JP5400282B2 - パルス増幅器及びこれを用いたパルス光源 - Google Patents
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M.F. Fermann, CLEO2000, CME2. C. Billet et. al., CLEO-EP2003, CL6-1-FRI. Y. Ozeki et. al., Electron. Lett., vol.40, p.1103 (2004). B. Kibler, Photon. Technol. Lett., vol.18, p.1831 (2006). B. Kibler et. al., Electron. Lett., vol.42, p.965 (2006). C. Finot et. al., OFC2007, OTuJ3. Y. Ozeki el. al., CLEO2004, CTuBB5.
ここで、Toは入力パルスの半幅、 Einは入力パルスのパルスエネルギー、β2は2次分散、γは非線型定数、gは利得係数を表わす。例えば、EDFの利得係数を1.1 dB/m=253 /km、入力パルスの半値全幅を2 ps(半幅1.20 ps)とすると、EDFに必要な分散は136 ps2/km = -106 ps/nm/kmと入手が困難なほど大きな正常分散EDFが必要になる。つまり、約2ピコ秒以上のパルス幅を有する光パルスを正常分散EDFで放物線パルスにすることは、特に困難である。
前記パルス増幅器が入力パルスを、入力パルスよりも広帯域で線形チャープを有する光パルスにして出力することを特徴とする。
図1は、第1実施形態に係るパルス光源の概略構成を、パルス光源各部でのパルスのスペクトル及び時間波形と共に示している。
分散補償器3は、本実施形態では一例として異常分散ファイバである。
次に、上記第1実施形態で説明したパルス光源において、以下の条件(シミュレーション条件1)をシミュレーション上で入力した実施例1を、図2乃至図4に基づいて説明する。
・ 入力パルス(入力パルス10)
・ パルス形状 :ガウシアン
・ パルス幅 :5.1 ps
・ ピークパワ :0.8 W
・ パルスエネルギー :4.3 pJ
・ EDF5
・ 利得 :1.1 dB/m
・ 分散 :-4.9 ps/nm/km
・ 非線形定数 :7.5 /W/km
・ DCF4
・ 利得 :-0.5 dB/km
・ 分散 :-125 ps/nm/km
・ 非線形定数 :5.3 /W/km
・ DCF + EDF
・ 段数 :5段
・ EDF長 :5 m
・ DCF長 :パラメータ(EDF長のx倍)
(実施例2)
次に、上記第1実施形態で説明したパルス光源において、以下の条件(シミュレーション条件2)をシミュレーション上で入力した実施例2を、図5及び図6に基づいて説明する。
・ 入力パルス(入力パルス10)
・ パルス形状 :ガウシアン
・ パルス幅 :5.1 ps
・ ピークパワ :0.8 W
・ パルスエネルギー :4.3 pJ
・ EDF5
・ 利得 :1.1 dB/m
・ 分散 :-4.9 ps/nm/km
・ 非線形定数 :7.5 /W/km
・ DCF4
・ 利得 :-0.5 dB/km
・ 分散 :-125 ps/nm/km
・ 非線形定数 :5.3 /W/km
・ DCF + EDF
・ 段数 :パラメータ
・ EDF長 :25/段数 m
・ DCF長 :100/段数 m(EDF長の4倍)
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係るパルス光源を図7乃至図13に基づいて説明する。図7は第2実施形態に係るパルス光源の概略構成を示している。このパルス光源は、発明者が実際に実験に用いたパルス光源の概略構成(実験の構成)を示している。
・ 利得スイッチ光源をEDFA(図示省略)で増幅し、BPF(図示省略)でASEを抑制した構成
・ 10 MHz繰り返し
・ 17 pJパルスエネルギー
・ 5.7 psパルス幅
・ DCF4
・ 利得 :-0.5 dB/km
・ 分散 :-125 ps/nm/km
・ 非線形定数 :5.3 /W/km
・ EDF5
・ 利得 :1.1 dB/m
・ 分散 :-4.9 ps/nm/km
・ 非線形定数 :7.5 /W/km
2・・・パルス増幅器
3・・・分散補償器
4・・・正常分散媒質(DCF)
5・・・増幅媒質(EDF)
6・・・前方励起用励起光源
7・・・後方励起用励起光源
8・・・EDFA前方励起用複合モジュール中のアイソレータ
9・・・EDFA後方励起用複合モジュール中のアイソレータ
10・・・入力パルス
11・・・EDFA前方励起用複合モジュール中のWDMフィルタ
12・・・EDFA後方励起用複合モジュール中のWDMフィルタ
30・・・チャープ
Claims (22)
- 交互に接続された増幅媒質と正常分散媒質からなる直列接続段を複数備え、
それぞれの前記直列接続段からの出力パルスは、その時間波形において、線形チャープを有する時間幅が後段に行くほど広がるとともに、波長スペクトル幅が後段に行くほど広がるように構成されて、
入力パルスを、入力パルスよりも広帯域で線形チャープを有する光パルスにして出力することを特徴とするパルス増幅器。 - 前記複数の正常分散媒質は、同じ光ファイバであることを特徴とする請求項1に記載のパルス増幅器。
- 前記増幅媒質が希土類添加光ファイバであることを特徴とする請求項1または2に記載のパルス増幅器。
- 前記希土類添加光ファイバの分散が正常分散であることを特徴とする請求項3に記載のパルス増幅器。
- 前記正常分散媒質の分散の絶対値が前記増幅媒質の分散の絶対値よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載のパルス増幅器。
- 前記増幅媒質と正常分散媒質が偏波保持型であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一つに記載のパルス増幅器。
- 前記線型チャープを有する光パルスの時間波形が放物線であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一つに記載のパルス増幅器。
- 前記直列接続段が3段以上であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載のパルス増幅器。
- 種パルスを出力する種パルス発生器と、交互に接続された増幅媒質と正常分散媒質からなる直列接続段を複数備えたパルス増幅器と、を備え、
それぞれの前記直列接続段からの出力パルスは、その時間波形において、線形チャープを有する時間幅が後段に行くほど広がるとともに、波長スペクトル幅が後段に行くほど広がるように構成されて、
前記パルス増幅器が入力パルスを、入力パルスよりも広帯域で線形チャープを有する光パルスにして出力することを特徴とするパルス光源。 - 前記複数の正常分散媒質は、同じファイバであることを特徴とする請求項9に記載のパルス光源。
- 前記増幅媒質が希土類添加光ファイバであることを特徴とする請求項9乃至10のいずれか一つに記載のパルス光源。
- 前記希土類添加光ファイバの分散が正常分散であることを特徴とする請求項11に記載のパルス光源。
- 前記正常分散媒質の分散の絶対値が前記増幅媒質の分散の絶対値よりも大きいことを特徴とする請求項9乃至12のいずれか一つに記載のパルス光源。
- 前記増幅媒質と正常分散媒質が偏波保持型であることを特徴とする請求項9乃至13のいずれか一つに記載のパルス光源。
- 前記線型チャープを有する光パルスの時間波形が放物線であることを特徴とする請求項9乃至14のいずれか一つに記載のパルス光源。
- 前記種パルス発生器から出力される種パルスの半値全幅が2ps以上であることを特徴とする請求項9乃至15のいずれか一つに記載のパルス光源。
- 前記種パルス発生器は、種パルスを出力する種パルス光源として、半導体レーザを直接変調する方式のレーザ光源を備えることを特徴とする請求項9乃至16のいずれか一つに記載のパルス光源。
- 前記レーザ光源は、半導体レーザを利得スイッチ駆動する利得スイッチ光源であることを特徴とする請求項17に記載のパルス光源。
- 前記パルス増幅器から出力される光パルスを更に分散補償する分散補償器を備えることを特徴とする請求項9乃至18のいずれか一つに記載のパルス光源。
- 前記分散補償器が異常分散ファイバであることを特徴とする請求項19に記載のパルス光源。
- 前記分散補償器が回折格子対から構成されることを特徴とする請求項19に記載のパルス光源。
- 前記直列接続段が3段以上であることを特徴とする請求項9乃至21のいずれか一つに記載のパルス光源。
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2008
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