JPH087356B2 - Optical soliton generation method - Google Patents

Optical soliton generation method

Info

Publication number
JPH087356B2
JPH087356B2 JP27199886A JP27199886A JPH087356B2 JP H087356 B2 JPH087356 B2 JP H087356B2 JP 27199886 A JP27199886 A JP 27199886A JP 27199886 A JP27199886 A JP 27199886A JP H087356 B2 JPH087356 B2 JP H087356B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
soliton
optical fiber
wavelength
generating
optical
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP27199886A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63125919A (en
Inventor
正隆 中沢
恵之 青海
中島  隆
康郎 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP27199886A priority Critical patent/JPH087356B2/en
Publication of JPS63125919A publication Critical patent/JPS63125919A/en
Publication of JPH087356B2 publication Critical patent/JPH087356B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、光ファイバ中のカー効果による自己位相変
調効果とファイバ中での異常分散がつり合うことによっ
て生ずる光ソリトンの発生方法に関し、特に半導体レー
ザの微弱な光パルスを、光ファイバ中での誘導ラマン散
乱により自己位相変調効果が発生するレベルにまでパル
ス強度を増幅し、異常分散とのつり合いによって波長可
変なソリトンパルスを発生させる方法に関するものであ
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for generating an optical soliton generated by balancing the self-phase modulation effect due to the Kerr effect in an optical fiber and the anomalous dispersion in the fiber, and particularly to a semiconductor. A method for generating a wavelength-tunable soliton pulse by amplifying a weak optical pulse of a laser to a level at which a self-phase modulation effect is generated by stimulated Raman scattering in an optical fiber and balancing it with anomalous dispersion Is.

[従来の技術] 光ソリトンの存在の可能性が1973年Bell研究所のA.Ha
segawaおよびF.Tappert(Appl.Phys.Lett.,Vol.23,P.14
2“Transmission of stationary nonlinear optical pu
lses in dispersive dielectric fibers")により指摘
されて以来、非線形波動の伝搬に関する研究が盛んにな
ってきている。中でもソリトンを実証したMollenauer等
の実験を期に飛躍的にその研究が進んでいる(L.F.Moll
enauer,R.H.Stolen,J.P.Gordon;Phys.Rev.Lett.,Vol.4
5,P.1095,1980“Experimental observation of picosec
ond pulse narrowing and solitons in optical fiber
s")。
[Prior Art] Possibility of existence of optical solitons is 1973 Bell Lab's A. Ha
segawa and F. Tappert (Appl.Phys.Lett., Vol.23, P.14
2 “Transmission of stationary nonlinear optical pu
Since it was pointed out by "lses in dispersive dielectric fibers"), the research on the propagation of non-linear waves has become active. Among them, the research is progressing drastically after the experiments of Mollenauer who demonstrated solitons (LFMoll).
enauer, RHStolen, JPGordon; Phys.Rev.Lett., Vol.4
5, P.1095,1980 “Experimental observation of picosec
ond pulse narrowing and solitons in optical fiber
s ").

今までのソリトンの実験に例外なく用いられてきたF
センタ(色中心)レーザの構成図を第9図に示す。図に
おいて1はモード同期YAGレーザ、2,2′,2″はレーザ
境、3はFセンタ結晶、4は結晶冷却用液体N2デュワ
ー、5は波長可変用複屈折フィルタである。Fセンタレ
ーザはYAGレーザ1により励起される同期レーザであ
り、レーザ鏡2″より透過して得られる出力はピーク出
力100W程度、幅8ps、1.48〜1.60μmにて波長可変な特
性をもつ。しかし、レーザ結晶をいつも液体N2温度に冷
却しておかなければならないこと、パルスの繰り返しが
YAGレーザの周期に固定され可変ではないこと、結晶の
寿命が短いこと、パルス幅が高出力のままで可変できな
いこと等の欠点があった。このためソリトン研究はごく
一部のFセンタレーザ保有グループによりその成果が発
表されてきた。
F, which has been used without exception in soliton experiments so far
FIG. 9 shows a block diagram of a center (color center) laser. In the figure, 1 is a mode-locking YAG laser, 2, 2 ', 2 "are laser boundaries, 3 is an F center crystal, 4 is a crystal cooling liquid N 2 dewar, and 5 is a wavelength tunable birefringent filter. Is a synchronous laser excited by the YAG laser 1, and the output obtained by passing through the laser mirror 2 ″ has a peak output of about 100 W, a width of 8 ps, and a wavelength variable characteristic of 1.48 to 1.60 μm. However, the laser crystal must always be cooled to the liquid N 2 temperature, and the pulse repetition
The YAG laser has the drawbacks of being fixed and not variable, the life of the crystal being short, and the pulse width being high and not being variable. Therefore, the results of soliton research have been announced by a small number of F-center laser holding groups.

