JPH03185429A - 光発振器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、定常的な信号光入力に対して光パルス列を出
力し、非定常的な信号光人力に対して同期的に光パルス
列を出力する光発振器に関するものである。

（従来の技術） 従来の光パルス列を出力する光発振器としては、半導体
レーザを直接変調させて出力させるもの、定常的な光を
音響光学素子、電気光学素子等の光スイッチで断続させ
て出力させるもの、Ｑスイッチレーザを用い、共振器の
Ｑ値を機械的にまたは電子的に変化させるか励起光源を
断続することによって変化させて出力させるもの、ある
いはモード周期レーザを用いてレーザのモード間隔（気
体レーザで、百Ｍｌｌｚ程度まで）で規定されたパルス
間隔の光パルス列を出力させるもの等が知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記各光発振器のうち、半導体レーザを
直接変調させるもの及び定常的な光を音響光学素子等の
光スィッチで断続させるものは、その速度が光スィッチ
を駆動する電気信号の帯域によって制限を受け、高速の
光パルス列を出力できないという欠点がある。

また、Ｑスイッチレーザを用いるものは、Ｑ値を機械的
にまたは電子的に変化させるか励起光源を断続させるこ
とによって変化させているため、パルス間隔が数Ｋ１１
ｚと長くなってしまうという欠点がある。

また、モード周期レーザを用いたものは、パルス間隔が
レーザのモード間隔で規定されているため、パルス間隔
の制御が困難であるという欠点がある。

加えて、上記各光発振器では、非定常的な信号先入力に
対する同期発振の機能を有していない。

さらにまた、受動型のＱスイッチレーザ及びモード周期
レーザを除き、外部からの電気制御信号を必要とすると
いう欠点がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、電気系の帯域の制限を受けることなく高速な
光パルス列を出力でき、また、パルス間隔の制御が容易
で、さらに、非定常的な信号先入力に対して同期的に光
パルス列を出力できる光発振器を提供することにある。

（３題を解決するための手段） 第１図は、本発明に係る光発振器の概要を示すもので、
上記目的を達成するため、請求項（１）では、第１図の
（ａ）に示すように、定常的な信号光Ｐ１ｎの入力に対
して光パルス列を出力し、非定常的な信号光Ｐｉｎの入
力に対して同期的に光パルス列を出力する光発振器にお
いて、入射制御光ＰＣの強度に応じて反射率が非線形的
に変化する非線形エタロンＮＥと、信号光Ｐｉｎを非線
形エタロンＮＥの所定の位置に所定方向から入射する信
号光入力部Ｓ夏と、制御光Ｐｃを非線形エタロンＮＥの
所定の位置に所定方向から入射する制御光入力部ＣＩと
、非線形エタロンＮＥにて反射した信号光Ｐ「を所定の
光路ＯＷを介して制御光Ｐｃとして制御光入力部ＣＩに
帰還させる光帰還部ＲＴとを備え、非線形エタロンＮＥ
を透過した信号光Ｐｔを当該光発振器の出力光Ｐ　ｏｕ
ｔとして出力するように構成した。

また、請求項（２）では、第１図の（ｂ）に示すように
、非線形エタロンＮＥにて反射した信号光Ｐ「を分岐し
、一の分岐光を光帰還部ＲＴに入射する光分岐部ＤＶを
設け、光分岐部ＤＶの他の分岐光を当該光発振器の出力
光Ｐ　ｏｕｔとして出力できるように構成した。

また、請求項〈３）では、請求項（１）または請求項（
２）における光帰還部ＲＴに、第１図の（Ｃ）または（
ｄ）中ＤＬにて示すように、入射した反射信号光Ｐｒを
所定の遅延量をもって遅延させる光遅延素子を設けた。

また、請求項（４〉では、請求項（１）　、　（２）ま
たは（３）における光帰還部ＲＴに、第１図の（Ｃ）ま
たは（ｄ）中ＡＰにて示すように、入射した反射信号光
Ｐｒを増幅する光増幅素子を設けた。また、この光増幅
素子ＡＰを、光遅延素子ＤＬとともに光帰還部ＲＴに設
けてもよい。

また、請求項（５）によれば、請求項（１）または請求
項（２）における光帰還部ＲＴに、第１図の（Ｃ）また
は（ｆ）中ＤＬＡＰにて示すように、入射した反射信号
光Ｐｒを所定の遅延量をもって遅延させるとともに、所
定の利得をもって増幅する光遅延増幅素子を設けた。

（作　用） 次に、本発明に係る作用を第１図及び第２図乃至第４図
を参照して説明する。

第２図は、非線形エタロンＮＥの制御光（帰還光）強度
−反射率特性を模式的に示した図であって、横軸が制御
光強度を、縦軸が反射率をそれぞれ表し、同図の（ａ）
は非線形エタロンＮＥの共鳴波長と信号光Ｐｉｎとの波
長の差が小さい場合を、同図の（ｂ）は両者の差が大き
い場合をそれぞれ示している。

