JPH09236834A - 光パルス発生装置 - Google Patents
光パルス発生装置Info
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Abstract
化を防ぐ。 【解決手段】 SC光パルスを発生するパルス光源、光
増幅器、非線形光学媒質、光バンドパスフィルタ、分散
補償器が、光パルスの偏光方向を保持し、これらの光学
主軸をすべて平行または直交に結合する。
Description
の他に用いる高速・超短光パルスを発生させる光パルス
発生装置に関する。
速光計測の実現には、いかにパルス幅が狭く安定な光パ
ルスを発生させることができるかが重要な課題になって
いる(参考文献:高良 他,「和周波光発生を用いた光
サンプリングによる超高速光波形測定法」,電子情報通
信学会論文誌, B-I, vol.J75-B-I, No.5, pp.372-380,1
992) 。
ード同期レーザ、ファブリペロー共振器型モード同期レ
ーザ、利得スイッチング半導体レーザ、CW半導体レー
ザと電界吸収型光変調器の組み合わせ、その他がある。
図4は、従来のリング共振器型モード同期レーザの構成
例を示す。図において、41は光変調器、42は光パル
スを増幅する光増幅器、43は発振波長を光増幅器の利
得スペクトル幅内で決定する光バンドパスフィルタ(B
PF)、44は光パルス(モード同期レーザ出力光)の
一部を外部に取り出す光分岐器、45は光路長を可変さ
せる光遅延器であり、それらが光結合手段46を介して
リング状に結合されリング共振器が構成される。光変調
器41には、直流電圧源47と、電圧増幅器48を介し
て発振器49が接続され、発振器49の周波数f0 に応
じてリング共振器内を伝搬する光の損失あるいは位相を
変調し、繰り返し周波数f0 の光パルス列を発生させ
る。
様に発振器の周波数f0 に応じて繰り返し周波数f0 の
光パルス列を発生させることができる。しかし、これら
の出力光のパルス幅は数ps以上であった。一方、最近
発表された技術として、繰り返し周波数6GHz以上でパ
ルス幅 0.5ps以下の高速・超短光パルスを発生させる
SC光パルス発生法がある(参考文献:T.Morioka et a
l., "Nearly penelty-free, 4ps supercontinuum WDM p
ulsegeneration for Tbit/s TDM-WDM network", OFC94,
PD21, 1994) 。
ス発生装置の構成例を示す。図において、50は励起用
パルス光源、51は光増幅器、52は偏光制御器、53
はSC光発生用非線形光学媒質、54は光バンドパスフ
ィルタ(BPF)、55は分散補償器、56は各構成要
素を光学的に結合する光結合手段である。励起用パルス
光源50には、例えば図4に示すようなリング共振器型
モード同期レーザが用いられる。光増幅器51には希土
類添加ファイバが用いられる。分散補償器55には光フ
ァイバが用いられる。
過程について説明する。励起用パルス光源50から出力
された励起光パルスは、光増幅器51で増幅され、偏光
制御器52で所定の偏光状態に設定された後にSC光発
生用非線形光学媒質53に入射される(図6(a))。この
とき、励起光の波長λP とSC光発生用非線形光学媒質
53の零分散波長が近くなるように設定し、励起光のピ
ークパワーが十分に高くなるように増幅すると、SC光
発生用非線形光学媒質53内で励起光パルスからSC光
パルスへの変換が起きる。
に、数十nm以上の広波長域のスペクトル幅を有した光
パルス列となる。そして、光バンドパスフィルタ54を
用いて所望の波長λSCのSC光パルスを切り取る(図6
(c))。このとき、フィルタリングしたSC光パルスがS
C光発生用非線形光学媒質53の分散特性の影響でチャ
ーピング(光パルス内で時間的に光周波数が異なるこ
と)を有する場合には、分散補償器55でこのチャーピ
ングを制御してチャーピングのない光パルス列に変換す
る(図6(d))。なお、切り取ったスペクトルバンド幅内
のSC光パルスにチャーピングがない場合には分散補償
器55は不要である。
幅は、光バンドパスフィルタ54のバンド幅によって決
定される。このバンド幅をΔf、光パルス幅をΔtとす
ると、これらの積(時間バンド幅積)は、 Δf・Δt≧C …(1) となり、フーリエ変換限界値以上となる。ここで、Cは
光パルスの形状で決まる値であり、例えばガウス型の場
合にはC=0.44、sech2 型の場合にはC=0.31となる。
特に、 (1)式で等号が成り立つ場合の光パルスをフーリ
エ変換限界パルスと呼ぶ。
はフーリエ変換限界パルスが得られる。したがって、S
C光パルスの光パルス幅Δtは、 Δt=C/Δf …(2) となり、バンド幅Δfを増加することによりパルス幅の
狭い光パルスが得られることがわかる。例えば、Δf=
