JPH10242554A - モードロック光パルス発生回路 - Google Patents
モードロック光パルス発生回路Info
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- JPH10242554A JPH10242554A JP9038243A JP3824397A JPH10242554A JP H10242554 A JPH10242554 A JP H10242554A JP 9038243 A JP9038243 A JP 9038243A JP 3824397 A JP3824397 A JP 3824397A JP H10242554 A JPH10242554 A JP H10242554A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の課題は、予備変調器を使用せずにサ
ブグループを強制的に発生させると共に、メイングルー
プとサブグループとの間でエネルギーのやり取りを行っ
て、安定な動作状態を実現することのできるモードロッ
ク光パルス発生回路を提供することである。 【解決手段】 少なくとも光増幅器及び外部光変調器を
具備したモードロック光パルス発生回路において、基本
周波数ｆa の高調波周波数ｆh ＝Ｎｆa （ＮはＮ＞１の
自然数）の正弦波で前記光増幅器又は外部光変調器のい
ずれか一方を駆動する第１正弦波発振器と、基本周波数
ｆa 又はその高調波周波数ｆs ＝ｎｆa （ｎはＮの公約
数で且つ１≦ｎ≦Ｎ）の正弦波で前記光増幅器又は外部
光変調器の他方を駆動する、前記第１正弦波発振器と同
期した第２正弦波発振器とを具備して構成する。
ブグループを強制的に発生させると共に、メイングルー
プとサブグループとの間でエネルギーのやり取りを行っ
て、安定な動作状態を実現することのできるモードロッ
ク光パルス発生回路を提供することである。 【解決手段】 少なくとも光増幅器及び外部光変調器を
具備したモードロック光パルス発生回路において、基本
周波数ｆa の高調波周波数ｆh ＝Ｎｆa （ＮはＮ＞１の
自然数）の正弦波で前記光増幅器又は外部光変調器のい
ずれか一方を駆動する第１正弦波発振器と、基本周波数
ｆa 又はその高調波周波数ｆs ＝ｎｆa （ｎはＮの公約
数で且つ１≦ｎ≦Ｎ）の正弦波で前記光増幅器又は外部
光変調器の他方を駆動する、前記第１正弦波発振器と同
期した第２正弦波発振器とを具備して構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はモードロック光パル
ス発生回路に関し、特に外部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
ロック光パルス発生回路に関する。
ス発生回路に関し、特に外部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
ロック光パルス発生回路に関する。
【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、ごく短時間のパルス発光を
得ることをレーザのモードロック（モード同期）と呼ん
でおり、強制モードロックと受動モードロックに大別さ
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、ごく短時間のパルス発光を
得ることをレーザのモードロック（モード同期）と呼ん
でおり、強制モードロックと受動モードロックに大別さ
れる。
【０００３】受動モードロックレーザは、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。
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。
【０００４】受動モードロックでは、可飽和吸収体の透
過率の変化は、パルスの形にある程度追従するので非常
に早くなる。その結果、短パルス発生には通常の強制モ
ードロックレーザよりも向いている。
過率の変化は、パルスの形にある程度追従するので非常
に早くなる。その結果、短パルス発生には通常の強制モ
ードロックレーザよりも向いている。
【０００５】しかし、受動モードロックレーザでは、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。
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。
【０００６】一方、強制モードロックレーザは、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、共振器内に外部光変調器
を挿入することにより構成される。
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、共振器内に外部光変調器
を挿入することにより構成される。
【０００７】図１に従来のファイバリングレーザのブロ
ック構成図を示す。ファイバリングレーザは、光増幅器
２、帯域通過フィルタ４、光分岐カプラ、偏波制御器
８、外部光変調器１０及び光アイソレータ１２から構成
されており、これらの各要素はシングルモード光ファイ
バ、望ましくは定偏波シングルモード光ファイバにより
互いに接続されている。