ここで、発振の原理を定性的に説明すると、第２図の（
ａ）及び（ｂ）に示す特性を有する非線形エタロンＮＥ
の場合、定常的な信号光Ｐｉｎの人力に対して、制御光
減少→反射率増加−制御光増加→反財率減少−・・・（
以下繰り返し）、のように発振する。

ある定常的な信号光Ｐｉｎの人力に対して発振する条件
は、第２図の（ａ）の特性の場合、次の（ｌ〉。

（２）の関係を同時に満足することである。

Ｐ　ｉｎ・（ｒ、　　　ｒｂ　）　／　（Ｐ　２　　Ｐ
　ｔ　）・Ｇ〉１・・・（１） ｔｄ＋ｔｄ’　　＞ｔｅ　　　　　　　　　−（２）こ
こで、Ｇは帰還光学系における増幅率、ｔｄは光遅延素
子ＤＬによる遅延時間、ｔｄ’　は光遅延素子ＤＬ対外
部おける遅延時間、ｔｅは非線形エタロンＮＥのスイッ
チング時間をそれぞれ示している。なお、第２図の（ｂ
）の特性の場合は、上記〈１〉式の条件を満足するのみ
でよい。

第２図の（ａ）及び（ｂ）の特性において発振が起こる
周期は、（ａ）の特性の場合は凡そ２（ｔｄ＋ｔｄ’）
で、（ｂ）の特性の場合、上記（２）式の条件が満たさ
れている場合は凡そ２　（ｔｄ＋ｔｃｉ’　）で、満た
されていない場合は凡そ２ｔｅである。

また、非定常的な信号光Ｐｉｎの入力に対して、信号光
Ｐ１ｎが上述の発振器の固有発振周期に近いパルス列で
あるときには、第３図に示すように、同期した発振が起
こり、パルス信号列からの同期信号の抽出が可能となる
。

さらにまた、第４図の（ａ）　、　（ｂ）及び（ｃ）は
、制御光量、即ち、帰還光量に応じた第１図の光発振器
の入出力特性を示す図であって、横軸が人力光強度を、
縦軸が透過光強度をそれぞれ表している。

これらの図において、第４図の（ａ）は帰還光量がｒＯ
Ｊの場合を、同図の（ｂ）は帰還光量が少ない場合、即
ち、上記（１）式の条件を満たさない場合を、同図の（
Ｃ）は帰還光量が多い場・合、即ち、上記（１）の条件
を満たす場合の特性をそれぞれ示している。同図の（ｂ
）の場合は、消光比の大きいしきい鎖素子として機能す
る。また、同図の（Ｃ）中に示す斜線部分は発振領域で
あり、帰還光量の増加に伴い、この領域は増加する。

以上の特性を備えた本発明に係る光発振器のうち、第１
図の（ａ）に示す光発振器（請求項（１）対応）によれ
ば、入力信号光Ｐ１ｎが信号光入力部ＳＩにより、非線
形エタロンＮＥの所定の位置に所定の方向から入射され
る。このとき、非線形エタロンＮＥには、制御光Ｐｃが
入射されていないため（帰還光量がｒＯＪ　）　、非線
形エタロンＮＥは反射率が高く、入射した信号光Ｐ１ｎ
は、ここでほとんど反射される。

この非線形エタロンＮＥにて反射された信号光Ｐｒは、
光帰還部ＲＴに入射され、所定の光路ＯＷを伝搬される
ことにより所定時間（ｔｄ’）遅延され、制御光Ｐｃと
して制御光入力部ＣＩに帰還され、この制御光Ｐｃが非
線形エタロンＮＥの所定の位置に入射される。

これにより、非線形エタロンＮＥの反射率が減少して、
信号光Ｐｉｎが非線形エタロンＮＥを透過し、この透過
信号光Ｐｔが、当該光発振器の出力光ｐ　ｏｕｔとして
出力される。

この反射率減少に伴い、非線形エタロンＮＥにおける反
射光量が減少するため、制御光（帰還光）量が減少し、
時間ｔｄ″後には非線形エタロンＮＥの反射率が増加し
、透過光量が減少する。即ち、これにより反射率の高い
初期の状態に戻り、上記した一連の動作が繰り返され、
発振が行なわれる。

以上の動作に基づいて、当該光発振器は、定常的な信号
光入力に対しては光パルス列を出力し、非定常的な信号
光人力に対しては同期的に光パルス列を出力する。

また、第１図の（ｂ）に示す光発振器（請求項（２）対
応）によれば、非線形エタロンＮＥにて反射された信号
光Ｐｒは、光分岐部ＤＶにて分岐される。その一の分岐
光は、光帰還部ＲＴに入射され、所定の光路ＯＷを伝搬
されることにより所定時間（ｔｄ’）遅延され、制御光
Ｐｃとして制御光入力部ＣＩに帰還される。

