JP5248804B2 - 超短光パルスの光ファイバ伝送装置、およびこれを有する光学システム - Google Patents
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Description
正の群速度分散値を有する光学装置と接続して用いられる超短光パルスの光ファイバ伝送装置であって、
所定の超短光パルスを発生する光パルス源と、
該光パルス源から出射された超短光パルスを受けて、該光パルスを伝送する正の群速度分散値を有する光導波手段と、
該光導波手段から出射される光パルスに負の群速度分散を与える負群速度分散発生手段と、
該負群速度分散発生手段から出射される光パルスを所望の距離に渡って伝送してダウンチャープパルスとして出射させる光ファイバと、
を有することを特徴とするものである。
前記負群速度分散発生手段は、入射した光パルスをダウンチャープパルスとして出射させ、
前記光ファイバは、前記負群速度分散発生手段から出射したダウンチャープパルスを、当該ダウンチャープパルスよりも瞬時周波数変化が緩やかなダウンチャープパルスとして出射させる、ことを特徴とすることを特徴とするものである。
前記光導波手段は、単一モード光ファイバ、多モード光ファイバ、フォトニック結晶ファイバ、増幅光ファイバ、導波路型半導体光増幅器、平面光導波路、屈折率分布型レンズのいずれか一つを含む、ことを特徴とするものである。
前記光ファイバは、単一モード光ファイバ、多モード光ファイバ、フォトニック結晶ファイバ、増幅光ファイバのいずれか一つからなる、ことを特徴とするものである。
前記光ファイバは、正の群速度分散値を有する、ことを特徴とするものである。
前記光ファイバは、群速度分散値に対する非線形光学定数の比が、前記光導波手段における前記比以上である、ことを特徴とするものである。
前記負群速度分散発生手段は、一対の回折格子、一対のプリズム、チャープド・ファイバ・ブラッグ・グレーティング、GT(Gires-Tournois)干渉計、VIPA(Virtually Imaged Phased Array)型分散補償器、アレイ導波路格子(Arrayed Waveguide Grating:AWG)、空間液晶光変調器、中空光ファイバ、フォトニック液晶のいずれか一つを含む、ことを特徴とするものである。
前記光ファイバの後段に、該光ファイバから出射される光パルスの波長を変換する波長変換手段を設けた、ことを特徴とするものである。
前記光ファイバの後段に、該光ファイバから出射される光パルスに正の群速度分散を与えて、当該光パルスよりも瞬時周波数変化の緩やかなダウンチャープパルスとして出射させる正群速度分散発生手段を設けた、ことを特徴とするものである。
前記正群速度分散発生手段は、光透過基板、レンズ、音響光学変調素子、電気光学変調素子のいずれか一つを含む、ことを特徴とするものである。
前記正群速度分散発生手段は、正の群速度分散量を調整する調整機構を有する、ことを特徴とするものである。
請求項1〜10のいずれか一項に記載の超短光パルスの光ファイバ伝送装置と、
正の群速度分散値を持つ光学系を有し、前記光ファイバ伝送装置からの光パルスを利用する光学装置とを備え、
前記光学装置における前記光学系の所望の位置において、超短光パルスが得られるように、前記光ファイバ伝送装置から前記光学装置に対して、ダウンチャープの光パルスを入射させる、ことを特徴とするものである。
請求項11に記載の超短光パルスの光ファイバ伝送装置と、
正の群速度分散値を持つ光学系を有し、前記光ファイバ伝送装置からの光パルスを利用する光学装置とを備え、
前記光学装置における前記光学系の所望の位置において、超短光パルスが得られるように、前記光ファイバ伝送装置の前記正群速度分散発生手段における正の群速度分散量を前記調整機構により調整して、前記光ファイバ伝送装置から前記光学装置に対して、ダウンチャープの光パルスを入射させる、ことを特徴とするものである。
請求項11に記載の超短光パルスの光ファイバ伝送装置と、
該光ファイバ伝送装置からの光パルスを利用する光学装置と、
前記光ファイバ伝送装置の前記正群速度分散発生手段および前記光学装置を制御する制御手段とを備え、
前記光学装置は、異なる正の群速度分散値を選択可能な光学系を有し、
前記正群速度分散発生手段の前記調整機構は、前記光学系における異なる正の群速度分散値に対応する複数の正群速度分散素子を有し、
