JPH07106670A

JPH07106670A - リングレーザ

Info

Publication number: JPH07106670A
Application number: JP27008093A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Furukawa; 浩古川
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1995-04-21

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、光を用いた論理演算や、情報処理等
に用いる反転論理を行なうリングレーザに関する。【構成】光増幅媒質１と、光波長選択手段２と、周回す
る光を外部に出力する第１の光分岐手段３とをリング状
に接続して共振器を形成したリングレーザにおいて、第
１の光分岐手段の出力の強度を減少させるために光増幅
媒質の入力端及び出力端のうち少なくとも一方に外部か
らの光を導入する第２の光分岐手段を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】光を用いた論理演算や、情報処理
等に用いる反転論理を行なうレーザに関する。

【０００２】

【従来の技術】光論理回路において反転論理（ＮＯＴ）
素子は重要な構成要素の一つである。また、光論理回路
は電気論理回路と違い、波長多重方式で構成する場合も
あり、各素子の発振波長の調整が容易であることが要求
される。このような光反転論理素子の一例として、昭和
６３年電子情報通信学会秋季全国大会Ｂー４２１「ＬＤ
光インバータ回路及びその光信号処理への応用」におい
て図４の反転論理回路が示してある。この例では、制御
する光（以下「制御光」という）を発生する入力用光源
３１である分布帰還型レーザと、反転論理素子３２（以
下「インバータ素子」という。）である分布帰還型レー
ザとを有している。初期状態では、インバータ素子３２
はＴＥモード（横方向の波）で発振をおこなっており、
論理状態で“１”状態である。このＴＥモードで発振し
ている状態で、入力用光源３１により発生した制御光を
アイソレータ３３を経由し、λ／２波長板３４によって
ＴＭモード光のみを透過させ、このＴＭモード光をイン
バータ素子３２に入力する。インバータ素子３２では、
ＴＭモード光が入射され、インバータ素子３２の内部で
発振しているＴＥモード光と合わることにより利得が低
下して、発振が止まり“０”状態となる。なお、検光子
３５は、ＴＥモードの光のみを透過させるものとなって
いるので、制御光であるＴＭモードの光は外部に出力さ
れない。

【０００３】すなわち、初期状態では、インバータ素子
３２が発振している。この場合、検光子３５を介してＴ
Ｅモード光のみが取り出される。この状態は“１”状態
である。出力光（ＴＥモード光）と異なる偏波面の光
（ＴＭモード光）がインバータ素子３２に入力される
と、インバータ素子３２内部の利得が低下して、発振が
止まる。この状態は“０”状態である。このように、従
来の技術では光の偏波特性を利用して、２値状態を作り
だしていた。

【０００４】ここで発振波長の制御の観点から見ると上
記の従来技術では、インバータ素子３２として、半導体
レーザの同一チップ上に活性領域（利得領域）と波長制
御領域とを有し、発振波長を単一に固定した、いわゆる
分布帰還型レーザ（以下、ＤＦＢレーザという）を用い
ている。すなわち、このレーザでは、出力される光の波
長を変化させるには素子の温度を制御するしかなかっ
た。一方、発振波長の制御が容易な波長可変レーザとし
ては特開平2-133976「波長可変光源」に示されるような
リングレーザが知られている。しかし、このレーザで光
反転論理動作を行なおうとするには制御光を一旦、受光
素子で電気信号に変換して電気回路で反転論理動作を行
ない、その信号で光増幅器を制御して光を発振すること
になる。このため、構造が複雑となり、低速になると考
えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来技術
の最初に述べたような、光の偏波特性を利用して２値状
態を作りだす回路では、ＴＥモード光のみを透過させて
出力させる検光子３４を必要とする。また、制御光がＴ
Ｅモード光であれば外部に光がもれてしまうので、制御
光の偏波面をあらかじめ、λ／２波長板３４等を使用し
てＴＭモード光に定めておかなくてはならない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、リン
グレーザにおいて外部からの制御光を直接入力すること
によって発振しているレーザ光の強度を弱めることがで
きる点に着目した。すなわち、具体的構成としては光を
増幅する光増幅媒質１と、その光増幅媒質１からの出力
光のうち一定波長のみを通過させる光波長選択手段２
と、周回する光を外部に出力する第１の光分岐手段３と
をリング状に接続して全体として共振器を形成したリン
グレーザにおいて、第１の光分岐手段３の利得を低下さ
せるために光増幅媒質の入力端及び出力端のうち少なく
とも一方に外部からの制御光を導入する第２の光分岐手
段４を備えている。また、本発明では、リングレーザを
用いているので、光増幅媒質１の外部で、かつループを
形成された共振器の内部に波長を可変出来る光波長選択
手段２を設けたので、出力される光の波長可変範囲を大
きくできること、また、光増幅媒質１と光波長選択手段
２とをループ状に結合しているので、一方向に光が周回
し、安定して動作するという利点を全て利用する。

【０００７】

【作用】電源投入直後において、光増幅媒質１から出力
された微弱な自然放出光は、光波長選択手段２、第１の
光分岐手段３および第２の光分岐手段４とを経由して光
増幅媒質に１に戻る。この入力光電力をＰとすると図３
に示す光増幅媒質１の入力光電力対利得特性ではＡ点と
なり、この状態での利得値はＧとなる。このＧが光波長
選択手段２、第１の光分岐手段３および第２の光分岐手
段４の損失の合計値Ｌよりも大きいように設定すると、
共振器のループ利得は正となり、光波長選択手段２によ
って選択された波長によって発振を開始する。発振中は
光増幅媒質の利得はＬと釣り合い、図３のＢ点となり利
得はＧ’、入力光電力はＰ’となる。ここで発振波長を
変化させたい場合は、光波長選択手段２の中心波長を変
化させればよい。（以上“１”状態）この状態で外部からの制御光を導入する第２の光分岐手
段４からの制御光が光増幅媒質１に入力されると、図３
において入力光電力はＰ’からＰ”に増加し、Ｃ点に移
行する。このとき光増幅媒質では増幅作用に寄与する内
部キャリアが減少するため、飽和状態になり光増幅媒質
１の利得が低下してＧ”となる。この利得の低下は本来
の発振波長の信号強度の低下となり、第１の光分岐手段
３からの出力の強度も同様に低下する。（以上“０”状
態）

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。第１の実
施例の構成を図１を用いて説明する。光を増幅する光増
幅媒質１は、本実施例では半導体レーザを用いた光増幅
器を採用した。その他希土類ドープ光ファイバ増幅器な
ど誘導放出現象を応用した進行波型の光増幅器でも可能
である。光増幅媒質１から出射され、その後第２の光分
岐手段４を経由した光を受けて一定の波長を通過させる
光波長選択手段２は、本実施例では例えば誘電体多層膜
を蒸着した光学板を光路に対し傾けて配置した光フィル
タを採用した。この光フィルタは一般的には透過する光
の中心波長を２０ｎｍ以上変化させることができる。そ
の他回折格子を用いても可能である。第１の光分岐手段
３は、本実施例では光カプラを用いる。第２の光分岐手
段４は、光増幅器と光フィルタとの間にあって、同一デ
バイスで同時に相互の干渉なくそれぞれ反対方向に光を
送信できる光デュプレクサを用いた。第１の実施例で
は、まず、電源投入直後は光増幅器からの微弱な自然放
出光は、この例では時計回りに光デュプレクサ、光フィ
ルタ及び光カプラとを経由して共振器内を周回する。光
増幅器の利得Ｇは、光デュプレクサ、光フィルタおよび
光カプラの損失の合計Ｌよりも大きくしているので、共
振器全体のループ利得は正となり光フィルタによって選
択された波長λｓによって発振する。この発振波長λｓ
を変化させたい場合は、光フィルタ内部の誘電体多層膜
を蒸着した光学板の光路に対する角度を調整することに
よって光フィルタの中心波長λｓの値を変化させればよ
い。（以上“１”状態）