第10図にFセンタレーザによるソリトンの発生方法と
測定方法について示す。第9図に示したFセンタレーザ
6からの光パルスは単一モード光ファイバ7に入射す
る。光パルスの波長はもともと1.30μmより長い波長の
異常分散域に設定されているため、単一モード光ファイ
バ中の自己位相変調効果とつり合い、最終的に光ソリト
ンが発生する。光ファイバからのソリトンパルスを半透
過鏡8、位置可変用コーナーキューブ9、対物レンズ1
0、第2高調波発生用結晶11、光検出器12から成る自己
相関計に入射させ、位置可変用コーナーキューブ9を移
動させることにより自己相関をとる。ソリトンパルス幅
は、自己相関により得られた波形より求められる。この
ようにして得られたソリトンの波形を第11図に示す。第
11図(A)は光ファイバ入力波形であり、そのピークパ
ワーを変化させた時の光ファイバ出力波形を第11図
(B)に示す。入力パワーが1.2W程度まではレーザ出力
波形と光ファイバ出力波形は変化がない。パワーを5Wに
まで増加するとパルス幅は狭くなり始めN=1ソリトン
が形成されていく様子がわかる。さらに入力を11.4Wと
すると、高次ソリトンが励振されていくことがわかる。
Fig. 10 shows the method of generating solitons and the method of measuring them by the F center laser. The light pulse from the F center laser 6 shown in FIG. 9 is incident on the single mode optical fiber 7. Since the wavelength of the optical pulse is originally set in the anomalous dispersion region with a wavelength longer than 1.30 μm, it balances with the self-phase modulation effect in the single-mode optical fiber, and finally an optical soliton is generated. Semi-transparent mirror 8, solitary pulse from optical fiber, position-changing corner cube 9, objective lens 1
0, the second harmonic generation crystal 11, and the photodetector 12 are incident on the autocorrelator, and the position varying corner cube 9 is moved to obtain the autocorrelation. The soliton pulse width is obtained from the waveform obtained by autocorrelation. The soliton waveform thus obtained is shown in FIG. First
FIG. 11 (A) shows the optical fiber input waveform, and FIG. 11 (B) shows the optical fiber output waveform when the peak power is changed. The laser output waveform and the optical fiber output waveform do not change until the input power reaches about 1.2W. It can be seen that as the power is increased to 5 W, the pulse width begins to narrow and N = 1 solitons are formed. Furthermore, if the input is set to 11.4 W, it can be seen that higher-order solitons are excited.

[発明が解決しようとする問題点] 以上示したようにFセンタレーザにより光ソリトンの
発生は充分可能であるものの、ソリトンの繰り返し、パ
ルス幅の可変性、波長可変性等のソリトンの制御性が悪
い。例えばソリトンの超短パルス性による1Gbit/sの通
信の可能性を追求する場合、現状のFセンタレーザを用
いる限り0.1Gbit/sがその限界となっている。また、冷
却装置が不可欠であることはレーザの汎用性を欠くとと
もに、安定なパルス動作を維持することが難しかった。
加えて、このレーザにファイバ端面もしくは光学系から
の反射が帰還されるとその発振が停止する欠点があり、
わずかな反射もレーザ発振を不安定にする要因となって
いた。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, although it is possible to sufficiently generate optical solitons by the F center laser, soliton controllability such as repetition of solitons, pulse width variability, wavelength variability, etc. bad. For example, when pursuing the possibility of 1 Gbit / s communication due to the soliton's ultrashort pulse property, 0.1 Gbit / s is the limit as long as the current F center laser is used. Moreover, the indispensability of the cooling device lacks versatility of the laser, and it is difficult to maintain stable pulse operation.
In addition, there is a drawback that the oscillation stops when the reflection from the fiber end face or the optical system is returned to this laser,
Even slight reflection was a factor that made laser oscillation unstable.

