JPH08146474A - 光パルス生成方法及びその装置 - Google Patents
光パルス生成方法及びその装置Info
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- JPH08146474A JPH08146474A JP6288350A JP28835094A JPH08146474A JP H08146474 A JPH08146474 A JP H08146474A JP 6288350 A JP6288350 A JP 6288350A JP 28835094 A JP28835094 A JP 28835094A JP H08146474 A JPH08146474 A JP H08146474A
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- Japan
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- optical
- light
- pulse
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- optical pulse
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 時間幅が短くかつ光強度が高く、しかも雑音
のない光パルスを生成し得る方法及びその装置を提供す
る。 【構成】 光源１より時間幅の短い光パルスを発生さ
せ、光増幅器２により該光パルスの光強度を光ソリトン
が生じる光強度以上に増幅し、該増幅後の光パルスを異
常分散特性を有する光ファイバ３に入射して光ソリトン
を形成するとともにその自己周波数シフト効果により増
幅に伴う雑音光の波長からシフトさせ、光フィルタ４に
よって前記光ファイバ３からの出射光のうち雑音光の波
長成分を遮断することにより、時間幅が短くかつ光強度
が高く、しかも雑音のない光パルスを生成する。
のない光パルスを生成し得る方法及びその装置を提供す
る。 【構成】 光源１より時間幅の短い光パルスを発生さ
せ、光増幅器２により該光パルスの光強度を光ソリトン
が生じる光強度以上に増幅し、該増幅後の光パルスを異
常分散特性を有する光ファイバ３に入射して光ソリトン
を形成するとともにその自己周波数シフト効果により増
幅に伴う雑音光の波長からシフトさせ、光フィルタ４に
よって前記光ファイバ３からの出射光のうち雑音光の波
長成分を遮断することにより、時間幅が短くかつ光強度
が高く、しかも雑音のない光パルスを生成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に光通信や光計測等
に必要とされる、時間幅が１ピコ秒以下で光強度が高い
光パルスを生成する方法及びその装置に関するものであ
る。
に必要とされる、時間幅が１ピコ秒以下で光強度が高い
光パルスを生成する方法及びその装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】光パルス信号を光ファイバ中を伝搬させ
る光通信において、通信容量を増大させ、かつ長距離通
信を行うためには雑音の少ない光パルス信号が必要であ
った。また、光計測を高精度に行うためには探針（プロ
ーブ）光パルスに含まれる雑音が少ないことが必要であ
った。
る光通信において、通信容量を増大させ、かつ長距離通
信を行うためには雑音の少ない光パルス信号が必要であ
った。また、光計測を高精度に行うためには探針（プロ
ーブ）光パルスに含まれる雑音が少ないことが必要であ
った。
【０００３】これらの光パルスには高い光強度が要求さ
れるため、光増幅器を用いて光強度を増加させることが
行われるが、光増幅器を用いると、増幅に関わる誘導放
出による光を発生する以外に自然放出による雑音光を発
生するという問題があり、また、増幅により波形が歪ん
で雑音光となるという問題があった。
れるため、光増幅器を用いて光強度を増加させることが
行われるが、光増幅器を用いると、増幅に関わる誘導放
出による光を発生する以外に自然放出による雑音光を発
生するという問題があり、また、増幅により波形が歪ん
で雑音光となるという問題があった。
【０００４】これらの雑音光は信号光パルスと同一波長
の成分を多く含むため、光フィルタ等により除去するこ
とはできなかった。また、これらの雑音光は時間幅が非
常に短いため、光スイッチ等により時間的に波形整形し
たり、除去することは非常に困難であった。
の成分を多く含むため、光フィルタ等により除去するこ
とはできなかった。また、これらの雑音光は時間幅が非
常に短いため、光スイッチ等により時間的に波形整形し
たり、除去することは非常に困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、時間
幅が短くかつ光強度が高く、しかも雑音のない光パルス
を生成し得る方法及びその装置を提供することにある。
幅が短くかつ光強度が高く、しかも雑音のない光パルス
