JP3249732B2 - 光パルス発生装置 - Google Patents
光パルス発生装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光信号の観測および光
デバイスの評価に用いる光パルス発生装置に関し、特に
発生する光パルス信号の時間幅が小さい光パルス発生装
置に関するものである。
デバイスの評価に用いる光パルス発生装置に関し、特に
発生する光パルス信号の時間幅が小さい光パルス発生装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】時間幅の小さい短光パルス信号を発生さ
せるためには〔表１〕のように様々な方法があるが、強
制モード同期法を用いたリングレーザは５ｐｓ程度のパ
ルス幅が得られるので、光信号の観測や光デバイスの評
価には有望な方法である。
せるためには〔表１〕のように様々な方法があるが、強
制モード同期法を用いたリングレーザは５ｐｓ程度のパ
ルス幅が得られるので、光信号の観測や光デバイスの評
価には有望な方法である。
【０００３】
【表１】 図９は、従来のリングレーザの構成を示すブロック図で
ある。図９において、１は短光パルス出力の繰り返し周
期毎に光変調器用ドライブ電気信号を発生する電気信号
ドライバ、２は前記光変調器用ドライブ電気信号により
光信号を変調する光変調器、３は前記光変調器２の出力
を受けて増幅を行う光アンプ、４はモード同期がかかる
ようにリング全体の長さを調整する可変光遅延器、５は
前記可変光遅延器４の出力を受け光パルス信号出力とリ
ング用出力に分岐する光カプラ、６は前記光アンプ３の
出力を受け出力波長以外の波長をカットするための可変
波長フィルタ（ＢＰＦ）である次に図９のリングレーザ
の動作を図１０を参照して説明する。
ある。図９において、１は短光パルス出力の繰り返し周
期毎に光変調器用ドライブ電気信号を発生する電気信号
ドライバ、２は前記光変調器用ドライブ電気信号により
光信号を変調する光変調器、３は前記光変調器２の出力
を受けて増幅を行う光アンプ、４はモード同期がかかる
ようにリング全体の長さを調整する可変光遅延器、５は
前記可変光遅延器４の出力を受け光パルス信号出力とリ
ング用出力に分岐する光カプラ、６は前記光アンプ３の
出力を受け出力波長以外の波長をカットするための可変
波長フィルタ（ＢＰＦ）である次に図９のリングレーザ
の動作を図１０を参照して説明する。
【０００４】図１０における発振しきい値はリングレー
ザの構成によって決まるピーク値を１として正規化する
と０．９程度となる。リングレーザのパルス幅は図１０
の幅ａで決まる。したがって細いパルス幅を得るには繰
り返し周波数が高い高周波を光変調器２に入力すればよ
い。
ザの構成によって決まるピーク値を１として正規化する
と０．９程度となる。リングレーザのパルス幅は図１０
の幅ａで決まる。したがって細いパルス幅を得るには繰
り返し周波数が高い高周波を光変調器２に入力すればよ
い。
【０００５】しかし、光変調器２の周波数帯域は現状で
は７０ＧＨｚ程度が限界である。７０ＧＨｚの正弦波を
入力した時、パルス幅は（１）式によって求められる。
は７０ＧＨｚ程度が限界である。７０ＧＨｚの正弦波を
入力した時、パルス幅は（１）式によって求められる。
【０００６】
【数１】 よって（１）式よりパルス出力は２．５ｐｓの半値幅と
なる。現状のリングレーザではこれが出力パルス幅の限
界となる。
なる。現状のリングレーザではこれが出力パルス幅の限
界となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のリング
レーザでは出力の短光パルス信号の出力パルス幅が光変
調器ドライブ用電気信号の繰り返し周波数や波形に依存
しており、電気信号で変調可能である７０ＧＨｚで出力
パルス幅２．５ｐｓよりも小さくすることが不可能であ
った。
レーザでは出力の短光パルス信号の出力パルス幅が光変
調器ドライブ用電気信号の繰り返し周波数や波形に依存
しており、電気信号で変調可能である７０ＧＨｚで出力
パルス幅２．５ｐｓよりも小さくすることが不可能であ
った。
【０００８】本発明の目的は、短光パルス信号を用いて
光信号のまま、もう１つのリングレーザの光カプラに入
力することにより、さらに細い短光パルス信号を得るこ
とであり、従来技術における出力パルス幅よりも短いパ
ルス幅をもつ短光パルス信号を得る光パルス発生装置を
提供することにある。
光信号のまま、もう１つのリングレーザの光カプラに入
力することにより、さらに細い短光パルス信号を得るこ
とであり、従来技術における出力パルス幅よりも短いパ
ルス幅をもつ短光パルス信号を得る光パルス発生装置を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる光パルス
発生装置は、２つのリングレーザから構成され、光変調
器ドライブ用電気信号を用いて第１のリングレーザから
得た短光パルス信号出力を光信号のまま第２のリングレ
ーザに入力する構成となっている。
発生装置は、２つのリングレーザから構成され、光変調
器ドライブ用電気信号を用いて第１のリングレーザから
得た短光パルス信号出力を光信号のまま第２のリングレ
ーザに入力する構成となっている。
【００１０】そして、さらに第１のリングレーザから得
た短光パルス信号出力を矩形波から三角波に光三角波発
生器で変換して第２のリングレーザに入力する構成とな
っている。
た短光パルス信号出力を矩形波から三角波に光三角波発
生器で変換して第２のリングレーザに入力する構成とな
っている。
【００１１】これらの構成により従来のリングレーザと
比較して、さらに細い短光パルス信号を得ることを主な
特徴とする。
比較して、さらに細い短光パルス信号を得ることを主な
特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明においては、第１のリングレーザから得
られる短光パルス信号が、光信号の状態で第２のリング
レーザに入力されるので、電気信号の限界を越えた細い
短光パルス信号が得られる。
られる短光パルス信号が、光信号の状態で第２のリング
レーザに入力されるので、電気信号の限界を越えた細い
短光パルス信号が得られる。
【００１３】その上に、光三角波発生器で矩形波の短光
パルス信号を三角波に変換してから第２のリングレーザ
に入力するので、さらに細い短光パルス信号が得られ
る。
パルス信号を三角波に変換してから第２のリングレーザ
に入力するので、さらに細い短光パルス信号が得られ
る。
【００１４】
【実施例】図１は、本発明の光パルス発生装置の原理的
な構成を示すブロック図である。図において、７は強制
モード同期法による第１のリングレーザで、次の各部か
らなる。すなわち、１は光変調器ドライブ用電気信号を
出力する電気信号ドライバ、２は電気信号で第１のリン
グレーザ７の周回光信号の振幅を変調する光変調器でＬ
ｉＮｂＯ3 等の材料で作成され、現状では７０ＭＨｚ
程度の変調ができる。３は前記第１のリングレーザ７の
発振に必要な利得をもつ光アンプ、４は前記第１のリン
グレーザ７のリング長を調整し、発振に適切な値にする
ための可変光遅延器、５は前記第１のリングレーザ７の
信号を出力用とリング用に分岐する光カプラ、６は前記
第１のリングレーザ７の発振スペクトルを細くするため
の可変波長フィルタである。８は前記第１のリングレー
ザ７の出力を受け、その後に接続されるデバイス等の反
射の影響をなくすための光アイソレータ、９は前記第１
のリングレーザ７のピーク値が高い出力（アンプ利得に
もよるが約＋４０ｄＢｍＭａｘ）を後述の第２のリング
レーザ１７の入力レベルとして適切な値にするための光
アッテネータ（ＡＴＴ）、１０は前記第１のリングレー
ザ７の出力波長以外のものをカットするＢＰＦである。
な構成を示すブロック図である。図において、７は強制
モード同期法による第１のリングレーザで、次の各部か
らなる。すなわち、１は光変調器ドライブ用電気信号を
出力する電気信号ドライバ、２は電気信号で第１のリン
グレーザ７の周回光信号の振幅を変調する光変調器でＬ
ｉＮｂＯ3 等の材料で作成され、現状では７０ＭＨｚ
程度の変調ができる。３は前記第１のリングレーザ７の
発振に必要な利得をもつ光アンプ、４は前記第１のリン
グレーザ７のリング長を調整し、発振に適切な値にする
ための可変光遅延器、５は前記第１のリングレーザ７の
信号を出力用とリング用に分岐する光カプラ、６は前記
第１のリングレーザ７の発振スペクトルを細くするため
の可変波長フィルタである。８は前記第１のリングレー
ザ７の出力を受け、その後に接続されるデバイス等の反
射の影響をなくすための光アイソレータ、９は前記第１
のリングレーザ７のピーク値が高い出力（アンプ利得に
もよるが約＋４０ｄＢｍＭａｘ）を後述の第２のリング
レーザ１７の入力レベルとして適切な値にするための光
アッテネータ（ＡＴＴ）、１０は前記第１のリングレー
ザ７の出力波長以外のものをカットするＢＰＦである。
【００１５】１７は第２のリングレーザで、次の各部か
らなる。すなわち、１１は前記第２のリングレーザ１７
の周回光信号とＢＰＦ１０の出力を受け、合波する光カ
プラ、１２は前記第２のリングレーザ１７の発振に必要
な利得をもつ光アンプ、１３は前記第２のリングレーザ
１７のリング長を調整し、発振に適切な値にするための
可変光遅延器、１４は前記第２のリングレーザ１７の周
回光信号を出力用とリング用に分岐する光カプラ、１５
は前記第２のリングレーザ１７の発振スペクトルを細く
するための可変波長フィルタ、１６は前記第２のリング
レーザ１７を安定に発振させるために偏波面を合わせる
ための偏波面コントローラである。
らなる。すなわち、１１は前記第２のリングレーザ１７
の周回光信号とＢＰＦ１０の出力を受け、合波する光カ
プラ、１２は前記第２のリングレーザ１７の発振に必要
な利得をもつ光アンプ、１３は前記第２のリングレーザ
１７のリング長を調整し、発振に適切な値にするための
可変光遅延器、１４は前記第２のリングレーザ１７の周
回光信号を出力用とリング用に分岐する光カプラ、１５
は前記第２のリングレーザ１７の発振スペクトルを細く
するための可変波長フィルタ、１６は前記第２のリング
レーザ１７を安定に発振させるために偏波面を合わせる
ための偏波面コントローラである。
【００１６】この原理的構成において得られる短光パル
ス信号の出力パルス幅は下記のようになる。
ス信号の出力パルス幅は下記のようになる。
【００１７】まず、第１のリングレーザ７から図９，図
１０で説明した動作原理に基づき図２に示すようにパル
ス幅５ｐｓの短光パルス信号が得られて、これを第２の
リングレーザ１７に入力した時の出力パルス幅を推定す
る。パルス幅５ｐｓの短光パルス信号を第２のリングレ
ーザ１７に入力した時には、正弦波の繰り返し周波数に
換算すると次のような推定法から４０ＧＨｚになる。
１０で説明した動作原理に基づき図２に示すようにパル
ス幅５ｐｓの短光パルス信号が得られて、これを第２の
リングレーザ１７に入力した時の出力パルス幅を推定す
る。パルス幅５ｐｓの短光パルス信号を第２のリングレ
ーザ１７に入力した時には、正弦波の繰り返し周波数に
換算すると次のような推定法から４０ＧＨｚになる。
【００１８】すなわち、便宜上まず、１００ＧＨｚの正
弦波では図３に示すように、発振しきい値でのパルス幅
は２ｐｓと推定する。この結果から他のパルス幅を周波
数に逆比例するものとして〔表２〕のように推定した。
弦波では図３に示すように、発振しきい値でのパルス幅
は２ｐｓと推定する。この結果から他のパルス幅を周波
数に逆比例するものとして〔表２〕のように推定した。
【００１９】
【表２】 ４０ＧＨｚを第１のリングレーザ７に入力した時の出力
は〔表２〕からはそのパルス幅は５ｐｓであるが実際に
は（１）式から３．３ｐｓになる。
は〔表２〕からはそのパルス幅は５ｐｓであるが実際に
は（１）式から３．３ｐｓになる。
【００２０】３．３ｐｓは〔表２〕から推定すると７０
ＧＨｚに相当し、これを第２のリングレーザ１７に入力
した時の第２のリングレーザ１７の出力は（１）式から
２．５ｐｓになる。
ＧＨｚに相当し、これを第２のリングレーザ１７に入力
した時の第２のリングレーザ１７の出力は（１）式から
２．５ｐｓになる。
【００２１】ところで第１のリングレーザ７の出力の短
光パルス信号を図２の内側太線のような波形と考える
と、第１のリングレーザ７の発振しきい値での出力パル
ス幅は図２から２ｐｓ以下と推定できるとしたら、正弦
波に換算すると〔表２〕から１００ＧＨｚと推定でき
（１）式から実際には２ｐｓ以下が期待できる。
光パルス信号を図２の内側太線のような波形と考える
と、第１のリングレーザ７の発振しきい値での出力パル
ス幅は図２から２ｐｓ以下と推定できるとしたら、正弦
波に換算すると〔表２〕から１００ＧＨｚと推定でき
（１）式から実際には２ｐｓ以下が期待できる。
【００２２】図４は、本発明の光パルス発生装置の実施
例を示すもので、図１の原理的な構成に光三角波発生器
を具備させたものである。図４において、図１と同一符
号は同一部分を示し、１８は光三角波発生器で、矩形波
の光パルスを三角波状の光パルスに変換するものであ
る。光三角波発生器１８の詳細は後述する。
例を示すもので、図１の原理的な構成に光三角波発生器
を具備させたものである。図４において、図１と同一符
号は同一部分を示し、１８は光三角波発生器で、矩形波
の光パルスを三角波状の光パルスに変換するものであ
る。光三角波発生器１８の詳細は後述する。
【００２３】さて、図２に点線で示すように、第１のリ
ングレーザ７の出力から三角波を得ることができれば、
第２のリングレーザ１７の出力はさらに狭くなり約１／
２程度、すなわち、１ｐｓ以下が期待できる。
ングレーザ７の出力から三角波を得ることができれば、
第２のリングレーザ１７の出力はさらに狭くなり約１／
２程度、すなわち、１ｐｓ以下が期待できる。
【００２４】図５は、光三角波発生器１８の構成の一例
を示す図である。図５において、１８Ａは光アンプ、１
８Ｂは非線形性によりダウンチャープまたはアップチャ
ープをおこす単一モードの光ファイバ、１８Ｃは前記光
ファイバ１８Ｂのチャープ範囲内に中心波長をもつバン
ドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。
を示す図である。図５において、１８Ａは光アンプ、１
８Ｂは非線形性によりダウンチャープまたはアップチャ
ープをおこす単一モードの光ファイバ、１８Ｃは前記光
ファイバ１８Ｂのチャープ範囲内に中心波長をもつバン
ドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。
【００２５】その動作原理を図６，図７を参照して説明
する。入力された光パルス信号は光アンプ１８Ａにおい
て十分に増幅されてから光ファイバ１８Ｂに加えられ
る。光ファイバ１８Ｂは非線形性をもつ物質であるか
ら、これに高強度の光パルス信号を入力すると、非線形
光学効果によるチャープ現象が生じ、時間とともに波長
が変化し、図６のようになる。これをＢＰＦ１８Ｃにか
けると、中心波長以外の部分が減衰し、図７のようにＢ
ＰＦ１８Ｃの中心波長をピークとした三角波が得られ
る。
する。入力された光パルス信号は光アンプ１８Ａにおい
て十分に増幅されてから光ファイバ１８Ｂに加えられ
る。光ファイバ１８Ｂは非線形性をもつ物質であるか
ら、これに高強度の光パルス信号を入力すると、非線形
光学効果によるチャープ現象が生じ、時間とともに波長
が変化し、図６のようになる。これをＢＰＦ１８Ｃにか
けると、中心波長以外の部分が減衰し、図７のようにＢ
ＰＦ１８Ｃの中心波長をピークとした三角波が得られ
る。
【００２６】なお、上記光ファイバ１８Ｂはアップチャ
ープを越す場合であったが、ダウンチャープを越すもの
としては、使用波長において逆の分散特性をもつ逆分散
光ファイバが使用できる。
ープを越す場合であったが、ダウンチャープを越すもの
としては、使用波長において逆の分散特性をもつ逆分散
光ファイバが使用できる。
【００２７】〔その他の実施例〕 第１，第２のリングレーザ７，１７の中で各デバイスの
順番を入れ替えても同一の作用効果が得られる。また、
図１，図４の構成における偏波面コントローラ１６は第
２のリングレーザ１７が偏波保持状態になっていれば設
けなくてもよい。光アンプ３，１２はＥＤＦＡ（ファイ
バアンプ）、ＬＤアンプのどちらかを使用する。また、
利得が不足する場合には段数を追加してもよい。
順番を入れ替えても同一の作用効果が得られる。また、
図１，図４の構成における偏波面コントローラ１６は第
２のリングレーザ１７が偏波保持状態になっていれば設
けなくてもよい。光アンプ３，１２はＥＤＦＡ（ファイ
バアンプ）、ＬＤアンプのどちらかを使用する。また、
利得が不足する場合には段数を追加してもよい。
【００２８】図８は、本発明による光パルス発生装置の
利用例を示すもので、１００は本発明による光パルス発
生装置、２００はサンプリング素子、３００は表示器を
示す。このように本発明による短光パルス信号をサンプ
リング用光源として利用し、被観測光信号の観測に使用
すれば、従来よりも短いサンプリング時間を実現でき、
１ｐｓ以下の時間における光の波形観測が可能になる。
利用例を示すもので、１００は本発明による光パルス発
生装置、２００はサンプリング素子、３００は表示器を
示す。このように本発明による短光パルス信号をサンプ
リング用光源として利用し、被観測光信号の観測に使用
すれば、従来よりも短いサンプリング時間を実現でき、
１ｐｓ以下の時間における光の波形観測が可能になる。
【００２９】また、サンプリング素子等に用いる素子の
超高速動作の評価等に利用できる。
超高速動作の評価等に利用できる。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明の原理的構成は、光
変調器ドライブ用電気信号を発生する電気信号ドライバ
と、この電気信号ドライバからの光変調器ドライブ用信
号によって駆動され光パルス信号を出力する強制モード
同期法による第１のリングレーザと、前記第１のリング
レーザの出力を受け第２のリングレーザの周回光信号と
合波して第１のリングレーザの光パルス信号のパルス幅
よりさらに短いパルス幅の短光パルス信号を出力する第
２のリングレーザとからなるので、電気信号による駆動
の限界を越えた短い出力パルス幅の短光パルス信号を得
ることができる。
変調器ドライブ用電気信号を発生する電気信号ドライバ
と、この電気信号ドライバからの光変調器ドライブ用信
号によって駆動され光パルス信号を出力する強制モード
同期法による第１のリングレーザと、前記第１のリング
レーザの出力を受け第２のリングレーザの周回光信号と
合波して第１のリングレーザの光パルス信号のパルス幅
よりさらに短いパルス幅の短光パルス信号を出力する第
２のリングレーザとからなるので、電気信号による駆動
の限界を越えた短い出力パルス幅の短光パルス信号を得
ることができる。
【００３１】本発明は、さらに第１のリングレーザの出
力を光三角波発生器により三角波として第２のリングレ
ーザに入力するので、さらに短い出力パルス幅の短光パ
ルス信号が得られる。
力を光三角波発生器により三角波として第２のリングレ
ーザに入力するので、さらに短い出力パルス幅の短光パ
ルス信号が得られる。
【図１】本発明の光パルス発生装置の原理的な構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】図１の構成の動作を説明するための波形図であ
る。
る。
【図３】図１の構成の動作を説明するための波形図であ
る。
る。
【図４】本発明の光パルス発生装置の実施例の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図５】図４の実施例中の光三角波発生器の構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図６】図５の三角波発生器の動作を説明するための波
形図である。
形図である。
【図７】図５の光三角波発生器の動作を説明するための
波形図である。
波形図である。
【図８】本発明の光パルス発生装置の利用例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図９】従来のリングレーザの構成例を示すブロック図
である。
である。
【図１０】図９の従来のリングレーザの動作を説明する
ための波形図である。
ための波形図である。
１ 電気信号ドライバ ２ 光変調器 ３ 光アンプ ４ 可変光遅延器 ５ 光カプラ ６ 可変波長フィルタ ７ 第１のリングレーザ ８ 光アイソレータ ９ 光ＡＴＴ １０ ＢＰＦ １１ 光カプラ １２ 光アンプ １３ 可変光遅延器 １４ 光カプラ １５ 可変波長フィルタ １６ 偏波面コントローラ １７ 第２のリングレーザ １８ 光三角波発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−120602（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−15062（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−102582（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−63258（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−76070（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−263786（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−125124（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−310982（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/10 H01S 3/098 H01S 3/06 - 3/07 H01S 3/083 H01S 5/00 - 5/50
Claims (1)
- 【請求項１】 光変調器ドライブ用電気信号を発生する
電気信号ドライバ（１）と、第１のリングレーザ（７）
と、第２のリングレーザ（１７）と、前記第１のリング
レーザ（７）と前記第２のリングレーザ（１７）との間
に、前記第１のリングレーザから出力される光パルス信
号を矩形波から三角波に変換する光三角波発生器（１
８）とを備え、 前記第１のリングレーザは、前記光変調器ドライブ用電
気信号によって前記第１のリングレーザの周回光信号を
変調する光変調器（２），この光変調器の出力を増幅す
る光アンプ（３），モード同期をかけるためリングの長
さを調整する可変光遅延器（４），光パルス信号出力と
リング用出力に分岐する光カプラ（５）および前記光ア
ンプの出力の出力波長以外の波長をカットする可変波長
フィルタ（６）がリング状に接続され短光パルス信号を
出力する構成であり、 前記第２のリングレーザは、前記光三角波発生器の出力
を受け、前記第２のリングレーザの周回光信号と合波す
る光カプラ（１１），この光カプラの出力を増幅する光
アンプ（１２），モード同期をかけるためリングの長さ
を調整する可変光遅延器（１３），光信号出力を分岐す
る光カプラ（１４）および出力波長以外の波長をカット
する可変波長フィルタ（１５）がリング状に接続され短
光パルス信号を出力する構成であることを特徴とする光
パルス発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33675295A JP3249732B2 (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 光パルス発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33675295A JP3249732B2 (ja) | 1995-12-25 | 1995-12-25 | 光パルス発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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-
1995
- 1995-12-25 JP JP33675295A patent/JP3249732B2/ja not_active Expired - Fee Related
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