本発明は半導体レーザからの微弱な光パルスを誘導ラ
マン散乱により増幅し、異常分散によりパルスを圧縮す
ることにより今までの欠点を解決し、定常的に安定でか
つ幅の狭いソリトンパルス列を提供することを目的とす
る。また、半導体レーザ光の繰り返し周波数の可変性お
よび誘導ラマン散乱の広帯域性に着目し、任意の繰り返
し周期でかつ波長可変な光ソリトンパルス列を提供する
ことを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned drawbacks by amplifying a weak optical pulse from a semiconductor laser by stimulated Raman scattering and compressing the pulse by anomalous dispersion, and provides a stable soliton pulse train with a narrow width. The purpose is to Another object of the present invention is to provide an optical soliton pulse train having a variable wavelength with a variable repetition period and variable wavelength, focusing on the variability of the repetition frequency of semiconductor laser light and the broadband property of stimulated Raman scattering.

[問題点を解決するための手段] このような目的を達成するために、本発明の光ソリト
ン発生方法の第1の態様は光ファイバ中の自己位相変調
効果と群速度分散とがつり合うことによって生ずる光ソ
リトンを発生させるにおいて、単一モード光ファイバの
零分散波長より長波長に設定された誘導ラマン散乱励起
用光源からの励起光と異常分散波長域で動作する半導体
レーザからの光パルスを前記単一モード光ファイバに同
時に入射し、前記光パルスを誘導ラマン散乱により直接
光増幅することにより波長可変な光ソリトンを発生させ
ることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve such an object, the first mode of the optical soliton generating method of the present invention is to balance the self-phase modulation effect and the group velocity dispersion in the optical fiber. In generating the generated optical soliton, the pumping light from the stimulated Raman scattering pumping light source set to a wavelength longer than the zero-dispersion wavelength of the single-mode optical fiber and the optical pulse from the semiconductor laser operating in the anomalous dispersion wavelength range are described above. It is characterized in that a wavelength-variable optical soliton is generated by simultaneously incident on a single mode optical fiber and directly amplifying the optical pulse by stimulated Raman scattering.

また本発明の光ソリトン発生方法の第2の態様は光フ
ァイバ中の自己位相変調効果と群速度分散とがつり合う
ことによって生ずる光ソリトンを発生させる方法におい
て、連続波発振する2つの信号光を同時に光ファイバに
入射させ、誘導ラマン散乱と変調不安定性を用いて、2
つの信号光の周波数差と同じくり返しのソリトン列を作
ることを特徴とする。
A second aspect of the method for generating an optical soliton of the present invention is a method for generating an optical soliton generated by balancing the self-phase modulation effect and group velocity dispersion in an optical fiber, in which two continuous wave signal lights are simultaneously generated. Injected into an optical fiber and using stimulated Raman scattering and modulation instability, 2
It is characterized in that a soliton train that returns in the same way as the frequency difference between two signal lights is created.

[作 用] 本発明においては光ソリトンを発生するために微弱な
光パルスを発生する半導体レーザと高利得な誘導ラマン
散乱を組み合わせる。
[Operation] In the present invention, a semiconductor laser that generates a weak light pulse to generate an optical soliton is combined with a high-gain stimulated Raman scattering.

本方法は従来不可能とされていたFセンタレーザ以外
によるソリトン発生を、半導体レーザと誘導ラマン散乱
によって可能にし、加えて、半導体レーザのパルス幅は
任意に変化できるので、ソリトンの幅も可変できる。
This method enables the generation of solitons by means other than the F-center laser, which has been considered impossible in the past, by the semiconductor laser and stimulated Raman scattering. In addition, since the pulse width of the semiconductor laser can be changed arbitrarily, the width of the soliton can also be changed. .

また、変調不安定性により正弦波的に振動をくり返す
信号光を光ソリトン列に変換できるとともに、2つの連
続波発振する信号光を誘導ラマン散乱と変調不安定性を
用いて数THzのくり返しを有するソリトンパルス列に変
換できる。
Further, the signal light that repeatedly oscillates sinusoidally due to the modulation instability can be converted into an optical soliton train, and the signal light that oscillates two continuous waves has a repetition of several THz by using stimulated Raman scattering and modulation instability. Can be converted to soliton pulse trains.

[実施例] 以下に、図面を参照して、本発明の実施例を説明す
る。
Example An example of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の実施例の構成図である。図におい
て、7は単一モード光ファイバ、13は誘導ラマン散乱励
起用光源、14はダイクロイックミラー、15は信号光用半
導体レーザ光源である。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, 7 is a single mode optical fiber, 13 is a light source for stimulated Raman scattering excitation, 14 is a dichroic mirror, and 15 is a semiconductor laser light source for signal light.

