JPH0361928A - Very short optical pulse generator - Google Patents

Very short optical pulse generator

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JPH0361928A
JPH0361928A JP19651989A JP19651989A JPH0361928A JP H0361928 A JPH0361928 A JP H0361928A JP 19651989 A JP19651989 A JP 19651989A JP 19651989 A JP19651989 A JP 19651989A JP H0361928 A JPH0361928 A JP H0361928A
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optical
pulse
optical fiber
rare earth
optical pulse
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Atsushi Takada
篤 高田
Katsumi Iwatsuki
勝美 岩月
Masatoshi Saruwatari
猿渡 正俊
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    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/063Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067Fibre lasers
    • H01S3/06754Fibre amplifiers

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Abstract

PURPOSE:To stably generate an optical pulse of <=1ps pulse width by generating a pulse by means of a semiconductor laser and using a rate earth element added optical fiber amplifier for power necessary for pulse compression to amplify the optical pulse. CONSTITUTION:An optical pulse generation part 1 using the semiconductor laser comparatively simply generates optical pulses of about 30 to 10ps width. A rare earth element added optical fiber 2 acts as a light direct amplifier and an excited light generation source 3 forms the inverted distribution of inputted optical pulse wavelength by exciting rare earth ions added to the optical fiber to generate the gain of the optical pulses passing the fiber 2. Since the peak power of the optical pulse is increased by the optical fiber amplifier, the pulse can be compressed by the optical fiber. Consequently, the optical pulse of <=1ps can be obtained by the compact device.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、将来の光伝送や光信号処理において必要とさ
れる超短光パルス発生装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ultrashort optical pulse generator that will be needed in future optical transmission and optical signal processing.

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕従来の
超短光パルスの発生方法として、(1)色素レーザ、固
体レーザ等のモード同期法、(2)、(1)により発生
した光パルスを更に圧縮する方法、(3)半導体レーザ
のデインスイッチ法または、Qスイッチ法などがある。
[Prior art and problems to be solved by the invention] Conventional methods for generating ultrashort optical pulses include (1) mode-locking methods using dye lasers, solid-state lasers, etc.; (2) optical pulses generated by (1); There are methods for further compressing (3) a semiconductor laser dein switch method, a Q switch method, etc.

(1)のモード同期法では、色素レーザを用いてパルス
幅数100fs(fs: 丁0−”s)から数10 f
s、Nd : YAGやNd : Glassレーザ等
の固体レーザを用いて数ps〜数10ps (ps :
 10−”s )の光パルスが得られている。また、い
ずれの光パルスもビークパワー百ワット以上と高出力で
ある。
In the mode-locking method (1), a dye laser is used to change the pulse width from several 100 fs (fs: 0-"s) to several tens of fs.
s, Nd: Several ps to several tens of ps (ps:
A light pulse of 10-''s) was obtained. Also, each light pulse had a high output with a peak power of 100 watts or more.

(2)は、数ワット以上の高いビークパワーを有する光
パルスを光ファイバに通し、そのとき生じる0已位相変
調によって光パルス内部に、波長チャーピング(光パル
スの中で中心周波数が偏移している状!I4)を作り出
し、そのパルスを回折格子対等の分散媒質(波長により
光通過時間が異なる媒質)に通すことにより、幅を1桁
から2桁パルス圧縮する方法であり、百ワット以上の高
いビークパワーの短光パルスを発生させることができる
モード同期色素レーザやモード同期固体レーザに対して
用いられる。
(2) Passes an optical pulse with a high peak power of several watts or more through an optical fiber, and the zero phase modulation that occurs at that time causes wavelength chirping (the center frequency shifts within the optical pulse). This is a method of compressing the pulse width by one to two orders of magnitude by creating a state of !I4) and passing the pulse through a dispersion medium (a medium in which light transit time differs depending on the wavelength) equivalent to a diffraction grating. It is used for mode-locked dye lasers and mode-locked solid-state lasers that can generate short optical pulses with high peak power.

しかし、色素レーザや固体レーザではその共振器構成が
大型であることに加え、励起光を発生させるもう一つの
レーザが必要であるため装置全体が大型化し、信頼性、
寿命、安定性に欠ける。
However, dye lasers and solid-state lasers have large resonator configurations and require another laser to generate excitation light, which increases the overall size of the device and reduces reliability.
Lack of longevity and stability.

