JP5714893B2 - 短光パルスの光ファイバ伝送装置および光ファイバ伝送方法 - Google Patents
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Description
高ピークパワーを持つ短光パルスを受けて、
該短光パルスに非線形効果と分散効果を与える非線形効果発生手段と、
該非線形効果発生手段から出射される短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短光パルスを所望の距離に渡って伝送する光ファイバと、
を有し、
前記非線形効果発生手段に入射した前記短光パルスを、前記光ファイバから光学装置にダウンチャープした短光パルスとして出射させ、前記負群速度分散発生手段は、前記非線形効果発生手段、前記光ファイバ、及び、前記光学装置で発生するチャープをキャンセルし、且つ、前記非線形効果発生手段は、以下の条件式(1)を満たすように構成したことを特徴とするものである。
Lは、前記非線形効果発生手段の媒質の物理長、
γは、前記非線形効果発生手段の媒質の非線形係数、
P0は、前記非線形効果発生手段に入射する短光パルスのピークパワー、
T0は、前記非線形効果発生手段に入射する短光パルスのその出力強度が前記ピークパワーの1/eになるときの時間半幅、
β2は、前記非線形効果発生手段の群速度分散値
である。
前記非線形効果発生手段の媒質の物理長は、0.5Lopt以上であることを特徴とするものである。
前記非線形効果発生手段は、以下の条件式(2)を満たすことを特徴とするものである。
β2は、前記非線形効果発生手段の群速度分散値、
γは、前記非線形効果発生手段媒質の非線形係数、
P0は、前記非線形効果発生手段に入射する短光パルスのピークパワー
である。
前記非線形効果発生手段の前段に、高ピークパワーを持つアップチャープした短光パルスを出射するチャープパルス源を備えることを特徴とするものである。
前記非線形効果発生手段の前段に、前記非線形効果発生手段で発生する非線形効果の大きさを調整する非線形効果調整手段を備えることを特徴とするものである。
前記非線形効果発生手段は、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、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。
高ピークパワーを持つ短光パルスを受け、非線形効果発生手段を透過させることにより前記短光パルスに非線形効果と分散効果を与え、
前記非線形効果発生手段から出射した短光パルスに負の群速度分散を与え、
前記負の群速度分散を与えられた短光パルスを、光ファイバを用いて所望の距離に渡って伝送し、
前記光ファイバから光学装置にダウンチャープした短光パルスとして出射させる短光パルスの光ファイバ伝送方法であって、
前記負群速度分散発生手段は、前記非線形効果発生手段、前記光ファイバ、及び、前記光学装置で発生するチャープをキャンセルし、
前記非線形効果発生手段は、以下の条件式(2)を満たすことを特徴とするものである。
Lは、前記非線形効果発生手段媒質の物理長、
γは、前記非線形効果発生手段媒質の非線形係数、
P0は、前記非線形効果発生手段に入射する短光パルスのピークパワー、
T0は、前記非線形効果発生手段に入射する短光パルスのその出力強度が前記ピークパワーの1/eになるときの時間半幅、
β2は、前記非線形効果発生手段の群速度分散値
である。
図1および図2は、本発明の第1実施形態を示すもので、図1は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は、図1の(A)〜(E)の各部における光パルスの時間波形(上段)およびスペクトル波形(下段)を示す図である。なお、図2の上段の時間波形上の破線はチャープを示している。
γは、前記非線形効果発生手段の媒質の非線形係数、
P0は、前記非線形効果発生手段に入射する短光パルスのピークパワー、
T0は、前記非線形効果発生手段に入射する短光パルスのその出力強度が前記ピークパワーの1/eになるときの時間半幅、
β2は、前記非線形効果発生手段の群速度分散値
である。
図6は、本発明の第2実施形態に係る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。本実施形態は、図1に示した第1実施形態に係る光学システムにおいて、短光パルス源10と非線形効果発生手段20との間に、非線形効果発生手段20で発生する非線形効果を調整する非線形効果調整手段70を設けたものである。非線形効果調整手段70は、ガラスロッドなどの光透過基板、レンズ、音響光学変調素子、電気光学変調素子、回折格子、プリズムのいずれかを含んで構成することができる
図10は、本発明の第3実施形態に係る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。本実施形態は、図6に示した第2実施形態に係る光学システムにおいて、光ファイバ40と光学装置50との間に、波長変換手段80を設けたものである。各構成要素の具体的な構成を以下に説明する。
11 チタン:サファイアモード同期レーザ
12 ファイバレーザ
13 ファイバ型光増幅器
13a,13e アイソレータ
13b 半導体レーザ
13c 光合波器
13d 単一モードYb添加ファイバ
20 非線形効果発生手段
21 ラージモードエリアフォトニック結晶ファイバ(LMA−PCF)
22a 石英ロッド
22b,22c 対物レンズ
22d イマージョンオイル
30 負群速度分散発生手段
31a,31d,31e ミラー
31b,31c 回折格子
40 光ファイバ
41 ラージモードエリアフォトニック結晶ファイバ(LMA−PCF)
50 光学装置
51 顕微鏡
51a,51b,51c 対物レンズ
51d レボルバ
52 顕微鏡本体
61b,61c ガラスロッド
70 非線形効果調整手段
71 ビームエキスパンダ
71a,71b 凸レンズ
80 波長変換手段
110 超短光パルス源
120 光導波手段
130 負群速度分散発生手段
140 光ファイバ
150 光学装置
Claims (8)
- 高ピークパワーを持つ短光パルスを受けて、
該短光パルスに非線形効果と分散効果を与える非線形効果発生手段と、
該非線形効果発生手段から出射される短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短光パルスを所望の距離に渡って伝送する光ファイバと、
を有し、
前記非線形効果発生手段に入射した前記短光パルスを、前記光ファイバから光学装置にダウンチャープした短光パルスとして出射させ、前記負群速度分散発生手段は、前記非線形効果発生手段、前記光ファイバ、及び、前記光学装置で発生するチャープをキャンセルし、且つ、前記非線形効果発生手段は、以下の条件式(1)を満たすように構成したことを特徴とする短光パルスの光ファイバ伝送装置。
Lは、前記非線形効果発生手段の媒質の物理長、
γは、前記非線形効果発生手段の媒質の非線形係数、
P0は、前記非線形効果発生手段に入射する短光パルスのピークパワー、
T0は、前記非線形効果発生手段に入射する短光パルスのその出力強度が前記ピークパワーの1/eになるときの時間半幅、
β2は、前記非線形効果発生手段の群速度分散値
である。 - 前記非線形効果発生手段の媒質の物理長は、0.5Lopt以上であることを特徴とする請求項1に記載の短光パルスの光ファイバ伝送装置。
- 前記非線形効果発生手段の前段に、高ピークパワーを持つアップチャープした短光パルスを出射するチャープパルス源を備え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短光パルスの光ファイバ伝送装置。
- 前記非線形効果発生手段の前段に、前記非線形効果発生手段で発生する非線形効果の大きさを調整する非線形効果調整手段を備え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短光パルスの光ファイバ伝送装置。
- 前記非線形効果発生手段は、正の群速度分散値を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の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1〜6のいずれか一項に記載の短光パルスの光ファイバ伝送装置。
- 高ピークパワーを持つ短光パルスを受け、非線形効果発生手段を透過させることにより前記短光パルスに非線形効果と分散効果を与え、
前記非線形効果発生手段から出射した短光パルスに負の群速度分散を与え、
前記負の群速度分散を与えられた短光パルスを、光ファイバを用いて所望の距離に渡って伝送し、
前記光ファイバから光学装置にダウンチャープした短光パルスとして出射させる短光パルスの光ファイバ伝送方法であって、
前記負群速度分散発生手段は、前記非線形効果発生手段、前記光ファイバ、及び、前記光学装置で発生するチャープをキャンセルし、
前記非線形効果発生手段は、以下の条件式(1)を満たすことを特徴とする短光パルスの光ファイバ伝送方法。
Lは、前記非線形効果発生手段媒質の物理長、
γは、前記非線形効果発生手段媒質の非線形係数、
P0は、前記非線形効果発生手段に入射する短光パルスのピークパワー、
T0は、前記非線形効果発生手段に入射する短光パルスのその出力強度が前記ピークパワーの1/eになるときの時間半幅、
β2は、前記非線形効果発生手段の群速度分散値
である。
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