JPH0621537A - リングレーザ - Google Patents

リングレーザ

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Publication number
JPH0621537A
JPH0621537A JP4174145A JP17414592A JPH0621537A JP H0621537 A JPH0621537 A JP H0621537A JP 4174145 A JP4174145 A JP 4174145A JP 17414592 A JP17414592 A JP 17414592A JP H0621537 A JPH0621537 A JP H0621537A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
light
resonator
modulator
loss
Prior art date
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Pending
Application number
JP4174145A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruo Okamura
治男 岡村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH0621537A publication Critical patent/JPH0621537A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • 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
    • H01S3/06791Fibre ring lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単一の縦モードで発振する出力光を、外部変
調器を用いることなく強度変調可能なリングレーザを提
供する。 【構成】 励起光源1、光増幅器2、光ファイバ3、フ
ィルタ4、アイソレータ5及び光カプラ6からなるリン
グレーザの共振器中に、電気的な変調信号に応じて光損
失が変化する光損失変調器7を設けるとともに、該光損
失変調器7に変調信号源8から、光が共振器を周回する
のに要する時間より長く且つ光増幅媒質の利得変化の応
答時間より短い周期の電気的な変調信号を入力すること
により、光損失変調器7の光損失を変化させ、これによ
って共振器中の光損失を変化させてレーザ発振を断続
し、線幅の狭い単一縦モード発振光を変調信号に応じて
強度変調する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、強度変調したレーザ光
を発生し得るリングレーザに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、光通信の発展に伴って、スペクト
ル線幅の狭い光源を効果的に強度変調したいという要望
が高まっている。従来、レーザ光を強度変調する場合、
レーザ発振器の外部に変調器を設けるか又は半導体レー
ザの注入電流に直接変調をかけることにより行ってい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、外部の
変調器によって強度変調を行う場合、構成が複雑になる
とともに変調器の挿入損失が大きく、出力の大きな変調
光を得にくいという問題があった。また、半導体レーザ
を直接変調する場合、強度変調に伴って周波数チャーピ
ングが生じるという問題があった。
【0004】一方、リングレーザは共振器長が長いので
狭いスペクトル線幅で発振させることができ、また、進
行波型のため単一モードで発振させることができる利点
があるが、半導体レーザの場合のように直接変調はでき
ないため、強度変調を行うには外部変調器を設けなけれ
ばならなかった。
【0005】本発明は前記従来の問題点に鑑み、単一の
縦モードで発振する出力光を、外部変調器を用いること
なく強度変調可能なリングレーザを提供することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するため、請求項1では、光増幅媒質を有するリング
状の共振器によりレーザ発振を行うリングレーザにおい
て、共振器中の任意の位置に、電気的な変調信号に応じ
て光損失が変化する光損失変調器を設けるとともに、該
光損失変調器に、光が共振器を周回するのに要する時間
より長く且つ光増幅媒質の利得変化の応答時間より短い
周期の電気的な変調信号を入力するようになしたリング
レーザ、また、請求項2では、光増幅媒質を有するリン
グ状の共振器によりレーザ発振を行うリングレーザにお
いて、共振器中の任意の位置に、光学的な変調信号に応
じて光損失が変化する光損失変調器を設けるとともに、
該光損失変調器に、光が共振器を周回するのに要する時
間より長く且つ光増幅媒質の利得変化の応答時間より短
い周期の光学的な変調信号を入力するようになしたリン
グレーザを提案する。
【0007】
【作用】本発明によれば、光損失変調器に入力される電
気的又は光学的な変調信号に応じてその光損失が変化
し、これによって共振器中の光損失が変化するが、その
変化の周期が、光が共振器を周回するのに要する時間よ
り長く且つ光増幅媒質の利得変化の応答時間より短いた
め、該変化に応じてレーザ発振が断続し、線幅の狭い単
一縦モード発振光が変調信号に応じて強度変調される。
【0008】
【実施例】図1は本発明のリングレーザの第1の実施例
を示すもので、図中、1は励起光源、2は光増幅器、3
は光ファイバ、4はフィルタ、5はアイソレータ、6は
光カプラ、7は光損失変調器、8は変調信号源である。
【0009】前記構成において、励起光源1により励起
された光増幅器2の光増幅媒質から放出される自然放出
光は、光ファイバ3で接続されたフィルタ4、アイソレ
ータ5、光カプラ6、光損失変調器7を経て、再び光増
幅器2に入力されて増幅され、これを繰返してレーザ発
振し、出力光9として光カプラ6から取出される。
【0010】前記出力光9の発振波長のチューニング
は、フィルタ4の通過帯域を設定することにより行われ
る。例えば、リングキャビティの一周の光路長を10cm
とすると、この時の縦モード間隔は約2GHz である。
従って、約0.02nmの帯域のバンドパスフィルタをリング
キャビティの一周の光路中に設けることにより、単一縦
モードレーザ光を得ることができる。実際には、現在の
技術でこのような狭い帯域のバンドパスフィルタを単体
として製作することは困難であるが、特願平3−220
505号に記載されているように、狭い帯域のバンドパ
スフィルタを複数結合してより狭い帯域のバンドパスフ
ィルタを得ることができ、これによって前記単一縦モー
ドレーザ光を得ることが可能である。
【0011】また、前記出力光9の光強度の変調は、光
損失変調器7における光損失を変化させることにより行
われる。その原理は次の通りである。
【0012】即ち、発振中の共振器の光損失が光増幅器
2の光増幅媒質の利得変化の応答時間より早く増加する
と、利得が損失増加分を補って増加するまでの間、この
共振器はレーザ発振することができず、共振器出力は急
激に低下する。また、この際、前記光増幅媒質の利得変
化の応答時間より早く光損失が再び当初の値に戻ると、
利得が初期の値をほぼ保持しているので、共振器は再び
発振を開始する。その後も光損失が前記光増幅媒質の利
得変化の応答時間に比べて充分に短い周期で増減を繰返
すとすれば、利得はこの光損失の増減の平均値に追従し
て変化し、その中でレーザ発振は細かく断続を繰返すこ
とになる。従って、光損失変調器7に変調信号源8より
変調信号を加え、その光損失を変化させることによっ
て、出力光9の光強度を効果的に変調する(出力光を断
続する)ことが可能となる。
【0013】なお、ここで、光損失変調器7に加えるこ
とのできる変調信号の周期は、光が前記共振器を周回す
るのに要する時間より長く、且つ光増幅器2の光増幅媒
質の利得変化の応答時間より短くなる。これは利得変化
の応答時間以下の緩慢な損失変化に対しては利得が追従
して変化し、常にレーザ発振が継続されるか又はレーザ
発振が継続されないまでも発振の振幅が変動し、変調の
効率が下るためである。従って、光増幅媒質としてエル
ビウムドープ光ファイバのように利得変化の応答時間が
ミリセカンドオーダと非常に遅い媒質を用いれば、低周
波数成分を含んだ変調信号でもほとんどレベル変動なく
強度変調(再生)することができる。
【0014】図2は前記実施例による光損失の変化と出
力光強度の変化との対応の一例を示すもので、ここでは
光損失変化のパターンが矩形波の場合を示す。なお、レ
ーザ発振が止った瞬間の出力光レベルは基本的には光増
幅器2の自然放出光レベルであって完全に零ではない
が、レーザ発振光強度に比較すれば充分低いと考えられ
る。
【0015】図3は前記実施例による光損失の変化と出
力光強度の変化との対応の他の例を示すもので、ここで
は光損失変調器に与える光損失変化のパターンが正弦波
であっても、得られるレーザ発振光強度の変化のパター
ンが矩形波(パルス状)となることを示している。
【0016】本発明によれば、光損失が一定の値を越え
るとレーザ発振が停止し、光損失がこの値以下に戻ると
再びレーザ発振が始まるが、その間は光損失がどのよう
な値を取っても、基本的に、レーザ発振のオン・オフの
パターン及び発振時の光強度は影響を受けない。従っ
て、この特性を利用すれば、変調信号が一定の境界値を
越えるか越えないかに応じた光パルス(デジタル信号)
を生成することが可能となる。なお、変調信号としては
正弦波や歪んだ矩形波等で良く、一種のデジタル光信号
再生機能を有することになる。
【0017】次に、前記変調信号として光のビットパタ
ーンを考える。この時、入力光の光強度の変化に応じて
光損失を僅かでも変化させるような光損失変調器を用い
れば、入力光のパルス波形が歪んでいても本発明の構成
で光波形の再生及び増幅を行うことが可能となる。
【0018】前述した入力光の光強度変化に応じて光損
失を変化させる光損失変調器の光強度−光損失変換媒質
としては、過飽和吸収色素や多重量子井戸構造の非線形
性の利用が有望である。最近、歪超格子多重量子井戸構
造で1ピコ秒程度の極めて応答の早い過飽和吸収体も得
られている。また、10MHz 程度以下の低速の媒質と
しては音響光学変調器がある。また、前記入力光を受光
器で受光し、これに応じた電流を半導体レーザ増幅器の
励起電流とすれば、入力光の光強度変化に応じた通過光
損失(又は利得)を得ることが可能である。さらにま
た、半導体レーザ増幅器の代りにリチウムナイオベート
位相変調器を基本に構成した変調器を用いて、これに前
記入力光に応じた電圧を加える構成も考えられる。
【0019】図4は本発明の第2の実施例を示すもの
で、ここでは前述した光強度変化を伴う入力光を変調信
号とした場合の例を示す。図中、10は光強度−光損失
変換媒質、ここでは過飽和吸収体を備えた光損失変調器
であり、また、11は該光損失変調器10に入力光を入
力するための光カプラである。なお、その他の構成は第
1の実施例と同様である(但し、図面の都合上、励起光
源1、フィルタ4、アイソレータ5は省略した。)。
【0020】前記構成において、光損失変調器10は光
カプラ11を介して入力された入力光の光強度に応じて
その光損失が変化し、これによって共振器中のレーザ発
振が断続を繰返し、パルス状の出力光が得られる。この
ようにして得られた出力光はこれまで説明したようにコ
ヒーレンスの高い(線幅の極めて狭い)、大きなパワー
の単一縦モードレーザ光であって、計測用及びコヒーレ
ントASK伝送用光源として有望である。
【0021】なお、これまで説明した実施例では光ファ
イバによるリングレーザを用いたが、光導波路によるリ
ングレーザを用いても基本的には同様の構成が可能であ
る。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、単
一の縦モードで発振するリングレーザ光を、外部変調器
を用いることなく強度変調することができ、外部変調器
の接続に伴う挿入損失を避けることが可能であり、変調
されたレーザ出力光を効率良く得ることができる。ま
た、本発明によれば、デジタル光信号の波形整形及び増
幅を同時に行うこともできる。また、本発明によれば、
僅かに光損失を変化させるだけでレーザ出力光の断続を
可能とするので、低い電力で効率良く強度変調信号の再
生を行うことができる。また、導波路型共振器等を利用
して共振器の周長を10cmオーダとすれば、ギガヘルツ
オーダの高速変調が可能となり、通信用の強度変調パル
ス波形の再生及び増幅を同時に簡単な構成で行うことが
できる。また、このようにして再生及び増幅された光パ
ルスはコヒーレンスの高い(線幅の極めて狭い)、大き
なパワーの単一縦モードレーザ光を基本とするものであ
るから、本発明のリングレーザはASKコヒーレント通
信用光源として有望であるとともに、ASKコヒーレン
ト通信用の再生及び増幅用2R中継装置としても応用す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のリングレーザの第1の実施例を示す構
成図
【図2】光損失の変化と出力光強度の変化との対応の一
例を示す図
【図3】光損失の変化と出力光強度の変化との対応の他
の例を示す図
【図4】本発明のリングレーザの第2の実施例を示す構
成図
【符号の説明】
1…励起光源、2…光増幅器、3…光ファイバ、4…フ
ィルタ、5…アイソレータ、6,11…光カプラ、7,
10…光損失変調器、8…変調信号源、9…出力光。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光増幅媒質を有するリング状の共振器に
    よりレーザ発振を行うリングレーザにおいて、 共振器中の任意の位置に、電気的な変調信号に応じて光
    損失が変化する光損失変調器を設けるとともに、 該光損失変調器に、光が共振器を周回するのに要する時
    間より長く且つ光増幅媒質の利得変化の応答時間より短
    い周期の電気的な変調信号を入力するようになしたこと
    を特徴とするリングレーザ。
  2. 【請求項2】 光増幅媒質を有するリング状の共振器に
    よりレーザ発振を行うリングレーザにおいて、 共振器中の任意の位置に、光学的な変調信号に応じて光
    損失が変化する光損失変調器を設けるとともに、 該光損失変調器に、光が共振器を周回するのに要する時
    間より長く且つ光増幅媒質の利得変化の応答時間より短
    い周期の光学的な変調信号を入力するようになしたこと
    を特徴とするリングレーザ。
JP4174145A 1992-07-01 1992-07-01 リングレーザ Pending JPH0621537A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007234943A (ja) * 2006-03-02 2007-09-13 Fujikura Ltd ファイバレーザの出力安定化方法及びファイバレーザ
KR101011623B1 (ko) * 2008-05-07 2011-01-28 경북대학교 산학협력단 회전 슬릿을 이용한 파장 가변 레이저
CN110095842A (zh) * 2019-04-18 2019-08-06 东北林业大学 基于双环形谐振腔的全光强度调制器

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CN110095842B (zh) * 2019-04-18 2020-06-30 东北林业大学 基于双环形谐振腔的全光强度调制器

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