(3)の半導体レーザのゲインスイッチ法やQスイッチ
法では、小型のため利便性、信頼性、安定性の面でも非
常に優れている。また注入する電流により光パルスを発
生させるため、発生させる光パルスの繰り返し周波数の
ミス的制御も非常に容易である。
The semiconductor laser gain switching method and Q-switching method (3) are small and are very superior in terms of convenience, reliability, and stability. Furthermore, since the optical pulses are generated by the injected current, it is very easy to control the repetition frequency of the generated optical pulses by mistake.

しかし、発生できるパルス幅は最短でも数psであり、
出射パルスのピークパワーも高々数10mWであるため
、(2)のパルス圧縮法により、7工ムト秒台の光パル
スに圧縮することも不可能である。そこで半導体レーザ
より発生させた幅数10psの光パルスを光増幅し、パ
ルス圧縮する方法が考えられる。
However, the shortest pulse width that can be generated is several ps,
Since the peak power of the emitted pulse is several tens of milliwatts at most, it is impossible to compress the output pulse into an optical pulse of 7 microseconds using the pulse compression method (2). Therefore, a method of optically amplifying and compressing an optical pulse having a width of several tens of ps generated by a semiconductor laser may be considered.

しかし、現在使用されている半導体レーザ増幅器では、
光パルスに対する利得の飽和値が小さく、数10psの
光パルスに対して高々数100+9Wまでしか増幅する
能力がないためパルス圧縮を行なうことができない。そ
のため、信頼性、安定性の高い半導体レーザを用いて光
パルスを発生し、光増幅およびパルス圧縮を行ない、1
  ps以下の光パルスを発生さセる技術が必要である
However, with the semiconductor laser amplifiers currently in use,
The saturation value of the gain for optical pulses is small, and the ability to amplify an optical pulse of several 10 ps to only several 100+9 W at most makes it impossible to perform pulse compression. Therefore, a highly reliable and stable semiconductor laser is used to generate optical pulses, optical amplification and pulse compression are performed.
A technology for generating optical pulses of less than ps is required.

本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、半導体レーザを用いてパルス幅1
  ps以下の化パルスを安定に発生させる、超短光パ
ルス発生装置を提供づるものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and its purpose is to produce a pulse width of 1 by using a semiconductor laser.
The present invention provides an ultrashort optical pulse generator that stably generates pulses of less than ps.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明によれば、上述の目的は、前記特g’+請求の範
囲に記載した手段により遠戚される。
According to the invention, the above-mentioned object is distantly related to the above-mentioned object by the means set forth in the above-mentioned feature g'+claims.

すなわち、本発明は、半導体レーザを用いた光発生部と
、希土類を含み、該希土類イオンによる増幅作用に上り
前記光発生部からの入力光パルスを増幅する光増幅手段
と、異常分散媒質を用いて入力パルス光を圧縮する光パ
ルス圧縮手段と、前記光増幅手段中の希土類を励起する
波長を有する励起発光源とを設けた超短光パルス発生装
置である。
That is, the present invention uses a light generation section using a semiconductor laser, an optical amplification means that includes a rare earth element and amplifies an input optical pulse from the light generation section by the amplification effect of the rare earth ions, and an anomalous dispersion medium. The present invention is an ultrashort optical pulse generator provided with an optical pulse compression means for compressing an input pulsed light, and an excitation light source having a wavelength to excite the rare earth element in the optical amplification means.

以下、図を用いて本発明の原理的構成例を四通り示し、
本発明で用いた手段をより具体的に説明する。
Below, four examples of the principle configuration of the present invention are shown using figures,
The means used in the present invention will be explained in more detail.

策二屡J凰1U失榎1」生 本発明による超短光パルス発生装置の第一の原理的構成
例を第1図に示す。
A first example of the basic configuration of an ultrashort optical pulse generator according to the present invention is shown in FIG.

すなわち、その構成は、半導体レーザを用いた光パルス
の発生部1と希土類を添加した光7アイパ2と、その希
土類イオンを励起させる波長を有する光を発生する励起
発光源3と、前記光パルス発生部1より発生された光パ
ルスと前記励起発光源3より発生した励起光とを前記希
土類添加光7Tイバ2に入力させる結合手Pi4と、前
記光パルス発生部1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シングルモード光ファイバ5と、前
記希土類添加光ファイバ2より出射した光パルスを前記
シングルモード光ファイバ5に入射させる手段を含むこ
とを特徴としている。
That is, the configuration includes a light pulse generation unit 1 using a semiconductor laser, a rare earth-doped light 7 eyeper 2, an excitation light source 3 that generates light having a wavelength that excites the rare earth ions, and the light pulse generating unit 1 that uses a semiconductor laser. a coupling point Pi4 for inputting the optical pulse generated from the optical pulse generator 1 and the excitation light generated from the excitation light source 3 into the rare earth doped light 7T fiber 2; and a wavelength of the optical pulse generated from the optical pulse generator 1. The present invention is characterized in that it includes a single mode optical fiber 5 having anomalous dispersion, and means for making the optical pulses emitted from the rare earth doped optical fiber 2 enter the single mode optical fiber 5.

二の 埋・  1 第二の原理的構成例においては、第一の原理的Wlt或
例における希土類添加光ファイバと、異常分散を有する
シングルモード77・イパが、同一の光ファイバにて構
成されたvI戒となっている。これを第2図に示す。
Part 2: 1. In the second principle configuration example, the rare earth-doped optical fiber in the first principle Wlt example and the single mode 77 IPA having anomalous dispersion are constructed of the same optical fiber. It has become a vI precept. This is shown in FIG.

すなわち、その構成は、半導体レーザを用いた光パルス
の発生部1と、希土類を添加しかつ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
シングルモード光ファイバ6と、上記希土類イオンを励
起させる波長を有する光を発生する励起発光源3と、前
記光パルス発生部1より発生した光パルスと前記励起発
光源3より発生した励起光とを前記希土類添加異常分散
シングルモード光ファイバ6に入力させる結合手段4を
含むことを特徴としている。
That is, the configuration includes an optical pulse generating section 1 using a semiconductor laser, a single mode optical fiber 6 doped with a rare earth element and having anomalous dispersion at the wavelength of the optical pulse generated from the optical pulse generating section, and An excitation light source 3 that generates light having a wavelength that excites ions, and a light pulse generated from the light pulse generator 1 and excitation light generated from the excitation light source 3 are connected to the rare earth doped anomalous dispersion single mode optical fiber. It is characterized in that it includes a coupling means 4 for inputting data to 6.

=の 埋  或 第三の原理的構成例においては、第二の原理的vt或例
における異常分散を有する希土類添加異常分散シングル
モード光7フイパ6の代わりに、常分散を有するシング
ルモード光ファイバ7と、異常分散媒質8が用いられて
いる。これを第3図に示す。
In a third principle configuration example, instead of the rare earth-doped anomalous dispersion single mode optical fiber 7 fiber 6 having anomalous dispersion in the second principle example, a single mode optical fiber 7 having ordinary dispersion is used. The anomalous dispersion medium 8 is used. This is shown in FIG.

すなわち、その構成は、半導体レーザを用いた光パルス
の発生部1と、希土類を添加した光ファイバ2と、その
席上類イオンを励起させる波長を有する光を発生する励
起発光源3と、前記光パルス発生部1より発生した光パ
ルスと前記励起発光源3より発生した励起光とを前記希
土類添加光ファイバ2に入力させる結合手段4と、前記
希土類添加光ファイバ2より出射した光を入力するよう
に配置されかつ前記光パルス発生部1より発生した光パ
ルスの波長において常分散を有するシングルモード光フ
ァイバ7と、前記常分散を有するシングルモード光7γ
イバ7より出射した光を入力するように配置されかつ前
記光パルス発生部1より発生した光パルスの波長におい
て異常分散性である異常分散媒質8を含むことを特徴と
している。
That is, the configuration includes an optical pulse generator 1 using a semiconductor laser, an optical fiber 2 doped with rare earth elements, an excitation light source 3 that generates light having a wavelength that excites the ions of the above-mentioned species. a coupling means 4 for inputting the optical pulse generated by the optical pulse generator 1 and the excitation light generated from the excitation light source 3 into the rare earth doped optical fiber 2; and a coupling means 4 for inputting the light emitted from the rare earth doped optical fiber 2. a single mode optical fiber 7 which is arranged as shown in FIG.
It is characterized in that it includes an anomalous dispersion medium 8 which is disposed so as to input the light emitted from the optical fiber 7 and has an anomalous dispersion property at the wavelength of the optical pulse generated from the optical pulse generator 1.

墓1!すL旦1目1裏男− 第四の原理的構成例においては、第三の原理的構成例に
おける希土類添加光ファイバと常分散光ファイバを一体
化した構成となっている。
Grave 1! In the fourth principle configuration example, the rare earth doped optical fiber and the ordinary dispersion optical fiber in the third principle configuration example are integrated.

これを第4図に示す。This is shown in FIG.

すなわち、その構成は、半導体レーザを用いた光パルス
の発生部1と、希土類を添加しかつ前記光パルス発生部
1より発生した光パルスの波長において常分散を有する
シングルモード光ファイバ9と、上記希土類イオンを励
起させる波長を有する光を発生する励起発光源3と、前
記光パルス発生部1より発生した光パルスと前記励起発
光源3より発生した励起光とを前記希土類添加常分散シ
ングルモード光ファイバ9に入力させる結合手段4と、
前記シングルモード光7フイバ9より出射した光を入力
するように配置されかつ前記光パルス発生部1より発生
した光パルスの波長において異常分散性である異常分散
媒質8を含むことを特徴としている。
That is, the configuration includes an optical pulse generating section 1 using a semiconductor laser, a single mode optical fiber 9 doped with rare earth elements and having normal dispersion at the wavelength of the optical pulse generated from the optical pulse generating section 1, and the above-mentioned optical pulse generating section 1. An excitation light source 3 that generates light having a wavelength that excites rare earth ions, and a light pulse generated from the optical pulse generator 1 and excitation light generated from the excitation light source 3 are combined into the rare earth-doped ordinary dispersion single mode light. a coupling means 4 for inputting into the fiber 9;
It is characterized in that it includes an anomalous dispersion medium 8 which is disposed so as to input the light emitted from the single mode light 7 fiber 9 and has an anomalous dispersion property at the wavelength of the light pulse generated by the light pulse generator 1.

〔作 用〕[For production]

本発明では、大型の色素レーザや固体レーザを用いずに
信頼性、安定性に優る半導体レーザを用いてゲインスイ
ッチ法によりパルスの発生を行ない、パルス圧縮に必要
なパワーに希土類添加光フアイバ増幅器を用いて増幅し
ている。
In the present invention, pulses are generated using a gain switch method using a highly reliable and stable semiconductor laser without using a large dye laser or solid-state laser, and a rare earth-doped optical fiber amplifier is used to generate the power necessary for pulse compression. It is amplified using

このため、色素レーザ等を用いては不可能であった小型
化を可能にすると同時に、高い安定性と信頼性を得るこ
とができる さらに、パルス発生部に注入電流により制御でさる半導
体レーザを用いているため、繰り返し周波数を電気的に
容易に制御できることなど、従来の超短光パルス発生l
装置にはない特徴がある。
For this reason, it is possible to achieve miniaturization, which was not possible using dye lasers, etc., and at the same time, to obtain high stability and reliability.Furthermore, by using a semiconductor laser in the pulse generation section, which can be controlled by injection current, Because of this, the repetition frequency can be easily controlled electrically, making it difficult to generate conventional ultrashort optical pulses.
It has features that other devices do not have.

以下、本発明の作用を前述した第一〜第四の原理的構成
例に基づき、より具体的に説明する。
Hereinafter, the operation of the present invention will be explained in more detail based on the first to fourth theoretical configuration examples described above.

−の    戒 の 半導体レーザを用いた光パルス発生法には、モード同期
法、ゲインスイッチ法、Qスイッチ法等があり、それぞ
れ幅30psから10ps程度の光パルスを比較的簡単
に発生させる。希土類添加光ファイバは光直接増幅器と
して作用する。1に起発光源は光ファイバに添加された
希土類イオンを励起し入力光パルス波長に対して反転分
布を形成することにより、希土類添加光ファイバを通過
する光パルスに対し利得を生じさせる。希土類添加光フ
アイバ増幅器の平均光出力パワーにも半導体レーザ増幅
器と同様に原理的に限界があり、現状では平均出力パワ
ーとして1  mW程度が出力可能である。
Optical pulse generation methods using a semiconductor laser include a mode locking method, a gain switch method, a Q-switch method, and the like, each of which relatively easily generates an optical pulse with a width of about 30 ps to 10 ps. The rare earth doped optical fiber acts as a direct optical amplifier. First, the light emission source excites rare earth ions added to the optical fiber to form a population inversion with respect to the input optical pulse wavelength, thereby producing a gain for the optical pulse passing through the rare earth doped optical fiber. The average optical output power of a rare earth-doped optical fiber amplifier also has a limit in principle, similar to that of a semiconductor laser amplifier, and at present it is possible to output an average output power of about 1 mW.

