JPS61156232A - Method and device for optical sampling - Google Patents

Method and device for optical sampling

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JPS61156232A
JPS61156232A JP27919284A JP27919284A JPS61156232A JP S61156232 A JPS61156232 A JP S61156232A JP 27919284 A JP27919284 A JP 27919284A JP 27919284 A JP27919284 A JP 27919284A JP S61156232 A JPS61156232 A JP S61156232A
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optical fiber
polarization
axis direction
polarizer
optical
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Kenichi Kitayama
研一 北山
Yasuro Kimura
康郎 木村
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PURPOSE:To perform optical sampling at a high speed, by making input optical signals of prescribed polarization and pumped light from one end of a polarization maintaining optical fiber by multiplexing and extracting signal light polarized in the direction intersecting the polarizing direction of the input signal at right angles at the other end of the optical fiber. CONSTITUTION:Sufficiently weak input optical signals are made incident on a terminal 1 and adjustment is made so that the phase angle of the optical signals can coincide with one polarizing direction (direction of X-axis) of a polarization maintaining optical fiber 7 by means of a phase adjusting means 5. The optical signals are propagated through the optical fiber 7 and made incident on a polarizer optical fiber 8 in its minor axis direction (direction of y-axis). When pumped light is made incident from another terminal 2 under this state, the polarization maintaining characteristic declines and birefringence is produced in the fiber 7 and the optical signals propagated in the X-axis direction appear in the polarizing direction intersecting the X-axis direction (Y-axis direction also.The optical signals in the Y-axis direction are made incident on the polarizer optical fiber 8 in the major axis (x-axis direction) at a connecting point 9 and appear at a terminal 3 after they are propagated through the fiber 8. Therefore, input optical signals can be sampled at the timing of the pumped light.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信に利用するに適する。本発明は、光フ
ァイバの非線形光学効果を利用して、電気系を使用せず
に、光信号をサンプリングする方法および装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention is suitable for use in optical communications. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for sampling an optical signal by utilizing the nonlinear optical effect of an optical fiber without using an electrical system.

〔概要〕〔overview〕

本発明は、入力光信号の振幅に比例する振幅のサンプリ
ングパルスを得る方法であって、偏波保存光ファイバの
一端から信号光とポンプ光とを合波して入射させ、偏波
保存光ファイバの複屈折特性が入射する光信号のレベル
に応じて非線形的に変化することを利用して、 偏光子光ファイバの他端に光サンプリング出力を得るも
のである。
The present invention is a method for obtaining a sampling pulse with an amplitude proportional to the amplitude of an input optical signal, in which signal light and pump light are combined and input from one end of a polarization-maintaining optical fiber. An optical sampling output is obtained at the other end of the polarizer optical fiber by utilizing the fact that the birefringence characteristics of the polarizer change nonlinearly depending on the level of the incident optical signal.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

光サンプリング方法は、第2図(a)に示す入力光信号
を所望のタイミングでサンプリングして、第2図山)に
斜線で示すような光パルスを得る方法である。これは、
入力光信号の通路を所望のタイミングで開閉することに
より行うことができる。従来の高速の光サンプリング方
法としては、光信号の通路にマツハツエンダ型光導波路
変調器を配置し、この変調に高周波電界を印加して、そ
の光信号通路を開閉するものが知られている。
The optical sampling method is a method in which the input optical signal shown in FIG. 2(a) is sampled at a desired timing to obtain optical pulses as shown by diagonal lines in FIG. 2(a). this is,
This can be done by opening and closing the path of the input optical signal at desired timing. As a conventional high-speed optical sampling method, a method is known in which a Matsuhatsu Enda type optical waveguide modulator is disposed in an optical signal path, and a high frequency electric field is applied to the modulation to open and close the optical signal path.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

この方法では、変調器に電極を設けることが必要であり
、その電極の浮遊容量のために応答特性の高速化には限
界がある。これを改良するために、電極の構造を櫛型に
するなどの工夫がなされているが、このために装置が複
雑になるとともに、この装置を製作するための機械工作
精度が高くなって装置が高価になる欠点がある。
In this method, it is necessary to provide an electrode on the modulator, and there is a limit to speeding up the response characteristics due to the stray capacitance of the electrode. In order to improve this, efforts have been made to make the electrode structure comb-shaped, but this makes the device more complex and requires higher precision machining to manufacture the device. It has the disadvantage of being expensive.