650GHz(波長約5nm)に設定し、光パルス波形をガ
ウス型と仮定すると、パルス幅Δt= 0.5psが得られ
る。したがって、このSC光パルス発生法は、サブピコ
秒のパルス幅の超短光パルスを得ることができるので、
数百Gbit/s 領域の超高速光で通信および高時間分解能
の光サンプリング光波形測定などが可能となる。
は、入射光の偏光依存性を有する自己位相変調、4光波
混合、ラマン増幅等の非線形光学効果の複合により起き
ると考えられている。したがって、図5に示す構成にお
いても励起光パルスの偏光状態に依存してSC光パルス
の発生効率やスペクトルが変化する。そのため、偏光制
御器52を用いて増幅後の励起光パルスの偏光状態をS
C光パルス発生に最適になるように調整していた。
幅器51やSC光発生用非線形光学媒質53として偏光
を保持しない長尺の光ファイバ(光増幅器で10m以上、
SC光発生用非線形光学媒質で1km以上)が用いられ
ている。したがって、励起用パルス光源50から偏光状
態の安定した光パルスを発生させたとしても、機械的な
振動や温度変化の影響により光ファイバ内部で偏光状態
の変化が起きやすい。また、光バンドパスフィルタ5
4、分散補償器55、光結合手段56も偏光保持型では
ないので、SC光パルス発生後でもSC光パルスの偏光
状態が時間的に変化する問題点があった。
依存性のある光変調器や光ゲート素子等を利用する場合
が多い。したがって、従来のSC光パルス発生を利用し
た光パルス発生装置は、外部変動によりSC光パルスの
レベル変動や偏光状態変化等が生じやすいために、実際
に適用することは困難であった。本発明は、SC光パル
スを発生させる構成において、外部変動によるSC光パ
ルスの偏光状態の変化を防ぐことができる光パルス発生
装置を提供することを目的とする。
装置は、SC光パルスを発生するパルス光源、光増幅
器、非線形光学媒質、光バンドパスフィルタ、分散補償
器を偏光保持型とし、これらの光学主軸をすべて平行ま
たは直交に結合した構成である。このように光パルス発
生装置の各構成要素を偏光保持型とすることにより、偏
光状態の変化を防ぎ、動作の安定性を向上させることが
できる。
ルスをチャネル数分に分岐し、各SC光パルスをそれぞ
れ信号で変調し、各光パルス信号にそれぞれ異なる遅延
を与えて合波する構成において、各構成要素を偏光保持
型とし光学主軸をすべて平行または直交に結合する。こ
れにより、光パルス信号の時分割多重の過程において偏
光状態の変化を防ぎ、動作の安定性を向上させることが
できる。
装置の実施形態を示す。図において、10は単一偏光の
光パルスを発生する励起用パルス光源、11は偏光保持
型の光増幅器、12は偏光保持型のSC光発生用非線形
光学媒質、13は偏光保持型の光バンドパスフィルタ
(BPF)、14は偏光保持型の分散補償器、20は各
構成要素の光学主軸をすべて平行または直交に結合する
偏光保持型の光結合手段である。
類添加ファイバを用いた光増幅器、半導体レーザ増幅
器、希土類添加したプレーナ型の石英系光導波路を利用
できる。偏光保持型のSC光発生用非線形光学媒質12
としては、光ファイバ、半導体導波路、有機結晶または
有機導波路が使用できる。偏光保持型の分散補償器14
としては、光ファイバ、プレーナ型の石英系光導波路、
半導体導波路、回折格子対、プリズム対、Gires-Tourno
is干渉系、ファイバグレーティングが使用できる。
素を偏光保持型とするときに、光ファイバ構造の光部品
を用いる場合には、PANDAファイバや楕円コアファ
イバ構成にすればよい。また、プレーナ型の石英系光導
波路、半導体、結晶等の部品や素子を用いる場合には、
これらが複屈折性材料でありすでに偏光保持性を有して
いるので、そのまま用いることができる。
偏光の光パルスを発生させるには、上記のリング共振器
型モード同期レーザ、ファブリペロー共振器型モード同
期レーザ、利得スイッチング半導体レーザ、CW半導体
レーザと電界吸収型光変調器の組み合わせ、その他の構
成において、構成部品や素子をPANDAファイバ、楕
円コアファイバ、プレーナ型の石英系光導波路、半導体
導波路、結晶等の偏光保持型に置き換えればよい。
べて平行または直交に結合する。これにより、装置内の
光パルスの偏光方向は外部変動により変化せず、同一偏
光方向に保持されて導波されるので、偏光状態の変化に
よる不安定動作は起きない。また、従来必要とされてい
た偏光制御器が不要となるので、構成が簡単になるとと
もにその損失も解消できる。
施形態を示す。図において、10〜14は第1の実施形
態と同様である。ただし、11−1はSC光発生用非線
形光学媒質12の前段に配置される偏光保持型の光増幅
器、11−2は分散補償器14の後段に配置される偏光
保持型の光増幅器である。本実施形態では、さらに偏光
保持型の光分岐器15、偏光保持型の光変調器16−1
〜16−N、偏光保持型の光遅延器17−1〜17−