一方、他の分岐光は、例えば、当該光発振器の出力光Ｐ
ｏｕｔとして出力される。

また、第１図の（ｅ）または（ｄ）に示す光発振器（請
求項（３）または（４〉対応）によれば、光帰還部ＲＴ
に入射された反射信号光Ｐｒは、光遅延素子ＤＬにおい
て所定時間ｔｄをもって遅延されるとともに、加えて、
光遅延素子ＤＬを除く部分において時間（ｔｄ’）遅延
されて、制御光入力部ＣＩに帰還される。

または、光帰還部ＲＴに入射された反対信号光Ｐｒは、
光増幅素子ＡＰにより所定の増幅率をもって増幅される
とともに、所定時間（ｔｄ’）遅延されて、制御光入力
部ＣＩに帰還される。

あるいは、光帰還部ＲＴに入射された反射信号光Ｐｒは
、光遅延素子ＤＬ及び光遅延素子ＤＬを除く部分にて上
記遅延作用を受けるとともに、光増幅素子ＡＰにて上記
増幅作用を受ける。

また、第１図の（ｅ）または（ｆ）に示す光発振器（請
求項（５）対応）によれば、光帰還部ＲＴに入射された
反射信号光Ｐｒは、光遅延増幅素子ＤＬＡＰにて、上記
遅延作用並びに増幅作用を受けて、制御光入力部ＣＩに
帰還される。

（実施例） 第１図は、本発明に係る光発振器の第１の実施例を示す
構成図である。

第１図において、Ｆ１〜Ｆ５は光ファイバ、ＦＣＭＩ〜
ＦＣＭ４はコリメータレンズ、ＭＥＩ。

ＭＥ２はミラー、ＲＬＩ、ＲＬ２はＧＲＩＮロッドレン
ズ、ＮＥは非線形エタロン、Ｌｌ、Ｌ２は結合レンズ、
ＦＤは光遅延素子ＤＬとしてのファイバ遅延線、ＴＷＡ
は光増幅素子ＡＰとしての進行波型レーザダイオードア
ンプ、ＥＬは電線である。

ＧＲＩＮロッドレンズＲＬＩ、ＲＬ２は、半径方向に屈
折率二乗分布を有し、端面が光学軸に対して主直な形状
を有するもので、一方の端面に光学軸に対して平行に入
射された平行光は他方の端面の中心（軸心）に集光され
る。これらＧＲＩＮロッドレンズＲＬＩ、ＲＬ２の直径
は２１１１１．長さは５關である。

非線形エタロンＮＥは、第６図に示すように、両側のミ
ラーＭｌ、Ｍ２及びこれらミラーＭｌ。

Ｍ２間に配置された非線形媒質層ＮＬから構成されてい
る。さらに、この非線形エタロンＮＥを挟む形でＧＲＩ
ＮロッドレンズＲＬＩ、ＲＬ２の一端面が非線形エタロ
ンＮＥの両面にそれぞれ固定されて、光ゲート部ＯＧが
構成されている。

この光ゲート部ＯＧは以下のようにして作製される。

即ち、まず、別に用意したＧａＡｓ基板上にＡｌｌ　。

、　３３Ｇ　ａ　ｏ、　６７Ａ　Ｓを０．２μｍ積層し
、次いで、７５λのＡｆｌ　０８３３Ｇ　ａ　０１６７
Ａ　８層と、７５大のＧａＡｓ層を交互に１００層ずつ
積層する。このＧａＡｓとＡｌｌ０．３３Ｇａ　６．６
７Ａ　Ｓを交互に積層した部分が、いわゆるＭＱＷ　（
Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌ）で、これ
が非線形媒質層ＮＬを構成する。

続いて、９７大のＴ　ｉ　０２層及び１５０λのＳｉＯ
２層を交互に８層ずつ積層し、片側の反射率が９８％の
ミラーＭ１を形成する。そして、この片側のミラーＭ１
と非線形媒質層ＮＬとが積層されたＧａＡｓ基板を、ミ
ラーＭ１の側でＧＲＩＮロッドレンズＲＬＩに接着する
。

次いで、余分なＧａＡｓ基板をエツチングして、保護層
である０、２μｍのＡｊ７０．３３Ｇａ　Ｏ，６７Ａ　
ｓ層を露出させる。この上に再び９７大のＴ　ｉ　０２
層及び１５０λの５ｉｎ２層を交互に８層ずつ積層し、
反対側のミラーＭ２とする。このミラーＭ２を、ＧＲＩ
ＮロッドレンズＲＬ２にＧＲＩＮロッドレンズＲＬＩの
光軸が一致するように接着して、光ゲート部ＯＧの作製
が完了する。この場合の動作波長は０．８７μｍである
。

なお、上記説明では、ミラーＭｌ、Ｍ２をＴｉＯ２／５
ｉ０２の誘電体多層膜ミラーにより構成したが、これに
限定されるものではなく、他にも、ｚｎＳｅ／ＮａＦ・
３ＡρＦ、の組合わせ等の誘電体多層膜ミラー、あるい
は、Ｃｒ、Ａｌ。

Ａｕ、Ａｇ等の金属や半導体、またはそれらの複合膜を
用いて構成できることは言うまでもない。

また、非線形媒質層ＮＬをＧａＡｓ／ＡｌｌＧａＡｓ系
物質で形成したが、これに限定されるものではなく、Ｇ
ａ１ｎＡｓ／ＡρＩｎＡｓ等の組合せのＭＱＷ、ＧａＡ
ｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ等のｍ−ｖ族化合物半
導体、Ｚｎ５ｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ等のＩＩ−
Ｖｌ族化合物半導体、Ｔｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＣｕＣ，Ｑ
等の半導体、ＣｄＳ＋−ｘＳｘ等の半導体の直径１００
λ程度の微粒子をガラス中に分散して作製した半導体ド
ープガラス、ポリジアセチレン、２−メチル・４ニトロ
アニリン等の非線形定数の大きい有機材料を用いて構成
できることは言うまでもない。

このようにして構成された非線形エタロンＮＥの人出力
特性（入射光強度−反射率、透過率特性）は、入力信号
光Ｐｉｎの波長に応じて第７図の（ａ）。

（ｂ）並びに第８図の（ａ）　、　（ｂ）に示すように
なる。

各図において、横軸が入射光強度を、縦軸が反対率また
は透過率をそれぞれ表している。各図のうち、第７図の
（ａ）及び（ｂ）は非線形エタロンＮＥの共鳴波長と入
射信号光Ｐ１ｎの波長の差が小さい場合の特性を、第８
図の（ａ）及び（ｂ）は、両者の差が大きい場合の特性
をそれぞれ示しており、両図の（ａ）の特性を簡略化し
模式的に示したものが前述した第２図に示す特性である
。

本実施例における非線形エタロンＮＥは、入力信号光Ｐ
ｉｎのみが入射されているときには、高反射率を保持し
、入射された信号光Ｐｉｎを透過させるこることなく、
はとんど全光量を反射し、制御光Ｐｃの入力に伴いその
反射率（透過率）が増減され、信号光Ｐ１ｎの透過及び
反射光量の割合が制御されるように構成されている。

また、光ゲート部ＯＧのＧＲＩＮロッドレンズＲＬＩ、
ＲＬ２の端面に対し垂直に入射した光（信号光Ｐｉｎ、
制御光Ｐｃ）は、前述したようにその入射位置にかかわ
らず非線形エタロンＮＥの軸心部に集光され、その非線
形エタロンＮＥの入射角度は入射位置に応じて変化する
。このとき入射光のレンズの軸上からの距離をｒ１非線
形エタロンＮＥへの入射角度をθ（ラジアン）とすると
、距離ｒと入射角度θとの関係は、Ｂを比例定数として
、次の式にて表される。

θ＝Ｂ１１ｒ　　　　　　　　　　・・・（３）ところ
が、非線形エタロンＮＥの共鳴波長は、入射角度θによ
って変化する。非線形エタロンＮＥの重置入射時の共鳴
波長をλ。、入射角度θのときの共鳴波長をλＦ、、（
θ）、ＧＲＩＮロッドレンズＲＬＩ、ＲＬ２の軸心上の
屈折率をｎ’ｓ非線形エタロンＮＥの非線形媒質層ＮＬ
の実効屈折率をｎ、とすると、入射角度θのときの共鳴
波長λ１１．（θ）は、次の式で表される。

λ１．．（θ）＝λｏ　　　（１−（ｎｏ　／ｎ、　）
　２・ｓｉｎ　２θ）１′２　　　・・・（４〉（３）
　、　＜４）式から、信号光Ｐｉｎ及び制御光（帰還光
）Ｐｃの、ＧＲＩＮロッドレンズＲＬＩ、ＲＬ２上への
入射位置までの距離ｒによって、非線形エタロンＮＥの
共鳴波長λ１１．（θ）を制御できることが分かる。言
い換えれば、入射位置までの距離ｒによって、前述した
第７図の特性と第８図の特性を、光源の波長を制御する
ことなく、任意に選択できる。なお、本実施例では、Ｇ
ＲＩ　ＮロッドレンズＲＬＩ、ＲＬ２に入射する光ビー
ム径は約１００μｍである。

また、第９図は、光ゲート部ＯＧの両光入出射端面にお
ける先入・出射位置を示し、同図の（ａ）は、ＧＲＩＮ
ロッドレンズＲＬＩの他端面における先入・出射位置を
、同図の（ｂ）はＧＲＩＮロッドレンズＲＬ２の他端面
における先入・出射位置をそれぞれ示している。

第９図から分るように、第１図の構成においては、入力
信号光Ｐｉｎの入射位置ａ、反射信号光Ｐｒの出射位置
ｂ１制御光ＰＣの入射位置ｃ１透過信号光Ｐｔの出射位
置ｄ、透過制御光の出射位ｆｉｅ並びに反射制御光の出
射位置ｆは、それぞれ空間的に分離され、戻り光等の問
題を生じないように構成されている。

