JPH07122803A - Ring laser - Google Patents
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- JPH07122803A JPH07122803A JP28861693A JP28861693A JPH07122803A JP H07122803 A JPH07122803 A JP H07122803A JP 28861693 A JP28861693 A JP 28861693A JP 28861693 A JP28861693 A JP 28861693A JP H07122803 A JPH07122803 A JP H07122803A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】光を用いた論理演算や、情報処理
用に使用するリングレーザに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ring laser used for logical operation using light and information processing.
【0002】[0002]
【従来の技術】光回路中の光パワーの強弱を情報処理
の”1”、”0”に対応させて論理演算を行なう光論理
回路において、光によって制御される光記憶素子は重要
な構成要素の一つである。このような光記憶素子の一例
として、特開平5−100277号公報「光記憶装置お
よび光論理装置」において希土類元素添加光ファイバを
光増幅素子に用いたレーザが示されている。図6は光記
憶装置であるレーザ装置の構成の一例である。このレー
ザ装置は、希土類元素添加光ファイバからなる光増幅素
子AとアイソレータIと波長選択用フィルタJと入力光
と出力光用の光カプラCと励起用カプラCeとを光ファ
イバで結合し、全体として共振器となるリング共振器、
すなわちリングレーザを形成している。ここで、EIN
に接続される励起用光源(図示しない。)から励起用カ
プラCeを経由して所定の励起光を与えられると、光増
幅素子Aは異常増幅特性を示すよう設定されており、こ
れによって光記憶動作を実現している。2. Description of the Related Art In an optical logic circuit which performs logical operation by correlating the intensity of optical power in an optical circuit with "1" and "0" of information processing, an optical storage element controlled by light is an important constituent element. one of. As an example of such an optical storage element, a laser using a rare earth element-doped optical fiber as an optical amplification element is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-100277, "Optical storage device and optical logic device". FIG. 6 shows an example of the configuration of a laser device which is an optical storage device. In this laser device, an optical amplifying element A made of a rare earth element-doped optical fiber, an isolator I, a wavelength selecting filter J, an input light and output light optical coupler C, and an excitation coupler Ce are coupled by an optical fiber, and the whole is connected. A ring resonator, which will be the resonator as
That is, a ring laser is formed. Where EIN
When a predetermined pumping light is given from a pumping light source (not shown) connected to the optical amplifier via the pumping coupler Ce, the optical amplifying element A is set to exhibit an abnormal amplifying characteristic. The operation is realized.
【0003】この異常増幅特性について以下説明する。
図7は光増幅素子Aの入力光パワー対利得特性で、横軸
には入力信号光パワー、縦軸には利得を示している。ま
た、破線は半導体レーザを用いた光増幅素子または通常
の希土類元素添加光ファイバ増幅素子の増幅特性、実線
は異常増幅素子の増幅特性である。半導体レーザを用い
た光増幅素子または通常の希土類元素添加光ファイバ増
幅素子では、入力信号光パワーが低いレベルでは利得が
ほぼ一定に推移し、高いレベルでは、利得が減少する特
性を有している(破線)。これに対し、異常増幅素子で
は入力信号光パワーと利得との間に正の相関関係を持つ
領域(PsoからPsth)を有することが特徴である(実
線)。上記従来技術には、希土類元素添加光ファイバ増
幅素子において、この異常増幅特性が、ファイバの希土
類の濃度とファイバ長との積(以下、濃度条長積と略
す。)と励起光パワーとがある範囲にあるとき得られる
ことが示されている。このレーザ装置では発振していな
いときの出力を”0”とし、リング共振器全体の損失を
異常増幅素子の利得が上回って発振したときの出力を”
1”状態としている。図7において、この発振時の利得
を発振しきい値としてGsth と定義する。したがって”
0”に相当するレベルの入力光が入射されたときは、異
常増幅素子の利得はGsth には満たずGoにあり、”
1”に相当するレベルの入力光があったときにGsth と
なるよう、励起光が与えられている。The abnormal amplification characteristic will be described below.
FIG. 7 shows the input light power-gain characteristics of the optical amplifier element A, in which the horizontal axis represents the input signal light power and the vertical axis represents the gain. The broken line shows the amplification characteristic of an optical amplification element using a semiconductor laser or a usual rare earth element-doped optical fiber amplification element, and the solid line shows the amplification characteristic of an abnormal amplification element. An optical amplification element using a semiconductor laser or an ordinary rare earth element-doped optical fiber amplification element has a characteristic that the gain changes substantially at a low level of input signal light power and decreases at a high level. (Dashed line). On the other hand, the abnormal amplification element is characterized by having a region (Pso to Psth) having a positive correlation between the input signal light power and the gain (solid line). In the above-mentioned prior art, in the rare earth element-doped optical fiber amplifying element, the abnormal amplification characteristics include the product of the concentration of the rare earth element of the fiber and the fiber length (hereinafter, abbreviated as concentration length product) and the pumping light power. It has been shown to be obtained when in range. In this laser device, the output when not oscillating is set to "0", and the output when oscillating when the gain of the abnormal amplification element exceeds the loss of the entire ring resonator is set to "0".
1 ”state. In FIG. 7, the gain at the time of oscillation is defined as an oscillation threshold value, Gsth.
When input light of a level corresponding to 0 "is incident, the gain of the abnormal amplification element is lower than Gsth and is in Go.
The pumping light is given so that it becomes Gsth when there is input light at a level corresponding to 1 ″.
【0004】以下、上記レーザの動作を図8を用いて説
明する。図8で横軸は入力信号光パワー、縦軸は出力信
号光パワーを示している。 (1)まず、初期状態において入力光のレベルが”0”
であるときは、異常増幅素子の利得が低く、リング共振
器全体の損失を下回っているので発振は開始しない。す
なわち”0”状態である。(図8のA点) (2)次に、”1”レベルの光が入力されると、この光
パワーによって利得が上昇し、図7に示すGsth に到達
すると異常増幅素子は発振を開始する。すなわち”1”
状態にセットされる(図8のB点)。なお、発振波長は
波長選択フィルタJの透過波長によって決定される。 (3)レーザ装置が一旦発振し始めると、この発振出力
は異常増幅素子の入力端に帰還されることによって、異
常増幅素子の利得は大きくなったままで固定され、入力
光のレベルが”0”状態に戻っても発振は持続する。す
なわち、”1”状態を記憶していることになる。(図8
のC点) (4)ここで、レーザを元の”0”状態にリセットする
には光スイッチなどを設けてリング共振器を遮断する
か、励起用光源を制御して励起光を一旦カットするかし
て(いずれも図示されず)発振を停止させ、”0”状態
に戻す。(図8のA点) このように、従来の技術では異常増幅素子の特性を利用
して、2値状態を維持していた。また、この動作原理に
よって、”1”状態にセットする光が入力されて発振に
至るまでの時間(以下、作動時間と略す。図5参照)は
入力光がリング共振器を一周する時間と、異常光増幅素
子において利得が入力光レベルの変化に追随するのに要
する時間との和となることがわかる。The operation of the laser will be described below with reference to FIG. In FIG. 8, the horizontal axis represents the input signal light power and the vertical axis represents the output signal light power. (1) First, the input light level is "0" in the initial state.
When, the gain of the abnormal amplification element is low and is less than the loss of the entire ring resonator, so that oscillation does not start. That is, it is a "0" state. (Point A in FIG. 8) (2) Next, when "1" level light is input, the gain increases due to this optical power, and when Gsth shown in FIG. 7 is reached, the abnormal amplification element starts oscillation. . That is, "1"
The state is set (point B in FIG. 8). The oscillation wavelength is determined by the transmission wavelength of the wavelength selection filter J. (3) Once the laser device starts to oscillate, this oscillation output is fed back to the input terminal of the abnormal amplification element, so that the gain of the abnormal amplification element is fixed as it is and the level of the input light is "0". Oscillation continues even after returning to the state. That is, it means that the "1" state is stored. (Fig. 8
(Point C) (4) Here, in order to reset the laser to the original "0" state, an optical switch or the like is provided to cut off the ring resonator, or the pumping light source is controlled to cut off the pumping light once. In some cases (neither is shown), oscillation is stopped and the state is returned to "0". (Point A in FIG. 8) As described above, in the conventional technique, the binary state is maintained by utilizing the characteristics of the abnormal amplification element. Further, according to this operation principle, the time (hereinafter, abbreviated as operation time; refer to FIG. 5) until the light to be set to the “1” state is input and oscillates is the time for the input light to make a round in the ring resonator, It can be seen that the gain in the extraordinary optical amplifier is the sum of the time required to follow the change in the input light level.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図6に示した
従来の光記憶装置であるレーザ装置においては、この作
動時間が長いという問題点があった。これは異常増幅素
子に用いている希土類元素添加光ファイバの長さを極め
て短くすることが困難であるため、リング共振器を一周
する時間を短くできないことによる。なぜならば上記出
願に開示されているように異常増幅特性を得るためには
希土類元素添加光ファイバの濃度条長積を約20,000pp
m・m以上と高く設定する必要がある。このように濃度
条長積が定められた場合においてファイバ長を短縮する
には濃度を高くする必要があるが、三菱電線工業時報,
Vol.84,pp.41-48「Erドープファイバ増幅器」に示され
ているように、高濃度化を行なうと、濃度消光現象によ
って利得の低下を招くため一定の限界がある。このため
実際にリング共振器に使用されるのファイバ長は少なく
とも数mになる。However, the laser device which is the conventional optical storage device shown in FIG. 6 has a problem that the operating time is long. This is because it is difficult to make the length of the rare earth element-doped optical fiber used for the abnormal amplification element extremely short, and therefore the time for one round of the ring resonator cannot be shortened. This is because, as disclosed in the above-mentioned application, in order to obtain the abnormal amplification characteristic, the concentration product of the rare earth element-doped optical fiber is about 20,000 pp.
It is necessary to set as high as m · m or higher. In this way, when the concentration product is determined, it is necessary to increase the concentration to shorten the fiber length.
As shown in Vol.84, pp.41-48 “Er-doped fiber amplifier”, when the concentration is increased, the concentration quenching phenomenon causes a decrease in gain, which has a certain limit. Therefore, the fiber length actually used for the ring resonator is at least several meters.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では以下
の構成を採用した。まず、光増幅素子1として、進行波
形半導体レーザ光増幅素子を採用した。進行波形半導体
レーザ光増幅素子とは、半導体レーザのレーザ発振を行
なう共振器面に無反射膜を施してレーザ発振を抑制する
とともに、入出力のための入出力端を有するものであ
る。この進行波形半導体レーザ光増幅素子(以下、半導
体レーザ光増幅素子という。)は異常増幅特性を有しな
いので、可飽和吸収体5をリングレーザに組み合わせる
ことによって光記憶を実現した。また、外部からの光を
半導体レーザ光増幅素子に入力する第2の光分岐手段4
を採用した。すなわち、光増幅素子1と、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、アイソレータ6とをリング状に接続して共振器を形
成した従来から存するリングレーザにおいて、光増幅素
子1が半導体レーザ光増幅素子で構成されており、入力
される光によって光透過係数が変化する可飽和吸収体5
と、第1の光パルスを導入したときには第1の光分岐手
段3からの出力の強度を増大させるとともに、第1の光
パルスに遅れる第2の光パルスを導入したときには第1
の光分岐手段3からの出力の強度を減少させるように、
光増幅素子1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とを備え
ている。Therefore, the present invention adopts the following configuration. First, as the optical amplification element 1, a traveling waveform semiconductor laser optical amplification element was adopted. The traveling-waveform semiconductor laser light amplification element is an element having an input / output terminal for inputting / outputting as well as suppressing laser oscillation by providing a non-reflective film on a resonator surface for oscillating laser of a semiconductor laser. Since this traveling waveform semiconductor laser light amplification element (hereinafter referred to as semiconductor laser light amplification element) does not have abnormal amplification characteristics, optical storage was realized by combining the saturable absorber 5 with a ring laser. In addition, the second light branching means 4 for inputting light from the outside into the semiconductor laser light amplification element
It was adopted. That is, the optical amplification element 1, the wavelength selection means 2, and the first optical branching means 3 for outputting the circulating light to the outside.
In a conventional ring laser in which the resonator and the isolator 6 are connected in a ring shape to form a resonator, the optical amplification element 1 is composed of a semiconductor laser optical amplification element, and the optical transmission coefficient changes depending on the input light. Saturable absorber 5
When the first optical pulse is introduced, the intensity of the output from the first optical branching means 3 is increased, and when the second optical pulse delayed from the first optical pulse is introduced, the first optical pulse is introduced.
In order to reduce the intensity of the output from the optical branching means 3 of
At least one of the input end and the output end of the optical amplification element 1 is provided with the second optical branching means 4 for introducing light from the outside.
【0007】[0007]
【作用】まず、本発明では、光増幅素子1に半導体レー
ザ光増幅素子を用いることによって光増幅素子1の短縮
化を行ない、それによって動作時間の短縮を行なう。光
増幅素子1として用いた半導体レーザ光増幅素子は素子
の長さを1mm以下にすることができ、したがってリン
グ共振器全体の長さもきわめて短縮化できる。また、リ
ング共振器中にある光カプラとの集積化も容易である。First, in the present invention, the semiconductor laser light amplification element is used as the light amplification element 1 to shorten the light amplification element 1, thereby shortening the operation time. The semiconductor laser light amplification element used as the light amplification element 1 can have an element length of 1 mm or less, and therefore the length of the entire ring resonator can be extremely shortened. In addition, integration with the optical coupler in the ring resonator is easy.
【0008】次に、本発明では、半導体レーザ光増幅素
子は異常増幅特性を有していないので、可飽和吸収体5
を組み合わせることによって光記憶動作を実現した。可
飽和吸収体5とは、図4に示すように入射光の強度によ
って光の透過係数が変化するものであり、光の強度が小
さいと透過率が低いが、ある一定の光の強度以上となる
と光の透過率が急激に向上する特性を有するものであ
る。この可飽和吸収体5の材質は種々あり、例えば半導
体レーザと同じ材質で構成することもできる。この場
合、可飽和吸収体5の長さは1mm以下であり、可飽和
吸収体5を付加したことによる共振器長の増加はわずか
である。また、リング共振器中にある光増幅素子1との
集積化も容易となる。Next, in the present invention, since the semiconductor laser light amplification element does not have an abnormal amplification characteristic, the saturable absorber 5 is used.
The optical storage operation was realized by combining. As shown in FIG. 4, the saturable absorber 5 has a light transmission coefficient that varies depending on the intensity of incident light. When the light intensity is low, the transmittance is low, but when the light intensity is not lower than a certain level. In this case, the light transmittance is rapidly improved. There are various materials for the saturable absorber 5, and the saturable absorber 5 may be made of the same material as the semiconductor laser, for example. In this case, the saturable absorber 5 has a length of 1 mm or less, and the increase of the resonator length due to the addition of the saturable absorber 5 is slight. In addition, integration with the optical amplification element 1 in the ring resonator becomes easy.
【0009】さらに、本発明では、光増幅素子1として
半導体レーザ光増幅素子を用いているので、発振波長の
選択の自由度が高い。これは希土類元素添加光ファイバ
を用いた従来光増幅素子Aの増幅中心波長が、添加する
希土類の種類によって一義的に決まるの対し、半導体レ
ーザ光増幅素子では数種の元素の組成比を変えることに
よって広く設定可能だからである。また、増幅できる帯
域幅も希土類光ファイバを用いた光増幅素子では30〜
50nmであるのに対し、半導体レーザ光増幅素子では
量子井戸効果を用いることによって100nm近くの帯
域幅が得られる。このことは、光論理回路が波長多重で
使用される場合もあることを考えると、本発明の利点の
一つである。Furthermore, in the present invention, since the semiconductor laser light amplifying element is used as the light amplifying element 1, the degree of freedom in selecting the oscillation wavelength is high. This is because the amplification center wavelength of the conventional optical amplification element A using a rare earth element-doped optical fiber is uniquely determined by the type of the rare earth element to be added, whereas the composition ratio of several elements is changed in the semiconductor laser optical amplification element. Because it can be set widely. In addition, the bandwidth that can be amplified is 30 to 30 in the optical amplification element using the rare earth optical fiber.
In contrast to 50 nm, the semiconductor laser light amplifying element can obtain a bandwidth near 100 nm by using the quantum well effect. This is one of the advantages of the present invention, considering that the optical logic circuit may be used in wavelength multiplexing.
【0010】最後に、本発明では後で述べるように半導
体レーザ光増幅素子における飽和現象を用いることによ
って、特別な機構を付加することなくリセット動作を光
によって行なうことが可能となった。Finally, in the present invention, as described later, by using the saturation phenomenon in the semiconductor laser light amplification element, the reset operation can be performed by light without adding a special mechanism.
【0011】以下、本発明のリングレーザの動作を述べ
る(図1及び図5参照)。初期状態において、光増幅素
子1の利得Gは、波長選択手段2、第1の光分岐手段
3、可飽和吸収体5、第2の光分岐手段4およびアイソ
レータ6の損失の合計Lよりも小さいので、共振器全体
の利得は負となり発振しない。The operation of the ring laser of the present invention will be described below (see FIGS. 1 and 5). In the initial state, the gain G of the optical amplification element 1 is smaller than the total loss L of the wavelength selection unit 2, the first optical branching unit 3, the saturable absorber 5, the second optical branching unit 4, and the isolator 6. Therefore, the gain of the entire resonator becomes negative and does not oscillate.
【0012】この状態で第1の光パルス(以下、セット
光ともいう。)を外部から第2の光分岐手段4を経由し
て導入すると、可飽和吸収体5の光透過係数が上昇し、
光増幅素子1の利得Gは、波長選択手段2、第1の光分
岐手段3、可飽和吸収体5および第2の光分岐手段4の
損失の合計Lよりも大きくなる。そして、光増幅素子1
が発振を開始し、波長選択手段2によって選択された波
長λsによって発振し続け、一定波長の光を第1の光分
岐手段3から外部に出力する。発振する波長を変化させ
たい場合は波長選択手段2の中心波長を変化させればよ
い。In this state, when the first light pulse (hereinafter also referred to as set light) is introduced from the outside via the second light branching means 4, the light transmission coefficient of the saturable absorber 5 rises,
The gain G of the optical amplifying element 1 is larger than the total loss L of the wavelength selecting unit 2, the first optical branching unit 3, the saturable absorber 5, and the second optical branching unit 4. And the optical amplification element 1
Starts to oscillate, continues to oscillate at the wavelength λs selected by the wavelength selecting means 2, and outputs light having a constant wavelength from the first optical branching means 3 to the outside. When it is desired to change the oscillating wavelength, the central wavelength of the wavelength selecting means 2 may be changed.
【0013】一旦、光増幅素子1が発振に至ると第1の
光パルスが外部から導入されなくなっても、自らの発振
出力によって可飽和吸収体5は高い透過率を維持したま
まであり、リングレーザの発振は持続される。Once the optical amplifying device 1 has started to oscillate, even if the first optical pulse is not introduced from the outside, the saturable absorber 5 still maintains a high transmittance due to its own oscillation output. The laser oscillation is sustained.
【0014】ここで、第1の光パルスと別の第2の光パ
ルス(以下、リセット光ともいう。)を第2の光分岐手
段4から導入すると、光増幅素子1の増幅作用に寄与す
る内部キャリアが減少するため、光増幅素子1は飽和
し、光増幅素子1の出力の強度は低下する。この光増幅
素子1の出力強度の低下によって第1の光分岐手段3か
らの出力も同様に低下する。When a second optical pulse (hereinafter, also referred to as reset light) different from the first optical pulse is introduced from the second optical branching means 4, it contributes to the amplifying action of the optical amplifying element 1. Since the number of internal carriers is reduced, the optical amplification element 1 is saturated and the output intensity of the optical amplification element 1 is reduced. Due to the decrease in the output intensity of the optical amplification element 1, the output from the first optical branching unit 3 also decreases.
【0015】[0015]
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。光を増幅
する光増幅素子1は、半導体レーザを用いた半導体レー
ザ光増幅素子である。光増幅素子1からの光を受けて一
定の波長を通過させる波長選択手段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である。光フィルタを用いれ
ば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。周
回する光を外部に出力する第1の光分岐手段3には光カ
プラを用いる。そして、光の周回方向を固定するアイソ
レータ6とを光ファイバでリング状に接続して共振器を
形成する。このリングレーザにおいて、第2の光分岐手
段4は、半導体レーザ光増幅素子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14と半導体
レーザ光増幅素子の入力端にアイソレータ6を介して結
合された光カプラ24とから構成されている。また、入
力される光によって光透過係数が変化する可飽和吸収体
5を備えている。この実施例では、光増幅素子1の利得
がループ全体の損失、すなわち光デュプレクサ14、波
長制御手段2、第1の光分岐手段3、可飽和吸収体5、
光カプラ24およびアイソレータ6の損失合計を上回っ
たとき発振する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. The optical amplification element 1 that amplifies light is a semiconductor laser optical amplification element that uses a semiconductor laser. In the present embodiment, the wavelength selection means 2 for receiving the light from the optical amplification element 1 and passing a certain wavelength is an optical filter in which an optical plate having a dielectric multilayer film deposited thereon is tilted with respect to the optical path. If an optical filter is used, the central wavelength of transmitted light can be changed by 20 nm or more. In addition, it is possible to use a diffraction grating. An optical coupler is used as the first optical branching means 3 for outputting the circulating light to the outside. Then, an isolator 6 for fixing the circulation direction of light is connected in a ring shape by an optical fiber to form a resonator. In this ring laser, the second optical branching means 4 is provided between the semiconductor laser light amplification element and the optical filter, and the optical duplexer 14 and the semiconductor laser light that can transmit light in the same device at the same time in mutually opposite directions without mutual interference. The optical coupler 24 is connected to the input end of the amplification element via the isolator 6. Further, the saturable absorber 5 whose light transmission coefficient is changed by the input light is provided. In this embodiment, the gain of the optical amplification element 1 is the loss of the entire loop, that is, the optical duplexer 14, the wavelength control means 2, the first optical branching means 3, the saturable absorber 5,
It oscillates when the total loss of the optical coupler 24 and the isolator 6 is exceeded.
【0016】次に、動作原理を説明する。 (1)まず、初期状態においては光増幅素子1の出力は
微弱な雑音光のみである。この光のうち、波長選択手段
2の中心波長λsに合致する光は第1の光分岐手段3を
経由して可飽和吸収体5に到達する。しかし、可飽和吸
収体5の特性によって、透過する光が弱いと透過係数は
小さくなってしまい、さらに損失を受け、光増幅素子1
の入力端には到達しない。このように光増幅素子1の利
得よりも損失合計が大きいので発振出力のない状態が続
く。Next, the operating principle will be described. (1) First, in the initial state, the output of the optical amplification element 1 is only weak noise light. Of this light, the light that matches the central wavelength λs of the wavelength selecting means 2 reaches the saturable absorber 5 via the first optical branching means 3. However, due to the characteristics of the saturable absorber 5, the transmission coefficient becomes small when the light that passes therethrough is weakened, and further the loss is caused, so that the optical amplification element 1
Does not reach the input end of. In this way, the total loss is larger than the gain of the optical amplification element 1, so that the state without oscillation output continues.
【0017】(2)次に、発振状態(セット状態ともい
う)について説明する。光増幅素子1の発振波長λsと
同じ波長の光である第1の光パルス(以下、セット光と
いう。)が第2の光分岐手段4を構成する光カプラ24
からアイソレータ6を通って光増幅素子1の入力端に入
射されると、光増幅素子1で増幅され、波長選択手段2
と第1の光分岐手段3とを経由して可飽和吸収体5に強
い光が加わる。この光によって可飽和吸収体5の光透過
係数は上昇し、第2の光カプラ24、アイソレータ6を
通って再び光増幅素子1の入力端に達する。この繰り返
しによって発振に至る。(2) Next, the oscillation state (also called a set state) will be described. An optical coupler 24 that constitutes a second optical branching unit 4 by a first optical pulse (hereinafter referred to as set light) that is light having the same wavelength as the oscillation wavelength λs of the optical amplification element 1.
When it is incident on the input end of the optical amplification element 1 through the isolator 6, it is amplified by the optical amplification element 1 and the wavelength selection means 2
Intense light is added to the saturable absorber 5 via the first light branching means 3 and the first light branching means 3. This light increases the light transmission coefficient of the saturable absorber 5, passes through the second optical coupler 24 and the isolator 6, and reaches the input end of the optical amplification element 1 again. This repetition causes oscillation.
【0018】(3)一旦、発振に至るとセット光がなく
なっても自らの発振出力によって可飽和吸収体5は高い
透過率のままであり、発振は持続する。これによって発
振状態は保持される。(3) Once the oscillation is reached, even if the set light disappears, the saturable absorber 5 remains at a high transmittance due to its own oscillation output, and the oscillation continues. As a result, the oscillation state is maintained.
【0019】(4)次に、このセット状態をリセットす
る方法について説明する。ここで、リセットするための
リセット光の波長は周回する光、またはセット光と同一
であっても動作可能である。リセット光は光デュプレク
サ14から光増幅素子1の出力端側に導入される。光増
幅素子1は過大入力のため、内部の増幅に寄与するキャ
リアが減少し、利得が減少する。このとき、利得の低下
によって発振出力もレベルが下がっており、可飽和吸収
体5の光透過率も低下し、損失が大きくなる。このよう
に発振波長における利得が低下し、損失が増えることに
よって共振器全体としての発振が停止する。リセット光
を取り除いても可飽和吸収体5の損失が大きいため、発
振は停止したままであり、初期状態に戻る。(4) Next, a method of resetting this set state will be described. Here, the reset light for resetting can operate even if it has the same wavelength as the circulating light or the set light. The reset light is introduced from the optical duplexer 14 to the output end side of the optical amplification element 1. Since the optical amplifier element 1 has an excessive input, the carriers that contribute to the internal amplification are reduced and the gain is reduced. At this time, the level of the oscillation output also decreases due to the decrease in gain, the light transmittance of the saturable absorber 5 also decreases, and the loss increases. In this way, the gain at the oscillation wavelength is reduced and the loss is increased, so that the oscillation of the entire resonator is stopped. Even if the reset light is removed, the loss of the saturable absorber 5 is large, so that the oscillation remains stopped and returns to the initial state.
【0020】この場合、リセット光は光増幅素子1の出
力端側に導入されるのであり、共振器を構成するループ
内を周回する光と反対回りに周回しており、外部からの
リセット光の波長λrが周回する光の波長λsと同一で
あってもリセット光は第1の光分岐手段3の出力端には
現われない。また、アイソレータ6によってリセット光
は可飽和吸収体5には加わらないので、この光で可飽和
吸収体5の透過率が上がるようなことはない。このこと
によって、セット光とリセット光は同一波長であっても
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、波長可変手段2の制御をそれぞれの段において
行なう必要がなくなるという利点がある。In this case, the reset light is introduced to the output end side of the optical amplifying element 1 and circulates in the opposite direction to the light circling in the loop forming the resonator, and the reset light from the outside is circulated. Even if the wavelength λr is the same as the wavelength λs of the circulating light, the reset light does not appear at the output end of the first optical branching means 3. Further, since the reset light is not added to the saturable absorber 5 by the isolator 6, the transmittance of the saturable absorber 5 is not increased by this light. As a result, the set light and the reset light can operate even if they have the same wavelength, and when the logic circuits are used in a combination of multiple stages, there is no need to control the wavelength variable means 2 in each stage. is there.
【0021】以下の実施例にも共通するが、本実施例で
は、希土類光ファイバのかわりに半導体レーザ光増幅素
子を用いているので、共振器長の全体が短縮できるとい
う利点を有する。Although common to the following embodiments, in this embodiment, since the semiconductor laser light amplifying element is used instead of the rare earth optical fiber, there is an advantage that the entire cavity length can be shortened.
【0022】次に、第2の実施例について図2を用いて
説明する。第2の実施例は第1の実施例の構成におい
て、可飽和吸収体5を第2の光カプラ24とアイソレー
タ6との間に移した。次に、動作原理を説明する。Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the saturable absorber 5 is moved between the second optical coupler 24 and the isolator 6 in the configuration of the first embodiment. Next, the operation principle will be described.
【0023】(1)まず、初期状態においては光増幅素
子1からの出力は微弱な雑音光のみである。この光のう
ち、波長選択手段2の中心波長λsに合致する光は第1
の光分岐手段3、第2の光カプラ24を通って可飽和吸
収体5に到達する。しかし、可飽和吸収体5の特性によ
って、透過する光が弱いと透過係数は小さくなってしま
い、さらに損失を受け、光増幅素子1の入力端には到達
しない。このように光増幅素子1の利得よりもリング共
振器の損失合計が大きいので発振出力のない状態が続
く。(1) First, in the initial state, the output from the optical amplification element 1 is only weak noise light. Of this light, the light that matches the central wavelength λs of the wavelength selection means 2 is the first
It reaches the saturable absorber 5 through the optical branching means 3 and the second optical coupler 24. However, due to the characteristics of the saturable absorber 5, if the light that passes through is weak, the transmission coefficient becomes small, and the light is further received and does not reach the input end of the optical amplification element 1. In this way, the total loss of the ring resonator is larger than the gain of the optical amplification element 1, so that there is no oscillation output.
【0024】(2)次に、発振状態について説明する。
やや強めのセット光を第2の光カプラ24から可飽和吸
収体5に入射すると、この光によって可飽和吸収体5の
光透過係数は上昇する。よって上述した微弱なλs成分
が可飽和吸収体5を通って光増幅素子1に到達し、増幅
される。この繰り返しによって発振に至る。したがって
この場合、第1の実施例とは異なりセット光の波長は必
ずしもλsと同一でなくともよい。(2) Next, the oscillation state will be described.
When a slightly stronger set light is incident on the saturable absorber 5 from the second optical coupler 24, the light transmission coefficient of the saturable absorber 5 is increased by this light. Therefore, the above-mentioned weak λs component reaches the optical amplification element 1 through the saturable absorber 5 and is amplified. This repetition causes oscillation. Therefore, in this case, unlike the first embodiment, the wavelength of the set light does not necessarily have to be the same as λs.
【0025】(3)一旦、発振に至るとセット光がなく
なっても自らの発振出力によって可飽和吸収体5は高い
透過率のままであり、発振は持続する。これによって発
振状態は保持される。 (4)次にセット状態をリセットする方法は第1の実施
例と同じである。(3) Once the oscillation is reached, even if the set light disappears, the saturable absorber 5 remains at a high transmittance due to its own oscillation output, and the oscillation continues. As a result, the oscillation state is maintained. (4) Next, the method of resetting the set state is the same as in the first embodiment.
【0026】次に、第3の実施例について図3を用いて
説明する。第3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第2の光分岐手段4として光デュ
プレクサ14と第2の光カプラ24のかわりに第2の光
カプラ24のみを備えた。この第3の実施例において
も、第1の実施例と同様に初期状態では発振していな
い。この状態で、アイソレータ6を介して光増幅素子1
の入力端側につながれた第2の光カプラ24から周回す
る光と別の波長のセット光、いわゆる第1の光パルスを
入射すると、その光パルスは光増幅素子1で増幅され、
波長可変手段2と第1の光分岐手段3を通って可飽和吸
収体5に強い光が加わる。この光によって可飽和吸収体
5の光透過係数は上昇し、第2の光カプラ24を通って
再び光増幅素子1の入力端に達し、発振に至る。一旦、
発振に至るとセット光がなくなっても自らの発振出力に
よって可飽和吸収体5は高い透過率のままであり、発振
は持続し、発振状態は維持される。ここで、第2の光カ
プラ24から第1の光パルスと別の波長λrの第2の光
パルスが導入されると、光増幅素子1は過大入力のた
め、飽和て利得が減少する。このとき、セット光も利得
の低下によってレベルが下がっており、可飽和吸収体5
の光透過率も低下し、損失が大きくなる。このようにセ
ット光に対する利得が低下し、損失が増えることによっ
てループとしての発振が停止する。リセット光を取り除
いても可飽和吸収体5の損失が大きいため、発振は停止
したままであり、初期状態に戻る。Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. The third embodiment differs from the first embodiment in that only the second optical coupler 24 is used instead of the optical duplexer 14 and the second optical coupler 24 as the second optical branching means 4 for introducing light from the outside. Prepared Also in the third embodiment, as in the first embodiment, no oscillation occurs in the initial state. In this state, the optical amplification element 1 is passed through the isolator 6.
When the circulating light from the second optical coupler 24 connected to the input end side of the, and a set light of a different wavelength, that is, a so-called first optical pulse is incident, the optical pulse is amplified by the optical amplification element 1,
Strong light is applied to the saturable absorber 5 through the wavelength varying means 2 and the first light branching means 3. This light increases the light transmission coefficient of the saturable absorber 5, passes through the second optical coupler 24, reaches the input end of the optical amplification element 1 again, and oscillates. Once
When the oscillation is reached, even if the set light disappears, the saturable absorber 5 remains at a high transmittance due to its own oscillation output, oscillation continues, and the oscillation state is maintained. Here, when the second optical pulse having a different wavelength λr from the first optical pulse is introduced from the second optical coupler 24, the optical amplifier device 1 is saturated and the gain is reduced due to excessive input. At this time, the level of the set light is also lowered due to the decrease in gain, and the saturable absorber 5
The light transmittance of is also decreased and the loss is increased. In this way, the gain for the set light is reduced and the loss is increased, so that oscillation as a loop is stopped. Even if the reset light is removed, the loss of the saturable absorber 5 is large, so that the oscillation remains stopped and returns to the initial state.
【0027】第3の実施例では、外部からのリセット光
と周回する光とは波長が異なるように選ぶ必要がある。
もし、リセット光の波長が発振波長と同一であれば、波
長選択手段2を経由し、第1の光分岐手段3を経由して
外部に出力されてしまうからである。外部からのリセッ
ト光は周回する光と波長が異なるので、波長選択手段2
によってカットされて第1の光分岐手段3の出力端には
現われない。In the third embodiment, it is necessary that the reset light from the outside and the circulating light have different wavelengths.
This is because, if the wavelength of the reset light is the same as the oscillation wavelength, it will be output to the outside via the wavelength selecting means 2 and the first optical branching means 3. Since the reset light from the outside has a different wavelength from the circulating light, the wavelength selection means 2
It is cut by and does not appear at the output end of the first optical branching means 3.
【0028】第3の実施例においてはセット光とリセッ
ト光との波長は同一では作動しないが、構成が平易であ
るという利点がある。In the third embodiment, the set light and the reset light do not operate at the same wavelength, but there is an advantage that the structure is simple.
【0029】以上、述べた実施例のリングレーザはフリ
ップフロップ等の論理回路を容易に構成できる。The ring laser of the above-described embodiment can easily form a logic circuit such as a flip-flop.
【0030】[0030]
【発明の効果】本発明の効果をまとめると次のようにな
る。 (1)まず、本発明では、光増幅素子に半導体レーザ光
増幅素子を用いることによって光増幅素子の短尺化を行
ない、それによって動作時間の短縮を行なう。光増幅素
子として用いた半導体レーザ光増幅素子は素子の長さを
1mm以下にすることができ、したがってリング共振器
全体の長さもきわめて短縮化できる。 (2)次に、本発明では、光増幅素子として半導体レー
ザ光増幅素子を用いているので、発振波長の選択の自由
度が高い。 (3)最後に、本発明では、半導体レーザ光増幅素子に
おける飽和現象を用いることによって、特別な機構を付
加することなくリセット動作を光によって行なうことが
可能となった。The effects of the present invention can be summarized as follows. (1) First, in the present invention, a semiconductor laser light amplification element is used as the light amplification element to shorten the length of the light amplification element, thereby shortening the operation time. The semiconductor laser light amplifying element used as the light amplifying element can have an element length of 1 mm or less, and therefore the length of the entire ring resonator can be extremely shortened. (2) Next, in the present invention, since the semiconductor laser light amplification element is used as the light amplification element, the degree of freedom in selecting the oscillation wavelength is high. (3) Finally, in the present invention, by using the saturation phenomenon in the semiconductor laser light amplification element, the reset operation can be performed by light without adding a special mechanism.
【図1】本発明の第1の実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図4】可飽和吸収体の特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing characteristics of a saturable absorber.
【図5】本発明のリングレーザおよび従来の技術の光記
憶装置の動作のタイミングーチャートを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a timing chart of the operation of the ring laser of the present invention and the optical storage device of the prior art.
【図6】従来の光記憶装置の構造を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a structure of a conventional optical storage device.
【図7】異常増幅特性を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an abnormal amplification characteristic.
【図8】従来の光記憶装置の特性を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing characteristics of a conventional optical storage device.
1 光増幅素子。 2 波長選択手段。 3 第1の光分岐手段。 4 第2の光分岐手段。 5 可飽和吸収体。 6 アイソレータ。 14 光デュプレクサ。 24 第2の光カプラ。 1 Optical amplification element. 2 Wavelength selection means. 3 First light branching means. 4 Second light splitting means. 5 Saturable absorber. 6 Isolator. 14 Hikari duplexer. 24 Second optical coupler.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/18 // G02B 27/28 A 9120−2K ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H01S 3/18 // G02B 27/28 A 9120-2K
Claims (1)
と、周回する光を外部に出力する第1の光分岐手段
(3)と、アイソレータ(6)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、 前記光増幅素子が進行波形半導体レーザ光増幅素子で構
成されており、入力される光によって光透過係数が変化
する可飽和吸収体(5)と、第1の光パルスを導入した
ときには前記第1の光分岐手段の前記出力の強度を増大
させるとともに、前記第1の光パルスに遅れる第2の光
パルスを導入したときには前記第1の光分岐手段の前記
出力の強度を減少させるように前記光増幅素子の入力端
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)とを備えたことを特徴とす
るリングレーザ。1. An optical amplification element (1) and a wavelength selection means (2).
And a first optical branching means (3) for outputting circulating light to the outside and an isolator (6) connected in a ring shape to form a resonator, wherein the optical amplification element is a traveling waveform semiconductor. A saturable absorber (5), which is composed of a laser light amplification element and has a light transmission coefficient that changes depending on the input light, and a first optical pulse of the output of the first optical branching means when the first optical pulse is introduced. The input end and the output end of the optical amplifying element are arranged so as to increase the intensity and decrease the intensity of the output of the first optical branching means when the second optical pulse which is delayed from the first optical pulse is introduced. A ring laser comprising a second optical branching means (4) for introducing light from the outside to at least one of them.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28861693A JPH07122803A (en) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | Ring laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28861693A JPH07122803A (en) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | Ring laser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07122803A true JPH07122803A (en) | 1995-05-12 |
Family
ID=17732514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28861693A Pending JPH07122803A (en) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | Ring laser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07122803A (en) |
-
1993
- 1993-10-25 JP JP28861693A patent/JPH07122803A/en active Pending
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