JPH09181379A - 光パルス発生装置 - Google Patents

光パルス発生装置

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JPH09181379A
JPH09181379A JP7336752A JP33675295A JPH09181379A JP H09181379 A JPH09181379 A JP H09181379A JP 7336752 A JP7336752 A JP 7336752A JP 33675295 A JP33675295 A JP 33675295A JP H09181379 A JPH09181379 A JP H09181379A
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憲治 黒田
Hideki Takakura
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の出力パルス幅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である。 【解決手段】 光変調器ドライブ用電気信号を第1のリ
ングレーザ7に加えて短光パルス信号を作り、これを光
信号の状態で第2のリングレーザ17に入力して第1の
リングレーザ7で得られる出力パルス幅よりさらに短い
出力パルス幅の短光パルス信号を得る構成を特徴として
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【0010】また、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。
【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。
【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。
【0013】また、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。
【0014】
【実施例】図1は、本発明の光パルス発生装置の一実施
例の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
LiNbO3 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。
【0016】本実施例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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【0022】図4は、本発明の他の実施例を示すもの
で、図1の実施例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。
【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。
【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。
【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。
【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の実施例に
おける偏波面コントローラ16は第2のリングレーザ1
7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。
【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。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明は、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。
【0031】また、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光パルス発生装置の一実施例の構成を
示すブロック図である。
【図2】図1の実施例の動作を説明するための波形図で
ある。
【図3】図1の実施例の動作を説明するための波形図で
ある。
【図4】本発明の光パルス発生装置の他の実施例の構成
を示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。
【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。
【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。
【図8】本発明の光光パルス発生装置の利用例を示すブ
ロック図である。
【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。
【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。
【符号の説明】
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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  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)
    および第2のリングレーザ(17)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)とがリング状に接続され短光パルスを出
    力する構成であり、 前記第2のリングレーザは、前記第1のリングレーザの
    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)とがリング状に接続
    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。
  2. 【請求項2】 第1のリングレーザ(7)と第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(18)を設けたことを特徴とする請
    求項1に記載の光パルス発生装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2766997A1 (fr) * 1997-08-04 1999-02-05 Motorola Inc Procede et appareil de telecommunications laser a utiliser dans un milieu dissipatif
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JP2023124064A (ja) * 2022-02-25 2023-09-06 国立大学法人東北大学 光ファンクションジェネレータ
JP2024029318A (ja) * 2022-08-22 2024-03-06 国立大学法人東北大学 パルス光源及びそれを用いたシステム

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