JPH02209783A - 光パルス圧縮装置 - Google Patents

光パルス圧縮装置

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JPH02209783A
JPH02209783A JP3041189A JP3041189A JPH02209783A JP H02209783 A JPH02209783 A JP H02209783A JP 3041189 A JP3041189 A JP 3041189A JP 3041189 A JP3041189 A JP 3041189A JP H02209783 A JPH02209783 A JP H02209783A
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JP
Japan
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wavelength
light
optical
gratings
optical pulse
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Pending
Application number
JP3041189A
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English (en)
Inventor
Haruhisa Soda
晴久 雙田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 〔概 要〕 ゲインスイッチ動作するレーザダイオードからの出力光
のパルス幅を圧縮する装置に関し光ファイバを用いない
小型かつ安価な光パルス圧縮装置を提供可能とすること
を目的とし。
ゲインスイッチ動作され1時間とともに波長がλaから
λb (但しλ1〈λa)に連続的に変化する光パルス
を出力するレーザダイオードと、それぞれに対応する波
長λ1.λ2.λ3.・・・・λn(但しλa≦λ1〈
λ2〈λa〈・・・・くλn≦λa)より短波長の光を
透過し且つ長波長の光を反射する波長選択性を有し、前
記波長λnに対応するものが該レーザダイオードに最近
接するようにして前記波長λ5.λ2.λ3.・・・λ
nの順序で該レーザ光の光路上に互いに所定間隔を隔て
て配置されたn個の光反射手段とを具備することにより
構成される。
(産業上の利用分野〕 本発明は光パルス圧縮装置に係り、詳しくはゲインスイ
ッチ動作するレーザダイオードからの出力光のパルス幅
を圧縮する装置に関する。
〔従来の技術〕
近年、レーザダイオードの周波数応答性が向上され、Δ
t・2Ops幅程度の光パルスが得られるようになった
。ところが、ICCブロー中光計測の分野においては、
さらに狭いサブピコ秒の幅の光パルスが必要とされてい
る。しかしながら1 レーザダイオード単体では、 2
0ps以下の幅の光パルスを得ることは原理的に困難で
あるとされている。
〔発明が解決しようとする課題] 光パルス圧縮方法として、光ファイバを利用するものが
ある。(特開昭63−103214参照)とくに、レー
ザダイオードをゲインスイッチ動作させたときに出力さ
れるパルス光においては。
パルスの立ち上がりでは短波長であり、立ち下がりでは
長波長であるので3 このパルス光を光フアイバ中を伝
播させ、光ファイバの分散による短波長光の伝播遅れを
利用する光パルス圧縮方法が提案されている。(高田他
、 DFB−LDの光パルス圧縮を利用したパルス幅制
御に関する検討、昭和61年電子通信学会・光・電波部
門全国大会第2分冊。
229頁) しかし、上記のごとき光ファイバを用いる方法では、い
ずれも装置が大型化し、かつ、高価になる欠点がある。
ちなみに、上記レーザダイオードの出力光を圧縮する場
合を例にとると、波長の差が10人の二つの光の間にL
opsの遅れを与えるためには、数Kmの光フアイバ中
を伝播させなければならない。
したがって1本発明は光ファイバを用いずに光パルス圧
縮を可能とし、小型で安価な光バシレス圧縮装置を提供
することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、ゲインスイッチ動作され1時間とともに波
長がλつからλa(但しλ3〈λa)に連続的に変化す
る光パルスを出力するレーザダイオードと それぞれに
対応する波長λ1.ス2.λ3・・・・λa、(但しλ
a≦λ1くλ2くλ3く・・・・くλ1≦λa)より短
波長の光を透過し且つ長波長の光を反射する波長選択性
を有し、前記波長λnに対応するものが該レーザダイオ
ードに最近接するようにして前記波長λ1.λ2.λ3
.・・・λnの順序で該レーザ光の光路上に互いに所定
間隔を隔てて配置されたn個の光反射手段とを具備する
ことを特徴とする本発明に係る光パルス圧縮装置によっ
て達成される。
〔作 用〕
第1図は本発明の原理的構成図であって、レーザダイオ
ード1の出力光2を波長選択性を有する複数の光反射手
段3例えば3個の反射鏡旧+ M2bで反射させる。反
射鏡?I、は波長λ3より短波長の光を透過し、これよ
り長波長の光を反射する。
また9反射鏡M2は波長λ2 (λ2くλ3)より短波
長の光を透過し、これより長波長の光を反射する。同様
に1反射鏡M3は波長λl (λ1くλ2)より短波長
の光を透過し、これより長波長の光を反射する。そして
1反射鏡4□1M□+ Malの相互間には、所定距離
(]、)が設けられている。
ところで、レーザダイオードをゲインスイッチ動作させ
たときに出力される光パルスにおいては。
パルスの立ち上がりでは短波長であり1立ち下がりでは
長波長である。この様子を第2図(a)および(b)に
示す。第2図(a)は上記光パルスの波形、第2図[有
])は波長の時間変化を示す。図示のように、光パルス
の立ち上がり開始時点近傍における波長をλ2.ピーク
近傍における波長をλ2.立ち下がり柊工時点近傍にお
ける波長をλ3で表すと、λ1〈λ2くλ3であり、波
長は時間とともに連続的に変化する。上記波長λ1とλ
3の差は10人程度であり1光パルスの半値幅△【は2
0ps程度であり。
構成材料が異なる種々のレーザダイオードについてほぼ
同じである。このような波長の変化は、レーザダイオー
ドの活性領域におけるキャリヤ濃度の変化に起因する共
振器内部の屈折率の変化によるものである。
上記のように波長が変化するレーザ光パルスを第1図に
示す反射鏡Mll M2. M3の系に入射させると1
反射鏡台、で反射された波長λ3の光と反射鏡M2で反
射された波長λ2の光および反射鏡M3で反射された波
長λaの光との間には、それぞれ、 2L/Cおよび4
L/Cの遅れが生じる。但し、Cは光速である。その結
果5反射鏡Ml+ MZI M3で反射された光を合成
した光パルスは、第3図のごとくなる。
第3図(a)は上記反射された光を合成した光パルスの
波形、第3図(b)はこのパルス光の波長の時間変化を
示す。なお、第3図(a)には、比較のために。
レーザダイオード1から射出したままの原光パルスの波
形を点線で示しである。
第3図に示されるように1反射鏡Ml+ Mal M3
で反射された光を合成した光パルスは3原光パルスに比
べて立ち上がり領域はど遅れが大きくなっており1幅の
狭い光パルスとなっている。すなわち反射&tt M 
+ 1M z 1M 3で反射させたのち合成すること
により、原光パルスが圧縮されたことになる。
上記において、λ3とλaの間に20psの遅れを与え
るためには、4L/C= 20psであるから1反射鏡
I’ll、 MZI M、相互間の距MLは1.5mm
となる。このように、光パルス圧縮のためにレーザダイ
オードに組合わされる部分は極めて小さく、従来の光フ
ァイバを用いる場合に比べて小型かつ安価な光パルス圧
縮装置を提供可能となる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
本発明では、第1図で説明した波長選択性を有する反射
鏡MI+ MZI M3を、特殊な回折格子で構成する
例を開示する。すなわち、第4図に示すように、レーザ
光入射端5側に最も長波長の光を反射する回折格子D1
を1以下、より短波長の光を反射する回折格子D2およ
びD:lを順次配列する。回折格子り、、 D2. D
3の波長選択性は、各々の格子周ル1Δをブラッグ条件
を満足するように選ぶことにより。
また、波長の異なる光の相互間の遅れは1回折格子り、
、 DZ+ 03間の相互位置を調節することにより与
えられる。
上記回折格子D1、D2. o3は、 DFII(分布
フィードバック)レーザにおける回折格子と同様にして
構成することができる。すなわち、第4図において。
例えばInP基板6(屈折率n・3.2)の−表面を周
知のフォトリソグラフ技術によりエツチングして上記周
期Δを有する深さ約1000人の凹凸状の回折格子DI
+ Dz、 D:+を形成したのち、 fnGaAsP
層7(屈折率n= 3.4)を成長させ、さらに、 T
nGaAsP層7上にInP層8を成長させる。
そして、 InGaAsP層7の端面51にレーザ光を
入射する。InGaAsP層7は屈折率の低いInP基
板6および8により挟まれた構造となっているため。
入射したレーザ光はInGaAsP層7の内部を進行す
る。このとき1回折格子DI+ D2. D:lのブラ
ッグ波長と等しい波長のレーザ光が端面51側に反射さ
れる。回折格子り、、 D2. D3における格子周期
Δとブラング波長λ8の関係は、 InにaAsP層7
の屈折率をαとして、Δ・ λB/2αである。回折格
子D2のフ゛ラング波長λa2・λ2 = 1.55 
u m (=15500人)とすると△2ζ2280人
である。他の回折格子り、およびD3の格子周期Δ1お
よびΔ3についてもλ1、・λ1・15500−5人、
λR3・λ3・15500 + 5人として決めれば゛
よい。なお1回折格子+3..D2D3の光路方向の長
さは10μm程度とすれば充分である。また、各々の回
折格子DIl D2.03間には圧縮後における所望の
パルス幅(Δt)に応じて決められる前記距離りを設け
る。
上記回折格子は3個に限らず、さらに多くの異なるブラ
ッグ波長を有するものを設けてもよい。
上記のように、各回折格子の長さはIOμm程度であり
、また、前記のように、パルス幅Δt・20psの光パ
ルスをIQpsに圧縮する場合における各回折格子間の
距離りは約1゜5mmであるから、さらに多くの回折格
子を配列することには容易に可能である。
第5図は1本発明の光パルス圧縮装置を用いたシステム
構成例を示す。すなわち、ゲインスイッチ動作するDF
B レーザダイオード11からの出力光パルスはレンズ
12で集束され、アイソレータ13およびビームスプリ
ッタ14を通過し、レンズ15で集束されたのち、第4
図で説明したごとき回折格子り、、 D2.03群から
成る光反射手段16(チャーブト回折格子)に入射し、
ここで異なる波長の光の間に遅れが与えられたのち、再
びレンズ15を経てビームスプリッタ14に入射し、こ
こで偏向されて光路外に取り出される。
なお、アイソレータ13は、光反射手段16からの反射
光がビームスプリッタ14を洩れてレーザダイオード1
1に再入射するのを防止するために設けられる。
光反射手段16における回折格子間の距離りを15mm
程度にすることは容易に可能であるから、光反射手段1
6による遅れをlps程度にすることも可能である。す
なわら3本発明によれば、半値幅20psのレーザ光パ
ルスを半値幅1psに圧縮することが可能となる。
上記本発明の光パルス圧縮装置における光反射手段16
は、従来の光パルス圧縮装置における光ファイバに相当
するものであり、その大きさは高々10数mm程度であ
る。アイソレータ13およびビームスプリッタエ4を含
めても従来の光パルス圧縮装置に比べて格段に小型かつ
安価である。
〔発明の効果〕
本発明によれば1通常の半導体技術を用いて波長選択性
を有する回折格子のような光反射手段を作製し、これを
レーザダイオードと組合せることにより、小型かつ安価
な光パルス圧縮装置を提供可能となり、サブピコ秒程度
の幅を存する光パルスを必要とするtCプローバや光計
測技術の開発に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理的構成図。 第2図(a)および(b)はレーザダイオードの出力光
パルスの波形および波長の時間変化を示すグラフ。 第3図は本発明の光パルス圧縮装置により圧縮された光
パルスの波形および波長の時間変化を示すグラフ。 第4図は本発明おいて用いられる回折格子から成る光反
射手段の構造例を示す模式的断面図。 第5図は本発明の光パルス圧縮装置を用いたシステム構
成例を示す図 である。 図において。 1と11はレーザダイオード。 2は出力光。 5はレーザ光入射端。 6はInP基板。 7はInGaAsP層 8はInP層。 12と15は集束レンズ。 13はアイソレータ。 14はビームスプリッタ。 16は光反射手段。 51は端面。 D、、 D2. D3は回折格子 Ml+台2.阿、は反射鏡 である。 苓憎多日月のノ〒工¥匂ジズ船式ぴヨ 裏 1 ■ 回狩焉寺b゛う成2)尤叉射牛段のX転艷図業 午 ■ 矛 已 斗V A早戸JI浄化(b) 早 3 ■

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ゲインスイッチ動作され、時間とともに波長がλ
    _aからλ_b(但しλ_a<λ_b)に連続的に変化
    する光パルスを出力するレーザダイオードと、それぞれ
    に対応する波長λ_1、λ_2、λ_3、・・・・λ_
    n(但しλ_a≦λ_1<λ_2<λ_3<・・・・<
    λ_n≦λ_b)より短波長の光を透過し且つ長波長の
    光を反射する波長選択性を有し、前記波長λ_nに対応
    するものが該レーザダイオードに最近接するようにして
    前記波長λ_1、λ_2、λ_3、・・・λ_nの順序
    で該レーザ光の光路上に互いに所定間隔を隔てて配置さ
    れたn個の光反射手段 とを具備することを特徴とする光パルス圧縮装置。
  2. (2)該レーザダイオードと該光反射手段の間の該光路
    上に、該レーザダイオードの出力光パルスを該光反射手
    段に入射させ、該光反射手段によって反射された光パル
    スを該光路外に偏向する光偏向手段が設けられているこ
    とを特徴とする請求項1の光パルス圧縮装置。
  3. (3)各々の該光反射手段は、それぞれに対応する前記
    波長λ_1、λ_2、λ_3、・・・・λ_nをブラッ
    グ波長とする回折格子であることを特徴とする請求項1
    もしくは2の光パルス圧縮装置。
JP3041189A 1989-02-09 1989-02-09 光パルス圧縮装置 Pending JPH02209783A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017148829A (ja) * 2016-02-24 2017-08-31 サイバーレーザー株式会社 超短パルスレーザー加工装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017148829A (ja) * 2016-02-24 2017-08-31 サイバーレーザー株式会社 超短パルスレーザー加工装置

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