ところが、その自然放出寿命は半導体レーザ増幅器のそ
れよりも五桁以上大きいため、繰り返し周波数を落とし
て、デユーティ比を減少させることにより、最大数10
0kWの光パルスを得ることができる。
However, its spontaneous emission lifetime is more than five orders of magnitude longer than that of a semiconductor laser amplifier, so by lowering the repetition frequency and reducing the duty ratio, it is possible to increase the lifetime by several tens of orders of magnitude.
A light pulse of 0 kW can be obtained.

したがって、例えば、希土類イオンとしてエルビウムイ
オンを用いれば、繰り返し周波数IMH21パルス[2
0psのハルス列に対しては、出力ビークパワー50W
の光パルスが得られる。光フアイバ増幅器により、光パ
ルスのビークパワーが増加したため、光ファイバによる
パルス圧縮が可能となる。ビークパワーがおよそIW組
以上強い光パルスが光フアイバ中を伝搬すると、光力−
効果により自己位相変調が誘起され、光パルスの中で中
心波長が長波長側から短波長側へ偏移する (波長チャ
ーピング)。
Therefore, for example, if erbium ions are used as rare earth ions, the repetition frequency IMH21 pulse [2
For 0ps Hals train, output peak power 50W
of light pulses can be obtained. Optical fiber amplifiers have increased the peak power of optical pulses, making it possible to compress pulses using optical fibers. When an optical pulse with a peak power of about IW or higher propagates through an optical fiber, the optical power -
The effect induces self-phase modulation, which shifts the center wavelength of the optical pulse from the longer wavelength side to the shorter wavelength side (wavelength chirping).

この光パルスが、短波長の光はど伝搬速度が大きいとい
う特徴を有する異常分散媒質を通過すると、パルスの後
部がパルスの貯部に追い付くためパルス幅が狭窄化され
る。
When this optical pulse passes through an anomalous dispersion medium characterized by a high propagation speed for short-wavelength light, the pulse width is narrowed because the rear part of the pulse catches up with the pulse storage area.

したがって、自己位相変調を生じさせる光ファイバが適
当な分散値を有する異常分散媒質であれば、自己位相変
調による波長チャーピングとパルス圧縮が同時に起こる
ため、ファイバ出射パルスは圧縮された光パルスとなる
。入力パルスのビークパワーが1W以上、パルス幅が1
0 ps程度であればパルス幅は10分の1以下に圧縮
されるため、出力パルスとして1  ps以下の光パル
スが得られる。
Therefore, if the optical fiber that causes self-phase modulation is an anomalous dispersion medium with an appropriate dispersion value, wavelength chirping and pulse compression due to self-phase modulation will occur simultaneously, so the fiber-emitted pulse will be a compressed optical pulse. . The peak power of the input pulse is 1W or more, and the pulse width is 1
If it is approximately 0 ps, the pulse width will be compressed to one-tenth or less, so that an optical pulse of 1 ps or less can be obtained as an output pulse.

二の 埋  或 の 第二の原理的構成例においては、光パルスの増幅機能と
パルス圧縮機能を同一の光ファイバで実現している。
In the second fundamental configuration example, the optical pulse amplification function and the pulse compression function are realized by the same optical fiber.

すなわち、光増幅を行なうために希土類を添加する光7
アイパが同時にパルス圧縮を行なうことができるように
異常分散を有する。こうすることにより、入射光パルス
は増幅されながら同時にパルス圧縮されるため、より簡
単な構成で1  ps以下の光パルスを得ることができ
る。
In other words, light 7 doped with rare earth elements for optical amplification.
It has anomalous dispersion so that AIPA can perform pulse compression at the same time. By doing so, the incident optical pulse is simultaneously amplified and compressed, so that an optical pulse of 1 ps or less can be obtained with a simpler configuration.

:の    戒 の 第三の原理的構成例においては、第一の原理的構成例の
作用において説明した自己位相変調による波長チャーピ
ングの誘起と、異常分散によるパルス圧縮を別個の素子
を用いて実現している。
In the third principle configuration example of the precepts, the induction of wavelength chirping by self-phase modulation and pulse compression by anomalous dispersion, which were explained in the operation of the first principle configuration example, are realized using separate elements. are doing.

すなわち、エルビウム添加光ファイバを用いて増幅した
光パルスを、まず常分散を有する光7γイパに導き、自
己位相変調による波長チャーピングをおこさせる。ここ
で常分散を有する光7アイパを用いるのは時間に対して
直線的な波長チャーピングを起こさせるためである。
That is, a light pulse amplified using an erbium-doped optical fiber is first guided into a light 7γ ipa having ordinary dispersion, and wavelength chirping is caused by self-phase modulation. The reason for using the optical 7-eyeper with ordinary dispersion here is to cause linear wavelength chirping with respect to time.

次に、この光パルスを異常分散媒質に導き、先に説明し
た波長チャーピングを有する光パルスの分散媒質中の圧
縮原理によりパルス圧縮を起こさせるのである。
Next, this optical pulse is introduced into an anomalous dispersion medium, and pulse compression is caused by the above-described compression principle in the dispersion medium of optical pulses having wavelength chirping.

四の原理  威 の 第四の原理的構成例においては、第三の原理的構成例に
おける光パルスの増幅機能と自己位相変調による波長チ
ャーピングの誘起機能を同一のファイバで実現している
In the fourth principle configuration example of the fourth principle, the optical pulse amplification function and the wavelength chirping inducing function by self-phase modulation in the third principle configuration example are realized in the same fiber.

すなわち、光増幅を行なうために希土類を添加する光フ
ァイバが同時に波長チャーピングを起こすための光ファ
イバになっている。
That is, an optical fiber doped with rare earth elements for optical amplification is also an optical fiber for causing wavelength chirping.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を用いて本発明の各実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

賎二ゼ2JJ目4 tISS図は、本発明の第一の実施例を示すものである
The tISS diagram shows the first embodiment of the present invention.

11は発振波長1.535μmの分布帰還形半導体レー
ザ(D F B −L D )、12はパルス幅200
ps、ピーク幅10Vの短電流パルスを発生するトラン
ジスタ回路(短電流パルス発生器)であり、繰り返し周
波数100Hz〜IM Hzの可変幅を有する。この短
電流パルスをバイアスティーにより、バイアス電流に重
畳し、DFB−LDI 1に印加することにより、パル
ス幅30ps、ピークパワー20mW程度の光パルスを
発生させることができる。
11 is a distributed feedback semiconductor laser (DFB-LD) with an oscillation wavelength of 1.535 μm, and 12 is a pulse width of 200 μm.
ps, is a transistor circuit (short current pulse generator) that generates short current pulses with a peak width of 10 V, and has a variable width of repetition frequency of 100 Hz to IM Hz. By superimposing this short current pulse on a bias current using a bias tee and applying it to the DFB-LDI 1, an optical pulse with a pulse width of 30 ps and a peak power of about 20 mW can be generated.

通常、本方法により発生した光パルスは光パルスの中で
中心波長が短波長から長波長へ偏移する波長チャーピン
グを有している。ここでは、この波長チャーピングを利
用したパルス圧縮を行なうため、 1,535μmにお
いて常分散を有するように零分散波長を 1,535μ
騰よりも長波長側に偏移させた分散シフトシングルモー
ド光ファイバ13を配置している。
Typically, the optical pulse generated by this method has wavelength chirping in which the center wavelength of the optical pulse shifts from a shorter wavelength to a longer wavelength. Here, in order to perform pulse compression using this wavelength chirping, the zero dispersion wavelength is set to 1,535 μm so that it has normal dispersion at 1,535 μm.
A dispersion-shifted single mode optical fiber 13 that is shifted to the longer wavelength side than the optical fiber is disposed.

半導体レーザより発生された光パルスは、本光ファイバ
13を通過することにより、パルス幅10ps程度にパ
ルス圧縮される。
The optical pulse generated by the semiconductor laser is compressed to a pulse width of about 10 ps by passing through the optical fiber 13.

14は希土M(エルビウム)添加光ファイバ、15は光
出力的100mW、波長1.48μ国の半導体レーザ励
起光源である。希土類にはエルビウム、ネオジウム等が
あるが、ここではエルビウムを用いている。ネオジウム
を用いた場合にはDFB−LDI 1の波長を1.31
9μmに、励起光源15を0.8μ−の半導体レーザと
すればよい。
14 is a rare earth M (erbium) doped optical fiber, and 15 is a semiconductor laser excitation light source with an optical output of 100 mW and a wavelength of 1.48 μm. Rare earths include erbium, neodymium, etc., and erbium is used here. When using neodymium, the wavelength of DFB-LDI 1 is 1.31.
9 .mu.m, the excitation light source 15 may be a 0.8 .mu.m semiconductor laser.

16は、光パルスと励起光源を合渡しエルビウム添加光
ファイバに導くためのグイクロイックミラーである。エ
ルビウム添加濃度30ppm、長さ約100a+とする
ことにより、約30dBの利得を得ることができる。
Reference numeral 16 denotes a gicchroic mirror for combining the optical pulse and the excitation light source and guiding them to the erbium-doped optical fiber. By setting the erbium doping concentration to 30 ppm and the length to about 100 a+, a gain of about 30 dB can be obtained.

したがって、繰り返し周波数をIMHz とすると出力
パルスのピークパワーは50Wとなる。
Therefore, if the repetition frequency is IMHz, the peak power of the output pulse will be 50W.

パルス圧縮用の異常分散光ファイバ17には、零分散波
長1.56μ鯵、1,535μ−における分散値3 、
 Ops / nm/ ka+ 、コア径6μmのシン
グルモード光ファイバを用いている。エルビウム添加光
ファイバ14と異常分散光ファイバ17の結合は、ファ
イバ融着により行なっている。異常分散7フイバ17の
長さ600 taで圧縮比0,03、すなわち、出力パ
ルス幅0゜6 ρSが得られる。
The anomalous dispersion optical fiber 17 for pulse compression has a zero dispersion wavelength of 1.56μ, a dispersion value of 3 at 1,535μ,
Ops/nm/ka+, a single mode optical fiber with a core diameter of 6 μm is used. The erbium-doped optical fiber 14 and the anomalous dispersion optical fiber 17 are coupled by fiber fusion. When the length of the anomalous dispersion 7 fiber 17 is 600 ta, a compression ratio of 0.03, that is, an output pulse width of 0°6 ρS is obtained.

4二り差I4 第6図は本発明の第二の実施例を示すものである。42 difference I4 FIG. 6 shows a second embodiment of the invention.

第一の実施例におけるエルビウム添加ファイバ14と、
パルス圧縮用異常分散光ファイバ17を同一のファイバ
とした点以外は第一の実施例と同じ構成のものである。
Erbium-doped fiber 14 in the first embodiment,
This embodiment has the same configuration as the first embodiment except that the pulse compression anomalous dispersion optical fiber 17 is the same fiber.

この場合、波if、535μ鯵における 異常分散値3
  ps /nm / k−、コア径6μ口のシングル
モード7アイパ約1 iにエルビウムを、濃度3p9−
程度に添加したエルビウム添加異常分散光ファイバ18
を用いればよい、このとき、第一の実施例と同様、パル
ス幅0.6ps以下の光パルスが得られる。
In this case, the wave if, anomalous variance value 3 at 535 μ horse mackerel
ps/nm/k-, single mode with a core diameter of 6μ, erbium in the 7-iper approx. 1i, concentration 3p9-
Erbium-doped anomalous dispersion optical fiber 18
At this time, as in the first embodiment, an optical pulse with a pulse width of 0.6 ps or less can be obtained.

4二へ4販札 第7図は本発明の第三の実施例を示すものである。第一
の実施例における異常分散光ファイバにおけるパルス圧
縮を常分散光ファイバ19と異常分散媒質20を用いて
実現している点以外は第一の実施例の構成と同じもので
ある。
Figure 7 shows a third embodiment of the present invention. The configuration is the same as that of the first embodiment except that pulse compression in the anomalous dispersion optical fiber in the first embodiment is realized using a normal dispersion optical fiber 19 and an anomalous dispersion medium 20.

この場合、常分散光ファイバ19には長さ30 輪、コ
ア径6μ−1分散値約−15ps/n+e/1mのシン
グルモード光ファイバを用いている。
In this case, the ordinary dispersion optical fiber 19 is a single mode optical fiber having a length of 30 rings and a core diameter of 6μ-1 dispersion value of about -15ps/n+e/1m.

異常分散媒質としては、零分散波長が1.3μ鵠にある
通常のシングルモード光ファイバや、グレーティングベ
ア等があるが、ここでは間隔1m、ピッチ1200本/
 Iallnのグレーティングペア20を用いている。
Examples of anomalous dispersion media include ordinary single-mode optical fibers with a zero dispersion wavelength of 1.3 μm, grating bare fibers, etc.
Ialln grating pair 20 is used.

このとき、パルス1110.5ps以下の光パルスが得
られる。
At this time, a light pulse of 1110.5 ps or less is obtained.

艷4色4m 第8図は本発明の第四の実施例を示すものである。第三
の実施例におけるエルビウム添加光ファイバ14と圧縮
用常分散光ファイバ19を同一のファイバとした点以外
は、第三の実施例の構成と同じものである。
Figure 8 shows a fourth embodiment of the present invention. The structure is the same as that of the third embodiment except that the erbium-doped optical fiber 14 and the compression ordinary dispersion optical fiber 19 in the third embodiment are the same fiber.

