JPH07248512A - 超短光パルスの発生方法 - Google Patents
超短光パルスの発生方法Info
- Publication number
- JPH07248512A JPH07248512A JP7056803A JP5680395A JPH07248512A JP H07248512 A JPH07248512 A JP H07248512A JP 7056803 A JP7056803 A JP 7056803A JP 5680395 A JP5680395 A JP 5680395A JP H07248512 A JPH07248512 A JP H07248512A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- pulses
- laser
- optical
- cavity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/0014—Measuring characteristics or properties thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
- H01S5/06216—Pulse modulation or generation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/08—Generation of pulses with special temporal shape or frequency spectrum
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/0607—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature
- H01S5/0612—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature controlled by temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/1039—Details on the cavity length
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高ビットレート伝送システムに用いられる、
変形制限された超短光パルスを、半導体レーザー（１）
の直接変調により得ること。 【構成】 レーザー（１）の空洞の緩和発振の第１ピー
クのみを励起するようなパルス幅を有するパルスにより
上記極短光パルスが得られ、空洞内部に重なるパルス部
が構造的に干渉するような長さを有するようにその空洞
が調整される。レーザー（１）により放射されたパルス
はそれから負の高分散を有するファイバー（８）内に通
され、チャープによる位相効果が補償される。
変形制限された超短光パルスを、半導体レーザー（１）
の直接変調により得ること。 【構成】 レーザー（１）の空洞の緩和発振の第１ピー
クのみを励起するようなパルス幅を有するパルスにより
上記極短光パルスが得られ、空洞内部に重なるパルス部
が構造的に干渉するような長さを有するようにその空洞
が調整される。レーザー（１）により放射されたパルス
はそれから負の高分散を有するファイバー（８）内に通
され、チャープによる位相効果が補償される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】ここに記載されている発明は光フ
ァイバー通信システムに関し、特に高ビットレート伝送
システムに用いられる超短光パルスの発生方法に関係す
る。
ァイバー通信システムに関し、特に高ビットレート伝送
システムに用いられる超短光パルスの発生方法に関係す
る。
【０００２】
【従来の技術】非常に高いビットレート（典型的には１
０から１００Ｇｂｉｔ／ｓまで及びそれ以上）の光通信
システムは、目下研究中である。これらのシステムで
は、複数のチャンネルが伝送され、それらの各々が０と
１のパルスの連続によって表わされる情報を送る。１つ
のチャンネルのパルスは相対的に低いビットレート（１
０Ｇｂｉｔ／ｓまで）で伝送され、１チャンネルの２つ
の連続パルス間に所与のシーケンスで他のチャンネルに
関係するパルスが挿入され、同じレートで伝送される。
この多重化方法は電気信号技術においては周知であり、
この場合「光時分割多重方式(Optical Time Division M
ultiplexing)」と呼ばれ、通常、頭字語ＯＴＤＭとして
知られている。この方法により伝送媒体の容量を十分に
利用するためには、チャンネル間の干渉を避け、受信側
で正しいデマルチプレクシングができるように出来るだ
け狭いパルスであることが望まれる。実際、そのような
レートではデマルチプレクシングは完全に光学的に行わ
れなければならない。この目的のために提案された技術
のいくつかは、いわゆる四光波混合(Four Wave Mixing)
（ＦＷＭ）もしくは光ファイバー内のカー効果(Kerr ef
fect )（非線形光ループミラー(Nonlinear Optical Loo
p Mirror; NOLM )）を利用し、抽出されるそのチャンネ
ルのパルスと非線形媒体として作用するそのファイバー
内のポンプパルスが重なり合うことを基にしている。ま
たそれらの技術はその２つのパルスがファイバーに沿っ
て進む間、出来るだけ長く重なったままであることを要
求する。更に、パルスはパルスが出来るだけ歪まないよ
うに自ら伝搬するような波形とバンド特性を有していな
ければならない。この要求は一般的には、パルスが変形
制限された(transform limited )ものであらねばならな
いと言うことにより表現される。その意味は、パルス幅
すなわち半値幅（ＦＷＨＭ）Δｔとバンド幅Δνの積が
理論的な最小値に対応する所定の値を有しなければなら
ないということである。その理論的最小値はパルス形に
依存する。特に、最も普通に使用され、伝送に最高の結
果をもたらすパルスは、ガウスパルスおよび双曲線正割
パルスであり、「変形制限」という用語は、積Δｔ・Δ
νがガウスパルスもしくは双曲線正割パルスの値（それ
ぞれ０．４４１および０．３１４）に対応するかもしく
は近い値をとるようなパルスを示すのに使用される。
０から１００Ｇｂｉｔ／ｓまで及びそれ以上）の光通信
システムは、目下研究中である。これらのシステムで
は、複数のチャンネルが伝送され、それらの各々が０と
１のパルスの連続によって表わされる情報を送る。１つ
のチャンネルのパルスは相対的に低いビットレート（１
０Ｇｂｉｔ／ｓまで）で伝送され、１チャンネルの２つ
の連続パルス間に所与のシーケンスで他のチャンネルに
関係するパルスが挿入され、同じレートで伝送される。
この多重化方法は電気信号技術においては周知であり、
この場合「光時分割多重方式(Optical Time Division M
ultiplexing)」と呼ばれ、通常、頭字語ＯＴＤＭとして
知られている。この方法により伝送媒体の容量を十分に
利用するためには、チャンネル間の干渉を避け、受信側
で正しいデマルチプレクシングができるように出来るだ
け狭いパルスであることが望まれる。実際、そのような
レートではデマルチプレクシングは完全に光学的に行わ
れなければならない。この目的のために提案された技術
のいくつかは、いわゆる四光波混合(Four Wave Mixing)
（ＦＷＭ）もしくは光ファイバー内のカー効果(Kerr ef
fect )（非線形光ループミラー(Nonlinear Optical Loo
p Mirror; NOLM )）を利用し、抽出されるそのチャンネ
ルのパルスと非線形媒体として作用するそのファイバー
内のポンプパルスが重なり合うことを基にしている。ま
たそれらの技術はその２つのパルスがファイバーに沿っ
て進む間、出来るだけ長く重なったままであることを要
求する。更に、パルスはパルスが出来るだけ歪まないよ
うに自ら伝搬するような波形とバンド特性を有していな
ければならない。この要求は一般的には、パルスが変形
制限された(transform limited )ものであらねばならな
いと言うことにより表現される。その意味は、パルス幅
すなわち半値幅（ＦＷＨＭ）Δｔとバンド幅Δνの積が
理論的な最小値に対応する所定の値を有しなければなら
ないということである。その理論的最小値はパルス形に
依存する。特に、最も普通に使用され、伝送に最高の結
果をもたらすパルスは、ガウスパルスおよび双曲線正割
パルスであり、「変形制限」という用語は、積Δｔ・Δ
νがガウスパルスもしくは双曲線正割パルスの値（それ
ぞれ０．４４１および０．３１４）に対応するかもしく
は近い値をとるようなパルスを示すのに使用される。
【０００３】これらの特性を有するパルスを発生するた
めに、レーザー緩和発振の第１ピークのみを励起するよ
うなパルス幅を有するパルスによって、半導体レーザー
の直接変調を用いることが提案されてきている（利得ス
イッチング技術）。そのような条件では、レーザーによ
り放射されたパルスは、変調による高チャープ(chirp)
を示し、従って使用される前にそれらは前記チャープに
より作られた位相歪みを補償するような分散特性を有す
る光ファイバー内に伝搬させられる。変形制限された超
短光パルスを発生するこの技術は、例えばエイチエフル
ーら(H.F. Liu)による「１．３μｍ分布帰還型レーザー
ダイオードからの利得スイッチドパルスのファイバー圧
縮による極短シングルモードパルス（２ｐｓ）の発生(G
eneration of an extremely short singlemode pulse
(2ps) by fibre compression of again-switched pulse
from a 1.3 μm distributed feedback laser diode)
」、アプライドフィジクスレター(Applied Physics Le
tters )第５９巻（第１１号）、１９９１年９月９日、
およびケーエーアーマド(K.A. Ahmed)らによる「ファイ
バー圧縮技術を用いた利得スイッチド１．５５μｍ分布
帰還型レーザーからの近接変形制限（３から６ｐｓ）の
発生(Nearly transform-limited (3-6 ps) generation
from gain-switched 1.55 μm distributed feedback l
aser by usingfibre compression technique ) 」、エ
レクトロニクスレター(Electronics Letters )第２９
巻、第１号、１９９３年１月７日、さらにジェーティー
オング(J.T. Ong)らによる「エルビウムドープドファイ
バー増幅器を用いた利得スイッチドダイオードレーザー
パルスのサブピコセカンドソリトン圧縮(Subpicosecond
Soliton Compression of Gain-Switched Diode Laser
Pulses Using an Erbium-Doped Fiber Amplifier )」,
ＩＥＥＥジャーナルオブクゥオンタムエレクトロニクス
(Journal of Quantum Electronics)、第２９巻、第６
号、１９９３年６月に記載されている。
めに、レーザー緩和発振の第１ピークのみを励起するよ
うなパルス幅を有するパルスによって、半導体レーザー
の直接変調を用いることが提案されてきている（利得ス
イッチング技術）。そのような条件では、レーザーによ
り放射されたパルスは、変調による高チャープ(chirp)
を示し、従って使用される前にそれらは前記チャープに
より作られた位相歪みを補償するような分散特性を有す
る光ファイバー内に伝搬させられる。変形制限された超
短光パルスを発生するこの技術は、例えばエイチエフル
ーら(H.F. Liu)による「１．３μｍ分布帰還型レーザー
ダイオードからの利得スイッチドパルスのファイバー圧
縮による極短シングルモードパルス（２ｐｓ）の発生(G
eneration of an extremely short singlemode pulse
(2ps) by fibre compression of again-switched pulse
from a 1.3 μm distributed feedback laser diode)
」、アプライドフィジクスレター(Applied Physics Le
tters )第５９巻（第１１号）、１９９１年９月９日、
およびケーエーアーマド(K.A. Ahmed)らによる「ファイ
バー圧縮技術を用いた利得スイッチド１．５５μｍ分布
帰還型レーザーからの近接変形制限（３から６ｐｓ）の
発生(Nearly transform-limited (3-6 ps) generation
from gain-switched 1.55 μm distributed feedback l
aser by usingfibre compression technique ) 」、エ
レクトロニクスレター(Electronics Letters )第２９
巻、第１号、１９９３年１月７日、さらにジェーティー
オング(J.T. Ong)らによる「エルビウムドープドファイ
バー増幅器を用いた利得スイッチドダイオードレーザー
パルスのサブピコセカンドソリトン圧縮(Subpicosecond
Soliton Compression of Gain-Switched Diode Laser
Pulses Using an Erbium-Doped Fiber Amplifier )」,
ＩＥＥＥジャーナルオブクゥオンタムエレクトロニクス
(Journal of Quantum Electronics)、第２９巻、第６
号、１９９３年６月に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記最初の論文に述べ
たシステムは所望の範囲内の積Δｔ・Δνを生じるパル
スを発生するが、波長（１．３μｍ）が現在までに提案
されている光デマルチプレクシングシステムで用いられ
ているファイバーの無分散波長（〜１．５５μｍ）に一
致しないソースを利用する。さらに、そのパルスはノイ
ズに強く影響され、情報伝送には通常使用されない形
（ローレンツィアンパルス(Lorentzian pulse)）をして
いる。２番目と３番目の論文に述べられている方法は、
続いて行われるデマルチプレクシングに要求される波長
１．５５μｍのソースを使用するが、所望の範囲から大
きく外れた積Δｔ・Δνを有するパルスを発生する。
たシステムは所望の範囲内の積Δｔ・Δνを生じるパル
スを発生するが、波長（１．３μｍ）が現在までに提案
されている光デマルチプレクシングシステムで用いられ
ているファイバーの無分散波長（〜１．５５μｍ）に一
致しないソースを利用する。さらに、そのパルスはノイ
ズに強く影響され、情報伝送には通常使用されない形
（ローレンツィアンパルス(Lorentzian pulse)）をして
いる。２番目と３番目の論文に述べられている方法は、
続いて行われるデマルチプレクシングに要求される波長
１．５５μｍのソースを使用するが、所望の範囲から大
きく外れた積Δｔ・Δνを有するパルスを発生する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によると、代わり
の方法が与えられ、これはうまくパルス形の付加的コン
トロールパラメータを導入し、所望の範囲内の積Δｔ・
Δνを有した後続のデマルチプレクシングに要求される
波長のパルスを得ることができる。本発明は、半導体レ
ーザーの直接変調を通じ、レーザー空洞の緩和発振の第
１ピークに対応するパルスが発生される方法を提供す
る。そのパルスは空洞内での飛行時間より長いパルス幅
を有し、そのため後の方では飛行時間に対応したパルス
部分間で重なりが存在する。そのようなパルスは負の高
分散ファイバー内を通されチャープによる位相効果が補
償される。中心ピークを強め、その列の影響を最小にす
るように干渉する場を、空洞内で重なり合うパルス部分
が生じるようにレーザー空洞長が熱的に調整される。こ
の長さは最小パルス幅での純粋な自己相関ができる条件
に対応する。
の方法が与えられ、これはうまくパルス形の付加的コン
トロールパラメータを導入し、所望の範囲内の積Δｔ・
Δνを有した後続のデマルチプレクシングに要求される
波長のパルスを得ることができる。本発明は、半導体レ
ーザーの直接変調を通じ、レーザー空洞の緩和発振の第
１ピークに対応するパルスが発生される方法を提供す
る。そのパルスは空洞内での飛行時間より長いパルス幅
を有し、そのため後の方では飛行時間に対応したパルス
部分間で重なりが存在する。そのようなパルスは負の高
分散ファイバー内を通されチャープによる位相効果が補
償される。中心ピークを強め、その列の影響を最小にす
るように干渉する場を、空洞内で重なり合うパルス部分
が生じるようにレーザー空洞長が熱的に調整される。こ
の長さは最小パルス幅での純粋な自己相関ができる条件
に対応する。
【０００６】
【作用】本発明はソースの振る舞いについての日々の観
測から得られたものであり、周囲を取り巻く温度がパル
ス放射特性に影響しているという確信をもたらした。更
に深い研究により、補償ファイバーから出てくるパルス
の自己相関トレースがレーザー温度が変わるときに周期
的な振る舞いを示すこと、特にパルス幅と形の特性が十
分満足できるパルスが周期的に得られることが実際に示
される。パルスのパルス幅がレーザー空洞内の飛行時間
より長いので、レーザーから放射された信号がパルスの
異なる部分の間で重なることにより生じたことを考慮す
ると、この周期的振る舞いは温度により空洞長が変化す
ることによる種々のパルス部分間の異なる干渉条件に依
存していると発明者は考え、そこでパルスが最小のパル
ス幅を有する条件の１つ、特に通常の最適動作条件に最
も近い条件で動作するレーザーをもたらすのに温度コン
トロールが用いられている。本発明を別の面から見る
と、複数のチャンネルが伝送される高ビットレートでの
光通信システムが提供され、各チャンネルは全体のビッ
トレートに比べ相対的に低いビットレートで繰り返す連
続超短光パルスにより表わされる情報項目を伝える。完
全なる光デマルチプレクシングが行われ、これはポンプ
パルスと非線形媒体として動作する光ファイバー内に導
かれるチャンネルのパルスが重なりあうことを基にして
おり、その非線形媒体内では伝送される超短パルスとポ
ンプパルスが上述の方法で発生される。
測から得られたものであり、周囲を取り巻く温度がパル
ス放射特性に影響しているという確信をもたらした。更
に深い研究により、補償ファイバーから出てくるパルス
の自己相関トレースがレーザー温度が変わるときに周期
的な振る舞いを示すこと、特にパルス幅と形の特性が十
分満足できるパルスが周期的に得られることが実際に示
される。パルスのパルス幅がレーザー空洞内の飛行時間
より長いので、レーザーから放射された信号がパルスの
異なる部分の間で重なることにより生じたことを考慮す
ると、この周期的振る舞いは温度により空洞長が変化す
ることによる種々のパルス部分間の異なる干渉条件に依
存していると発明者は考え、そこでパルスが最小のパル
ス幅を有する条件の１つ、特に通常の最適動作条件に最
も近い条件で動作するレーザーをもたらすのに温度コン
トロールが用いられている。本発明を別の面から見る
と、複数のチャンネルが伝送される高ビットレートでの
光通信システムが提供され、各チャンネルは全体のビッ
トレートに比べ相対的に低いビットレートで繰り返す連
続超短光パルスにより表わされる情報項目を伝える。完
全なる光デマルチプレクシングが行われ、これはポンプ
パルスと非線形媒体として動作する光ファイバー内に導
かれるチャンネルのパルスが重なりあうことを基にして
おり、その非線形媒体内では伝送される超短パルスとポ
ンプパルスが上述の方法で発生される。
【０００７】
【実施例】図１に示された装置は、本明細書で述べてい
るように超短かつ変形制限されたパルスの発生のための
ものである。電気信号の経路は太線で示され、光信号の
経路は細線で示されている。半導体レーザー１は適当な
周波数（例えば約１００ＭＨｚと数ＧＨｚの間）の電気
的パルスにより利得スイッチング条件で動作するように
され、この電気的パルスは増幅器４を介し正弦信号発生
器３により駆動されるコーム発生器(comb generator)２
によって放射される。そのパルスは減衰器５により減衰
され、LC回路６内で発生器７により与えられそしてレー
ザー１が誘導放出のしきい値より十分下にあるような値
を有するバイアス電流に加えらた後にレーザー変調入力
に与えられる。有利には、レーザーは分布帰還型レーザ
ーである。というのは、光通信に通常使われる範囲内の
放射波長、特に完全な光デマルチプレクシングシステム
で要求される波長を有するそのような型のレーザーは、
最高のシングルモード特性を有している。インシュレー
タ９（これは空洞内の反射を避けるものである）および
レンズ１０により概略示された好適光システムを通し
て、レーザー１により放射されたパルスが、負の高分散
（例えば約−６０から−７０ｐｓ／ｎｍ／Ｋｍの間）を
有し、チャープにより生じた位相歪の効果による特性を
補間する特性を有し、上述の効果を補償するような長さ
を有した光ファイバー８の全域にわたり送り込まれる。
ファイバー８を出たパルスは光増幅器１１に送られ、そ
れからそれを利用する装置（例えば、パルスが伝送の搬
送波として用いられるときには電気−光変調器、もしく
はパルスが光デマルチプレクシングのためのポンプ信号
として用いられるときには光デマルチプレクシングのフ
ァイバー）に送られる。
るように超短かつ変形制限されたパルスの発生のための
ものである。電気信号の経路は太線で示され、光信号の
経路は細線で示されている。半導体レーザー１は適当な
周波数（例えば約１００ＭＨｚと数ＧＨｚの間）の電気
的パルスにより利得スイッチング条件で動作するように
され、この電気的パルスは増幅器４を介し正弦信号発生
器３により駆動されるコーム発生器(comb generator)２
によって放射される。そのパルスは減衰器５により減衰
され、LC回路６内で発生器７により与えられそしてレー
ザー１が誘導放出のしきい値より十分下にあるような値
を有するバイアス電流に加えらた後にレーザー変調入力
に与えられる。有利には、レーザーは分布帰還型レーザ
ーである。というのは、光通信に通常使われる範囲内の
放射波長、特に完全な光デマルチプレクシングシステム
で要求される波長を有するそのような型のレーザーは、
最高のシングルモード特性を有している。インシュレー
タ９（これは空洞内の反射を避けるものである）および
レンズ１０により概略示された好適光システムを通し
て、レーザー１により放射されたパルスが、負の高分散
（例えば約−６０から−７０ｐｓ／ｎｍ／Ｋｍの間）を
有し、チャープにより生じた位相歪の効果による特性を
補間する特性を有し、上述の効果を補償するような長さ
を有した光ファイバー８の全域にわたり送り込まれる。
ファイバー８を出たパルスは光増幅器１１に送られ、そ
れからそれを利用する装置（例えば、パルスが伝送の搬
送波として用いられるときには電気−光変調器、もしく
はパルスが光デマルチプレクシングのためのポンプ信号
として用いられるときには光デマルチプレクシングのフ
ァイバー）に送られる。
【０００８】従来技術についての議論で述べたように、
ファイバー８の出力で得られるパルスは積Δｔ・Δνに
関する満足な特性を示さない。従って、本発明によりパ
ルス幅と形のさらなる補正が、レーザーの動作温度、即
ち光学的空洞長を操作することにより行われる。さらに
特に、装置の較正時には、レーザー空洞内の飛行時間に
対応する種々のパルス部分の間での干渉の好ましい条
件、即ち、中心ピークが強められ、その列の影響が最小
にされる条件が存在するような値に動作温度が設定され
る。これらの条件の達成は自己相関器(self-correlator
)および低周波オシロスコープにより検出され、これら
は両方とも増幅器１１の出力に接続される。温度調節の
ために、全てのレーザーに備えられている従来の温度コ
ントロール装置１２が使用できる。このように、本発明
を用いればソースの変更や追加される装置は必要なくな
る。十分な微細調整（例えば、１度の１／１０もしくは
それ以下のステップでの）はペルチエ効果セルとサーミ
スタを含んだ装置を用いて得ることが出来る。一般的
に、ガウスパルスの場合について考えてみると、パルス
および空洞内での反射によるその最初の２つの折り重な
りに関する光学的な場と強度は、それぞれ次の様にな
る。
ファイバー８の出力で得られるパルスは積Δｔ・Δνに
関する満足な特性を示さない。従って、本発明によりパ
ルス幅と形のさらなる補正が、レーザーの動作温度、即
ち光学的空洞長を操作することにより行われる。さらに
特に、装置の較正時には、レーザー空洞内の飛行時間に
対応する種々のパルス部分の間での干渉の好ましい条
件、即ち、中心ピークが強められ、その列の影響が最小
にされる条件が存在するような値に動作温度が設定され
る。これらの条件の達成は自己相関器(self-correlator
)および低周波オシロスコープにより検出され、これら
は両方とも増幅器１１の出力に接続される。温度調節の
ために、全てのレーザーに備えられている従来の温度コ
ントロール装置１２が使用できる。このように、本発明
を用いればソースの変更や追加される装置は必要なくな
る。十分な微細調整（例えば、１度の１／１０もしくは
それ以下のステップでの）はペルチエ効果セルとサーミ
スタを含んだ装置を用いて得ることが出来る。一般的
に、ガウスパルスの場合について考えてみると、パルス
および空洞内での反射によるその最初の２つの折り重な
りに関する光学的な場と強度は、それぞれ次の様にな
る。
【０００９】
【数１】
【００１０】
【数２】
【００１１】それに関する自己相関関数は、周知のよう
に次式で与えられる。
に次式で与えられる。
【数３】
【００１２】式（１）と（２）において、ω0 はレーザ
ー放射の周波数であり、τは空洞内での完全なる飛行時
間であり、Ｔはパルスのパルス幅であり、ｋは反射と空
洞の残存利得を考慮した現象的定数である。パルスのパ
ルス幅が空洞内の飛行時間より長いので、その内部でパ
ルスがそれぞれ１および２倍の飛行で占められる連続し
た折り重なりを受けるときには、空洞がまだ動作中であ
るとおもわれ得る。式（１）と（２）より、レーザー１
に送られたパルスのパルス幅とレーザー自身の特性が与
えられると、当業者なら様々に重なりあっているパルス
部分の間の最も好ましい干渉が得られる、即ち最小のパ
ルス幅での純粋な自己相関プロフィール条件での温度の
値を完全に決めることができる。この条件を満足する種
々の値の間で、レーザーの通常の使用に最適と考えられ
る動作温度に近い値、特に最も近い値を当業者なら選ぶ
であろう。
ー放射の周波数であり、τは空洞内での完全なる飛行時
間であり、Ｔはパルスのパルス幅であり、ｋは反射と空
洞の残存利得を考慮した現象的定数である。パルスのパ
ルス幅が空洞内の飛行時間より長いので、その内部でパ
ルスがそれぞれ１および２倍の飛行で占められる連続し
た折り重なりを受けるときには、空洞がまだ動作中であ
るとおもわれ得る。式（１）と（２）より、レーザー１
に送られたパルスのパルス幅とレーザー自身の特性が与
えられると、当業者なら様々に重なりあっているパルス
部分の間の最も好ましい干渉が得られる、即ち最小のパ
ルス幅での純粋な自己相関プロフィール条件での温度の
値を完全に決めることができる。この条件を満足する種
々の値の間で、レーザーの通常の使用に最適と考えられ
る動作温度に近い値、特に最も近い値を当業者なら選ぶ
であろう。
【００１３】図２はレーザーの温度が変わるときの増幅
器１１の出力で得られる自己相関のトレースを示してい
る。この実験では、ソース１は１５４８ｎｍで動作し、
１０ＧＨｚの変調バンドを有する分布帰還型シングルモ
ードレーザーであり、コーム発生器２により放射された
パルスは７０ｐｓのパルス幅と１５Ｖの公証ピーク電圧
を有し、ファイバー８は全長約３００ｍで、１５４８ｎ
ｍで６８ｐｓ／ｎｍ／Ｋｍの分散を有していた。レーザ
ー１の温度が８℃から３５℃に変わるときに、９℃のと
きと実質的に等しい周期で自ら繰り返すトレースが得ら
れる。１７℃から２６℃の温度範囲に対して、即ち、通
常の動作温度（約２０℃）に最も近く、最適な形の２つ
の連続したパルスにより決められる範囲に対してのみそ
のトレースは報告されている。特に、１７℃でのパルス
は、３．４６ｐｓのパルス幅と０．３９の積Δｔ・Δν
を示し、従って、これは変形制限されたガウスパルスに
要求される値にむしろ近いものである。
器１１の出力で得られる自己相関のトレースを示してい
る。この実験では、ソース１は１５４８ｎｍで動作し、
１０ＧＨｚの変調バンドを有する分布帰還型シングルモ
ードレーザーであり、コーム発生器２により放射された
パルスは７０ｐｓのパルス幅と１５Ｖの公証ピーク電圧
を有し、ファイバー８は全長約３００ｍで、１５４８ｎ
ｍで６８ｐｓ／ｎｍ／Ｋｍの分散を有していた。レーザ
ー１の温度が８℃から３５℃に変わるときに、９℃のと
きと実質的に等しい周期で自ら繰り返すトレースが得ら
れる。１７℃から２６℃の温度範囲に対して、即ち、通
常の動作温度（約２０℃）に最も近く、最適な形の２つ
の連続したパルスにより決められる範囲に対してのみそ
のトレースは報告されている。特に、１７℃でのパルス
は、３．４６ｐｓのパルス幅と０．３９の積Δｔ・Δν
を示し、従って、これは変形制限されたガウスパルスに
要求される値にむしろ近いものである。
【００１４】
【発明の効果】ガウスのパルスの場合に得られる（即ち
上記のように与えられた関係に従って）、対応するシミ
ュレートされた自己相関のトレースを示している図３と
の比較は、実際の実験で用いられたのと同じパラメータ
の値を使用することにより、実際の結果は理論値とよく
合っていることを示している。
上記のように与えられた関係に従って）、対応するシミ
ュレートされた自己相関のトレースを示している図３と
の比較は、実際の実験で用いられたのと同じパラメータ
の値を使用することにより、実際の結果は理論値とよく
合っていることを示している。
【図１】本発明による方法を実現するための装置のレイ
アウトを示す。
アウトを示す。
【図２】温度が変化したときに図１の装置で発生したパ
ルスの自己相関トレースであり、実験で得られたもので
ある。
ルスの自己相関トレースであり、実験で得られたもので
ある。
【図３】ガウスのパルスの場合の対応する理論的自己相
関のトレースを示す。
関のトレースを示す。
１ 半導体レーザー ２ コーム発生器(comb gererator) ３ 正弦波信号発生器 ４ 増幅器 ５ 減衰器 ６ LC回路 ７ バイアス電流発生器 ８ 光ファイバー ９ インシュレータ １０ レンズ １１ 光増幅器 １２ 温度コントロール装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リツカルド・カルヴアーニ イタリー国ピノ・トリネーゼ（テーオ ー）、ストラダ・キエリ 30／１ (72)発明者 レナート・カポニ イタリー国トリノ、ヴイア・ピガフエツタ ６ (72)発明者 フランチエスコ・チステルニーノ イタリー国トリノ、ヴイア・ビアンツエ 39 (72)発明者 デイエゴ・ロツカート イタリー国トリノ、シ・エツセオ・ペスキ エラ 260
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体レーザー（１）の直接変調を介
し、レーザー空洞の緩和発振の第１ピークに対応するパ
ルスが発生され、そのパルスは空洞内での飛行時間より
長いパルス幅を有し、そのため後の方では異なるパルス
部分の間で重なり合いが起こり、各々が１飛行時間に対
応し、そのようなパルスが負の高分散を有するファイバ
ー（８）内に通され、チャープによる位相効果を補償す
る超短光パルスの発生方法であって、変形制限されたパ
ルスを得るために、パルスの中心ピークを強め、その列
の影響を最小にするように干渉する場を、重なり合って
いるパルス部分が生じるようにレーザー空洞長の値が熱
的に調整される該超短光パルス発生方法。 - 【請求項２】 パルスの中心ピークを強め、その列の発
生を最小にする前記干渉条件が生じる全ての値の中で、
レーザー（１）の最適動作温度に最も近い値に、レーザ
ー空洞の光学的長さが熱的に調整されることを特徴とす
る請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 空洞長の熱的な調整が、温度コントロー
ル装置（１２）によりなされ、レーザー（１）がパルス
発生装置の較正時に与えられることを特徴とする請求項
１または２に記載の方法。 - 【請求項４】 複数のチャンネルが伝送され、これらの
チャンネルの各々が、全体のビットレートに対して相対
的に低いビットレートで自ら繰り返す超短光パルスの連
続により表わされる情報を伝え、そして、ポンプパルス
と非線形媒体として動作する光ファイバー内に導かれる
チャンネルのパルスが重なり合うことを基にして、完全
に光学的なデマルチプレクシングが行われる高ビットレ
ート光通信システムであって、伝送される超短パルスと
ポンプパルスが前記請求項のいずれか１つによる方法で
発生される該高ビットレート光通信システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT94TO000104A IT1267397B1 (it) | 1994-02-22 | 1994-02-22 | Procedimento per la generazione di impulsi ottici ultracorti. |
| IT94A000104 | 1994-02-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07248512A true JPH07248512A (ja) | 1995-09-26 |
| JP2681455B2 JP2681455B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=11412169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7056803A Expired - Fee Related JP2681455B2 (ja) | 1994-02-22 | 1995-02-22 | 超短光パルスの発生方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5548603A (ja) |
| EP (1) | EP0668640B1 (ja) |
| JP (1) | JP2681455B2 (ja) |
| CA (1) | CA2143051C (ja) |
| DE (2) | DE69500533T2 (ja) |
| IT (1) | IT1267397B1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012084824A (ja) * | 2010-10-12 | 2012-04-26 | Oclaro Technology Ltd | 電子部品の温度制御 |
| JP2019513306A (ja) * | 2016-03-31 | 2019-05-23 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | 強度パルス形状修正を利用する超高速パルスレーザーシステム |
| JP2019522377A (ja) * | 2016-07-20 | 2019-08-08 | イリシオメ | 短又は超短光パルスを生成するシステム |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5663822A (en) * | 1995-06-14 | 1997-09-02 | Mci Corporation | Optical comb generator using optical white noise source |
| US5808770A (en) * | 1995-12-29 | 1998-09-15 | Lucent Technologies, Inc. | Method and apparatus for using on-off-keying using laser relaxation oscillation |
| IT1286140B1 (it) * | 1996-07-02 | 1998-07-07 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Procedimento e dispositivo per la generazione di impulsi ottici ultracorti. |
| US6226114B1 (en) * | 1998-07-02 | 2001-05-01 | Scientific-Atlanta, Inc. | Temperature compensation for uncooled laser |
| WO2000041372A2 (en) | 1998-12-30 | 2000-07-13 | Futurewave, Inc. | Constant envelope modulation communication system |
| US6542678B2 (en) * | 2001-03-19 | 2003-04-01 | Lucent Technologies, Inc. | High-dispersion fibers for high-speed transmission |
| KR100474839B1 (ko) * | 2001-03-28 | 2005-03-08 | 삼성전자주식회사 | 광 발진 장치 |
| US7078940B2 (en) * | 2004-06-02 | 2006-07-18 | Lucent Technologies Inc. | Current comb generator |
| US8937976B2 (en) | 2012-08-15 | 2015-01-20 | Northrop Grumman Systems Corp. | Tunable system for generating an optical pulse based on a double-pass semiconductor optical amplifier |
| WO2015071379A1 (en) * | 2013-11-13 | 2015-05-21 | Danmarks Tekniske Universitet | Method for generating a compressed optical pulse |
| US9602218B2 (en) * | 2014-07-25 | 2017-03-21 | Arris Enterprises, Inc. | Directly modulated laser with dispersion compensation |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03102311A (ja) * | 1989-09-18 | 1991-04-26 | Fujitsu Ltd | 光ビーム走査装置 |
| US5014015A (en) * | 1989-12-05 | 1991-05-07 | Tektronix, Inc. | Ultra-short optical pulse source |
| US5212698A (en) * | 1990-05-02 | 1993-05-18 | Spectra-Physics Lasers, Incorporated | Dispersion compensation for ultrashort pulse generation in tuneable lasers |
| US5095487A (en) * | 1990-12-14 | 1992-03-10 | The University Of Rochester | System for generating pluralities of optical pulses with predetermined frequencies in a temporally and spatially overlapped relationship |
| US5400350A (en) * | 1994-03-31 | 1995-03-21 | Imra America, Inc. | Method and apparatus for generating high energy ultrashort pulses |
-
1994
- 1994-02-22 IT IT94TO000104A patent/IT1267397B1/it active IP Right Grant
- 1994-12-22 US US08/362,153 patent/US5548603A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-02-21 EP EP95102410A patent/EP0668640B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-02-21 CA CA002143051A patent/CA2143051C/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-02-21 DE DE69500533T patent/DE69500533T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-02-21 DE DE0668640T patent/DE668640T1/de active Pending
- 1995-02-22 JP JP7056803A patent/JP2681455B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012084824A (ja) * | 2010-10-12 | 2012-04-26 | Oclaro Technology Ltd | 電子部品の温度制御 |
| US8707714B2 (en) | 2010-10-12 | 2014-04-29 | Nadhum Kadhum ZAYER | Component temperature control |
| JP2019513306A (ja) * | 2016-03-31 | 2019-05-23 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | 強度パルス形状修正を利用する超高速パルスレーザーシステム |
| JP2019522377A (ja) * | 2016-07-20 | 2019-08-08 | イリシオメ | 短又は超短光パルスを生成するシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2681455B2 (ja) | 1997-11-26 |
| CA2143051C (en) | 1999-03-16 |
| DE69500533D1 (de) | 1997-09-18 |
| ITTO940104A1 (it) | 1995-08-22 |
| US5548603A (en) | 1996-08-20 |
| IT1267397B1 (it) | 1997-02-05 |
| EP0668640A1 (en) | 1995-08-23 |
| EP0668640B1 (en) | 1997-08-13 |
| DE668640T1 (de) | 1996-02-15 |
| DE69500533T2 (de) | 1998-01-22 |
| CA2143051A1 (en) | 1995-08-23 |
| ITTO940104A0 (it) | 1994-02-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5625722A (en) | Method and apparatus for generating data encoded pulses in return-to-zero format | |
| Dudley et al. | Complete characterization of ultrashort pulse sources at 1550 nm | |
| JP2681455B2 (ja) | 超短光パルスの発生方法 | |
| CA1253210A (en) | Generation of a sequence of optical pulses and communication system using such pulses | |
| US5508845A (en) | Quasi-soliton communication system | |
| EP1227363B1 (en) | Nonlinear optical loop mirror | |
| Liu et al. | Generation of an extremely short single mode pulse (∼ 2 ps) by fiber compression of a gain‐switched pulse from a 1.3 μm distributed‐feedback laser diode | |
| EP0817409A2 (en) | Method and device for the generation of ultrashort optical pulses | |
| JP3369833B2 (ja) | 光パルス発生装置 | |
| Hui et al. | Generation of ultrahigh-speed tunable-rate optical pulses using strongly gain-coupled dual-wavelength DFB laser diodes | |
| US20030043431A1 (en) | Simultaneous demultiplexing and clock recovery of high-speed OTDM signals using a tandem electro-absorption modulator | |
| Arahira et al. | Generation of synchronized subterahertz optical pulse trains by repetition-frequency multiplication of a subharmonic synchronous mode-locked semiconductor laser diode using fiber dispersion | |
| JP2007124026A (ja) | 光クロック信号抽出方法及び光クロック信号抽出装置 | |
| Arahira et al. | Generation and stabilization of ultrafast optical pulse trains with monolithic mode-locked laser diodes | |
| Le et al. | Ultrawideband signal generation based on directly modulated semiconductor laser and optical filtering | |
| Schell et al. | 540 fs light pulses at 1.5/spl mu/m with variable repetition rate using a tuneable twin guide laser and soliton compression in a dispersion decreasing fiber | |
| Edirisinghe et al. | Stabilised 10 GHz rationally mode-locked erbium fibre laser and its use in a 40 Gbit/s RZ data transmission system over 240 km of standard fibre | |
| JPH07170232A (ja) | 光フィルタ制御回路 | |
| Kim et al. | Ultrahigh-speed fiber-integrated semiconductor ring laser | |
| Yamamoto et al. | 1.28 Tbit/s—70‐km OTDM femtosecond‐pulse transmission using third‐and fourth‐order simultaneous dispersion compensation with a phase modulator | |
| Yiannopoulos et al. | Repetition rate upgrade for optical sources | |
| JP4865181B2 (ja) | 放物線パルス通信システムおよび方法 | |
| Tadakuma et al. | High Repetition-Rate Ultra Short-Pulse Train Generation by Short Comb-like Dispersion Profiled Fiber Using High-Nonlinearity DSF | |
| Shan et al. | Comparison of soliton sources for communication applications | |
| Aida et al. | Time shared lightwave reference frequency distribution for photonics networks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |