), the ordinate indicates the intensity. また、図13は、合成石英ブロックの3次位相分散特性を示すグラフであり、横軸は波長(nm)、縦軸は位相分散(rad)を示している。 Further, FIG. 13 is a graph showing the cubic phase dispersion characteristics of the synthetic quartz block, the horizontal axis represents wavelength (nm), and the vertical axis represents the phase dispersion (rad). また、図14は、分散付与後のパルス光の時間波形を示すグラフであり、横軸は時間(fs)、縦軸は強度を示している。 Further, FIG. 14 is a graph showing the pulse light time waveform after dispersion providing the horizontal axis represents time (fs), the ordinate indicates the intensity.

図12に示すパルス幅75fsのパルス光に対して、長さ100mの合成石英ブロックに対応する図13の位相分散を付与すると、図14に示すように、パルス光の時間波形に歪みが生じる。 The pulse light having a pulse width 75fs shown in FIG. 12, when applying a phase distribution of FIG. 13 corresponding to the synthetic quartz block length 100 m, as shown in FIG. 14, distortion occurs in the time waveform of the pulse light. また、マルチモードファイバ15での伝送中でパルス光に生じる高次の位相分散を正確に見積もることは困難である。 Also, to estimate the higher order phase dispersion occurring in pulsed light in transmission in multimode fiber 15 precisely is difficult. これに対して、上述した自己相関器の出力信号強度に基づく伝送制御を行うことにより、このような高次の位相分散の影響を低減することが可能である。 In contrast, by performing the transmission control based on the output signal strength of the autocorrelator as described above, it is possible to reduce the effect of such higher order phase dispersion.

図15は、自己相関器の出力信号強度の変化を示すグラフであり、横軸は伝送制御の試行回数、縦軸は自己相関器の出力信号強度を示している。 Figure 15 is a graph showing the change in the output signal strength of the autocorrelator, the horizontal axis represents the number of attempts of the control transmission, and the vertical axis represents the output signal strength of the autocorrelator. このように、パルス幅計測器41である自己相関器、及び伝送制御部45を用い、自己相関器からの出力信号強度が大きくなるように伝送条件のフィードバック自動制御を行うことにより、伝送制御の試行回数が多くなるにしたがって、自己相関器からの出力信号強度が徐々に大きくなっていることがわかる。 Thus, the autocorrelator is a pulse width measuring instrument 41, and using the transmission control unit 45, by performing the feedback automatic control of the transmission conditions such that the output signal strength from the autocorrelator is increased, the transmission control according increases attempts, it can be seen that the output signal strength from the autocorrelator is gradually increased.

図16は、このような自動制御を行った後の出力パルス光の自己相関波形を示すグラフであり、横軸は時間(fs)、縦軸は強度を示している。 Figure 16 is a graph showing an autocorrelation waveform of the output pulsed light after such automatic control, the horizontal axis represents time (fs), the ordinate indicates the intensity. このように、自己相関器の出力信号強度を参照して伝送条件の自動制御を行うことにより、マルチモードファイバ15において生じる高次の位相分散が補正され、出力パルス光のパルス幅を184fsまで圧縮することができた。 In this way, by performing automatic control of the reference to transmission conditions the output signal strength of the autocorrelator, higher order phase dispersion occurring in the multi-mode fiber 15 is corrected, it compresses the pulse width of the output pulse light to 184fs We were able to.

なお、上記した位相分散はパルス光の強度には依存しない分散であるが、非線形光学効果によってパルス光の強度波形に依存する複雑な伝搬が生じる場合等においても、上記した自動制御方法によれば、その影響を補正することが可能である。 Although phase dispersion described above are dispersed it does not depend on the intensity of the pulsed light, even if such complex propagation depends on the intensity waveform of the pulsed light by the nonlinear optical effect occurs, according to the automatic control method described above , it is possible to correct the influence. また、マルチモードファイバ15からの出力パルス光の時間波形をストリークカメラ、及び光オシロスコープを用いて計測したところ、いずれの計測結果においても、サテライトパルスが存在しないフェムト秒パルス光のマルチモードファイバ伝送が実現されていることが確認された。 Further, streak camera time waveform of the output pulse light from the multimode fiber 15, and was measured using an optical oscilloscope, in any of the measurement results, a multi-mode fiber transmission femtosecond pulsed light satellite pulses are not present it was confirmed that have been realized.

