JPS62125332A - 全フアイバ型光機能素子 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は全ファイバ型光機能素子、さらに詳細には、フ
ァイバの非線形光学効果を利用して、光入力と光出力で
アンド（ＡＮＤ）　、オワ（ＯＲ）の論理動作や、光入
力信号の増幅、変調あるいは光の出力リミッタ−として
動作する光機能素子に関するものである。

Ｃ発明の技術的背景〕 光ファイバを用いる光機能素子としては、第１図に示す
ような構成のものが知られている（Ｋ、ＫＩＴＡＹＡＭ
Ａ　　ｅｔ　　ａｌ、　　　”　Ｆｉｂｅｒ−ｏｐｔｉ
ｃ　　ｌｏｇｉｃ　　ｇａｔｅ　”　　、Ａｐｐｌ、Ｐ
ｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、４６，３１７　（１９８５）　）。

このような従来の光フアイバ論理素子においては、第１
図に示すようにレーザ出力器１よりのレーザビームを半
透鏡２によって分割し、分割ビームを光減衰器３および
半透鏡４を介して、前記半透鏡２を透過したビームと合
波するように構成した光入力端に直線偏光子５を接続す
るとともに、−この直線偏光子５に偏波保持ファイバ６
を接続し、＼さ８．ニゲうア−，エッ７７”　１７ゎあ
、いは、アイ検出する構成になっている。

このような光機能素子においては、光入力が弱いときに
出射光が直線偏波となり、これが検光子７により遮断さ
れる構成にしておき、光入力が増大するとともに、出射
光の偏光状態が変化するのを利用して非線形な出力を得
るものである。しかしながら、偏波保持ファイバ６の固
有の複屈折によって直交モード間のＨＥｕ　（偏波保持
ファイバの遅相軸が偏光方向）とＨＥｕ　（進相軸が偏
光方向）に生じる位相差を？！ｉ償する位相補償板が存
在しない構成であった。このため肛１）とＨＥ、、の両
モードを励振するように光入力を入射させたときには、
偏波保持ファイハロの出射端で直線偏波になるように偏
波保持ファイハロの長さを調整しなければならないとい
う欠点があった。偏波保持ファイバ６の長さを調整しな
い場合には、前記偏波保持ファイバ６の出射端では、楕
円偏光になり、検光子７で消光できずに入力光パルスの
強度に比例した光出力が生じる欠点があった。

このような欠点を除去するため、バビネ・−ソレイユ？
ｉｉ　ｏ！Ｌ板を挿入する光機能素子が知られているが
、このようにバビネーソレイユ補償板を挿入すると構成
素子を全てファイバで構成することが不可能になる。

特に、光機能素子として多段に接続しようとする場合、
第２図に示すように、偏光子５よりバビネーソレイユ補
償板９を経て偏波保持ファイバ６を通り検光子７より出
射される一段目を通過したビームは再びバビネーソレイ
ユ補償板（位相補償板））９゛を通したのち、再度偏波
保持ファイバ６゛に入射させるため構成が複雑になり、
空間的な配置にも自由度がなくなるという欠点があった
。

また、第３図に示すような従来の光サンプリング装置の
構成〔に、ＫＩＴＡＹＡＭＡ　ｅｔ　ａｌ、　　”Ｏｐ
ｕｔｉｃａｌＳａｍｐｌｉｎｇ　ｕｓｉｎｇ　ａｎ　ａ
ｌｌ　−ｆｉｂｅｒ　０ｐｔｉｃａｌ　ｋｅｒｒ　５ｈ
ｕｔｔｅｒｓ　　″へｐｐ１．Ｐｈｙ、Ｌｅｔｔ、４６
，６２３　（１９８５）　）においてもバビネーソレイ
ユ補償板９を用いており、光学系全てをファイバで構成
できなかった。

〔発明の概要〕

本発明は上述の点に鑑みなされたものであり、偏波保持
ファイバの長さ調整を不用にするとともに、光入力端か
ら光出力端の間をすべてファイバで構成した全ファイバ
型光機能素子を提供することを目的とする。

したがって、本発明による全ファイバ型光機能素子は、
二つ以上の光入力端と、この二つ以上の光入力端とファ
イバカップラによって接続された偏波保持ファイバと、
光パルスの光強度が弱いときに、出射端で光パルスの偏
光方向が直線偏光になるように前記偏波保持ファイバに
接続されたファイバコイルと、前記ファイバコイルに光
パルスを消光するように接続されたファイバ偏光子と、
このファイバ偏光子の出射端である光出射端を有するこ
とを特徴とするものである。

