JPH1065623A - 極超短光パルスの発生方法及び装置 - Google Patents
極超短光パルスの発生方法及び装置Info
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- JPH1065623A JPH1065623A JP9183280A JP18328097A JPH1065623A JP H1065623 A JPH1065623 A JP H1065623A JP 9183280 A JP9183280 A JP 9183280A JP 18328097 A JP18328097 A JP 18328097A JP H1065623 A JPH1065623 A JP H1065623A
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- dispersion
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- power
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
- H04B10/2525—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using dispersion-compensating fibres
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- Signal Processing (AREA)
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- Semiconductor Lasers (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 制御パラメーターとしてピークパワーを利用
することにより、バンド幅と持続時間の積が要求される
制限内に存在するようなパルスを得ること。 【解決手段】 自己位相変調を生じるような持続時間と
強度を有するパルスを分散シフト光ファイバー内に送る
ことにより、変形制限された極超短光パルスが得られ
る。これらのパルスはまた、特定のピークパワーに対し
てチャープによる位相効果を補償する様に、適当な分散
を有する従来のファイバー中を通されて光学的フィルタ
リングを受ける。入力信号のピークパワーに対して出力
パルスの持続時間の二乗をプロットした放物線の頂点に
一致するように、パルスピークパワーが選択される。
することにより、バンド幅と持続時間の積が要求される
制限内に存在するようなパルスを得ること。 【解決手段】 自己位相変調を生じるような持続時間と
強度を有するパルスを分散シフト光ファイバー内に送る
ことにより、変形制限された極超短光パルスが得られ
る。これらのパルスはまた、特定のピークパワーに対し
てチャープによる位相効果を補償する様に、適当な分散
を有する従来のファイバー中を通されて光学的フィルタ
リングを受ける。入力信号のピークパワーに対して出力
パルスの持続時間の二乗をプロットした放物線の頂点に
一致するように、パルスピークパワーが選択される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信及び情報処理
システムに係り、特に極超短光パルスを発生するための
方法及び装置に関する。
システムに係り、特に極超短光パルスを発生するための
方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】極超短光パルスは、高ビットレート光伝
送、及び半導体構造（例えば多重量子井戸）内での電荷
キャリヤーの飽和や再結合の測定などのような幾つかの
用途に対して使用される。
送、及び半導体構造（例えば多重量子井戸）内での電荷
キャリヤーの飽和や再結合の測定などのような幾つかの
用途に対して使用される。
【０００３】最初の用途に関しては、非常に高いビット
レート（一般に１０から１００Gbit/s及びそれ以上）の
光通信システムは現在研究中であり、このシステムにお
いては多くのチャンネルが伝送され、各チャンネルは０
と１のパルス列により表された情報を伝える。１つのチ
ャンネルのパルスは相対的に低いビットレート（１０Gb
it/sまで）で伝送され、それと同じビットレートで伝送
される他のチャンネルのパルスが前記１つのチャンネル
の連続する２パルスの間に所定のシーケンスで挿入され
る（光時分割マルチプレクシング）。この方法により伝
送媒体の容量を十分に活用するには、パルスを出来るだ
け狭くすることによりチャンネル間の干渉を避け且つ受
信側で正確なデマルチプレクシングができるようにする
ことが望ましいことは明らかである。実際にはそのよう
なビットレートでは、デマルチプレクシングは完全に光
学的に行われなければならない。この目的のために提案
された技術の幾つかは、光ファイバー内でのいわゆる四
光波混合 (Four Wave Mixing（ＦＷＭ))又はカー効果(K
err effect) を用い（非線形光ループミラー、ＮＯＬ
Ｍ）、また、（非線形媒体として動作する）ファイバー
内において引き出されるべきチャンネルのパルスとポン
プパルス間の重なりに基づいており、これら２つのパル
スがファイバーに沿って進む間は出来るだけ長く重なっ
ていることを必要とする。さらに、これらのパルスは、
パルス自身出来るだけ歪まずに進むような形状及びバン
ド特性を有しなければならない。この要求は、これらの
パルスが「変形制限された (transform limited)」もの
でなければならないと述べることにより一般的に表され
る。この表現は、パルスの半値における持続時間すなわ
ち全幅Δｔとそのスペクトルの半値における全幅Δνの
積が理論的最小値に対応した（パルス形状に依存する）
或値を有さなけらばならないことを意味している。特
に、最も一般に用いられて伝送において最良の結果をも
たらすパルスはガウシアンパルス及び双曲線正割パルス
であるので、「変形制限された」という用語は、積Δｔ
Δνがガウシアンパルス又は双曲線正割パルスの値（夫
々０．４４１及び０．３１４）に対応した又は近い値を
取るようなパルスを示すのに用いられる。
レート（一般に１０から１００Gbit/s及びそれ以上）の
光通信システムは現在研究中であり、このシステムにお
いては多くのチャンネルが伝送され、各チャンネルは０
と１のパルス列により表された情報を伝える。１つのチ
ャンネルのパルスは相対的に低いビットレート（１０Gb
it/sまで）で伝送され、それと同じビットレートで伝送
される他のチャンネルのパルスが前記１つのチャンネル
の連続する２パルスの間に所定のシーケンスで挿入され
る（光時分割マルチプレクシング）。この方法により伝
送媒体の容量を十分に活用するには、パルスを出来るだ
け狭くすることによりチャンネル間の干渉を避け且つ受
信側で正確なデマルチプレクシングができるようにする
ことが望ましいことは明らかである。実際にはそのよう
なビットレートでは、デマルチプレクシングは完全に光
学的に行われなければならない。この目的のために提案
された技術の幾つかは、光ファイバー内でのいわゆる四
光波混合 (Four Wave Mixing（ＦＷＭ))又はカー効果(K
err effect) を用い（非線形光ループミラー、ＮＯＬ
Ｍ）、また、（非線形媒体として動作する）ファイバー
内において引き出されるべきチャンネルのパルスとポン
プパルス間の重なりに基づいており、これら２つのパル
スがファイバーに沿って進む間は出来るだけ長く重なっ
ていることを必要とする。さらに、これらのパルスは、
パルス自身出来るだけ歪まずに進むような形状及びバン
ド特性を有しなければならない。この要求は、これらの
パルスが「変形制限された (transform limited)」もの
でなければならないと述べることにより一般的に表され
る。この表現は、パルスの半値における持続時間すなわ
ち全幅Δｔとそのスペクトルの半値における全幅Δνの
積が理論的最小値に対応した（パルス形状に依存する）
或値を有さなけらばならないことを意味している。特
に、最も一般に用いられて伝送において最良の結果をも
たらすパルスはガウシアンパルス及び双曲線正割パルス
であるので、「変形制限された」という用語は、積Δｔ
Δνがガウシアンパルス又は双曲線正割パルスの値（夫
々０．４４１及び０．３１４）に対応した又は近い値を
取るようなパルスを示すのに用いられる。
【０００４】上記二番目の用途においては、ポンプ−プ
ローブ技術が一般に使用される。この技術では、材料特
性を変えるためのテスト中の材料に高パワーパルスが送
り込まれ、一方、極度に短い持続時間を有する第２パル
スが特性の時間変化を高い分解能で読み取るのに用いら
れる。極超短パルス、特に変形制限されたパルスを発生
するための幾つかの技術が提案されている。最も頻繁に
使用される技術、又は文献に最も一般に記載されている
技術では、レーザー緩和発振の第１ピークのみを励起さ
せるような持続時間を有するパルスにより、半導体レー
ザーを直接変調する（利得スイッチング技術）。この条
件においてレーザーから放たれたパルスは変調により高
いチャープ(chirp) を示し、従って、使用される前にそ
れらのパルスはこのチャープにより作り出された位相歪
みを補償するような分散特性を有する光ファイバーに送
り込まれる。
ローブ技術が一般に使用される。この技術では、材料特
性を変えるためのテスト中の材料に高パワーパルスが送
り込まれ、一方、極度に短い持続時間を有する第２パル
スが特性の時間変化を高い分解能で読み取るのに用いら
れる。極超短パルス、特に変形制限されたパルスを発生
するための幾つかの技術が提案されている。最も頻繁に
使用される技術、又は文献に最も一般に記載されている
技術では、レーザー緩和発振の第１ピークのみを励起さ
せるような持続時間を有するパルスにより、半導体レー
ザーを直接変調する（利得スイッチング技術）。この条
件においてレーザーから放たれたパルスは変調により高
いチャープ(chirp) を示し、従って、使用される前にそ
れらのパルスはこのチャープにより作り出された位相歪
みを補償するような分散特性を有する光ファイバーに送
り込まれる。
【０００５】論文「空洞の熱チューニング及びチャープ
のファイバー補償による、利得スイッチＤＦＢレーザー
からの極超短パルス(Ultrashort Pulses from a Gain-S
witched DFB Laser by Fiber Compensation of the Chi
rp and Thermal Tuning of the Cavity)」、R.カルバニ
(Calvani) 他、オプティカルファイバーテクノロジー、
第１巻（１９９５）、第３４６頁と次頁に例が記載され
ている。この論文には、後続のマルチプレクシング及び
デマルチプレクシングに要求される波長（第３伝送ウィ
ンドウ内の波長）を有するパルスを得る方法が提案され
ている。この方法では、レーザー空洞の長さを熱的にチ
ューニングすることにより、パルスの特性を精密に調節
する。その結果、空洞内部での飛行時間に対応するパル
ス部分が、パルスピークを強めるのに構造的に障害とな
ったりパルス列の発生率を最小にする電磁場と関連する
こととなる。
のファイバー補償による、利得スイッチＤＦＢレーザー
からの極超短パルス(Ultrashort Pulses from a Gain-S
witched DFB Laser by Fiber Compensation of the Chi
rp and Thermal Tuning of the Cavity)」、R.カルバニ
(Calvani) 他、オプティカルファイバーテクノロジー、
第１巻（１９９５）、第３４６頁と次頁に例が記載され
ている。この論文には、後続のマルチプレクシング及び
デマルチプレクシングに要求される波長（第３伝送ウィ
ンドウ内の波長）を有するパルスを得る方法が提案され
ている。この方法では、レーザー空洞の長さを熱的にチ
ューニングすることにより、パルスの特性を精密に調節
する。その結果、空洞内部での飛行時間に対応するパル
ス部分が、パルスピークを強めるのに構造的に障害とな
ったりパルス列の発生率を最小にする電磁場と関連する
こととなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明により、別の制
御パラメーターとしてピークパワーを利用する方法が代
わりに提供され、この制御パラメーターにより、バンド
幅と持続時間の積が要求される制限内に存在するような
パルスを得ることができる。
御パラメーターとしてピークパワーを利用する方法が代
わりに提供され、この制御パラメーターにより、バンド
幅と持続時間の積が要求される制限内に存在するような
パルスを得ることができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この方法の特徴は請求項
１−４に記載されている。本発明は上記方法を行う装置
にも関係し、この装置は請求項５−７に記載された特徴
を有する。本発明は自己位相変調（Self-Phase Modulat
ion ）即ちＳＰＭを利用する。自己位相変調は、分散シ
フト光ファイバー（即ち、零分散波長がいわゆる第３伝
送ウィンドウ（１５００−１５５０ｎｍ）内となるファ
イバー）内において、適当な持続時間と強度を有するパ
ルスにより発生される。自己位相変調は非線形位相シフ
トであり、パルス形状及び強度のみによるファイバー屈
折率の変動ゆえに、パルス自身により引き起こされる。
この変調の位相スペクトルは、第１近似として放物線状
の挙動を示す。適当な符号の分散及び適切な長さを有す
る従来の光ファイバーを導入すること、及び上記パルス
のピークパワーを変えることにより、チャープによる位
相歪みを補償することが出来る。このことにより、出力
パルスの持続時間を最適化できる。この最適化は、上記
補償が行われるべき領域を（チューナブルで広いバンド
を有する）光ファイバーを用いて定めることにより、及
び（放物線）曲線から出力パルスの最小持続時間に対応
するパワー値を得ることにより行われる。ここで、（放
物線）曲線とは、入力パルスのピークパワーに対して出
力パルスの持続時間の二乗をプロットしたものである。
１−４に記載されている。本発明は上記方法を行う装置
にも関係し、この装置は請求項５−７に記載された特徴
を有する。本発明は自己位相変調（Self-Phase Modulat
ion ）即ちＳＰＭを利用する。自己位相変調は、分散シ
フト光ファイバー（即ち、零分散波長がいわゆる第３伝
送ウィンドウ（１５００−１５５０ｎｍ）内となるファ
イバー）内において、適当な持続時間と強度を有するパ
ルスにより発生される。自己位相変調は非線形位相シフ
トであり、パルス形状及び強度のみによるファイバー屈
折率の変動ゆえに、パルス自身により引き起こされる。
この変調の位相スペクトルは、第１近似として放物線状
の挙動を示す。適当な符号の分散及び適切な長さを有す
る従来の光ファイバーを導入すること、及び上記パルス
のピークパワーを変えることにより、チャープによる位
相歪みを補償することが出来る。このことにより、出力
パルスの持続時間を最適化できる。この最適化は、上記
補償が行われるべき領域を（チューナブルで広いバンド
を有する）光ファイバーを用いて定めることにより、及
び（放物線）曲線から出力パルスの最小持続時間に対応
するパワー値を得ることにより行われる。ここで、（放
物線）曲線とは、入力パルスのピークパワーに対して出
力パルスの持続時間の二乗をプロットしたものである。
【０００８】
【実施例】さらなる明瞭化のため、添付図面が参照され
る。添付図面には本発明による方法を実行するための装
置が概略的に示されている。図中、太線は電気的な接続
を示し、細線は光ファイバー接続を示す。本装置はパル
ス源を含み、パルスの波長及びパワーは後に説明する或
条件を満たすものである。例えば、パルス源は色中心レ
ーザー１（１４５０ｎｍから１７００ｎｍの間で調整可
能）を含み、このレーザーはポンプ放射源として動作す
るＮｄ：ＹＬＦレーザー２（１０５３ｎｍで動作）と連
携する。レンズ３により略示された適当な光学システム
により、レーザー１により放たれたパルスは或長さの分
散シフト光ファイバー４内に送られる。レーザー１によ
り放たれたパルスは、ファイバーの異常分散領域内にあ
る波長（即ち、ファイバー４の零分散波長を越えた波
長）を有さなければならない。これは、カー効果によ
り、ファイバーの複屈折の補償、及び自己位相変調を引
き起こすようなパワーの補償を行うためである。
る。添付図面には本発明による方法を実行するための装
置が概略的に示されている。図中、太線は電気的な接続
を示し、細線は光ファイバー接続を示す。本装置はパル
ス源を含み、パルスの波長及びパワーは後に説明する或
条件を満たすものである。例えば、パルス源は色中心レ
ーザー１（１４５０ｎｍから１７００ｎｍの間で調整可
能）を含み、このレーザーはポンプ放射源として動作す
るＮｄ：ＹＬＦレーザー２（１０５３ｎｍで動作）と連
携する。レンズ３により略示された適当な光学システム
により、レーザー１により放たれたパルスは或長さの分
散シフト光ファイバー４内に送られる。レーザー１によ
り放たれたパルスは、ファイバーの異常分散領域内にあ
る波長（即ち、ファイバー４の零分散波長を越えた波
長）を有さなければならない。これは、カー効果によ
り、ファイバーの複屈折の補償、及び自己位相変調を引
き起こすようなパワーの補償を行うためである。
【０００９】ファイバー４の上流に置かれたカップラー
１１は、パルスのパワーの一部をパワーメーター１２に
又はパルスのピークパワーを測定する同様の装置に送
る。パワーメーター１２はコンピューター１３に接続さ
れる。コンピューター１３は、後に更に明確に述べる様
に、本方法により要求されるピークパワー変動を制御
し、また、本装置から出力するパルスの持続時間につい
ての情報を受け取る。この情報は自己相関器８により与
えられ、自己相関器８は別のカップラー１０を介して出
力パワーの一部を受け取る。
１１は、パルスのパワーの一部をパワーメーター１２に
又はパルスのピークパワーを測定する同様の装置に送
る。パワーメーター１２はコンピューター１３に接続さ
れる。コンピューター１３は、後に更に明確に述べる様
に、本方法により要求されるピークパワー変動を制御
し、また、本装置から出力するパルスの持続時間につい
ての情報を受け取る。この情報は自己相関器８により与
えられ、自己相関器８は別のカップラー１０を介して出
力パワーの一部を受け取る。
【００１０】従来の光ファイバー（即ち、約１３００ｎ
ｍの第２伝送ウィンドウに対応した零分散を有し、且
つ、第３ウィンドウ内の波長に対しては１７ｐｓ／ｎｍ
／ｋｍのオーダーの分散を有するファイバー）もまた、
パルス経路に沿って配置される。このファイバーは、周
波数の関数としての位相効果を補償するような全長であ
って、且つ、変形制限された又は少なくとも非常に短い
持続時間を有するパルスを信号のピークパワーの特定値
と組み合わせて生じさせるような全長を有する。従来フ
ァイバーは例えば２つの別々の長さを有する部分５ａ、
５ｂから成り、前者の５ａは分散シフトファイバー４に
直接接続され、後者の５ｂはチューナブルバンドパスフ
ィルター６と光増幅器７の間を接続する。チューナブル
バンドパスフィルター６は、ファイバー部分５ａの出力
に接続され、また、補償が行われるべきバンドを選択す
るように構成される。光増幅器７は、出力パワーを自己
相関器８が要求するレベルにまで引き上げる。補償ファ
イバーの相対的位置及び分散シフトファイバーの相対的
位置、又は補償ファイバーの複数部分の代わりに単一部
分を使用することなどは、本発明の目的にとっては重要
な要素ではない。ファイバー６、増幅器７及びカップラ
ー１０、１１のような光学コンポーネントには従来ファ
イバーから成るファイバーピグテールが備わっているこ
と、従って、補償ファイバーの全長を決めるに際してこ
れらのピグテールを考慮しなければならないことは留意
すべきである。増幅されたパルスは利用装置（図示せ
ず）に送られる。（利用装置としては、例えば、パルス
が伝送キャリアーとして用いられるならば電気−光学変
調器、パルスが光デマルチプレクシング用のポンプ信号
として用いられるならば光デマルチプレクシングのファ
イバー、パルス源が電荷キャリアーの飽和や再結合ダイ
ナミックスの測定に用いられるならばテスト下の多重量
子井戸など。）もし必要ならば（例えば、利用装置がそ
の入力において十分定まった線形偏光を受け入れると
き）、偏光制御装置９もまた設けられる。
ｍの第２伝送ウィンドウに対応した零分散を有し、且
つ、第３ウィンドウ内の波長に対しては１７ｐｓ／ｎｍ
／ｋｍのオーダーの分散を有するファイバー）もまた、
パルス経路に沿って配置される。このファイバーは、周
波数の関数としての位相効果を補償するような全長であ
って、且つ、変形制限された又は少なくとも非常に短い
持続時間を有するパルスを信号のピークパワーの特定値
と組み合わせて生じさせるような全長を有する。従来フ
ァイバーは例えば２つの別々の長さを有する部分５ａ、
５ｂから成り、前者の５ａは分散シフトファイバー４に
直接接続され、後者の５ｂはチューナブルバンドパスフ
ィルター６と光増幅器７の間を接続する。チューナブル
バンドパスフィルター６は、ファイバー部分５ａの出力
に接続され、また、補償が行われるべきバンドを選択す
るように構成される。光増幅器７は、出力パワーを自己
相関器８が要求するレベルにまで引き上げる。補償ファ
イバーの相対的位置及び分散シフトファイバーの相対的
位置、又は補償ファイバーの複数部分の代わりに単一部
分を使用することなどは、本発明の目的にとっては重要
な要素ではない。ファイバー６、増幅器７及びカップラ
ー１０、１１のような光学コンポーネントには従来ファ
イバーから成るファイバーピグテールが備わっているこ
と、従って、補償ファイバーの全長を決めるに際してこ
れらのピグテールを考慮しなければならないことは留意
すべきである。増幅されたパルスは利用装置（図示せ
ず）に送られる。（利用装置としては、例えば、パルス
が伝送キャリアーとして用いられるならば電気−光学変
調器、パルスが光デマルチプレクシング用のポンプ信号
として用いられるならば光デマルチプレクシングのファ
イバー、パルス源が電荷キャリアーの飽和や再結合ダイ
ナミックスの測定に用いられるならばテスト下の多重量
子井戸など。）もし必要ならば（例えば、利用装置がそ
の入力において十分定まった線形偏光を受け入れると
き）、偏光制御装置９もまた設けられる。
【００１１】本発明の典型的な実施例では、レーザー１
は波長λ＝１５３５ｎｍのパルスを出力し、ファイバー
４は零分散波長λ0 ＝１５２０ｎｍでコアー断面積が５
０μｍ2 で１ｋｍ長のスパンを有し、補償ファイバーは
全長２３ｍで係数β2 ＝−２．１７・１０-2ｐｓ2 ／ｍ
であった。（ここで、β2 は補償ファイバーの色分散を
表す関係式β（Ω）＝β2 Ω2 ＋β1 Ω＋β0 における
２次の項の係数である。但し、Ω＝ωp −ω0 であり、
ωp はパルス源周波数であり、ω0 はスペクトルの中心
周波数である。）バンドパスフィルター６は波長１５５
０ｎｍを中心とし、そのバンド幅は５ｎｍであった。本
発明では、カスケード状の分散シフトファイバー及び従
来ファイバーにおけるパルスの伝播の理論的分析の結果
が利用されている。
は波長λ＝１５３５ｎｍのパルスを出力し、ファイバー
４は零分散波長λ0 ＝１５２０ｎｍでコアー断面積が５
０μｍ2 で１ｋｍ長のスパンを有し、補償ファイバーは
全長２３ｍで係数β2 ＝−２．１７・１０-2ｐｓ2 ／ｍ
であった。（ここで、β2 は補償ファイバーの色分散を
表す関係式β（Ω）＝β2 Ω2 ＋β1 Ω＋β0 における
２次の項の係数である。但し、Ω＝ωp −ω0 であり、
ωp はパルス源周波数であり、ω0 はスペクトルの中心
周波数である。）バンドパスフィルター６は波長１５５
０ｎｍを中心とし、そのバンド幅は５ｎｍであった。本
発明では、カスケード状の分散シフトファイバー及び従
来ファイバーにおけるパルスの伝播の理論的分析の結果
が利用されている。
【００１２】無視し得る分散、吸収及びラマン効果の場
合、並びにゆっくりと変化するパルスの場合（分散シフ
トファイバーの長さが１又は２ｋｍのときは疑いもなく
この前提は有効なのだが）、この分析によるとまず、分
散シフトファイバー内で自己位相変調を受けるパルスの
位相スペクトル、及び従来のファイバー内でのパルスの
分散の両方が、周波数に対して相補的な放物線プロファ
イルを有し、その結果、従来ファイバーが位相効果に対
して補償動作を行うことが示される。さらに、位相効果
はまたパルスピークパワーの関数でもある。この分析
は、上記R.カルバニ(Calvani) 他による論文で報告され
たものと同じ趣旨であり、本分析ではこの用途でのチャ
ープは自己位相変調によるものであるという事実を考慮
することが異なっているのであるが、この論文では、パ
ルス源から出力されるパルスのスペクトルに関するもの
であった。興味ある第２の特徴は、上記条件下におい
て、パルスの２次中心モーメント（即ち、パルスの時間
分散）がそれ自身補償ファイバーの長さＺの２次関数で
あるということである。つまり、この関数では、１次及
び２次の項の係数がスペクトルの２次モーメントに結合
され、既知の項が変形制限されたパルスの２次モーメン
トに結合されている。これらの考察は上記論文にも報告
されている。
合、並びにゆっくりと変化するパルスの場合（分散シフ
トファイバーの長さが１又は２ｋｍのときは疑いもなく
この前提は有効なのだが）、この分析によるとまず、分
散シフトファイバー内で自己位相変調を受けるパルスの
位相スペクトル、及び従来のファイバー内でのパルスの
分散の両方が、周波数に対して相補的な放物線プロファ
イルを有し、その結果、従来ファイバーが位相効果に対
して補償動作を行うことが示される。さらに、位相効果
はまたパルスピークパワーの関数でもある。この分析
は、上記R.カルバニ(Calvani) 他による論文で報告され
たものと同じ趣旨であり、本分析ではこの用途でのチャ
ープは自己位相変調によるものであるという事実を考慮
することが異なっているのであるが、この論文では、パ
ルス源から出力されるパルスのスペクトルに関するもの
であった。興味ある第２の特徴は、上記条件下におい
て、パルスの２次中心モーメント（即ち、パルスの時間
分散）がそれ自身補償ファイバーの長さＺの２次関数で
あるということである。つまり、この関数では、１次及
び２次の項の係数がスペクトルの２次モーメントに結合
され、既知の項が変形制限されたパルスの２次モーメン
トに結合されている。これらの考察は上記論文にも報告
されている。
【００１３】ガウシアンパルス（これは数学的議論を容
易にするために非制限的な例として選ばれたにすぎな
い。）の場合には、パルスの半値全幅Δｔの二乗を得る
ための関係式は次の通りである。
易にするために非制限的な例として選ばれたにすぎな
い。）の場合には、パルスの半値全幅Δｔの二乗を得る
ための関係式は次の通りである。
【数１】 ここで、ｌｎは後続の数式の自然対数を示し、ｚ，Ｚは
それぞれ分散シフトファイバーの長さ及び補償ファイバ
ーの長さであり、τ0 は振幅の１／ｅ値に対応したパル
スの半幅であり、β2 は上記定義の通りであり、γ＝ω
p ｎ2 ／２ｃであり、ここで、ωp は上記定義の通りで
あり、ｎ2 は分散シフトファイバーの非線形屈折率であ
り、Ｐはパルスピークパワーであり、分散シフトファイ
バーのコアー断面の有効領域に参照される。
それぞれ分散シフトファイバーの長さ及び補償ファイバ
ーの長さであり、τ0 は振幅の１／ｅ値に対応したパル
スの半幅であり、β2 は上記定義の通りであり、γ＝ω
p ｎ2 ／２ｃであり、ここで、ωp は上記定義の通りで
あり、ｎ2 は分散シフトファイバーの非線形屈折率であ
り、Ｐはパルスピークパワーであり、分散シフトファイ
バーのコアー断面の有効領域に参照される。
【００１４】パルスピークパワー及び補償ファイバー長
に対するΔｔ2 の放物線プロファイルは明らかである。
従って、所与のパルスパワーに対してはパルス持続時間
を最小にする補償ファイバーの最適長さが存在し、反対
に、所与のファイバー長に対してはパルス持続時間を最
小にする最適パルスパワーが存在する。操作の観点か
ら、パワーを変えてΔｔの最適値を見つける方が明らか
に易しく、よって、本発明によりこの操作モードが選択
された。すぐに導出できるように、Ｐの最適値Ｐmin 及
びΔｔの対応する値Δｔmin はそれぞれ次のようにな
る。
に対するΔｔ2 の放物線プロファイルは明らかである。
従って、所与のパルスパワーに対してはパルス持続時間
を最小にする補償ファイバーの最適長さが存在し、反対
に、所与のファイバー長に対してはパルス持続時間を最
小にする最適パルスパワーが存在する。操作の観点か
ら、パワーを変えてΔｔの最適値を見つける方が明らか
に易しく、よって、本発明によりこの操作モードが選択
された。すぐに導出できるように、Ｐの最適値Ｐmin 及
びΔｔの対応する値Δｔmin はそれぞれ次のようにな
る。
【数２】 Δｔmin に対応して対応値Δνmin （この表式はフーリ
エ変換を計算することにより導出できる。）が存在し、
それらの積Δｔmin ・Δνmin は次式により与えられ
る。
エ変換を計算することにより導出できる。）が存在し、
それらの積Δｔmin ・Δνmin は次式により与えられ
る。
【数３】 上記与えられたβ2 の値及び数ピコ秒のτ0 の値を用い
ると、項 β2 2Ｚ2 ／τ0 4 ＜＜１ となり、積は約２
ｌｎ２／π（ガウシアンパルスの持続時間バンド幅積に
対応して、約０．４４）となり、その結果、極超短パル
スはまた変形制限されたものとなる。
ると、項 β2 2Ｚ2 ／τ0 4 ＜＜１ となり、積は約２
ｌｎ２／π（ガウシアンパルスの持続時間バンド幅積に
対応して、約０．４４）となり、その結果、極超短パル
スはまた変形制限されたものとなる。
【００１５】
【発明の効果】上述したことを考慮すると、装置の較正
段階においては本発明に従って（パワーメーター１２で
測定された）可変パワーのパルスが、カスケード状の補
償ファイバー及び分散シフトファイバー内に送られる。
このとき、パワーの各値に対して、パルスの半値全幅が
自己相関器８により測定され、その二乗が計算される。
この二乗された値は、本質的にパワーの放物線関数とな
り、上に凹である。また、放物線の頂点に対応するパワ
ー値が得られる。このパワー値は装置において実際に使
用されるものである。前記実施例においては、２２Ｗオ
ーダーのピークパワーに対して約１７０ｆｓの半値持続
時間を有するパルスが得られた。
段階においては本発明に従って（パワーメーター１２で
測定された）可変パワーのパルスが、カスケード状の補
償ファイバー及び分散シフトファイバー内に送られる。
このとき、パワーの各値に対して、パルスの半値全幅が
自己相関器８により測定され、その二乗が計算される。
この二乗された値は、本質的にパワーの放物線関数とな
り、上に凹である。また、放物線の頂点に対応するパワ
ー値が得られる。このパワー値は装置において実際に使
用されるものである。前記実施例においては、２２Ｗオ
ーダーのピークパワーに対して約１７０ｆｓの半値持続
時間を有するパルスが得られた。
【００１６】上記説明は非制限的な例により単に与えら
れたものであり、本発明の範囲を逸脱することなく変更
及び修正が可能であることは明らかである。
れたものであり、本発明の範囲を逸脱することなく変更
及び修正が可能であることは明らかである。
【図１】本発明による方法を実行するための装置を概略
的に示す。
的に示す。
１ 色中心レーザー ２ Ｎｄ：ＹＬＦレーザー ３ レンズ ４ 分散シフト光ファイバー ５ａ，５ｂ 従来の光ファイバー ６ チューナブルバンドパスフィルター ７ 光増幅器 ８ 自己相関器 ９ 偏光制御装置 １０ カップラー １１ カップラー １２ パワーメーター １３ コンピューター
フロントページの続き (72)発明者 リツカルド・カルヴアーニ イタリー国 10025 ピノ・トリネーゼ （トリノ）、ストラダ・デイ・チエリ、30 ／１ (72)発明者 レナート・カポニ イタリー国 10122 トリノ、ヴイア・デ ラ・コンソラータ、11
Claims (7)
- 【請求項１】 チャープを受け且つ第１バンド内に波長
を有するパルスが、補償光ファイバー(5a,5b) 内に送ら
れ、この補償光ファイバーは、第１バンドとは別の第２
バンド内に最小分散を有し、且つ、チャープにより生じ
た位相歪みを補償するような長さ及び分散特性を有す
る、極超短光パルスの発生方法であって、 前記パルスはまた、前記第１バンド内に最小分散を有し
且つ前記補償ファイバー(5a,5b) と直列に配置された分
散シフト光ファイバー(4) 内を伝播させられ、そして、
前記パルスが分散シフトファイバー(4) 内で自己位相変
調を生じるようなピークパワーであって、且つピークパ
ワーの関数として表されたパルスの半値全幅の二乗を表
す放物線の頂点と対応するような前記ピークパワーを有
してカスケード状の前記２つのファイバー(4,5a,5b) 内
に送られることにより、補償ファイバー(5a,5b) が自己
位相変調によるチャープを補償する、前記極超短光パル
スの発生方法。 - 【請求項２】 前記パルスが、分散シフトファイバー
(4) の異常分散範囲内に波長を有することを特徴とす
る、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記ピークパワーを求める較正段階を有
し、この較正段階は、カスケード状の補償ファイバー(5
a,5b) 及び分散シフトファイバー(4) 内に可変パワーの
パルスを送る工程、 パルスの半値全幅を各パワー値に対して測定する工程、 本質的にパワーの放物線関数で上に凹である前記全幅の
二乗を計算する工程、及び放物線の頂点を示すパワー値
を得る工程を含むことを特徴とする、請求項２に記載の
方法。 - 【請求項４】 カスケード状の前記２つのファイバー
(4,5a,5b) に沿って伝播したパルスをバンドパスフィル
タリングすることを特徴とする、請求項３に記載の方
法。 - 【請求項５】 第１バンド内に波長を有するパルス源
(1,2) 、及びパルス源(1,2) により放たれたパルスが進
む単一モード補償光ファイバー(5a,5b) であって、第１
バンドとは別の第２バンド内に最小分散を有し且つパル
スのチャープによる位相歪みを補償するような分散特性
を有する前記単一モード補償光ファイバー(5a,5b) を含
む極超短光パルスの発生装置であって、 前記第１バンド内に最小分散を有し且つパルス経路に沿
って前記補償ファイバー(5a,5b) と直列に配置された或
長さの分散シフト光ファイバー(4) 、及びパルス源によ
り放たれたパルスが、分散シフトファイバー(4) 内に自
己位相変調を生じるようなピークパワーであって且つ、
ピークパワーの関数として表されたパルスの半値全幅の
二乗を表す放物線の頂点と対応するような前記ピークパ
ワーを有してカスケード状の前記２つの光ファイバー
(4,5a,5b) 内に送られるように、それらのパルスのパワ
ーを調整する手段(13)をも含むことを特徴とする、極超
短光パルスの発生装置。 - 【請求項６】 前記調整手段(13)に接続された手段(8)
であって、カスケード状の補償ファイバー(5a,5b) 及び
分散シフトファイバー(4) 内に送られるパルスの半値全
幅の二乗を較正段階においてパルスパワーを変えながら
評価する手段(8) をも含み、 前記パワーはピークパワーを測定するための手段(12)に
より測定され、 調整手段(13)は、全幅の前記二乗を最小にするピークパ
ワー値を得ることができ、且つ、前記パワー値を有した
パルスを伝送するようにパルス源(1,2) を制御できるこ
とを特徴とする、請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】 カスケード状の前記２つのファイバー
(4,5a,5b) と直列に配置されたバンドパスフィルター
(6) をも含むことを特徴とする、請求項５又は６に記載
の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT96TO000562A IT1286140B1 (it) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | Procedimento e dispositivo per la generazione di impulsi ottici ultracorti. |
| IT96A000562 | 1996-08-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1065623A true JPH1065623A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=11414749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9183280A Pending JPH1065623A (ja) | 1996-07-02 | 1997-06-25 | 極超短光パルスの発生方法及び装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5852700A (ja) |
| EP (1) | EP0817409A3 (ja) |
| JP (1) | JPH1065623A (ja) |
| CA (1) | CA2209185C (ja) |
| IT (1) | IT1286140B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003521106A (ja) * | 1999-06-22 | 2003-07-08 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 可飽和ブラッグ反射器を含む反射鏡を有する半導体レーザ |
| JP2003532931A (ja) * | 2000-05-08 | 2003-11-05 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | 放物線パルス通信システムおよび方法 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6026105A (en) * | 1998-02-23 | 2000-02-15 | Lucent Technologies, Inc. | Technique for measuring semiconductor laser chirp |
| US6304695B1 (en) * | 1999-05-17 | 2001-10-16 | Chiaro Networks Ltd. | Modulated light source |
| KR100350232B1 (ko) * | 2000-09-21 | 2002-08-27 | 광주과학기술원 | 비대칭 비선형 광섬유 거울을 이용한 8자형 광섬유 펄스레이저 |
| US6799370B2 (en) | 2001-06-28 | 2004-10-05 | Chiaro Networks Ltd. | Manufacturing technique for optical fiber array |
| US6813023B2 (en) * | 2002-01-03 | 2004-11-02 | Chiaro Nerwork Ltd. | Automatic optical inter-alignment of two linear arrangements |
| US20030142923A1 (en) * | 2002-01-30 | 2003-07-31 | Chiaro Networks Ltd. | Fiberoptic array |
| US6886994B2 (en) * | 2002-07-18 | 2005-05-03 | Chiaro Networks Ltd. | Optical assembly and method for manufacture thereof |
| JP4471572B2 (ja) * | 2003-01-31 | 2010-06-02 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 光伝送方法 |
| JP4495415B2 (ja) * | 2003-06-26 | 2010-07-07 | 独立行政法人科学技術振興機構 | Ｏｔｄｍ伝送方法及び装置 |
| EP1709617A2 (en) * | 2003-12-30 | 2006-10-11 | Trustees Of The Stevens Institute Of Technology | Three-dimensional imaging system using optical pulses, non-linear optical mixers and holographic calibration |
| CN107741243B (zh) * | 2017-10-18 | 2019-07-12 | 南京大学 | 一种botdr系统及提升该系统寿命的方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4972423A (en) * | 1988-12-30 | 1990-11-20 | Alfano Robert R | Method and apparatus for generating ultrashort light pulses |
| IT1267397B1 (it) * | 1994-02-22 | 1997-02-05 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Procedimento per la generazione di impulsi ottici ultracorti. |
| US5400350A (en) * | 1994-03-31 | 1995-03-21 | Imra America, Inc. | Method and apparatus for generating high energy ultrashort pulses |
-
1996
- 1996-07-02 IT IT96TO000562A patent/IT1286140B1/it active IP Right Grant
-
1997
- 1997-06-05 US US08/869,935 patent/US5852700A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-25 JP JP9183280A patent/JPH1065623A/ja active Pending
- 1997-06-27 CA CA002209185A patent/CA2209185C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-07-01 EP EP97110753A patent/EP0817409A3/en not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|---|
| JP2003521106A (ja) * | 1999-06-22 | 2003-07-08 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 可飽和ブラッグ反射器を含む反射鏡を有する半導体レーザ |
| JP2003532931A (ja) * | 2000-05-08 | 2003-11-05 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | 放物線パルス通信システムおよび方法 |
| JP4865181B2 (ja) * | 2000-05-08 | 2012-02-01 | イムラ アメリカ インコーポレイテッド | 放物線パルス通信システムおよび方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2209185A1 (en) | 1998-01-02 |
| IT1286140B1 (it) | 1998-07-07 |
| EP0817409A3 (en) | 2000-04-05 |
| US5852700A (en) | 1998-12-22 |
| EP0817409A2 (en) | 1998-01-07 |
| ITTO960562A0 (ja) | 1996-07-02 |
| ITTO960562A1 (it) | 1998-01-02 |
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