また、このようにマルチモードファイバ15を用いてパルス光を伝送する構成においても、自己位相変調によってスペクトル帯域を広げることが可能である。 Further, in the configuration for transmitting the pulsed light using a multi-mode fiber 15 in this way, it is possible to widen the spectrum band by self-phase modulation. 図17は、パルス幅50fs、中心波長812nm、繰返し周波数1kHz、平均強度0.1mWのパルス光を用いた場合に得られる出力パルス光のスペクトルを示すグラフである。 Figure 17 is a graph showing pulse width 50 fs, the center wavelength 812 nm, repetition frequency 1 kHz, the spectrum of the output pulse light obtained by using the pulsed light of average intensity 0.1 mW. また、図18は、同様の条件で平均強度46mWのパルス光を用いた場合に得られる出力パルス光のスペクトルを示すグラフである。 Further, FIG. 18 is a graph showing the spectrum of the output pulse light obtained by using the pulsed light of average intensity 46mW under the same conditions. これらのグラフにおいて、横軸は波長(nm)、縦軸は強度を示している。 In these graphs, the horizontal axis represents wavelength (nm), and the vertical axis indicates the intensity.

これらのグラフに示すように、パルス光を伝送させる光ファイバとしてマルチモードファイバ15を用いた場合でも、上記したように低次の伝搬モードだけで選択的に伝送させつつ、自己位相変調等の非線形光学効果を効率良く生じさせて、スペクトル帯域を広げることが可能である。 As shown in these graphs, even when a multi-mode fiber 15 as the optical fiber for transmitting the pulsed light, while selectively allowed to transmit only low order modes of propagation as described above, non-linear, such as self-phase modulation the optical effect allowed effectively occur, it is possible to widen the spectrum band. さらに、パルス光制御部30によって入力パルス光の位相を制御することにより、出力パルス光のスペクトル、もしくは時間波形等を制御することも可能である。 Further, by controlling the phase of the input pulse light by pulsed light controller 30, it is also possible to control the spectrum, or the time waveform or the like of the output pulsed light.

本発明によるパルス光伝送装置、及びパルス光伝送調整方法は、上記した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。 Pulsed optical transmission apparatus according to the present invention, and pulsed optical transmission adjustment method is not limited to the embodiments and examples described above, various modifications are possible. 例えば、パルス光を伝送するマルチモードファイバについては、マルチモードファイバを束ねたバンドルファイバを用いても良い。 For example, for the multi-mode fiber for transmitting the pulsed light, it may be used bundled fiber bundle of multimode fiber. また、パルス光制御部30でのパルス光の変調については、例えばE/O変調器やA/O変調器などのように、時刻に応じて異なる位相変調が与えられる素子を用いても良い。 Moreover, the modulation of the pulsed light in the pulsed light controller 30, for example, such as E / O modulator and A / O modulator, may be used an element which is given different phase modulation depending on the time.

本発明は、光ファイバを用いてフェムト秒パルス光などのパルス光を好適に伝送することが可能なパルス光伝送装置、及びパルス光伝送調整方法として利用可能である。 The present invention is pulsed optical transmission device capable of suitably transmitting the pulsed light, such as a femtosecond pulse light using an optical fiber, and is available as a pulsed light transmission adjustment method.

パルス光伝送装置の第1実施形態の構成を示すブロック図である。 It is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of the pulse light transmission device. パルス光伝送装置の第2実施形態の構成を示すブロック図である。 It is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of the pulse light transmission device. 伝送装置に用いられる入力光学系の一例を示す構成図である。 Is a block diagram showing an example of an input optical system used in the transmission device. 図3に示した入力光学系を用いたパルス光伝送調整方法について示す模式図である。 It is a schematic diagram showing the pulse light transmission adjustment method using the input optical system shown in FIG. 伝送装置に用いられるパルス光制御部の一例を示す構成図である。 Is a block diagram showing an example of the pulsed light controller used in the transmission device. パルス光伝送装置の他の例を示す構成図である。 It is a diagram showing another example of the pulse light transmission device. パルス光源から出射されるパルス光の自己相関波形を示すグラフである。 Is a graph showing the pulsed light of the autocorrelation waveform emitted from the pulse light source. 伸張器の位相分散特性を示すグラフである。 Is a graph showing the phase dispersion characteristic of the stretcher. 伸張器から出力されるパルス光の時間波形を示すグラフである。 It is a graph showing the pulse light time waveform output from the decompressor. マルチモードファイバの位相分散特性を示すグラフである。 Is a graph showing the phase dispersion characteristics of the multimode fiber. マルチモードファイバから出力されるパルス光の自己相関波形を示すグラフである。 Is a graph showing the pulsed light of the autocorrelation waveform output from the multimode fiber. パルス光の時間波形を示すグラフである。 It is a graph showing a time waveform of the pulsed light. 合成石英ブロックの3次位相分散特性を示すグラフである。 It is a graph showing the cubic phase dispersion characteristics of the synthetic quartz block. パルス光の時間波形を示すグラフである。 It is a graph showing a time waveform of the pulsed light. 自己相関器の出力信号強度の変化を示すグラフである。 Is a graph showing the change in the output signal strength of the autocorrelator. 出力パルス光の自己相関波形を示すグラフである。 Is a graph showing an autocorrelation waveform of the output pulse light. 出力パルス光のスペクトルを示すグラフである。 Is a graph showing the spectrum of the output pulsed light. 出力パルス光のスペクトルを示すグラフである。 Is a graph showing the spectrum of the output pulsed light.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1A、1B…パルス光伝送装置、10…パルスレーザ光源、15…マルチモードファイバ、15a…入力端、15b…出力端、20…入力光学系、20a…保持機構、21…アパーチャ、21a…反射像観察面、21c…開口部、22…平凸レンズ、22a…平面、22b…凸面、25…出力光学系、30…パルス光制御部、31…分散補償部、32…光変調部、36…波形整形器、37…伸張器、40…伝送評価部、41…パルス幅計測器、45…伝送制御部。 1A, 1B ... pulsed optical transmission apparatus, 10 ... pulse laser light source, 15 ... multi-mode fiber, 15a ... input, 15b ... output end, 20 ... input optics, 20a ... holding mechanism, 21 ... aperture, 21a ... reflected image observation plane, 21c ... opening, 22 ... plano-convex lens, 22a ... flat, 22b ... convex, 25 ... output optics, 30 ... pulse light control unit, 31 ... dispersion compensator, 32 ... light modulation unit, 36 ... waveform shaping vessel, 37 ... decompressor, 40 ... transmission evaluation unit, 41 ... pulse width measuring instrument, 45 ... transmission control unit.