【０００９】この実施例では、時計回りに光は周回して
いるが、光デュプレクサを経由して外部からの制御光が
光増幅器の出力端側に入力されると、光増幅器内部の増
幅作用に寄与する内部キャリアが減少するため光増幅器
は飽和し、光増幅器の利得は低下する。この光増幅器の
利得低下は発振出力強度の低下となり光カプラからの光
出力の強度も同様に低下する。この場合、光増幅器を制
御する外部からの制御光は共振器内を周回する光と反対
回りに周回しており、したがって外部からの制御光の波
長λｒが周回する光の波長λｓと同一であってもこの制
御光は出力端には現われない。よって、外部からの光と
周回する光とが同一波長の光であっても動作可能であ
り、論理回路を多段組み合わせて使用するときに、波長
を統一することができるので、光フィルタの制御をそれ
ぞれの段において行なう必要がなくなる。（以上“０”
状態）

【００１０】本実施例では、リングレーザを用いている
ので、光増幅器の外部であり、かつループを形成した共
振器内部に光周波数を制御する手段を設けたので、周回
する光の波長可変範囲を非常に広くすることができ、汎
用性が高まる。

【００１１】また、光増幅器と光フィルタとをループ状
に結合しており一方方向にのみ周回し、安定して動作す
るという利点がある。

【００１２】次に第２の実施例を図２を用いて説明す
る。第２の実施例は第１の実施例において、外部からの
光を導入する光分岐手段４として光デュプレクサのかわ
りに光カプラを備えた。この第２の実施例においても、
初期状態は第１の実施例と同様に光は一定方向（この例
では時計回り）に周回しながら、光フィルタの選択波長
λｓによって発振し続ける（“１”状態）。この状態に
光増幅器の入力端側につながれた光カプラから周回する
光とは別の波長λｒの制御光が入射されると、光増幅器
が飽和して発振が停止する（“０”状態）。ここでは外
部からの制御光と周回する光とは同じ方向であるが、波
長が異なるように選んであるので、制御光は光フィルタ
によりカットされて光カプラの出力端には現われない。

【００１３】以上述べてきた本発明のリングレーザを他
の光メモリや光ＯＲ回路、光ＡＮＤ回路等と併用するこ
とにより光論理回路が実現できる。また、本発明のリン
グレーザを用いた例としてリングレーザを２台縦続接続
することにより正論理となり、光中継器や波長多重通信
における波長変換レーザとなる。

【００１４】

【発明の効果】本発明の構成を採用したので、以下の効
果が発生する。（１）本発明のリングレーザでは、他の全光型光反転論
理回路に比べ、制御光の偏波を制御するためのλ／２波
長板や、出力光を選択的に透過させる検光子は不要であ
り、構成が簡単になる。また、リングレーザの特徴によ
り一方向のみに周回しているので動作が安定である。（２）本発明のリングレーザでは、従来のリングレーザ
に光分岐手段を追加するだけの簡単な構成で制御できる
ので、電気−光複合型の反転論理レーザに比べ一切の電
気回路を追加することがなく、非常に簡単な構成であ
り、高速である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図３】本発明の作用を示す図である。

【図４】従来の技術を示す図である。

【符号の説明】

１光増幅媒質２光波長選択手段３第１の光分岐手段４第２の光分岐手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光増幅媒質（１）と、光波長選択手段
（２）と、周回する光を外部に出力する第１の光分岐手
段（３）とをリング状に接続して共振器を形成したリン
グレーザにおいて、前記第１の光分岐手段の前記出力の強度を減少させるた
めに前記光増幅媒質の入力端及び出力端のうち少なくと
も一方に外部からの光を導入する第２の光分岐手段
（４）を備えたことを特徴とするリングレーザ。