JPS6218900B2 - - Google Patents

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JPS6218900B2
JPS6218900B2 JP27919284A JP27919284A JPS6218900B2 JP S6218900 B2 JPS6218900 B2 JP S6218900B2 JP 27919284 A JP27919284 A JP 27919284A JP 27919284 A JP27919284 A JP 27919284A JP S6218900 B2 JPS6218900 B2 JP S6218900B2
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Japan
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optical fiber
polarization
light
polarizer
optical
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JP27919284A
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Kenichi Kitayama
Yasuro Kimura
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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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、光フア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 optical signals using nonlinear optical effects of optical fibers 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つて、 偏波保存光フア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、偏波保存光フアイバの
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により、 偏光子光フア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, and the method includes combining a signal light and a pump light and inputting the signal light 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 nonlinearly changing the birefringence characteristics of the polarizer according to 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b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. 2a is sampled at a desired timing to obtain optical pulses as shown by diagonal lines in FIG. 2b. This can be done by opening and closing the input optical signal path at the 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
くなつ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 has made the device more complex, and the precision of the machining required to manufacture the device has increased. 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つて、偏波保存
光フアイバの一端からある偏光状態の入力光信号
とこの光フアイバに複屈折を生じさせる高いレベ
ルのポンプ光を合波して入射する方法と、上記光
フアイバの他端で上記入力光信号がポンプ光と合
波されないときに現れる偏光方向に直交する主軸
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, which combines an input optical signal in a certain polarization state from one end of a polarization-maintaining optical fiber and a high-level pump light that causes birefringence into the optical fiber. and a method of extracting polarized light in the principal axis direction orthogonal to the polarization direction that appears when the input optical signal is not combined with the pump light at the other end of the optical fiber.

上記の抽出する方法は、偏波保存光フアイバの
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アイバの一端
を、その偏光子光フアイバの短軸方向(減衰が大
きい軸方向)が、上記入力光信号がポンプ光と合
波されないときの出射光の長軸方向にほぼ一致す
るように接続しておき、上記偏光子光フアイバの
他端に現れる光をサンプリングして信号として抽
出する方法であることが望ましい。
The above extraction method involves attaching one end of a polarizer optical fiber whose propagation loss differs for polarized light in the directions of the principal axes that are perpendicular to each other to the other end of the polarization-maintaining optical fiber, and attaching it to the other end of the polarization-maintaining optical fiber in the short axis direction (attenuation is The light appearing at the other end of the polarizer optical fiber is sampled. It is desirable that the signal be extracted as a signal.

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アイバの短軸偏光
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アイバの
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つて、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アイバと、この
偏波保存光フア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、上記入力光信号
がポンプ光と合波されないときに、上記抽出手段
からの出力が最小となるように設定され、上記抽
出手段は、上記偏波保存光フアイバ中でポンプ光
によつて生じた光カー効果により偏光方向が変化
した光信号の成分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 combining the output light of this 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 output from the extraction means is set to be minimum when the beams are not combined, and the extraction means changes the polarization direction due to the optical Kerr effect caused by the pump light in the polarization preserving optical fiber. It is characterized in that it is a means for extracting components of an optical signal.

抽出手段は、偏波保存光フアイバの他端に接続
された偏光子光フアイバを含み、上記偏波保存光
フアイバと上記偏光子光フアイバとは、上記入力
光信号がポンプ光と合波されないときの上記偏波
保存光フアイバからの出射光の長軸方向が上記偏
光子光フアイバの減衰が大きい軸方向にほぼ一致
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 configured to operate when the input optical signal is not combined with the pump light. It is desirable that the polarization-maintaining optical fiber is connected so that the long axis direction of the light emitted from the polarization-maintaining optical fiber substantially coincides with the axial direction of the polarizer optical fiber in which attenuation is large.

位相調節手段で4分の1波長板であることが望
ましい。
The phase adjustment means is preferably a quarter wavelength plate.

上述の「ほぼ一致する」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 expression "approximately match" as mentioned above means match 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、偏波保存光フアイバの一端に入射さ
せる。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
アイバの一端から入射させると、この偏波保存光
フアイバの光カー効果(Kerr効果)により複屈
折が生じ、その光フアイバの他端には、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。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。
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. When a pump light with a fairly high power level is combined with this input optical signal and input from one end of the polarization-maintaining optical fiber, birefringence occurs due to the optical Kerr effect of the polarization-maintaining optical fiber. At the other end of the optical fiber, an optical signal appears in a polarization direction perpendicular to the polarization direction, depending on the presence or absence of this pump light. 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、上記偏波保存光フアイバの出力端に偏光子光
フアイバを接続しておく。この接続方法は、上記
入力光信号がポンプ光と合波されないときの上記
偏波保存光フアイバからの出射光の偏光方向が偏
光子光フアイバの短軸方向(減衰が大きい軸方
向)に接続され、この偏光方向に直交する偏光方
向が偏光子光フアイバの長軸方向(減衰が小さい
軸方向)に接続する方法とする。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、偏光子光フアイバにはその長軸方向、す
なわち偏光子光フアイバの減衰のない偏光方向に
光が入射し、これが偏光子光フアイバの他端に現
れることになる。
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, when the input optical signal is not combined with the pump light, the polarization direction of the output light from the polarization-maintaining optical fiber is connected to the short axis direction (axis direction with large attenuation) of the polarizer optical fiber. , the polarization direction perpendicular to this polarization direction is connected to the long axis direction of the polarizer optical fiber (the axial direction with small attenuation). In this way, only when the pump light is present and birefringence is occurring, light enters the polarizer optical fiber in its long axis direction, that is, in the direction of polarization with no attenuation of the polarizer optical fiber. It will appear at the other end of the optical fiber.

さらにこのポンプ光の波長を偏光子光フアイバ
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アイバの他端に現れる
ことはない。したがつて、偏光子光フアイバの出
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ツク構成図で
ある。端子1には入力光信号が入射する。端子2
にはポンプ光が入射する。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、ポンプ光と合波用ダイクロツ
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、偏波保存光フアイバ7
の一端に入力する。この偏波保存光フアイバ7
は、互いに直交する光学的主軸方向の屈折率が異
なる。この偏波保存光フアイバ7の他端は、偏光
子光フアイバ8の一端に接続される。図の×印9
はその接続点を表す。偏光子光フアイバ8の他端
は上記出力端子3である。
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention. An input optical signal enters terminal 1 . terminal 2
Pump light is incident on the 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 combining dichroic mirror 4. The output light of this mirror 4 is condensed by a lens 6, and is then passed through a polarization-maintaining optical fiber 7.
Enter at one end of. This polarization maintaining optical fiber 7
have different refractive indices in the directions of the optical principal axes that are perpendicular to each other. The other end of this polarization maintaining optical fiber 7 is connected to one end of a polarizer optical fiber 8 . Cross mark 9 in the diagram
represents the connection point. The other end of the polarizer optical fiber 8 is the output terminal 3 described above.

偏光子光フアイバ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。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 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. The phase adjustment means 5 is, for example, a quarter-wave plate here.

ここで偏波保存光フアイバ7の主軸にほぼ一致
させて直線偏光の入力光信号を入射する場合を考
えると、この光信号は接続点9においても主軸方
向の直線偏光として保持されて出射するので、偏
光保存光フアイバ7の一つ偏光方向(かりにX軸
方向とする)が偏光子光フアイバ8の短軸方向
(y軸方向)に一致するように接続すればよい。
このようにすると、偏波保存光フアイバ7の上記
一つの偏光方向(X軸方向)の偏光は、偏光子光
フアイバ8の短軸方向に入射して急速に減衰す
る。
Now, if we consider the case where a linearly polarized input optical signal is input so that it almost coincides with the principal axis of the polarization-maintaining optical fiber 7, this optical signal is also maintained as linearly polarized light in the direction of the principal axis at the connection point 9 and is emitted. The polarization preserving optical fiber 7 may be connected so that one polarization direction (assumed to be the X-axis direction) coincides with the short axis direction (y-axis direction) of the polarizer optical fiber 8.
In this way, the polarized light in the one polarization direction (X-axis direction) of the polarization-maintaining optical fiber 7 enters the short axis direction of the polarizer optical fiber 8 and is rapidly attenuated.