本発明によれば、入力光パルスの合波手段としてファイ
バカップラを用いるとともに、ファイバをコイル状に１
壱回したファイバコイルを偏波ファイバとファイバ検光
子の間に挿入していることを重要な特徴としており、従
来技術のように入力光の合波手段として半透鏡、位相補
償子としてバビネーソレイユ補償板を用いていない点が
大きく異なっている。さらに従来においては、光入力端
より光出射端まで、すべてファイバで構成できなかった
が、本発明においては、光入射端より光出射端までファ
イバで構成できるという大きな利点を有している。

〔実施例〕

第４図は本発明による全ファイバ型光機能素子の一実施
例を示すものであり、図中、■は高出力レーザ、６は偏
波保持ファイバ、１０はファイバカップラ、１）はファ
イバコイル、１２はファイバ偏光子（検光子）、１３は
光出力端を示す。

この第４図より明らかなように、本発明による光機能素
子は、それぞれ高出力レーザ１．１に接続する二つの光
入射端を有し、この光入射端はファイバカップラ１０と
接続して、高出力レーザ１．１よりの入力光パルスを合
波するようになっている。このファイバカップラ１０は
他端において偏波保持ファイハロと接続しており、この
偏波保持ファイバ６のもう一方の端部はファイバコイル
１）に接続している。このファイバコイル１）はさらに
ファイバ偏光子１２に接続しており、前記ファイバ偏光
子１２の、もう一方の端部には光出射端１３が設けられ
ている。

このような実施例の光機能素子を動作させるには、高出
力レーザ１、■よりそれぞれ同じ波長λの光パルスをフ
ァイバカップラ１０を通して偏波保持ファイバ６に入射
する。このとき、それぞれの光パルスの偏光方向は同一
方向とする。偏波保持ファイバ６には、固有の複屈折に
加えて、光パルスの強度に比例した複屈折が誘起される
。

この偏波保持ファイバ６に接続されるファイバコイル１
）は、たとえば半径ＲａｍのボビンなどにＮ回巻き付け
た構造をしている。このため、ファイバコイル１）に誘
起される複屈折りは、α、βを定数として式（１）で示
される。

Ｂ−α（１／Ｒ）　２＋β（１／Ｉ？　）・−−−−−
−−一（１）式（１）の右辺の第１項は曲げによって誘
起される複屈折で、第２項は張力が加わったときに誘起
される複屈折である。ここでファイバコイル１）を入力
光パルスの波長でλ／４　Ｆｉあるいは３λ／４　ｉと
して動作させるためには、式（１）で表される複屈折り
を用いて、次ぎの式（２）を満足すればよい。

π／２．３π／２＝２πＢ／λ　×２πＲＮ　−（２１
式（２）を満たす曲げ半径Ｒと巻きつけ数Ｎのファイバ
コイル１）の主軸を偏波保持ファイバ６の出射後の楕円
偏波となった光パルスの主軸に合わせることによって、
ファイバコイル１）の出射端で直線偏項とすることがで
きる。したがって、入射光強度に比例した複屈折が固有
の複屈折に比べて無視できる入射光パルスを用いて、フ
ァイバ偏光子（ファイバ検光子）１２で消光するように
ファイバコイル１）の主軸を偏波保持ファイバ６とファ
イバ検光子１２の間で回転させて合わせることにより、
偏波保持ファイバ６の固有の複屈折を補償することがで
きる。ここで、ボビンなどに庵回したファイバコイル１
）のボビン径を大きくすれば、ファイバコイル１）には
、式（」）の第２項で与えられる張力による複屈折が生
じる。したがって、ボビン半径の調整によって、ファイ
バコイル１）の位相の調整が行える。このようなファイ
バコイルがファイバ検光子１２の前に挿入されているの
で、光強度によって生じる複屈折に依存した光出力が得
られ、光入力端より光出射端１３まで、全てファイバで
構成できるようになる。

第５図（ａｌ、（ｂｌ、（Ｃ）は第４図に示した実施例
で得られる光入力−光出力特性を模式的に示した図であ
り、それぞれ論理動作、信号増幅、光出力リミンターの
動作原理を示している。

すなわち、第４図に示した二つの高出力レーザ、源１よ
り光パルスをファイバカップラ１０を通して入射すると
、光出力端１３より、第５図（ａ）に示したような光出
力かえられ、論理動作が可能になる。

また第５図（ｂｌに示したような入力信号をファイバカ
ップラ１０の一方から入射させると、増幅された信号光
が光出射端１３から得られる。さらに、第５図（Ｃ１に
示したような光出力の飽和特性を利用すると、光出力端
からは、−足先パルス出力が得られる先出カリミソター
の動作を行う。

これらの結果は、従来すべてファイバで構成することが
できなかったが、本発明によれば、全てファイバで構成
することが可能になる。

第６図は、本発明による第二の実施例の構成図であり、
第３図に示した従来の光サンプリング装置（光パルス変
調）を全てファイバで構成したときの構成を示す。

第６図より明らかなように、ポンプ光（λｐ）を発生す
る高出力レーザ１と信号光（λＳ）を発生する高出力レ
ーザＩ′を有しており、両高出レーザ１．１゛よりの光
パルスは、ファイバカップラ１０によって合波されるよ
うになっている。このファイバカップラ１０は偏波保持
ファイバ６に接続しており、この偏波保持ファイバ６は
、前述のようなファイバコイルｌＩおよびファイバ検光
子１２に接続している。そして光出射端１３は前記ファ
イバ検光子１２の端部に形成されている。

いま、ファイバカップラ１０の一枝より変調用光パルス
を光出力レーザ１より、偏光方向が偏波保持ファイバ６
の主軸と一致するように入射しくポンプ光の偏光方向を
、第７図（ａｌのａに示す）、他方のファイバカップラ
１０の他技より被変調信号（信号光の偏光を第７図（ａ
ｌのｂに示す）を主軸に対し４５度傾けた直線偏光を入
射する。第７図（ａ）において、Ｘおよびｙは偏光保持
ファイバの主軸を示す。

ファイバカップラ１０によって合波された光は偏波保持
ファイバ６に入射する。この偏波保持ファイバ６より出
射する信号光（ポンプ光のない場合）の偏光状態を第７
図（ｂ）に示す。

偏波保持ファイバ６を出射した光は、ファイバコイル１
）に導かれる。ファイバコイル１）は被変調信号光に対
して位相補償板として動作することになる。ファイバコ
イル出射後の信号光の偏光方向を第７図（Ｃ）に示す。

このように第６図に示した実施例においては、従来の第
３図と同様の動作を行う。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明による全ファイバ型光機能
素子によれば、位相？ｉｌｉ償子として動作するファイ
バコイルが挿入されているので、バビネーソレイユ補償
板を用いる必要がなくなり、また入力光パルスの合波手
段にファイバカップラを用いているので、光入力端より
光出力端までを全てファイバで構成することが可能にな
る。このため系の小型、軽量化および配置の自由度が増
加するなどの種々の利点がある。さらに、ファイバ間は
容易に融着接続できるため、信頼性も向上するという利
点も生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光フアイバ論理素子の構成を示した図、
第２図は従来の光フアイバ論理素子にバビネーソレイユ
補償板を挿入し、かつ二段に接続したときの構成図、第
３図は、従来の光サンプリングを行う系の構成図、第４
図は本発明による全ファイバ型光機能素子の構成図、第
５図は本発明による全ファイバ型光機能素子の論理動作
、信号増幅、先出カリミノターの動作原理を示す図、第
６図は光サンプリングを行う本発明による全ファイバ型
光機能素子の構成図、第７図は第６図の各工程における
光の偏光状態を示す図である。 ６・・・偏波保持ファイバ、ｌＯ・・・ファイバカップ
ラ、１）・・・ファイバコイル、１２・・・ファイバ偏
光子、１３・・・光出力端。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）二つ以上の光入力端と、この二つ以上の光入力端
   とファイバカップラによって接続された偏波保持ファイ
   バと、光パルスの光強度が弱いときに、出射端で光パル
   スの偏光方向が直線偏光になるように前記偏波保持ファ
   イバに接続されたファイバコイルと、前記ファイバコイ
   ルに光パルスを消光するように接続されたファイバ偏光
   子と、このファイバ偏光子の出射端である光出射端を有
   することを特徴とする全ファイバ型光機能素子。