JP2001057453A - Synchronized optical guide mode fiber laser - Google Patents
Synchronized optical guide mode fiber laserInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光パルス発生装置と
して使用する光導波路モード同期ファイバレーザ装置に
係り、波長多重光ソリトン通信などに応用可能な複数の
波長の異なるパルスを多重化する光導波路モード同期フ
ァイバレーザ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide mode-locked fiber laser device used as an optical pulse generator, and to an optical waveguide mode for multiplexing a plurality of pulses having different wavelengths applicable to wavelength multiplexing optical soliton communication and the like. The present invention relates to a synchronous fiber laser device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】波長多重を目的とした光パルス発生装置
として、連続するレーザ光を電界吸収型変調器で切り取
る変調方法を用いたものが提案されている。この装置に
おいては、光パルスの幅（時間の幅）が数ｐｓ程度と広
いため、時分割多重などの高速の用途には不十分であっ
た。そのため、光パルス（以下、パルスと略記する）の
圧縮技術を組み合わせてパルスの幅を小さくする装置が
用いられてきた。2. Description of the Related Art As an optical pulse generator for the purpose of wavelength multiplexing, there has been proposed an optical pulse generator using a modulation method in which continuous laser light is cut by an electroabsorption modulator. In this device, the width (time width) of an optical pulse is as large as several ps, which is insufficient for high-speed applications such as time division multiplexing. For this reason, apparatuses that reduce the width of a pulse by combining a compression technique of an optical pulse (hereinafter abbreviated as a pulse) have been used.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では、１波長に対してひとつの光源が必要であっ
た。そのため、特に多数の波長のパルスを発生させて多
重化する場合は装置が複雑、大型化し、高額になるとい
う問題があった。本発明は前記事情に鑑みてなされたも
ので、従来よりも簡単な構成で、小さい幅の複数の異な
る波長のパルスを発生させ、多重化することができる光
導波路モード同期ファイバレーザ装置を提供することを
課題とする。However, in the prior art, one light source was required for one wavelength. Therefore, there is a problem that the apparatus is complicated, large-sized, and expensive especially when multiplexing is performed by generating pulses of many wavelengths. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an optical waveguide mode-locked fiber laser device capable of generating and multiplexing a plurality of pulses of different widths having a small width with a simpler configuration than the related art. That is the task.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、光を所定の周波数で変調する光
変調器と、この変調された光を増幅する光増幅器と、こ
の増幅された光を外部に取り出す分波器と、これら光変
調器と光増幅器と分波器とを相互に光学的に結合してリ
ングレーザを形成する光導波路とを備え、所定の繰り返
し周期の光パルスを出力する光導波路モード同期ファイ
バレーザ装置であって、複数の異なる波長に分波する分
光素子と、複数の光導波路からの光を合波する結合素子
と、複数の光変調器とを有し、これら複数の光変調器の
入力側が、前記分光素子の分波側に接続され、出力側が
前記分波器に接続されてなり、この分波器から複数の異
なる波長の光パルスを出力するものであることを特徴と
する光導波路モード同期ファイバレーザ装置を提案す
る。この光導波路モード同期ファイバレーザ装置におい
ては、前記光変調器が変調器駆動用パルスジェネレータ
に接続されていると好ましい。According to the present invention, there is provided an optical modulator for modulating light at a predetermined frequency, an optical amplifier for amplifying the modulated light, and an optical amplifier for amplifying the modulated light. A light pulse having a predetermined repetition period, comprising: a demultiplexer for extracting the emitted light to the outside; and an optical waveguide for optically coupling the optical modulator, the optical amplifier, and the demultiplexer to each other to form a ring laser. An optical waveguide mode-locked fiber laser device for outputting a light, comprising: a spectroscopy element that splits light into a plurality of different wavelengths; a coupling element that multiplexes light from a plurality of optical waveguides; and a plurality of optical modulators. The input side of the plurality of optical modulators is connected to the demultiplexing side of the spectroscopic element, and the output side is connected to the demultiplexer, and outputs light pulses of a plurality of different wavelengths from the demultiplexer. Optical waveguide mode To propose a locked fiber laser device. In this optical waveguide mode-locked fiber laser device, it is preferable that the optical modulator is connected to a modulator driving pulse generator.