Claims (11)

  1. 所定波長のパルス光を出射するパルス光源と、 A pulse light source for emitting pulse light having a predetermined wavelength,
    前記パルス光を伝送するマルチモードファイバと、 And a multimode fiber for transmitting the pulsed light,
    前記パルス光源から出射された前記パルス光を、 前記マルチモードファイバの光軸に対して前記パルス光の入力軸を一致させ、前記マルチモードファイバの中心近傍の位置に前記パルス光を入力する入力条件で前記マルチモードファイバへと入力する入力光学系と、 Input condition wherein the pulsed light emitted from the pulsed light source, the multi-mode to match the input shaft of the pulsed light with respect to the optical axis of the fiber, and inputs the pulse light to a position near the center of the multimode fiber an input optical system to input to the multi-mode fiber in,
    前記マルチモードファイバを伝送される前記パルス光の分散補償条件を含む伝送条件を、前記マルチモードファイバの入力側及び出力側の少なくとも一方において、前記マルチモードファイバでの伝送によって生じる出力パルス光の広がりが小さくなるように制御するパルス光制御手段とを備えることを特徴とするパルス光伝送装置。 Said transmission condition of the multimode fiber is transmitted containing a dispersion compensation condition of the pulsed light, said at least one of the input side and the output side of the multi-mode fiber, the output pulse light spread caused by the transmission in the multi-mode fiber pulsed optical transmission apparatus, comprising a pulsed light control means for controlling to decrease.
  2. 前記パルス光源は、前記パルス光としてパルス幅が1ps以下のパルスレーザ光を出射するパルスレーザ光源であることを特徴とする請求項1記載のパルス光伝送装置。 The pulsed light source is pulsed optical transmission apparatus according to claim 1, wherein the pulse width is a pulse laser light source that emits the following pulsed laser beam 1ps as the pulsed light.
  3. 前記パルス光制御手段は、前記マルチモードファイバを伝送される前記パルス光に対して所定の変調を付与するための光変調手段を含むことを特徴とする請求項1または2記載のパルス光伝送装置。 The pulsed light control means, pulse light transmission device according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a light modulating means for applying predetermined modulation to said pulse light transmitted through the multimode fiber .
  4. 前記マルチモードファイバによる前記パルス光の伝送状況を評価する伝送評価手段と、 A transmission evaluating means for evaluating the transmission state of the pulsed light by the multi-mode fiber,
    前記伝送評価手段による前記伝送状況の評価結果に基づいて、前記入力光学系及び前記パルス光制御手段の少なくとも一方の動作を制御する伝送制御手段とを備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載のパルス光伝送装置。 Based on the evaluation result of the transmission state by the transmission evaluation unit, of the preceding claims, characterized in that it comprises a transmission control means for controlling operation of at least one of said input optical system and the pulsed light control means pulsed optical transmission apparatus according to any one claim.
  5. 前記入力光学系は、前記パルス光を集光しつつ前記マルチモードファイバへと入力するためのレンズを有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のパルス光伝送装置。 The input optical system blade, the pulse light wo condensed Tutu said multi-mode fiber F G input to reservoir field lens wo have the ancient capital wo feature door to claims 1 to 4, Roh any mosquito one above, wherein field pulse optical transmission equipment.
  6. 前記入力光学系は、前記パルス光源前記レンズとの間の所定位置に設置され、その中心位置に円形状の開口部が設けられた板状部材を有し、前記板状部材は、前記レンズの光出射側の面で前記パルス光の一部が反射された前記開口部の中心軸上の位置を中心とする円形状の第1の反射像、及び前記レンズの光入射側の面で前記パルス光の一部が反射された前記開口部の中心軸上の位置を中心とする円形状の第2の反射像の観察に用いることが可能に構成されていることを特徴とする請求項5記載のパルス光伝送装置。 Wherein the input optical system, the which is provided at a predetermined position between the pulse light source and the lens has a circular plate-like member which is provided with an opening in its center position, the plate-like member, the lens the first reflection image circular part of the pulsed light at the light exit side surface is centered on the position on the central axis of the opening that is reflected, and said in terms of the light incident side of the lens claim a part of the pulsed light, characterized in that it is configured to be able to be used for observation of the second reflecting image circular around the position on the central axis of the opening that is reflected 5 pulsed optical transmission apparatus according.
  7. 前記入力光学系は、前記パルス光を集光しつつ前記マルチモードファイバへと入力するための前記レンズである平凸レンズを有することを特徴とする請求項5記載のパルス光伝送装置。 Wherein the input optical system is pulsed optical transmission device according to claim 5, characterized in that it comprises a plano-convex lens which is the lens for input to the multi-mode fiber while focusing the pulsed light.
  8. 前記入力光学系は、前記パルス光源前記平凸レンズとの間の所定位置に設置され、その中心位置に円形状の開口部が設けられた板状部材を有し、前記板状部材は、前記平凸レンズの平面で前記パルス光の一部が反射された前記開口部の中心軸上の位置を中心とする円形状の平面反射像、及び前記平凸レンズの凸面で前記パルス光の一部が反射された前記開口部の中心軸上の位置を中心とする円形状の凸面反射像の観察に用いることが可能に構成されていることを特徴とする請求項7記載のパルス光伝送装置。 Wherein the input optical system, the pulsed light source and the installed in a predetermined position between the plano-convex lens, has a circular plate-like member which is provided with an opening in its center position, the plate-like member, the circular planar reflected image portion of the pulsed light in a plano-convex lens planes around the position on the central axis of the opening that is reflected, and the part of the pulsed light in the convex surface of the plano-convex lens reflection pulsed optical transmission apparatus according to claim 7, characterized in that it is configured to be able to be used for observation of the circular convex reflecting image centered been the position on the central axis of the opening.
  9. 前記マルチモードファイバは、グレーデッドインデックス型のマルチモードファイバであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項記載のパルス光伝送装置。 It said multimode fiber, graded index pulse optical transmission device according to any one of claims 1-8, characterized in that the multimode fiber.
  10. 所定波長のパルス光を出射するパルス光源、前記パルス光を伝送するマルチモードファイバ、及び前記パルス光源から出射された前記パルス光を集光しつつ前記マルチモードファイバへと入力するレンズを所定の位置関係で設置する設置ステップと、 Pulsed light source for emitting pulse light having a predetermined wavelength, multimode fiber, and a predetermined position of the lens to be input to the multi-mode fiber while focusing the pulsed light emitted from the pulsed light source for transmitting said pulsed light an installation step to be installed in the relationship,
    前記パルス光源から前記マルチモードファイバへと前記パルス光を出射させ、前記レンズの光出射側の面で前記パルス光の一部が反射された第1の反射像、及び前記レンズの光入射側の面で前記パルス光の一部が反射された第2の反射像を観察する観察ステップと、 Wherein to emit the pulsed light from the pulsed light source to the multi-mode fiber, a first reflection image portion of the pulsed light at the light exit side surface of the lens is reflected, and the light incident side of the lens an observation step of part of the pulsed light to observe the second reflection image that are reflected by the surface,
    前記第1の反射像及び前記第2の反射像の観察結果に基づいて前記マルチモードファイバへの前記パルス光の入力条件を調整することによって、前記マルチモードファイバでの前記パルス光の伝送の伝搬モードを調整する調整ステップとを備えることを特徴とするパルス光伝送調整方法。 By adjusting the input conditions of the pulsed light to the multimode fiber based on the observation of the first reflection image and the second reflecting image, the propagation of transmission of the pulsed light in the multimode fiber pulsed optical transmission adjustment method characterized by and an adjusting step of adjusting the mode.
  11. 前記設置ステップにおいて、前記パルス光源及び前記レンズの間の所定位置に板状部材を設置し、前記観察ステップにおいて、前記板状部材を用いて前記第1の反射像及び前記第2の反射像を観察することを特徴とする請求項10記載のパルス光伝送調整方法。 In the installation step, the plate member at a predetermined position between said pulsed light source and the lens is placed, in the observation step, the first reflection image and said second reflected image by using the plate-like member observation pulse light transmission adjustment method according to claim 10, wherein that.
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