これを動作するにはシリカ系単一モード光ファイバの
零分散波長1.30μmより長波長側にある光源を誘導ラマ
ン散乱励起用光源13として用いる。波長1.32μm、1.34
μm、1.44μmの発振線をもつYAGレーザ、Er3+レー
ザ、もしくはFセンタレーザが光源として適している。
中でもYAGレーザは高出力であり、ラマン増幅による第
1ストークス波長はシフト量が460cm-1であることから
それぞれ、1.41μm、1.43μm、1.54μmとなりいずれ
の波長でもソリトンが形成される。
To operate this, a light source on the longer wavelength side than the zero dispersion wavelength of 1.30 μm of the silica single mode optical fiber is used as the light source 13 for exciting Raman scattering excitation. Wavelength 1.32μm, 1.34
A YAG laser, an Er 3+ laser, or an F center laser having an oscillation line of μm or 1.44 μm is suitable as a light source.
Among them, the YAG laser has a high output, and the first Stokes wavelength due to Raman amplification has a shift amount of 460 cm −1 , so that the solitons are 1.41 μm, 1.43 μm, and 1.54 μm, respectively, and solitons are formed at any wavelength.

さて、この励起光は、半導体レーザからの信号光15と
ダイクロイクミラー14で重ね合わされ、単一モード光フ
ァイバ7に導かれる。ダイクロイックミラー14は波長選
択性のある鏡で励起光は全透過、信号光は全反射して効
率よくファイバに結合する。信号光波長はラマン利得が
最大となるストークス波長に設定しておく。単一モード
光ファイバ7をその2つの波が伝搬するにつれ、誘導ラ
マン散乱により励起光のエネルギーは信号光に移り増幅
される。増幅媒体として偏波保持ファイバを用いた時の
誘導ラマン増幅の特性は、M.Nakazawa,“Highly Effici
ent Raman Amplification in a Polarization−Preserv
ing Optical Fiber"(Appl.phys.Lett.,Vol.46 P.628−
630,1985)によれば第2図ないし第4図のようになる。
第2図に示すようにラマン利得は1Wの連続波もしくはパ
ルス励起入力に対して20dB以上の利得がある。従って信
号光入力が1mWの場合、ストークス光の出力は100mW以上
になる。また10W程度のパルス励起も容易に行えるた
め、1W以上のストークス出力を得ることも可能である。
Now, this excitation light is superposed on the signal light 15 from the semiconductor laser by the dichroic mirror 14, and is guided to the single mode optical fiber 7. The dichroic mirror 14 is a mirror having wavelength selectivity, and the pumping light is totally transmitted, the signal light is totally reflected, and is efficiently coupled to the fiber. The signal light wavelength is set to the Stokes wavelength that maximizes the Raman gain. As the two waves propagate through the single mode optical fiber 7, the energy of the excitation light is transferred to the signal light and amplified by stimulated Raman scattering. The characteristics of stimulated Raman amplification when using a polarization-maintaining fiber as the amplification medium are described by M. Nakazawa, “Highly Effici
ent Raman Amplification in a Polarization-Preserv
ing Optical Fiber "(Appl.phys.Lett., Vol.46 P.628−
630, 1985), it is as shown in FIGS.
As shown in Fig. 2, the Raman gain is 20 dB or more for a 1 W continuous wave or pulse excitation input. Therefore, when the signal light input is 1 mW, the Stokes light output is 100 mW or more. Also, since pulse excitation of about 10 W can be easily performed, it is possible to obtain Stokes output of 1 W or more.