ック構成図を示す。ファイバリングレーザは、光増幅器
２、帯域通過フィルタ４、光分岐カプラ、偏波制御器
８、外部光変調器１０及び光アイソレータ１２から構成
されており、これらの各要素はシングルモード光ファイ
バ、望ましくは定偏波シングルモード光ファイバにより
互いに接続されている。
【０００８】光増幅器２は、例えば希土類ドープファイ
バ又は半導体光増幅器から構成される。外部光変調器１
０は、例えばマッハツェンダ型の光強度変調器である。
光アイソレータ１２は反時計回り方向の光パルスの通過
のみ許容する。これは、リング型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１２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。
バ又は半導体光増幅器から構成される。外部光変調器１
０は、例えばマッハツェンダ型の光強度変調器である。
光アイソレータ１２は反時計回り方向の光パルスの通過
のみ許容する。これは、リング型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１２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。
【０００９】帯域通過フィルタ４は所定帯域の光パルス
の通過のみを許容する。光分岐カプラ６はファイバリン
グ型モードロックレーザから光パルスを取り出すための
ものであり、偏波制御器８は光パルスの偏波面を所定の
偏波面に制御する。
の通過のみを許容する。光分岐カプラ６はファイバリン
グ型モードロックレーザから光パルスを取り出すための
ものであり、偏波制御器８は光パルスの偏波面を所定の
偏波面に制御する。
【００１０】１４は基本周波数ｆa の自然数倍の高調波
周波数ｆh ＝Ｎｆa （但し、Ｎは２以上の自然数）の正
弦波を発振する正弦波発振器であり、高調波周波数ｆh
＝Ｎｆa の正弦波で外部光変調器１０を駆動する。この
ような駆動方式を高調波モードロック方式と呼び、ファ
イバリング型レーザから短光パルスを発生させる。
周波数ｆh ＝Ｎｆa （但し、Ｎは２以上の自然数）の正
弦波を発振する正弦波発振器であり、高調波周波数ｆh
＝Ｎｆa の正弦波で外部光変調器１０を駆動する。この
ような駆動方式を高調波モードロック方式と呼び、ファ
イバリング型レーザから短光パルスを発生させる。
【００１１】この方式でモードロックが安定動作するた
めには、リング内に存在するＮ個の光パルスの振幅が全
て等しくなければならない。しかし一般には、振動によ
る偏波方向や光路長の変動、或いは光増幅器２の利得周
波数特性の変動や雑音等によって、各光パルスの振幅が
不規則に揺らぐため、全ての光パルスの振幅を等しく保
持するのは困難である。
めには、リング内に存在するＮ個の光パルスの振幅が全
て等しくなければならない。しかし一般には、振動によ
る偏波方向や光路長の変動、或いは光増幅器２の利得周
波数特性の変動や雑音等によって、各光パルスの振幅が
不規則に揺らぐため、全ての光パルスの振幅を等しく保
持するのは困難である。
【００１２】よって、定偏波シングルモード光ファイバ
を使用してファイバリングを構成し、且つ振動を除去す
る措置を施したり、或いはリング長を精密制御する等の
対策が必要不可欠であった。
を使用してファイバリングを構成し、且つ振動を除去す
る措置を施したり、或いはリング長を精密制御する等の
対策が必要不可欠であった。
【００１３】従来の高調波モードロック方式で動作が不
安定となる原因を周波数スペクトルの観点から考えてみ
る。偏波変動や光増幅器の特性変動等によって、各光パ
ルスの振幅が不規則に揺らぐことは、光信号のスペクト
ル成分に高調波周波数ｆh 、及びその自然数倍以外の成
分が現れることに対応する。
安定となる原因を周波数スペクトルの観点から考えてみ
る。偏波変動や光増幅器の特性変動等によって、各光パ
ルスの振幅が不規則に揺らぐことは、光信号のスペクト
ル成分に高調波周波数ｆh 、及びその自然数倍以外の成
分が現れることに対応する。
【００１４】これらのうち、基本周波数ｆa の自然数倍
のスペクトル成分（以後、サブグループと呼ぶ）は、リ
ングを一周したときの位相条件を満たすため、リングを
周回する毎に選択的に増幅される。
のスペクトル成分（以後、サブグループと呼ぶ）は、リ
ングを一周したときの位相条件を満たすため、リングを
周回する毎に選択的に増幅される。
【００１５】しかし、外部光変調器がｆh ＝Ｎｆa （但
し、Ｎは２以上の自然数）の高調波周波数で駆動されて
いるため、リングを周回する毎に±ｆh の側波帯を生成
しながらスペクトルは広い周波数範囲に渡って拡散して
いく。このスペクトル強度が十分に減衰するまで、偏波
変動や光増幅器の特性変動による光パルスの振幅揺らぎ
の影響が残ることになる。
し、Ｎは２以上の自然数）の高調波周波数で駆動されて
いるため、リングを周回する毎に±ｆh の側波帯を生成
しながらスペクトルは広い周波数範囲に渡って拡散して
いく。このスペクトル強度が十分に減衰するまで、偏波
変動や光増幅器の特性変動による光パルスの振幅揺らぎ
の影響が残ることになる。
【００１６】一方、高調波周波数ｆh 及びその自然数倍
の周波数のスペクトル成分（以後、メイングループと呼
ぶ）は、リングを一周したときの位相条件を満たすと同
時に、外部光変調器による側波帯の生成が±ｆh の周波
数間隔で生ずるため、リングを周回する毎にメイングル
ープ内でのみエネルギーの授受が行われる。従って、リ
ング一周時のエネルギー損失を光増幅器で補えば、自己
再生させることが可能であり、安定に発振する。
の周波数のスペクトル成分（以後、メイングループと呼
ぶ）は、リングを一周したときの位相条件を満たすと同
時に、外部光変調器による側波帯の生成が±ｆh の周波
数間隔で生ずるため、リングを周回する毎にメイングル
ープ内でのみエネルギーの授受が行われる。従って、リ
ング一周時のエネルギー損失を光増幅器で補えば、自己
再生させることが可能であり、安定に発振する。
【００１７】以上から、従来の高調波モードロック方式
で動作が不安定となる主要原因は、偏波変動や光増幅器
の特性変動等によって、基本周波数ｆa の自然数倍では
あるが、高調波周波数ｆh 又はその自然数倍ではない周
波数のスペクトル成分（サブグループ）が発生したとき
に、サブグループとメイングループとの間でのエネルギ
ーのやり取りを行う機構がないことに起因している。
で動作が不安定となる主要原因は、偏波変動や光増幅器
の特性変動等によって、基本周波数ｆa の自然数倍では
あるが、高調波周波数ｆh 又はその自然数倍ではない周
波数のスペクトル成分（サブグループ）が発生したとき
に、サブグループとメイングループとの間でのエネルギ
ーのやり取りを行う機構がないことに起因している。
【００１８】上記の問題点を解決するために、発明者等
は、図２に示すような予備変調方式の高周波モードロッ
クファイバリングレーザの構成を提案した（文献
（１）：B.P.Singh, T.Tazaki, K.Ieda, M.Mori, T.Got
o, and A.Miyauchi,“Mode-Lockingof Fibre Ring Lase
rs with a Coherent-Phase Relationship among Axial
Mode Groups”, Optics and Laser Technology, Vol.2
7, No.4, pp.275-277(1995)及び文献（２）：B.P.Sing
h, K.Ieka, M.Mori, T.Goto, and A.Miyauchi,“Amplit
ude Modulated Harmonic Mode-Locking Characteristic
s of Er3+ Doped Fiber Ring Laser”, The Review of
Laser Engineering, Vol.24, No3, pp.413-420(199
6)）。
は、図２に示すような予備変調方式の高周波モードロッ
クファイバリングレーザの構成を提案した（文献
（１）：B.P.Singh, T.Tazaki, K.Ieda, M.Mori, T.Got
o, and A.Miyauchi,“Mode-Lockingof Fibre Ring Lase
rs with a Coherent-Phase Relationship among Axial
Mode Groups”, Optics and Laser Technology, Vol.2
7, No.4, pp.275-277(1995)及び文献（２）：B.P.Sing
h, K.Ieka, M.Mori, T.Goto, and A.Miyauchi,“Amplit
ude Modulated Harmonic Mode-Locking Characteristic
s of Er3+ Doped Fiber Ring Laser”, The Review of
Laser Engineering, Vol.24, No3, pp.413-420(199
6)）。
【００１９】この方式では、予備変調器２０において、
第１正弦波発振器１６（高調波周波数ｆh ＝Ｎｆa ）の
出力を、予め第１正弦波発振器１６に同期した第２正弦
波発振器１８（高調波周波数ｆs ＝ｎｆa 、但しｎはＮ
の公約数で、且つ１≦ｎ≦Ｎ）で変調する。
第１正弦波発振器１６（高調波周波数ｆh ＝Ｎｆa ）の
出力を、予め第１正弦波発振器１６に同期した第２正弦
波発振器１８（高調波周波数ｆs ＝ｎｆa 、但しｎはＮ
の公約数で、且つ１≦ｎ≦Ｎ）で変調する。
【００２０】これによって、予備変調器２０の出力に
は、例えば図３に示すように、周波数ｆh の近傍に周波
数間隔ｆs で側波帯が生じる。この信号を用いて外部光
変調器１０を駆動すれば、メイングループとサブグルー
プの間でエネルギーのやり取りが生じることになる。
は、例えば図３に示すように、周波数ｆh の近傍に周波
数間隔ｆs で側波帯が生じる。この信号を用いて外部光
変調器１０を駆動すれば、メイングループとサブグルー
プの間でエネルギーのやり取りが生じることになる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】図２に示した高調波モ
ードロックリングレーザの構成によって安定な動作状態
を実現することができるが、外部光変調器１０の駆動信
号を生成するための予備変調器２０は、高周波周波数ｆ
s ＝ｎｆa が高くなるに従って、その実現が困難になる
という欠点があった。
ードロックリングレーザの構成によって安定な動作状態
を実現することができるが、外部光変調器１０の駆動信
号を生成するための予備変調器２０は、高周波周波数ｆ
s ＝ｎｆa が高くなるに従って、その実現が困難になる
という欠点があった。
【００２２】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、予備変調器を使用
せずにサブグループを強制的に発生させると共に、メイ
ングループとサブグループとの間でエネルギーのやり取
りを行って、安定な動作状態を実現することのできるモ
ードロック光パルス発生回路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、予備変調器を使用
せずにサブグループを強制的に発生させると共に、メイ
ングループとサブグループとの間でエネルギーのやり取
りを行って、安定な動作状態を実現することのできるモ
ードロック光パルス発生回路を提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明によると、少なく
とも光増幅器及び外部光変調器を具備したモードロック
光パルス発生回路において、基本周波数ｆa の高調波周
波数ｆh ＝Ｎｆa （ＮはＮ＞１の自然数）の正弦波で前
記光増幅器又は外部光変調器のいずれか一方を駆動する
第１正弦波発振器と、基本周波数ｆa 又はその高調波周
波数ｆs ＝ｎｆ a （ｎはＮの公約数で且つ１≦ｎ≦Ｎ）
の正弦波で前記光増幅器又は外部光変調器の他方を駆動
する、前記第１正弦波発振器と同期した第２正弦波発振
器とを具備したことを特徴とするモードロック光パルス
発生回路が提供される。
とも光増幅器及び外部光変調器を具備したモードロック
光パルス発生回路において、基本周波数ｆa の高調波周
波数ｆh ＝Ｎｆa （ＮはＮ＞１の自然数）の正弦波で前
記光増幅器又は外部光変調器のいずれか一方を駆動する
第１正弦波発振器と、基本周波数ｆa 又はその高調波周
波数ｆs ＝ｎｆ a （ｎはＮの公約数で且つ１≦ｎ≦Ｎ）
の正弦波で前記光増幅器又は外部光変調器の他方を駆動
する、前記第１正弦波発振器と同期した第２正弦波発振
器とを具備したことを特徴とするモードロック光パルス
発生回路が提供される。
【００２４】第１正弦波発振器は比較的周波数の高い高
調波を発振するので、外部光変調器を駆動するのが望ま
しく、第２正弦波発振器は比較的周波数の低い高調波を
発振するので、光増幅器を駆動するのが望ましい。
調波を発振するので、外部光変調器を駆動するのが望ま
しく、第２正弦波発振器は比較的周波数の低い高調波を
発振するので、光増幅器を駆動するのが望ましい。
【００２５】本発明によると、高調波周波数ｆh での変
調と、それに同期した基本周波数ｆ a 又はその高調波周
波数ｆs での変調とを独立して外部光変調器或いは光増
幅器に与えることにより、サブグループを強制的に発生
させると同時にメイングループとサブグループの間での
エネルギーのやり取りを実現することができる。これに
より、予備変調器を必要とせずに、安定な動作状態を実
現することのできるモードロック光パルス発生回路を提
供可能である。
調と、それに同期した基本周波数ｆ a 又はその高調波周
波数ｆs での変調とを独立して外部光変調器或いは光増
幅器に与えることにより、サブグループを強制的に発生
させると同時にメイングループとサブグループの間での
エネルギーのやり取りを実現することができる。これに
より、予備変調器を必要とせずに、安定な動作状態を実
現することのできるモードロック光パルス発生回路を提
供可能である。
【００２６】本発明の他の側面によると、少なくとも光
増幅器及び外部光変調器を具備したモードロック光パル
ス発生回路において、基本周波数ｆa の高調波周波数ｆ
h ＝Ｎｆa （ＮはＮ＞１の自然数）の正弦波で前記外部
光変調器を駆動する第１正弦波発振器と、前記外部光変
調器に接続されたバイアス電源と、前記外部光変調器と
前記バイアス電源との間に接続され、基本周波数ｆa 又
はその高調波周波数ｆ s ＝ｎｆa （ｎはＮの公約数で且
つ１≦ｎ≦Ｎ）の正弦波で前記外部光変調器の動作バイ
アス点を変調する、前記第１正弦波発生器と同期した第
２正弦波発生器とを具備したことを特徴とするモードロ
ック光パルス発生回路が提供される。
増幅器及び外部光変調器を具備したモードロック光パル
ス発生回路において、基本周波数ｆa の高調波周波数ｆ
h ＝Ｎｆa （ＮはＮ＞１の自然数）の正弦波で前記外部
光変調器を駆動する第１正弦波発振器と、前記外部光変
調器に接続されたバイアス電源と、前記外部光変調器と
前記バイアス電源との間に接続され、基本周波数ｆa 又
はその高調波周波数ｆ s ＝ｎｆa （ｎはＮの公約数で且
つ１≦ｎ≦Ｎ）の正弦波で前記外部光変調器の動作バイ
アス点を変調する、前記第１正弦波発生器と同期した第
２正弦波発生器とを具備したことを特徴とするモードロ
ック光パルス発生回路が提供される。
【００２７】本発明の更に他の側面によると、少なくと
も光増幅器及び外部光変調器を具備したモードロック光
パルス発生回路において、基本周波数ｆa の高調波周波
数ｆ h ＝Ｎｆa （ＮはＮ＞１の自然数）の正弦波を発振
する第１正弦波発振器と、前記第１正弦波発振器と前記
外部変調器に接続された、周期ｎビット（ｎはＮの公約
数で且つ１≦ｎ≦Ｎ）のパルスパターンを発生するパル
スパターン発生器とを具備したことを特徴とするモード
ロック光パルス発生回路が提供される。
も光増幅器及び外部光変調器を具備したモードロック光
パルス発生回路において、基本周波数ｆa の高調波周波
数ｆ h ＝Ｎｆa （ＮはＮ＞１の自然数）の正弦波を発振
する第１正弦波発振器と、前記第１正弦波発振器と前記
外部変調器に接続された、周期ｎビット（ｎはＮの公約
数で且つ１≦ｎ≦Ｎ）のパルスパターンを発生するパル
スパターン発生器とを具備したことを特徴とするモード
ロック光パルス発生回路が提供される。
【００２８】
【発明の実施の形態】図４は本発明第１実施形態のブロ
ック構成図を示している。本発明の各実施形態の説明に
おいて、図１及び図２に示した従来例と実質的に同一構
成部分については同一符号を付し、重複を避けるためそ
の説明を省略する。
ック構成図を示している。本発明の各実施形態の説明に
おいて、図１及び図２に示した従来例と実質的に同一構
成部分については同一符号を付し、重複を避けるためそ
の説明を省略する。
【００２９】本実施形態は、本発明を正弦波変調の高周
波モードロックリングレーザに適用した場合の構成例で
ある。第１正弦波発振器１６の周波数は高調波周波数ｆ
h ＝Ｎｆa （ＮはＮ＞１の自然数）のであり、外部光変
調器１０を駆動するのに用いられる。
波モードロックリングレーザに適用した場合の構成例で
ある。第１正弦波発振器１６の周波数は高調波周波数ｆ
h ＝Ｎｆa （ＮはＮ＞１の自然数）のであり、外部光変
調器１０を駆動するのに用いられる。
【００３０】一方、第１正弦波発振器１６に同期した第
２正弦波発振器１８の周波数は、高調波周波数ｆs ＝ｎ
ｆa （ｎはＮの公約数で且つ１≦ｎ≦Ｎ）であり、光増
幅器２の利得を変調するのに用いられる。
２正弦波発振器１８の周波数は、高調波周波数ｆs ＝ｎ
ｆa （ｎはＮの公約数で且つ１≦ｎ≦Ｎ）であり、光増
幅器２の利得を変調するのに用いられる。
【００３１】例えば、光増幅器２が半導体光増幅器から
構成される場合には、第２正弦波発振器１８により半導
体光増幅器の駆動電流を変調すればよい。一方、光増幅
器２が希土類ドープ光ファイバ増幅器から構成される場
合には、第２正弦波発振器１８を用いて励起光強度を振
幅変調するか、或いは励起準位吸収を起こす波長の光を
振幅変調して注入すればよい（文献（３）：田崎、栗
原、河合、森、後藤、宮内「Erドープ光ファイバ増幅器
の励起準位吸収を用いた利得制御」1993年電子情報通信
学会春季大会B-935 ）。
構成される場合には、第２正弦波発振器１８により半導
体光増幅器の駆動電流を変調すればよい。一方、光増幅
器２が希土類ドープ光ファイバ増幅器から構成される場
合には、第２正弦波発振器１８を用いて励起光強度を振
幅変調するか、或いは励起準位吸収を起こす波長の光を
振幅変調して注入すればよい（文献（３）：田崎、栗
原、河合、森、後藤、宮内「Erドープ光ファイバ増幅器
の励起準位吸収を用いた利得制御」1993年電子情報通信
学会春季大会B-935 ）。
【００３２】本実施形態では、予備変調器が不要であ
り、高周波における予備変調器の複雑化の問題を解決す
ることができる。図５は本発明の第２実施形態構成ブロ
ック図を示しており、本発明を正弦波変調の高周波モー
ドロックファブリペロレーザに適用した場合の構成例で
ある。
り、高周波における予備変調器の複雑化の問題を解決す
ることができる。図５は本発明の第２実施形態構成ブロ
ック図を示しており、本発明を正弦波変調の高周波モー
ドロックファブリペロレーザに適用した場合の構成例で
ある。
【００３３】第１反射器２２と第２反射器２４との間は
共振器長に設定されており、第１反射器２２及び第２反
射器２４の一方は全部の光を反射するミラーから構成さ
れ、他方はハーフミラーから構成される。
共振器長に設定されており、第１反射器２２及び第２反
射器２４の一方は全部の光を反射するミラーから構成さ
れ、他方はハーフミラーから構成される。
【００３４】第１反射器２２と第２反射器２４との間に
は、光増幅器２６、外部光変調器２８、帯域通過フィル
タ３０、第１及び第２偏波制御器３２，３４が設置され
ている。
は、光増幅器２６、外部光変調器２８、帯域通過フィル
タ３０、第１及び第２偏波制御器３２，３４が設置され
ている。
【００３５】本実施形態の第１正弦波発振器１６は図４
に示した第１実施形態の第１正弦波発振器１６と同一で
あり、第２正弦波発振器１８も第１実施形態の第２正弦
波発振器１８と同一である。
に示した第１実施形態の第１正弦波発振器１６と同一で
あり、第２正弦波発振器１８も第１実施形態の第２正弦
波発振器１８と同一である。
【００３６】よって、第１正弦波発振器１６の周波数は
高調波周波数ｆh ＝Ｎｆa であり、外部光変調器２８を
変調するのに用いられる。一方、第１正弦波発振器１６
に同期した第２正弦波発振器１８の周波数は、高調波周
波数ｆs ＝ｎｆa であり、光増幅器２６の利得を変調す
るのに用いられる。
高調波周波数ｆh ＝Ｎｆa であり、外部光変調器２８を
変調するのに用いられる。一方、第１正弦波発振器１６
に同期した第２正弦波発振器１８の周波数は、高調波周
波数ｆs ＝ｎｆa であり、光増幅器２６の利得を変調す
るのに用いられる。
【００３７】本実施形態の高調波モードロックファブリ
ペロレーザにおいても、予備変調器は不要であり、高周
波における予備変調器の複雑化の問題を解決することが
できる。
ペロレーザにおいても、予備変調器は不要であり、高周
波における予備変調器の複雑化の問題を解決することが
できる。
【００３８】第１及び第２実施形態では、第１正弦波発
振器１６で外部光変調器１０，２８を駆動し、第２正弦
波発振器１８で光増幅器２，２６を駆動する構成である
が、第１正弦波発振器１６の周波数が比較的低い場合に
は、第１正弦波発振器１６で光増幅器２，２６を駆動
し、第２正弦波発振器１８で外部光変調器１０，２８を
駆動するようにしてもよい。
振器１６で外部光変調器１０，２８を駆動し、第２正弦
波発振器１８で光増幅器２，２６を駆動する構成である
が、第１正弦波発振器１６の周波数が比較的低い場合に
は、第１正弦波発振器１６で光増幅器２，２６を駆動
し、第２正弦波発振器１８で外部光変調器１０，２８を
駆動するようにしてもよい。
【００３９】図６は本発明第３実施形態の構成ブロック
を示している。本実施形態では、外部変調器１０を第１
正弦波発振器１６（高調波周波数ｆh ＝Ｎｆa ）を用い
て駆動すると共に、バイアス電源３６を用いて第１正弦
波発振器１６に同期した第２正弦波発振器１８（高調波
周波数ｆs ＝ｎｆa 、但しｎはＮの公約数で且つ１≦ｎ
≦Ｎ）により外部変調器１０の動作バイアス点を変調す
るようにしたものである。
を示している。本実施形態では、外部変調器１０を第１
正弦波発振器１６（高調波周波数ｆh ＝Ｎｆa ）を用い
て駆動すると共に、バイアス電源３６を用いて第１正弦
波発振器１６に同期した第２正弦波発振器１８（高調波
周波数ｆs ＝ｎｆa 、但しｎはＮの公約数で且つ１≦ｎ
≦Ｎ）により外部変調器１０の動作バイアス点を変調す
るようにしたものである。
【００４０】上述した第１乃至第３実施形態のいずれに
おいても、第２正弦波発振器１８の周波数を基本周波数
ｆa と等しいとすれば、即ちｆs ＝ｆa とすれば、全て
のサブグループがメイングループとエネルギーのやり取
りを行うことになり、最も安定な動作が期待される。
おいても、第２正弦波発振器１８の周波数を基本周波数
ｆa と等しいとすれば、即ちｆs ＝ｆa とすれば、全て
のサブグループがメイングループとエネルギーのやり取
りを行うことになり、最も安定な動作が期待される。
【００４１】一方、ｆs ＝ｎｆa （ｎ＞１）の場合に
は、特定なサブグループ（安定サブグループ）のみがメ
イングループとエネルギーのやり取りを行うことにな
る。それ以外のサブグループ（不安定サブグループ）が
偏波変動や光増幅器の特性変動等によって発生すれば、
従来方式と同様に動作不安定を招くことになる。
は、特定なサブグループ（安定サブグループ）のみがメ
イングループとエネルギーのやり取りを行うことにな
る。それ以外のサブグループ（不安定サブグループ）が
偏波変動や光増幅器の特性変動等によって発生すれば、
従来方式と同様に動作不安定を招くことになる。
【００４２】しかし、一般に高調波周波数ｆh は基本周
波数ｆa より非常に高い周波数であるから、即ちｆh ≫
ｆa であるから、周波数ｆh 及びその自然数倍の周波数
の近傍にはいくつかの安定サブグループ成分があること
になり、それらによって光増幅器の利得が十分に飽和さ
せられるために、不安定サブグループの発生は抑制され
る。この点は本発明の特徴の１つであり、光増幅器の利
得周波数特性の変動があっても安定動作を実現すること
が可能となる。
波数ｆa より非常に高い周波数であるから、即ちｆh ≫
ｆa であるから、周波数ｆh 及びその自然数倍の周波数
の近傍にはいくつかの安定サブグループ成分があること
になり、それらによって光増幅器の利得が十分に飽和さ
せられるために、不安定サブグループの発生は抑制され
る。この点は本発明の特徴の１つであり、光増幅器の利
得周波数特性の変動があっても安定動作を実現すること
が可能となる。
【００４３】ｆs ＝ｎｆa （ｎ＞１）の場合とｆs ＝ｆ
a の場合とで利得飽和の様子を比較すると、前者は後者
よりも安定サブグループの数が少ないために、周波数ｆ
h 及びその自然数倍の周波数の近傍における利得飽和が
ゆっくりと起こることになる。
a の場合とで利得飽和の様子を比較すると、前者は後者
よりも安定サブグループの数が少ないために、周波数ｆ
h 及びその自然数倍の周波数の近傍における利得飽和が
ゆっくりと起こることになる。
【００４４】従って、高調波周波数ｆs ＝ｎｆa の場合
には発振スペクトル幅が広がることになる。このように
本発明によって、高調波モードロック動作を安定化でき
るのみならず、発振スペクトル幅を制御することも可能
となり、誘導ブリユアン散乱（ＳＢＳ）抑圧耐力を制御
して、光ファイバを通して大きなパワーを伝送可能とな
る。
には発振スペクトル幅が広がることになる。このように
本発明によって、高調波モードロック動作を安定化でき
るのみならず、発振スペクトル幅を制御することも可能
となり、誘導ブリユアン散乱（ＳＢＳ）抑圧耐力を制御
して、光ファイバを通して大きなパワーを伝送可能とな
る。
【００４５】前述したサブグループ発生原因の中でどれ
が支配的であるかは、現時点では明らかになっていな
い。しかし、各種の対策は提案されており、機械的振
動、偏波変動及び光路長変動については、除振台の使
用、定偏波光ファイバの使用、可変リング長による自動
制御方法等が有効であることが実証されている。
が支配的であるかは、現時点では明らかになっていな
い。しかし、各種の対策は提案されており、機械的振
動、偏波変動及び光路長変動については、除振台の使
用、定偏波光ファイバの使用、可変リング長による自動
制御方法等が有効であることが実証されている。
【００４６】一方、光増幅器の利得周波数特性の変動に
対する対策はこれまでに提案されていない。一般に高調
波周波数ｆh ≫ｆa であるため、広帯域光増幅器を用い
た高調波モードロックでは、不安定サブグループの発生
を抑えるためには、光増幅器の利得周波数特性の変動を
抑圧することが極めて重要である。この点に関して、本
発明は極めて有効な手段を与えるものである。
対する対策はこれまでに提案されていない。一般に高調
波周波数ｆh ≫ｆa であるため、広帯域光増幅器を用い
た高調波モードロックでは、不安定サブグループの発生
を抑えるためには、光増幅器の利得周波数特性の変動を
抑圧することが極めて重要である。この点に関して、本
発明は極めて有効な手段を与えるものである。
【００４７】図７は本発明第４実施形態の構成ブロック
図を示している。本実施形態では、正弦波発振器１４
（ｆh ＝Ｎｆa ）の出力をクロック信号として、パルス
パターン発生器３８により周期ｎビットのパルスパター
ンを発生させ、このパルスパターンにより外部光変調器
１０を駆動する。
図を示している。本実施形態では、正弦波発振器１４
（ｆh ＝Ｎｆa ）の出力をクロック信号として、パルス
パターン発生器３８により周期ｎビットのパルスパター
ンを発生させ、このパルスパターンにより外部光変調器
１０を駆動する。
【００４８】ｎがＮの公約数で、且つ１≦ｎ≦Ｎの条件
を満たせば、パルスパターン発生器３８の出力のスペク
トルには、正弦波変調の場合と同様にして、周波数ｆh
の近傍に周波数間隔Ｎｆa ／ｎの側波帯が生じる。
を満たせば、パルスパターン発生器３８の出力のスペク
トルには、正弦波変調の場合と同様にして、周波数ｆh
の近傍に周波数間隔Ｎｆa ／ｎの側波帯が生じる。
【００４９】図８には、パルスパターンとしてＭ系列信
号を用い、ｎ＝Ｎ＝７でＲＺ変調の場合について、パル
スパターン発生器３８の出力のスペクトル成分の概略を
示した。
号を用い、ｎ＝Ｎ＝７でＲＺ変調の場合について、パル
スパターン発生器３８の出力のスペクトル成分の概略を
示した。
【００５０】このスペクトル成分を持つ信号を用いて外
部光変調器１０を駆動すれば、第１乃至第３実施形態で
説明した正弦波変調の場合と同様な特性を得ることがで
きる。
部光変調器１０を駆動すれば、第１乃至第３実施形態で
説明した正弦波変調の場合と同様な特性を得ることがで
きる。
【００５１】
【発明の効果】本発明は以上詳述したように、基本周波
数ｆa のｎ倍及びＮ倍の周波数の高調波変調を外部光変
調器又は光増幅器に同時に印加することにより、予備変
調器を使用せずにモードロックレーザの動作の安定化及
び発振スペクトル幅の制御を行うことができるという効
果を奏する。
数ｆa のｎ倍及びＮ倍の周波数の高調波変調を外部光変
調器又は光増幅器に同時に印加することにより、予備変
調器を使用せずにモードロックレーザの動作の安定化及
び発振スペクトル幅の制御を行うことができるという効
果を奏する。
【図１】第１従来例ブロック図である。
【図２】第２従来例ブロック図である。
【図３】予備変調方式における外部光変調器の駆動信号
の周波数スペクトルを示す図である。
の周波数スペクトルを示す図である。
【図４】第１実施形態ブロック図である。
【図５】第２実施形態ブロック図である。
【図６】第３実施形態ブロック図である。
【図７】第４実施形態ブロック図である。
【図８】第４実施形態において、パルス信号としてＭ系
列信号を用い、ｎ＝Ｎ＝７でＲＺ変調の場合の、外部光
変調器の駆動信号の周波数スペクトルを示す図である。
列信号を用い、ｎ＝Ｎ＝７でＲＺ変調の場合の、外部光
変調器の駆動信号の周波数スペクトルを示す図である。
２ 光増幅器 ４ 帯域通過フィルタ ６ 光分岐カプラ ８ 偏波制御器 １０ 外部光変調器 １２ 光アイソレータ １６ 第１正弦波発振器 １８ 第２正弦波発振器 ３８ パルスパターン発生器
フロントページの続き (72)発明者 森 正和 愛知県名古屋市西区大野木３丁目100番レ ジオン庄内緑地公園101号
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくとも光増幅器及び外部光変調器を
具備したモードロック光パルス発生回路において、 基本周波数ｆa の高調波周波数ｆh ＝Ｎｆa （ＮはＮ＞
１の自然数）の正弦波で前記光増幅器又は外部光変調器
のいずれか一方を駆動する第１正弦波発振器と、 基本周波数ｆa 又はその高調波周波数ｆs ＝ｎｆa （ｎ
はＮの公約数で且つ１≦ｎ≦Ｎ）の正弦波で前記光増幅
器又は外部光変調器の他方を駆動する、前記第１正弦波
発振器と同期した第２正弦波発振器と、 を具備したことを特徴とするモードロック光パルス発生
回路。 - 【請求項２】 少なくとも光増幅器及び外部光変調器を
具備したモードロック光パルス発生回路において、 基本周波数ｆa の高調波周波数ｆh ＝Ｎｆa （ＮはＮ＞
１の自然数）の正弦波で前記外部光変調器を駆動する第
１正弦波発振器と、 前記外部光変調器に接続されたバイアス電源と、 前記外部光変調器と前記バイアス電源との間に接続さ
れ、基本周波数ｆa 又はその高調波周波数ｆs ＝ｎｆa
（ｎはＮの公約数で且つ１≦ｎ≦Ｎ）の正弦波で前記外
部光変調器の動作バイアス点を変調する、前記第１正弦
波発生器と同期した第２正弦波発生器と、 を具備したことを特徴とするモードロック光パルス発生
回路。 - 【請求項３】 少なくとも光増幅器及び外部光変調器を
具備したモードロック光パルス発生回路において、 基本周波数ｆa の高調波周波数ｆh ＝Ｎｆa （ＮはＮ＞
１の自然数）の正弦波を発振する正弦波発振器と、 前記正弦波発振器と前記外部変調器に接続された、周期
ｎビット（ｎはＮの公約数で且つ１≦ｎ≦Ｎ）のパルス
パターンを発生するパルスパターン発生器と、 を具備したことを特徴とするモードロック光パルス発生
回路。 - 【請求項４】 前記光増幅器は光ファイバ増幅器であ
り、該光ファイバ増幅器の励起準位吸収を利用して基本
周波数ｆa 又はその高調波周波数ｆs ＝ｎｆaにおける
利得を前記第２正弦波発振器で変調することを特徴とす
る請求項１記載のモードロック光パルス発生回路。 - 【請求項５】 高調波周波数ｆs ＝ｎｆa のｎを適切に
設定することにより発振スペクトル幅を制御することを
特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のモードロッ
ク光パルス発生回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9038243A JPH10242554A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | モードロック光パルス発生回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9038243A JPH10242554A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | モードロック光パルス発生回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10242554A true JPH10242554A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12519876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9038243A Withdrawn JPH10242554A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | モードロック光パルス発生回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10242554A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002176218A (ja) * | 2000-12-08 | 2002-06-21 | Advantest Corp | 光増幅装置、光増幅方法及び光源装置 |
| JP2010225688A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Olympus Corp | 光パルス発生装置およびそれを含む光学システム |
| JP6226108B1 (ja) * | 2016-12-15 | 2017-11-08 | 三菱電機株式会社 | 風計測ライダ装置 |
-
1997
- 1997-02-21 JP JP9038243A patent/JPH10242554A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002176218A (ja) * | 2000-12-08 | 2002-06-21 | Advantest Corp | 光増幅装置、光増幅方法及び光源装置 |
| JP2010225688A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Olympus Corp | 光パルス発生装置およびそれを含む光学システム |
| JP6226108B1 (ja) * | 2016-12-15 | 2017-11-08 | 三菱電機株式会社 | 風計測ライダ装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040511 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040520 |
|
| A072 | Dismissal of procedure [no reply to invitation to correct request for examination] |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A072 Effective date: 20041012 |