この状態で端子2からポンプ光が入射すると、
偏波保存光フアイバ7では、光カー効果により新
たな複屈折が生じ、接続点9において上記ポンプ
光が存在しないときの偏光方向と直交する方向の
成分の光信号が現れる。この光信号は、接続点9
で偏光子光フアイバ8の長軸方向(減衰が小さい
軸方向)に入射し、この偏光子光フアイバ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グに限り端子3に入力光信
号が現れる。二つの光フアイバ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
比例する信号であつて、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。
When pump light enters from terminal 2 in this state,
In the polarization-maintaining optical fiber 7, new birefringence occurs due to the optical Kerr effect, and an optical signal with a component in a direction perpendicular to the polarization direction when the pump light is not present appears at the connection point 9. This optical signal is connected to the connection point 9
The light enters the polarizer optical fiber 8 in the long axis direction (the axial direction where attenuation is small), 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. In the two optical fibers 7 and 8,
Since there is linearity with respect to the amplitude of the optical signal passing through, the optical signal appearing at 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. It turns out.

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アイバ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
x軸方向の損失特性曲線である。この図からわか
るように、この偏光子光フアイバは、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。したがつて波長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. Third
The figure is a loss characteristic diagram of the polarizer optical fiber 8 used in the above example. 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. The curve x is a loss characteristic curve in the major axis direction, that is, the x-axis direction. As can be seen from this figure, in this polarizer optical fiber, 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 selected between wavelengths A and B, and the wavelength of the pump light is set to wavelength B.
By setting a longer wavelength, output terminal 3
Only the signal light is output, and the pump light is attenuated and not output.

第4図は上記実施例に用いた偏光子光フアイバ
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。第5図a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
b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。
Next, the test results of the above examples will be explained. FIG. 5a is a waveform photograph of the pump light supplied to terminal 2 observed with a synchroscope. FIG. 5b is a waveform photograph of the input optical signal input to terminal 1, which was also observed using a synchroscope. Figure 5c
is a waveform photograph obtained by observing the output light appearing at the output terminal 3 with a synchroscope when this input optical signal and pump light are applied. It can be clearly seen that the input optical signal is clearly sampled at the timing of the pump light. FIG. 5d is a waveform photograph of the sampled output light from terminal 3 observed at a scale of 1 division 2nS. That is, according to the test results of this example, sampling of an optical signal of about 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
1.064μmのNd:YAGレーザを使用して発生させ
た。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、モードロツクおよびQスイツ
チを付加して使用した。モードロツクおよびQス
イツチの繰り返し周波数はそれぞれ100MHzおよ
び500Hzである。偏波保存光フアイバ7は、その
コア直径4.4μm、コアとクラツドとの間の比屈
折率差Δは0.26%であり、長さは4.5mである。
この偏波保存光フアイバ7は入力光信号の波長
0.84μmでは単一モードになる。
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 oscillation wavelength
Generated using a 1.064 μm Nd:YAG laser. This Nd:YAG laser was equipped with a mode lock and a Q switch in order to obtain pulsed light with a high peak value. The repetition frequencies of the mode lock and Q-switch are 100 MHz and 500 Hz, respectively. The polarization-maintaining optical fiber 7 has a core diameter of 4.4 μm, a relative refractive index difference Δ between the core and the cladding of 0.26%, and a length of 4.5 m.
This polarization maintaining optical fiber 7 is connected to the wavelength of the input optical signal.
At 0.84 μm, it becomes a single mode.

また偏光子光フアイバ8はそのコア直径は4.8
μm、比屈折率差Δは0.26%、その長さは10mで
ある。入力光信号の波長0.84μmではその消光比
は約20dBであり、ポンプ光波長1.064μmのx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。
Also, the core diameter of the polarizer optical fiber 8 is 4.8
μm, the relative refractive index difference Δ is 0.26%, and the length is 10 m. When the wavelength of the input optical signal is 0.84 μm, its extinction ratio is about 20 dB, and the loss in the x-axis and y-axis propagation modes when the pump light wavelength is 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アイバの特
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イルタで分
別することができれば、これによつても本発明を
実施することができる。
Regarding the wavelengths of the optical signal and pump light described above, it is not necessary to necessarily set the relationship with 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.

さらに上述の実施例では、偏波保存光フアイバ
の複屈折により生じた直交方向の偏光を偏光子光
フアイバで検出するものを説明したが、これは、
偏光子およびフイルタなどを用いて他の方法よつ
ても検出することができる。この方法によつても
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 the orthogonal direction caused by birefringence of a polarization-maintaining optical fiber is detected using a polarizer optical fiber.
Detection can also be done using other methods such as using polarizers and filters. The present invention can also be carried out using this method.

以上は直線偏光を偏波保存光フアイバの主軸に
一致させて入射する例で示したが、一般には偏波
保存光フアイバの出口、すなわち、偏光子光フア
イバとの接続点で光信号が一定方向の直線偏光と
して出射すればよい。この状態は、偏波保存光フ
アイバの出射端における偏光状態を検出しながら
第1図の位相調節手段5を調整することにより達
成される。この偏光方向が、偏光子光フアイバの
短軸に入射するように偏光子光フアイバを接続す
れば本発明の効果が得られる。
The above example shows an example in which linearly polarized light is incident on a polarization-maintaining optical fiber by aligning it with the main axis, but in general, an optical signal is directed in a fixed direction at the exit of a polarization-maintaining optical fiber, that is, at the connection point with a polarizer optical fiber. It is sufficient to emit it as linearly polarized light. This state is achieved by adjusting the phase adjustment means 5 of FIG. 1 while detecting the polarization state at the output end of the polarization-maintaining optical fiber. The effects of the present invention can be obtained by connecting polarizer optical fibers so that this polarization direction is incident on the short axis of the polarizer optical fiber.

また、接続点9における偏波保存光フアイバか
らの出射光は完全な直線偏光である必要はなく、
少なくとも楕円偏光であり、その長軸方向が偏光
子光フアイバの短軸方向に入射すればよい。この
場合には、楕円偏光の短軸方向の成分は、ポンプ
光が存在しないときにも、偏光子光フアイバを通
過し、バツクグラウンドを形成するために、サン
プリングのS/N比は低下することになる。
Furthermore, the light emitted from the polarization-maintaining optical fiber at the connection point 9 does not need to be completely linearly polarized;
It is sufficient that the light is at least elliptically polarized and that its long axis direction is incident on the short axis direction of the polarizer optical fiber. In this case, the component in the short axis direction of the elliptically polarized light passes through the polarizer optical fiber even when no pump light is present, forming the background, so the sampling S/N ratio decreases. become.

実用に供される偏波保存光フアイバでは、長手
方向に屈折率のゆらぎが存在するために、主軸に
一致させて直線偏光を入射した場合も直交する偏
光成分を生じ楕円偏光となる。S/N比を向上さ
せるためには、これを直線偏光に戻す必要があ
り、そのためには原理的には屈折率のゆらぎによ
る位相シフト量と逆符号の位相シフト量を発生さ
せる。
In a polarization-maintaining optical fiber used in practical use, there is fluctuation in the refractive index in the longitudinal direction, so even when linearly polarized light is incident on the principal axis, orthogonal polarization components are generated, resulting in elliptically polarized light. In order to improve the S/N ratio, it is necessary to return this to linearly polarized light, and for this purpose, in principle, a phase shift amount of the opposite sign to that due to the fluctuation of the refractive index is generated.

この具体的方法の第一は、第1図に示す位相調
節手段5を調整することであり、第二の方法とし
ては第6図に示すように、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つて、局所的に光フアイ
バ7に応力を加えて、光フアイバ固有の複屈折を
変化させて波長板と同時の効果を得る方法があ
る。
The first specific method is to adjust the phase adjustment means 5 shown in FIG. 1, and the second method is to adjust the phase adjustment means 5 shown in FIG.
There is a method of locally applying stress to the optical fiber 7 by applying tension, bending, pressure, or twisting to the position of , changing the birefringence inherent in the optical fiber and obtaining the same effect as a wavelength plate. .

〔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。
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
述の光カー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。
本発明の装置は、光フア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
ら簡単であり、安価に構成することができる。
As described above, according to the present invention, high-speed optical sampling can be performed with a simple structure.
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 Kerr effect mentioned above is about 1 picosecond,
In principle, it is possible to increase the speed to this extent.
Since the device of the present invention is constituted by 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イ
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ツク構成図。
第2図は光サンプリングの説明図。第3図は偏光
子光フアイバの特性図。第4図は偏光子光フアイ
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図は位相シフ
トを補償する方法を示すブロツク構成図。 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……偏波保存光フアイバ、8……偏光子光
フアイバ、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 the 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. FIG. 6 is a block diagram showing a method of compensating for phase shift. 1...Terminal where input optical signal is incident, 2...Terminal where pump light is incident, 3...Terminal where sampled optical signal is sent out, 4...Dichroic mirror for multiplexing, 5...Phase adjustment Means, 6... Lens, 7... Polarization maintaining optical fiber, 8... Polarizer optical fiber, 9... Connection point.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 偏波保存光フアイバの一端から、ある偏光状
態の入力光信号と前記偏波保存光フアイバに複屈
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、 上記偏波保存光フアイバの他端で上記入力光信
号がポンプ光と合波されないときに現れる偏光方
向に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。 2 抽出する方法は、 偏波保存光フアイバの他端に、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
光子光フアイバの一端を、その偏光子光フアイバ
の減衰が大きい軸方向が、上記入力光子がポンプ
光と合波されないときの出射光の長軸方向にほぼ
一致するように接続しておき、 上記偏光子光フアイバの他端に現れる光をサン
プリングした信号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。 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アイバの短
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アイバの短軸
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。 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
フアイバと、 この偏波保存光フア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、上記入力光信号がポンプ
光と合波されないときに上記抽出手段からの出力
が最小となるように設定され、 上記抽出手段は、上記偏波保存光フアイバ中で
ポンプ光によつて生じた光カー効果により偏光方
向が変化した光信号の成分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。 5 抽出手段は、 偏波保存光フアイバの他端に接続された偏光子
光フアイバを含み、 上記偏波保存光フアイバと上記偏光子光フアイ
バとは、上記入力光信号がポンプ光と合波されな
いときの上記偏波保存光フアイバからの出射光が
長軸方向が上記偏光子光フアイバの減衰が大きい
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。 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。
[Claims] 1. A method of multiplexing and inputting an input optical signal in a certain polarization state and a high-level pump light that causes birefringence into the polarization-maintaining optical fiber from one end of the polarization-maintaining optical fiber. and a method for extracting polarized light in a principal axis direction orthogonal to the polarization direction that appears when the input optical signal is not combined with the pump light at the other end of the polarization-maintaining optical fiber. 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 the polarizer optical fiber with the axial direction where the attenuation is greater. In this method, the input photon is connected so as to almost match the long axis direction of the output light when it is not combined with the pump light, and the light appearing at the other end of the polarizer optical fiber is extracted as a sampled signal. An optical sampling method according to claim 1. 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, and the pump light is An optical sampling method characterized in that the wavelength is set in a region where both short-axis polarized light loss and long-axis polarized light loss of the polarizer optical fiber are large. 4 Phase adjustment means for adjusting the polarization direction of an input optical signal; means for multiplexing the output light of this means with pump light synchronized with the sampling timing; and polarized light at one end of which the output light of this means is incident The phase adjustment means comprises a polarization preserving optical fiber and an extraction means provided at the other end of the polarization preserving optical fiber, and the phase adjustment means adjusts the output from the extraction means when the input optical signal is not combined with the pump light. and the extracting means is a means for extracting a component of an optical signal whose polarization direction has changed due to the optical Kerr effect caused by the pump light in the polarization-maintaining optical fiber. Optical sampling device. 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 such that the input optical signal is not combined with the pump light. Claim 3, wherein the polarization-maintaining optical fiber is connected such that the long axis direction of the light emitted from the polarization-maintaining optical fiber substantially coincides with the axial direction of the polarizer optical fiber with high attenuation. Optical sampling device. 6. The optical sampling device according to claim 3, wherein the phase adjustment means is a quarter wavelength plate.
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