【０００５】[0005]
【発明の実施の形態】図１（ａ）は１波長のパルスを発
生させる共振型モード同期ファイバレーザ（以下、リン
グレーザという）を示した概略構成図である。図２に示
した本発明の光導波路モード同期ファイバレーザ装置の
一例は、このリングレーザを基本構成としている。この
リングレーザにおいては、リング状の光ファイバ（光導
波路）１０の途中に光増幅器１、光変調器３、光分波器
６、および光アイソレータ７が挿入されており、光変調
器３には変調器駆動用パルスジェネレータ４が接続され
ている。すなわち、このリングレーザは、リングレーザ
の光に所定の周波数の変調を加える一般的な変調器を、
変調器駆動用パルスジェネレータ４に接続した変調器３
に置き替えたものである。そして、この構成によって、
リングレーザの光に所定の繰り返し周期のパルス状の変
調を加えることにより、発生するパルスの幅（短パルス
化）とパルスの発生のタイミングの調整機能を付加した
ものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1A is a schematic configuration diagram showing a resonant mode-locked fiber laser (hereinafter, referred to as a ring laser) for generating a pulse of one wavelength. An example of the optical waveguide mode-locked fiber laser device of the present invention shown in FIG. 2 has this ring laser as a basic configuration. In this ring laser, an optical amplifier 1, an optical modulator 3, an optical demultiplexer 6, and an optical isolator 7 are inserted in the middle of a ring-shaped optical fiber (optical waveguide) 10. The modulator driving pulse generator 4 is connected. That is, this ring laser is a general modulator that modulates the light of the ring laser at a predetermined frequency,
Modulator 3 connected to modulator driving pulse generator 4
It is replaced. And with this configuration,
By adding pulse-like modulation with a predetermined repetition period to the light of the ring laser, a function of adjusting the width (shortening of the pulse) of the generated pulse and the timing of generating the pulse is added.
【０００６】光分波器６は、ひとつの入力端子とふたつ
の出力端子を有しており、入力端子とひとつの出力端子
が光ファイバ１０に接続されている。また、他方の出力
端子は、このリングレーザにて発生するパルス列を取り
出すものである。光分波器６としては、例えば、後述す
る図４に示した３ｄＢカプラ３０と同様のものが用いら
れる。光ファイバ１０としては、通常、１．３μｍ用シ
ングルモード光ファイバ、分散シフト光ファイバなどの
シングルモード光ファイバが用いられる。The optical demultiplexer 6 has one input terminal and two output terminals, and the input terminal and one output terminal are connected to the optical fiber 10. The other output terminal is for extracting a pulse train generated by the ring laser. As the optical demultiplexer 6, for example, the same one as the 3 dB coupler 30 shown in FIG. 4 described later is used. As the optical fiber 10, a single mode optical fiber such as a 1.3 μm single mode optical fiber or a dispersion shift optical fiber is generally used.
【０００７】光増幅器１としては、例えばエルビウム添
加光ファイバなどの希土類添加光ファイバを用いた光増
幅器が用いられる。希土類添加光ファイバ光増幅器は、
希土類添加光ファイバと、この希土類添加光ファイバに
励起光を入射する励起光源（レーザ）とから概略構成さ
れている。As the optical amplifier 1, for example, an optical amplifier using a rare earth-doped optical fiber such as an erbium-doped optical fiber is used. Rare earth doped optical fiber optical amplifier
It is roughly composed of a rare earth-doped optical fiber and an excitation light source (laser) for injecting excitation light into the rare earth-doped optical fiber.
【０００８】例えばエルビウム添加光ファイバ光増幅器
（以下、ＥＤＦＡと略記する）においては、エルビウム
添加光ファイバに励起光源から０．９８μｍ帯または
１．４８μｍ帯の励起光を入射すると、１．５５μｍ帯
の光が増幅される作用を利用して、１．５５μｍ帯の光
を直接増幅することができる。よって、ＥＤＦＡはパル
スの波長帯が１．５５μｍ帯である場合に好適である。
パルスの波長帯としては、１．５５μｍ帯の他、通常の
シングルモード伝搬で用いられる１．３μｍ帯などが例
示できる。この場合光増幅器１としてはネオジウム添加
光ファイバなどが用いられる。For example, in an erbium-doped optical fiber optical amplifier (hereinafter abbreviated as EDFA), when a pumping light of 0.98 μm band or 1.48 μm band is incident on the erbium-doped optical fiber from a pumping light source, a 1.55 μm band is emitted. By utilizing the function of amplifying light, light in the 1.55 μm band can be directly amplified. Therefore, the EDFA is suitable when the wavelength band of the pulse is the 1.55 μm band.
Examples of the pulse wavelength band include a 1.55 μm band and a 1.3 μm band used in normal single mode propagation. In this case, a neodymium-doped optical fiber or the like is used as the optical amplifier 1.
【０００９】そして、光増幅器１から励起された光パル
スが、光ファイバ１０からなるリング内を周回し、光増
幅器１によって繰り返し増幅されることによってリング
状の共振器（リングレーザ）が構成されている。その結
果、このリングレーザ内には所定の周波数間隔の多数の
縦モードの光が存在する。例えばエルビウム添加光ファ
イバを用いた光増幅器１に、励起光源から０．９８μｍ
帯または１．４８μｍ帯の励起光を入射すると、１．５
５μｍ帯の連続する光が発生する。この光は光ファイバ
１０を伝搬し、再び光増幅器１に至り、増幅される動作
を繰り返す。光アイソレータ７は、光ファイバ１０を伝
搬する光の進行方向を一方向に制御するもので、戻り光
などの影響を低減し、レーザ光の発生効率などの向上さ
せるものである。[0009] The optical pulse pumped from the optical amplifier 1 circulates in the ring of the optical fiber 10 and is repeatedly amplified by the optical amplifier 1 to form a ring-shaped resonator (ring laser). I have. As a result, a large number of longitudinal mode lights with a predetermined frequency interval exist in the ring laser. For example, an optical amplifier 1 using an erbium-doped optical fiber is placed at 0.98 μm
Band or 1.48 μm band excitation light, 1.5
Continuous light in the 5 μm band is generated. This light propagates through the optical fiber 10, reaches the optical amplifier 1 again, and repeats the operation of being amplified. The optical isolator 7 controls the traveling direction of the light propagating through the optical fiber 10 in one direction, reduces the influence of the return light and the like, and improves the laser light generation efficiency and the like.