前記制御手段は、前記光学系における正の群速度分散値の選択に応じて、対応する前記正群速度分散素子を光路中に位置させるように前記調整機構を制御して、前記選択された正の群速度分散値を持つ前記光学系の所望の位置において、超短光パルスが得られるように、前記光ファイバ伝送装置から前記光学装置に対して、ダウンチャープの光パルスを入射させる、ことを特徴とするものである。
図1〜図3は、本発明の第1実施形態を示すもので、図1は超短光パルスの光ファイバ伝送装置を有する光学システムの概略構成を示すブロック図、図2(A)〜(E)および図3(A)〜(E)は、図1の(A)〜(E)における光パルスの時間波形およびスペクトル波形を、それぞれ対応して示す図である。なお、図2(A)〜(E)において、破線はチャープを示している。
図5は、本発明の第2実施形態に係る超短光パルスの光ファイバ伝送装置を有する光学システムの概略構成を示すブロック図である。本実施形態では、図1に示した構成において、光ファイバ40と光学装置50との間に、正のGVD効果を与える正GVD発生手段60を加えて、光学装置50に入射させる光パルスのダウンチャープの度合いを調整し、これにより、光学装置50内の所望の位置において、高ピークパワーを持つ所望の時間幅の超短光パルスを得るようにしたものである。ここで、正GVD発生手段60は、例えば、光透過基板であるZnSe基板、コリメート用レンズ、音響光学(Acousto-Optic:AO)素子、電気光学(Electro-Optic:EO)素子などを用いて構成する。
図7は、本発明の第3実施形態に係る超短光パルスの光ファイバ伝送装置を有する光学システムの概略構成を示すブロック図である。本実施形態では、図1に示した構成において、光ファイバ40と光学装置50との間に波長変換手段70を配置し、これにより光パルスの波長を所望波長に変換するようにしたものである。
図9は、本発明の第4実施形態に係る超短光パルスの光ファイバ伝送装置を有する光学システムの概略構成を示すブロック図である。本実施形態では、図5に示した構成において、正GVD発生手段60と光学装置50とを制御する制御手段80を設け、この制御手段80により、光学装置50内のGVD量の変化に応じて、正GVD発生手段60のGVD量を制御して、すなわち光学装置50に入射させる光パルスのダウンチャープの度合いを制御して、光学装置50内の所望の位置で所望の光パルス時間幅を得るようにしたものである。
11 チタン:サファイヤモード同期レーザ
12 モード同期Yb添加ファイバレーザ
13 モード同期Er添加ファイバレーザ
20 光導波手段
21 PCF
22 単一モード光ファイバ
23 単一モードEr添加光ファイバ
24a,24b アイソレータ
25 光合波器
26 励起用光源
30 負GVD発生手段
31a,31b 回折格子
31c 矩形ミラー
31d ミラー
32a サーキュレータ
32b CFBG
40 光ファイバ
41 PCF
42 単一モード光ファイバ
50 光学装置
51,52 LSM
53 レボルバ
54 対物レンズ
55 PMT
60 正GVD発生手段
61 コリメート用レンズ
62 ZnSe基板
65 調整機構
66 モータ
67 ターレット
68 コントローラ
70 波長変換手段
71 PPLN
80 制御手段
81 コンピュータ
Claims (14)
- 正の群速度分散値を有する光学装置と接続して用いられる超短光パルスの光ファイバ伝送装置であって、
所定の超短光パルスを発生する光パルス源と、
該光パルス源から出射された超短光パルスを受けて、該光パルスを伝送する正の群速度分散値を有する光導波手段と、
該光導波手段から出射される光パルスに負の群速度分散を与える負群速度分散発生手段と、
該負群速度分散発生手段から出射される光パルスを所望の距離に渡って伝送してダウンチャープパルスとして出射させる光ファイバと、
を有することを特徴とする超短光パルスの光ファイバ伝送装置。 - 前記負群速度分散発生手段は、入射した光パルスをダウンチャープパルスとして出射させ、
前記光ファイバは、前記負群速度分散発生手段から出射したダウンチャープパルスを、当該ダウンチャープパルスよりも瞬時周波数変化が緩やかなダウンチャープパルスとして出射させる、ことを特徴とする請求項1に記載の超短光パルスの光ファイバ伝送装置。 - 前記光導波手段は、単一モード光ファイバ、多モード光ファイバ、フォトニック結晶ファイバ、増幅光ファイバ、導波路型半導体光増幅器、平面光導波路、屈折率分布型レンズのいずれか一つを含む、ことを特徴とする請求項1または2に記載の超短光パルスの光ファイバ伝送装置。