光ファイバ中のソリトンは非線形シュレディンガ方程
式で与えられることがH.Hasegawa等により理論的に示さ
れており(H.Hasegawa and F.Tappert;前掲論文)前述
したように1980年Mollenauer等によって観測された。単
一モード光ファイバでのN=1ソリトン発生に必要なパ
ワーPN はコア断面積をAeff、ストークスパルスの幅
をτ、群速度分散をD、非線形屈折率をn2、波長をλ
とすると で与えられる(中沢正隆“ソリトンレーザー”固体物
理、第21巻,9 P.47,1986)。従って通常の単一モード
光ファイバの場合、|D|=16ps/km・nm、τ=7ps、λ
=1.55μm、Aeff=5〜10-7cm2とすると、PN は PN =0.5〜1.0W となる。誘導ラマン散乱でのストークス出力は0.1〜1W
程度になるので、上記の計算から容易に光ソリトンが形
成されることがわかる。第3図はラマン波長帯域を示し
ており、130cm-1の幅であり、これに光速をかけると、
3.9THzの帯域となる。すなわち1psのパルスを増幅する
のに充分広い帯域であることがわかる。また第4図は信
号光レベルを示しており、雑音レベルとの差より24dB程
度のS/N比がとれることがわかり、低雑音ソリトン増幅
が可能であることを示している。
It has been theoretically shown by H. Hasegawa et al. That the solitons in an optical fiber are given by the nonlinear Schrodinger equation (H. Hasegawa and F. Tappert; the aforementioned article). It was The power required to generate N = 1 solitons in a single-mode optical fiber P N = 1 is the core cross-sectional area A eff , the Stokes pulse width τ s , the group velocity dispersion D, the nonlinear refractive index n 2 , and the wavelength. Λ
s (Masaka Nakazawa "Soliton Laser" Solid State Physics, Volume 21, 9 P.47, 1986). Therefore, in the case of an ordinary single mode optical fiber, | D | = 16ps / km ・ nm, τ s = 7ps, λ
When s = 1.55 μm and A eff = 5 to 10 -7 cm 2 , P N = 1 becomes P N = 1 = 0.5 to 1.0 W. Stokes output in stimulated Raman scattering is 0.1-1 W
It can be seen from the above calculation that an optical soliton can be easily formed because of the above. Figure 3 shows the Raman wavelength band, which has a width of 130 cm -1 , and when the speed of light is applied to it,
The band is 3.9 THz. That is, it can be seen that the band is wide enough to amplify a 1 ps pulse. Further, FIG. 4 shows the signal light level, which shows that an S / N ratio of about 24 dB can be obtained from the difference with the noise level, which shows that low noise soliton amplification is possible.

第5図に光ソリトンの発生をより容易にする方法を示
す。図において16は高利得ラマン増幅用単一モード光フ
ァイバで、例えばコアにGeO2を高濃度にドープした単一
モード光ファイバが用いられる。他の構成は第1図の実
施例と同じである。光ファイバ16は通常のシリカ系ファ
イバに比べて9倍程度のラマン利得が得られる。したが
ってストークスパワーを大きくし、容易にソリトンが形
成できる。
FIG. 5 shows a method for facilitating the generation of optical solitons. In the figure, 16 is a single-mode optical fiber for high-gain Raman amplification, for example, a single-mode optical fiber in which GeO 2 is heavily doped in the core is used. Other configurations are the same as those of the embodiment of FIG. The optical fiber 16 has a Raman gain of about 9 times that of a normal silica fiber. Therefore, it is possible to increase the Stokes power and easily form a soliton.

第6図は励起用光源13からの励起光と信号用光源15か
らの信号光を光ファイバカップラ17によって高利得ラマ
ン増幅用単一モード光ファイバ16に入射させ、光ソリト
ンを光ファイバカップラ17′から出射させるようにした
ものである。
FIG. 6 shows that the pumping light from the pumping light source 13 and the signal light from the signal light source 15 are made incident on the single-mode optical fiber 16 for high gain Raman amplification by the optical fiber coupler 17, and the optical soliton is connected to the optical fiber coupler 17 '. It is designed to be emitted from.

第5図および第6図に示したいずれの方法において
も、半導体レーザの繰り返しを変化させることにより任
意の繰り返しのソリトン列を発生できる。
In any of the methods shown in FIGS. 5 and 6, it is possible to generate a soliton train of arbitrary repetition by changing the repetition of the semiconductor laser.

励起光入力を増加していくと、誘導ラマン散乱による
第1ストークス光の利得は大きくなるが、ある励起入力
パワー以上になると第2ストークス光が発生し、それ以
上第1ストークス光の利得がふえない。このためソリト
ンの振幅の上限が限定されるが、これは次のような方法
により解決できる。単一モード光ファイバのコア部に
重水素を封入し、そのラマン散乱を用いると、波長1.06
μmの光に対して第1ストーク光が1.56μmとなる。2
次ストークス光は2μm近傍となるが、この波長ではシ
リカ系光ファイバは損失が非常に大きいため成長しな
い。P2O5をコア材料としたファイバを用い、波長1.32
もしくは1.34μm励起で第1ストークス波長を1.5〜1.6
μmに設定し、と同様に2次ストークス光を抑制す
る。ファイバを小径に巻くことによって生ずる光損失
が2次ストークスにおいて極端に大きくなることを用い
る、等がある。
As the pump light input increases, the gain of the first Stokes light due to stimulated Raman scattering increases, but when the pump input power exceeds a certain value, the second Stokes light is generated, and the gain of the first Stokes light further increases. Absent. Therefore, the upper limit of the soliton amplitude is limited, which can be solved by the following method. When deuterium is filled in the core of a single-mode optical fiber and its Raman scattering is used, the wavelength is 1.06.
The first Stokes light becomes 1.56 μm with respect to the light of μm. Two
The next Stokes light is in the vicinity of 2 μm, but at this wavelength, the silica optical fiber does not grow because the loss is very large. Using a fiber with P 2 O 5 as the core material, a wavelength of 1.32
Or the first Stokes wavelength is 1.5 to 1.6 with 1.34 μm excitation.
The secondary Stokes light is suppressed in the same manner as in (1). For example, it is used that the optical loss caused by winding the fiber into a small diameter becomes extremely large in the second-order Stokes.

第7図および第8図にそれぞれ本発明の他の実施例を
示す。ともに2個の信号光用半導体レーザ光源15,15′
を有しているが、それ以外の構成は第7図の例は第5図
に示した例と、第8図の例は第6図に示した例と同様で
ある。ここで2個の信号光用半導体レーザ光源からの信
号光を入力し、誘導ラマン散乱と変調不安定性(A.Hase
gawa,Generation of a train of soliton pulses by in
duced modulational instability in optical fibers"O
pt.Lett.,Vol.9,P.288 1984)とを用いて二つの信号光
源の発振周波数差と等しい繰り返しのソリトンパルス列
が得られる。従って発振周波数差を数THzとすれば数THz
の超高速の繰り返しのソリトンパルス列が得られる。変
調不安定性とはわずかに変調のかかった正弦波状の連続
波がファイバの分散と自己位相変調効果により最終的に
ソリトンになる現象である。ファイバ入射端で微弱であ
った光源15と15′からの信号のビート成分がラマン増幅
され、さらに変調不安定性により、その正弦波がソリト
ン化していく。従って、ビート周波数を変化させること
により、任意の繰り返しのパルス列が出力できることに
なる。
7 and 8 show other embodiments of the present invention. Both are two semiconductor laser light sources for signal light 15,15 '
Other configurations are the same as the example shown in FIG. 5 for the example of FIG. 7 and the example shown in FIG. 6 for the example of FIG. Here, signal light from two semiconductor laser light sources for signal light is input, and stimulated Raman scattering and modulation instability (A.Hase
gawa, Generation of a train of soliton pulses by in
duced modulational instability in optical fibers "O
pt.Lett., Vol.9, P.288 1984) and a repetitive soliton pulse train equal to the oscillation frequency difference of two signal light sources is obtained. Therefore, if the oscillation frequency difference is several THz, several THz
An ultrafast repeating soliton pulse train of is obtained. Modulation instability is a phenomenon in which a sinusoidal continuous wave with slight modulation eventually becomes a soliton due to the dispersion of the fiber and the self-phase modulation effect. The beat components of the signals from the light sources 15 and 15 ', which were weak at the fiber entrance end, are Raman amplified, and due to modulation instability, the sine wave becomes soliton. Therefore, by changing the beat frequency, a pulse train of arbitrary repetition can be output.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明により初めて任意のくり
返し周期を有するソリトンパルス列を容易に作る出すこ
とができるとともに、ソリトンの幅および波長も誘導ラ
マン散乱の帯域内で自由に変化することができる利点が
ある。また、変調不安定性により正弦波的に振動をくり
返す信号光を光ソリトン列に変換できるとともに、2つ
の連続波発振する信号光を誘導ラマン散乱と変調不安定
性を用いて数THzのくり返しを有するソリトンパルス列
に変換できる利点がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a soliton pulse train having an arbitrary repetition period can be easily produced for the first time, and the width and wavelength of the soliton can be freely changed within the band of stimulated Raman scattering. There is an advantage that can be. Further, the signal light that repeatedly oscillates sinusoidally due to the modulation instability can be converted into an optical soliton train, and the signal light that oscillates two continuous waves has a repetition of several THz by using stimulated Raman scattering and modulation instability. There is an advantage that it can be converted into a soliton pulse train.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例の構成図、 第2図は励起入力とラマン利得との関係を示す特性図、 第3図はラマン波長帯域と利得との関係を示す特性図、 第4図は励起入力と信号光および雑音レベルとの関係を
示す特性図、 第5図および第6図はそれぞれ本発明の他の実施例の構
成図、 第7図および第8図はそれぞれ本発明のさらに他の実施
例の構成図、 第9図はFセンタレーザの構成図、 第10図は従来の光ソリトンの発生および測定方法の構成
図、 第11図(A),(B)はそれぞれFセンタレーザの出力
波形図およびソリトンの波形図である。 1……モード同期YAGレーザ光源、 2,2′,2″……Fセンタレーザ共振器用レーザ鏡、 3……Fセンタレーザ結晶、 4……冷却用デユワー、 5……複屈折フィルター、 6……Fセンタレーザ、 7……単一モード光ファイバ、 8……半透過鏡、 9……コーナーキューブ、 10……対物レンズ、 11……第2高調波発生用結晶、 12……光検出器、 13……誘導ラマン散乱励起用光源、 14……ダイクロイックミラー、 15,15′……信号光用半導体レーザ光源、 16……高利得ラマン増幅用単一モード光ファイバ、 17……光ファイバカップラー。
1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between pump input and Raman gain, FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between Raman wavelength band and gain, FIG. Is a characteristic diagram showing the relationship between the pumping input and the signal light and noise level, FIGS. 5 and 6 are configuration diagrams of another embodiment of the present invention, and FIGS. 7 and 8 are further diagrams of the present invention. FIG. 9 is a configuration diagram of another embodiment, FIG. 9 is a configuration diagram of an F center laser, FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional optical soliton generation and measurement method, and FIGS. 11 (A) and 11 (B) are each an F center. It is a laser output waveform diagram and a soliton waveform diagram. 1 ... Mode-locking YAG laser light source, 2,2 ', 2 "... F center laser resonator laser mirror, 3 ... F center laser crystal, 4 ... cooling dewar, 5 ... birefringence filter, 6 ... … F center laser, 7 …… single mode optical fiber, 8 …… semitransparent mirror, 9 …… corner cube, 10 …… objective lens, 11 …… second harmonic generation crystal, 12 …… photodetector , 13 …… Stimulated Raman scattering excitation light source, 14 …… Dichroic mirror, 15,15 ′ …… Semiconductor laser light source for signal light, 16 …… Single mode optical fiber for high gain Raman amplification, 17 …… Optical fiber coupler .

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 隆 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内 (72)発明者 木村 康郎 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内 (56)参考文献 特開 昭60−186085(JP,A) 特開 昭59−65828(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (72) Inventor Takashi Nakajima 162 Shirahane, Shikata, Tokai-mura, Naka-gun, Ibaraki Prefecture Nippon Telegraph and Telephone Corporation Ibaraki Telecommunications Research Institute (72) Inventor Yasuro Kimura Naka-gun, Ibaraki Prefecture Tokai-mura, Shirahoji 162, Shirane, Nippon Telegraph and Telephone Corporation, Ibaraki Research Institute of Electrical Communication (56) References JP 60-186085 (JP, A) JP 59-65828 (JP, A)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光ファイバ中の自己位相変調効果と群速度
分散とがつり合うことによって生ずる光ソリトンを発生
させる方法において、単一モード光ファイバの零分散波
長より長波長に設定された誘導ラマン散乱励起用光源か
らの励起光と異常分散波長域で動作する半導体レーザか
らの光パルスを前記単一モード光ファイバに同時に入射
し、前記光パルスを誘導ラマン散乱により直接光増幅す
ることにより波長可変な光ソリトンを発生させることを
特徴とする光ソリトン発生方法。
1. A method for generating an optical soliton generated by balancing self-phase modulation effect and group velocity dispersion in an optical fiber, wherein stimulated Raman scattering is set to a wavelength longer than a zero dispersion wavelength of a single mode optical fiber. A pumping light from a pumping light source and a light pulse from a semiconductor laser operating in an anomalous dispersion wavelength region are simultaneously incident on the single-mode optical fiber, and the light pulse is tunable by directly amplifying the light pulse by stimulated Raman scattering. A method for generating an optical soliton, which comprises generating an optical soliton.
【請求項2】光ファイバ中の自己位相変調効果と群速度
分散とがつり合うことによって生ずる光ソリトンを発生
させる方法において、単一モード光ファイバの零分散波
長より長波長に設定された誘導ラマン散乱励起用光源か
らの励起光と異常分散波長域で連続発振する2つの半導
体レーザからの信号光を前記単一モード光ファイバに同
時に入射し、誘導ラマン散乱と変調不安定性を用いて、
前記2つの信号光の周波数差と同じくり返しのソリトン
列を作ることを特徴とする光ソリトン発生方法。
2. A method for generating an optical soliton generated by balancing self-phase modulation effect and group velocity dispersion in an optical fiber, wherein stimulated Raman scattering is set to a wavelength longer than a zero dispersion wavelength of a single mode optical fiber. Pumping light from a pumping light source and signal lights from two semiconductor lasers that continuously oscillate in an anomalous dispersion wavelength range are simultaneously incident on the single mode optical fiber, and stimulated Raman scattering and modulation instability are used,
A method for generating an optical soliton, characterized in that a soliton train that returns in the same manner as the frequency difference between the two signal lights is created.
【請求項3】前記周波数差が数THzであることを特徴と
する特許請求の範囲第2項記載の光ソリトン発生方法。
3. The optical soliton generating method according to claim 2, wherein the frequency difference is several THz.
JP27199886A 1986-11-17 1986-11-17 Optical soliton generation method Expired - Fee Related JPH087356B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27199886A JPH087356B2 (en) 1986-11-17 1986-11-17 Optical soliton generation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27199886A JPH087356B2 (en) 1986-11-17 1986-11-17 Optical soliton generation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63125919A JPS63125919A (en) 1988-05-30
JPH087356B2 true JPH087356B2 (en) 1996-01-29

Family

ID=17507723

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27199886A Expired - Fee Related JPH087356B2 (en) 1986-11-17 1986-11-17 Optical soliton generation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH087356B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4941726A (en) * 1988-08-31 1990-07-17 The Unites States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Tapered fiber amplifier
GB8909362D0 (en) * 1989-04-25 1989-06-14 British Telecomm High gain semiconductor laser amplifier package
US6449408B1 (en) 1997-10-17 2002-09-10 Corning Incorporated Soliton pulse generator
JP2002006348A (en) * 2000-06-21 2002-01-09 Mitsubishi Electric Corp Optical amplifier
JP2002031823A (en) * 2000-07-14 2002-01-31 Japan Atom Energy Res Inst System for generating high output short pulse laser beam

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63125919A (en) 1988-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5050183A (en) Figure eight shaped coherent optical pulse source
Guo et al. Supercontinuum generation in an Er-doped figure-eight passively mode-locked fiber laser
US6813429B2 (en) Sources of, and methods for generating, optical pulses
US9252554B2 (en) Compact, coherent, high brightness light sources for the mid and far IR
KR100205052B1 (en) Mode locking optical fiber laser of wavelength tunable type
US4635263A (en) Soliton laser
EP0557018A1 (en) Harmonically mode-locked ring laser
JPH10213827A (en) Device and method for generating high output optical pulse
Margulis et al. Hybrid electronically addressable random fiber laser
Lin Nonlinear optics in fibers for fiber measurements and special device functions
JP3350874B2 (en) Laser pulse oscillator
Tehranchi et al. Dynamics of Stokes waves and pulses generated by stimulated Brillouin scattering in a resonator including highly nonlinear fiber
JPH087356B2 (en) Optical soliton generation method
JP3011286B2 (en) Mode-locked optical fiber laser device
Kato et al. Generation of a superstable Lorentzian pulse train with a high repetition frequency based on a Fabry–Perot resonator integrated with an electro-optic phase modulator
JP3331554B2 (en) Laser pulse oscillator
Meisterhans et al. SILICON MICRORING WITHIN A FIBER LASER CAVITY FOR HIGH-REPETITION-RATE PULSE TRAIN GENERATION
Ma Nonlinear effects-based 1.7 μm fiber lasers: A review and prospect
Shi et al. Mode-locked Pr/sup 3+/-doped silica fiber laser with an external cavity
Donodin et al. Dynamics of High Peak Power Pulses near $1.9\\mu\mathrm {m} $ in a Standard Single-mode Telecom Fiber
JPH0795618B2 (en) Hikari Baraman Soliton Laser
Abbouab et al. 40 W of supercontinuum generated by a self-pulsed pump-sharing oscillator-amplifier
Boampong Additive Pulse Mode Locked Erbium Doped Fiber Laser
JPH0654827B2 (en) SOLITON LASER OSCILLATION METHOD AND DEVICE
JPS64836B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees