JPH11142800A - 光パルス発生方法 - Google Patents
光パルス発生方法Info
- Publication number
- JPH11142800A JPH11142800A JP9310339A JP31033997A JPH11142800A JP H11142800 A JPH11142800 A JP H11142800A JP 9310339 A JP9310339 A JP 9310339A JP 31033997 A JP31033997 A JP 31033997A JP H11142800 A JPH11142800 A JP H11142800A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- voltage
- optical pulse
- optical waveguide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速繰り返し周波数および狭い時間幅を有す
る短光パルスを発生させる。 【解決手段】 半導体基板１上で１本の光導波路４を２
本の導波路２，３に分岐し、分岐した光導波路２上部に
形成された電極１１に電圧を印加することにより、２本
の光導波路２，３内を伝搬する光波の位相が相違するよ
うに変調した後、これら光波を合波する場合に、合波光
強度が０になる動作点を含むように動作させる。
る短光パルスを発生させる。 【解決手段】 半導体基板１上で１本の光導波路４を２
本の導波路２，３に分岐し、分岐した光導波路２上部に
形成された電極１１に電圧を印加することにより、２本
の光導波路２，３内を伝搬する光波の位相が相違するよ
うに変調した後、これら光波を合波する場合に、合波光
強度が０になる動作点を含むように動作させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光パルス発生方法
に関し、特に光通信や光計測で光源として用いられ、高
速繰り返し周波数および狭い時間幅を有する短光パルス
を発生する光パルス発生方法に関するものである。
に関し、特に光通信や光計測で光源として用いられ、高
速繰り返し周波数および狭い時間幅を有する短光パルス
を発生する光パルス発生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザおよび半導体光変調器は、
小型で堅牢であるという優れた特性を有することから、
従来より、光通信や光計測で光源として用いられる光パ
ルスの発生に用いられている。この種の光パルスを発生
する方法として、半導体レーザを用いるＱスイッチング
法、利得スイッチング法、およびモード同期法と電界吸
収型外部変調器を用いる方法がある。
小型で堅牢であるという優れた特性を有することから、
従来より、光通信や光計測で光源として用いられる光パ
ルスの発生に用いられている。この種の光パルスを発生
する方法として、半導体レーザを用いるＱスイッチング
法、利得スイッチング法、およびモード同期法と電界吸
収型外部変調器を用いる方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光パスル発生方法では、それぞれ以下のよう
な問題点を有している。まず、Ｑスイッチング法では、
装置（素子）製作が容易ではなく、また動作制御が容易
ではないという問題点があった。また、利得スイッチン
グ法では、その方式が簡便であり繰り返し周波数が可変
であるという特性を有するものの、使用される半導体レ
ーザが持つチャープ特性によりそのパルス幅が広がって
しまうため、これを補償するための構成が複雑になると
いう問題点があった。
うな従来の光パスル発生方法では、それぞれ以下のよう
な問題点を有している。まず、Ｑスイッチング法では、
装置（素子）製作が容易ではなく、また動作制御が容易
ではないという問題点があった。また、利得スイッチン
グ法では、その方式が簡便であり繰り返し周波数が可変
であるという特性を有するものの、使用される半導体レ
ーザが持つチャープ特性によりそのパルス幅が広がって
しまうため、これを補償するための構成が複雑になると
いう問題点があった。
【０００４】また、モード同期法では、理論限界に近い
パルス幅を得られるが、複雑な外部共振器構成が必要と
なり、さらに繰り返し周波数がこの外部共振器構成によ
り規定されるため、共振周波数の整数倍しか得られない
という問題点があった。一方、電界吸収型外部変調器を
用いる方法では、変調器の外部より印加した電界により
吸収係数が変化することを利用したものであり、比較的
入手しやすい正弦波電圧を用いて繰り返し周波数を自由
に設定でき、しかもフーリエ変換制限に近い狭線幅かつ
狭スペクトル幅の光パルスが得られるという利点があ
る。
パルス幅を得られるが、複雑な外部共振器構成が必要と
なり、さらに繰り返し周波数がこの外部共振器構成によ
り規定されるため、共振周波数の整数倍しか得られない
という問題点があった。一方、電界吸収型外部変調器を
用いる方法では、変調器の外部より印加した電界により
吸収係数が変化することを利用したものであり、比較的
入手しやすい正弦波電圧を用いて繰り返し周波数を自由
に設定でき、しかもフーリエ変換制限に近い狭線幅かつ
狭スペクトル幅の光パルスが得られるという利点があ
る。
【０００５】しかし、発生する光パルスの幅は、外部変
調器を透過する光強度の電圧依存性および外部変調器の
帯域で制限され、帯域は高々２０ＧＨｚ程度にとどまる
点、半導体レーザより小さいものの正のチャープによる
パルス広がりが発生する点、あるいは変調器の動作が吸
収変化を利用しているため、吸収損失が大きく消光比が
十分でないなどの問題点があった。本発明はこのような
課題を解決するためのものであり、高速繰り返し周波数
および狭い時間幅を有する短光パルスを発生できる光パ
ルス発生方法を提供することを目的としている。
調器を透過する光強度の電圧依存性および外部変調器の
帯域で制限され、帯域は高々２０ＧＨｚ程度にとどまる
点、半導体レーザより小さいものの正のチャープによる
パルス広がりが発生する点、あるいは変調器の動作が吸
収変化を利用しているため、吸収損失が大きく消光比が
十分でないなどの問題点があった。本発明はこのような
課題を解決するためのものであり、高速繰り返し周波数
および狭い時間幅を有する短光パルスを発生できる光パ
ルス発生方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による光パスル発生方法は、半導体基
板上で１本の光導波路を２本に分岐し、分岐した光導波
路上部に形成された電極に電圧を印加することにより、
２本の光導波路内を伝搬する光波の位相が相違するよう
に変調した後、これら光波を合波する光パスル発生方法
において、合波光強度が０になる動作点を含むようにし
たものである。また、合波光強度が０になる動作点を印
加電圧の最小値とするようにしたものである。
るために、本発明による光パスル発生方法は、半導体基
板上で１本の光導波路を２本に分岐し、分岐した光導波
路上部に形成された電極に電圧を印加することにより、
２本の光導波路内を伝搬する光波の位相が相違するよう
に変調した後、これら光波を合波する光パスル発生方法
において、合波光強度が０になる動作点を含むようにし
たものである。また、合波光強度が０になる動作点を印
加電圧の最小値とするようにしたものである。
【０００７】本発明においては、半導体外部変調器を利
用する方法をとる。外部変調器による光パルス発生は、
上述の吸収係数変化を利用する従来の方法（強度変調）
の他に、変調器内を透過する光を２つに分けて、一方ま
たは両方の光に位相変化を与え、相対的に位相差を有す
る２つの光の干渉により光パルスを発生させる方法（位
相変調）がある。
用する方法をとる。外部変調器による光パルス発生は、
上述の吸収係数変化を利用する従来の方法（強度変調）
の他に、変調器内を透過する光を２つに分けて、一方ま
たは両方の光に位相変化を与え、相対的に位相差を有す
る２つの光の干渉により光パルスを発生させる方法（位
相変調）がある。
【０００８】干渉を利用する位相変調では、２つの光の
位相差がπラジアンになる条件で、変調器を透過する光
は完全にゼロになる。しかも、光の干渉という性質を利
用するため、上述の位相条件では、透過光の強度が大き
く変化する。
位相差がπラジアンになる条件で、変調器を透過する光
は完全にゼロになる。しかも、光の干渉という性質を利
用するため、上述の位相条件では、透過光の強度が大き
く変化する。
【０００９】したがって、上述の位相条件を満足するよ
うな動作点を含むように位相変調器を動作させることに
より、極めて大きな消光比と狭い幅を持つ光パルスを発
生させることができる。さらに、位相変調は、チャープ
特性の制御における自由度が、強度変調に比較して大き
いという特徴を有しており、光パルスの広がりが抑制さ
れて、あるいはゼロまたは負のチャープの条件を容易に
設定できる。
うな動作点を含むように位相変調器を動作させることに
より、極めて大きな消光比と狭い幅を持つ光パルスを発
生させることができる。さらに、位相変調は、チャープ
特性の制御における自由度が、強度変調に比較して大き
いという特徴を有しており、光パルスの広がりが抑制さ
れて、あるいはゼロまたは負のチャープの条件を容易に
設定できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施の形態である光パ
ルス発生方法を用いる光位相変調器を示す説明図であ
る。同図において、ｎ−ＩｎＰ基板１上には、２つの導
波路２，３が平行して作製されている。
して説明する。図１は本発明の一実施の形態である光パ
ルス発生方法を用いる光位相変調器を示す説明図であ
る。同図において、ｎ−ＩｎＰ基板１上には、２つの導
波路２，３が平行して作製されている。
【００１１】また、レーザなどの光源（図示せず）から
の入射光１３を導波路２，３に導くための導波路４、お
よびこれら導波路２，３からの出射光１４を外部に導く
ための導波路５がｎ−ＩｎＰ基板１上に作製され、それ
ぞれ導波路２，３と結合されて、干渉型の光導波路構造
を形成している。
の入射光１３を導波路２，３に導くための導波路４、お
よびこれら導波路２，３からの出射光１４を外部に導く
ための導波路５がｎ−ＩｎＰ基板１上に作製され、それ
ぞれ導波路２，３と結合されて、干渉型の光導波路構造
を形成している。
【００１２】これら各導波路２〜５は、ｎ−ＩｎＰ基板
１上にｎ−ＩｎＰクラッド層６が作製され、続いて真性
のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰからなる多重量子井戸吸収層
７、ｐ−ＩｎＰクラッド層８、およびｐ−ＩｎＧａＡｓ
層９が順に作製された構成となっている。
１上にｎ−ＩｎＰクラッド層６が作製され、続いて真性
のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰからなる多重量子井戸吸収層
７、ｐ−ＩｎＰクラッド層８、およびｐ−ＩｎＧａＡｓ
層９が順に作製された構成となっている。
【００１３】ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面には、Ｎ側電極１
０が設けられており、ｐ−ＩｎＧａＡｓ層９には、Ｐ側
電極１１が設けられている。特に、Ｐ側電極１１上に
は、変調信号に対応する電圧を印加する電圧印加手段
（図示せず）を接続するためのリード線１２が接続され
ている。
０が設けられており、ｐ−ＩｎＧａＡｓ層９には、Ｐ側
電極１１が設けられている。特に、Ｐ側電極１１上に
は、変調信号に対応する電圧を印加する電圧印加手段
（図示せず）を接続するためのリード線１２が接続され
ている。
【００１４】量子井戸層３は、ＩｎＧａＡｓＰと量子井
戸層とし、ＩｎＰを障壁層とする多重量子井戸構造を形
成している。なお、量子井戸層３は、分子線エピタキシ
ャル成長法や有機金属気成長法などの結晶成長法で作製
される。
戸層とし、ＩｎＰを障壁層とする多重量子井戸構造を形
成している。なお、量子井戸層３は、分子線エピタキシ
ャル成長法や有機金属気成長法などの結晶成長法で作製
される。
【００１５】次に、図２，３を参照して、本発明の動作
を説明する。図２は本発明による光パルス発生方法を示
す説明図、図３は発生した光パルス波形例を示す説明図
である。図２において、横軸はＰ側電極１１から印加さ
れる電圧ＶP 、縦軸は変調された出射光１４の消光比で
あり、この縦軸の下方へ向かうほど出射光１４の強度は
弱くなり、上方へ向かうほど出射光１４の強度は強くな
る。
を説明する。図２は本発明による光パルス発生方法を示
す説明図、図３は発生した光パルス波形例を示す説明図
である。図２において、横軸はＰ側電極１１から印加さ
れる電圧ＶP 、縦軸は変調された出射光１４の消光比で
あり、この縦軸の下方へ向かうほど出射光１４の強度は
弱くなり、上方へ向かうほど出射光１４の強度は強くな
る。
【００１６】Ｐ側電極１１に所定の電圧ＶP を印加する
と、電圧ＶP を印加された導波路２を通過する光は、そ
の位相を変化させる。これにより、２つの導波路２，３
を通過してきたそれぞれの光が分岐点１５で重ね合わさ
るとき、その合波光の強度は、位相差のない場合（すな
わち印加電圧ＶP がゼロの場合）に比較して弱くなる。
と、電圧ＶP を印加された導波路２を通過する光は、そ
の位相を変化させる。これにより、２つの導波路２，３
を通過してきたそれぞれの光が分岐点１５で重ね合わさ
るとき、その合波光の強度は、位相差のない場合（すな
わち印加電圧ＶP がゼロの場合）に比較して弱くなる。
【００１７】ここで、図２に示すように、Ｐ側電極１１
に印加する電圧ＶP を徐々に増加させた場合、これに応
じて位相差が増大し、２つの光の干渉によって、光強度
が急速に減少する。特に、電圧ＶP ＝Ｖπ において２
つの導波路２，３を通過してきたそれぞれの光の位相差
がπラジアンのとき、合波光の強度は、互いの位相が逆
位相となって合波光の強度がゼロとなり、このとき最小
光強度となる。
に印加する電圧ＶP を徐々に増加させた場合、これに応
じて位相差が増大し、２つの光の干渉によって、光強度
が急速に減少する。特に、電圧ＶP ＝Ｖπ において２
つの導波路２，３を通過してきたそれぞれの光の位相差
がπラジアンのとき、合波光の強度は、互いの位相が逆
位相となって合波光の強度がゼロとなり、このとき最小
光強度となる。
【００１８】さらにＰ側電極１１に印加する電圧ＶP を
増加させた場合、２つの導波路２，３を通過してきたそ
れぞれの光の位相差がπラジアンを越えるため、合波光
の強度は、再び増加し始める。本発明では、合波光の最
小光強度となる点を動作点として含むように、位相変調
器を動作させるようにしたものである。
増加させた場合、２つの導波路２，３を通過してきたそ
れぞれの光の位相差がπラジアンを越えるため、合波光
の強度は、再び増加し始める。本発明では、合波光の最
小光強度となる点を動作点として含むように、位相変調
器を動作させるようにしたものである。
【００１９】図３には、Ｐ側電極に印加する電圧ＶP の
振幅の最小値が、変調された出射光１４の最小光強度を
与えるように設定した場合、すなわち電圧ＶP の最小値
をＶπ とした場合が示されている。これにより、図３
に示すような、消光比が大きく、かつパルス幅が１ピコ
秒以下の非常に狭い光パルスを発生させることができ
る。
振幅の最小値が、変調された出射光１４の最小光強度を
与えるように設定した場合、すなわち電圧ＶP の最小値
をＶπ とした場合が示されている。これにより、図３
に示すような、消光比が大きく、かつパルス幅が１ピコ
秒以下の非常に狭い光パルスを発生させることができ
る。
【００２０】なお、本発明による光パルス発生方法によ
り発生させた光パルスは、そのピークが光強度の弱い部
分に対応しており、従来のような、光強度の強い部分が
パルスのピークに対応するものと逆となる。これは、光
のソリトン光における暗いソリトン（本発明による光パ
ルス）と、明るいソリトン（従来の光パルス）の違いに
相当するものであり、いずれの光パルスでも、情報を伝
達する信号として本質的な差はない。
り発生させた光パルスは、そのピークが光強度の弱い部
分に対応しており、従来のような、光強度の強い部分が
パルスのピークに対応するものと逆となる。これは、光
のソリトン光における暗いソリトン（本発明による光パ
ルス）と、明るいソリトン（従来の光パルス）の違いに
相当するものであり、いずれの光パルスでも、情報を伝
達する信号として本質的な差はない。
【００２１】図４は光パルスのパルス幅と周波数繰り返
し数との関係を示す説明図であり、４１は本発明による
光パルス、４２は従来の強度変調による光パルスを示し
ている。両者の比較からわかるように、本発明によれ
ば、従来より狭いパルス幅を維持しつつ、チャーピング
などのパルス広がりの影響を受けることなく、従来より
高い繰り返し周波数まで安定した光パルスを発生でき
る。
し数との関係を示す説明図であり、４１は本発明による
光パルス、４２は従来の強度変調による光パルスを示し
ている。両者の比較からわかるように、本発明によれ
ば、従来より狭いパルス幅を維持しつつ、チャーピング
などのパルス広がりの影響を受けることなく、従来より
高い繰り返し周波数まで安定した光パルスを発生でき
る。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、半導体
基板上で１本の光導波路を２本に分岐し、分岐した光導
波路上部に形成された電極に電圧を印加することによ
り、２本の光導波路内を伝搬する光波の位相が相違する
ように変調した後、これら光波を合波する場合に、合波
光強度が０になる動作点を含むように動作させるように
したので、位相変調の急峻な消光特性か利用されるもの
となり、高速繰り返し周波数および狭い時間幅を有する
短光パルスを発生でき、これにより、従来の変調動作を
凌ぐ高性能な光変調器を提供できる。
基板上で１本の光導波路を２本に分岐し、分岐した光導
波路上部に形成された電極に電圧を印加することによ
り、２本の光導波路内を伝搬する光波の位相が相違する
ように変調した後、これら光波を合波する場合に、合波
光強度が０になる動作点を含むように動作させるように
したので、位相変調の急峻な消光特性か利用されるもの
となり、高速繰り返し周波数および狭い時間幅を有する
短光パルスを発生でき、これにより、従来の変調動作を
凌ぐ高性能な光変調器を提供できる。
【図１】 本発明の一実施の形態による光パルス発生方
法を用いる光位相変調器を示す説明図である。
法を用いる光位相変調器を示す説明図である。
【図２】 本発明による光パルス発生方法を示す説明図
である。
である。
【図３】 本発明の光パルス発生方法により発生させた
光パルス波形例を示す説明図である。
光パルス波形例を示す説明図である。
【図４】 光パルスのパルス幅と周波数繰り返し数との
関係を示す説明図である。
関係を示す説明図である。
１…ｎ−ＩｎＰ基板、２〜５…導波路、６…ｎ−ＩｎＰ
クラッド層、７…多重量子井戸吸収層、８…ｐ−ＩｎＰ
クラッド層、９…ｐ−ＩｎＧａＡｓ層、１０…Ｎ…側電
極、１１…Ｐ側電極、１２…リード線、１３…入射光、
１４…出射光、１５…分岐点。
クラッド層、７…多重量子井戸吸収層、８…ｐ−ＩｎＰ
クラッド層、９…ｐ−ＩｎＧａＡｓ層、１０…Ｎ…側電
極、１１…Ｐ側電極、１２…リード線、１３…入射光、
１４…出射光、１５…分岐点。
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上で１本の光導波路を２本に
分岐し、分岐した光導波路上部に形成された電極に電圧
を印加することにより、２本の光導波路内を伝搬する光
波の位相が相違するように変調した後、これら光波を合
波する光パスル発生方法において、 合波光強度が０になる動作点を含むことを特徴とする光
パルス発生方法。 - 【請求項２】 半導体基板上で１本の光導波路を２本に
分岐し、分岐した光導波路上部に形成された電極に電圧
を印加することにより、２本の光導波路内を伝搬する光
波の位相が相違するように変調した後、これら光波を合
波する光パスル発生方法において、 合波光強度が０になる動作点を前記印加電圧の最小値と
することを特徴とする光パルス発生方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9310339A JPH11142800A (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | 光パルス発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9310339A JPH11142800A (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | 光パルス発生方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11142800A true JPH11142800A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=18004050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9310339A Pending JPH11142800A (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | 光パルス発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11142800A (ja) |
-
1997
- 1997-11-12 JP JP9310339A patent/JPH11142800A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5434693A (en) | Optical short pulse generating device | |
| US5394260A (en) | Optical pulse generator | |
| JP5233090B2 (ja) | キャリア抑圧光パルス列発生方法及びこの方法を実現するモード同期半導体レーザ | |
| JP5320745B2 (ja) | キャリア抑圧光パルス列生成装置及びキャリア抑圧光パルス列生成方法 | |
| JPH06326387A (ja) | 光ソリトン発生装置 | |
| US20060018666A1 (en) | Adiabatically frequency modulated source | |
| US8970948B2 (en) | Method and system for operating semiconductor optical amplifiers | |
| US6341031B1 (en) | Optical pulse generation using a high order function waveguide interferometer | |
| JPH03171940A (ja) | 光送信方法及び光送信装置 | |
| JP2002131714A (ja) | 電界吸収型光変調器付き半導体レーザ及びその駆動回路並びに半導体レーザ装置 | |
| JP2792482B2 (ja) | 半導体マッハツェンダ変調器 | |
| Lawetz et al. | Modulation characteristics of semiconductor Mach-Zehnder optical modulators | |
| EP0741316B1 (en) | Optical pulse generator | |
| JP2907185B2 (ja) | 光変調器の駆動装置及び変調器集積化光源の駆動装置並びにそれを備えた光通信モジュール及び光通信システム | |
| EP0491272B1 (en) | Optical transmitter | |
| JPH11142800A (ja) | 光パルス発生方法 | |
| US20050157368A1 (en) | Quantum dots engineerable optical modulator transfer characteristics | |
| Suzuki et al. | Application of a lambda/4-shifted DFB laser/electroabsorption modulator monolithically integrated light source to single-chip pulse generator with variable repetition rate | |
| US20040201008A1 (en) | In-phase RF drive of Mach-Zehnder modulator push-pull electrodes by using coupled quantum well optical active region | |
| JP4468877B2 (ja) | 多波長光源 | |
| US7136549B2 (en) | Apparatus for modulating signal by using deflector integrated with dynamic single mode laser diode | |
| JP3406441B2 (ja) | 光パルス発生装置 | |
| US20030107799A1 (en) | System and method for wavelength conversion using traveling-wave polymers for WDM applications | |
| JPH1117257A (ja) | 光パルスの発生方法 | |
| Ho | Advanced Topics in Lightwave Communications Generation of Optical Signals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040330 |