本発明はこれを改良するもので、簡単な構造で高速応答
が可能な光サンプリング方法および装置を提供すること
を目的とする。
The present invention improves on this, and aims to provide an optical sampling method and device that has a simple structure and can provide high-speed response.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の第一は方法の発明であって、偏波保存光ファイ
バの一端から、この光ファイバの一つの主軸方向にほぼ
一致する偏光の入力光信号とこの光ファイバに複屈折を
生じさせる高いレベルのポンプ光とを合波して入射する
方法と、上記光ファイバの他端で上記一つの主軸方向と
直交する主軸方向の偏光を抽出する方法とを含むことを
特徴とする。
The first aspect of the present invention is a method of generating birefringence in the optical fiber by inputting an input optical signal from one end of a polarization-maintaining optical fiber with a polarization that substantially coincides with the direction of one principal axis of the optical fiber. The present invention is characterized in that it includes a method of multiplexing and inputting a level pump light, and a method of extracting polarized light in a principal axis direction perpendicular to the one principal axis direction at the other end of the optical fiber.

上記の抽出する方法は、偏波保存光ファイバの他端に、
互いに直交する主軸方向の偏光についてその伝播損失が
異なる偏光子光ファイバの一端を、その偏光子光ファイ
バの長軸方向が上記偏波保存光ファイバの上記直交する
主軸方向にほぼ一致するように接続しておき、上記偏光
子光ファイバの他端に現れる上記長軸方向の偏光として
抽出する方法であることが望ましい。
The above extraction method is to
Connecting one ends of polarizer optical fibers having different propagation losses for polarized light in mutually orthogonal principal axes directions such that the long axis direction of the polarizer optical fibers substantially coincides with the orthogonal principal axis direction of the polarization maintaining optical fiber. However, it is desirable that the light be extracted as polarized light in the major axis direction appearing at the other end of the polarizer optical fiber.

また上記の光サンプリング方法において、入力光信号は
その波長を偏光子光ファイバの短軸偏光の損失が大きく
長軸偏光の損失が小さい領域に設定し、ポンプ光はその
波長を偏光子光ファイバの短軸偏光の損失および長軸偏
光の損失が共に大きい領域に設定することが望ましい。
In addition, in the above optical sampling method, the wavelength of the input optical signal is set to a region where the short axis polarization loss of the polarizer optical fiber is large and the long axis polarization loss is small, and the wavelength of the pump light is set to the region where the loss of the short axis polarization of the polarizer optical fiber is small. It is desirable to set it in a region where both short-axis polarized light loss and long-axis polarized light loss are large.

本発明の第二は装置の発明であって、入力光信号の偏波
方向を調節する位相調節手段と、この手段の出力光とサ
ンプリングのタイミングに同期したポンプ光とを合波す
る手段と、この手段の出力光が一端に入射する偏波保存
光ファイバと、この偏波保存光ファイバの他端に設けら
れた抽出手段とを備え、上記位相調節手段は、その出力
光の偏光が上記偏波保存光ファイバの一つの主軸方向に
ほぼ一致するように設定され、上記抽出手段は、上記一
つの主軸方向に直交する主軸方向に偏光する光信号を抽
出する手段であることを特徴とする。
The second aspect of the present invention is an apparatus comprising: a phase adjustment means for adjusting the polarization direction of an input optical signal; a means for multiplexing the output light of the means with a pump light synchronized with the sampling timing; The phase adjustment means includes a polarization-maintaining optical fiber into which the output light of the means enters at one end, and an extraction means provided at the other end of the polarization-maintaining optical fiber. The optical fiber is set to substantially coincide with one principal axis direction of the wave preserving optical fiber, and the extraction means is a means for extracting an optical signal polarized in a principal axis direction perpendicular to the one principal axis direction.

抽出手段は、偏波保存光ファイバの他端に接続された偏
光子光ファイバを含み、上記偏波保存光ファイバと上記
偏光子光ファイバとは、その偏波保存光ファイバの一つ
の主軸方向が上記偏光子光・ ファイバの短軸方向にほ
ぼ一致するように接続された構造であることが望ましい
The extraction means includes a polarizer optical fiber connected to the other end of the polarization-maintaining optical fiber, and the polarization-maintaining optical fiber and the polarizer optical fiber are such that one principal axis direction of the polarization-maintaining optical fiber is It is preferable that the polarizer light/fiber be connected so as to substantially coincide with the minor axis direction of the fiber.

位相調節手段は4分の1波長板であることが望ましい。Preferably, the phase adjustment means is a quarter wave plate.

上述の「はぼ一致する」との表現は実質的に効果が得ら
れる程度に一致するとの意味である。
The above-mentioned expression "approximately corresponds" means to correspond to such an extent that a substantial effect can be obtained.

上記のサンプリング方法または装置は、入力光信号を信
号波とし、ポンプ光を搬送波とする変調方法または装置
と考えることもできる。
The above sampling method or device can also be considered as a modulation method or device in which the input optical signal is a signal wave and the pump light is a carrier wave.

〔作用〕[Effect]

微弱な入力光信号の偏光方向を一つの偏光方向に調節し
て、偏波保存光ファイバの一端に入射させる。この光信
号は偏波保存光ファイバの中を通過して、上記一つの偏
光方向のままこの偏波保存光ファイバの他端に現れる。
The polarization direction of a weak input optical signal is adjusted to one polarization direction, and the signal is made to enter one end of a polarization-maintaining optical fiber. This optical signal passes through the polarization-maintaining optical fiber and appears at the other end of the polarization-maintaining optical fiber while maintaining the one polarization direction.

この入力光信号とともに、かなりパワーレベルの高いポ
ンプ光を合成して上記偏波保存光ファイバの一端から入
射させると、この偏波保存光ファイバの光力−効果(K
err効果)により複屈折が生じ、その光ファイバの他
端には、このポンプ光の有無に対応して、上記偏光方向
に直交する偏光方向の光信号が現れる。
When a pump light with a considerably high power level is combined with this input optical signal and inputted from one end of the polarization-maintaining optical fiber, the optical power effect (K
err effect) causes birefringence, and an optical signal with a polarization direction perpendicular to the above polarization direction appears at the other end of the optical fiber, depending on the presence or absence of this pump light.

この光信号はポンプ光のタイミングで入力光信号をサン
プリングした信号となる。
This optical signal is a signal obtained by sampling the input optical signal at the timing of the pump light.

この直交する偏光方向の光信号を抽出するために、上記
偏波保存光ファイバの出力端に偏光子光ファイバを接続
しておく。この接続方法は上記人力光信号の偏光方向が
偏光子光ファイバの短軸方向(減衰が大きい)に接続さ
れ、この偏光方向に直交する偏光方向が偏光子光ファイ
バの長軸方向(減衰が小さい)に接続する方法とする。
In order to extract optical signals in orthogonal polarization directions, a polarizer optical fiber is connected to the output end of the polarization maintaining optical fiber. In this connection method, the polarization direction of the human-powered optical signal is connected to the short axis direction of the polarizer optical fiber (high attenuation), and the polarization direction perpendicular to this polarization direction is connected to the long axis direction of the polarizer optical fiber (low attenuation ).

こうすると、ポンプ光が存在して複屈折が生じているタ
イミングでのみ、偏光子光ファイバにはその長軸方向、
すなわち偏光子光ファイバの減衰のない偏光方向に光が
入射し、これが偏光子光ファイバの他端に現れることに
なる。
In this way, only when the pump light is present and birefringence is occurring, the polarizer optical fiber will be
That is, light enters the polarizer optical fiber in the polarization direction without attenuation, and this light appears at the other end of the polarizer optical fiber.

さらにこのポンプ光の波長を偏光子光ファイバの長軸方
向の偏光も減衰する長い波長領域に選ぶと、ポンプ光は
偏光子光ファイバの他端に現れることはない。したがっ
て、偏光子光ファイバの出力端にはポンプ光のタイミン
グに同期して入力光信号がサンプリングされたパルスが
送出されることになる。
Furthermore, if the wavelength of this pump light is selected to be in a long wavelength range in which the polarized light in the long axis direction of the polarizer optical fiber is also attenuated, the pump light will not appear at the other end of the polarizer optical fiber. Therefore, a pulse obtained by sampling the input optical signal is sent to the output end of the polarizer optical fiber in synchronization with the timing of the pump light.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明実施例装置のブロック構成図である。端
子1には人力光信号が入射する。端子2にはポンプ光が
入力する。ポンプ光はそのタイミングがサンプリングの
タイミングであり、入力光信号に比べてかなりパワーレ
ベルの高い信号である。端子3には、サンプリングされ
た出力光信号が送出される。端子1の入力光信号は、位
相調節手段5を通過して、ポンプ光と金波用グイクロッ
クミラー4で合波される。このミラー4の出力光はレン
ズ6で集光されて、偏波保存光ファイバ7の一端に入力
する。この偏波保存光ファイバ7は、互いに直交する光
学的主軸方向の屈折率が異なり、一方の偏波方向に入射
した光はそのままその偏波方向で他端に現れる性質があ
る。この偏波保存光ファイバ7の他端は、偏光子光ファ
イバ8の一端に接続される。図の×印9はその接続点を
表す。
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention. A human power optical signal is input to terminal 1. Pump light is input to terminal 2. The timing of the pump light is the sampling timing, and the signal has a considerably higher power level than the input optical signal. A sampled output optical signal is sent to the terminal 3. The input optical signal at the terminal 1 passes through the phase adjustment means 5 and is combined with the pump light by the gold wave clock mirror 4. The output light of this mirror 4 is focused by a lens 6 and inputted to one end of a polarization maintaining optical fiber 7. This polarization-maintaining optical fiber 7 has different refractive indexes in the directions of optical principal axes that are orthogonal to each other, and has the property that light incident in one polarization direction appears unchanged at the other end in that polarization direction. The other end of this polarization maintaining optical fiber 7 is connected to one end of a polarizer optical fiber 8. The cross mark 9 in the figure represents the connection point.

偏光子光ファイバ8の他端は上記出力端子3である。The other end of the polarizer optical fiber 8 is the output terminal 3 described above.

偏光子光ファイバ8には、互いに直交する光学的主軸方
向の偏光の伝播損失が異なる性質がある。
The polarizer optical fiber 8 has a property that the propagation loss of polarized light in directions of optical principal axes orthogonal to each other is different.

位相調節手段5は一例としてここでは4分の1波長板で
ある。
The phase adjustment means 5 is, for example, a quarter-wave plate here.

ここで接続点9では、偏波保存光ファイバ7の一つの偏
光方向(かりにX軸方向とする)が偏光子光ファイバ8
の短軸方向(y軸方向)に一致す□ るように接続する
。すなわち、偏波保存光ファイバ7の上記一つの偏光方
向(X軸方向)の偏光は、偏光子光ファイバ8の短軸方
向に入射して急速に減衰するように設定する。
Here, at the connection point 9, one polarization direction (assuming the X-axis direction) of the polarization-maintaining optical fiber 7 is connected to the polarizer optical fiber 8.
Connect it so that it matches the short axis direction (y-axis direction) of □. That is, the polarized light in the one polarization direction (X-axis direction) of the polarization-maintaining optical fiber 7 is set so that it enters the short axis direction of the polarizer optical fiber 8 and is rapidly attenuated.

はじめに、端子1から十分に微弱な入力光信号を与え、
この入力光信号の位相角が偏波保存光ファイバ7の上記
一つの偏光方向(X軸方向)に一致するように調節する
。この光信号は偏波保存光ファイバ7を伝播して、偏光
子光ファイバ8の短軸方向(y軸方向)に入射する。こ
の光信号は急速に減衰するので端子3には現れない。
First, give a sufficiently weak input optical signal from terminal 1,
The phase angle of this input optical signal is adjusted so as to match the one polarization direction (X-axis direction) of the polarization-maintaining optical fiber 7. This optical signal propagates through the polarization-maintaining optical fiber 7 and enters the polarizer optical fiber 8 in the short axis direction (y-axis direction). This optical signal does not appear at terminal 3 because it attenuates rapidly.

この状態で端子2からポンプ光が入射すると、偏波保存
光ファイバ7では、光力−効果により偏波保存特性がく
ずれて複屈折が生じ、上記一つの偏光方向(X軸方向)
を伝播していた光信号が、直交する偏光方向(Y軸方向
)にも現れる。このY軸方向の光信号は、接続点9で偏
光子光ファイバ8の長軸方向(X軸方向)に入射する。
When pump light enters from the terminal 2 in this state, in the polarization maintaining optical fiber 7, the polarization maintaining characteristic is destroyed due to the optical force effect and birefringence occurs, and the above one polarization direction (X-axis direction)
The optical signal that was propagating in the same direction also appears in the orthogonal polarization direction (Y-axis direction). This Y-axis direction optical signal enters the polarizer optical fiber 8 in the long axis direction (X-axis direction) at the connection point 9 .

偏光子光ファイバ8では、長軸方向(X軸方向)の偏光
には減衰が小さいから、この偏光子光ファイバ8を伝播
して端子3に現れる。すなわち、端子2にポンプ光が存
在するタイミングに限り端子3に入力光信号が現れる。
In the polarizer optical fiber 8, since attenuation is small for polarized light in the long axis direction (X-axis direction), the light propagates through the polarizer optical fiber 8 and appears at the terminal 3. That is, the input optical signal appears at the terminal 3 only at the timing when the pump light is present at the terminal 2.

二つの光ファイバ7および8では、通過する光信号の振
幅に対しては直線性があるから、端子3に現れる光信号
は入力光信号の振幅に比例する信号であって、結果とし
て入力光信号がポンプ光のタイミングでサンプリングさ
れたことになる。
Since the two optical fibers 7 and 8 have linearity with respect to the amplitude of the optical signal passing through them, the optical signal appearing at the terminal 3 is a signal proportional to the amplitude of the input optical signal, and as a result, the input optical signal is sampled at the timing of the pump light.

各光の波長関係をさらに詳しく説明する。第3図は、上
記実施例に用いた偏光子光ファイバ8の損失特性図であ
る。横軸に波長を示し、縦軸に損失を示す。曲線yは短
軸方向すなわちy軸方向の損失特性曲線である。曲線X
は長軸方向すなわち 4X軸方向の損失特性曲線である
。この図かられかるように、この偏光子光ファイバは、
短軸方向では波長が増大してゆくと、波長Aで急激に損
失が増加する。また長軸方向では波長が増大してゆくと
、かなり長い波長Bで急激に損失が増大する特性がある
。したがって波長AとBとの間に入力光信号の波長λS
を選び、ポンプ光の波長を波長Bより長い波長に設定す
ることにより、出力端子3には信号光のみが出力され、
ポンプ光は減衰して出力されないことになる。
The wavelength relationship of each light will be explained in more detail. FIG. 3 is a loss characteristic diagram of the polarizer optical fiber 8 used in the above embodiment. The horizontal axis shows wavelength, and the vertical axis shows loss. The curve y is a loss characteristic curve in the minor axis direction, that is, the y-axis direction. curve
is a loss characteristic curve in the major axis direction, that is, in the 4X axis direction. As can be seen from this figure, this polarizer optical fiber is
As the wavelength increases in the short axis direction, the loss rapidly increases at wavelength A. Further, as the wavelength increases in the long axis direction, there is a characteristic that the loss rapidly increases at a considerably long wavelength B. Therefore, the wavelength λS of the input optical signal is between wavelengths A and B.
By selecting , and setting the wavelength of the pump light to a wavelength longer than wavelength B, only the signal light is output to the output terminal 3,
The pump light will be attenuated and will not be output.

第4図は上記実施例に用いた偏光子光ファイバの断面構
造図である。
FIG. 4 is a cross-sectional structural diagram of the polarizer optical fiber used in the above embodiment.

つぎに上記実施例の試験結果について説明する。Next, the test results of the above examples will be explained.

第5図+alは端子2に供給するポンプ光をシンクロス
コープで観測した波形写真である。第5図(blは端子
1に入力する入力光信号を同じくシンクロスコープで観
測した波形写真である。第5図(C)はこの入力光信号
およびポンプ光を与えたときに、出力端子3に現れた出
力光をシンクロスコープで観測した波形写真である。入
力光信号がポンプ光のタイミングであざやかにサンプリ
ングされている様子がよくわかる。第5図+d)はサン
プリングされた端子3の出力光を1目盛2nSのスケー
ルで観測した波形写真である。すなわち、この実施例試
験結果によれば、約10nSの光信号のサンプリングが
行われたことになる。
FIG. 5+al is a waveform photograph of the pump light supplied to terminal 2 observed with a synchroscope. Figure 5 (bl is a waveform photograph of the input optical signal input to terminal 1, also observed using a synchroscope. Figure 5 (C) shows the waveforms at output terminal 3 when this input optical signal and pump light are applied. This is a waveform photograph of the output light that appeared using a synchroscope.It is clear that the input optical signal is clearly sampled at the timing of the pump light.Figure 5+d) shows the sampled output light from terminal 3. This is a photograph of a waveform observed at a scale of 2 nS per division. That is, according to the test results of this example, sampling of an optical signal of approximately 10 nS was performed.

上記実施例装置の詳しいデータは次のとおりである。入
力光信号は、中心波長0.84μmの半導体レーザを用
いて発生させた。ポンプ光は発振波長1.064 μm
のNd : YAGレーザを使用して発生させた。
The detailed data of the above-mentioned example device are as follows. The input optical signal was generated using a semiconductor laser with a center wavelength of 0.84 μm. Pump light has an oscillation wavelength of 1.064 μm
Nd: Generated using a YAG laser.

このNd : YAGレーザには高いピーク値パルス光
を得るために、モードロツタおよびQスイッチを付加し
て使用した。モードロックおよびQスイッチの繰り返し
周波数はそれぞれ100 MHzおよび5001)zで
ある。偏波保存光ファイバ7は、そのコア直径4.4μ
m1コアとクラッドとの間の比屈折率差Δは、0.26
%であり、長さは4.5mである。この偏波保存光ファ
イバ7は入力光信号の波長0.84μmでは単一モード
になる。
This Nd:YAG laser was used with a mode rotor and a Q switch added in order to obtain high peak value pulsed light. The repetition frequencies of mode-locking and Q-switching are 100 MHz and 5001) z, respectively. The polarization maintaining optical fiber 7 has a core diameter of 4.4μ.
The relative refractive index difference Δ between the m1 core and the cladding is 0.26
%, and the length is 4.5 m. This polarization-maintaining optical fiber 7 becomes a single mode when the wavelength of the input optical signal is 0.84 μm.

また偏光子光ファイバ8はそのコア直径は4.8μm、
比屈折率差Δは0.26%、その長さは10mである。
In addition, the polarizer optical fiber 8 has a core diameter of 4.8 μm.
The relative refractive index difference Δ is 0.26%, and the length is 10 m.

入力光信号の波長0.84μmではその消光比は約20
dBであり、ポンプ光波長1.064μmのy軸および
y軸の伝播モードにおける損失は60dB以上である。
At an input optical signal wavelength of 0.84 μm, its extinction ratio is approximately 20.
dB, and the loss in the y-axis and y-axis propagation modes with a pump light wavelength of 1.064 μm is 60 dB or more.

      ・ 上述の光信号およびポンプ光の波長については、必ずし
も上記のように偏光子光ファイバの特性との関係を設定
しなくともよい。たとえば、入力光信号の波長とポンプ
光の波長とが共に出力端子3に現れても、これを別に設
けたフィルタで分別することができれば、これによって
も本発明を実施することができる。
- The wavelengths of the optical signal and pump light described above do not necessarily have to be related to the characteristics of the polarizer optical fiber as described above. For example, even if the wavelength of the input optical signal and the wavelength of the pump light both appear at the output terminal 3, if they can be separated using a separately provided filter, the present invention can also be practiced in this case.

さらに上述の実施例では、偏波保存光ファイバの複屈折
により生じた直交方向の偏光を偏光子光ファイバで検出
するものを説明したが、これは、偏光子およびフィルタ
などを用いて他の方法によっても検出することができる
。この方法によっても同様に本発明を実施することがで
きる。
Furthermore, in the above embodiment, polarized light in orthogonal directions caused by birefringence of a polarization-maintaining optical fiber is detected using a polarizer optical fiber. It can also be detected by The present invention can also be practiced using this method.

つぎに、入力光信号、ポンプ光および透過出力光のパワ
ーの関係を定量的に説明する。入力光信号が光ファイバ
を透過した出力光パワーP、は入力光信号入力パワーを
P5、ポンプ光パワーをPpとするとき、 Pt −Ps 5in(φ/2)sin(2θ)   
−−−−−−−(1)θ−jan−’  (P % /
 2 t’ )     ・−−−−−−−−−−+3
1となる。ここで上記の添字x、yはそれぞれX軸およ
びy軸方向の成分を表し、φはポンプ光パワーによって
生じる光強度に依存した位相変化量、θは入力光信号と
ファイバの光学的主軸に対する入射角度を表す。またL
は偏波保存光ファイバの長さ、λ1は信号光波長、χは
非線形計数である。
Next, the relationship among the powers of the input optical signal, pump light, and transmitted output light will be quantitatively explained. The output optical power P when the input optical signal is transmitted through the optical fiber is Pt - Ps 5in (φ/2) sin (2θ) when the input optical signal input power is P5 and the pump optical power is Pp.
----------(1) θ-jan-' (P % /
2 t') ・−−−−−−−−−−+3
It becomes 1. Here, the subscripts x and y above represent the components in the X-axis and y-axis directions, respectively, φ is the amount of phase change depending on the optical intensity caused by the pump light power, and θ is the incidence of the input optical signal and the optical principal axis of the fiber. represents an angle. Also L
is the length of the polarization-maintaining optical fiber, λ1 is the signal light wavelength, and χ is the nonlinear coefficient.

上記(1)式より透過出力光パワーPtはφ=π のとき最大となり、またポンプ光を偏波保存光ファイバ
7の光学的主軸に対して45°で入射した場合には φ=O となり、透過信号光パワーは零となる。このφ=π を実現することは、(2)式かられかるように一定のフ
ァイバ長に対してポンプ光パワーを適宜選択することに
よって可能である。また(1)式より信号光の光ファイ
バ7の光学的主軸に対する入射角θ#π/4 とすることによって透過光P、を最大にすることができ
る。
From the above equation (1), the transmitted output optical power Pt is maximum when φ=π, and when the pump light is incident at 45° to the optical principal axis of the polarization-maintaining optical fiber 7, φ=O. The transmitted signal light power becomes zero. This φ=π can be realized by appropriately selecting the pump light power for a fixed fiber length, as shown in equation (2). Also, from equation (1), by setting the incident angle of the signal light to the optical principal axis of the optical fiber 7 to be θ#π/4, the transmitted light P can be maximized.

つぎに、実用に供される偏波保存光ファイバには、微弱
な光信号を入射しても固有の複屈折がわずかにあり、こ
れによって生ずる直交偏光間の位相シフト量を補償して
信号光を接続点で偏光子ファイバのy軸に一致する直線
偏光にする方法について述べる。原理的には生じる位相
シフト量と逆符号の位相シフト量を発生させることによ
ってこれを実現することができる。第1図に示す波長板
を用いる方法以外に、第6図に示すような方法がある。
Next, polarization-maintaining optical fibers in practical use have a slight inherent birefringence even when a weak optical signal is input, and the amount of phase shift between orthogonal polarizations caused by this is compensated for and We will explain how to convert the polarization into linearly polarized light that coincides with the y-axis of the polarizer fiber at the connection point. In principle, this can be achieved by generating a phase shift amount of opposite sign to the amount of phase shift that occurs. In addition to the method using the wave plate shown in FIG. 1, there is a method shown in FIG. 6.

すなわち接続点直前の符号15の位置に張力あるいは曲
げもしくは圧力あるいはねじりを加えることによって、
局所的光ファイバ7に応力を加えると、光フアイバ固有
が複屈折を変化させて波長板と同等の効果を得る方法で
ある。また第7図に示す方法は偏光子光ファイバ8の出
射端に別の偏波保存光)、アイバ16を接続し位相シフ
トを補償する方法である。
That is, by applying tension, bending, pressure, or twisting to the position 15 just before the connection point,
By applying stress to the local optical fiber 7, the inherent birefringence of the optical fiber is changed to obtain an effect equivalent to that of a wave plate. The method shown in FIG. 7 is a method in which another polarization-maintaining light beam 16 is connected to the output end of the polarizer optical fiber 8 to compensate for the phase shift.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば簡単な構造で高速
の光サンプリングを行うことができる。
As described above, according to the present invention, high-speed optical sampling can be performed with a simple structure.

本発明の方法および装置は、電界を用いないので電極容
量により高速化を阻害する要因がない。上述の光力−効
果の応答限界は約1ピコ秒であり、原理的にこの程度ま
で高速化することができる。
Since the method and apparatus of the present invention do not use an electric field, there is no factor that inhibits speeding up due to electrode capacitance. The response limit of the optical force effect mentioned above is about 1 picosecond, and in principle it is possible to increase the speed to this extent.

本発明の装置は、光ファイバを主体とする光学系により
構成されるので、その構造は小型、軽量かつ簡単であり
、安価に構成することができる。
Since the device of the present invention is composed of an optical system mainly composed of optical fibers, its structure is small, lightweight, and simple, and can be constructed at low cost.

将来、光通信装置には、アナログ光信号をディジタル光
信号に変換する装置がさまざまに用いられることが考え
られ、本発明はこれに実施して多大な効果が予測される
In the future, it is thought that various devices for converting analog optical signals into digital optical signals will be used in optical communication devices, and the present invention is expected to have great effects when implemented in these devices.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明実施例装置のブロック構成図。 第2図は光サンプリングの説明図。 第3図は偏光子光ファイバの特性図。 第4図は偏光子光ファイバの断面構造図。 第5図は本発明実施例装置の試験結果を示すオシロ波形
写真。 第6図および第7図は位相シフトを補償する方法を示す
ブロック構成図。 1・・・入力光信号が入射する端子、2・・・ポンプ光
が入射する端子、3・・・サンプリングされた光信号が
送出される端子、4・・・合波用ダイクロツクミラー、
5・・・位相調節手段、6・・・レンズ、7・・・偏波
保存光ファイバ、8・・・偏光子光ファイバ、9・・・
接続点。
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of optical sampling. Figure 3 is a characteristic diagram of a polarizer optical fiber. FIG. 4 is a cross-sectional structural diagram of a polarizer optical fiber. FIG. 5 is an oscilloscope waveform photograph showing the test results of the device according to the present invention. FIGS. 6 and 7 are block diagrams showing a method for compensating for phase shifts. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... A terminal into which an input optical signal is incident, 2... A terminal into which a pump light is incident, 3... A terminal into which a sampled optical signal is sent out, 4... A dichroic mirror for multiplexing,
5... Phase adjustment means, 6... Lens, 7... Polarization maintaining optical fiber, 8... Polarizer optical fiber, 9...
connection point.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)偏波保存光ファイバの一端から、この光ファイバ
の一つの主軸方向にほぼ一致する偏光の入力光信号とこ
の光ファイバに複屈折を生じさせる高いレベルのポンプ
光とを合波して入射する方法と、上記光ファイバの他端
で上記一つの主軸方向と直交する主軸方向の偏光を抽出
する方法と を含む光サンプリング方法。
(1) From one end of a polarization-maintaining optical fiber, an input optical signal with a polarization that almost coincides with the direction of one principal axis of this optical fiber is combined with a high-level pump light that causes birefringence in this optical fiber. and a method of extracting polarized light in a principal axis direction perpendicular to the one principal axis direction at the other end of the optical fiber.
(2)抽出する方法は、 偏波保存光ファイバの他端に、互いに直交する主軸方向
の偏光についてその伝播損失が異なる偏光子光ファイバ
の一端を、その偏光子光ファイバの長軸方向が上記偏波
保存光ファイバの上記直交する主軸方向にほぼ一致する
ように接続しておき、上記偏光子光ファイバの他端に現
れる上記長軸方向の偏光として抽出する方法である 特許請求の範囲第(1)項に記載の光サンプリング方法
(2) The extraction method is to attach one end of a polarizer optical fiber whose propagation loss differs for polarized light in directions of principal axes that are orthogonal to each other to the other end of a polarization-maintaining optical fiber, and connect one end of a polarizer optical fiber whose long axis direction is above the other end of a polarization-maintaining optical fiber. The method of claim 1 is a method of connecting polarization-maintaining optical fibers so as to substantially coincide with the orthogonal principal axes thereof, and extracting the polarized light in the long axis direction appearing at the other end of the polarizer optical fiber. The optical sampling method described in section 1).
(3)特許請求の範囲第(2)項に記載の光サンプリン
グ方法において、 入力光信号はその波長を偏光子光ファイバの短軸偏光の
損失が大きく長軸偏光の損失が小さい領域に設定し、 ポンプ光はその波長を偏光子光ファイバの短軸偏光の損
失および長軸偏光の損失が共に大きい領域に設定する ことを特徴とする光サンプリング方法。
(3) In the optical sampling method according to claim (2), the wavelength of the input optical signal is set to a region where the loss of short-axis polarized light of the polarizer optical fiber is large and the loss of long-axis polarized light is small. , an optical sampling method characterized in that the wavelength of the pump light is set in a region where both short axis polarization loss and long axis polarization loss of the polarizer optical fiber are large.
(4)入力光信号の偏波方向を調節する位相調節手段と
、 この手段の出力光とサンプリングのタイミングに同期し
たポンプ光とを合波する手段と、 この手段の出力光が一端に入射する偏波保存光ファイバ
と、 この偏波保存光ファイバの他端に設けられた抽出手段と を備え、 上記位相調節手段は、その出力光の偏光が上記偏波保存
光ファイバの一つの主軸方向にほぼ一致するように設定
され、 上記抽出手段は、上記一つの主軸方向に直交する主軸方
向に偏光する光信号を抽出する手段である ことを特徴とする光サンプリング装置。
(4) a phase adjustment means for adjusting the polarization direction of the input optical signal; a means for combining the output light of this means with a pump light synchronized with the sampling timing; and the output light of this means is incident on one end. It comprises a polarization-maintaining optical fiber and an extraction means provided at the other end of the polarization-maintaining optical fiber, and the phase adjustment means is configured to adjust the polarization of the output light in the direction of one principal axis of the polarization-maintaining optical fiber. An optical sampling device, wherein the extraction means is a means for extracting an optical signal polarized in a principal axis direction perpendicular to the one principal axis direction.
(5)抽出手段は、 偏波保存光ファイバの他端に接続された偏光子光ファイ
バを含み、 上記偏波保存光ファイバと上記偏光子光ファイバとは、
その偏波保存光ファイバの一つの主軸方向が上記偏光子
光ファイバの短軸方向にほぼ一致するように接続された
構造である 特許請求の範囲第(3)項に記載の光サンプリング装置
(5) The extraction means includes a polarizer optical fiber connected to the other end of the polarization-maintaining optical fiber, and the polarization-maintaining optical fiber and the polarizer optical fiber are:
The optical sampling device according to claim 3, wherein the polarization maintaining optical fiber is connected such that one principal axis direction substantially coincides with the short axis direction of the polarizer optical fiber.
(6)位相調節手段は4分の1波長板である特許請求の
範囲第(3)項に記載の光サンプリング装置。
(6) The optical sampling device according to claim (3), wherein the phase adjustment means is a quarter wavelength plate.
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