JPS60186085A - 光ソリトンレ−ザの発振方法および装置 - Google Patents

光ソリトンレ−ザの発振方法および装置

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JPS60186085A
JPS60186085A JP59040495A JP4049584A JPS60186085A JP S60186085 A JPS60186085 A JP S60186085A JP 59040495 A JP59040495 A JP 59040495A JP 4049584 A JP4049584 A JP 4049584A JP S60186085 A JPS60186085 A JP S60186085A
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optical
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正隆 中沢
Takashi Nakajima
隆 中島
Masamitsu Tokuda
正満 徳田
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/30Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects
    • H01S3/302Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects in an optical fibre

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  • Electromagnetism (AREA)
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、光フアイバ中の誘導ラマン散乱と光力−効果
とを用いて光フアイバ中に非線形屈折率を発生させ、こ
れを光フアイバ中の分散と均衡させて波長可変な光ソリ
トン(8011tOn +弧立波)レーザ光を発生させ
、以てパルス幅の小さい超短光パルスを得る方法および
装置に関するものである。
〔従来技術〕
光フアイバ中のソリトンの研究は10年程前から開始さ
れている。その当初は、光フアイバ中の非線形光学効果
(カー効果)と媒質中の分散効果とがバランスし、光パ
ルスの包絡線がソリトンになるという理論的研究が報告
された。その後、Nd :YAGレーザで励起した波長
1.55μmF カラーセンターレーザを用いて光ソリ
トンが観測されている。
第1図は光7アイパ中を伝播させた後のパルス波形を示
す@ 従来の光ソリトンパルスの発生の様子を第1A図〜第1
E図によシ説明する。第1A図〜第1E図は光フアイバ
中を伝播させて取シ出した光パルスの波形を示し、その
横軸には時間、縦軸には自己相関法で測定したパルス出
力を示す。これによると、第1A図から第1E図にかけ
て、ファイバ人力P工□が帆3W、1.2W、5.0W
、11.4W。
22.5 Wというように増加するとともに、その出力
幅が狭くなっていく様子がわかる。これは、入射光パル
スがソリトンになっていくことを示している。
しかし、この方式では、単に強力な波長1.55μmの
光パルスを光フアイバ中に入射させて光フアイバ中の分
散と非線形性とを均衡させたにすぎない。すなわち、1
.55μm帯の光源がなければ、このようなソリトンパ
ルスの発生は不可能であることを示している。しかもま
た、このような方式では、1.5μm帯においては波長
可変な光ソIJ )ンバルスの発生ができない欠点があ
った。
〔目 的〕
そこで、本発明の目的は、上述の欠点を解決し、波長1
.5μm帯において光ソリトンパルスのレーザ発振を可
能にする発振方法およびかかる方法を実施するための装
置を提供することにある。
本発明の他の目的は、波長1,5μm帯において光ソリ
トンパルスのレーザ発振の波長を可変圧することのでき
る発振方法およびかかる方法を実施するだめの装置を提
供することにある。
「発明の構成〕 かかる目的を達成するために、本発明では、波長1.0
〜1.4μm帯で超短光パルスを発生する励起光を用い
て、光フアイバ中に誘導ラマン散乱効果により、1.5
μm帯の光を発生させ、さらにその強力な電場罠よって
生ずる非線形屈折率を光フアイバ中の1.5μm帯の分
散効果と均衡させることにより波長1.5μm帯で波長
可変な光ソIJ’)ンバルスのレーザ発振を可能にする
本発明方法は、波長1.0〜1.4μm帯で超短光パル
スの形態の励起光を発生させ、その励起光をシリカ系単
一モード光ファイバに導いて波長1.5μm帯の誘導ラ
マン散乱光を発生させ、その誘導ラマン散乱光によシ前
記光ファイバ中に発生するカー効果による非線形屈折率
を、波長1.5μm帯における前記光フアイバ中の分散
と均衡させて、波長1.5μm帯で光ソリトンパルスの
レーザ発振を行なうことを特徴とする。
ここで、前記励起光の光パルスを前記誘導ラマン散乱光
のパルスと時間同期して発生させ、前記光ファイ、バに
おける誘導ラマン散乱を発生させる際の共振器長を可変
となして、波長1.5μm帯において波長可変で誘導ラ
マン発振を行うのが好適である。
本発明装慣は、波長1μm〜1.4μm帯において超短
光パルスの形態の励起光を発生させるレーザ光源と、シ
リカ系単一モード光ファイバと、該光ファイバの一端に
配置され、前記励起光を通過させ、波長1.5〜1.6
μm帯の光を反射させる第1反射鏡と、前記励起光およ
び波長1.5〜1.6μm帯の光を反射させる第2反射
鏡とを具え、前記励起光を前記第1反射鏡を介して前記
光7アイパに導き、該光フアイバ中に波長1.5μm帯
の誘導ラマン散乱光を発生させ、その誘導ラマン散乱光
により前記光フアイバ中に発生する光力−効果によシ得
られる非線形屈折率と1.5μm帯における前記光フア
イバ中の分散とを均衡させることにより1.5μm帯の
光ソリトンを発生させて超短光パルスを得ることを特徴
とする。
ここで、前記レーザ光源はモード同期レーザであり、前
記光フアイバ中の誘導ラマン散乱光のパルスと前記励起
光の光パルスとの時間同期をとり、前記第2反射鏡の光
軸方向の位置を可変とすることにより、1.5μm帯に
おいて波長可変で誘導ラマン発振を発生させるのが好適
である。
〔実施例〕
以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
本発明の1実施例を第2図に示す。ここで、1は1.0
〜1.4μmの波長の励起用超短光パルスを発生する光
源、2はレーザミラーであり、光源1からの波長1.0
〜1.4μmの励起用超短光を透過し、波長1.5〜1
.6μm帯の光、すなわち光ソリトン発振光を反射させ
る。なお、光源1とレーザミラー2との間には両者の結
合に伴なう光#1の不安定性を除去するために光アイソ
レータを挿設してもよい。3は光フアイバ結合用レンズ
、4は長さLのシリカ系単一モード光ファイバである0
5は波長1.5〜1.6μm帯の光および励起光を反射
するレーザミラーであり、矢印で示すように光軸方向に
移動させることができる。ここで、光ファイバ4の出射
端と可動鏡5との距離をlとする。
動作にあたっては、まず、光源1からの超短光パルスの
形態の励起光をミラー2を通して光ファイバ4に導く。
光源1からの超短光パルスの繰り返し周期は第3A図に
示すようにΔt seaであるとする。かかる超短光パ
ルスが、第3B図に示すように、光ファイバ4に入射す
ると、誘導ラマン散乱が発生し、その散乱ブLは可動鏡
5で反射されて光ファイバ4の入射端側に戻る0このと
き、再び励起パルスと重なって伝播するならば、この光
フアイバ4中のラマンパルスは増幅され、やがてレーザ
発振を開始する。ラマン波長をλとし、光フアイバ4中
の群速度をVg(λ)、真空中の光速度をCとすると、
上述の同期条件より、下式が得られる。
T=mΔt、(mは整数)(2) ここで、可動鏡5をΔlだけ動かした場合を考えよう。
この場合、Tは変化しないので、誘導ラマン発振が起こ
るためには、群速度Vg(λ)を変化させなければなら
ず、その場合には、かかる変化を分散によシ保慣しなけ
ればならない。従って、ラマン発振のためには、式(1
)と同様、 を満たすことが必要である。但し、波長λがλ+Δλに
なった場合でもラマン利得があることが前提となってい
る。式(1)と(5)とより、となシ、さらに全分散を
σt(λ)とすると、式(4)の左辺はσ、(λ)・Δ
λで表わすことができるので、σt(λ)はとなる。す
なわち、本発明により波長可変なファイバシマ/レーザ
を実現できることになる。これは波長可変な光ソリトン
パルスの形成が可能であることを意味する。すなわち、
励起光入力を増加して誘導ラマンレーザ光のパルスが大
きくなると、非線形屈折率が大きくなり、やがて光ファ
イバの分散と均衡してソリト/を形成する。また、式(
5)よシΔlの変化を与えたときにΔλを測定すれば、
光ファイバの分散飄(λ)を測定することができること
になる。
励起光源1としては、出力パワー5W以上で、光パルス
幅は50p8以下、波長は1.5μm帯に大きな誘導ラ
マン散乱利得を発生させるようなものが望ましい。ここ
で、第1ストークス光が1.5μm帯になるためには1
.4μm帯の光源が必要となるが、その場合にはl(O
’+レーザもしくはP″++カラーセ/タレーザ適であ
る。第2ストークス光が1.5μm帯になるためには、
波長1.32μmもしくは波長1.34μmのNd、Y
AGレーザが好適である。その場合、出力が強いので、
第2ストークス光でも大きな利得が予想できる@一般に
、急激な光力−効果を発生させるためには、数1 o 
p sea以下の超短光パルスが必要となる。これによ
シ自己位相変調効果が発生し、光ソリトンが分散とバラ
ンスして生ずることになる。
このとき、誘導ラマン遷移(シリカ系光ファイバでは4
603 程度)の中心において、とのレーザを発振させ
ると、3次のラマン形非線形屈折率に伴なう光力−効果
は小さくなる0しかし、もともとラマン形ではない通常
の非線形屈折率がラマン波長において存在しており、光
力−効果もある。
従って、光ソリトンの形成が可能となる。もし、ラマン
形非線形屈折率も組み入れたいときには、ラマンレーザ
の発振波長を中心からずらせばよい。
これは、本発明においては波長可変であることから、容
易に実現できる。
第4図に、予測される励起入力と出力パルス幅との関係
を示す@ここで、励起入力を増加するとともにある閾値
からラマンレーザ発振を開始し、さらに励起入力を、増
加すると、出力光パルスの幅が急激に減少し始める。こ
れにより、光ソリトンが発振していると言うことができ
る。さらに励起入力を増加させていくと、第1D図およ
び第1E図に示したように複数ソリトンが発生し始める
高速度の光通信においては、単一ソリトンの発生領域を
用いるのが好都合である。
さらにまた、本発明では、第2図の可動鏡5を移動させ
ることKよシ、波長可変な光ソリトンレーザが発振可能
となる。その様子を第5図に示す。
第5図の横軸は発振波長、縦軸は可動ミラー5の移動量
Δlである。これによれば、Δlを増加するにつれて、
発振波長が短波長側にシフトしていく様子がわかる。
〔効 果〕
以上説明したように、本発明によれば、時間同期形光フ
ァイバラマンレーザを波長1.5μm帯で発振させるこ
とにより、光フアイバ中の非線形屈折率(カー効果)と
分散とを均衡させて、光ソリトンレーザの発振を行うこ
とができる。これによシ、波長1.5μm帯の高出力超
短光パルスを発生させることができる利点がある。さら
にまた、本発明によれば、これまでは困難であった波長
可変の光ソリトンパルスの発生も可能である。
【図面の簡単な説明】
ilA図〜第1E図は従来の光ソリトンパルスの発生の
様子の説明図、 第2図は本発明の一実施例を示す構成図、第3A図およ
び第3B図は第2図の構成についての物理的説明図、 第4図は本発明による励起入力と出力ソリトンのパルス
幅との関係を示す線図、 第5図は本発明による波長可変Itと可動ミラーの移動
量との関係の説明図である。 1・・・超短光パルス発生器、 2・・・レーザミラー、 3・・・光フアイバ結合用レンズ、 4・・・光ソl/)ン発生用光ファイバ、5・・・波長
可変用可動レーザミラー〇第1A図 第1R図 第1C
図 第1D図 第1E図 −to o to、 −to o topsP、fL=
ff、4W P==22.5W第2図 ?

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)波長1.0〜1.4μm帯で超短光パルスの形態の
    励起光を発生させ、その励起光をシリカ系単一モード光
    ファイバに導いて波長1.5μm帯の誘導ラマン散乱光
    を発生させ、その誘導ラマン散乱光により前記光フアイ
    バ中に発生するカー効果による非線形屈折率を、波長1
    .5μm帯における前記光フアイバ中の分散と均衡させ
    て、波長1.5μm帯で光ソリトンパルスのレーザ発振
    を行なうことを特徴とする光ソリトンレーザの発振方法
    0 2、特許請求の範囲第1項記載の光ソリトンレーザの発
    振方法において、前記励起光の光パルスを前記誘導ラマ
    ン散乱光のパルスと時間同期して発生させ、前記光ファ
    イバにおける誘導ラマン散乱を発生させる際の共振器長
    を可変となして、波長1.5μm帯において波長可変で
    誘導ラマン発振を行うことを特徴とする光ソリトンレー
    ザの発振方法。 5)波長1μm〜1.4μm帯において超短光パルスの
    形態の励起光を発生させるレーザ光源と、シリカ系単一
    モード光ファイバと、該光ファイバの一端に配置され、
    前記励起光を通過させ、波長1.5〜166μm帯の光
    を反射させる第1反射鏡と、前記励起光および波長1.
    5〜1.6μm帯の光を反射させる第2反射鏡とを具え
    、前記励起光を前記第1反射鏡を介して前記光ファイバ
    に導き、該光7アイパ中に波長1.5μm帯の誘導ラマ
    ン散乱光を発生させ、その誘導ラマン散乱光により前記
    光フアイバ中に発生する光力−効果により得られる非線
    形屈折率と1.5μm帯における前記光フアイバ中の分
    散とを均衡させることKより1.5μm帯の光ソリトン
    を発生させて超短光パルスを得ることを特徴とする光ソ
    リトンレーザの発振装置。 4)特許請求の範囲第5項記載の光ソIJ )ンレ−ザ
    の発揚装置において、前記レーザ光源はモード同期レー
    ザであり、前記光フアイバ中の誘導ラマン散乱光のパル
    スと前記励起光の光パルスとの時間同期をとシ、前記第
    2反射鏡の光軸方向の位置を可変とするととKよシ、1
    .5μm帯において波長可変で誘導ラマン発振を発生さ
    せるようにしたことを特徴とする光ソリトンレーザの発
    振装置◇ (以下余白)
JP59040495A 1984-03-05 1984-03-05 光ソリトンレ−ザの発振方法および装置 Granted JPS60186085A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63260189A (ja) * 1987-04-17 1988-10-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光ソリトンフアイバレ−ザ
US6502273B1 (en) 1996-11-08 2003-01-07 Kanebo, Ltd. Cleaning sponge roller

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63260189A (ja) * 1987-04-17 1988-10-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光ソリトンフアイバレ−ザ
US6502273B1 (en) 1996-11-08 2003-01-07 Kanebo, Ltd. Cleaning sponge roller
US6684447B2 (en) 1996-11-08 2004-02-03 Aion Co., Ltd. Cleaning sponge roller

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JPS64836B2 (ja) 1989-01-09

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