を生成し得る方法及びその装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】現在、用いられている、
石英を主成分とする光ファイバの群速度分散（波長によ
り伝搬速度が異なる現象）は、光の波長がおよそ１．３
μｍ（構造を工夫した光ファイバではおよそ１．５μ
ｍ）よりも長波長である波長域において、長波長の光ほ
ど伝搬速度が遅くなる異常分散特性を示す。一方、高強
度の光パルスが光ファイバ中を伝搬すると自己位相変調
効果により、光パルスの前側では波長が長波長側に、後
ろ側では短波長側に変化する。
石英を主成分とする光ファイバの群速度分散（波長によ
り伝搬速度が異なる現象）は、光の波長がおよそ１．３
μｍ（構造を工夫した光ファイバではおよそ１．５μ
ｍ）よりも長波長である波長域において、長波長の光ほ
ど伝搬速度が遅くなる異常分散特性を示す。一方、高強
度の光パルスが光ファイバ中を伝搬すると自己位相変調
効果により、光パルスの前側では波長が長波長側に、後
ろ側では短波長側に変化する。
【０００７】前述した異常分散と自己位相変調効果が同
時に存在する場合、光パルスの前側は長波長であるため
に遅れ、後ろ側は短波長であるために進む。このため、
光パルスは時間的に圧縮され、この圧縮の効果と群速度
分散による広がりの効果とが釣り合ったところで安定に
なる。この際、得られる非常に時間幅の短い光パルスを
光ソリトンという（例えば、Appl.Opt., Vol.23, 1984,
A.Hasegawa, p3302参照）。
時に存在する場合、光パルスの前側は長波長であるため
に遅れ、後ろ側は短波長であるために進む。このため、
光パルスは時間的に圧縮され、この圧縮の効果と群速度
分散による広がりの効果とが釣り合ったところで安定に
なる。この際、得られる非常に時間幅の短い光パルスを
光ソリトンという（例えば、Appl.Opt., Vol.23, 1984,
A.Hasegawa, p3302参照）。
【０００８】また、光ソリトンには自己周波数シフト効
果といい、光ファイバを伝搬中にその波長（即ち、周波
数）が伝搬に伴って長波長側（低い周波数）にずれてい
く、具体的にはパルスの時間幅の４乗に逆比例してずれ
ていく現象がある（例えば、Opt.Lett., Vol.11, 1986,
J.P.Gordon, p662 参照）。
果といい、光ファイバを伝搬中にその波長（即ち、周波
数）が伝搬に伴って長波長側（低い周波数）にずれてい
く、具体的にはパルスの時間幅の４乗に逆比例してずれ
ていく現象がある（例えば、Opt.Lett., Vol.11, 1986,
J.P.Gordon, p662 参照）。
【０００９】そこで、本発明の請求項１では、時間幅の
短い光パルスを発生させ、該光パルスの光強度を光ソリ
トンが生じる光強度以上に増幅し、該増幅後の光パルス
を異常分散特性を有する光ファイバに入射して光ソリト
ンを形成するとともにその自己周波数シフト効果により
増幅に伴う雑音光の波長からシフトさせ、前記光ファイ
バからの出射光のうち雑音光の波長成分のみを遮断する
光パルス生成方法を提案する。
短い光パルスを発生させ、該光パルスの光強度を光ソリ
トンが生じる光強度以上に増幅し、該増幅後の光パルス
を異常分散特性を有する光ファイバに入射して光ソリト
ンを形成するとともにその自己周波数シフト効果により
増幅に伴う雑音光の波長からシフトさせ、前記光ファイ
バからの出射光のうち雑音光の波長成分のみを遮断する
光パルス生成方法を提案する。
【００１０】また、本発明の請求項２では、時間幅の短
い光パルスを発生する光源と、前記光パルスの光強度を
光ソリトンが生じる光強度以上に増幅する光増幅器と、
該増幅後の光パルスが一端より入射するように配置され
た異常分散特性を有する光ファイバと、該光ファイバの
他端側に配置され、増幅に伴う雑音光の波長成分を遮断
する光フィルタとを備えた光パルス生成装置を提案す
る。
い光パルスを発生する光源と、前記光パルスの光強度を
光ソリトンが生じる光強度以上に増幅する光増幅器と、
該増幅後の光パルスが一端より入射するように配置され
た異常分散特性を有する光ファイバと、該光ファイバの
他端側に配置され、増幅に伴う雑音光の波長成分を遮断
する光フィルタとを備えた光パルス生成装置を提案す
る。
【００１１】また、本発明の請求項３では、光ファイバ
に光増幅器を兼用させた請求項２記載の光パルス生成装
置を提案する。
に光増幅器を兼用させた請求項２記載の光パルス生成装
置を提案する。
【００１２】また、本発明の請求項４では、光フィルタ
として、雑音光の波長を阻止帯域とする帯域阻止光フィ
ルタもしくは雑音光の波長を阻止帯域に含む低域通過光
フィルタを用いた請求項２又は３記載の光パルス生成装
置を提案する。
として、雑音光の波長を阻止帯域とする帯域阻止光フィ
ルタもしくは雑音光の波長を阻止帯域に含む低域通過光
フィルタを用いた請求項２又は３記載の光パルス生成装
置を提案する。
【００１３】
【作用】本発明の請求項１によれば、時間幅が短く光強
度の高い光パルスから、異常分散特性を有する光ファイ
バによって非常に時間幅の短い光ソリトンを形成すると
ともにその波長を雑音光の波長からシフトさせ、雑音光
の波長成分のみを遮断することにより、時間幅が短くか
つ光強度が高く、しかも雑音のない光パルスを生成する
ことができる。
度の高い光パルスから、異常分散特性を有する光ファイ
バによって非常に時間幅の短い光ソリトンを形成すると
ともにその波長を雑音光の波長からシフトさせ、雑音光
の波長成分のみを遮断することにより、時間幅が短くか
つ光強度が高く、しかも雑音のない光パルスを生成する
ことができる。
【００１４】また、請求項２によれば、時間幅が短くか
つ光強度が高く、しかも雑音のない光パルスを生成し得
る光パルス生成装置を実現できる。
つ光強度が高く、しかも雑音のない光パルスを生成し得
る光パルス生成装置を実現できる。
【００１５】また、請求項３によれば、構成を簡素化で
きるとともに光パルスの時間幅を短くすることができ
る。
きるとともに光パルスの時間幅を短くすることができ
る。
【００１６】また、請求項４によれば、雑音光の波長は
変化しないため、光パルスの周波数シフト量に拘らず同
一の光フィルタを用いることができ、各種の光強度、パ
ルス幅の光パルスに対応させることができる。
変化しないため、光パルスの周波数シフト量に拘らず同
一の光フィルタを用いることができ、各種の光強度、パ
ルス幅の光パルスに対応させることができる。
【００１７】
【実施例】図１は本発明の光パルス生成装置の一実施例
を示すもので、図中、１は光源、２は光増幅器、３は光
ファイバ、４は光フィルタである。
を示すもので、図中、１は光源、２は光増幅器、３は光
ファイバ、４は光フィルタである。
【００１８】光源１は、時間幅の短い光パルスを発生す
るためのものであり、ＤＦＢ構造の半導体レーザ、ファ
イバレーザ等を用いることができる。また、これらから
発生した光パルスを各種のパルス圧縮装置によりさらに
細い光パルスとしたものを用いても良い。
るためのものであり、ＤＦＢ構造の半導体レーザ、ファ
イバレーザ等を用いることができる。また、これらから
発生した光パルスを各種のパルス圧縮装置によりさらに
細い光パルスとしたものを用いても良い。
【００１９】光増幅器２は、光源１より発生した光パル
スを光のまま、その光強度が光ソリトンを生じる光強度
以上に増幅するためのものであり、エルビウム添加光フ
ァイバ増幅器（ＥＤＦＡ）、半導体光増幅器等を用いる
ことができる。
スを光のまま、その光強度が光ソリトンを生じる光強度
以上に増幅するためのものであり、エルビウム添加光フ
ァイバ増幅器（ＥＤＦＡ）、半導体光増幅器等を用いる
ことができる。
【００２０】光ファイバ３は、光パルスの波長（光源の
波長）において異常分散特性を有するものであり、増幅
後の光パルスが一端より入射するように配置される。こ
のような光ファイバとしては、石英系の分散シフト型光
ファイバを用いることができる。
波長）において異常分散特性を有するものであり、増幅
後の光パルスが一端より入射するように配置される。こ
のような光ファイバとしては、石英系の分散シフト型光
ファイバを用いることができる。
【００２１】光フィルタ４は、増幅に伴う雑音光の波長
成分を遮断するためのもの、ここでは雑音光の波長を阻
止帯域とする帯域阻止光フィルタであり、ファイバグレ
ーティング、干渉多層膜フィルタ、ファブリペロー（Fa
bry-Perot ）共振器、媒質（色素やイオンなど）の吸収
を用いたフィルタ等を用いることができる。なお、光フ
ィルタ４として、シフト後の光パルスの波長を通過帯域
とする帯域通過光フィルタあるいは雑音光の波長を阻止
帯域に含む低域通過光フィルタを用いることもできる。
成分を遮断するためのもの、ここでは雑音光の波長を阻
止帯域とする帯域阻止光フィルタであり、ファイバグレ
ーティング、干渉多層膜フィルタ、ファブリペロー（Fa
bry-Perot ）共振器、媒質（色素やイオンなど）の吸収
を用いたフィルタ等を用いることができる。なお、光フ
ィルタ４として、シフト後の光パルスの波長を通過帯域
とする帯域通過光フィルタあるいは雑音光の波長を阻止
帯域に含む低域通過光フィルタを用いることもできる。
【００２２】これを動作させるには、光源１より時間幅
５ピコ秒（ｐｓ）以下の光パルスを発生させ、光増幅器
２によって光ソリトンが生じる光強度以上にその光強度
を増加させる。図２(a)(b)は光ファイバ３の入力端にお
ける光パルスの波形及びスペクトルの一例を示すもの
で、パルス幅が約０．３ｐｓで、パルスの裾に雑音成分
を有する光ソリトンが生じている。
５ピコ秒（ｐｓ）以下の光パルスを発生させ、光増幅器
２によって光ソリトンが生じる光強度以上にその光強度
を増加させる。図２(a)(b)は光ファイバ３の入力端にお
ける光パルスの波形及びスペクトルの一例を示すもの
で、パルス幅が約０．３ｐｓで、パルスの裾に雑音成分
を有する光ソリトンが生じている。
【００２３】この光ソリトンを光ファイバ３に入射させ
て伝搬させると、ソリトンパルスは自己周波数シフト効
果により周波数（波長）が変化するが、雑音光（成分）
の周波数は変化しない。図３(a)(b)は長さ３ｋｍの光フ
ァイバ３の出力端における光パルスの波形及びスペクト
ルの一例を示すもので、光ソリトンと雑音光の周波数
（波長）が明確に分離していることが分かる。
て伝搬させると、ソリトンパルスは自己周波数シフト効
果により周波数（波長）が変化するが、雑音光（成分）
の周波数は変化しない。図３(a)(b)は長さ３ｋｍの光フ
ァイバ３の出力端における光パルスの波形及びスペクト
ルの一例を示すもので、光ソリトンと雑音光の周波数
（波長）が明確に分離していることが分かる。
【００２４】最後に、光ファイバ３より出力された光パ
ルスを光フィルタ４に入射して雑音光を除去する。図４
(a)(b)は光フィルタ４通過後の光パルスの波形及びスペ
クトルの一例を示すものである。なお、図４(b) 中の点
線は光フィルタ４の模式的な特性を示すものである。
ルスを光フィルタ４に入射して雑音光を除去する。図４
(a)(b)は光フィルタ４通過後の光パルスの波形及びスペ
クトルの一例を示すものである。なお、図４(b) 中の点
線は光フィルタ４の模式的な特性を示すものである。
【００２５】雑音除去の効果を明らかにするため、図２
(a) 、図３(a) 、図４(a) における光パルスを拡大して
図５に示す。なお、図３(a) 、図４(a) における光パル
スの光強度が図２(a) のものに比べて低いのは、光ファ
イバ３の伝搬損失によるものである。この損失分は、光
増幅器２の利得を上げることで補償できる。
(a) 、図３(a) 、図４(a) における光パルスを拡大して
図５に示す。なお、図３(a) 、図４(a) における光パル
スの光強度が図２(a) のものに比べて低いのは、光ファ
イバ３の伝搬損失によるものである。この損失分は、光
増幅器２の利得を上げることで補償できる。
【００２６】なお、前記実施例において、光ファイバ３
に光増幅器２の機能を持たせるようにすることもでき
る。
に光増幅器２の機能を持たせるようにすることもでき
る。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
よれば、時間幅が短く光強度の高い光パルスから、異常
分散特性を有する光ファイバによって非常に時間幅の短
い光ソリトンを形成するとともにその波長を雑音光の波
長からシフトさせ、雑音光の波長成分のみを遮断するこ
とにより、時間幅が短くかつ光強度が高く、しかも雑音
のない光パルスを生成することができる。
よれば、時間幅が短く光強度の高い光パルスから、異常
分散特性を有する光ファイバによって非常に時間幅の短
い光ソリトンを形成するとともにその波長を雑音光の波
長からシフトさせ、雑音光の波長成分のみを遮断するこ
とにより、時間幅が短くかつ光強度が高く、しかも雑音
のない光パルスを生成することができる。
【００２８】また、本発明の請求項２によれば、時間幅
が短くかつ光強度が高く、しかも雑音のない光パルスを
生成し得る光パルス生成装置を実現できる。
が短くかつ光強度が高く、しかも雑音のない光パルスを
生成し得る光パルス生成装置を実現できる。
【００２９】また、本発明の請求項３によれば、構成を
簡素化できるとともに光パルスの時間幅を短くすること
ができる。
簡素化できるとともに光パルスの時間幅を短くすること
ができる。
【００３０】また、本発明の請求項４によれば、周波数
シフト量に拘らず同一の光フィルタを用いることがで
き、各種の光強度、パルス幅の光パルスに対応させるこ
とができる。
シフト量に拘らず同一の光フィルタを用いることがで
き、各種の光強度、パルス幅の光パルスに対応させるこ
とができる。
【図１】本発明の光パルス生成装置の一実施例を示す構
成図
成図
【図２】図１の光ファイバ入力端における光パルスの波
形及びスペクトルの一例を示す図
形及びスペクトルの一例を示す図
【図３】図１の光ファイバ出力端における光パルスの波
形及びスペクトルの一例を示す図
形及びスペクトルの一例を示す図
【図４】図１の光フィルタ通過後における光パルスの波
形及びスペクトルの一例を示す図
形及びスペクトルの一例を示す図
【図５】図２〜４中の光パルスの波形の拡大図
１…光源、２…光増幅器、３…光ファイバ、４…光フィ
ルタ。
ルタ。
Claims (4)
- 【請求項１】 時間幅の短い光パルスを発生させ、 該光パルスの光強度を光ソリトンが生じる光強度以上に
増幅し、 該増幅後の光パルスを異常分散特性を有する光ファイバ
に入射して光ソリトンを形成するとともにその自己周波
数シフト効果により増幅に伴う雑音光の波長からシフト
させ、 前記光ファイバからの出射光のうち雑音光の波長成分を
遮断することを特徴とする光パルス生成方法。 - 【請求項２】 時間幅の短い光パルスを発生する光源
と、 前記光パルスの光強度を光ソリトンが生じる光強度以上
に増幅する光増幅器と、 該増幅後の光パルスが一端より入射するように配置され
た異常分散特性を有する光ファイバと、 該光ファイバの他端側に配置され、増幅に伴う雑音光の
波長成分を遮断する光フィルタとを備えたことを特徴と
する光パルス生成装置。 - 【請求項３】 光ファイバに光増幅器を兼用させたこと
を特徴とする請求項２記載の光パルス生成装置。 - 【請求項４】 光フィルタとして、雑音光の波長を阻止
帯域とする帯域阻止光フィルタもしくは雑音光の波長を
阻止帯域に含む低域通過光フィルタを用いたことを特徴
とする請求項２又は３記載の光パルス生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6288350A JPH08146474A (ja) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | 光パルス生成方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6288350A JPH08146474A (ja) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | 光パルス生成方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08146474A true JPH08146474A (ja) | 1996-06-07 |
Family
ID=17729076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6288350A Pending JPH08146474A (ja) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | 光パルス生成方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08146474A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1118904A1 (en) * | 1998-09-29 | 2001-07-25 | Japan Science and Technology Corporation | Variable wavelength short pulse light generating device and method |
| EP1288705A2 (en) * | 2001-08-28 | 2003-03-05 | Nippon Telegraph and Telephone Corporation | Wavelength tunable light source and pulse light source |
| US8009706B2 (en) | 2007-10-31 | 2011-08-30 | Panasonic Corporation | Fiber laser light source |
| EP2375595A1 (en) * | 2002-06-11 | 2011-10-12 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Soliton purifier |
| US8993919B2 (en) | 2010-04-20 | 2015-03-31 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Laser source and laser beam machine |
| JP2019528468A (ja) * | 2016-07-26 | 2019-10-10 | サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィック | フェムト秒レーザー源 |
-
1994
- 1994-11-22 JP JP6288350A patent/JPH08146474A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP1118904A4 (en) * | 1998-09-29 | 2005-10-19 | Japan Science & Tech Agency | DEVICE FOR PRODUCING SHORT LIGHT PULSE WITH VARIABLE WAVELENGTH AND A PROCESS |
| EP1288705A2 (en) * | 2001-08-28 | 2003-03-05 | Nippon Telegraph and Telephone Corporation | Wavelength tunable light source and pulse light source |
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| JP2019528468A (ja) * | 2016-07-26 | 2019-10-10 | サントル ナショナル ドゥ ラ ルシェルシュ シアンティフィック | フェムト秒レーザー源 |
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