このような構成及び機能を有する光ゲート部ＯＧのＧＲ
ＩＮロッドレンズＲＬＩの他端面側には、ミラーＭＨＩ
、さらにコリメータレンズＦＣＭ１、光ファイバＦ１が
表記した順に配置され、信号光Ｐｉｎの入力部ＣＩが構
成されている。また、ミラーＭＥ１の反射面側には、コ
リメータレンズＦＣＭ２が配置され、ミラーＭＨＩとコ
リメータレンズＦＣＭ２により、非線形エタロンＮＥで
反射された信号光Ｐ１ｎを光ファイバＦ２に導波するた
めの反射信号光出力部Ｒ１が構成されている。

一方、光ゲート部ＯＧのＧＲＩＮロッドレンズＲＬ２の
他端面側には、ミラーＭＥ２、コリメータレンズＦＣＭ
４、光ファイバＦ５が表記した順に配置され、非線形エ
タロンＮＥを透過した信号光ｐｔの出力部ＴＩが構成さ
れている。また、ミラーＭＥ２の反射面側には、コリメ
ータレンズＦＣＭ３が配置され、ミラーＭＥ２、コリメ
ータレンズＦＣＭ３により制御光Ｐｃの入力部ＣＩが構
成されている。

また、ファイバ遅延線ＦＤは、光ファイバＦ２に導波さ
れた反射信号光Ｐｒを所定時間（ｔ　ｄ）だけ遅延させ
て、光ファイバＦ３に導波させる。

進行波型レーザダイオードアンプＴＷＡは、光ファイバ
Ｆ３、結合レンズＬ１を介した反射信号光Ｐｒを所定の
増幅率をもって増幅する。この進行波型レーザダイオー
ドＴＷＡは、レーザダイオードの光出射端面に無反射コ
ーティングを施しその端面反射率を１％以下としたもの
であり、結合損失を除いても１０ｄＢの増幅は容易に行
えるように構成されている。また、その増幅率は、注入
電流により任意の値に設定される。

上記光ファイバＦ２．Ｆ３．Ｆ４、ファイバ遅延線ＦＤ
、結合レンズＬｌ、Ｌ２、進行波型レーザダイオードア
ンプＴＷＡ及び電線ＥＬにより光帰還部ＲＴが構成され
ている。

次に、上記構成による動作を説明する。

光ファイバＦ１を伝搬した信号光Ｐｉｎは、コリメータ
レンズＦＣＭＩにて平行な空間光ビーム（直径的１００
μｍ）に変換される。この先ビームは、さらに、ミラー
ＭＥ１部分を介してＧＲＩＮロッドレンズＲＬＩの他端
面に対して垂直に入射され、第１図中、破線Ａで示す軌
跡を辿ってその一端面の軸心部に結像される。これによ
り、信号光Ｐｉｎは、非線形エタロンＮＥの軸心部に入
射される。

このとき、非線形エタロンＮＥの軸心部には制御光（帰
還光）Ｐｃが入射されていないため、入力信号光Ｐｉｎ
は、非線形エタロンＮＥにてほとんど全光量が反射され
る。この反射信号光Ｐｒは、ＧＲＩＮロッドレンズＲＬ
Ｉの第１図中、破線Ｂで示す軌跡を辿ってその他端面か
ら出射される。

このＧＲＩＮロッドレンズＲＬＩから出射された反射信
号光Ｐｒは、ミラーＭＥ１にて反射された後、コリメー
タレンズＦＣＭ２にて集光され、光ファイバＦ２に導波
される。次いで、反射信号光Ｐｒは、ファイバ遅延線Ｆ
Ｄに入射され、所定時間（ｔｄ）遅延される。この遅延
作用を受けた反射信号光Ｐｒは、次に、光ファイバＦ３
、結合レンズＬｌを介して、進行波型レーザダイオード
アンプＴＷＡに入射され、所定の増幅率をもって増幅さ
れる。この増幅作用を受けた反射信号光ｐｒは、結合レ
ンズＬ１を介して光ファイバＦ４に導波され、コリメー
タレンズＦＣ３に入射される。なお、この時点における
反射信号光Ｐｒに付与された遅延時間は、ファイバ遅延
線ＦＤによる遅延時間ｔｄに、他の光ファイバＦ２．Ｆ
３等の光路による遅延時間ｔｄ’　を加えたものとなる
。

コリメータレンズＦＣ３に入射された反射信号光Ｐｒは
、平行光ビームに変換される。この平光ビームは、さら
にミラーＭＥ２にて反射されて、ＧＲＩＮロッドレンズ
ＲＬ２の他端面に対して垂直に入射され、第１図中、破
線Ｃで示す軌跡を辿ってその一端面の軸心部に制御光Ｐ
ｃとして結像される。これにより、非線形エタロンＮＥ
の入力信号光Ｐｉｎの非線形エタロンＮＥに対する入射
位置に制御光Ｐｃが所定の強度をもって入射されること
になる。

制御光Ｐｃの入射に伴い、非線形エタロンＮＥの反射率
は減少し、非線形エタロンＮＥに入射した信号光Ｐｉｎ
は、非線形エタロンＮＥを所定量透過するようになる。

この透過信号光ｐｔは、ＧＲＩＮロッドレンズＲＬ２の
第１図中、破線りで示す軌跡を辿ってその他端面から出
射される。さらに、透過信号光ｐｔは、ミラーＭＥ２部
分を介してコリメータレンズＦＣＭ４に入射され、ここ
で集光されて光ファイバＦ４に導波され、当該光発振器
の出力光Ｐ　ｏｕｔとして出力される。

この出力光Ｐ　ｏｕｔの出力強度は、信号光Ｐｉｎの人
力強度、非線形エタロンＮＥの反射率に応じた所定強度
に保持される。

一方、非線形エタロンＮＥの反射率の減少に伴い、反射
信号光量が減少するため、光帰還部ＲＴを介し制御光Ｐ
ｃとして時間（ｔｄ＋ｔｄ’）経過後に非線形エタロン
ＮＥに帰還する光量が減少する。これにより、非線形エ
タロンＮＥの反射率減少時点から時間（ｔｄ十ｔｄ’）
経過後には、非線形エタロンＮＥの反動率は増加する。

従って、この時点で出力光Ｐ　ｏｕｔの出力強度は低下
する。一方、非線形エタロンＮＥによる反射光量は増加
するため、制御光Ｐｃとして時間（ｔｄ十ｔｄ’）経過
後に非線形エタロンＮＥに帰還する光量が増加し、非線
形エタロンＮＥの反射率が減少する。これにより、この
時点で再び出力光Ｐ　ｏｕｔの出力強度は高くなる。

即ち、以上のような、帰還光量の増加、減少に伴う非線
形エタロンＮＥの反射率の減少、増加が繰り返されて、
例えば、定常的な信号光Ｐｉｎの場合には、所定の光パ
ルス列として出力される。また、信号光Ｐ１ｎが非定常
的で、光発振器の固有の発振周期に近いパルス列である
ときには、同期した発振が起こり、同期光パルス列が出
力される。

以上説明したように、本第１の実施例によれば、信号光
Ｐｉｎに対するスイッチングを電気信号を用いることな
く制御光（帰還光）にて直接制御できるため、電気系の
帯域の制限を受けることなく、定常的な信号光Ｐ１ｎの
入力に対して高速な光パルス列を出力光Ｐ　ｏｕｔとし
て出力することができる。

また、光発振器の固有の発振周期に近いパルス列の人力
に対しては、同期的に発振してタイミングの抽出を行う
ことが可能である。

さらに、ファイバ遅延線ＦＤにより、的確な発振周期を
設定できる。また、進行波型レーザダイオードアンプＴ
ＷＡへの注入電流により、帰還光量を任意の量に制御す
ることができる。従って、固有の発振周期を可変とする
ことも可能であり、また、高消光比の光しきい鎖素子と
しての動作も可能である。

加えて、光ファイバＦ１〜Ｆ５、コリメータレンズＦＣ
ＭＩ〜ＦＣＭ４、ミラーＭＨＩ、ＭＥ２、ＧＲＩＮロッ
ドレンズＲＬＩ、ＲＬ２、非線形エタロンＮＥ、結合レ
ンズＬｌ、Ｌ２、ファイノく遅延線ＦＤ、進行波型レー
ザダイオードアンプＴＷＡが一体化され、モジュール化
されているので、取扱いも容易で、他の装置への組込み
も容易に行えるという利点がある。

第１０図は、本発明に係る光発振器の第２の実施例を示
す構成図である。本第２の実施例が前記第１の実施例と
異なる点は、透過信号光を当該光発振器の出力光Ｐ　ｏ
ｕｔとする代わりに、反射信号光Ｐｒの一部を出力光Ｐ
　ｏｕｔとしたことにある。

そのため、本第２の実施例では、ミラーＭＨＩとコリメ
ータレンズＦＣＭ２間に、反射信号光Ｐｒを二分岐する
ハーフミラ−ＨＭＩを配置し、ハーフミラ−ＨＭＩの反
射面側にコリメータレンズＦＣＭ５、さらに光ファイバ
Ｆ６を配置している。

このような構成にすることにより、ハーフミラ−ＨＭＩ
を透過した一方の分岐光は、コリメータレンズＦＣＭ２
を介して光ファイバＦ２に導波され、制御先入力部ＣＩ
に帰還され、制御光Ｐｃとして非線形エタロンＮＥに入
射される。一方、ノ＼−フミラーＨＭＩにて反射された
他方の分岐光は、コリメータレンズＦＣＭ５にて集光さ
れて光ファイバＦ６に導波され、当該光発振器の出力光
Ｐ　ｏｕｔとして出力される。この場合の出力レベルは
、前記第１の実施例の場合と反転したものとなる。

