JPH03135090A - Ultrashort optical pulse generator - Google Patents
Ultrashort optical pulse generatorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体レーザを用いた超短光パルス発生装置
に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an ultrashort optical pulse generator using a semiconductor laser.
（従来の技術）
従来から、色素レーザや固体レーザ等の高出力レーザよ
り得られる短光パルス（パルス幅：約１００ｐｓ）を、
正常分散をもつ光ファイバと回折格子対とを用いて、短
パルス化（パルス幅：約１９Ｓ）したり、または異常分
散をもつ光ファイバでパルス圧縮（パルス幅：約１００
ｆｓ）することが行われてきた（Ｅｄｍｏｎｄ Ｂ、Ｔ
ｒｅａｃｙ“０ｐｔｉｃａｌ ＰｕｌｓｅＣｏｍｐｒｅ
ｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｇｒ
ａｔｉｎｇｓ’ＩＥεＥ。(Prior art) Conventionally, short optical pulses (pulse width: approximately 100 ps) obtained from high-power lasers such as dye lasers and solid-state lasers have been used.
Using an optical fiber with normal dispersion and a pair of diffraction gratings, the pulse can be shortened (pulse width: approx. 19S), or an optical fiber with anomalous dispersion can be used to compress the pulse (pulse width: approx. 100S).
fs) has been practiced (Edmond B, T
reacy“0ptical PulseCompre
ssion with Diffraction Gr
atings'IEεE.
Ωε−５，ｐｐ ４５４−４５８（１９６ｇ＞）。また
一方、半導体レーザのゲインスイッチ法により得られた
短光パルス（パルス幅：約３０ｐｓ）を正常分散を持つ
光ファイバでパルス圧縮し、約１０ｐｓの光パルスが得
られている。（Ａ、 Ｔａｋａｄａ ｅｔ ａｌ、、
”旧ｇｈ−３ｐｅｅｄ Ｐｉｃｏ−ｓｅｃｏｎｄ ０ｐ
ｔｉｃａｌ Ｐｕ１ｓｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｆ
ｒｏｍ Ｇａｉｎ−ｓｗｉｔｃｈｅｄ １．３μｍ
Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｌ
ａ５ｅｒＤｉｏｄｅ （ＤＦＢ−ＬＤ） ｔｈｒｏ
ｕｇｈ ）Ｉｉｇｈｌｙ ＤｉｓｐｅｒｓｉｖｅＳ
ｉｎｇｌｅ−Ｍａｄｅ Ｆｉｂｅｒ’ ＩＥＥＥ、
ＬＴ−５，ｐｐ １５２５−１５３３（１９８
７））。前者の手法では、ｌｐｓ以下のパルス幅が得ら
れるものの、高出力レーザから出射する光パルスの繰り
返しが、たかだかｌｏＯＭｆｌｚであること、レーザ装
置が大規模であることを考慮すると、光通信用の光パル
ス発生装置としては本質的に不向きである。また、後者
の手法では小型な光源から高繰り返しな短光パルスが得
られるものの、得られるパルス幅が前者に比べ１０ｐｓ
とかなり広いので、１００６ｂｉｔ／ｓを越える光通信
用の光パルス発生器として適用することができない。Ωε-5, pp 454-458 (196g>). On the other hand, a short optical pulse (pulse width: about 30 ps) obtained by the semiconductor laser gain switching method is compressed using an optical fiber having normal dispersion, and an optical pulse of about 10 ps is obtained. (A, Takada et al.
“Old gh-3peed Pico-second 0p
tical Pulse Compression f
rom Gain-switched 1.3μm
Distributed Feedback L
a5erDiode (DFB-LD) thro
ugh )Ighly DispersiveS
ingle-Made Fiber' IEEE,
LT-5, pp 1525-1533 (198
7)). In the former method, a pulse width of lps or less can be obtained, but considering that the repetition of optical pulses emitted from a high-power laser is at most loOMflz and that the laser equipment is large-scale, it is difficult to use light for optical communication. It is essentially unsuitable as a pulse generator. In addition, although the latter method allows highly repetitive short optical pulses to be obtained from a small light source, the resulting pulse width is 10 ps compared to the former method.
Therefore, it cannot be applied as an optical pulse generator for optical communication exceeding 1006 bit/s.
最近、後者の手法で得られた光パルスを光増幅し、これ
を前者と同様の手法を用いてパルス圧縮することが提案
されている。ところが、光ファイバと回折格子対を用い
たパルス圧縮法では、回折格子を用いるため空間ビーム
形状が変形しており、これを光ファイバに結合する際の
結合効率は良好とは言い難い。また、異常分散をもつ光
ファイバを用いたパルス圧縮法では、得られた短光パル
スは、複雑なチャーピング特性をもっており、これを光
通信用の送信光パルスとして用いると、光ファイバ伝搬
中にその光パルス形状が複雑に変化することが考えられ
る。従って、上記手法で得られた短光パルスのチャーピ
ング特性を改善する方法があわせて必要とされる。Recently, it has been proposed to optically amplify the optical pulse obtained by the latter method and pulse-compress it using a method similar to the former method. However, in the pulse compression method using an optical fiber and a diffraction grating pair, the spatial beam shape is deformed due to the use of the diffraction grating, and the coupling efficiency when coupling this to the optical fiber cannot be said to be good. In addition, in the pulse compression method using an optical fiber with anomalous dispersion, the obtained short optical pulse has complex chirping characteristics, and when used as a transmission optical pulse for optical communication, it is difficult to It is conceivable that the shape of the optical pulse changes in a complicated manner. Therefore, there is also a need for a method for improving the chirping characteristics of the short optical pulses obtained by the above method.
以上述べたように、従来の技術では、超高速光通信に要
求される高繰り返しな短光パルスを簡便に発生すること
が困難であった。As described above, with conventional techniques, it is difficult to easily generate highly repetitive short optical pulses required for ultra-high speed optical communications.
（課題を解決するための手段）
本発明の超短光パルス発生装置は、半導体レーザを用い
た光パルス発生部と、半導体レーザ増幅器と、前記光パ
ルス発生部より発生した光パルスの波長において異常分
散を有する単一モード光ファイバを含む。(Means for Solving the Problems) An ultrashort optical pulse generator of the present invention includes an optical pulse generating section using a semiconductor laser, a semiconductor laser amplifier, and an abnormality in the wavelength of the optical pulse generated from the optical pulse generating section. Contains a single mode optical fiber with dispersion.
すなわち本発明では、半導体レーザ増幅器の飽和領域で
生じる屈折率変化を利用して、パルス圧縮することを提
案する。That is, the present invention proposes pulse compression using the refractive index change that occurs in the saturation region of a semiconductor laser amplifier.
第３図はその原理説明図である。半導体レーザ増幅器が
飽和領域で動作するように、高いピークパワーを有する
光パルスを半導体レーザ増幅器に導く。このような状態
では半導体レーザ増幅器中の屈折率は、入射光パルス強
度に対応して変化することとなる。この屈折率変化によ
り、光パルス中の位相は変化し、これをφ（１）とする
と、φ（ｔ）ｏｅｎ（ｔ）二００＋ｎ２Ｉ（ｔ）・・・
・・・（１）と表わされる。ただし、ｎ （ｔ）、 ｎ
ｏ、 Ｉ （ｔ）、 ｎ２は、それぞれ半導体レーザ
増幅器の屈折率変化、非飽和領域での半導体レーザ増幅
器の屈折率、光パルスの強度変化、半導体レーザ増幅器
の光強度に対する屈折率の変化量である。従って、光パ
ルス内の周波数ｗ （ｔ）は、（１）式を時間微分する
ことにより得られ、
と表わされる。ただしＷ。、には、それぞれ屈折率変化
を受ける前の光パルスの中心周波数、比例定数である。FIG. 3 is a diagram explaining the principle. An optical pulse having a high peak power is introduced into the semiconductor laser amplifier so that the semiconductor laser amplifier operates in a saturation region. In such a state, the refractive index in the semiconductor laser amplifier changes in response to the intensity of the incident light pulse. Due to this refractive index change, the phase in the optical pulse changes, and if this is φ(1), φ(t)oen(t)200+n2I(t)...
...It is expressed as (1). However, n (t), n
o, I(t), and n2 are the refractive index change of the semiconductor laser amplifier, the refractive index of the semiconductor laser amplifier in the non-saturation region, the intensity change of the optical pulse, and the amount of change in the refractive index with respect to the light intensity of the semiconductor laser amplifier, respectively. be. Therefore, the frequency w (t) in the optical pulse is obtained by differentiating equation (1) with respect to time, and is expressed as follows. However, W. , are the center frequency of the optical pulse before undergoing the refractive index change and the proportionality constant, respectively.
従って、半導体レーザ増幅器を出射した
間に関して微分したものであるので、第３図中に示すよ
うに、光パルスの中心部分では、はぼ直線的なチャーピ
ング特性をもつ。強い光パルスが半導体レーデ増幅器に
入射した際には、反転分布を形成するキャリア密度が減
少するので、上記チャーピングはブルーシフトチャーピ
ング（時間とともに光パルスの中心波長が短波長にシフ
トする）をもつ。このようなチャーピングをもつ光パル
スは、適当な分散値をもつ光ファイバで容易にパルス圧
縮することができる。Therefore, since the light pulse is differentiated with respect to the period during which light is emitted from the semiconductor laser amplifier, the central portion of the light pulse has a substantially linear chirping characteristic, as shown in FIG. When a strong optical pulse enters a semiconductor Rade amplifier, the carrier density that forms population inversion decreases, so the chirping described above is caused by blue shift chirping (the center wavelength of the optical pulse shifts to a shorter wavelength over time). Motsu. Optical pulses with such chirping can be easily pulse-compressed using an optical fiber with an appropriate dispersion value.
（実施例）
第１図は本発明の一実施例を示す図であって、１は発振
器、２はバイアスティー、３はＤＦＢ−ＬＤ（分布期間
型レーザ）またはＤＢＲ−ＬＤ（分布ブラッグ反射型レ
ーザ）、４．５はレンズ、・６はアイソレータ、７は正
常分散を有する単一モード光ファイバ、８は半導体レー
ザ増幅器、９は異常分散を有する単一モード先ファイバ
である。(Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, in which 1 is an oscillator, 2 is a bias tee, and 3 is a DFB-LD (distributed period laser) or DBR-LD (distributed Bragg reflection type laser). 4.5 is a lens, 6 is an isolator, 7 is a single mode optical fiber with normal dispersion, 8 is a semiconductor laser amplifier, and 9 is a single mode fiber with anomalous dispersion.
バイアスティ２で、発振器１から出た高周波信号と直流
電流を合成し、半導体レーザ３°を励振することにより
、半導体レーザ３をゲインスイッチ動作させ、レッドシ
フトチャーピングを有する光パルスを発生させる。レン
ズ４，５とアイソレータ６を介して、単一モード光ファ
イバ７に光パルスを導く。単一モード光ファイバ７のも
つ分散により、レッドシフトチャーピングをもつ光パル
スは、チャーピングを打ち消され、パルス圧縮される。The bias tee 2 combines the high frequency signal and direct current output from the oscillator 1 and excites the semiconductor laser 3°, thereby operating the semiconductor laser 3 as a gain switch and generating an optical pulse with red shift chirping. A light pulse is guided to a single mode optical fiber 7 via lenses 4 and 5 and an isolator 6. Due to the dispersion of the single mode optical fiber 7, an optical pulse having red shift chirping has the chirping canceled and is pulse compressed.
これを半導体レーザ増幅器８に導き、その飽和領域で生
じるキャリア密度変化により、ブルーシフトチャーピン
グをもつ光パルスが半導体レーザ増幅器８より出射され
る。この光パルスを異常分散をもつ単一モード光ファイ
バ９に導くことにより、チャーピングが打ち消され、さ
らにパルス圧縮されることとなる。This light is guided to the semiconductor laser amplifier 8, and a light pulse with blue shift chirping is emitted from the semiconductor laser amplifier 8 due to the change in carrier density that occurs in the saturation region. By guiding this optical pulse to a single mode optical fiber 9 having anomalous dispersion, chirping is canceled and the pulse is further compressed.
第２図は本発明の他の実施例を示す図であって、１０は
発振器、１１はバイアスティー、１２はＤＦＢ−ＬＤま
たはＤＢＲ−ＬＤ、１３．１４はレンズ、１５はアイソ
レータ、１６は正常分散を有する単一モード光ファイバ
、１７は光ファイバ増幅器、１８は半導体レーザ増幅器
、１９は異常分散を有する単一モード光ファイバである
。バイアスティー１１で、発振器１０から出た高周波信
号と直流電流を合成し、半導体レーデ１２を励振するこ
とにより、半導体レーザ１２をゲンインスイッチ動作さ
せ、レッドシフトチャーピングを有する光パルスを発生
させる。レンズ１３．１４とアイソレータ１５を介して
、単一モード光ファイバ１６に光パルスを導く。単一モ
ード光ファイバ１６のもつ分散により、レッドシフトチ
ャーピングをもつ光パルスは、チャーピングを打ち消さ
れ、パルス圧縮される。これを光ファイバ増幅器１７に
導き、次段の半導体レーザ増幅器１８が飽和領域で動作
するように光パルスを増幅し、高いビークパワーをもつ
光パルスを作る。増幅した光パルスを、半導体レーザ増
幅器１８に導き、飽和領域で生じるキャリア密度変化に
より、ブルーシフトチャーピングをもつ光パルスが半導
体レーデ増幅器１８より出射される。この光パルスを異
常分散をもつ単一モード光ファイバ１９に導くことによ
り、チャーピングが打ち消され、さらにパルス圧縮され
ることとなる。FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the present invention, in which 10 is an oscillator, 11 is a bias tee, 12 is a DFB-LD or DBR-LD, 13 and 14 are lenses, 15 is an isolator, and 16 is a normal A single mode optical fiber with dispersion, 17 an optical fiber amplifier, 18 a semiconductor laser amplifier, and 19 a single mode optical fiber with anomalous dispersion. The bias tee 11 combines the high frequency signal output from the oscillator 10 with a direct current and excites the semiconductor laser 12, thereby operating the semiconductor laser 12 as a gain switch and generating an optical pulse with red shift chirping. The light pulses are guided into a single mode optical fiber 16 via lenses 13, 14 and an isolator 15. Due to the dispersion of the single mode optical fiber 16, an optical pulse with red shift chirping has the chirping canceled and is pulse compressed. This is led to the optical fiber amplifier 17, and the optical pulse is amplified so that the next stage semiconductor laser amplifier 18 operates in the saturation region, thereby producing an optical pulse with a high peak power. The amplified optical pulse is guided to the semiconductor laser amplifier 18, and an optical pulse with blue shift chirping is emitted from the semiconductor laser amplifier 18 due to the change in carrier density that occurs in the saturation region. By guiding this optical pulse to a single mode optical fiber 19 having anomalous dispersion, chirping is canceled and the pulse is further compressed.
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の超短光パルス発生装置は
、半導体レーザと単一モード光ファイバを用いて高繰り
返しな短光パルスを容易に作り出すことができる。しか
も、得られた短光パルスは、はとんどチャーピングが打
ち消されているので、光通信用送信光パルスとして適用
することが可能である。(Effects of the Invention) As explained above, the ultrashort optical pulse generator of the present invention can easily generate highly repetitive short optical pulses using a semiconductor laser and a single mode optical fiber. Moreover, since chirping is almost completely canceled out in the obtained short optical pulse, it can be applied as a transmission optical pulse for optical communication.
第１図は本発明の一実施例を示す図、
第２図は本発明の他の実施例を示す図、第３図は本発明
の原理説明図である。
１．１０・・・発振器 ２，１１・・・バイアス
ティー３．１２・・・ＤＦＢ−ＬＤまたは０ＢＲ−ＬＤ
４、５．１３．１４・・・レンズ
６．１５・・・アイソレータ
７．１６・・・光ファイバ
８．１８−・・半導体レーザ増幅器FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of the invention, FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of the invention. 1.10... Oscillator 2,11... Bias tee 3.12... DFB-LD or 0BR-LD
4, 5.13.14...Lens 6.15...Isolator 7.16...Optical fiber 8.18-...Semiconductor laser amplifier
Claims (1)
ーザ増幅器と、前記光パルス発生部より発生した光パル
スの波長において異常分散を有する単一モード光ファイ
バを含むことを特徴とする超短光パルス発生装置。 ２、半導体レーザを用いた光パルス発生部と、光ファイ
バ増幅器と、半導体レーザ増幅器と、前記光パルス発生
部より発生した光パルスの波長において異常分散を有す
る単一モード光ファイバを含むことを特徴とする超短光
パルス発生装置。[Scope of Claims] 1. The invention includes an optical pulse generator using a semiconductor laser, a semiconductor laser amplifier, and a single mode optical fiber having anomalous dispersion at the wavelength of the optical pulse generated by the optical pulse generator. Features of ultrashort optical pulse generator. 2. The optical pulse generator includes an optical pulse generator using a semiconductor laser, an optical fiber amplifier, a semiconductor laser amplifier, and a single mode optical fiber having anomalous dispersion at the wavelength of the optical pulse generated by the optical pulse generator. Ultrashort optical pulse generator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1271843A JP2752731B2 (en) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | Ultrashort light pulse generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1271843A JP2752731B2 (en) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | Ultrashort light pulse generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03135090A true JPH03135090A (en) | 1991-06-10 |
| JP2752731B2 JP2752731B2 (en) | 1998-05-18 |
Family
ID=17505649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1271843A Expired - Fee Related JP2752731B2 (en) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | Ultrashort light pulse generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2752731B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007180452A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Driving control apparatus of semiconductor laser and driving control method thereof |
-
1989
- 1989-10-20 JP JP1271843A patent/JP2752731B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007180452A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Driving control apparatus of semiconductor laser and driving control method thereof |
| JP4570562B2 (en) * | 2005-12-28 | 2010-10-27 | 古河電気工業株式会社 | Drive control apparatus and drive control method for semiconductor laser |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2752731B2 (en) | 1998-05-18 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |