JPH03177090A - 光パルス発生器及びレーザ・ダイオードの選択方法 - Google Patents
光パルス発生器及びレーザ・ダイオードの選択方法Info
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- JPH03177090A JPH03177090A JP2341170A JP34117090A JPH03177090A JP H03177090 A JPH03177090 A JP H03177090A JP 2341170 A JP2341170 A JP 2341170A JP 34117090 A JP34117090 A JP 34117090A JP H03177090 A JPH03177090 A JP H03177090A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
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- H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、極めてパルス幅の狭い光パルスを発生する光
パルス発生器及びそれに使用する好適なレーザ・ダイオ
ードを選択する方法に関する。
パルス発生器及びそれに使用する好適なレーザ・ダイオ
ードを選択する方法に関する。
、［従来技術及び発明が解決しようとする課題１幅の狭
い光パルスは、光サンプリングや光検出器のインパルス
応答の特性等の種々の試験及び測定において重要である
。このような応用例における時間分解能は、最終的には
光パルスのパルス幅で決まる。現在の技術水準における
光検出器の特性測定及びサンプリング測定では、光パル
スの半砿幅ｄ ｔ ＦＷＨＭが１０ピコ秒より小さいこ
とが必要である。そのような光パルス発生器、例えばモ
ード固定の色素レーザ及びＮｄ： ＹＡＧレーザ等のパ
ルス発生器は、研究室等の環境では容易に手に入るが、
一般に試験機器及び測定機器としてそのような光パルス
発生器を用いるのは実用的ではない。このような研究室
用の光パルス発生器は、頑丈でもなければトリガ可能型
でもなく、更に大型で消費電力も大きいからである。
い光パルスは、光サンプリングや光検出器のインパルス
応答の特性等の種々の試験及び測定において重要である
。このような応用例における時間分解能は、最終的には
光パルスのパルス幅で決まる。現在の技術水準における
光検出器の特性測定及びサンプリング測定では、光パル
スの半砿幅ｄ ｔ ＦＷＨＭが１０ピコ秒より小さいこ
とが必要である。そのような光パルス発生器、例えばモ
ード固定の色素レーザ及びＮｄ： ＹＡＧレーザ等のパ
ルス発生器は、研究室等の環境では容易に手に入るが、
一般に試験機器及び測定機器としてそのような光パルス
発生器を用いるのは実用的ではない。このような研究室
用の光パルス発生器は、頑丈でもなければトリガ可能型
でもなく、更に大型で消費電力も大きいからである。
利得切り換えダイオード・レーザの場合には、これらの
問題は生じない。半値幅が２０ピコ秒より小さい個々の
光パルスを反復して発生することは、ファブリ・ペロ（
Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ）の光空洞を有するレーザを用
いて実現されている。しかし、ファブリ・ペロのダイオ
ード・レーザを用いて１０ピコ秒よりずっと半値幅の狭
い光パルスを発生させる技術は報告されていない。この
理由は、恐らく、ダイオード・レーザ及びそのパッケー
ジ間の寄生リアクタンス並びにレーザの光量洞内の有限
なフォトンの蓄積時間に起因していると思われる。
問題は生じない。半値幅が２０ピコ秒より小さい個々の
光パルスを反復して発生することは、ファブリ・ペロ（
Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ）の光空洞を有するレーザを用
いて実現されている。しかし、ファブリ・ペロのダイオ
ード・レーザを用いて１０ピコ秒よりずっと半値幅の狭
い光パルスを発生させる技術は報告されていない。この
理由は、恐らく、ダイオード・レーザ及びそのパッケー
ジ間の寄生リアクタンス並びにレーザの光量洞内の有限
なフォトンの蓄積時間に起因していると思われる。
タカダ等が「ジャーナル・オブ・ライトウェーブ・テク
ノロジー（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ、 ＬＴ−５，Ｎｏ、
１０） １９８７年１０月刊行Ｊに寄稿した論文には、
利得切り換え型の分布帰還レーザ・ダイオード（Ｄ Ｆ
Ｂ −Ｌ Ｄ ： Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅ
ｄＢａｃｋ Ｌａ５ｅｒ Ｄｉｏｄｅ）装置を用いて略
６ビコ秒の半値幅を有するダイオード・レーザ・パルス
を発生させる方法が記載されている。この技術は、レー
ザのパルス出力を圧縮する分散遅延線を用いる点に基づ
いている。
ノロジー（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ、 ＬＴ−５，Ｎｏ、
１０） １９８７年１０月刊行Ｊに寄稿した論文には、
利得切り換え型の分布帰還レーザ・ダイオード（Ｄ Ｆ
Ｂ −Ｌ Ｄ ： Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅ
ｄＢａｃｋ Ｌａ５ｅｒ Ｄｉｏｄｅ）装置を用いて略
６ビコ秒の半値幅を有するダイオード・レーザ・パルス
を発生させる方法が記載されている。この技術は、レー
ザのパルス出力を圧縮する分散遅延線を用いる点に基づ
いている。
上述の技術では、略十分な程度の狭いパルス幅の光パル
スが得られるが、このようなパルスを実際の試験システ
ム及び計測システムに応用するためには、パルスの時間
的特性及びパルス毎の再現性についての更に詳しい知識
が必要になる。光圧綿に用いられるファイバの長さに対
する平均光パルスの形状の依存性に関する一連の詳細な
自己相関計測の結果、このＤＦＢ−ＬＤのシステムには
２つの重大な欠点があるのが判った。１つは、「パルス
・テイル（パルスの尾）」、即ち第２Ａ図に示すように
所望パルスに付随して一時的に発生する余分なパルスの
問題であり、もう１つは、所望パルスのエネルギが低い
という問題である。
スが得られるが、このようなパルスを実際の試験システ
ム及び計測システムに応用するためには、パルスの時間
的特性及びパルス毎の再現性についての更に詳しい知識
が必要になる。光圧綿に用いられるファイバの長さに対
する平均光パルスの形状の依存性に関する一連の詳細な
自己相関計測の結果、このＤＦＢ−ＬＤのシステムには
２つの重大な欠点があるのが判った。１つは、「パルス
・テイル（パルスの尾）」、即ち第２Ａ図に示すように
所望パルスに付随して一時的に発生する余分なパルスの
問題であり、もう１つは、所望パルスのエネルギが低い
という問題である。
これら２つの問題は、パルス・テイルのエネルギが所望
パルスのエネルギの２０％を超えているので、ある程度
相関関係がある。このようなパルス・テイルは４０ピコ
秒を超える長いパルス幅を有し、かなりのパルス・エネ
ルギを持っているので、インパルス励起測定又は光サン
プリング測定の場合に障害となる。即ち、第３図に示す
ように、光検出器の理想的なパルス応答（実線）が破線
で示したように歪む結果となる。
パルスのエネルギの２０％を超えているので、ある程度
相関関係がある。このようなパルス・テイルは４０ピコ
秒を超える長いパルス幅を有し、かなりのパルス・エネ
ルギを持っているので、インパルス励起測定又は光サン
プリング測定の場合に障害となる。即ち、第３図に示す
ように、光検出器の理想的なパルス応答（実線）が破線
で示したように歪む結果となる。
従って、本発明の目的は、余分な付随パルス（パルス・
テイル）を実質的に含まない所望の光パルスを発生し得
る光パルス発生器を提供することである。
テイル）を実質的に含まない所望の光パルスを発生し得
る光パルス発生器を提供することである。
本発明の他の目的は、余分な付随スペクトル成分が所定
値以下のレーザ・ダイオードを極めて容易に選択し得る
レーザ・ダイオード選択方法を提供することである。
値以下のレーザ・ダイオードを極めて容易に選択し得る
レーザ・ダイオード選択方法を提供することである。
［課題を解決する為の手段及び作用］
本発明の光パルス発生器は、特定の特性を有する利得切
り換え型車−モードレーザ・ダイオードを用いている。
り換え型車−モードレーザ・ダイオードを用いている。
このレーザ・ダイオードは、例えば、分布帰還型（ＤＦ
Ｂ）又は分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）のものでも良い
。このレーザ・ダイオードは、出力信号の主スペクトル
成分のピーク値より付随スペクトル成分の時間平均値が
少なくとも２０デシベル低い特性を有するものを使用す
る。この選択されたレーザ・ダイオードの出力パルスが
分散遅延手段により分散遅延され、付随的一時パルスを
実質的に含まない光パルスが発生される。
Ｂ）又は分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）のものでも良い
。このレーザ・ダイオードは、出力信号の主スペクトル
成分のピーク値より付随スペクトル成分の時間平均値が
少なくとも２０デシベル低い特性を有するものを使用す
る。この選択されたレーザ・ダイオードの出力パルスが
分散遅延手段により分散遅延され、付随的一時パルスを
実質的に含まない光パルスが発生される。
上述のレーザ・ダイオードを選択する方法は、レーザ・
ダイオードのしきい電流値と略同じエネルギ値を有する
持続波（ＣＷ）信号を被試験レーザ・ダイオードに供給
し、その出力信号のスペクトルを試験する。この方法は
従来の方法より格段に容易であり費用も低減出来る。
ダイオードのしきい電流値と略同じエネルギ値を有する
持続波（ＣＷ）信号を被試験レーザ・ダイオードに供給
し、その出力信号のスペクトルを試験する。この方法は
従来の方法より格段に容易であり費用も低減出来る。
［実施例］
利得切り換え型レーザ・ダイオードの出力の波長は、光
放射に係るキャリアの集中度の減少に起因してパルスの
強度の大きい部分で長い方ヘシフトする。利得切り換え
型レーザ・ダイオードの出力の波長シフト、即ちチャー
ブ（ｃｈｉｒｐ）は、時間の経過に対して路線形的に変
化するので、適当な分散遅延線、即ち赤い方の光（長波
長）より青い方の光（短波長）を遅延させる遅延線を使
用することにより、遅延線の出力端において種々の波長
成分を重ね合わせて幅の狭いパルスを作ることが出来る
。１．５μｍ用の分散シフト型ファイバは、上述の分散
遅延線として用いた場合、１．３μｍの波長の光に対し
て正しい分散特性を有する。
放射に係るキャリアの集中度の減少に起因してパルスの
強度の大きい部分で長い方ヘシフトする。利得切り換え
型レーザ・ダイオードの出力の波長シフト、即ちチャー
ブ（ｃｈｉｒｐ）は、時間の経過に対して路線形的に変
化するので、適当な分散遅延線、即ち赤い方の光（長波
長）より青い方の光（短波長）を遅延させる遅延線を使
用することにより、遅延線の出力端において種々の波長
成分を重ね合わせて幅の狭いパルスを作ることが出来る
。１．５μｍ用の分散シフト型ファイバは、上述の分散
遅延線として用いた場合、１．３μｍの波長の光に対し
て正しい分散特性を有する。
第１図は、このようなりＦＢ−ＬＤ （分布帰還レーザ
・ダイオード）システムを用いた本発明による極挟幅光
パルス発生器の一実施例のブロック図である。パルス発
生器ｌＯから電気的パルス信号がレーザ・ダイオード１
２に供給される。このレーザ・ダイオード１２の出力光
パルスは、所望特性の分散遅延手段により分散遅延され
、極めて幅の狭い光パルスが得られる。しかし、上述の
ように、レーザ・ダイオードを適切に選択使用しなけれ
ば、出力光パルスには望ましくない付随パルス（パルス
・テイル）がしばしば含まれることにもなろう。
・ダイオード）システムを用いた本発明による極挟幅光
パルス発生器の一実施例のブロック図である。パルス発
生器ｌＯから電気的パルス信号がレーザ・ダイオード１
２に供給される。このレーザ・ダイオード１２の出力光
パルスは、所望特性の分散遅延手段により分散遅延され
、極めて幅の狭い光パルスが得られる。しかし、上述の
ように、レーザ・ダイオードを適切に選択使用しなけれ
ば、出力光パルスには望ましくない付随パルス（パルス
・テイル）がしばしば含まれることにもなろう。
ＤＦＢ （分布帰還）型又はＤＢＲ（分布ブラッグ反射
）型のレーザ・ダイオード群は、層状のレーザ構造体基
板の中の規則的な格子中に形成される。その後、この基
板を格子に沿って切り、個々のレーザ・ダイオードとな
る。しかし、この格子のどの部分がダイオード毎の特性
のバラツキを生じる原因となるダイオードの端部となる
のかは判断出来ない。パルス・テイルの発生は、もとも
とレーザ・ダイオードのチャープ領域の端部における非
線形性に起因していると考えられていたが、第２Ｂ図に
示すように、レーザ・ダイオードのスペクトル特性の中
の付随スペクトル放射モードに起因してパルス・テイル
が発生することが実験から判った。最大強度で試験した
場合には、これらの付随パルスは明瞭ではないが、パル
ス・モードで試験した場合には、そのスペクトルは持続
波（ＣＷ）信号の励起しきいレベル又はそのレベルの僅
かに下のレベルにおけるレーザ・ダイオードのスペクト
ルと質的に近似する。これらのスペクトル・モードは、
ファイバ内の分散により一時的に分離され、付随一時パ
ルス（パルス・テイル）が明瞭となる。
）型のレーザ・ダイオード群は、層状のレーザ構造体基
板の中の規則的な格子中に形成される。その後、この基
板を格子に沿って切り、個々のレーザ・ダイオードとな
る。しかし、この格子のどの部分がダイオード毎の特性
のバラツキを生じる原因となるダイオードの端部となる
のかは判断出来ない。パルス・テイルの発生は、もとも
とレーザ・ダイオードのチャープ領域の端部における非
線形性に起因していると考えられていたが、第２Ｂ図に
示すように、レーザ・ダイオードのスペクトル特性の中
の付随スペクトル放射モードに起因してパルス・テイル
が発生することが実験から判った。最大強度で試験した
場合には、これらの付随パルスは明瞭ではないが、パル
ス・モードで試験した場合には、そのスペクトルは持続
波（ＣＷ）信号の励起しきいレベル又はそのレベルの僅
かに下のレベルにおけるレーザ・ダイオードのスペクト
ルと質的に近似する。これらのスペクトル・モードは、
ファイバ内の分散により一時的に分離され、付随一時パ
ルス（パルス・テイル）が明瞭となる。
従って、試験や計測に好適に応用出来る利得切り換え型
レーザ・ダイオードを見つける為には、パルス・テイル
の振幅を測定する試験をレーザ・ダイオード毎に行う必
要がある。ここで必要な関係は、パルス・テイルの時間
平均強度が主スペクトル成分のピーク強度より２０ｄＢ
低いレベルより小さいか否かを試験することである。パ
ルス・モードにおけるパルス・テイルのスペクトル・パ
ルスを試験しても良いが、それはかなり長く煩雑な処理
を必要とする。もっと有利な試験方法は、第４図に示す
ようなレーザ・ダイオードのしきい電流値Ｉ ｔｈの付
近のエネルギを有する持続波信号（ＣＷ倍信号を用いる
ことである。このようなＣＷ倍信号用いた試験により、
パルス化スペクトルと質的に同様のスペクトルが作られ
る。このようにしてレーザ・ダイオードを注意深く選択
すれば、上述のレーザ・ダイオードのシステムでパルス
の圧縮を行った場合に３ピコ秒より半値幅の狭い光パル
スを作ることが可能なダイオードを見つけることが出来
る。
レーザ・ダイオードを見つける為には、パルス・テイル
の振幅を測定する試験をレーザ・ダイオード毎に行う必
要がある。ここで必要な関係は、パルス・テイルの時間
平均強度が主スペクトル成分のピーク強度より２０ｄＢ
低いレベルより小さいか否かを試験することである。パ
ルス・モードにおけるパルス・テイルのスペクトル・パ
ルスを試験しても良いが、それはかなり長く煩雑な処理
を必要とする。もっと有利な試験方法は、第４図に示す
ようなレーザ・ダイオードのしきい電流値Ｉ ｔｈの付
近のエネルギを有する持続波信号（ＣＷ倍信号を用いる
ことである。このようなＣＷ倍信号用いた試験により、
パルス化スペクトルと質的に同様のスペクトルが作られ
る。このようにしてレーザ・ダイオードを注意深く選択
すれば、上述のレーザ・ダイオードのシステムでパルス
の圧縮を行った場合に３ピコ秒より半値幅の狭い光パル
スを作ることが可能なダイオードを見つけることが出来
る。
従って、本発明による光パルス発生器では、光パルス源
として用いる単一モードのレーザ・ダイオードを出力信
号のスペクトルに基づいて選択することにより、付随的
一時パルスを除去することが出来るので、略理想的な光
パルスを発生することが可能になる。更に、レーザ・ダ
イオードを選択するには、レーザ・ダイオードのレーザ
発振のしきい電流値Ｉｔｈ付近のエネルギを有するＣＷ
倍信号用いてレーザ・ダイオードを試験することにより
、極めて容易に所望特性のダイオードを選択し得る。
として用いる単一モードのレーザ・ダイオードを出力信
号のスペクトルに基づいて選択することにより、付随的
一時パルスを除去することが出来るので、略理想的な光
パルスを発生することが可能になる。更に、レーザ・ダ
イオードを選択するには、レーザ・ダイオードのレーザ
発振のしきい電流値Ｉｔｈ付近のエネルギを有するＣＷ
倍信号用いてレーザ・ダイオードを試験することにより
、極めて容易に所望特性のダイオードを選択し得る。
以上本発明の好適実施例について説明したが、本発明は
ここに説明した実施例のみに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱することなく必要に応じて種々の変
形及び変更を実施し得ることは当業者には明らかである
。
ここに説明した実施例のみに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱することなく必要に応じて種々の変
形及び変更を実施し得ることは当業者には明らかである
。
［発明の効果］
本発明の光パルス発生器は、余分な付随パルス成分を実
質的に含まない光パルスを発生出来るので、試験及び計
測等の用途に極めて利用価値が高い。また、本発明のレ
ーザ・ダイオードの選択方法では、所定の持続波信号を
ダイオードに供給して出力のスペクトルのレベルを試験
するだけであり、従来より極めて容易に所望特性のダイ
オードを選択することが出来る。
質的に含まない光パルスを発生出来るので、試験及び計
測等の用途に極めて利用価値が高い。また、本発明のレ
ーザ・ダイオードの選択方法では、所定の持続波信号を
ダイオードに供給して出力のスペクトルのレベルを試験
するだけであり、従来より極めて容易に所望特性のダイ
オードを選択することが出来る。
第１図は、本発明の光パルス発生器の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は、従来の装置における光パルス出力
信号の例を示す波形図、第３図は、光検出器の理想的な
応答と現実に劣化した応答とを比較した図、第４図は、
レーザ・ダイオードの光出力と駆動電流との関係を示し
た特性図である。 ｌＯ：パルス発生器 １２： レーザ・ダイオード １４：分散遅延手段
ロック図、第２図は、従来の装置における光パルス出力
信号の例を示す波形図、第３図は、光検出器の理想的な
応答と現実に劣化した応答とを比較した図、第４図は、
レーザ・ダイオードの光出力と駆動電流との関係を示し
た特性図である。 ｌＯ：パルス発生器 １２： レーザ・ダイオード １４：分散遅延手段
Claims (2)
- （１）出力信号の主スペクトル成分のピーク値より付随
スペクトル成分の時間平均値が少なくとも２０デシベル
低い特性を有する利得切り換え型レーザ・ダイオードと
、 該レーザ・ダイオードの出力パルスを分散遅延させ、付
随的一時パルスを実質的に含まない光パルスを発生する
分散遅延手段とを具えることを特徴とする光パルス発生
器。 - （２）所望特性のレーザ・ダイオードを選択する方法で
あって、 上記レーザ・ダイオードのしきい電流値に略等しいエネ
ルギを有する持続波信号を上記レーザ・ダイオードに供
給し、 該レーザ・ダイオードの出力の付随スペクトル成分の強
度が主スペクトル成分のピーク値より低い所定値より小
さいか否かを試験することを特徴とするレーザ・ダイオ
ードの選択方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/446,515 US5014015A (en) | 1989-12-05 | 1989-12-05 | Ultra-short optical pulse source |
| US446515 | 1989-12-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03177090A true JPH03177090A (ja) | 1991-08-01 |
Family
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- 1990-11-30 JP JP2341170A patent/JPH03177090A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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