JPH0870151A - モード同期レーザ - Google Patents
モード同期レーザInfo
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- JPH0870151A JPH0870151A JP6205476A JP20547694A JPH0870151A JP H0870151 A JPH0870151 A JP H0870151A JP 6205476 A JP6205476 A JP 6205476A JP 20547694 A JP20547694 A JP 20547694A JP H0870151 A JPH0870151 A JP H0870151A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、光変調器の周波数特性から得られる
時間幅よりも短い光パルスを発生することのできる強制
モード同期レーザを提供することを目的とする。 【構成】モード同期レーザにおいて、光が、モード同期
用光変調器、所定量の正の分散領域、光強度が強くなる
と透過率が小さくなる非線形媒質及び分散の大きさが前
記所定量と同一の第１の負の分散領域の順序で通過する
ように前記各要素を配置して構成する。
時間幅よりも短い光パルスを発生することのできる強制
モード同期レーザを提供することを目的とする。 【構成】モード同期レーザにおいて、光が、モード同期
用光変調器、所定量の正の分散領域、光強度が強くなる
と透過率が小さくなる非線形媒質及び分散の大きさが前
記所定量と同一の第１の負の分散領域の順序で通過する
ように前記各要素を配置して構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はモード同期レーザに関
し、特に光変調器で共振器内を往復又は循環している光
の透過率に変調を与える強制モード同期レーザに関す
る。
し、特に光変調器で共振器内を往復又は循環している光
の透過率に変調を与える強制モード同期レーザに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】通常のレーザ発振では、レーザ媒質の利
得帯域が広いために、多くの周波数で同時に発振する所
謂多モード同時発振になることが多い。この広帯域な多
モード同時発振を利用して、極短時間のパルス発光を得
ることをレーザのモード同期と呼んでおり、強制モード
同期と受動モード同期に大別される。
得帯域が広いために、多くの周波数で同時に発振する所
謂多モード同時発振になることが多い。この広帯域な多
モード同時発振を利用して、極短時間のパルス発光を得
ることをレーザのモード同期と呼んでおり、強制モード
同期と受動モード同期に大別される。
【０００３】受動モード同期レーザは、共振器内にモー
ドロッカーとして可飽和吸収体を配置する。可飽和吸収
体というのは、光の強度が強くなるのに応じて光の透過
率が増大するような材料のことである。
ドロッカーとして可飽和吸収体を配置する。可飽和吸収
体というのは、光の強度が強くなるのに応じて光の透過
率が増大するような材料のことである。
【０００４】受動モード同期では、可飽和吸収体の透過
率の変化は、パルスの形にある程度フォローするので非
常に速くなる。その結果、短パルス発生には通常の強制
モード同期レーザよりも向いている。
率の変化は、パルスの形にある程度フォローするので非
常に速くなる。その結果、短パルス発生には通常の強制
モード同期レーザよりも向いている。
【０００５】しかし、受動モード同期レーザでは、発振
周波数が共振器長により固定されるため、周波数を制御
して外部信号に同期させることができないという問題が
ある。
周波数が共振器長により固定されるため、周波数を制御
して外部信号に同期させることができないという問題が
ある。
【０００６】一方、強制モード同期レーザは、レーザ共
振器内に発生する多数の縦モードの相対位相を固定して
短い光パルスを作るように、共振器内に光変調器を挿入
することにより構成される。
振器内に発生する多数の縦モードの相対位相を固定して
短い光パルスを作るように、共振器内に光変調器を挿入
することにより構成される。
【０００７】図５に従来のファイバリング形モード同期
レーザの構成を示す。例えば半導体材料等の光利得媒質
４と光強度変調器等の光変調器６をシングルモード光フ
ァイバ８でリング状に接続して、ファイバリング形の強
制モード同期レーザ２が構成される。
レーザの構成を示す。例えば半導体材料等の光利得媒質
４と光強度変調器等の光変調器６をシングルモード光フ
ァイバ８でリング状に接続して、ファイバリング形の強
制モード同期レーザ２が構成される。
【０００８】この構成で光変調器６はモードロッカーと
して作用する。即ち、光が共振器内を周回するのに同期
して光変調器６の透過率を制御する。そうすると、一旦
透過率の大きい瞬間に光変調器６を通過した光は、その
後１周する毎に大きい透過率を感じ、逆に透過率の小さ
い瞬間に通過した光は常に小さい透過率を感じることに
なる。その結果、光利得媒質４の持つ利得との兼ね合い
で、光は透過率の高いところに集中して遂にはパルス状
となり、短い光パルスを作ることができる。
して作用する。即ち、光が共振器内を周回するのに同期
して光変調器６の透過率を制御する。そうすると、一旦
透過率の大きい瞬間に光変調器６を通過した光は、その
後１周する毎に大きい透過率を感じ、逆に透過率の小さ
い瞬間に通過した光は常に小さい透過率を感じることに
なる。その結果、光利得媒質４の持つ利得との兼ね合い
で、光は透過率の高いところに集中して遂にはパルス状
となり、短い光パルスを作ることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】例えば、モードロッカ
ーとして光強度変調器を使用すると、より多くの縦モー
ドを励振することによってパルスが短くなり、変調器で
の光損失が減少するため、光変調器自体はパルスを短く
するように作用する。
ーとして光強度変調器を使用すると、より多くの縦モー
ドを励振することによってパルスが短くなり、変調器で
の光損失が減少するため、光変調器自体はパルスを短く
するように作用する。
【００１０】一方、パルスが短くなると縦モードの数が
増え、波長スペクトルの幅が広がるため、レーザ共振器
の利得の幅によって決まる限界のため十分な利得を得ら
れなくなり、パルスを短くする効果は抑圧される。
増え、波長スペクトルの幅が広がるため、レーザ共振器
の利得の幅によって決まる限界のため十分な利得を得ら
れなくなり、パルスを短くする効果は抑圧される。
【００１１】結果として、一定のスペクトル幅を持つ利
得媒質を使用した場合、光変調器の変調速度の限界によ
ってパルス幅の下限が決まり、それ以上の短いパルスを
発生させることはできない。即ち、強制モード同期だけ
では、パルス幅を十分短くすることは困難である。
得媒質を使用した場合、光変調器の変調速度の限界によ
ってパルス幅の下限が決まり、それ以上の短いパルスを
発生させることはできない。即ち、強制モード同期だけ
では、パルス幅を十分短くすることは困難である。
【００１２】特に、光利得媒質４として半導体材料を使
用した場合には、その利得の緩和時間が短いため、光利
得媒質を通過するとパルス波形が鈍り、光変調器の応答
速度とほぼ同じ幅のパルスしか発生させることができな
いという問題があった。
用した場合には、その利得の緩和時間が短いため、光利
得媒質を通過するとパルス波形が鈍り、光変調器の応答
速度とほぼ同じ幅のパルスしか発生させることができな
いという問題があった。
【００１３】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、光変調器の周波数
特性から得られる時間幅よりも短い光パルスを発生する
ことのできるモード同期レーザを提供することである。
のであり、その目的とするところは、光変調器の周波数
特性から得られる時間幅よりも短い光パルスを発生する
ことのできるモード同期レーザを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、光が、モード
同期用光変調器、所定量の正の分散領域、光強度が強く
なると透過率が小さくなる非線形媒質及び分散の大きさ
が前記所定量と同一で符号が反対の第１の負の分散領域
の順序で通過するように前記各要素を配置したことを特
徴とするモード同期レーザを提供する。
同期用光変調器、所定量の正の分散領域、光強度が強く
なると透過率が小さくなる非線形媒質及び分散の大きさ
が前記所定量と同一で符号が反対の第１の負の分散領域
の順序で通過するように前記各要素を配置したことを特
徴とするモード同期レーザを提供する。
【００１５】好ましくは、非線形媒質は利得の緩和時間
の短い半導体材料等の光利得媒質から構成する。また、
正の分散領域と負の分散領域とを入れ替えて構成しても
よい。
の短い半導体材料等の光利得媒質から構成する。また、
正の分散領域と負の分散領域とを入れ替えて構成しても
よい。
【００１６】
【作用】光が正の分散領域を通過すると、波長の長い部
分の光は進行が速く、波長の短い部分の光は進行が遅い
ため、パルス内の前部の光は波長が長く後部の光は波長
が短くなり、所謂光波長のチャーピングが発生する。
分の光は進行が速く、波長の短い部分の光は進行が遅い
ため、パルス内の前部の光は波長が長く後部の光は波長
が短くなり、所謂光波長のチャーピングが発生する。
【００１７】このような光が、光強度が強くなると透過
率が小さくなる非線形媒質を通過すると、光パルスの強
度が中心部で抑圧され両サイド部で増幅される。その結
果、光パルスのスペクトルの中で中心部に比べて両サイ
ド部が相対的により増幅される。これは増幅部の利得の
幅が広がったのと同じことである。その結果、パルスを
短くする効果の抑圧が低減される。
率が小さくなる非線形媒質を通過すると、光パルスの強
度が中心部で抑圧され両サイド部で増幅される。その結
果、光パルスのスペクトルの中で中心部に比べて両サイ
ド部が相対的により増幅される。これは増幅部の利得の
幅が広がったのと同じことである。その結果、パルスを
短くする効果の抑圧が低減される。
【００１８】次いで、この光が負の分散領域を通過する
と、パルス内の前部の波長の長い光は進行が遅れ、後部
の波長の短い光は進行が進むため、光変調器に到達した
光は短いパルスとなり、変調器による光損失は小さくな
る。
と、パルス内の前部の波長の長い光は進行が遅れ、後部
の波長の短い光は進行が進むため、光変調器に到達した
光は短いパルスとなり、変調器による光損失は小さくな
る。
【００１９】これにより、モード同期レーザの定常状態
において、光変調器の周波数特性から得られる時間幅よ
りも短い光パルスを形成することができる。
において、光変調器の周波数特性から得られる時間幅よ
りも短い光パルスを形成することができる。
【００２０】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明実施例のファイバリング形強
制モード同期レーザ１２の概略構成を示している。
に説明する。図１は本発明実施例のファイバリング形強
制モード同期レーザ１２の概略構成を示している。
【００２１】利得の緩和時間の短い半導体材料等の光利
得媒質１４と光強度変調器１６が負の分散を有するシン
グルモード光ファイバ１８と、正の分散を有するシング
ルモード光ファイバ２０とによりリング状に接続され
て、ファイバリング形モード同期レーザ１２が構成され
ている。
得媒質１４と光強度変調器１６が負の分散を有するシン
グルモード光ファイバ１８と、正の分散を有するシング
ルモード光ファイバ２０とによりリング状に接続され
て、ファイバリング形モード同期レーザ１２が構成され
ている。
【００２２】シングルモード光ファイバ１８，２０は定
偏波ファイバから構成されるのが望ましい。正の分散を
有する光ファイバ２０中には光アイソレータ２２が挿入
されており、反時計回り方向の光パルスの通過のみ許容
する。
偏波ファイバから構成されるのが望ましい。正の分散を
有する光ファイバ２０中には光アイソレータ２２が挿入
されており、反時計回り方向の光パルスの通過のみ許容
する。
【００２３】これは、リング形共振器内では光パルスは
時計回りと反時計回りの両方向に巡回するため、光アイ
ソレータ２２の挿入により一方向の光パルスのみを形成
するようにしたものである。
時計回りと反時計回りの両方向に巡回するため、光アイ
ソレータ２２の挿入により一方向の光パルスのみを形成
するようにしたものである。
【００２４】負の分散を有する光ファイバ１８の光変調
器１６近傍には、融着型光カプラ２４が設けられてお
り、光カプラ２４で分岐された光は第２の負の分散を有
するシングルモード光ファイバ２６によりレーザ出力パ
ルスとしてリング形共振器の外部に取り出される。勿
論、分散を考慮しないシングルモード光ファイバにより
レーザ出力パルスを取り出すようにしてもよい。
器１６近傍には、融着型光カプラ２４が設けられてお
り、光カプラ２４で分岐された光は第２の負の分散を有
するシングルモード光ファイバ２６によりレーザ出力パ
ルスとしてリング形共振器の外部に取り出される。勿
論、分散を考慮しないシングルモード光ファイバにより
レーザ出力パルスを取り出すようにしてもよい。
【００２５】図２（Ａ）は光利得媒質でのパルス波形を
示し、図２（Ｂ）はパルス内の光波長の変動（チャーピ
ング）を示している。図２（Ａ）に示すように、半導体
材料による光利得媒質１４での光波形をある程度の幅の
パルスと考える。
示し、図２（Ｂ）はパルス内の光波長の変動（チャーピ
ング）を示している。図２（Ａ）に示すように、半導体
材料による光利得媒質１４での光波形をある程度の幅の
パルスと考える。
【００２６】この光利得媒質１４は利得の緩和時間が短
いため、パルスを長くするような性質を有している。し
かし、光利得媒質１４に入力する前に、光パルスは正の
分散を有する光ファイバ２０を通過したため、時間ｔ1
におけるパルスの前部では光の波長は長くなっており、
ｔ2 におけるパルスの後部では光の波長は短くなってい
る。
いため、パルスを長くするような性質を有している。し
かし、光利得媒質１４に入力する前に、光パルスは正の
分散を有する光ファイバ２０を通過したため、時間ｔ1
におけるパルスの前部では光の波長は長くなっており、
ｔ2 におけるパルスの後部では光の波長は短くなってい
る。
【００２７】時間ｔ0 はパルスの中心部を示しており、
光利得媒質１４を通過すると光パルスの中心部分では光
強度の増幅は抑圧される。一方、光パルスの前部及び後
部では光利得媒質１４の利得の緩和時間が短いため、光
強度が増幅され、その結果光パルスは多少鈍ったものと
なる。
光利得媒質１４を通過すると光パルスの中心部分では光
強度の増幅は抑圧される。一方、光パルスの前部及び後
部では光利得媒質１４の利得の緩和時間が短いため、光
強度が増幅され、その結果光パルスは多少鈍ったものと
なる。
【００２８】上述したところから明らかなように、正の
分散を有する光ファイバ２０及び光利得媒質１４を通過
した光パルスは、図２（Ｂ）に示すような光波長のチャ
ーピングを有している。
分散を有する光ファイバ２０及び光利得媒質１４を通過
した光パルスは、図２（Ｂ）に示すような光波長のチャ
ーピングを有している。
【００２９】そのため、この光パルスが負の分散を有す
るシングルモード光ファイバ１８を通過して光変調器１
６に到達すると、波長の長い部分の光は進行が遅く、波
長の短い部分の光は進行が速く進むため、光強度変調器
１６に到達した光は図３（Ａ）に示すように短いパルス
となり、光変調器１６による損失が小さくなる。
るシングルモード光ファイバ１８を通過して光変調器１
６に到達すると、波長の長い部分の光は進行が遅く、波
長の短い部分の光は進行が速く進むため、光強度変調器
１６に到達した光は図３（Ａ）に示すように短いパルス
となり、光変調器１６による損失が小さくなる。
【００３０】光変調器１６を通過した光は正の分散を有
する光ファイバ２０を通過して光利得媒質１４へ戻るた
め、パルス形状は元に復元する。このように光強度変調
器１６による光損失を小さくできるため、強制モード同
期レーザの定常状態では、光変調器１６の周波数特性か
ら得られる時間幅よりも短い光パルスを形成することが
できる。
する光ファイバ２０を通過して光利得媒質１４へ戻るた
め、パルス形状は元に復元する。このように光強度変調
器１６による光損失を小さくできるため、強制モード同
期レーザの定常状態では、光変調器１６の周波数特性か
ら得られる時間幅よりも短い光パルスを形成することが
できる。
【００３１】リング形モード同期レーザ１２を巡回して
いる光は、光強度変調器１６の直前に設けた光カプラ２
４により分岐され、第２の負の分散を有するシングルモ
ード光ファイバ２６によりレーザ出力パルスとして外部
に取り出される。
いる光は、光強度変調器１６の直前に設けた光カプラ２
４により分岐され、第２の負の分散を有するシングルモ
ード光ファイバ２６によりレーザ出力パルスとして外部
に取り出される。
【００３２】この光はある程度短いパルスとなっている
ものの、フーリエ変換限界の幅とはなっておらず、図３
（Ｂ）に示すような波長のチャーピングを伴っている。
そこで、この光パルスを更に負の分散を有する光ファイ
バ２６を通すことにより、チャーピングを無くし、図４
に示すように更に短い光パルスに変換することができ
る。
ものの、フーリエ変換限界の幅とはなっておらず、図３
（Ｂ）に示すような波長のチャーピングを伴っている。
そこで、この光パルスを更に負の分散を有する光ファイ
バ２６を通すことにより、チャーピングを無くし、図４
に示すように更に短い光パルスに変換することができ
る。
【００３３】光利得媒質１４の具体例としては、半導体
レーザの両側に反射防止膜を付けた構成が考えられる
が、光利得媒質はこれに限定されるものではない。また
本発明では、光利得媒質に限定されるものではなく、一
般的に光強度が強くなると透過率が小さくなる非線形媒
質を採用可能である。
レーザの両側に反射防止膜を付けた構成が考えられる
が、光利得媒質はこれに限定されるものではない。また
本発明では、光利得媒質に限定されるものではなく、一
般的に光強度が強くなると透過率が小さくなる非線形媒
質を採用可能である。
【００３４】上述した実施例では、光変調器１６の上流
側に負の分散を有する光ファイバ１８を接続し、下流側
に正の分散を有する光ファイバ２０を接続しているが、
光変調器１６の上流側に正の分散を有する光ファイバ２
０を接続し、下流側に負の分散を有する光ファイバ１８
を接続するようにしてもよい。
側に負の分散を有する光ファイバ１８を接続し、下流側
に正の分散を有する光ファイバ２０を接続しているが、
光変調器１６の上流側に正の分散を有する光ファイバ２
０を接続し、下流側に負の分散を有する光ファイバ１８
を接続するようにしてもよい。
【００３５】また、光アイソレータ２２の挿入位置は図
示された例に限定されるものではなく、光アイソレータ
２２をファイバリング内の何処に挿入してもよい。さら
に、光カプラ２４の挿入位置も光変調器１６の直前に限
定されるものではなく、光変調器１６の直後に光カプラ
２４を挿入するようにしてもよい。
示された例に限定されるものではなく、光アイソレータ
２２をファイバリング内の何処に挿入してもよい。さら
に、光カプラ２４の挿入位置も光変調器１６の直前に限
定されるものではなく、光変調器１６の直後に光カプラ
２４を挿入するようにしてもよい。
【００３６】また、光変調器１６は光強度変調器に限定
されるものではなく、光位相変調器も採用可能である。
さらに、本発明はファイバリング形に限定されるもので
はなく、ファブリペロ形モード同期レーザにも同様に適
用可能である。
されるものではなく、光位相変調器も採用可能である。
さらに、本発明はファイバリング形に限定されるもので
はなく、ファブリペロ形モード同期レーザにも同様に適
用可能である。
【００３７】
【発明の効果】本発明によると、光変調器の周波数特性
から得られる時間幅よりも短い光パルスを発生できると
いう効果を奏する。さらに、強制モード同期レーザであ
るため、光パルスの周波数を制御して、外部信号に対し
て光パルスを同期させることができる。
から得られる時間幅よりも短い光パルスを発生できると
いう効果を奏する。さらに、強制モード同期レーザであ
るため、光パルスの周波数を制御して、外部信号に対し
て光パルスを同期させることができる。
【図１】本発明実施例の概略構成図である。
【図２】光利得媒質でのパルス波形及びチャーピングを
示す図である。
示す図である。
【図３】光変調器でのパルス波形及びチャーピングを示
す図である。
す図である。
【図４】第２の負分散ファイバ通過後のパルス波形を示
す図である。
す図である。
【図５】従来例構成図である。
１４ 光利得媒質 １６ 光変調器 １８ 負の分散を有する光ファイバ ２０ 正の分散を有する光ファイバ ２２ 光アイソレータ ２４ 光カプラ ２６ 第２の負の分散を有する光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/17
Claims (11)
- 【請求項１】 モード同期レーザにおいて、 光が、モード同期用光変調器、所定量の正の分散領域、
光強度が強くなると透過率が小さくなる非線形媒質及び
分散の大きさが前記所定量と同一で符号が反対の第１の
負の分散領域の順序で通過するように前記各要素を配置
したことを特徴とするモード同期レーザ。 - 【請求項２】 前記非線形媒質は利得の緩和時間の短い
光利得媒質から構成されることを特徴とする請求項１記
載のモード同期レーザ。 - 【請求項３】 前記モード同期用光変調器の近傍に光カ
プラを設け、該光カプラを通して取り出したレーザ出力
光を第２の負の分散領域を通過させるようにしたことを
特徴とする請求項１又は２記載のモード同期レーザ。 - 【請求項４】 モード同期レーザにおいて、 光が、モード同期用光変調器、所定量の負の分散領域、
光強度が強くなると透過率が小さくなる非線形媒質及び
分散の大きさが前記所定量と同一で符号が反対の第１の
正の分散領域の順序で通過するように前記各要素を配置
したことを特徴とするモード同期レーザ。 - 【請求項５】 前記非線形媒質は利得の緩和時間の短い
光利得媒質から構成されることを特徴とする請求項４記
載のモード同期レーザ。 - 【請求項６】 前記モード同期用光変調器の近傍に光カ
プラを設け、該光カプラを通して取り出したレーザ出力
光を第２の正の分散領域を通過させるようにしたことを
特徴とする請求項４又は５記載のモード同期レーザ。 - 【請求項７】 前記モード同期レーザはリング形状をし
ており、該リングの一部に光アイソレータを挿入したこ
とを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のモード同
期レーザ。 - 【請求項８】 前記正の分散領域及び負の分散領域はそ
れぞれシングルモード光ファイバから構成されることを
特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のモード同期レ
ーザ。 - 【請求項９】 前記モード同期用光変調器は光強度変調
器であることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載
のモード同期レーザ。 - 【請求項１０】 前記モード同期用光変調器は光位相変
調器であることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記
載のモード同期レーザ。 - 【請求項１１】 前記光利得媒質は半導体材料から形成
されることを特徴とする請求項２又は５記載のモード同
期レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6205476A JPH0870151A (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | モード同期レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6205476A JPH0870151A (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | モード同期レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0870151A true JPH0870151A (ja) | 1996-03-12 |
Family
ID=16507495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6205476A Withdrawn JPH0870151A (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | モード同期レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0870151A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005203809A (ja) * | 2001-03-16 | 2005-07-28 | Imra America Inc | モードロックファイバレーザ |
| WO2007138983A1 (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Osaka University | チャープパルス増幅を利用した広帯域超短パルス光発振器 |
-
1994
- 1994-08-30 JP JP6205476A patent/JPH0870151A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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