その他の構成、作用効果は、前記第１の実施例と同様で
ある。

なお、本第２の実施例では、制御光入力部ＣＩを前記第
１の実施例と同一構成としたが、これに限定されるもの
でなく、反射信号光ＰｒをミラーＭＥ２にて反射させる
ことなく直接ＧＲＩＮロッドレンズＲＬ２に入射するよ
うに構成しても勿論よい。

第１１図は、本発明に係る光発振器の第３の実施例を示
す構成図である。第３の実施例が前記第１の実施例と異
なる点は、光フアイバ遅延線ＦＤと進行波型レーザダ、
ｆオードアンプＴＷＡの代わりに、両者の機能をａｔせ
持つ光遅延増幅素子ＤＬＡＰとての光フアイバアンプＦ
Ａを用いたことにある。

光フアイバアンプＦＡは、光ファイバのコアにＥｒ３＋
をドープしたもので、波長１．５μｍ帯に利得を持ち、
アンプとして機能を発揮するには、所定波長、例えば１
．４８μｍ帯の励起光を被増幅信号先とともに光フアイ
バ中を伝搬させる必要がある。

そのため、本第３の実施例では、ミラーＭＨＩ。

ＭＥ２の代わりに信号光Ｐｉｎの波長は反射し、励起光
ＰＩｉの波長は透過するダイクロイックミラーＤＭＩ、
ＤＭ２を用い、さらにダイクロイックミラーＤＭＩにて
反射される反射信号光Ｐｒに励起光Ｐｉｎを合波させる
ための励起光入力部ＰＩを、コリメータレンズＦＣＭ６
及び光ファイバＦ７にて構成している。この構成におい
て励起光Ｐｍは、非線形エタロンＮＥには入射されない
ようになっている。

本第３の実施例では、前記第１の実施例の効果に加えて
、光遅延素子ＤＬとしてのファイバ遅延線ＦＤと光増幅
素子ＡＰとしての進行波型レーザダイオードアンプＴＷ
Ａの代わりに光フアイバアンプＦＡを用いたので、光帰
還部ＲＴの構成が簡易となるとともに、光ファイバのみ
により構成できるため、光帰還部ＲＴにおけるの結合損
失等の低減を図れる利点がある。

なお、以上の先ファイバアンプＦＡを用いる構成は、前
記第２の実施例に適用できることは言うまでもない。

第１２図は、本発明に係る光発振器の第４の実施例を示
す構成図である。本第４の実施例では、小型化を図るた
め、光ゲート部のＧＲＩＮロッドレンズＲＬＩ、ＲＬ２
の代わりにレンズ径１００μｍ程度のＧＲＩＮマイクロ
レンズＭＬＩ、ＭＬ２を用い、ＧＲＩＮマイクロレンズ
ＭＬＩの前段に制御光入力部ＣＩとしてのハーフミラ−
ＨＭ２を配置している。

また、光帰還部ＲＴは、光遅延素子ＤＬを設けず、光増
幅素子ＡＰとしての進行波型レーザダイオードアンプＴ
ＷＡのみを設け、ハ″−フミラーＨＭ２で反射された信
号光ＰｒをプリズムＰ１、レンズ径１００μｍ程度のＧ
ＲＩＮマイクロレンズＭＬ３を介して進行波型レーザダ
イオードアンプＴＷＡに結合させ、さらに、増幅作用を
受けた反射信号光ＰｒをミラーＭにて反射し、同一光路
を帰還させるように構成している。

なお、進行波型レーザダイオードアンプＴＷＡは、ヒー
トシンクＨ８Ｉ上に載置され、ヒートシンクＨ８Ｉは、
電線ＥＬを介して接地されている。

また、プリズムＰ１、ＧＲＩＮマイクロレンズＭＬ３、
ヒートシンクＨ３Ｉ、ミラーＭは、ピエゾ駆動機構付微
動台ＳＴｌ上に載置されている。

この微動台ＳＴＩは、第１２図中、矢印Ｘで示す上下方
向に移動可能である。

このように本第４の実施例では、非線形エタロンＮＥに
て反射された信号光Ｐｒを制御光入力部ＣＩであるハー
フミラ−ＨＭ２を介して光帰還部ＲＴに入射させ、光帰
還部ＲＴにより遅延された反射信号光Ｐｒを再度ハーフ
ミラ−ＨＭ２に帰還させるように構成している。

以上の構成における光帰還部ＲＴによる遅延時間はｔｄ
’で、微動台ＳＴＩを矢印Ｘ方向に任意の量だけ移動さ
せることにより、遅延時間ｔｄ’を調整できるようにな
っている。即ち、この遅延時間ｔｄ’を調整することに
より、発振周期を制御できる。

また、小型に構成しているので、ピコ秒で応答する非線
形エタロンを用いれば、１００ＧＨｚを超える周波数で
の発振が可能である。

また、上記構成による動作は、ｔ　ｄ＝Ｑとおき、遅延
時間ｔｄ’が非線形エタロンＮＥからミラーＭまでの往
復時間であることを考慮すれば、前記第１の実施例と同
様である。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）または請求項（２）
によれば、信号光に対する反対状態・透過状態の切替え
を電気信号を用いることなく光帰還部を介して帰還した
制御光により直接制御できるため、電気系の帯域の制限
を受けることなく、定常的な信号先入力に対して高速な
光パルス列を出力することができる。

また、光発振器の固有の発振周期に近いパルス列の入力
に対しては、同期的に発振してタイミングの抽出を行う
ことができる等の利点がある。

また、請求項（３）によれば、上記効果に加えて、光遅
延素子により、的確な発振周期を設定できる利点がある
。

また、請求項（４）によれば、請求項（３）の効果に加
えて、光増幅素子の増幅率を任意に設定することにより
、帰還光（制御光）量を任意の量に制御することができ
る。従って、固有の発振周期を可変とすることも可能で
あり、また、高消光比の光しきい鎖素子としての動作も
可能となる。

また、請求項（５）によれば、上記各効果に加えて、簡
易な構成であるにもかかわらず、遅延・増幅機能を併せ
持つ光帰還部を構成できる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図の（ａ）乃至（ｆ）は本発明に係る光発振器の概
要を示す図、第２図は本発明に係る非線形エタロンＮＥ
の制御光強度−反射率特性を模式的に示した図、第３図
は本発明に係る同期発振の説明図、第４図は第１図の光
発振器の制御光量、即ち、帰還光量に応じた人出力特性
図、第５図は本発明に係る光発振器の第１の実施例を示
す構成図、第６図は本発明に係る光ゲート部の説明図、
第７図は本発明に係る非線形エタロンの共鳴波長と入射
光波長の差が小さい場合の入射光強度−反対率、透過率
特性図、第８図は本発明に係る非線形エタロンの共鳴波
長と入射光波長の差が大きい場合の入射光強度−反射率
、透過率特性図、第９図は本発明に係る光ゲート部の入
出射端面における人力信号光と制御光との入出射位置を
示す図、第１０図は本発明に係る光発振器の第２の実施
例を示す構成図、第１１図は本発明に係る光発振器の第
３の実施例を示す構成図、第１２図は本発明に係る光発
振器の第４の実施例を示す構成図である。 図中、ＮＥ・・・非線形エタロン、Ｓｌ・・・信号光入
力部、ＣＩ・・・制御光入力部、ＲＴ・・・光帰還部、
ＤＬ・・・光遅延素子、ＤＬＡＰ・・・光遅延増幅素子
、Ｆ１〜Ｆ８・・・光ファイバ、ＦＣＭＩ〜ＦＣＭ７・
・・コリメータレンズ、Ｍ、Ｍｌ、Ｍ２．ＭＥＩ。 ＮＥ２・・・ミラー、ＲＬＩ、ＲＬ２・・・ＧＲＩＮロ
ッドレンズ、Ｌｌ、Ｌ２・・・結合レンズ、ＦＤ・・・
ファイバ遅延線、ＴＷＡ・・・進行波型レーザダイオー
ドアンプ、ＮＬ・・・非線形媒質層、ＦＡ・・・光フア
イバアンプ、ＤＭＩ、ＤＭ２・・・ダイクロイックミラ
ーＭＬＩ、ＭＬ２．ＮＬ３・・・ＧＲＩＮマイクロレン
ズ、ＨＭＩ、ＨＭ２・・・ハーフミラ−１Ｐ１・・・プ
リズム、Ｈ８１・・・ヒートシンク、ＳＴ１・・・ピエ
ゾ駆動機構付微動台。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）定常的な信号光入力に対して光パルス列を出力し
   、非定常的な信号光入力に対して同期的に光パルス列を
   出力する光発振器において、 入射制御光の強度に応じて反射率が非線形的に変化する
   非線形エタロンと、 信号光を前記非線形エタロンの所定の位置に所定方向か
   ら入射する信号光入力部と、 制御光を前記非線形エタロンの所定の位置に所定方向か
   ら入射する制御光入力部と、 前記非線形エタロンにて反射した信号光を所定の光路を
   介して制御光として前記制御光入力部に帰還させる光帰
   還部とを備えた ことを特徴とする光発振器。
2. （２）前記非線形エタロンにて反射した信号光を分岐し
   、一の分岐光を前記光帰還部に入射する光分岐部を設け
   た請求項（１）記載の光発振器。
3. （３）前記光帰還部に、入射した反射信号光を所定の遅
   延量をもって遅延させる光遅延素子を設けた請求項（１
   ）または請求項（２）記載の光発振器。
4. （４）前記光帰還部に、入射した反射信号光を所定の増
   幅率をもって増幅する光増幅素子を設けた請求項（１）
   、（２）または（３）記載の光発振器。
5. （５）前記光帰還部に、入射した反射信号光を所定の遅
   延量をもって遅延させるとともに、所定の増幅率をもっ
   て増幅する光遅延増幅素子を設けた請求項（１）または
   請求項（２）記載の光発振器。