N、偏光保持型の光合波器18により構成される時分割
多重部19が接続される。
18としては、PANDAファイバや楕円コアファイバ
からなる光ファイバ型カプラを使用できる。偏光保持型
の光変調器16としては、LiNbO3 等の電気光学効果
材料を用いた光変調器や、電界吸収型半導体変調器など
が利用できる。偏光保持型の光遅延器17としては、P
ANDAファイバや楕円コアファイバを使用でき、その
長さにより伝搬する時間を調整する。また、光分岐器1
5、光遅延器17、光合波器18は、プレーナ型の石英
系光導波路上に形成したものを用いてもよい。
す。光増幅器11−2から光分岐器15に入力されたS
C光パルスはN分割され、それぞれ光変調器16−1〜
16−Nで強度または位相が変調され、独立に符号化さ
れる。その後、Nチャネルの光信号が時間軸上で重なら
ないように、光遅延器17−1〜17−Nでそれぞれ異
なる遅延を与える(図3(a)〜(c))。これらの光信号を
光合波器18で合波することにより、Nチャネルの光信
号を時分割多重することができる(図3(d))。
保持型とし、これらの光学主軸をすべて平行または直交
に結合する。したがって、装置内の光パルスの偏光方向
は外部変動により変化せず、同一偏光方向に保持されて
導波されるので、単一偏波の安定な時分割多重光信号を
得ることができる。
発生装置は、構成要素をすべて偏光保持型とし、さらに
光学主軸をすべて平行または直交に結合することによ
り、機械的振動や温度変動等に対して出力光パルスの偏
光状態およびレベルの変化を小さくすることができる。
また、偏光状態を制御するための構成要素が不要となる
ので、系全体の損失を低減することができ、小型化およ
び低コスト化を図ることができる。
ブロック図。
ブロック図。
例を示すブロック図。
構成例を示すブロック図。
Claims (2)
- 【請求項1】 所定の繰り返し周波数の光パルスを発生
するパルス光源と、前記光パルスを増幅する光増幅器
と、 増幅された光パルスをスーパーコンティニアム(以下
「SC」という。)光パルスに変換する非線形光学媒質
と、 前記SC光パルスのスペクトル中の所定の波長域を切り
取る光バンドパスフィルタと、 前記SC光パルスのチャーピングを補償する分散補償器
とを備えた光パルス発生装置において、 前記パルス光源、光増幅器、非線形光学媒質、光バンド
パスフィルタ、分散補償器を偏光保持型とし、それぞれ
の光学主軸をすべて平行または直交に結合した構成であ
ることを特徴とする光パルス発生装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の光パルス発生装置と、 前記光パルス発生装置から出力されるSC光パルスを空
間的にN個(Nは2以上の整数)に分岐する光分岐器
と、 前記N個のSC光パルスの強度または位相をそれぞれ所
定の信号で変調するN個の光変調器と、 各チャネルの光パルス信号に時間軸上でそれぞれ異なる
遅延を与えるN個の光遅延器と、 Nチャネルの光パルス信号を合波し、時分割多重光信号
として出力する光合波器とを備え、前記光分岐器、光変
調器、光遅延器、光合波器を偏光保持型とし、それぞれ
の光学主軸をすべて平行または直交に結合した構成であ
ることを特徴とする光パルス発生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04194096A JP3369833B2 (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 光パルス発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP04194096A JP3369833B2 (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 光パルス発生装置 |
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JPH09236834A true JPH09236834A (ja) | 1997-09-09 |
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Family
ID=12622222
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04194096A Expired - Lifetime JP3369833B2 (ja) | 1996-02-28 | 1996-02-28 | 光パルス発生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3369833B2 (ja) |
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