JPS61145884A

JPS61145884A - 光パルス発生装置

Info

Publication number: JPS61145884A
Application number: JP26924084A
Authority: JP
Inventors: Masataka Shirasaki; 白崎　正孝
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1984-12-20
Filing date: 1984-12-20
Publication date: 1986-07-03

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】〔産業上の利用分野〕本発明は光パルス発生装置に係り、特に連続発振してい
るレーザ光を極めて短いパルス列に形成するための光パ
ルス発生装置に関する。

〔従来の技術〕

光通信に於いて、近時伝送容量を増加させるためにパル
ス変調波を高速伝送するようになりＩＧｂ／３〜数Ｇｂ
／ｓのパルス伝送が行われるようになって来ている。こ
のようなパルス変調波を得る従来の最も一般的な方法は
半導体レーザにパルス的に電流を流して直接変調するも
のであるが上述の様に伝送パルスがＩＧｂ／ｓ〜数Ｇｂ
／ｓと高速になると半導体レーザダイオードの発振効率
が悪くなると共に発振出力は反射光の影響を受けてＳ／
Ｎ比を低下させる欠点かあ−る。−更に波長のゆらぎに
よって光ファイバーを通じてレーザ光を伝送する場合に
はその屈折率が異なってくるために伝播率が違って変調
パルス波がなまる弊害を発生している。このために直接
変調でない外部変調方法も提案されている。この外郭変
調方法は第９図に示すように半導体レーザ等のレーザ源
１から連続的に発振されるレーザ光を電気光学結晶より
なる外部変調手段２で変調してパルス波３を得るように
したもので、この様な構成によれば数Ｇｂ／ｓ〜１０Ｇ
ｂ／ｓ程度の高速変調が可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の外部変調手段による変調によって高速変調を行う
場合には変調時に発生するサイドバンドの周波数パルス
を無視すれば半導体レーザダイオードによって生ずる波
長のゆらぎの影響は大きく受けない高速変調波が得られ
る。然し、この場合も外部変調手段２に加える変調周波
数が高くなるとレーザ源１からの光レーザは連続的な直
流分なので外部変調手段２によるスイッチングに立ち上
がりまたは立ち下り時にパルスがなまって第１０図（ａ
）のパルス波形４に示す如き波形となり、この波形を更
に光ファイバーを通じてパルス波を伝送すれば波形は第
１０図（ａ）の波形５で示すように更になまりを増加さ
せる問題がある。この様な問題を解決するためには第１
０図（ｂ）に示す如きなまりのないパルス波形６を得た
いが、この様なパルス波形を得るための従来構成として
は外部変調手段２に加えられる半導体レーザダイオード
等のレーザ源１から加えられる直流的な光ビームを時間
的゛に短いビーム列に形成する様にしてやれば外部変調
手段２を閉じれば上記した時間的に短いビーム列は遮断
され、開けばビーム列中の１パルスが出力３される。こ
の様な原理に基づくパルス列を得る方法としてはモード
ロックレーザ、キャビティダンプレーザ等の様にモード
ロック（モード同期）またはキャビティダンプを用いる
ものが知られている。これらはパルスレーザであるが上
述した様に超短パルスを発生させる点でパルスレーザと
は区別されている。モードロック方式には外部から強制
的にモードロックをかける強制モードロックと受動的に
モードロックをかけるものがあり受動モードロックは可
飽和吸収体と呼ばれる色素溶液等を利用したものが知ら
れているが色素の種類が限定され、寿命が短い等の弊害
があり、多く利用されていない。一方強制モードロック
ではＥ１０素子（電気−光学変換素子）等を用いて外部
から２Ｌ／Ｃ（Ｌはレーザ共振器長Ｃは光速）の信号を
加えて位相を同期させるものであるが、これらは縦多モ
ードとして利用するために使用する縦モード数に限界が
あり構造が極めて複雑となる欠点を有する。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は軟土の欠点に鑑みなされたものでありその目的
は超短パルス列をレーザ源より得るためにレーザ共振器
外に於いて、直流発振レーザ光の透過率を変化させて短
時間レーザ光を出力させる様にしたものである。ｉ１図
は本発明の光パルス発生装置の原理的構成を示すもので
１はレーザ等のレーザ源で直流的な連続した光レーザ１
ａを発振し光源ＩＯ内には本発明の光パルス発生装置１
１を配置する。該光パルス発生装置内には共振器となる
２枚の反射ミラー７．７を平行に配してフアプリ−・ペ
ロ（ｆａｂｒｙ−ｐｅｒｏｔ　）を構成する。該ファプ
リー・ベロア、７間にＫＨ２ＰＯ４、ＬｉＮｂＯ３゜Ｌ
ｉＴａＯ３，Ｂｉ＋２５ｉＯ２ｏ等からなる電気光学結
晶８ｃを配置し、変調器８を構成する。９は外部変調器
２と本発明の光パルス発生装置を同期駆動する駆動源で
ある。

〔作　　用〕

第１図のようにファプリー・ペロで共振器を構成し、実
効ミラー間隔ｄをパラメータとし該パラメータを変化さ
せた時にレーザ源１からのレーザ光１ａは第２図（ａ）
に示すようにミラー間隔ｄが所定値の時だけ光透過率が
高（なりミラー間隔ｄを変えればλ／２（但しλは波長
）周期のパルス列が得られるが実際にはミラー７．７を
高速に移動させることは不可能なのでファプリー・ペロ
間に挿入した電気光学結晶８ｃで構成した変調器７で照
性率を変調することで実効ミラー間隔ｄのパラメータを
変化させる。ここで第２図（ａｌに示すように位相変調
幅１２がλより小さければ光パルス発生装置１１の出力
には第２図（ｂ）に示すような１周期に２回光が透過し
た光パルス列１３を得ることが出来る。このパルス列を
外部変調器２で変調器８と同期駆動すれば出力端にパル
ス列１４が得られる。

〔実施例〕

以下２本発明の一実施例を第３図乃至第９図について詳
記する。第３図は上述のファプリー・ペロ間に配した変
調器８の具体的な構成を示すもので畝上の如き電気光学
結晶８ｃの両端に電極８ａ。

８ｂを蒸着し、変調用電圧Ｖを印加することでレーザ源
１からの連続的レーザ光１ａはパルス列１３に変換され
る。

第４図は位相変調速度が高くなった場合に問題となる点
を解決した本発明の他の実施例を示すものである。一般
にレーザ源ｌからの連続的レーザ光１ａはファプリー・
ペロ内のミラー７．７を反射し干渉して往復１８８〜１
８ｂしているがこの往復時間と変調器８の変調速度が略
々等しくなり変調速度が高くなって来ると干渉している
間にレーザ光は透過する。そこで変ｉｌ器８をキャビテ
ィ１０の端部に配し、レーザ光がミラー間を往復する往
復周波数の整数倍で位相変調すると変調器８とファプリ
ー・ペロを含むパルス発生装置ｌｌ内の光強度には第５
図１５ａ、１５ｂに示すよに製部１６ａ、１６ｂと薄部
１７ａ、１７ｂを生ずるがこの部分が往復路１８ａ、１
８ｂで同期がとれて製部でパルスが出力され薄部で反射
されて高速パルス列１３が得られる。

第５図は本発明のパルス発生装置の具体的な構成を示す
他の実施例であり電気光学結晶８ｃとしてＬｉＮｂＯ３
を用い、その上面に例えばＴｉを拡散した波路２０を形
成し、該導波路の両端にミラー７゜７を配してファプリ
ー・ペロを構成し更に導波路２０の左右に電極８ａ、８
ｂを蒸着して変調電圧■を印加し、連続的なレーザ光１
ａを高速パルス列１３に変換する。この様な構成による
とパルス＠１０ｐｓ、パルス周期１００ｐｓ程度の高速
パルスをなまりなく得ることが出来た。

第６図は本発明の更に他の実施例を示すものでファプリ
ー・ペロを構成するミラーの代わりに電気光学結晶８Ｃ
の上面、即ち導波路２０をよこ切る様にグレーテング１
９を形成したものでエツチングにより作成することが出
来る。

第７図は本発明の更に他の実施例を示すもので第４図に
提示した共振器内の往復路を干渉するレーザ光の製部が
進行する時間と同期して電圧を印加する様に構成したも
のであり、電気光学結晶８Ｃの上面に形成した導波路２
０を挟んで複数の電極群８ａ・８ｂ、８ｃｍ８ｄ、８ｅ
・８ｆ、８ｇ・８ｈが形成され、それら各電極間隔をｄ
とすると共に電気光学結晶８ｃの両端の電極８ａ・８ｂ
及び８ｇ・８ｈからミラー７．７のある端面迄の距離を
ｄ／２とする様に選択する。ここで導波路２０上のレー
ザ光が距離ｄだけ進む時間、即ちｎｄ／ｃ（ｃは真空中
の光速）を周期とする周波数Ｃ／　ｎ　ｄの電圧を各電
極に同位相で加えるようにすれば導波路２０上をビーム
光の製部が電極８ａ・８ｂ位置に来た時に電圧が印加さ
れ９次にレーザ光が次の電極８Ｃ・８ｄ位置に来た時に
また電圧が印加され、この様に次々レーザ光の移動速度
と同期した電圧が印加されるためにその効率を上げるこ
とが出来る。尚周波数はｃ　／　ｎ　ｄの整数倍であっ
てもよい。

第８図は第７図に示したと同様に構成した電極群８ａ・
８ｂ、８ｃｍ８ｄ、８ｅ・８ｆ、８ｇ・８ｈの隣り合う
電極間で電圧の位相が逆になるように電圧を印加して更
に効率を上げたものである。

〔発明の効果〕

本発明は畝上の如（構成し、且つ動作するために簡単な
位相変調器と２枚のミラーからなる光パルス発生装置に
よって超短パルス列を得ることが出来るだけでな（、レ
ーザ源を直接変調せずに外部変調されるのでなまりのな
いパルス列が得られ複雑なモードロック等を必要としな
い特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光パルス発生装置の原理を示す系統図
。第２図（ａ）は第１図の変調器のパラメータｄと光透過
率の関係を説明する波形図。第２回申）は第１図の系統図の光出力パルス波形説明図
。第３図は本発明に用いられる変調器の模式的な斜視図。第４図は本発明の光パルス発生装置内の光パルスの干渉
状態を示す説明図。第５図は本発明のパルス発生装置の他の実施例を示す斜
視図。第６図は第５図のミラーの代わりにグレーテングを用い
た一部を切断した変調器の斜視図。第７図は本発明の変調器の更に他の実施例を示す斜視図
。第８図は第７図の他の変形を示す変調器の一部を切断し
た平面図。第９図は従来のパルス列発生用レーザ装置の系統図。第１０図（ａ）、　（ｂ））は第９図で得られるパルス
波形並に理想波形を説明する波形図である。１・・・レーザ源。２・・・外部変調手段。７・・ミラー。８・・・変調器。８ａ、ｓｂ、１３ｃ、ａｃｔ、ｇｅ、８ｆ、８ｇ。８ｈ・・・電極。９・・・駆動源。１０・・・キャビティ。１１・・・光パルス発生装置。１２・・・位相変調幅。１３．１４・・・光パルス列。１９・・・グレーテング。２０・・・導波路。２１．２２．２３・・・ミラー第１図第２図瞠間− 第３図第４図第５図Ｇ第６図第７囚第８図第を図第１０図岬開■

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザ源からの連続的なレーザ光を共振器を構成
する光パルス発生手段に与えて、該連続的レーザ光を超
短パルス列として出力するものに於いて、上記光パルス
発生手段の内部パラメータを時間的に位相変調してなる
ことを特徴とする光パルス発生装置。
（２）前記光パルス発生手段内の共振器はファプリー・
ペロ構成で前記内部パラメータは実効ミラー間隔である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光パルス
発生装置。
（３）前記共振器内に電気光学素子を配し、該電気光学
素子に位相変調信号を加えることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の光パルス発生装置。
（４）前記ファプリー・ペローのミラー間を光が往復す
る周波数の整数倍の周波数で位相変調することを特徴と
する特許請求の範囲第２項記載の光パルス発生装置。
（５）前記共振器を電気光学結晶上に形成した光導波路
上に配してなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の光パルス発生装置。
（６）前記電気光学結晶上に形成した光導波路上にグレ
ーテングを構成してなることを特徴とする特許請求の範
囲第５項記載の光パルス発生装置。
（７）前記電気光学結晶上に形成した光導波路に共振器
を構成するミラーを配してなることを特徴とする特許請
求の範囲第５項記載の光パルス発生装置。
（８）前記光導波路をはさんで組の電極を該光導波路の
長手方向に沿って複数組形成し、各組の電極間の間隔ｄ
を等間隔とし、両端の組電極から反射位置迄の距離をｄ
／２としてなることを特徴とする特許請求の範囲第５項
記載の光パルス発生装置。
（９）前記複数組の電極の隣り合う電極に互いに逆の電
圧を印加する様にしてなることを特徴とする特許請求の
範囲第９項記載の光パルス発生装置。