JPH11160743A - 安定化白色パルス光源 - Google Patents

安定化白色パルス光源

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JPH11160743A
JPH11160743A JP9322994A JP32299497A JPH11160743A JP H11160743 A JPH11160743 A JP H11160743A JP 9322994 A JP9322994 A JP 9322994A JP 32299497 A JP32299497 A JP 32299497A JP H11160743 A JPH11160743 A JP H11160743A
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JP
Japan
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light
pulse train
white
pulse
coherence
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Application number
JP9322994A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunihiko Mori
邦彦 森
Hidehiko Takara
秀彦 高良
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
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高いコヒーレンスを有し、かつ高い安定性を
有する白色光パルス列を発生させる。 【解決手段】 パルス光源から励起光パルス列を導波路
型光非線形媒質に入射して発生させた白色光パルス列を
所定の波長帯でフィルタリングし、その光パルス列の隣
接パルス間のコヒーレンスを測定し、その絶対値が1に
なるように励起光パルス列の光強度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、導波路型光非線形
媒質に励起光パルス列を入射して白色光パルス列を発生
させる白色パルス光源に関する。
【0002】
【従来の技術】超広帯域の白色パルス光を発生させる従
来の白色パルス光源は、図5に示すように、パルス光源
1と導波路型光非線形媒質2から構成される。パルス光
源1は、時間幅がピコ秒〜フェムト秒の励起パルス光を
発生する。導波路型光非線形媒質2では、この励起パル
ス光が伝搬することにより3次の非線形光学効果を誘起
し、広帯域の白色パルス光を発生する。
【0003】図6は、励起パルス光および白色パルス光
のスペクトルの一例を示す。ここでは、導波路型光非線
形媒質として単一モード光ファイバを用いた。白色パル
ス光のスペクトルは、発生した波長範囲にわたって平坦
に広がっていることがわかる。
【0004】この白色パルス光を適当なフィルタによっ
てフィルタリングすれば、このスペクトルに含まれる任
意の波長帯のパルス光が得られる。このようにして得ら
れたパルス光がフーリエ変換限界(チャープがない)の
パルス光となるためには、白色パルス光がコヒーレント
であることが必要である。白色パルス光のコヒーレンス
は、白色光パルス列を任意の波長帯でフィルタリングし
て得られる光パルス列の隣接パルス間の相関を測定する
ことにより間接的に得られる。
【0005】図7は、パルス光源から出力された励起光
パルス列(繰り返し周期T=100 ps)の相関波形を示
す。コヒーレンスは、干渉計の遅延量τとして、パルス
光の自己相関信号強度(τ=0)と、隣接パルス間の相
互相関信号強度(τ=±T,±2T,…)を測定し、自
己相関信号に対する相互相関信号(複数の相互相関信号
の平均値)の強度比から算出する。この強度比の値が1
に近いほど光パルス列はよりコヒーレントであり、0に
近いほどインコヒーレントであることを表す。励起パル
ス光はほぼコヒーレントであるといえる。
【0006】図8は、導波路型光非線形媒質に図7の励
起光パルス列を入射して発生させた白色光パルス列をフ
ィルタリングして得られた光パルス列の相関波形を示
す。ここでは、導波路型光非線形媒質として単一モード
光ファイバを用いた。(a) は、光強度18dBmの励起光
パルス列を入射した場合であり、フィルタリングした光
パルス列の隣接パルス間のコヒーレンスは励起光パルス
列に比べてほとんど劣化していない。(b) は、(a) の2
倍の光強度21dBmの励起光パルス列を入射した場合で
あり、フィルタリングした光パルス列の隣接パルス間の
コヒーレンスは励起光パルス列のコヒーレンスの60%ま
で劣化している。
【0007】このように、白色光パルス列をフィルタリ
ングして得られる光パルス列の隣接パルス間のコヒーレ
ンスは、導波路型光非線形媒質に入射する励起光パルス
列の光強度に依存することがわかる。したがって、コヒ
ーレントな白色パルス光を得るためには、励起光パルス
列の光強度の値を所定の範囲に設定し、安定化させる必
要がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の白色パ
ルス光源は、コヒーレントな白色パルス光を得る目的で
励起光パルス列のピーク強度を安定化させるための手段
や、発生する白色光パルス列のコヒーレンスを検出する
ための手段をもたない。そのため、励起光パルス列のピ
ーク強度が時間的に変動する場合には、発生する白色光
パルス列をフィルタリングして得られた光パルス列の隣
接パルス間のコヒーレンスが劣化し、この光パルス列の
強度ゆらぎや時間ゆらぎ(ジッタ)が増大する。すなわ
ち、従来の白色パルス光源では、光通信や光計測等への
応用に十分なコヒーレンスと安定性を有する白色光パル
ス列を発生させることが困難であった。
【0009】本発明は、高いコヒーレンスを有し、かつ
高い安定性を有する白色光パルス列を発生させることが
できる安定化白色パルス光源を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の安定化白色パル
ス光源は、パルス光源から励起光パルス列を導波路型光
非線形媒質に入射して発生させた白色光パルス列を所定
の波長帯でフィルタリングし、その光パルス列の隣接パ
ルス間のコヒーレンスを測定し、その絶対値が1になる
ように励起光パルス列の光強度を制御する構成である。
【0011】また、励起光パルス列の隣接パルス間のコ
ヒーレンスの値がRであるときに、白色光パルス列をフ
ィルタリングして得られた光パルス列の隣接パルス間の
コヒーレンスの絶対値がRになるように励起光パルス列
の光強度を制御する構成である。
【0012】励起光パルス列の光強度を制御する構成
は、パルス光源を直接制御して出力される励起光パルス
列の光強度を制御するか、パルス光源と導波路型光非線
形媒質との間で通過する励起光パルス列の光強度を制御
する。
【0013】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1は、本発
明の安定化白色パルス光源の第1の実施形態を示す。
【0014】図において、パルス光源1で発生させた励
起光パルス列を導波路型光非線形媒質2に入射し、白色
光パルス列を発生させる構成は従来と同様である。本実
施形態は、さらに発生させた白色光パルス列の光強度の
一部を分岐する光分岐手段3と、分岐した白色光パルス
列をフィルタリングする波長フィルタ手段4と、白色光
パルス列をフィルタリングして得られる光パルス列の隣
接パルス間のコヒーレンスを測定するコヒーレンス測定
手段5と、測定されるコヒーレンスの絶対値が1になる
ように、パルス光源1に対して励起光パルス列の光強度
を制御する光強度制御手段6とを備える。
【0015】本実施形態は、励起光パルス列の隣接パル
ス間のコヒーレンスが高いパルス光源を用いる場合に有
効である。このようなパルス光源としては、例えば、
モード同期レーザ(リング型、ファブリペロー型)を用
いたパルス光源、CW光源またはパルス光源に光強度
変調器を後置したパルス光源、位相変調されたCW光
が分散性媒質を伝搬したときのPM−AM変換を利用し
たパルス光源がある。また、これらのパルス光源に、光
増幅器またはパルス幅圧縮器を付加した構成のものを用
いてもよい。
【0016】導波路型光非線形媒質2には、単一モード
光ファイバ、偏波保持単一モード光ファイバ、半導体レ
ーザ導波路、平面型光導波路、希土類添加光導波路、そ
の他を用いる。
【0017】コヒーレンス測定手段5は、光遅延部を備
えた公知のマイケルソン干渉計またはマッハツェンダ干
渉計を用いて構成し、波長フィルタ手段4でフィルタリ
ングされた光パルス列の隣接パルス間のコヒーレンスを
測定する。
【0018】図3は、マイケルソン干渉計の構成例を示
す。マイケルソン干渉計は、半透鏡11、固定鏡12、
可動鏡13、光検出器14により構成される。マイケル
ソン干渉計に入射される繰り返し周期Tの光パルス列
は、半透鏡11で等しい光強度に分割され、それぞれ固
定鏡12および可動鏡13で反射して再度半透鏡11を
介して光検出器14に入射される。分割された2つの光
の相対的時間差τを可動鏡13の移動(τ/2)によっ
て設定することにより、光検出器14に相関波形が得ら
れる。
【0019】図4は、マッハツェンダ干渉計の構成例を
示す。マッハツェンダ干渉計は、半透鏡11−1,11
−2、固定鏡12−1,12−2、光遅延部15、光検
出器14により構成される。光遅延部15は、半透鏡1
1−1,11−2および固定鏡12−1,12−2によ
って形成される2つの光経路の一方に挿入され、分割さ
れた2つの光の相対的時間差τを設定することにより、
光検出器14に相関波形が得られる。
【0020】光パルス列の隣接パルス間のコヒーレンス
は、このような干渉計によって光検出器14に得られる
自己相関信号に対する相互相関信号(複数の相互相関信
号の平均値)の強度比から算出される。光強度制御手段
6はパルス光源1を制御し、測定されたコヒーレンスの
絶対値が1になるように励起光パルス列の光強度を制御
する。
【0021】(第2の実施形態)第1の実施形態は、パ
ルス光源1を直接制御して励起光パルス列の光強度を制
御する構成であるが、第2の実施形態は、パルス光源1
の後段に光強度制御手段を配置し、この光強度制御手段
を介して励起光パルス列の光強度を制御するものであ
る。
【0022】図2は、本発明の安定化白色パルス光源の
第2の実施形態を示す。図において、パルス光源1で発
生させた励起光パルス列を光強度制御手段7を介して導
波路型光非線形媒質2に入射し、白色光パルス列を発生
させる。この白色光パルス列の光強度の一部を光分岐手
段3で分岐し、波長フィルタ手段4でフィルタリングし
てコヒーレンス測定手段5に入力する。コヒーレンス測
定手段5は、光パルス列の隣接パルス間のコヒーレンス
を測定し、光強度制御手段7は測定されたコヒーレンス
の絶対値が1になるようにパルス光源1から出力される
励起光パルス列の光強度を制御する。なお、光強度制御
手段7として、光増幅器、または光減衰器、またはその
両方を用いることができる。
【0023】(第3の実施形態)励起光パルス列の隣接
パルス間のコヒーレンスRが1より小さい場合には、白
色光パルス列をフィルタリングして得られる光パルス列
の隣接パルス間のコヒーレンスをR以上に改善すること
はできない。
【0024】第3の実施形態は、この励起光パルス列の
隣接パルス間のコヒーレンスRをあらかじめ測定し、白
色光パルス列をフィルタリングして得られる光パルス列
の隣接パルス間のコヒーレンスがRになるようにパルス
光源から出力される励起光パルス列の光強度を制御す
る。
【0025】本実施形態は、励起光パルス列の隣接パル
ス間のコヒーレンスが比較的小さいパルス光源を用いる
場合に有効である。このようなパルス光源としては、例
えば、利得スイッチレーザを用いたパルス光源、波
長フィルタを後置した白色パルス光源がある。また、こ
れらのパルス光源に、光増幅器またはパルス幅圧縮器を
付加した構成のものを用いてもよい。
【0026】また、本実施形態は、コヒーレンス測定手
段を構成する干渉計の光遅延部による測定誤差の補正に
も有効な方法である。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の安定化白
色パルス光源は、導波路型光非線形媒質で発生させた白
色光パルス列をフィルタリングした光パルス列の隣接パ
ルス間のコヒーレンスをモニタし、その絶対値が1にな
るように導波路型光非線形媒質に入射する励起光パルス
列の光強度を制御する。これにより、高いコヒーレンス
と高い安定性を有する白色光パルス列を発生させること
ができる。この白色光パルス列をフィルタリングした光
パルス列の強度ゆらぎおよび時間ゆらぎ(ジッタ)は非
常に小さいので、超高速光通信の光源として有望であ
る。
【0028】また、本発明の安定化白色パルス光源は、
励起光パルス列のコヒーレンスが比較的小さい場合で
も、白色光パルス列をフィルタリングした光パルス列の
隣接パルス間のコヒーレンスを励起光パルス列のコヒー
レンスに近づけるように励起光パルス列の光強度を制御
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の安定化白色パルス光源の第1の実施形
態を示すブロック図。
【図2】本発明の安定化白色パルス光源の第2の実施形
態を示すブロック図。
【図3】マイケルソン干渉計の構成例を示す図。
【図4】マッハツェンダ干渉計の構成例を示す図。
【図5】従来の白色パルス光源の構成を示すブロック
図。
【図6】励起パルス光および白色パルス光のスペクトル
の一例を示す図。
【図7】励起光パルス列の相関波形を示す図。
【図8】白色光パルス列をフィルタリングして得られた
光パルス列の相関波形を示す図。
【符号の説明】
1 パルス光源 2 導波路型光非線形媒質 3 光分岐手段 4 波長フィルタ手段 5 コヒーレンス測定手段 6,7 光強度制御手段 11 半透鏡 12 固定鏡 13 可動鏡 14 光検出手段 15 光遅延部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 励起光パルス列を発生するパルス光源
    と、 前記励起光パルス列を入射して白色光パルス列を発生す
    る導波路型光非線形媒質とを備えた白色パルス光源にお
    いて、 前記白色光パルス列の光強度の一部を分岐する光分岐手
    段と、 前記光分岐手段で分岐した白色光パルス列を所定の波長
    帯でフィルタリングする波長フィルタ手段と、 前記白色光パルス列をフィルタリングして得られた光パ
    ルス列の隣接パルス間のコヒーレンスを測定するコヒー
    レンス測定手段と、 前記コヒーレンス測定手段で測定されたコヒーレンスの
    絶対値が1になるように、前記励起光パルス列の光強度
    を制御する光強度制御手段とを備えたことを特徴とする
    安定化白色パルス光源。
  2. 【請求項2】 隣接パルス間のコヒーレンスの値がRで
    ある励起光パルス列を発生するパルス光源と、 前記励起光パルス列を入射して白色光パルス列を発生す
    る導波路型光非線形媒質とを備えた白色パルス光源にお
    いて、 前記白色光パルス列の光強度の一部を分岐する光分岐手
    段と、 前記光分岐手段で分岐した白色光パルス列を所定の波長
    帯でフィルタリングする波長フィルタ手段と、 前記白色光パルス列をフィルタリングして得られた光パ
    ルス列の隣接パルス間のコヒーレンスを測定するコヒー
    レンス測定手段と、 前記コヒーレンス測定手段で測定されたコヒーレンスの
    絶対値がRになるように、前記励起光パルス列の光強度
    を制御する光強度制御手段とを備えたことを特徴とする
    安定化白色パルス光源。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の安定化
    白色パルス光源において、 光強度制御手段は、パルス光源を直接制御して出力され
    る励起光パルス列の光強度を制御する構成であることを
    特徴とする安定化白色パルス光源。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2に記載の安定化
    白色パルス光源において、 光強度制御手段は、パルス光源と導波路型光非線形媒質
    との間に挿入され、通過する励起光パルス列の光強度を
    制御する構成であることを特徴とする安定化白色パルス
    光源。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の安定化白色パルス光源
    において、 光強度制御手段は、光増幅器または光減衰器の少なくと
    も一方を用いた構成であることを特徴とする安定化白色
    パルス光源。
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