JPH03214123A - 光ソリトン発生方法およびソリトン伝送方法 - Google Patents
光ソリトン発生方法およびソリトン伝送方法Info
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- JPH03214123A JPH03214123A JP2009546A JP954690A JPH03214123A JP H03214123 A JPH03214123 A JP H03214123A JP 2009546 A JP2009546 A JP 2009546A JP 954690 A JP954690 A JP 954690A JP H03214123 A JPH03214123 A JP H03214123A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
本発明は半導体レーザからの光パルス発生において、従
来発生が不可能であった光ソリトンパルスを簡単な干渉
計によりフィルタリングすることにより発生させろとと
乙に、光フアイバー内を伝搬させるソリトン発生方法お
よびソリトン伝送方法に関する。
来発生が不可能であった光ソリトンパルスを簡単な干渉
計によりフィルタリングすることにより発生させろとと
乙に、光フアイバー内を伝搬させるソリトン発生方法お
よびソリトン伝送方法に関する。
「従来の技術」
■ 第９図はカラーセンターレーザーによる光ソリトン
発生方法を説明するための図である。この図において、
ｌはモード同期ＹＡＧレーザで励起された波長１５μｍ
帯の先パルスを発生Ｖるカラーセンターレーザー ２．
２は各々結合レンズ、３はソリトン伝送用ファイバー（
単一モードファイバー）、４は光検出器である。
発生方法を説明するための図である。この図において、
ｌはモード同期ＹＡＧレーザで励起された波長１５μｍ
帯の先パルスを発生Ｖるカラーセンターレーザー ２．
２は各々結合レンズ、３はソリトン伝送用ファイバー（
単一モードファイバー）、４は光検出器である。
カラーセンターレーザ！から発生する光パルスは、その
パルス幅が約１０ｐｓ程度であり、ビークパワーか１０
０Ｗにし達するため、容易にソリトン伝送用ファイバー
３内に数１０Ｗのパルスパワーのらのを励起できる。Ｎ
＝Ｉで表わされる基本光ソリトンの波形はＳ ｅｃｈ（
τ）の形をしているが、カラーセンターレーザｊからの
出力波形ら、はぼＳ ｅｃｈ（τ）で表わされるため、
容易に光ソリトンパルスが発生ずる。なお、光ソリトン
に関しては、中沢正隆 “光フアイバー中の非線形光学
゛応用物理第５６巻、第１０号、Ｐ、１２６５〜Ｐ、
＋２８８ （＋９８７）もしくは “光パルスの圧縮
とソリトンレーザ”レーザ研究、解説、第１５巻１１号
Ｐ、８６１−８８６頁（＋９８７）を参考。
パルス幅が約１０ｐｓ程度であり、ビークパワーか１０
０Ｗにし達するため、容易にソリトン伝送用ファイバー
３内に数１０Ｗのパルスパワーのらのを励起できる。Ｎ
＝Ｉで表わされる基本光ソリトンの波形はＳ ｅｃｈ（
τ）の形をしているが、カラーセンターレーザｊからの
出力波形ら、はぼＳ ｅｃｈ（τ）で表わされるため、
容易に光ソリトンパルスが発生ずる。なお、光ソリトン
に関しては、中沢正隆 “光フアイバー中の非線形光学
゛応用物理第５６巻、第１０号、Ｐ、１２６５〜Ｐ、
＋２８８ （＋９８７）もしくは “光パルスの圧縮
とソリトンレーザ”レーザ研究、解説、第１５巻１１号
Ｐ、８６１−８８６頁（＋９８７）を参考。
この方法により得られろ光ソリトンの波形の変化を第１
０図に示す。この場合、ソリトン伝送用ファイバー３の
長さが７００１１である。また、入力光パルスは第１０
図（イ）に示すようになっている。まず、同図（ロ）に
示すように、ビークパワーＰが０．３Ｗの場合には、明
らかに人力光パルスに対して出力パルスのパルス幅の広
がりが観測される。また、同図（ハ）に示すように、ビ
ークパワーＰが１．２Ｗの場合には、出力パルスの波形
が入力光パルスと同一になっていることがわかる。
０図に示す。この場合、ソリトン伝送用ファイバー３の
長さが７００１１である。また、入力光パルスは第１０
図（イ）に示すようになっている。まず、同図（ロ）に
示すように、ビークパワーＰが０．３Ｗの場合には、明
らかに人力光パルスに対して出力パルスのパルス幅の広
がりが観測される。また、同図（ハ）に示すように、ビ
ークパワーＰが１．２Ｗの場合には、出力パルスの波形
が入力光パルスと同一になっていることがわかる。
すなわち、このソリトン伝送用ファイバー３では、ビー
クパワーＰ＝１．２ＷにてＮ＝１ソリトンが励振される
ことがわかる。一方、同図（ニ）、（ホ）に示すように
、ビークパワーＰを５〜１１．４Ｗと増加させた場合に
は、高次ソリトンが励振されている様子がよ（わかる。
クパワーＰ＝１．２ＷにてＮ＝１ソリトンが励振される
ことがわかる。一方、同図（ニ）、（ホ）に示すように
、ビークパワーＰを５〜１１．４Ｗと増加させた場合に
は、高次ソリトンが励振されている様子がよ（わかる。
■ 次に、第１１図は正弦波変調による短パルスの発生
方法を説明するための図である。この図において、５は
正弦波発生器、６は電気増幅器、７は半導体レーザであ
る。なお、結合レンズ２およびソリトン伝送用ファイバ
ー３は上記構成のらのと同一である。
方法を説明するための図である。この図において、５は
正弦波発生器、６は電気増幅器、７は半導体レーザであ
る。なお、結合レンズ２およびソリトン伝送用ファイバ
ー３は上記構成のらのと同一である。
この方法では、半導体レーザ７を正弦波変調することに
より、パルス列を高繰り返しで発生させて、ソリトン伝
送用ファイバー３１こ導びくようにしている。
より、パルス列を高繰り返しで発生させて、ソリトン伝
送用ファイバー３１こ導びくようにしている。
■ 次に、第１２図はコムジェネレータによる短パルス
の発生方法を説明するたぬの図であり、この図に示すよ
うに、電気増幅器６と半導体レーザ７との間にコムジェ
ネレータ８が挿入されている。
の発生方法を説明するたぬの図であり、この図に示すよ
うに、電気増幅器６と半導体レーザ７との間にコムジェ
ネレータ８が挿入されている。
このコムジェネレータ８により電気パルスにて半導体レ
ーザ７を駆動し、光パルスを数ＧＨｚの高繰り返しで発
生させる。
ーザ７を駆動し、光パルスを数ＧＨｚの高繰り返しで発
生させる。
■ 次に、第１３図は光変調器によるパルスの発生方法
を説明するための図である。この図に示すように、半導
体レーザ７を直流１踪９で駆動してＣＷ光を取り出し、
この取り出したＣＷ光を、Ｉ。
を説明するための図である。この図に示すように、半導
体レーザ７を直流１踪９で駆動してＣＷ光を取り出し、
この取り出したＣＷ光を、Ｉ。
１ＮｂｏｓもしくはＭＱＷ（多層量子井戸構造）半導体
のシュタルク効果を用いた超高速光変調器１０によって
変調する。これにより、５〜ｌ ＯＧ ｔ（ｚの繰り返
しのパルス列か得られろ。
のシュタルク効果を用いた超高速光変調器１０によって
変調する。これにより、５〜ｌ ＯＧ ｔ（ｚの繰り返
しのパルス列か得られろ。
「発明が解決しようとする課題」
ところで、上述した従来の各方法のうち、０項の方法に
あっては、光ソリトンの発生にカラーセンターレーザー
１を用いるか、その繰り返しが１００ＭＨｚ程度と低い
ことと、大型で高価であることから実用的な立場から難
しいという問題がある。
あっては、光ソリトンの発生にカラーセンターレーザー
１を用いるか、その繰り返しが１００ＭＨｚ程度と低い
ことと、大型で高価であることから実用的な立場から難
しいという問題がある。
また、■および０項の方法にあっては、いずれら理想的
なトランスフオームリミットなパルスが得られない。す
なわち、１０〜３０ｐｓ程度のパルスが発生できろもの
の、スペクトル幅が大きく広がるので、パルス幅Δτと
スペクトル幅Δνとの債かΔシΔτ−１〜３程度となる
。このことは、トランスフオームリミットなパルスの条
件であるΔνΔで−０，３２〜０．４４からはかなり外
れるので、長距離に亘ってソリトン伝送用ファイバー３
中を伝搬させると、パルスが同ファイバー３の群速度分
散によって広がってしまい、情報が伝えられないという
大きな問題がある。
なトランスフオームリミットなパルスが得られない。す
なわち、１０〜３０ｐｓ程度のパルスが発生できろもの
の、スペクトル幅が大きく広がるので、パルス幅Δτと
スペクトル幅Δνとの債かΔシΔτ−１〜３程度となる
。このことは、トランスフオームリミットなパルスの条
件であるΔνΔで−０，３２〜０．４４からはかなり外
れるので、長距離に亘ってソリトン伝送用ファイバー３
中を伝搬させると、パルスが同ファイバー３の群速度分
散によって広がってしまい、情報が伝えられないという
大きな問題がある。
また、■項の方法にあっては、パルス幅か１００ｐｓと
広くソリトンとしての利点がない。
広くソリトンとしての利点がない。
本発明は−に連した事情に鑑みてなされたもので、上述
した各問題点を解決することができる光ソリトンの発生
方法およびソリトン伝送方法を提供することを目的とし
ている。
した各問題点を解決することができる光ソリトンの発生
方法およびソリトン伝送方法を提供することを目的とし
ている。
［課題を解決するための手段」
本発明は、半導体レーザの直接変調によって得られる高
繰り返しのパルス列をファブリペロ−ししくはマツハツ
エンダ干渉形フィルターを通過させろことによりトラン
スフオームリミットなパルスに変換し、それをエルビウ
ムファイバ増幅器によってこのパルス列を増幅し、光ソ
リトンを得る。
繰り返しのパルス列をファブリペロ−ししくはマツハツ
エンダ干渉形フィルターを通過させろことによりトラン
スフオームリミットなパルスに変換し、それをエルビウ
ムファイバ増幅器によってこのパルス列を増幅し、光ソ
リトンを得る。
そして、得られたソリトンパルス列を直接変調すること
によってソリトン伝送を行う。
によってソリトン伝送を行う。
「作用 −ｊ
半導体レーザの直接変調によって高繰り返しパルス列が
得られる。そして、得られたパルス列のスペクトルが制
御され、パルス幅Δτとそのスペクトル△νとの積がΔ
τ△シー０．３２〜０．４４となるトランスフオームリ
ミットなパルス化が行なわれろ。そして、それをさらに
光増幅することによって、超高繰り返しソリトンパルス
列が得られる。次いで、得られたソリトンパルス列を直
接変調することによって、ソリトン伝送が行なわれる。
得られる。そして、得られたパルス列のスペクトルが制
御され、パルス幅Δτとそのスペクトル△νとの積がΔ
τ△シー０．３２〜０．４４となるトランスフオームリ
ミットなパルス化が行なわれろ。そして、それをさらに
光増幅することによって、超高繰り返しソリトンパルス
列が得られる。次いで、得られたソリトンパルス列を直
接変調することによって、ソリトン伝送が行なわれる。
「実施例」
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。
。
第１図は本発明の第１実施例を説明するための図である
。なお、この図において前述した第９図、第１Ｉ図およ
び第１２図各々と共通する部分には同一の符号を付けて
その説明を省略する。 この図において、１１はパルス
信号発生器、１２はパルス信号発生器ＩＩの基本波成分
のみを通過させる７１気ローパスフイルター １３は狭
帯域光フィルター（例えば、ファブリペロ−干渉計やマ
ツハツエンダ干渉計、この実施例ではファブリペロー−
ト／ル計を使用している）、１４は半導体レーザ光と、
エルビウム励起用光源１５から出力される光信号とを合
波するための光カツプラ−１６は上記エルビウムファイ
バー １７は信号の光パルス以外の自然放出雑音を取り
除くたぬの自然放出光除去用光フィルターである。
。なお、この図において前述した第９図、第１Ｉ図およ
び第１２図各々と共通する部分には同一の符号を付けて
その説明を省略する。 この図において、１１はパルス
信号発生器、１２はパルス信号発生器ＩＩの基本波成分
のみを通過させる７１気ローパスフイルター １３は狭
帯域光フィルター（例えば、ファブリペロ−干渉計やマ
ツハツエンダ干渉計、この実施例ではファブリペロー−
ト／ル計を使用している）、１４は半導体レーザ光と、
エルビウム励起用光源１５から出力される光信号とを合
波するための光カツプラ−１６は上記エルビウムファイ
バー １７は信号の光パルス以外の自然放出雑音を取り
除くたぬの自然放出光除去用光フィルターである。
上記構成において、まず、パルス信号発生器１１からパ
ルス信号が出力されると、電気ローパスフィルター１２
によってその基本波成分のみが取り出される。そして、
その基本波成分が電気増幅器６によって増幅され、半導
体レーザ駆動用パルスとして、半導体レーザ７に供給さ
れる。これにより、半導体レーザ７が駆動する。ここで
、半導体レーザ７に供給される半導体レーザ駆動用パル
スの生成される様子を第２図に示す。同図（イ）はパル
ス信号発生器１１の出力波形を示し、同図（ロ）は電気
ローパスフィルタ１２の出力波形を示す。
ルス信号が出力されると、電気ローパスフィルター１２
によってその基本波成分のみが取り出される。そして、
その基本波成分が電気増幅器６によって増幅され、半導
体レーザ駆動用パルスとして、半導体レーザ７に供給さ
れる。これにより、半導体レーザ７が駆動する。ここで
、半導体レーザ７に供給される半導体レーザ駆動用パル
スの生成される様子を第２図に示す。同図（イ）はパル
ス信号発生器１１の出力波形を示し、同図（ロ）は電気
ローパスフィルタ１２の出力波形を示す。
また、同図（ハ）は電気増幅器６の出力波形を示す。
一方、第３図に半導体レーザ７の出力を示す。同図（イ
）はそのスペクトルを示し、同図（ロ）はパルスの時間
波形を示す。これら図（イ）、（ロ）に示すように、実
験ではパルス幅がΔλ−１，５ｎｎ、時間幅かΔτ−２
４ｐｓが得られている。
）はそのスペクトルを示し、同図（ロ）はパルスの時間
波形を示す。これら図（イ）、（ロ）に示すように、実
験ではパルス幅がΔλ−１，５ｎｎ、時間幅かΔτ−２
４ｐｓが得られている。
ところで、半導体レーザ７へ電子を注入を行なうと屈折
率が下がるので、レーザの発振周波数は第４図に示すよ
うに、−２、長波長側にチャープしてらとに戻る（これ
を負またはダウムチャーブと呼ぶ）。なお、トランスフ
オームリミットなパルスとは、パルスのフーリエ変換に
よって得られる幅だけのスペク リ、余分なスベク ある。
率が下がるので、レーザの発振周波数は第４図に示すよ
うに、−２、長波長側にチャープしてらとに戻る（これ
を負またはダウムチャーブと呼ぶ）。なお、トランスフ
オームリミットなパルスとは、パルスのフーリエ変換に
よって得られる幅だけのスペク リ、余分なスベク ある。
一般に、
す、スペク
ΔνΔτ
トルを有するパルスのことであ
トルを含まないパルスのことで
半導体レーザでは波形がガウス形であ
トル幅Δνとパルス幅Δτの間には、
ΔλｃＸΔτ＝ ０．４４ ・・・・・・■λ２
の関係がある。第３図で得られたパルスのΔν・Δτ積
を計算すると、 ＝４．６ ・・・・・・■と
なり、■式の結果と比べると約１０倍の大きさをもって
いることがわかる。従って、直接変調によって得られる
パルスはトランスフオームリミットからは程遠い。これ
が半導体レーザの直接変調のもつ本質的な欠点である。
を計算すると、 ＝４．６ ・・・・・・■と
なり、■式の結果と比べると約１０倍の大きさをもって
いることがわかる。従って、直接変調によって得られる
パルスはトランスフオームリミットからは程遠い。これ
が半導体レーザの直接変調のもつ本質的な欠点である。
本発明では、この半導体レーザのチャーブ特性に着目し
、ファブリペロ−干渉計１３を用いてスペクトルをトラ
ンスフオームリミット化する。この場合、実験ではファ
ブリベロー干渉計１３の透過帯域を０．２２ｎｍに設定
して、挿入したところ約１７ｐｓのパルスにファブリベ
ロー出力として変換できた。この出力のΔνΔτ積を見
積ると、０．４７ ・・
・・・・■となり、この値は■式の結果に非常に近く、
トランスフオームリミットなパルスが得られていること
を示している。ちとらとチャーブパルスであるから ０
．２２ｒ＋ｍの幅でも原理的には僅かなチャーブがある
が、このチャーブを完全に補償するにはファブリペロ−
干渉計１３と光カツプラ−Ｉ４との間に負のチャーブ補
償用の正常分散をもつ光ファイバーを挿入すればよい。
、ファブリペロ−干渉計１３を用いてスペクトルをトラ
ンスフオームリミット化する。この場合、実験ではファ
ブリベロー干渉計１３の透過帯域を０．２２ｎｍに設定
して、挿入したところ約１７ｐｓのパルスにファブリベ
ロー出力として変換できた。この出力のΔνΔτ積を見
積ると、０．４７ ・・
・・・・■となり、この値は■式の結果に非常に近く、
トランスフオームリミットなパルスが得られていること
を示している。ちとらとチャーブパルスであるから ０
．２２ｒ＋ｍの幅でも原理的には僅かなチャーブがある
が、このチャーブを完全に補償するにはファブリペロ−
干渉計１３と光カツプラ−Ｉ４との間に負のチャーブ補
償用の正常分散をもつ光ファイバーを挿入すればよい。
例えば、０．２ｎｍの帯域で２ｐｓのチャーブが存在す
ると、Ｉ Ｏｐｓ／ ｎｍであるが、これは零分散波長
を１．６〜１．８μｍ帯にソフトしたファイバーの分散
量が５０ ｐｓ／ ｋｍ／ｎｍであることを用いて、本
１償用の光ファイバーの長さを２００ｍにすると良い。
ると、Ｉ Ｏｐｓ／ ｎｍであるが、これは零分散波長
を１．６〜１．８μｍ帯にソフトしたファイバーの分散
量が５０ ｐｓ／ ｋｍ／ｎｍであることを用いて、本
１償用の光ファイバーの長さを２００ｍにすると良い。
このようにしてファブリベロー干渉計１３を挿入すると
、トランスフオームリミットなパルスが得られる。しか
し、このままでは、透過出方が約５〜１０ｄＢ低下して
しまう。この原因としては、一つ目には、スペクトル幅
を制限することによる損失、２つ目には、ファブリベロ
ー干渉計１３の透過損失があるからである。実験におい
てはファブリベロー干渉計１３のフリースベクトルレン
ジが約６１１１１になるように設定した。すなわち、フ
リースベクトルレンジをΔλとすると、 Ｌ＝２００１１ｒｎのとき ｆｌｚｔｍ ・・・・・・■で
ある。従って、Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａ
ｃｋ Ｌａ５ｅｒ （ＤＰｒ３）の場合、単一スペクト
ル発振（チャーブは含む）であり、その幅は広くとも２
ｒ＋ｍ程度であるから、６ｎｍのフィルター間隔があれ
ば充分である。
、トランスフオームリミットなパルスが得られる。しか
し、このままでは、透過出方が約５〜１０ｄＢ低下して
しまう。この原因としては、一つ目には、スペクトル幅
を制限することによる損失、２つ目には、ファブリベロ
ー干渉計１３の透過損失があるからである。実験におい
てはファブリベロー干渉計１３のフリースベクトルレン
ジが約６１１１１になるように設定した。すなわち、フ
リースベクトルレンジをΔλとすると、 Ｌ＝２００１１ｒｎのとき ｆｌｚｔｍ ・・・・・・■で
ある。従って、Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａ
ｃｋ Ｌａ５ｅｒ （ＤＰｒ３）の場合、単一スペクト
ル発振（チャーブは含む）であり、その幅は広くとも２
ｒ＋ｍ程度であるから、６ｎｍのフィルター間隔があれ
ば充分である。
すなわち、他のフィルター成分が入ってこない。
ファブリベロー干渉計１３の帯域に関しては、ファブリ
ペロ−干渉計１３を構成する鏡の反射率を適当に設定ず
ろことによりフィネスを、０．１〜１０ｍ程度の帯域に
調整すればよい。
ペロ−干渉計１３を構成する鏡の反射率を適当に設定ず
ろことによりフィネスを、０．１〜１０ｍ程度の帯域に
調整すればよい。
以上のようにすることによって、パルス出力は弱いが完
全にトランスフオームリミットなパルス列ができる。
全にトランスフオームリミットなパルス列ができる。
次に、これらをソリトンパルス列のパワーレベルまで光
増幅する。それをエルビウムファイバー増幅器（光カツ
プラ−１４、エルビウム励起用光源１５およびエルビウ
ムファイバー１６の組み合わせ）により行う。ここで、
Ｎ＝１の標準ソリトンのパルスピークパワーをＰＮ８１
とするとｐ Ｎｆｌは・・・・・・■ この場合、ｎ、は非線形屈折率、λは光パルスの波長、
τは光パルスの半値全幅、ＩＤ＋はソリトン伝送用ファ
イバー３の群速度分散、Ａｅｆｆはソリトン伝送用ファ
イバー３の有効断面積、Ｃ光速である。
増幅する。それをエルビウムファイバー増幅器（光カツ
プラ−１４、エルビウム励起用光源１５およびエルビウ
ムファイバー１６の組み合わせ）により行う。ここで、
Ｎ＝１の標準ソリトンのパルスピークパワーをＰＮ８１
とするとｐ Ｎｆｌは・・・・・・■ この場合、ｎ、は非線形屈折率、λは光パルスの波長、
τは光パルスの半値全幅、ＩＤ＋はソリトン伝送用ファ
イバー３の群速度分散、Ａｅｆｆはソリトン伝送用ファ
イバー３の有効断面積、Ｃ光速である。
ファブリベロー干渉計１３の出力としてはピークパワー
が１ｍＷ程度である。ソリ）・ンを伝送する２Ｉリドン
伝送用フアイバー３の規格としては、例えばＩＤ ｊ
＝ ３ ｐｓ／ ｋｍ−ｎｍの分散シフトファイバーを
用い、Ａ ｅｒｆ ＝ ４ Ｘ Ｉ Ｏ−’ｃｍ２に設
定できるため、入力τ＝２０ｐｓのパルスであると、ン
リヵ系ファイバーのｎ、がｎ、−で与えられることを考
慮４゛ると、Ｉ”） Ｎ、 、 ｆ：Ｊ ×４×１０−＋１・９．２ ［＋１Ｗ
・・・・■となる。オなわら、−ＦＪ己のパ
ワーがあればＮ＝１のＳ ｅｃ ｈ形ソリトンが長尺の
ソリトン伝送用ファイバー３を伝搬することができる。
が１ｍＷ程度である。ソリ）・ンを伝送する２Ｉリドン
伝送用フアイバー３の規格としては、例えばＩＤ ｊ
＝ ３ ｐｓ／ ｋｍ−ｎｍの分散シフトファイバーを
用い、Ａ ｅｒｆ ＝ ４ Ｘ Ｉ Ｏ−’ｃｍ２に設
定できるため、入力τ＝２０ｐｓのパルスであると、ン
リヵ系ファイバーのｎ、がｎ、−で与えられることを考
慮４゛ると、Ｉ”） Ｎ、 、 ｆ：Ｊ ×４×１０−＋１・９．２ ［＋１Ｗ
・・・・■となる。オなわら、−ＦＪ己のパ
ワーがあればＮ＝１のＳ ｅｃ ｈ形ソリトンが長尺の
ソリトン伝送用ファイバー３を伝搬することができる。
次に、必要なエルビウムファイバー増幅器のｆｉｌｉＩ
声は弐〇と、入力１ｍＷの条件よりｌ０ｄ１３程度でよ
いことになる。この場合、第５図に示すように、２０ｄ
１３以１−の利得が３〜１００ｍ程度のエルヒウムファ
イバーにおいて容易に得られるため、本方法は非常にヂ
ｆ効なことがわかる。なお、本増幅の詳細については中
沢正隆、光学、１８巻６号Ｐ２９１〜Ｐ、２９６ “
光ファイバーによる光増幅”を参考。
声は弐〇と、入力１ｍＷの条件よりｌ０ｄ１３程度でよ
いことになる。この場合、第５図に示すように、２０ｄ
１３以１−の利得が３〜１００ｍ程度のエルヒウムファ
イバーにおいて容易に得られるため、本方法は非常にヂ
ｆ効なことがわかる。なお、本増幅の詳細については中
沢正隆、光学、１８巻６号Ｐ２９１〜Ｐ、２９６ “
光ファイバーによる光増幅”を参考。
エルビウム励起用光源１５の波長としては、０５７４１
＋１．０，６Ｉ１ｍ、 ０．８７７ｍ、 ０．９８μｍ
および １．４８μｍ帯がある。第５図は、１．４８μ
ｍ ＩｎＧａＡｓＰ半導体レーザを励起光源と（７て得
られている。
＋１．０，６Ｉ１ｍ、 ０．８７７ｍ、 ０．９８μｍ
および １．４８μｍ帯がある。第５図は、１．４８μ
ｍ ＩｎＧａＡｓＰ半導体レーザを励起光源と（７て得
られている。
ここで、信号光以外の自然放出光による雑音は自然放出
光除去用光フイルタ−１７で除去される。
光除去用光フイルタ−１７で除去される。
また、その他の雑音として非ソリトン的な成分がソリト
ン伝送用ファイバー３に損失があるため僅かに発生する
。しかし、これも過飽和吸収体、例えばｆｎＧａＡｓ系
のＭＱＷ半導体を自然放出光除去用フィルター１７に付
加することにより、ソリ！・ン部分は完全に透過し、非
ソリトン部分は完全に吸収して、安定なソリトンを伝送
することができる。その様子を第６図に示す。同図（イ
）は過飽和吸収体通過前、同図（ロ）は通過後で完全に
雑音が除去できていることがわかる。
ン伝送用ファイバー３に損失があるため僅かに発生する
。しかし、これも過飽和吸収体、例えばｆｎＧａＡｓ系
のＭＱＷ半導体を自然放出光除去用フィルター１７に付
加することにより、ソリ！・ン部分は完全に透過し、非
ソリトン部分は完全に吸収して、安定なソリトンを伝送
することができる。その様子を第６図に示す。同図（イ
）は過飽和吸収体通過前、同図（ロ）は通過後で完全に
雑音が除去できていることがわかる。
このようにして得られたパルスはソリトンとしてソリト
ン伝送用ファイバー３を伝搬した後、プリエンファシス
法（特願平１−６８６１９ 光ソノトノ伝送方式、久
保田寛和、中沢正隆、鈴木和宣）により再生中継された
後、最終的に光検出器、１で情報が取り出され、ソリト
ンによる光通信が完了４−る。
ン伝送用ファイバー３を伝搬した後、プリエンファシス
法（特願平１−６８６１９ 光ソノトノ伝送方式、久
保田寛和、中沢正隆、鈴木和宣）により再生中継された
後、最終的に光検出器、１で情報が取り出され、ソリト
ンによる光通信が完了４−る。
次に、本発明の第２実施例について説明する。
この第２実施例は、超高繰り返しソリトンパルス５ＱＪ
を１１の結合の光カップラーを複数個用い、らとの半導
体レーザ７のパルス繰り返しの２Ｎ倍に時間軸上で多重
化する方法である。第７図にその構成を示す。パルス信
号発生器１１および電電増幅器６によって正弦波変調さ
れた電気信号により甲、導体レーザ７をパルス駆動し、
そのスペクトル成分を狭帯域化して３ｄＢカツプラーｎ
１８に導く。Ｎ ｆｌｓのカップラーが用いられると、
２Ｎ倍に時間軸−Ｌで多重化することができる。
を１１の結合の光カップラーを複数個用い、らとの半導
体レーザ７のパルス繰り返しの２Ｎ倍に時間軸上で多重
化する方法である。第７図にその構成を示す。パルス信
号発生器１１および電電増幅器６によって正弦波変調さ
れた電気信号により甲、導体レーザ７をパルス駆動し、
そのスペクトル成分を狭帯域化して３ｄＢカツプラーｎ
１８に導く。Ｎ ｆｌｓのカップラーが用いられると、
２Ｎ倍に時間軸−Ｌで多重化することができる。
ここで、時間遅延を発生させパルスの多重化を図るため
に接続した３ｄＢカツプラーの２つの腕の片方の長さを
変化さＵ゛ている。３ｄＢカツプラーの腕の長さの差は
゛（’−導体レしザ７の繰り返し周期を′ｒとずろと、
時間遅延が’ｒ／ ２’（ｉ ＝ １．２・Ｎ−１）と
なるよう設定する。例えば、５０ｐｓの時間遅延を与え
るためにはＩｃｍ（７）４′′れを与えればよい。この
ようにして容易にパルスの多重化が可能となる。しかし
、この場合、Ｎ個の３ｄｉ３カツプラーを通すことによ
りパルスのピーク強塵はｌ ／ ２に低下するが、前述
したエルビウムファイバー増幅器により補償することが
可能である。
に接続した３ｄＢカツプラーの２つの腕の片方の長さを
変化さＵ゛ている。３ｄＢカツプラーの腕の長さの差は
゛（’−導体レしザ７の繰り返し周期を′ｒとずろと、
時間遅延が’ｒ／ ２’（ｉ ＝ １．２・Ｎ−１）と
なるよう設定する。例えば、５０ｐｓの時間遅延を与え
るためにはＩｃｍ（７）４′′れを与えればよい。この
ようにして容易にパルスの多重化が可能となる。しかし
、この場合、Ｎ個の３ｄｉ３カツプラーを通すことによ
りパルスのピーク強塵はｌ ／ ２に低下するが、前述
したエルビウムファイバー増幅器により補償することが
可能である。
本方法で多重化した場合は、超高速光変調Ｂ Ｉ Ｏに
よって信号のＯＮ・ＯＦＦを行う。これにより超高速光
ソリトン通信が可能となる。
よって信号のＯＮ・ＯＦＦを行う。これにより超高速光
ソリトン通信が可能となる。
次に、第８図は本発明の第３実施例を説明するための図
であり、第７図と同様に半導体レーザ７を直接変調する
代りにＬｉＮｂＯ３光変調器もしくはＭ Ｑ〜Ｖの半導
体を用いた吸収型光変調３ｍ１Ｏａをファブリペロ−干
渉計１３と光カツプラ−１４との間を挿入し、これによ
り光ソリトンのＯＮ・ＯＦＦを行なう。本方法は吸収型
光変調器１０ａを用いる必要があるが、半導体レーザ７
を直接変調する必要がないという利点がある。
であり、第７図と同様に半導体レーザ７を直接変調する
代りにＬｉＮｂＯ３光変調器もしくはＭ Ｑ〜Ｖの半導
体を用いた吸収型光変調３ｍ１Ｏａをファブリペロ−干
渉計１３と光カツプラ−１４との間を挿入し、これによ
り光ソリトンのＯＮ・ＯＦＦを行なう。本方法は吸収型
光変調器１０ａを用いる必要があるが、半導体レーザ７
を直接変調する必要がないという利点がある。
「発明の効果」
以上説明してきたように、従来、不可能とされてさた半
導体レーザからトランスフオームリミットな高出力ソリ
トンパルスの発生をファブリペロ−干渉計等の狭帯域フ
ィルターとエルビウムファイバー増幅器を用いることに
よって実現できるので、光の強度変調を用いる通信に幅
広く適用することができるという利点がある。すなわち
、従来、高速の光通信には不可欠であったＬ ｒ Ｎ
ｂｏ ３もしくはＭＱＷの半導体による高速光調器が不
必要になり、単に半導体レーザを高速に直接変調すれば
よい。したがって、光ソリトン伝送システムが非常に簡
便なしのとなる利点がある。
導体レーザからトランスフオームリミットな高出力ソリ
トンパルスの発生をファブリペロ−干渉計等の狭帯域フ
ィルターとエルビウムファイバー増幅器を用いることに
よって実現できるので、光の強度変調を用いる通信に幅
広く適用することができるという利点がある。すなわち
、従来、高速の光通信には不可欠であったＬ ｒ Ｎ
ｂｏ ３もしくはＭＱＷの半導体による高速光調器が不
必要になり、単に半導体レーザを高速に直接変調すれば
よい。したがって、光ソリトン伝送システムが非常に簡
便なしのとなる利点がある。
もしも仮に、パルスコードで半導体レーザを直接変調し
た場合にパルス波形が乱れるならば、高速光変調器を狭
帯域フィルターとエルビウムファイバー増幅器との間に
挿入すればよい。この場合、半導体レーザを直接変調し
ないので、より安定なソリトン伝送が可能となる可能性
がある。
た場合にパルス波形が乱れるならば、高速光変調器を狭
帯域フィルターとエルビウムファイバー増幅器との間に
挿入すればよい。この場合、半導体レーザを直接変調し
ないので、より安定なソリトン伝送が可能となる可能性
がある。
また、本方法は、例え３０〜１００ Ｇ Ｉ−１ｚ程の
超高速繰り返しになっても、半導体レーザの直接変調が
その周波数帯において可能な限り、トランスフオームリ
ミットなソリトンパルスが実現できるので、大変有効で
ある。
超高速繰り返しになっても、半導体レーザの直接変調が
その周波数帯において可能な限り、トランスフオームリ
ミットなソリトンパルスが実現できるので、大変有効で
ある。
第１図は本発明の第１実施例を説明するための図、第２
図は半導体レーザ（７）を駆動するための回路とその各
部の出力を示す波形図、第３図は半導体レーザ（７）の
出力波形図、第４図は半導体レーザ（７）のチャーブ特
性を示す図、第５図はエルビウムファイバ光増幅特性を
示す図、第６図は過飽和吸収体を用いた非ソリトン成分
の除去法を説明するための図、第７図は本発明の第２実
施例を説明するための図、第８図は本発明の第３実施例
を説明するための図、第９図はカラーセンターレーザ（
１）による光ソリトンの発生方法を説明するための図、
第１θ図は第９図に示す構成により発生するソリトンの
波形変化を説明するための図、第１１図は正弦波変調に
よる短パルス発生方法を説明するための図、第１２図は
コムジェネレータによる短パルス発生法を説明するため
の図、第１３図は光変調器によるパルスの発生方法を説
明するための図である。 ■・・・・・・カラーセンターレーザー２・・・・・・
結合レンズ、 ３・・・・・・ソリトン伝送用ファイバ、４・・・・・
・光検出器、５・・・・・・正弦波発生器、６・・・・
・・電気増幅器、７・・・・・・半導体レーザ、８・・
・・・・コムジェネレータ、 ９・・・・・・直流電源、１０・・・・・・超高速光変
調器、１０ａ・・・・・・吸収型光変調器、 １１・・・・・・パルス信号発生器、 ！２・・・・・・電気ローパスフィルター１３・・・・
・・狭帯域光フィルター （ファブリペロ−干渉計など）、 １４・・・・・・光カツプラ− ！５・・・・・・エルビウム励起用光源、１６・・・・
・・エルビウムファイバー１７・・・・・自然放出光除
去用光フイルタ−１８・・・・・３ｄＢ力ツプラー群。
図は半導体レーザ（７）を駆動するための回路とその各
部の出力を示す波形図、第３図は半導体レーザ（７）の
出力波形図、第４図は半導体レーザ（７）のチャーブ特
性を示す図、第５図はエルビウムファイバ光増幅特性を
示す図、第６図は過飽和吸収体を用いた非ソリトン成分
の除去法を説明するための図、第７図は本発明の第２実
施例を説明するための図、第８図は本発明の第３実施例
を説明するための図、第９図はカラーセンターレーザ（
１）による光ソリトンの発生方法を説明するための図、
第１θ図は第９図に示す構成により発生するソリトンの
波形変化を説明するための図、第１１図は正弦波変調に
よる短パルス発生方法を説明するための図、第１２図は
コムジェネレータによる短パルス発生法を説明するため
の図、第１３図は光変調器によるパルスの発生方法を説
明するための図である。 ■・・・・・・カラーセンターレーザー２・・・・・・
結合レンズ、 ３・・・・・・ソリトン伝送用ファイバ、４・・・・・
・光検出器、５・・・・・・正弦波発生器、６・・・・
・・電気増幅器、７・・・・・・半導体レーザ、８・・
・・・・コムジェネレータ、 ９・・・・・・直流電源、１０・・・・・・超高速光変
調器、１０ａ・・・・・・吸収型光変調器、 １１・・・・・・パルス信号発生器、 ！２・・・・・・電気ローパスフィルター１３・・・・
・・狭帯域光フィルター （ファブリペロ−干渉計など）、 １４・・・・・・光カツプラ− ！５・・・・・・エルビウム励起用光源、１６・・・・
・・エルビウムファイバー１７・・・・・自然放出光除
去用光フイルタ−１８・・・・・３ｄＢ力ツプラー群。
Claims (4)
- （１）半導体レーザに供給する電流の値を正弦的もしく
はパルス的に変化させることにより発生する光パルスを
帯域制限した狭帯域光フィルターを通過させてパルス幅
とそのスペクトル幅との積が０．３２〜０．４４となる
光パルスに変換し、次いで、該光パルスをエルビウムフ
ァイバー増幅器を用いて光幅し、そのピーク出力Ｐが Ｐ＝０．７７６×（λ＾３／π＾２ｎ＿２Ｃ）×（｜Ｄ
｜／τ＾２）×Ａｅｆｆ（ｎ＿２；非線形屈折率、λ；
光パルスの波長、τ；光パルスの半値全幅、｜Ｄ｜；光
ソリトンを伝搬させる光ファイバの群速度分散、Ａｅｆ
ｆ；光ソリトンを伝搬させるファイバの有効断面積、Ｃ
；光速）で与えられる光ソリトンパルス列を得ることを
特徴とする光ソリトン発生方法。 - （２）前記狭帯域光フィルターと前記エルビウムファイ
バー増幅器との間に時分割多重用の１：１分岐比の３ｄ
Ｂ光結合器を複数個連続して結合し、時間遅延を与えら
ることにより、２＾Ｎ＾−＾１倍の光ソリトンパルス列
を得ることを特徴とする請求項１記載の光ソリトン発生
方法。 - （３）前記半導体レーザに供給する電流を正弦的もしく
はパルス的に変化させる代りに、コード化されたパルス
信号を直接供給することにより、コード化された光ソリ
トンパルス列を請求項１記載の光ソリトン発生方法によ
り発生させ、その発生した光ソリトンパルス列を長尺の
単一モードファイバを通過させ、さらに高速の光検出器
により検出することにより光通信を行なうことを特徴と
するソリトン伝送方法。 - （４）請求項１記載の光ソリトン発生方法により得られ
た光ソリトンパルス列をＬｉＮｂＯ＿３もしくはＭＱＷ
（多重量子井戸構造）半導体を用いた吸収型の光強度変
調器によりコード化し、このコード化した光ソリトンパ
ルス列を長尺の単一モードファイバを通過させ、さらに
高速の光検出器により検出することにより光通信を行な
うことを特徴とするソリトン伝送方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009546A JP2612080B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 光ソリトン発生方法およびソリトン伝送方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009546A JP2612080B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 光ソリトン発生方法およびソリトン伝送方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03214123A true JPH03214123A (ja) | 1991-09-19 |
| JP2612080B2 JP2612080B2 (ja) | 1997-05-21 |
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ID=11723276
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009546A Expired - Fee Related JP2612080B2 (ja) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | 光ソリトン発生方法およびソリトン伝送方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2612080B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH065961A (ja) * | 1992-01-29 | 1994-01-14 | American Teleph & Telegr Co <Att> | レーザ装置 |
| JPH0685757A (ja) * | 1991-12-19 | 1994-03-25 | American Teleph & Telegr Co <Att> | ハイブリッド光ファイバ |
| JPH06112908A (ja) * | 1992-09-30 | 1994-04-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ソリトンパルス伝送方法 |
| EP0837571A1 (fr) * | 1996-10-21 | 1998-04-22 | Alcatel | Signal optique pour un système de transmission optique a solitons |
| US7126745B2 (en) | 1998-03-11 | 2006-10-24 | Nikon Corporation | Method of irradiating ultraviolet light onto an object |
| US7352970B2 (en) | 1995-11-27 | 2008-04-01 | Btg International Limited | Dispersion management system for soliton optical transmission system |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63249827A (ja) * | 1987-04-06 | 1988-10-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光パルス多重化回路 |
| JPS6467043A (en) * | 1987-09-08 | 1989-03-13 | Nippon Telegraph & Telephone | Generating device for very high speed light pulse train |
-
1990
- 1990-01-19 JP JP2009546A patent/JP2612080B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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| US7352970B2 (en) | 1995-11-27 | 2008-04-01 | Btg International Limited | Dispersion management system for soliton optical transmission system |
| EP0837571A1 (fr) * | 1996-10-21 | 1998-04-22 | Alcatel | Signal optique pour un système de transmission optique a solitons |
| FR2754963A1 (fr) * | 1996-10-21 | 1998-04-24 | Alsthom Cge Alcatel | Signal optique pour un systeme de transmission optique a solitons |
| US7126745B2 (en) | 1998-03-11 | 2006-10-24 | Nikon Corporation | Method of irradiating ultraviolet light onto an object |
| US7277220B2 (en) | 1998-03-11 | 2007-10-02 | Nikon Corporation | Ultraviolet laser apparatus and exposure apparatus using same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2612080B2 (ja) | 1997-05-21 |
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