JPH07245443A - 駆動周波数混合型モード同期レーザ装置 - Google Patents
駆動周波数混合型モード同期レーザ装置Info
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- JPH07245443A JPH07245443A JP6033735A JP3373594A JPH07245443A JP H07245443 A JPH07245443 A JP H07245443A JP 6033735 A JP6033735 A JP 6033735A JP 3373594 A JP3373594 A JP 3373594A JP H07245443 A JPH07245443 A JP H07245443A
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- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1106—Mode locking
- H01S3/1109—Active mode locking
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- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
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- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速の光パルス列を発生させ、光通信や光計
測の分野で高速パルス光源として使用される駆動周波数
混合型モード同期レーザ装置に関し、レーザ単体で繰り
返し周波数Ｆreq およびパルス幅Δｔを独立に変化させ
ることを実現する。 【構成】 リング共振器又はファブリペロー共振器の縦
モードの周波数間隔ｆr（＝ｃ／Ｒ）の整数倍となる２
つ以上の異なる周波数ｆ1(＝Ｎ1ｆr)，ｆ2(＝Ｎ2ｆr)，
…を混合した周波数混合駆動信号を発生する駆動信号発
生手段を備え、この周波数混合駆動信号を共振器の光変
調手段に与える。
測の分野で高速パルス光源として使用される駆動周波数
混合型モード同期レーザ装置に関し、レーザ単体で繰り
返し周波数Ｆreq およびパルス幅Δｔを独立に変化させ
ることを実現する。 【構成】 リング共振器又はファブリペロー共振器の縦
モードの周波数間隔ｆr（＝ｃ／Ｒ）の整数倍となる２
つ以上の異なる周波数ｆ1(＝Ｎ1ｆr)，ｆ2(＝Ｎ2ｆr)，
…を混合した周波数混合駆動信号を発生する駆動信号発
生手段を備え、この周波数混合駆動信号を共振器の光変
調手段に与える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速の光パルス列を発
生させ、光通信や光計測の分野で高速パルス光源として
使用される駆動周波数混合型モード同期レーザ装置に関
する。
生させ、光通信や光計測の分野で高速パルス光源として
使用される駆動周波数混合型モード同期レーザ装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】モード同期レーザ装置は、超短光パルス
（フェムト秒領域）の発生や、長距離光伝送に適したト
ランスフォームリミット（ＴＬ）光パルス（時間バンド
幅積が最小となる光パルス）の発生が可能である。その
利点を活かして、これまで大容量長距離光通信や高速光
計測の分野への応用を目指して研究開発が進められてい
る（参考文献：S.Kawanishi et.al., " 100Gbit/s,50km
optical transmissionemploying all-optical multi/d
emultiplexing and PLC timing extraction",inTechnic
al Digest of OFC'93,No.PD2,1993,pp.13-16）。
（フェムト秒領域）の発生や、長距離光伝送に適したト
ランスフォームリミット（ＴＬ）光パルス（時間バンド
幅積が最小となる光パルス）の発生が可能である。その
利点を活かして、これまで大容量長距離光通信や高速光
計測の分野への応用を目指して研究開発が進められてい
る（参考文献：S.Kawanishi et.al., " 100Gbit/s,50km
optical transmissionemploying all-optical multi/d
emultiplexing and PLC timing extraction",inTechnic
al Digest of OFC'93,No.PD2,1993,pp.13-16）。
【０００３】図１１は、従来のモード同期レーザ装置の
構成の一例を示す（参考文献：R.P.Davey et.al.,"High
-speed mode-locked, tunable, integrated Erbium fib
erlaser",Electron.Lett.,1992,28,pp.482-484) 。
構成の一例を示す（参考文献：R.P.Davey et.al.,"High
-speed mode-locked, tunable, integrated Erbium fib
erlaser",Electron.Lett.,1992,28,pp.482-484) 。
【０００４】図において、モード同期レーザ装置は、駆
動信号発生手段１０ａとリング共振器２０とにより構成
される。駆動信号発生手段１０ａは、所定の周波数ｆm
で発振する発振器１１１の発振器出力を電圧増幅手段
１２で増幅し、直流電圧重畳手段１３で直流電圧源１４
から与えられる直流電圧Ｖb を重畳して駆動信号を出
力する構成である。リング共振器２０は、光変調手段２
１と、変調された光パルスを増幅する光増幅手段２２
と、光パルスの進行方向を規定し反射戻り光を遮断する
光アイソレータ２３と、発振波長を光増幅手段２２の利
得スペクトル幅内で決定する光フィルタ２４と、増幅さ
れた光パルス（モード同期レーザ出力光）を外部に取
り出す光分岐手段２５と、共振器長を調節する光遅延手
段２６と、各手段をリング状に光結合する光結合手段２
７とにより構成される。光変調手段２１は、駆動信号発
生手段１０ａから与えられる駆動信号の周波数ｆm に
応じて光の損失あるいは位相を変調する。
動信号発生手段１０ａとリング共振器２０とにより構成
される。駆動信号発生手段１０ａは、所定の周波数ｆm
で発振する発振器１１１の発振器出力を電圧増幅手段
１２で増幅し、直流電圧重畳手段１３で直流電圧源１４
から与えられる直流電圧Ｖb を重畳して駆動信号を出
力する構成である。リング共振器２０は、光変調手段２
１と、変調された光パルスを増幅する光増幅手段２２
と、光パルスの進行方向を規定し反射戻り光を遮断する
光アイソレータ２３と、発振波長を光増幅手段２２の利
得スペクトル幅内で決定する光フィルタ２４と、増幅さ
れた光パルス（モード同期レーザ出力光）を外部に取
り出す光分岐手段２５と、共振器長を調節する光遅延手
段２６と、各手段をリング状に光結合する光結合手段２
７とにより構成される。光変調手段２１は、駆動信号発
生手段１０ａから与えられる駆動信号の周波数ｆm に
応じて光の損失あるいは位相を変調する。
【０００５】光変調手段２１としては、主としてＬiＮb
Ｏ3 等の電気光学効果を利用した変調器や、半導体レー
ザ増幅器や、電界吸収型光変調器その他が用いられる。
光増幅手段２２としては、主にＥr やＮd 等の希土類を
添加した希土類ドープ光ファイバ増幅器や、半導体レー
ザ増幅器が用いられる。希土類ドープ光ファイバ増幅器
には、励起光の注入方式に応じて後方励起，前方励起，
双方向励起がある。
Ｏ3 等の電気光学効果を利用した変調器や、半導体レー
ザ増幅器や、電界吸収型光変調器その他が用いられる。
光増幅手段２２としては、主にＥr やＮd 等の希土類を
添加した希土類ドープ光ファイバ増幅器や、半導体レー
ザ増幅器が用いられる。希土類ドープ光ファイバ増幅器
には、励起光の注入方式に応じて後方励起，前方励起，
双方向励起がある。
【０００６】光結合手段２７としては、光ファイバや、
平面基板に形成されたチャネル型光導波路（参考文献：
Y.Hibino et.al., "Silica-based optical waveguide r
inglaser integrated with semiconductor laser ampli
fier on Si substrate ",Electron.Lett.,1992,28,pp.
1932-1933 ) その他が用いられる。
平面基板に形成されたチャネル型光導波路（参考文献：
Y.Hibino et.al., "Silica-based optical waveguide r
inglaser integrated with semiconductor laser ampli
fier on Si substrate ",Electron.Lett.,1992,28,pp.
1932-1933 ) その他が用いられる。
【０００７】以下、図１１および図１２を参照して従来
のモード同期レーザ装置の動作原理について説明する。
は発振器出力、は駆動信号、は光変調器特性、
は光変調波形、はモード同期レーザ出力光波形、は
スペクトルである。
のモード同期レーザ装置の動作原理について説明する。
は発振器出力、は駆動信号、は光変調器特性、
は光変調波形、はモード同期レーザ出力光波形、は
スペクトルである。
【０００８】光変調手段２１としてマッハツェンダ型の
光強度変調器を使用する場合に、光変調器の透過強度特
性は一般に、
光強度変調器を使用する場合に、光変調器の透過強度特
性は一般に、
【０００９】
【数１】
【００１０】と表すことができる。ここで、Ｖo は半波
長電圧、Ｖは駆動信号電圧、Ｖb は定数である。周波数
ｆm の発振器出力は、ピーク−ピーク電圧ＶP-P がＶ
o 以下（光変調器特性の極大値−極小値の電圧範囲
内）となるように電圧増幅手段１２で増幅され、直流電
圧重畳手段１３で直流バイアス電圧Ｖb が重畳されて駆
動信号となる。この駆動信号は、
長電圧、Ｖは駆動信号電圧、Ｖb は定数である。周波数
ｆm の発振器出力は、ピーク−ピーク電圧ＶP-P がＶ
o 以下（光変調器特性の極大値−極小値の電圧範囲
内）となるように電圧増幅手段１２で増幅され、直流電
圧重畳手段１３で直流バイアス電圧Ｖb が重畳されて駆
動信号となる。この駆動信号は、
【００１１】
【数２】
【００１２】と表される。なお、発振器出力が十分に
大きな振幅を持っている場合には電圧増幅手段１２は不
要である。また、光変調器特性でＶb が０に十分近い
場合には直流電圧重畳手段１３および直流電圧源１４は
不要である。光変調手段２１をこの駆動信号で駆動す
ると、光変調波形は、
大きな振幅を持っている場合には電圧増幅手段１２は不
要である。また、光変調器特性でＶb が０に十分近い
場合には直流電圧重畳手段１３および直流電圧源１４は
不要である。光変調手段２１をこの駆動信号で駆動す
ると、光変調波形は、
【００１３】
【数３】
【００１４】となる。以下、光変調手段２１を駆動する
駆動信号の周波数ｆm を駆動周波数という。さて、リ
ング共振器の光路長Ｒは、リング共振器の各構成要素の
物理長をＬとし屈折率をｎとすると、それぞれの屈折率
ｎi にそれぞれの物理長Ｌi を乗じた値（それぞれの光
路長）の和であり、
駆動信号の周波数ｆm を駆動周波数という。さて、リ
ング共振器の光路長Ｒは、リング共振器の各構成要素の
物理長をＬとし屈折率をｎとすると、それぞれの屈折率
ｎi にそれぞれの物理長Ｌi を乗じた値（それぞれの光
路長）の和であり、
【００１５】
【数４】
【００１６】と表される。このリング共振器では、周波
数間隔ｆr （＝ｃ／Ｒ：ｃは光速度）の多数の縦モード
が存在する。ここで、周波数間隔ｆr と駆動周波数ｆm
が等しいとき、すなわち
数間隔ｆr （＝ｃ／Ｒ：ｃは光速度）の多数の縦モード
が存在する。ここで、周波数間隔ｆr と駆動周波数ｆm
が等しいとき、すなわち
【００１７】
【数５】
【００１８】となるときは、図１２に示すように周波
数間隔ｆr のすべての縦モードの位相が揃うモード同期
発振状態となり、に示すように繰り返し周波数Ｆreq
＝ｆmの光パルス列が得られる。なお、ｆm ≠ｆr のと
きは、図１１に示すようにリング共振器内に光遅延手段
２６を配置し、リング共振器の光路長Ｒを調整する。な
お、このスペクトル包絡線の中心が中心波長（周波数ν
0 ）となる。また、パルス幅Δｔと、多数の縦モードス
ペクトルの包絡線で定まる発振スペクトル幅δνとの積
（時間バンド幅積）が最小となる光パルスをトランスフ
ォームリミット（ＴＬ）光パルスと呼んでいる。
数間隔ｆr のすべての縦モードの位相が揃うモード同期
発振状態となり、に示すように繰り返し周波数Ｆreq
＝ｆmの光パルス列が得られる。なお、ｆm ≠ｆr のと
きは、図１１に示すようにリング共振器内に光遅延手段
２６を配置し、リング共振器の光路長Ｒを調整する。な
お、このスペクトル包絡線の中心が中心波長（周波数ν
0 ）となる。また、パルス幅Δｔと、多数の縦モードス
ペクトルの包絡線で定まる発振スペクトル幅δνとの積
（時間バンド幅積）が最小となる光パルスをトランスフ
ォームリミット（ＴＬ）光パルスと呼んでいる。
【００１９】また、駆動周波数ｆm が周波数間隔ｆr の
整数倍の場合は、高調波のモード同期条件として
整数倍の場合は、高調波のモード同期条件として
【００２０】
【数６】
【００２１】が成立し、繰り返し周波数Ｆreq ＝ｆm ＝
Ｎ・ｆr の光パルス列が得られる。ここで、Ｎは自然数
である。したがって、従来のモード同期レーザ装置で
は、出力光の繰り返し周波数Ｆreq と駆動周波数ｆm と
は等しくなる。
Ｎ・ｆr の光パルス列が得られる。ここで、Ｎは自然数
である。したがって、従来のモード同期レーザ装置で
は、出力光の繰り返し周波数Ｆreq と駆動周波数ｆm と
は等しくなる。
【００２２】このモード同期レーザ出力光のパルス幅
Δｔは、モード同期理論により
Δｔは、モード同期理論により
【００２３】
【数７】
【００２４】と表される（参考文献： A.E.Siegman, "L
asers" (University Science Books),p.1064) 。ここ
で、γは光増幅手段２２の利得定数、Δm は光変調手段
２１の変調度、Δｆa は光増幅手段２２のバンド幅であ
る。これにより、モード同期レーザ出力光のパルス幅
Δｔは、１／(ｆm Δｆa)1/2に比例することがわかる。
したがって、パルス幅Δｔを減少（または増加）させる
には、光変調手段２１の駆動周波数ｆm を高く（または
低く）すればよい。すなわち、光変調手段２１のゲート
幅を狭く（または広く）すればよいことがわかる。
asers" (University Science Books),p.1064) 。ここ
で、γは光増幅手段２２の利得定数、Δm は光変調手段
２１の変調度、Δｆa は光増幅手段２２のバンド幅であ
る。これにより、モード同期レーザ出力光のパルス幅
Δｔは、１／(ｆm Δｆa)1/2に比例することがわかる。
したがって、パルス幅Δｔを減少（または増加）させる
には、光変調手段２１の駆動周波数ｆm を高く（または
低く）すればよい。すなわち、光変調手段２１のゲート
幅を狭く（または広く）すればよいことがわかる。
【００２５】したがって、従来のモード同期レーザ装置
では、パルス幅Δｔは繰り返し周波数Ｆreq(＝駆動周波
数ｆm ）に依存することになる。ここで、 (7)式より求
めたパルス幅Δｔと繰り返し周波数Ｆreq との関係を図
１３に示す。また、パルス幅Δｔは、光フィルタ２４で
制限される光増幅手段２２のバンド幅Δｆa にも依存す
るので、各バンド幅との対応関係も併せて示す。
では、パルス幅Δｔは繰り返し周波数Ｆreq(＝駆動周波
数ｆm ）に依存することになる。ここで、 (7)式より求
めたパルス幅Δｔと繰り返し周波数Ｆreq との関係を図
１３に示す。また、パルス幅Δｔは、光フィルタ２４で
制限される光増幅手段２２のバンド幅Δｆa にも依存す
るので、各バンド幅との対応関係も併せて示す。
【００２６】ところで、光ソリトン伝送では、例えばＦ
req ＝10ＧHzに対してΔｔ＝10ｐｓというように、特定
の繰り返し周波数において特定のパルス幅の光パルスが
必要となる。また、光サンプリング等の光計測では、低
繰り返し周波数（数10ｋHz）で超短光パルス（数ｐｓ以
下）が必要となる（参考文献：山林 他、「LiNbO3導波
路と超短光パルスを用いた光サンプリング」、昭和63年
度電子情報通信学会春季全国大会予稿集、Ｂ-671）。
req ＝10ＧHzに対してΔｔ＝10ｐｓというように、特定
の繰り返し周波数において特定のパルス幅の光パルスが
必要となる。また、光サンプリング等の光計測では、低
繰り返し周波数（数10ｋHz）で超短光パルス（数ｐｓ以
下）が必要となる（参考文献：山林 他、「LiNbO3導波
路と超短光パルスを用いた光サンプリング」、昭和63年
度電子情報通信学会春季全国大会予稿集、Ｂ-671）。
【００２７】従来、このように繰り返し周波数Ｆreq が
固定されている場合には、主に共振器内に配置した光フ
ィルタ２４のバンド幅を調節することにより、 (7)式に
おけるΔｆa を変化させてパルス幅Δｔの制御を行って
いた。図１３の点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに示すように、特定の
繰り返し周波数Ｆreq （この場合1.58ＧHz）において、
バンド幅Δｆa を増加（または減少）させることによ
り、パルス幅Δｔの減少（または増加）が可能になって
いる。
固定されている場合には、主に共振器内に配置した光フ
ィルタ２４のバンド幅を調節することにより、 (7)式に
おけるΔｆa を変化させてパルス幅Δｔの制御を行って
いた。図１３の点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに示すように、特定の
繰り返し周波数Ｆreq （この場合1.58ＧHz）において、
バンド幅Δｆa を増加（または減少）させることによ
り、パルス幅Δｔの減少（または増加）が可能になって
いる。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】光増幅手段２２のバン
ド幅Δｆa は、光増幅媒体の原子線幅Δｆatomで制限さ
れる。したがって、光フィルタ２４を用いた従来のパル
ス幅制御方法では、フィルタなし（Δｆa＝650ＧHz）の
場合のパルス幅より小さい光パルス（図１３の斜線領
域）を発生させることは不可能であった。そのために、
比較的遅い繰り返し周波数Ｆreq においては、パルス幅
Δｔが十分に小さい光パルスを得ることができなかっ
た。
ド幅Δｆa は、光増幅媒体の原子線幅Δｆatomで制限さ
れる。したがって、光フィルタ２４を用いた従来のパル
ス幅制御方法では、フィルタなし（Δｆa＝650ＧHz）の
場合のパルス幅より小さい光パルス（図１３の斜線領
域）を発生させることは不可能であった。そのために、
比較的遅い繰り返し周波数Ｆreq においては、パルス幅
Δｔが十分に小さい光パルスを得ることができなかっ
た。
【００２９】それに対して、パルスジェネレータ等でパ
ルス幅の狭い電気信号を光変調手段２１に与えてその駆
動周波数ｆm を等価的に高くし、所定のバンド幅Δｆa
でパルス幅Δｔを小さくする方法があるが、信号源での
ジッタが大きいという欠点があった。
ルス幅の狭い電気信号を光変調手段２１に与えてその駆
動周波数ｆm を等価的に高くし、所定のバンド幅Δｆa
でパルス幅Δｔを小さくする方法があるが、信号源での
ジッタが大きいという欠点があった。
【００３０】また、特定の繰り返し周波数Ｆreq におい
て、この理論限界よりさらに小さいパルス幅のＴＬ光パ
ルスを得るために、光パルスの断熱圧縮を利用する方法
（参考文献：K.Suzuki et.al.,Tech.Digest OAA'93, Tu
D2,p.314) がある。しかし、この方法では、レーザ共振
器外部での断熱圧縮手段を必要とするために構成が複雑
であった。
て、この理論限界よりさらに小さいパルス幅のＴＬ光パ
ルスを得るために、光パルスの断熱圧縮を利用する方法
（参考文献：K.Suzuki et.al.,Tech.Digest OAA'93, Tu
D2,p.314) がある。しかし、この方法では、レーザ共振
器外部での断熱圧縮手段を必要とするために構成が複雑
であった。
【００３１】本発明は、このような従来の問題点に着目
し、モード同期レーザ装置単体で繰り返し周波数Ｆreq
およびパルス幅Δｔを独立に変化させることができる駆
動周波数混合型モード同期レーザ装置を提供することを
目的とする。
し、モード同期レーザ装置単体で繰り返し周波数Ｆreq
およびパルス幅Δｔを独立に変化させることができる駆
動周波数混合型モード同期レーザ装置を提供することを
目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】本発明は、リング共振器
またはファブリペロー共振器の縦モードの周波数間隔ｆ
r の整数倍となる２つ以上の異なる周波数ｆ1(＝Ｎ1ｆ
r)，ｆ2(＝Ｎ2ｆr)，…を混合した周波数混合駆動信号
を発生する駆動信号発生手段を備え、この周波数混合駆
動信号を共振器の光変調手段に与える（請求項１，請求
項２）。
またはファブリペロー共振器の縦モードの周波数間隔ｆ
r の整数倍となる２つ以上の異なる周波数ｆ1(＝Ｎ1ｆ
r)，ｆ2(＝Ｎ2ｆr)，…を混合した周波数混合駆動信号
を発生する駆動信号発生手段を備え、この周波数混合駆
動信号を共振器の光変調手段に与える（請求項１，請求
項２）。
【００３３】駆動信号発生手段は、それぞれ異なる周波
数で発振する２個以上の発振器と、各発振器出力を混合
する混合器とにより構成される（請求項３）。また、駆
動信号発生手段は、所定の周波数で発振する発振器と、
発振器出力の周波数をＭ倍に逓倍する逓倍器とにより構
成される（請求項４）。
数で発振する２個以上の発振器と、各発振器出力を混合
する混合器とにより構成される（請求項３）。また、駆
動信号発生手段は、所定の周波数で発振する発振器と、
発振器出力の周波数をＭ倍に逓倍する逓倍器とにより構
成される（請求項４）。
【００３４】また、駆動信号発生手段は、所定の周波数
で発振する発振器と、発振器出力の周波数を１／Ｍに分
周する分周器とにより構成される（請求項５）。また、
駆動信号発生手段は、それぞれ異なる周波数で発振する
２個以上の発振器と、発振器出力の周波数をＭ倍に逓倍
する逓倍器と、発振器出力および逓倍器出力を混合して
周波数混合駆動信号を生成する混合器とにより構成され
る（請求項６）。
で発振する発振器と、発振器出力の周波数を１／Ｍに分
周する分周器とにより構成される（請求項５）。また、
駆動信号発生手段は、それぞれ異なる周波数で発振する
２個以上の発振器と、発振器出力の周波数をＭ倍に逓倍
する逓倍器と、発振器出力および逓倍器出力を混合して
周波数混合駆動信号を生成する混合器とにより構成され
る（請求項６）。
【００３５】また、駆動信号発生手段は、それぞれ異な
る周波数で発振する２個以上の発振器と、発振器出力の
周波数を１／Ｍに分周する分周器と、発振器出力および
逓倍器出力を混合して周波数混合駆動信号を生成する混
合器とにより構成される（請求項７）。
る周波数で発振する２個以上の発振器と、発振器出力の
周波数を１／Ｍに分周する分周器と、発振器出力および
逓倍器出力を混合して周波数混合駆動信号を生成する混
合器とにより構成される（請求項７）。
【００３６】また、共振器内にその光路長Ｒを調整する
光遅延手段を配置し、さらに発振波長を光増幅手段の利
得スペクトル幅内に調整する光フィルタを配置する（請
求項８，請求項９）。
光遅延手段を配置し、さらに発振波長を光増幅手段の利
得スペクトル幅内に調整する光フィルタを配置する（請
求項８，請求項９）。
【００３７】
【作用】本発明の駆動周波数混合型モード同期レーザ装
置では、複数の周波数を混合した周波数混合駆動信号で
光変調手段を駆動すると、その高周波数成分により狭い
ゲート幅が形成され、対応するパルス幅Δｔの短光パル
スが得られる。一方、共振器内の伝搬光はこの変調を繰
り返し受けるので、繰り返し周波数Ｆreq は周波数混合
駆動信号の包絡線の繰り返し周波数（各駆動周波数の最
大公約数）となる。
置では、複数の周波数を混合した周波数混合駆動信号で
光変調手段を駆動すると、その高周波数成分により狭い
ゲート幅が形成され、対応するパルス幅Δｔの短光パル
スが得られる。一方、共振器内の伝搬光はこの変調を繰
り返し受けるので、繰り返し周波数Ｆreq は周波数混合
駆動信号の包絡線の繰り返し周波数（各駆動周波数の最
大公約数）となる。
【００３８】すなわち、周波数混合駆動信号で光変調手
段を駆動することにより、パルス幅Δｔと繰り返し周波
数Ｆreq を独立に制御することができる。しかも、周波
数混合駆動信号を生成すればよいので、装置単体で実現
することができる。
段を駆動することにより、パルス幅Δｔと繰り返し周波
数Ｆreq を独立に制御することができる。しかも、周波
数混合駆動信号を生成すればよいので、装置単体で実現
することができる。
【００３９】
【実施例】図１は、本発明の駆動周波数混合型モード同
期レーザ装置の第１実施例の構成を示す（請求項１）。
期レーザ装置の第１実施例の構成を示す（請求項１）。
【００４０】図において、本実施例の駆動周波数混合型
モード同期レーザ装置は、駆動信号発生手段１０ｂとリ
ング共振器２０とにより構成される。駆動信号発生手段
１０ｂは、従来の駆動信号発生手段１０ａにおける発振
器１１１に代えて、周波数混合信号を出力する周波数
混合信号発生手段１１を備えたことを特徴としている。
電圧増幅手段１２，直流電圧重畳手段１３および直流電
圧源１４は同様に構成される。リング共振器２０は、光
変調手段２１，光増幅手段２２，光アイソレータ２３，
光フィルタ２４，光分岐手段２５，光遅延手段２６およ
び光結合手段２７により同様に構成される。
モード同期レーザ装置は、駆動信号発生手段１０ｂとリ
ング共振器２０とにより構成される。駆動信号発生手段
１０ｂは、従来の駆動信号発生手段１０ａにおける発振
器１１１に代えて、周波数混合信号を出力する周波数
混合信号発生手段１１を備えたことを特徴としている。
電圧増幅手段１２，直流電圧重畳手段１３および直流電
圧源１４は同様に構成される。リング共振器２０は、光
変調手段２１，光増幅手段２２，光アイソレータ２３，
光フィルタ２４，光分岐手段２５，光遅延手段２６およ
び光結合手段２７により同様に構成される。
【００４１】図２は、本発明の駆動周波数混合型モード
同期レーザ装置の第２実施例の構成を示す（請求項
２）。図において、本実施例の駆動周波数混合型モード
同期レーザ装置は、駆動信号発生手段１０ｂとファブリ
ペロー共振器３０とにより構成される。駆動信号発生手
段１０ｂは、第１実施例と同様の構成である。ファブリ
ペロー共振器３０は、２つの光学ミラー３１，３２の間
に光変調手段２１，光増幅手段２２および光フィルタ２
４を配置した構成である。本実施例は、共振器構成がフ
ァブリペロー型である他は、リング共振器を用いた第１
実施例と同様の構成である。
同期レーザ装置の第２実施例の構成を示す（請求項
２）。図において、本実施例の駆動周波数混合型モード
同期レーザ装置は、駆動信号発生手段１０ｂとファブリ
ペロー共振器３０とにより構成される。駆動信号発生手
段１０ｂは、第１実施例と同様の構成である。ファブリ
ペロー共振器３０は、２つの光学ミラー３１，３２の間
に光変調手段２１，光増幅手段２２および光フィルタ２
４を配置した構成である。本実施例は、共振器構成がフ
ァブリペロー型である他は、リング共振器を用いた第１
実施例と同様の構成である。
【００４２】図３は、本発明装置に用いられる周波数混
合信号発生手段１１の第１実施例の構成を示す（請求項
３）。図において、１１１−１，１１１−２は、第１発
振器および第２発振器であり、１１２は混合器である。
また、第２発振器１１１−２と混合器１１２との間に、
必要に応じて位相シフタ１１３が挿入される。
合信号発生手段１１の第１実施例の構成を示す（請求項
３）。図において、１１１−１，１１１−２は、第１発
振器および第２発振器であり、１１２は混合器である。
また、第２発振器１１１−２と混合器１１２との間に、
必要に応じて位相シフタ１１３が挿入される。
【００４３】以下、図１〜図３，図５を参照して、本実
施例の動作原理について説明する。第１発振器１１１−
１および第２発振器１１１−２は、それぞれ異なる周波
数ｆm1およびｆm2で発振している（-1，-2）。ここ
で、各発振器の周波数を調整するか、またはリング共振
器２０では光遅延手段２６を用いて光路長Ｒを調整し、
ファブリペロー共振器３０では光学ミラー３１，３２を
移動して光路長Ｒを調整し、周波数ｆm1およびｆm2が共
振器の縦モードの周波数間隔ｆr の整数倍と等しくなる
ように設定する。すなわち、
施例の動作原理について説明する。第１発振器１１１−
１および第２発振器１１１−２は、それぞれ異なる周波
数ｆm1およびｆm2で発振している（-1，-2）。ここ
で、各発振器の周波数を調整するか、またはリング共振
器２０では光遅延手段２６を用いて光路長Ｒを調整し、
ファブリペロー共振器３０では光学ミラー３１，３２を
移動して光路長Ｒを調整し、周波数ｆm1およびｆm2が共
振器の縦モードの周波数間隔ｆr の整数倍と等しくなる
ように設定する。すなわち、
【００４４】
【数８】
【００４５】となるように設定する。ここで、Ｎ1 ，Ｎ
2 は自然数であり、Ｎ1＜Ｎ2とする。また、各発振器は
互いに同期させており、各発振器出力-1，-2の位相
差は時間的に一定である。混合器１１２は、各発振器出
力を混合して周波数混合信号を生成する。ここで、周
波数混合信号の最大ピーク点が包絡線の繰り返し周期
内で複数できる場合には、最大ピーク点が１つになるよ
うに位相シフタ１１３を調節して各発振器出力-1，
-2に位相差θを与える。
2 は自然数であり、Ｎ1＜Ｎ2とする。また、各発振器は
互いに同期させており、各発振器出力-1，-2の位相
差は時間的に一定である。混合器１１２は、各発振器出
力を混合して周波数混合信号を生成する。ここで、周
波数混合信号の最大ピーク点が包絡線の繰り返し周期
内で複数できる場合には、最大ピーク点が１つになるよ
うに位相シフタ１１３を調節して各発振器出力-1，
-2に位相差θを与える。
【００４６】周波数Ｎ1ｆrおよびＮ2ｆrを有する周波数
混合信号は、ピーク−ピーク電圧ＶP-P がＶo 以下
（光変調器特性の極大値−極小値の電圧範囲内）とな
るように電圧増幅手段１２で増幅され、直流電圧重畳手
段１３で直流バイアス電圧Ｖbが重畳されて周波数混合
駆動信号となる。この周波数混合駆動信号は、
混合信号は、ピーク−ピーク電圧ＶP-P がＶo 以下
（光変調器特性の極大値−極小値の電圧範囲内）とな
るように電圧増幅手段１２で増幅され、直流電圧重畳手
段１３で直流バイアス電圧Ｖbが重畳されて周波数混合
駆動信号となる。この周波数混合駆動信号は、
【００４７】
【数９】
【００４８】と表される。ここで、Ｖ1 ，Ｖ2 は周波数
Ｎ1ｆrおよびＮ2ｆr成分の振幅である。なお、周波数混
合信号が十分に大きな振幅を持っている場合には電圧
増幅手段１２は不要である。また、光変調器特性でＶ
b が０に十分近い場合には直流電圧重畳手段１３および
直流電圧源１４は不要である。
Ｎ1ｆrおよびＮ2ｆr成分の振幅である。なお、周波数混
合信号が十分に大きな振幅を持っている場合には電圧
増幅手段１２は不要である。また、光変調器特性でＶ
b が０に十分近い場合には直流電圧重畳手段１３および
直流電圧源１４は不要である。
【００４９】光変調手段２１をこの周波数混合駆動信号
で駆動すると、光変調波形は、
で駆動すると、光変調波形は、
【００５０】
【数１０】
【００５１】となる。光変調波形は、駆動周波数Ｎ2
ｆrの波形を駆動周波数Ｎ1ｆrで強度変調した波形とな
っている。したがって、高周波数成分Ｎ2ｆrにより狭い
ゲート幅が形成され、 (7)式において駆動周波数ｆm ＝
Ｎ2ｆrに相当するパルス幅Δｔの短光パルスが得られ
る。一方、共振器内の伝搬光は繰り返しこの変調を受
け、光変調波形のピーク点（図５のＡ，Ａ′点）の
光パルスが選択的に成長するので、繰り返し周波数Ｆre
q は周波数混合駆動信号の包絡線の繰り返し周波数と
なる。この包絡線の繰り返し周波数は、駆動周波数Ｎ1
ｆrと駆動周波数Ｎ2ｆrの最大公約数である。
ｆrの波形を駆動周波数Ｎ1ｆrで強度変調した波形とな
っている。したがって、高周波数成分Ｎ2ｆrにより狭い
ゲート幅が形成され、 (7)式において駆動周波数ｆm ＝
Ｎ2ｆrに相当するパルス幅Δｔの短光パルスが得られ
る。一方、共振器内の伝搬光は繰り返しこの変調を受
け、光変調波形のピーク点（図５のＡ，Ａ′点）の
光パルスが選択的に成長するので、繰り返し周波数Ｆre
q は周波数混合駆動信号の包絡線の繰り返し周波数と
なる。この包絡線の繰り返し周波数は、駆動周波数Ｎ1
ｆrと駆動周波数Ｎ2ｆrの最大公約数である。
【００５２】このように、本発明装置では周波数混合駆
動信号を光変調手段２１に与えることにより、パルス
幅Δｔと繰り返し周波数Ｆreq を独立に制御することが
できる。たとえば、ｆm1＝２ｆr 、ｆm2＝８ｆr の場合
は、パルス幅Δｔは駆動周波数８ｆr に相当する光パル
スが得られ、繰り返し周波数Ｆreq は２ｆr となる。ま
た、ｆm1＝３ｆr 、ｆm2＝７ｆr の場合は、パルス幅Δ
ｔは駆動周波数７ｆrに相当する光パルスが得られ、繰
り返し周波数Ｆreq はｆr となる。
動信号を光変調手段２１に与えることにより、パルス
幅Δｔと繰り返し周波数Ｆreq を独立に制御することが
できる。たとえば、ｆm1＝２ｆr 、ｆm2＝８ｆr の場合
は、パルス幅Δｔは駆動周波数８ｆr に相当する光パル
スが得られ、繰り返し周波数Ｆreq は２ｆr となる。ま
た、ｆm1＝３ｆr 、ｆm2＝７ｆr の場合は、パルス幅Δ
ｔは駆動周波数７ｆrに相当する光パルスが得られ、繰
り返し周波数Ｆreq はｆr となる。
【００５３】図４は、第１実施例の周波数混合信号発生
手段１１を用いた場合におけるパルス幅Δｔと繰り返し
周波数Ｆreq の関係を示す。ここで、第１発振器１１１
−１の発振周波数Ｎ1ｆrを変化させ(１〜12.6ＧHz)第２
発振器１１１−２の発振周波数Ｎ2ｆrを固定（12.6ＧH
z）とした。実線は、(7)式より求めた本発明法による理
論値であり、(7) 式においてｆm ＝12.6ＧHzとして求め
た。破線は (7)式より求めた従来法による理論値であ
り、(7) 式においてｆm ＝Ｆreq として求めた。プロッ
トは実験により得られた測定値である。図に示すよう
に、理論値と測定値はよく一致している。従来のモード
同期レーザ装置は、繰り返し周波数Ｆreq の変化により
パルス幅Δｔも変化してしまう。一方、本発明装置で
は、第１発振器１１１−１の発振周波数Ｎ1ｆrにより繰
り返し周波数Ｆreq を変化させても、パルス幅Δｔは第
２発振器１１１−２の発振周波数Ｎ2ｆrで決定される低
い値で一定となる。また、本発明による出力光の時間バ
ンド幅積を測定したところ0.31〜0.35であり、ほぼsech
形のＴＬ光パルスが発生していることが確認された。こ
のように、本発明装置はパルス幅Δｔと繰り返し周波数
Ｆreq を独立に制御することができるので、同じ繰り返
し周波数Ｆreq でもレーザ単体で従来装置よりもパルス
幅Δｔが狭いＴＬ光パルスを発生させることができる。
手段１１を用いた場合におけるパルス幅Δｔと繰り返し
周波数Ｆreq の関係を示す。ここで、第１発振器１１１
−１の発振周波数Ｎ1ｆrを変化させ(１〜12.6ＧHz)第２
発振器１１１−２の発振周波数Ｎ2ｆrを固定（12.6ＧH
z）とした。実線は、(7)式より求めた本発明法による理
論値であり、(7) 式においてｆm ＝12.6ＧHzとして求め
た。破線は (7)式より求めた従来法による理論値であ
り、(7) 式においてｆm ＝Ｆreq として求めた。プロッ
トは実験により得られた測定値である。図に示すよう
に、理論値と測定値はよく一致している。従来のモード
同期レーザ装置は、繰り返し周波数Ｆreq の変化により
パルス幅Δｔも変化してしまう。一方、本発明装置で
は、第１発振器１１１−１の発振周波数Ｎ1ｆrにより繰
り返し周波数Ｆreq を変化させても、パルス幅Δｔは第
２発振器１１１−２の発振周波数Ｎ2ｆrで決定される低
い値で一定となる。また、本発明による出力光の時間バ
ンド幅積を測定したところ0.31〜0.35であり、ほぼsech
形のＴＬ光パルスが発生していることが確認された。こ
のように、本発明装置はパルス幅Δｔと繰り返し周波数
Ｆreq を独立に制御することができるので、同じ繰り返
し周波数Ｆreq でもレーザ単体で従来装置よりもパルス
幅Δｔが狭いＴＬ光パルスを発生させることができる。
【００５４】また、本発明装置の構成では、周波数混合
信号発生手段１１の発振器の他の構成要素はジッタの増
加に関与しない。したがって、低ジッタ特性の発振器を
使用すれば、従来のパルスジェネレータ等で光変調器を
駆動する方法に比べて非常に低ジッタの光パルス列を発
生させることができる。
信号発生手段１１の発振器の他の構成要素はジッタの増
加に関与しない。したがって、低ジッタ特性の発振器を
使用すれば、従来のパルスジェネレータ等で光変調器を
駆動する方法に比べて非常に低ジッタの光パルス列を発
生させることができる。
【００５５】なお、以上の説明では２種類の周波数の混
合について説明したが、３種類以上の周波数を混合して
もよい。図６(1) は、周波数混合信号発生手段１１の第
２実施例の構成であり、４種類以上の周波数成分を混合
する場合のものである。図において、１１１−１〜１１
１−４は、同期をとっている第１発振器〜第４発振器で
あり、１１２−１〜１１２−ｎは混合器である。また、
各発振器出力の位相を調整する位相シフタ１１３−１〜
１１３−３は必要に応じて挿入される。このような構成
では周波数成分が多いほど、図６(2) に示すように光変
調波形はデルタ関数に近づく。すなわち、Ａ，Ａ′点以
外の不要な極大点（例えばＢ，Ｂ′点）での光パルス成
長の抑圧効果が高くなり、安定性が向上する。このとき
の繰り返し周波数Ｆreq はすべての周波数成分の最大公
約数となり、パルス幅Δｔは最も高い周波数成分を (7)
式のｆm に代入して得られた値となる。
合について説明したが、３種類以上の周波数を混合して
もよい。図６(1) は、周波数混合信号発生手段１１の第
２実施例の構成であり、４種類以上の周波数成分を混合
する場合のものである。図において、１１１−１〜１１
１−４は、同期をとっている第１発振器〜第４発振器で
あり、１１２−１〜１１２−ｎは混合器である。また、
各発振器出力の位相を調整する位相シフタ１１３−１〜
１１３−３は必要に応じて挿入される。このような構成
では周波数成分が多いほど、図６(2) に示すように光変
調波形はデルタ関数に近づく。すなわち、Ａ，Ａ′点以
外の不要な極大点（例えばＢ，Ｂ′点）での光パルス成
長の抑圧効果が高くなり、安定性が向上する。このとき
の繰り返し周波数Ｆreq はすべての周波数成分の最大公
約数となり、パルス幅Δｔは最も高い周波数成分を (7)
式のｆm に代入して得られた値となる。
【００５６】図７は、本発明装置に用いられる周波数混
合信号発生手段１１の第３実施例の構成を示す（請求項
４）。図において、周波数ｆm(＝Ｎ1ｆr）で発振する発
振器１１１と、その発振器出力-1をＭ倍（Ｍは２以上
の整数）に逓倍する逓倍器１１４により構成される。逓
倍器１１４は、逓倍された周波数成分ＭＮ1ｆrだけでな
く、元の周波数成分Ｎ1ｆrも出力する。すなわち、２つ
の周波数を混合した周波数混合信号を出力することが
できる。
合信号発生手段１１の第３実施例の構成を示す（請求項
４）。図において、周波数ｆm(＝Ｎ1ｆr）で発振する発
振器１１１と、その発振器出力-1をＭ倍（Ｍは２以上
の整数）に逓倍する逓倍器１１４により構成される。逓
倍器１１４は、逓倍された周波数成分ＭＮ1ｆrだけでな
く、元の周波数成分Ｎ1ｆrも出力する。すなわち、２つ
の周波数を混合した周波数混合信号を出力することが
できる。
【００５７】図８は、本発明装置に用いられる周波数混
合信号発生手段１１の第４実施例の構成を示す（請求項
５）。図において、周波数ｆm(＝ＭＮ1ｆr）で発振する
発振器１１１と、その発振器出力-1を１／Ｍ（Ｍは２
以上の整数）に分周する分周器１１５により構成され
る。分周器１１５は、分周された周波数成分Ｎ1ｆrだけ
でなく、元の周波数成分ＭＮ1ｆrも出力する。すなわ
ち、２つの周波数を混合した周波数混合信号を出力す
ることができる。
合信号発生手段１１の第４実施例の構成を示す（請求項
５）。図において、周波数ｆm(＝ＭＮ1ｆr）で発振する
発振器１１１と、その発振器出力-1を１／Ｍ（Ｍは２
以上の整数）に分周する分周器１１５により構成され
る。分周器１１５は、分周された周波数成分Ｎ1ｆrだけ
でなく、元の周波数成分ＭＮ1ｆrも出力する。すなわ
ち、２つの周波数を混合した周波数混合信号を出力す
ることができる。
【００５８】なお、逓倍器１１４または分周器１１５を
用いた周波数混合信号発生手段１１は、両周波数成分間
の位相差は固定で調整できない。したがって、周波数混
合信号の最大ピーク点が包絡線の繰り返し周期内で１
つになるような位相特性をもつものが必要である。
用いた周波数混合信号発生手段１１は、両周波数成分間
の位相差は固定で調整できない。したがって、周波数混
合信号の最大ピーク点が包絡線の繰り返し周期内で１
つになるような位相特性をもつものが必要である。
【００５９】図９は、本発明装置に用いられる周波数混
合信号発生手段１１の第５実施例の構成を示す（請求項
６）。本実施例は、第１実施例における混合器１１２
と、第３実施例における逓倍器１１４を併用した構成に
対応する。すなわち、第１発振器１１１−１および第２
発振器１１１−２は、それぞれ異なる周波数Ｎ1ｆrおよ
びＮ2ｆrで発振し、逓倍器１１４は第１発振器１１１−
１の発振器出力-1をＭ倍し、混合器１１２は３種類の
周波数成分Ｎ1ｆr，ＭＮ1ｆr，Ｎ2ｆrを有する周波数混
合信号を出力する。なお、Ｎ2 は２以上で、Ｎ1 およ
びＭＮ1 以外の整数である。また、位相シフタ１１３は
必要に応じて設けられる。
合信号発生手段１１の第５実施例の構成を示す（請求項
６）。本実施例は、第１実施例における混合器１１２
と、第３実施例における逓倍器１１４を併用した構成に
対応する。すなわち、第１発振器１１１−１および第２
発振器１１１−２は、それぞれ異なる周波数Ｎ1ｆrおよ
びＮ2ｆrで発振し、逓倍器１１４は第１発振器１１１−
１の発振器出力-1をＭ倍し、混合器１１２は３種類の
周波数成分Ｎ1ｆr，ＭＮ1ｆr，Ｎ2ｆrを有する周波数混
合信号を出力する。なお、Ｎ2 は２以上で、Ｎ1 およ
びＭＮ1 以外の整数である。また、位相シフタ１１３は
必要に応じて設けられる。
【００６０】図１０は、本発明装置に用いられる周波数
混合信号発生手段１１の第６実施例の構成を示す（請求
項７）。本実施例は、第１実施例における混合器１１２
と、第４実施例における分周器１１５を併用した構成に
対応する。すなわち、第１発振器１１１−１および第２
発振器１１１−２は、それぞれ異なる周波数ＭＮ1ｆrお
よびＮ2ｆrで発振し、分周器１１５は第１発振器１１１
−１の発振器出力-1を１／Ｍに分周し、混合器１１２
は３種類の周波数成分Ｎ1ｆr，ＭＮ1ｆr，Ｎ2ｆr を有
する周波数混合信号を出力する。なお、Ｎ2 は２以上
で、Ｎ1 およびＭＮ1 以外の整数である。また、位相シ
フタ１１３は必要に応じて設けられる。
混合信号発生手段１１の第６実施例の構成を示す（請求
項７）。本実施例は、第１実施例における混合器１１２
と、第４実施例における分周器１１５を併用した構成に
対応する。すなわち、第１発振器１１１−１および第２
発振器１１１−２は、それぞれ異なる周波数ＭＮ1ｆrお
よびＮ2ｆrで発振し、分周器１１５は第１発振器１１１
−１の発振器出力-1を１／Ｍに分周し、混合器１１２
は３種類の周波数成分Ｎ1ｆr，ＭＮ1ｆr，Ｎ2ｆr を有
する周波数混合信号を出力する。なお、Ｎ2 は２以上
で、Ｎ1 およびＭＮ1 以外の整数である。また、位相シ
フタ１１３は必要に応じて設けられる。
【００６１】なお、第５実施例および第６実施例の構成
においても、繰り返し周波数Ｆreqはすべての周波数成
分の最大公約数となり、パルス幅Δｔは最も高い周波数
成分を (7)式のｆm に代入して得られた値となる。
においても、繰り返し周波数Ｆreqはすべての周波数成
分の最大公約数となり、パルス幅Δｔは最も高い周波数
成分を (7)式のｆm に代入して得られた値となる。
【００６２】また、混合器１１２と、逓倍器１１４と、
分周器１１５を同時に組み合わせた構成とすることも可
能である。
分周器１１５を同時に組み合わせた構成とすることも可
能である。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の駆動周波
数混合型モード同期レーザ装置では、複数の周波数を混
合した周波数混合駆動信号で光変調手段を駆動すること
により、パルス幅Δｔと繰り返し周波数Ｆreq を独立に
制御することができる。これにより、特性の繰り返し周
波数Ｆreq に対して、従来より狭いパルス幅ΔｔのＴＬ
光パルスを発生させることができる。
数混合型モード同期レーザ装置では、複数の周波数を混
合した周波数混合駆動信号で光変調手段を駆動すること
により、パルス幅Δｔと繰り返し周波数Ｆreq を独立に
制御することができる。これにより、特性の繰り返し周
波数Ｆreq に対して、従来より狭いパルス幅ΔｔのＴＬ
光パルスを発生させることができる。
【００６４】また、周波数混合駆動信号を生成する構成
は装置単体で実現することができる。さらに、逓倍器や
分周器を用いれば簡単な構成となるので、装置の小型化
が容易である。また、低ジッタ特性の発振器を使用すれ
ば、従来のパルスジェネレータ等で光変調器を駆動する
方法に比べて非常に低ジッタの光パルス列を発生させる
ことができる。
は装置単体で実現することができる。さらに、逓倍器や
分周器を用いれば簡単な構成となるので、装置の小型化
が容易である。また、低ジッタ特性の発振器を使用すれ
ば、従来のパルスジェネレータ等で光変調器を駆動する
方法に比べて非常に低ジッタの光パルス列を発生させる
ことができる。
【図１】本発明装置の第１実施例の構成を示すブロック
図（請求項１）。
図（請求項１）。
【図２】本発明装置の第２実施例の構成を示すブロック
図（請求項２）。
図（請求項２）。
【図３】周波数混合信号発生手段１１の第１実施例の構
成を示すブロック図（請求項３）。
成を示すブロック図（請求項３）。
【図４】本発明装置おけるパルス幅Δｔと繰り返し周波
数Ｆreq の関係を示す図。
数Ｆreq の関係を示す図。
【図５】本発明装置の動作原理を説明する図。
【図６】周波数混合信号発生手段１１の第２実施例の構
成を示すブロック図（請求項３）。
成を示すブロック図（請求項３）。
【図７】周波数混合信号発生手段１１の第３実施例の構
成を示すブロック図（請求項４）。
成を示すブロック図（請求項４）。
【図８】周波数混合信号発生手段１１の第４実施例の構
成を示すブロック図（請求項５）。
成を示すブロック図（請求項５）。
【図９】周波数混合信号発生手段１１の第５実施例の構
成を示すブロック図（請求項６）。
成を示すブロック図（請求項６）。
【図１０】周波数混合信号発生手段１１の第６実施例の
構成を示すブロック図（請求項７）。
構成を示すブロック図（請求項７）。
【図１１】従来のモード同期レーザ装置の構成の一例を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図１２】従来のモード同期レーザ装置の動作原理を説
明する図。
明する図。
【図１３】従来装置におけるパルス幅Δｔと繰り返し周
波数Ｆreq の関係を示す図。
波数Ｆreq の関係を示す図。
１０ 駆動信号発生手段 １１ 周波数混合信号発生手段 １２ 電圧増幅手段 １３ 直流電圧重畳手段 １４ 直流電圧源 ２０ リング共振器 ２１ 光変調手段 ２２ 光増幅手段 ２３ 光アイソレータ ２４ 光フィルタ ２５ 光分岐手段 ２６ 光遅延手段 ２７ 光結合手段 ３０ ファブリペロー共振器 ３１，３２ 光学ミラー １１１ 発振器 １１２ 混合器 １１３ 位相シフタ １１４ 逓倍器 １１５ 分周器
Claims (9)
- 【請求項１】 駆動周波数に応じて光の損失あるいは位
相を変調する光変調手段と、変調された光パルスを増幅
する光増幅手段と、増幅された光パルスを外部に取り出
す光分岐手段と、各手段を互いに光学的に結合する光結
合手段とにより形成されるリング共振器と、 前記リング共振器の縦モードの周波数間隔ｆr(＝ｃ／
Ｒ、ｃは光速、Ｒは共振器の光路長）に対応する駆動周
波数を有する駆動信号を前記光変調手段に与える駆動信
号発生手段とを備えたリング共振器型のモード同期レー
ザ装置において、 前記駆動信号発生手段は、前記リング共振器の縦モード
の周波数間隔ｆr の整数倍となる２つ以上の異なる周波
数ｆ1(＝Ｎ1ｆr)，ｆ2(＝Ｎ2ｆr)，…（Ｎ1 ，Ｎ2 ，…
は互いに異なる自然数）を混合した周波数混合駆動信号
を発生し、この周波数混合駆動信号を前記光変調手段に
与える構成であることを特徴とする駆動周波数混合型モ
ード同期レーザ装置。 - 【請求項２】 駆動周波数に応じて光の損失あるいは位
相を変調する光変調手段と、変調された光パルスを増幅
する光増幅手段と、入射光の大部分を反射する２つの光
反射手段とを有し、この２つの光反射手段の間に光変調
手段および光増幅手段を配置して光学的に結合したファ
ブリペロー共振器と、 前記ファブリペロー共振器の縦モードの周波数間隔ｆr
(＝ｃ／Ｒ、ｃは光速、Ｒは共振器１往復の光路長）に
対応する駆動周波数を有する駆動信号を前記光変調手段
に与える駆動信号発生手段とを備えたリング共振器型の
モード同期レーザ装置において、 前記駆動信号発生手段は、前記ファブリペロー共振器の
縦モードの周波数間隔ｆr の整数倍となる２つ以上の異
なる周波数ｆ1(＝Ｎ1ｆr)，ｆ2(＝Ｎ2ｆr)，…（Ｎ1 ，
Ｎ2 ，…は互いに異なる自然数）を混合した周波数混合
駆動信号を発生し、この周波数混合駆動信号を前記光変
調手段に与える構成であることを特徴とする駆動周波数
混合型モード同期レーザ装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の駆動周
波数混合型モード同期レーザ装置において、 駆動信号発生手段は、それぞれ異なる周波数で発振する
２個以上の発振器と、各発振器出力を混合して周波数混
合駆動信号を生成する混合器とを備えた構成であること
を特徴とする駆動周波数混合型モード同期レーザ装置。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の駆動周
波数混合型モード同期レーザ装置において、 駆動信号発生手段は、所定の周波数で発振する発振器
と、発振器出力の周波数をＭ倍（Ｍは２以上の整数）に
逓倍する逓倍器とを備えた構成であることを特徴とする
駆動周波数混合型モード同期レーザ装置。 - 【請求項５】 請求項１または請求項２に記載の駆動周
波数混合型モード同期レーザ装置において、 駆動信号発生手段は、所定の周波数で発振する発振器
と、発振器出力の周波数を１／Ｍ（Ｍは２以上の整数）
に分周する分周器とを備えた構成であることを特徴とす
る駆動周波数混合型モード同期レーザ装置。 - 【請求項６】 請求項１または請求項２に記載の駆動周
波数混合型モード同期レーザ装置において、 駆動信号発生手段は、それぞれ異なる周波数で発振する
２個以上の発振器と、発振器出力の周波数をＭ倍（Ｍは
２以上の整数）に逓倍する逓倍器と、発振器出力および
逓倍器出力を混合して周波数混合駆動信号を生成する混
合器とを備えた構成であることを特徴とする駆動周波数
混合型モード同期レーザ装置。 - 【請求項７】 請求項１または請求項２に記載の駆動周
波数混合型モード同期レーザ装置において、 駆動信号発生手段は、それぞれ異なる周波数で発振する
２個以上の発振器と、発振器出力の周波数を１／Ｍ（Ｍ
は２以上の整数）に分周する分周器と、発振器出力およ
び逓倍器出力を混合して周波数混合駆動信号を生成する
混合器とを備えた構成であることを特徴とする駆動周波
数混合型モード同期レーザ装置。 - 【請求項８】 請求項１に記載の駆動周波数混合型モー
ド同期レーザ装置において、 共振器内に、その光路長Ｒを調整する光遅延手段を配置
した構成であることを特徴とする駆動周波数混合型モー
ド同期レーザ装置。 - 【請求項９】 請求項１または請求項２に記載の駆動周
波数混合型モード同期レーザ装置において、 共振器内に、発振波長を光増幅手段の利得スペクトル幅
内に調整する光フィルタを配置した構成であることを特
徴とする駆動周波数混合型モード同期レーザ装置。
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|---|---|---|---|
| JP03373594A JP3204476B2 (ja) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | 駆動周波数混合型モード同期レーザ装置 |
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1995
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