【００１０】そして、このように増幅された所定の周波
数間隔の光は、光変調器３によって加えられる光変調の
繰り返し周波数と同期すると、全ての縦モードの位相が
縦モード同期発振状態となり、その結果、所定の繰り返
し周期の光パルス列が発生する（パルスレーザ発振）。
このときの光パルス幅は縦モードのスペクトルの包絡線
で定まる発振スペクトルの逆数に対応する。このとき変
調器駆動用パルスジェネレータ４から光変調器３に所定
時間の電気信号が所定間隔で連続的に送られることによ
って、パルスが圧縮されてパルスの幅が調整される。ま
た、電気信号を送るタイミングによってパルスのタイミ
ングが調整される。そして図１（ｂ）に示したように、
一定の幅ｗのパルスが所定間隔で連続的に発生すること
により、パルス列が得られる。ついで、このパルス列は
光分波器６の出力端子から取り出される。When the thus amplified light having a predetermined frequency interval is synchronized with the repetition frequency of the optical modulation applied by the optical modulator 3, all the phases of the longitudinal modes are in the longitudinal mode synchronous oscillation state. As a result, an optical pulse train having a predetermined repetition period is generated (pulse laser oscillation).
The light pulse width at this time corresponds to the reciprocal of the oscillation spectrum determined by the envelope of the spectrum of the longitudinal mode. At this time, an electric signal for a predetermined time is continuously transmitted from the modulator driving pulse generator 4 to the optical modulator 3 at a predetermined interval, whereby the pulse is compressed and the pulse width is adjusted. The timing of the pulse is adjusted by the timing of sending the electric signal. Then, as shown in FIG.
A pulse train is obtained by continuously generating pulses having a constant width w at predetermined intervals. Next, this pulse train is extracted from the output terminal of the optical demultiplexer 6.
【００１１】この基本構成を前提として、図２に示した
本発明の光導波路モード同期ファイバレーザ装置の一例
について説明する。この光導波路モード同期ファイバレ
ーザ装置において、図１に示した基本構成と異なるの
は、光増幅器１と光分波器６との間に、複数の異なる波
長の光を分波（分光）、合波（結合）する分光素子２と
光結合素子５が挿入されているところである。分光素子
２はひとつの入力端子と複数の出力端子を有し、光結合
素子５は複数の入力端子とひとつの出力端子を有してい
る。Based on this basic configuration, an example of the optical waveguide mode-locked fiber laser device of the present invention shown in FIG. 2 will be described. This optical waveguide mode-locked fiber laser device differs from the basic configuration shown in FIG. 1 in that a plurality of lights having different wavelengths are split (separated) between the optical amplifier 1 and the optical splitter 6. Here, the spectroscopic element 2 and the optical coupling element 5 for wave (coupling) are inserted. The spectroscopic element 2 has one input terminal and a plurality of output terminals, and the optical coupling element 5 has a plurality of input terminals and one output terminal.
【００１２】すなわち、リングレーザを構成する光ファ
イバ１０は、これら分光素子２と光結合素子５との間で
複数本の光ファイバ１０.１，１０.２，…，１０.ｍ，
１０．ｎに分岐しており、これらの光ファイバ１０.
１，１０.２，…，１０.ｍ，１０．ｎのそれぞれに光変
調器３.１，３.２，…３.ｍ，３.ｎが挿入され、さらに
これら複数の光変調器３.１，３.２，…３.ｍ，３.ｎ
が、ひとつの変調器駆動用パルスジェネレータ４に接続
されている。そして、リング状の閉ループが分光素子２
と光結合素子５との間で分岐された結果、光ファイバ１
０.１，１０.２，…，１０.ｍ，１０．ｎのそれぞれと
光変調器３.１，３.２，…３.ｍ，３.ｎのそれぞれを構
成要素とし、かつ光増幅器１と光分波器５と光アイソレ
ータ７を共通の構成要素とする、複数のリングレーザが
形成されている。That is, the optical fiber 10 constituting the ring laser includes a plurality of optical fibers 10.1, 10.2,..., 10.m, between the spectral element 2 and the optical coupling element 5.
10. n and these optical fibers 10.
1, 10.2,..., 10.m, 10. ., 3.m, and 3.n are inserted into each of the optical modulators 3.1, 3.2,..., 3.n, and further, the plurality of optical modulators 3.1, 3.2,.
Are connected to one modulator driving pulse generator 4. Then, the ring-shaped closed loop is the spectral element 2
As a result of branching between the optical fiber 1 and the optical coupling element 5, the optical fiber 1
0.1, 10.2, ..., 10.m, 10. n, and each of the optical modulators 3.1, 3.2,..., 3.m, and 3.n, and the optical amplifier 1, the optical demultiplexer 5, and the optical isolator 7 are common components. A plurality of ring lasers.
【００１３】分光素子２、光結合素子５としては、例え
ば図３に示したアレイド・ウェーブガイド・グレーティ
ング（Arrayed Waveguide Grationg）型光合波回路（以
下ＡＷＧと略記する）、あるいは図４に示したような３
ｄＢカプラなどの光合分波）と波長フィルタとを組み合
わせた素子などが用いられる。The spectroscopic element 2 and the optical coupling element 5 are, for example, an arrayed waveguide grating type optical multiplexing circuit (hereinafter abbreviated as AWG) shown in FIG. 3, or as shown in FIG. Three
An element that combines an optical multiplexer / demultiplexer such as a dB coupler) and a wavelength filter is used.
【００１４】図３に示したＡＷＧ２０においては、基板
２１の上に複数の略Ｕ字状のアレイ導波路２２，２２…
が略平行に設けられている。これらのアレイ導波路２２
…においては、隣接するアレイ導波路２２の相互間に導
波路差（光路長差）ΔＬが生じている。また、これらア
レイ導波路２２…の入力側と出力側には、これらのアレ
イ導波路２２…を導波する光が干渉するスラブ導波路２
３ａ，２３ｂが設けられている。前記基板２１はシリコ
ン基板上に石英薄膜層が設けられたもので、アレイ導波
路２２…およびスラブ導波路２３ａ，２３ｂは、そのパ
ターンにそって基板２１の石英薄膜層にゲルマニウムを
ドープして作製したものである。In the AWG 20 shown in FIG. 3, a plurality of substantially U-shaped arrayed waveguides 22, 22,.
Are provided substantially in parallel. These array waveguides 22
.., A waveguide difference (optical path length difference) ΔL is generated between adjacent arrayed waveguides 22. The slab waveguides 2 where the light guided through the array waveguides 22 interferes with the input side and the output side of the array waveguides 22.
3a and 23b are provided. The substrate 21 has a quartz thin film layer provided on a silicon substrate, and the array waveguides 22 and the slab waveguides 23a and 23b are formed by doping germanium into the quartz thin film layer of the substrate 21 according to the pattern. It was done.
【００１５】そして、分光素子２として用いる場合は、
図３に示したように複数のアレイ導波路２２…の一本に
λ1，λ2，…，λnの異なる波長を含む比較的広い波長
幅の光を入力する。この光は、スラブ導波路２３ａにお
いて、このスラブ導波路２３ａよりも出力側のアレイ導
波路２２…に分配される。ついで、これらの光はアレイ
導波路２２…を伝搬するうちに導波路差を生じた後、ス
ラブ導波路２３ｂにおいてこれらの光が干渉して、この
スラブ導波路２３ｂの出力側のアレイ導波路２２…のそ
れぞれに波長λ1，λ2，…，λnの光がそれぞれ分配
（分波）される。光結合素子５として用いる場合は、逆
にアレイ導波路２２…のそれぞれに波長λ1，λ2，…，
λnの光を入力すると、１本のアレイ導波路２２からこ
れらの光が合波したものが得られる。When used as the spectral element 2,
As shown in FIG. 3, light having a relatively wide wavelength width including different wavelengths of λ1, λ2,..., Λn is input to one of the plurality of arrayed waveguides 22. This light is distributed to the array waveguides 22 on the output side of the slab waveguide 23a in the slab waveguide 23a. Then, these lights generate a waveguide difference while propagating through the array waveguides 22... Then, these lights interfere with each other in the slab waveguide 23b, and the array waveguide 22 on the output side of the slab waveguide 23b is output. , Are respectively distributed (demultiplexed). When used as the optical coupling element 5, conversely, wavelengths λ1, λ2,.
When light of .lambda.n is input, a combination of these lights is obtained from one arrayed waveguide 22. FIG.
【００１６】つぎに、図４に示した３ｄＢカプラと波長
フィルタとを組み合わせた素子を分光素子２として用い
る場合について説明する。この素子においては、ひとつ
の入力端子とふたつの出力端子を有する１×２の３ｄＢ
カプラ３０が用いられる。３ｄＢカプラ３０としては、
例えば融着延伸型の通常のものが用いられる。融着延伸
型の３ｄＢカプラは、例えば２本の光ファイバ素線の一
部の被覆層を除去してクラッドを露出させ、ついでこれ
らのクラッドの位置を揃えて並列させ、その長さ方向の
中央付近を加熱し、融着させるとともに、長さ方向に延
伸して光分岐結合部を形成したものである。このカプラ
は４つの端子を有しているため、ひとつの端子を常法に
よって無反射終端処理して用いる。Next, a case where an element obtained by combining the 3 dB coupler and the wavelength filter shown in FIG. In this element, 1 × 2 3 dB having one input terminal and two output terminals
A coupler 30 is used. As the 3 dB coupler 30,
For example, a usual fusion-stretch type is used. For example, the fusion-stretched 3 dB coupler removes a part of the coating layer of two optical fiber strands to expose the cladding, and then aligns the claddings and arranges them in parallel. The vicinity is heated and fused, and stretched in the length direction to form a light branching / coupling portion. Since this coupler has four terminals, one terminal is subjected to non-reflection termination processing by a conventional method and used.
【００１７】この例においては、３ｄＢカプラ３０を３
段接続してなる８つの波長の光を合波する素子について
説明する。３ｄＢカプラ３０の接続段数は特に限定する
ものではなく、分波する波長数によって適宜変更可能で
ある。In this example, the 3 dB coupler 30 is
A description will be given of an element that multiplexes light of eight wavelengths that are connected in stages. The number of connection stages of the 3 dB coupler 30 is not particularly limited, and can be appropriately changed depending on the number of wavelengths to be demultiplexed.
【００１８】図４に示したように、１段目のひとつの３
ｄＢカプラ３０のふたつの出力端子には、それぞれ２段
目のふたつの３ｄＢカプラ３０の入力端子が接続されて
いる。さらに２段目の３ｄＢカプラ３０の出力端子に
は、それぞれ３段目の４つの３ｄＢカプラ３０の入力端
子が接続されて、ひとつの入力端子と８つの出力端子が
構成されている。また、これら８つの出力端子のそれぞ
れには、波長λ1，λ2，…，λnの光のみを透過する波
長フィルタ３１…が挿入されている。波長フィルタ３１
としては、例えば誘電体多層膜フィルタや、光ファイバ
グレーティングなどが用いられる。As shown in FIG. 4, one of the first stage 3
The two output terminals of the dB coupler 30 are connected to the input terminals of the two 3 dB couplers 30 in the second stage, respectively. Furthermore, the input terminals of the four 3 dB couplers 30 of the third stage are connected to the output terminals of the 3 dB coupler 30 of the second stage, respectively, thereby forming one input terminal and eight output terminals. Each of these eight output terminals is provided with a wavelength filter 31 that transmits only light of wavelengths λ1, λ2,. Wavelength filter 31
For example, a dielectric multilayer filter or an optical fiber grating is used.
【００１９】そして、１段目の３ｄＢカプラ３０の入力
端子にλ1，λ2，…，λnの波長を含む比較的広い波長
幅の光を入射する。すると、１〜３段目の３ｄＢカプラ
３０において、これらの光が８つ出力端子に分配され、
波長フィルタ３１の作用によって、８つの出力端子のそ
れぞれから波長λ1，λ2，…，λnの光が得られる。光
結合素子５として用いる場合は、逆に３段目の波長フィ
ルタ３１…が設けられている８つの端子から、それぞれ
波長λ1，λ2，…，λnの光を入力すると、１段目の３
ｄＢカプラ３０からこれらの光が合波した光が得られ
る。Then, light having a relatively wide wavelength width including wavelengths of λ1, λ2,..., Λn is incident on the input terminal of the 3 dB coupler 30 of the first stage. Then, in the first to third stages of the 3 dB coupler 30, these lights are distributed to eight output terminals,
By the operation of the wavelength filter 31, light of wavelengths λ1, λ2,..., Λn is obtained from each of the eight output terminals. When used as the optical coupling element 5, conversely, when light of wavelengths λ1, λ2,..., Λn is input from eight terminals provided with the third-stage wavelength filters 31,.
Light obtained by combining these lights is obtained from the dB coupler 30.
【００２０】分光素子２、光結合素子５は、波長間隔が
０．４ｎｍ以下程度の比較的近接している複数の波長の
光を分波、合波することができる高分解能の分波特性を
有する素子であれば、上述のものに限定することはな
い。波長多重するパルスの波長間隔は例えば０．４〜
０．８ｎｍ、波長数は２〜数十とされる。The spectroscopic element 2 and the optical coupling element 5 have a high resolution demultiplexing characteristic capable of demultiplexing and multiplexing light of a plurality of wavelengths relatively close to each other with a wavelength interval of about 0.4 nm or less. The device is not limited to the above as long as it has the following. The wavelength interval of the wavelength-multiplexed pulse is, for example, 0.4 to
0.8 nm, the number of wavelengths is 2 to several tens.
【００２１】ところで、光増幅器１として用いられる希
土類添加光ファイバ光増幅器においては、励起光の波長
幅にあまり関係なく、１．５５μｍ帯では波長幅が広く
なる。これは、レーザ発振に寄与する上準位が幅の広い
バンドとなっているためである。例えばＥＤＦＡにおい
て用いられる０．９８μｍ帯の励起光の波長幅は数ｎｍ
程度であり、１．４８μｍ帯の励起光の波長幅は１．４
５〜１．４９μｍ程度である。また、これらの励起光に
よって得られる光の波長は約１５２０〜１６００ｎｍで
ある。なお、一般に１．５５μｍ帯の波長多重で用いら
れている帯域は１５３０〜１５６０ｎｍが主流である。Incidentally, in the rare earth-doped optical fiber optical amplifier used as the optical amplifier 1, the wavelength width becomes wide in the 1.55 μm band regardless of the wavelength width of the pump light. This is because the upper level contributing to laser oscillation is a wide band. For example, the wavelength width of the excitation light in the 0.98 μm band used in the EDFA is several nm.
And the wavelength width of the excitation light in the 1.48 μm band is 1.4.
It is about 5 to 1.49 μm. The wavelength of light obtained by these excitation lights is about 1520 to 1600 nm. Generally, the main band used in wavelength multiplexing of the 1.55 μm band is 1530 to 1560 nm.
【００２２】そこで、図２に示した装置において、光増
幅器１の励起光源から励起光を入力すると、比較的広い
波長帯の連続するレーザ光が発生し、光ファイバ１０を
伝搬し、再び光増幅器１に至り、増幅される。そして、
この光は分光素子２にて複数本の光ファイバ１０.１，
…，１０.ｎにそれぞれ分波される。そして、これらの
光ファイバ１０.１，…，１０.ｎと光変調器３．１，
…，３.ｎによって構成されるリングレーザによって、
それぞれのリングレーザの共振周波数と同期したパルス
が発生する。Therefore, in the apparatus shown in FIG. 2, when pumping light is input from the pumping light source of the optical amplifier 1, continuous laser light in a relatively wide wavelength band is generated, propagates through the optical fiber 10, and is again transmitted to the optical amplifier. 1 and is amplified. And
This light is transmitted to a plurality of optical fibers 10.1,
.., 10.n. The optical fibers 10.1,..., 10.n and the optical modulators 3.1, 3.1,.
, 3.n by the ring laser
A pulse synchronized with the resonance frequency of each ring laser is generated.
【００２３】このとき、上述の図１（ａ）に示した単体
のリングレーザと同様の条件の光パルスが発生するの
で、同様の動作を各光変調器３．１，…，３.ｎに対し
て最適な条件で行うことにより、各波長のパルスの幅を
短く、かつ等しくする。このときのパルスの幅は、高速
用途においては通常数ｐｓ〜サブｐｓとされる。At this time, an optical pulse is generated under the same conditions as those of the single ring laser shown in FIG. 1A, and the same operation is performed on each of the optical modulators 3.1,..., 3.n. By performing the process under the optimum conditions, the pulse width of each wavelength is made shorter and equal. The pulse width at this time is usually several ps to sub-ps for high-speed applications.
【００２４】変調器駆動用パルスジェネレータ４は、さ
らにこれらのパルスのタイミングを調整する。すなわ
ち、この変調器駆動用パルスジェネレータ４によって同
期をとりながら光変調器３…に電気信号を送ると、同じ
タイミングで複数の波長のパルスを発生させることがで
きる。本発明において、複数の波長のパルスのタイミン
グをあわせることは必須ではなく、必要に応じて調整さ
れる。変調器駆動用パルスジェネレータ４からそれぞれ
の光変調器３…にタイミングをずらして電気信号を送る
ことによって、複数の波長のパルスのタイミングをずら
すことができる。変調器駆動用パルスジェネレータの数
はひとつに限定するものではなく、光変調器３.１，
…，３.ｎのそれぞれにひとつずつ変調器駆動用パルス
ジェネレータ４を接続することができるが、コストの観
点からひとつとする方が有利である。The modulator driving pulse generator 4 further adjusts the timing of these pulses. That is, when an electric signal is transmitted to the optical modulators 3 while synchronizing with the modulator driving pulse generator 4, pulses of a plurality of wavelengths can be generated at the same timing. In the present invention, it is not essential to match the timings of pulses of a plurality of wavelengths, but they are adjusted as needed. The timing of pulses of a plurality of wavelengths can be shifted by sending an electrical signal from the modulator driving pulse generator 4 to each of the optical modulators 3 with shifted timing. The number of pulse generators for driving the modulator is not limited to one, and the light modulators 3.1,
, 3.n can be connected to the modulator driving pulse generator 4 one by one, but it is more advantageous to use one from the viewpoint of cost.
【００２５】上述のように、複数の波長のパルスの幅を
等しくするように制御し、各波長のモードの位相の関係
が一定になるように制御（変調）することをモードロッ
ク技術という。本発明においてはこのモードロック技術
を適用したモードロックリングレーザを用いることによ
って、等しい幅の複数の波長のパルス列を発生させるこ
とができる。As described above, controlling (modulating) the pulse widths of a plurality of wavelengths so as to make them equal in width and controlling (modulating) such that the phase relationship between the modes of each wavelength becomes constant is called a mode lock technique. In the present invention, by using a mode-locked ring laser to which this mode-locking technique is applied, it is possible to generate a pulse train of a plurality of wavelengths having the same width.
【００２６】ついで、光変調器３…において発生した複
数波長のパルス列は、光結合素子５にて合波され、光分
波器６の出力端子から波長多重化したパルス列が取り出
される。図５はパルス列の合波を説明したもので、幅と
タイミングが同じ波長λ1のパルス列と波長λ2のパルス
列を合波している。合波した後は、波長スペクトルにお
いてはふたつの波長のピークが得られ、時間と光パワー
との関係においては、λ1のパルス列とλ2のパルス列と
が重なり、合波前と同じ幅とタイミングのパルス列が得
られる。Next, the pulse trains of a plurality of wavelengths generated in the optical modulators 3 are multiplexed by the optical coupling element 5, and a wavelength-multiplexed pulse train is extracted from the output terminal of the optical demultiplexer 6. FIG. 5 illustrates the multiplexing of pulse trains, in which a pulse train of wavelength λ1 and a pulse train of wavelength λ2 having the same width and timing are multiplexed. After multiplexing, peaks of two wavelengths are obtained in the wavelength spectrum, and in relation to time and optical power, the pulse train of λ1 and the pulse train of λ2 overlap, and the pulse train having the same width and timing as before the multiplexing is performed. Is obtained.
【００２７】このように上述の光導波路モード同期ファ
イバレーザ装置においては、リングレーザの光増幅器１
の励起光源を間接的な光源として用いるため、複数の波
長のパルスを発生させる場合も、複数の光源を必要とし
ない。また、リングレーザに、光変調器３によるパルス
発生機能と変調器駆動用パルスジェネレータ４によるパ
ルスの幅とタイミングの調整機能を付加したため、構成
が簡単でコンパクトである。さらに、分光素子２と光結
合素子５を用いて各波長において、パルスの発生と幅の
調整以外、すなわち連続するレーザ光の発生と増幅を共
通 としたため、低コストである。また、光結合素子５
によってリングレーザ内で発生した複数の波長のパルス
列を合波するため、リングレーザから複数のパルス列の
合波光を取り出すことができる。As described above, in the above-mentioned optical waveguide mode-locked fiber laser device, the optical amplifier 1 of the ring laser is used.
Is used as an indirect light source, a plurality of light sources are not required even when generating pulses of a plurality of wavelengths. Further, the ring laser is provided with a pulse generation function by the optical modulator 3 and a pulse width and timing adjustment function by the modulator driving pulse generator 4, so that the configuration is simple and compact. Further, the use of the spectroscopic element 2 and the optical coupling element 5 at each wavelength other than the generation of the pulse and the adjustment of the width, that is, the generation and amplification of continuous laser light are common, so that the cost is low. In addition, the optical coupling element 5
Thus, a pulse train of a plurality of wavelengths generated in the ring laser is multiplexed, so that multiplexed light of a plurality of pulse trains can be extracted from the ring laser.
【００２８】[0028]
【実施例】光増幅器１としてＥＤＦＡを用い、分光素子
２、光結合素子５として図３に示したＡＷＧを用いて図
２に示した光導波路モード同期ファイバレーザ装置と同
様のものを構成した。そして、分光素子２において、１
５５０〜１５５５ｎｍの範囲の０．５ｎｍ間隔の１０の
波長の光（レーザ）を光ファイバ１０…にそれぞれ分配
し、変調器駆動用パルスジェネレータ４から２０ＧＨｚ
の電気信号を光変調器３…に繰り返して同じタイミング
で送った。EXAMPLE An EDFA was used as the optical amplifier 1 and the AWG shown in FIG. 3 was used as the spectroscopy element 2 and the optical coupling element 5 to construct an optical waveguide mode-locked fiber laser device similar to that shown in FIG. Then, in the spectral element 2, 1
The light (laser) of 10 wavelengths in the range of 550 to 1555 nm at 0.5 nm intervals is distributed to the optical fibers 10... And the modulator driving pulse generator 4 outputs 20 GHz.
Are repeatedly transmitted to the optical modulators 3 at the same timing.
【００２９】光結合素子５にて合波した光を光分波器６
から取りだしたところ、それぞれの波長において幅約４
ｐｓのパルス列が発生したことが確認でき、これらのパ
ルス列が多重化したものが得られた。よって、この光導
波路モード同期ファイバレーザ装置においては、幅の小
さいパルスの波長多重化が可能であることが明らかとな
った。なお、このとき波長範囲が狭かっため、変調器駆
動用パルスジェネレータ４により、同じ電気信号で光変
調器３.１，…，３.ｎのそれぞれを駆動することによ
り、それぞれのリングレーザから発生するパルスの幅を
等しくした。The light multiplexed by the optical coupling element 5 is converted into an optical demultiplexer 6.
From each wavelength, the width is about 4 at each wavelength.
It was confirmed that a pulse train of ps was generated, and a multiplex of these pulse trains was obtained. Therefore, it has been clarified that in this optical waveguide mode-locked fiber laser device, wavelength multiplexing of a pulse having a small width is possible. Since the wavelength range is narrow at this time, each of the optical modulators 3.1,..., 3.n is driven by the same electric signal by the modulator driving pulse generator 4 to generate each of the ring lasers. The widths of the pulses were equal.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上説明したように本発明の光導波路モ
ード同期ファイバレーザ装置においては、リング状の光
ファイバによって構成されるリングレーザの光増幅器の
励起光源を間接的な光源として用いるため、複数の波長
のパルスを発生させる場合も、複数の光源を必要としな
い。また、リングレーザに、光変調器によるパルス発生
機能と変調器駆動用パルスジェネレータによるパルスの
幅の調整機能を付加したため、構成が簡単でコンパクト
である。さらに、分光素子と光結合素子を用いて各波長
において、パルスの発生と幅の調整以外、すなわち連続
するレーザ光の発生と増幅を共通としたため、低コスト
である。また、光結合素子によってリングレーザ内で発
生した複数の波長のパルス列を合波するため、リングレ
ーザから複数のパルス列の合波光を取り出すことができ
る。As described above, in the optical waveguide mode-locked fiber laser device of the present invention, since the pumping light source of the optical amplifier of the ring laser constituted by the ring-shaped optical fiber is used as the indirect light source, Does not need a plurality of light sources. In addition, the ring laser is provided with a pulse generation function using an optical modulator and a pulse width adjustment function using a modulator driving pulse generator, so that the configuration is simple and compact. Further, the use of the spectral element and the optical coupling element for each wavelength other than the generation of the pulse and the adjustment of the width, that is, the generation and amplification of the continuous laser light are common, so that the cost is low. In addition, since pulse trains of a plurality of wavelengths generated in the ring laser by the optical coupling element are multiplexed, multiplexed light of the plurality of pulse trains can be extracted from the ring laser.
【図１】 図１（ａ）は１波長のパルスを発生させるリ
ングレーザを示した概略構成図である。図１（ｂ）は図
１（ａ）に示した装置において得られるパルス列を時間
と光パワーの関係で示したグラフである。FIG. 1A is a schematic configuration diagram showing a ring laser that generates a pulse of one wavelength. FIG. 1B is a graph showing a pulse train obtained in the apparatus shown in FIG. 1A in relation to time and optical power.
【図２】 本発明の光導波路モード同期ファイバレーザ
装置の一例を示した概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an optical waveguide mode-locked fiber laser device according to the present invention.
【図３】 ＡＷＧの一例を示した平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an example of an AWG.
【図４】 ３ｄＢカプラと波長フィルタとを組み合わせ
た素子の一例を示した概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an element in which a 3 dB coupler and a wavelength filter are combined.
【図５】 本発明の光導波路モード同期ファイバレーザ
装置にて行われるパルス列の合波の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of multiplexing of a pulse train performed in the optical waveguide mode-locked fiber laser device of the present invention.
１…光増幅器、２…分光素子、３…光変調器、４…変調
器駆動用パルスジェネレータ、５…光合波素子、６…光
分波器、７…光アイソレータ、１０…光ファイバ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical amplifier, 2 ... Dispersion element, 3 ... Optical modulator, 4 ... Modulator drive pulse generator, 5 ... Optical multiplexing element, 6 ... Optical demultiplexer, 7 ... Optical isolator, 10 ... Optical fiber.
Claims (2)
と、この変調された光を増幅する光増幅器と、この増幅
された光を外部に取り出す分波器と、これら光変調器と
光増幅器と分波器とを相互に光学的に結合してリングレ
ーザを形成する光導波路とを備え、所定の繰り返し周期
の光パルスを出力する光導波路モード同期ファイバレー
ザ装置であって、 複数の異なる波長に分波する分光素子と、複数の光導波
路からの光を合波する結合素子と、複数の光変調器とを
有し、これら複数の光変調器の入力側が、前記分光素子
の分波側に接続され、出力側が前記分波器に接続されて
なり、この分波器から複数の異なる波長の光パルスを出
力するものであることを特徴とする光導波路モード同期
ファイバレーザ装置。1. An optical modulator for modulating light at a predetermined frequency, an optical amplifier for amplifying the modulated light, a demultiplexer for extracting the amplified light to the outside, an optical modulator and an optical modulator. An optical waveguide that optically couples the amplifier and the duplexer to each other to form a ring laser, and outputs an optical pulse having a predetermined repetition period. A light-splitting element that splits light into wavelengths, a coupling element that multiplexes light from a plurality of optical waveguides, and a plurality of light modulators. The optical waveguide mode-locked fiber laser device is connected to a side of the optical waveguide, and the output side is connected to the branching filter, and outputs a plurality of light pulses of different wavelengths from the branching filter.
ネレータに接続されていることを特徴とする請求項１に
記載の光導波路モード同期ファイバレーザ装置。2. The optical waveguide mode-locked fiber laser device according to claim 1, wherein the optical modulator is connected to a pulse generator for driving the modulator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11232028A JP2001057453A (en) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | Synchronized optical guide mode fiber laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11232028A JP2001057453A (en) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | Synchronized optical guide mode fiber laser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001057453A true JP2001057453A (en) | 2001-02-27 |
Family
ID=16932845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11232028A Withdrawn JP2001057453A (en) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | Synchronized optical guide mode fiber laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001057453A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100664706B1 (en) | 2004-04-09 | 2007-01-04 | 주식회사 럭스퍼트 | Multi-wavelength multi-channel optical source |
| CN102176104A (en) * | 2011-01-18 | 2011-09-07 | 南京大学 | Tunable time domain dual-optical pulse generating method and generator |
-
1999
- 1999-08-18 JP JP11232028A patent/JP2001057453A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100664706B1 (en) | 2004-04-09 | 2007-01-04 | 주식회사 럭스퍼트 | Multi-wavelength multi-channel optical source |
| CN102176104A (en) * | 2011-01-18 | 2011-09-07 | 南京大学 | Tunable time domain dual-optical pulse generating method and generator |
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|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061107 |