- 前記光ファイバは、単一モード光ファイバ、多モード光ファイバ、フォトニック結晶ファイバ、増幅光ファイバのいずれか一つからなる、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の超短光パルスの光ファイバ伝送装置。
- 前記光ファイバは、正の群速度分散値を有する、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の超短光パルスの光ファイバ伝送装置。
- 前記光ファイバは、群速度分散値に対する非線形光学定数の比が、前記光導波手段における前記比以上である、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の超短光パルスの光ファイバ伝送装置。
- 前記負群速度分散発生手段は、一対の回折格子、一対のプリズム、チャープド・ファイバ・ブラッグ・グレーティング、GT(Gires-Tournois)干渉計、VIPA(Virtually Imaged Phased Array)型分散補償器、アレイ導波路格子(Arrayed Waveguide Grating:AWG)、空間液晶光変調器、中空光ファイバ、フォトニック液晶のいずれか一つを含む、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の超短光パルスの光ファイバ伝送装置。
- 前記光ファイバの後段に、該光ファイバから出射される光パルスの波長を変換する波長変換手段を設けた、ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の超短光パルスの光ファイバ伝送装置。
- 前記光ファイバの後段に、該光ファイバから出射される光パルスに正の群速度分散を与えて、当該光パルスよりも瞬時周波数変化の緩やかなダウンチャープパルスとして出射させる正群速度分散発生手段を設けた、ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の超短光パルスの光ファイバ伝送装置。
- 前記正群速度分散発生手段は、光透過基板、レンズ、音響光学変調素子、電気光学変調素子のいずれか一つを含む、ことを特徴とする請求項9に記載の超短光パルスの光ファイバ伝送装置。
- 前記正群速度分散発生手段は、正の群速度分散量を調整する調整機構を有する、ことを特徴とする請求項9または10に記載の超短光パルスの光ファイバ伝送装置。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の超短光パルスの光ファイバ伝送装置と、
正の群速度分散値を持つ光学系を有し、前記光ファイバ伝送装置からの光パルスを利用する光学装置とを備え、
前記光学装置における前記光学系の所望の位置において、超短光パルスが得られるように、前記光ファイバ伝送装置から前記光学装置に対して、ダウンチャープの光パルスを入射させる、ことを特徴とする光学システム。 - 請求項11に記載の超短光パルスの光ファイバ伝送装置と、
正の群速度分散値を持つ光学系を有し、前記光ファイバ伝送装置からの光パルスを利用する光学装置とを備え、
前記光学装置における前記光学系の所望の位置において、超短光パルスが得られるように、前記光ファイバ伝送装置の前記正群速度分散発生手段における正の群速度分散量を前記調整機構により調整して、前記光ファイバ伝送装置から前記光学装置に対して、ダウンチャープの光パルスを入射させる、ことを特徴とする光学システム。 - 請求項11に記載の超短光パルスの光ファイバ伝送装置と、
該光ファイバ伝送装置からの光パルスを利用する光学装置と、
前記光ファイバ伝送装置の前記正群速度分散発生手段および前記光学装置を制御する制御手段とを備え、
前記光学装置は、異なる正の群速度分散値を選択可能な光学系を有し、
前記正群速度分散発生手段の前記調整機構は、前記光学系における異なる正の群速度分散値に対応する複数の正群速度分散素子を有し、
前記制御手段は、前記光学系における正の群速度分散値の選択に応じて、対応する前記正群速度分散素子を光路中に位置させるように前記調整機構を制御して、前記選択された正の群速度分散値を持つ前記光学系の所望の位置において、超短光パルスが得られるように、前記光ファイバ伝送装置から前記光学装置に対して、ダウンチャープの光パルスを入射させる、ことを特徴とする光学システム。
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