この場合、波f:1,535μ−における常分散値−1
0ps /nm /km 、長さ60+*、:)ア径6
μ−のシングルモード光ファイバにエルビウムを濃度5
0ppm程度に添加したエルビウム添加常分散光ファイ
バ21を用いればよい。このとき、第三の実施例と同様
、パルス幅0.5ps以下の光パルスが得られる。
In this case, the normal dispersion value -1 at wave f: 1,535μ-
0ps/nm/km, length 60+*, :) diameter 6
Erbium concentration 5 to μ-single mode optical fiber
An erbium-doped normally dispersive optical fiber 21 doped with about 0 ppm may be used. At this time, as in the third embodiment, a light pulse with a pulse width of 0.5 ps or less is obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明によれば、色素レーザ等の大
型レーザを用いずに、半導体レーザにより、安定、かつ
小規俣に1  ps以下の光パルスを得ることができる
As described above, according to the present invention, optical pulses of 1 ps or less can be stably and small-sized by a semiconductor laser without using a large laser such as a dye laser.

したがって、この技術は光サンプリング、光デート等の
超高速の光信号処理への応用が期待できる。
Therefore, this technology can be expected to be applied to ultra-high-speed optical signal processing such as optical sampling and optical dating.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第一の原理的構成例を示す図、第2図
は本発明の第二の原理的構成例を示す図、tIS3図は
本発明の第三の原理的構成例を示す図、第4図は本発明
の第四の原理的構成例を示す図、第5図は本発明の第一
の実施例を示す図、第6図は本発明の第二の実施例を示
す図、第7図は本発明の第三の実施例を示す図、第8図
は本発明の第四の実施例を示す図である。 1 ・・・・・・半導体レーザを用いた光パルス発生部
、    2 ・・・・・・希土類添加光ファイバ、3
 ・・・・・・励起発光源、   4 ・・・・・・結
合手段、5・・・・・・異常分散を有するシングルモー
ド光ファイバ、    6 ・・・・・・希土類を添加
し異常分散を有するシングルモード光ファイバ、7 ・
・・・・・常分散を有するシングルモード光ファイバ、
     8 ・・・・・・異常分散媒質、   9・
・・・・・ 希土類添加室分散シングルモード光ファイ
バ、      11 ・・・・・・分布帰還形半導体
レーザ(D F B −L D )、   12・・・
・・・短電流パルス発生器、     13 ・・・・
・・分散シフトシングルモード光ファイバ、   14
 ・・・・・・エルビウム添加光ファイバ、    1
5 ・・・・・・半導体レーザ励起光源(LD光源)、
FIG. 1 is a diagram showing a first principle configuration example of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a second principle configuration example of the present invention, and tIS3 diagram is a diagram showing a third principle configuration example of the present invention. 4 is a diagram showing a fourth example of the basic configuration of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention. 1... Optical pulse generator using semiconductor laser, 2... Rare earth doped optical fiber, 3
...Excitation light emission source, 4...Coupling means, 5...Single mode optical fiber having anomalous dispersion, 6...Doping with rare earth to produce anomalous dispersion. Single mode optical fiber with 7.
...Single mode optical fiber with normal dispersion,
8...Anomalous dispersion medium, 9.
...Rare-earth doped chamber dispersion single mode optical fiber, 11 ...Distributed feedback semiconductor laser (DFB-LD), 12...
...Short current pulse generator, 13...
...Dispersion shifted single mode optical fiber, 14
...Erbium-doped optical fiber, 1
5... Semiconductor laser excitation light source (LD light source),

Claims (1)

【特許請求の範囲】 半導体レーザを用いた光発生部と、 希土類を含み、該希土類イオンによる増幅作用により前
記光発生部からの入力光パルスを増幅する光増幅手段と
、 異常分散媒質を用いて入力パルス光を圧縮する光パルス
圧縮手段と、 前記光増幅手段中の希土類を励起する波長を有する励起
発光源とを 設けたことを特徴とする超短光パルス発生装置。
[Scope of Claims] A light generation section using a semiconductor laser; an optical amplification means that includes a rare earth element and amplifies an input optical pulse from the light generation section by an amplification effect of the rare earth ions; and an anomalous dispersion medium. An ultrashort optical pulse generator comprising: optical pulse compression means for compressing input pulsed light; and an excitation light source having a wavelength that excites rare earth elements in the optical amplification means.
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