JP3272897B2 - 光パルス発生器 - Google Patents
光パルス発生器Info
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Description
Time Domain Reflectmeter)等の光パルス発生源として
用いて好適な高出力の光パルス発生器に関する。
を表すブロック図であり、この図において、希土類添加
光ファイバ1は、希土類元素(たとえば、エルビウム)
を光ファイバ材料に添加して生成したものである。励起
光源2は、一定の光強度のエネルギを有する励起光を生
成して出力する。励起光源2で生成された励起光は、光
合波器3の入力端子3Aから入力された後、光合波器3
の出力端子3Cから出力され、光アイソレータ7に入力
される。
方向)に対しては光信号を減衰させることなく通過さ
せ、逆方向に(図5では左方向)対しては光信号を減衰
させる素子であり、その出力端には、希土類添加光ファ
イバ1の一端1Aが接続されている。希土類添加光ファ
イバ1の他端1Bには光スイッチ5が接続されている。
光スイッチ5は、光信号を通過または遮断させるため
に、光スイッチ制御器6から出力される制御信号Scに
より制御されて接断される。
イバを介して光スイッチ5の出力端が接続され、その出
力端子4Aに光ファイバを介して光合波器3の入力端子
3Bが接続されている。光スイッチ5が光スイッチ制御
器6からの制御信号Scにより接とされると、光合波器
3→光アイソレータ7→希土類添加光ファイバ1→光ス
イッチ5→光分岐器4→光合波器3の経路で光ループが
形成される。
器6が光スイッチ5を断とするための制御信号Scを光
スイッチ5へ供給すると、光スイッチ5は断とされ、上
記光ループが開放される。この状態において、励起光源
2からの励起光が光合波器3へ入力端子3Aから入力さ
れると、その励起光は、光合波器3の出力端子3Cより
出力され、光アイソレータ7を介して希土類添加光ファ
イバ1へ入力される。希土類添加光ファイバ1に入力さ
れた励起光により、希土類添加光ファイバ1内部には、
エネルギが蓄積される。
を接とするための制御信号Scを光スイッチ5へ短時間
供給すると、光スイッチ5が接とされ、上記光ループが
形成されるので、希土類添加光ファイバ1内部に蓄積さ
れているエネルギは、たとえば、1.55μm帯の波長
を有する光信号として、光ループ内を回り始める。光ル
ープ内を回る光パルスは、希土類添加光ファイバ1内部
で正帰還増幅され、光ループ内を1回回る毎にそのレベ
ルが段階的に増加し、希土類添加光ファイバ1内部に蓄
積されたエネルギが減少するに伴い段階的に減少してい
く。この高出力の光パルスは、光分岐器4の出力端子4
Bから取り出される。
御信号Sc(図6(A)参照)と、光分岐器4の出力端
子4Bから出力される光パルスPop(図6(B)参照)
の波形の一例を示す。光スイッチ5は、制御信号Scが"
H"レベルで接となり、"L"レベルで断となるものとす
る。図6(B)において、Taは、光パルスPopが光ル
ープを一周する時間に対応している。また、Tbは、図
6(A)に示す制御信号Scが"H"レベルとなっている
時間、すなわち、光スイッチ5が接となり光ループが形
成されている時間に対応している。
来の光パルス発生器において、光パルスPopは、光スイ
ッチ5を接とする時間Tb(図6(B)参照)に対し
て、所定レベル以上(たとえば、極大値の1/2)の部
分の幅が狭いとともに、エネルギ(図6(B)の斜線部
分の面積)もそれほど大きくないという欠点があった。
そこで、光パルスPopのパルス幅を広げる必要がある
が、そのためには、光スイッチ5が接となっている時間
Tbを長くしたり、光ループの長さ(光路長)を長くし
たり、あるいは希土類添加光ファイバ1の特性を変更す
ればよい。しかし、上記時間Tbを長くしても、光パル
スPopのパルス幅はある幅以上にはならない。また、希
土類添加光ファイバ1を別の長さや別の特性のものに変
える場合には、その取り替え自体も面倒であるが、その
取り替えに併せて励起光源2から出力する励起光の波長
や出力パワーも調整しなければならず、さらに面倒であ
った。また、光パルスPopは、図6(B)からもわかる
ように、階段状に歪んでいるため、この歪んだ光パルス
Popを、たとえば、OTDRに用いた場合には、実効距
離分解能が悪くなってしまうという欠点があった。そこ
で、光パルスPopの波形整形する必要があるが、そのた
めには希土類添加光ファイバ1や励起光源2の特性を変
えなければならず、面倒であった。
れたもので、希土類添加光ファイバの長さや特性を変更
したり、励起光源の特性や出力パワーを調整することな
く、歪が少なくパルス幅が広く高出力の光パルスが得ら
れる光パルス発生器を提供することを目的とする。
を光ファイバ材料に添加して生成した希土類添加光ファ
イバと、該希土類添加光ファイバを励起する励起光を出
力する励起光源と、第1の入力端に入力される前記励起
光と、第2の入力端に入力される光信号とを合波する光
合波器と、その入力端が前記希土類添加光ファイバの一
端に接続された切換手段と、該切換手段の接断を制御す
る制御手段と、入力端に入力される光信号を分岐して第
1および第2の出力端から出力する光分岐器と、第1お
よび第2の入力端に入力される光信号を合波し、合波さ
れた光信号を第1および第2の出力端から所定の比率で
分岐して出力する光合波分岐器と、一端が前記光合波分
岐器の前記第2の出力端に接続され、他端が前記光合波
分岐器の前記第2の入力端に接続された遅延用光ファイ
バとを備え、前記希土類添加光ファイバと、前記光合波
器と、前記切換手段と、前記光分岐器と、前記光合波分
岐器とにより光ループを形成し、前記制御手段は、前記
切換手段を接とするための制御信号を、前記光信号が前
記光ループを一周する時間とほぼ一致した時間とする立
上り速度で接となるように出力し、前記切換手段は、前
記光信号が前記光ループを一周する時間とほぼ一致する
ように接となることを特徴としている。
とするための制御信号を切換手段へ出力する。これによ
り、切換手段が断となり光ループが開放される。そし
て、励起光源から光合波器の第1の入力端に入射された
励起光は、希土類添加光ファイバへ導かれる。希土類添
加光ファイバ内では、励起光がエネルギに変換されて蓄
積される。つぎに、制御手段は、切換手段を接とするた
めの制御信号を、光信号が光ループを一周する時間とほ
ぼ一致した時間でゆるやかに接となるように出力する。
これにより、切換手段が接となり光ループが形成され
る。希土類添加光ファイバに蓄積されたエネルギは、光
信号に変換されて光ループを回り始める。光合波分岐器
は、その第2の入力端に入力した該光信号を、所定の比
率で分岐して、その第1および第2の出力端から出力す
る。光合波分岐器の第2の出力端から出力された光信号
は、遅延用光ファイバにおいて遅延された後、光合波分
岐器の第2の入力端から入力される。そして、光合波分
岐器の第2の入力端から入力された光信号は、第1の入
力端から入力された光信号と再び所定の比率で分岐さ
れ、第1の出力端からは、パルス幅の広がった光信号が
出力される。このパルス幅が広げられた光信号は、光ル
ープを回るに従い、希土類添加光ファイバ内部で正帰還
増幅され、そのレベルが連続的に増加し、希土類添加光
ファイバに蓄積されたエネルギが減少するに伴い連続的
に減少してゆく。この高出力の光信号は、光パルスとし
て光分岐器の第2の出力端から出力される。
ついて説明する。図1は、この発明の一実施例による光
パルス発生器の構成を表すブロック図であり、この図に
おいて、図5の各部に対応する部分には同一の符号を付
け、その説明を省略する。この図に表す光パルス発生器
においては、光合波器3と光分岐器4との間に、光ファ
イバカプラ200および遅延用光ファイバ100が新た
に設けられている。
200Aに光ファイバを介して光分岐器4の出力端子4
Aが接続され、その出力端子200Cに光ファイバを介
して光合波器3の入力端子3Bが接続されている。ま
た、光ファイバカプラ200は、その入力端子200B
に遅延用光ファイバ100の一端100Aが接続され、
その出力端子200Dに遅延用光ファイバ100の他端
100Bが接続されている。この光ファイバカプラ20
0は、入力端子200Aから入力された光パルスを、た
とえば1:4の比率で分岐して、出力端子200Cおよ
び200Dから出力する。また、遅延用光ファイバ10
0は、入力された光パルスを、ほぼそのパルス幅分遅延
する。これら光ファイバカプラ200と遅延用光ファイ
バ100とは、光サブループを形成している。
制御信号Sc1により接とされると、光合波器3→光アイ
ソレータ7→希土類添加光ファイバ1→光スイッチ5→
光分岐器4→光ファイバカプラ200→光合波器3の経
路で光メインループが形成される。また、光スイッチ制
御器6は、光スイッチ5を接とするための制御信号Sc1
を、光パルスが上記光メインループを一周する時間、す
なわち、光メインループの長さ(光路長)に対応した時
間とする立上がり速度で光スイッチ5がゆるやかに接と
なるように出力する。
器6が光スイッチ5を断とするための制御信号Sc1を光
スイッチ5へ供給すると、光スイッチ5は断とされ、上
記光メインループが開放される。この状態において、励
起光源2からの励起光が光合波器3へ入力端子3Aから
入力されると、その励起光は、光合波器3の出力端子3
Cより出力され、光アイソレータ7を介して希土類添加
光ファイバ1へ入力される。希土類添加光ファイバ1に
入力された励起光により供給されるエネルギは、その内
部に蓄積される。
5を接とするための制御信号Sc1を光スイッチ5へ、光
パルスが光メインループを一周する時間とほぼ一致した
時間で接となるように供給すると、光スイッチ5がゆる
やかに接とされ、上記光メインループが形成されるの
で、希土類添加光ファイバ1内部に蓄積されているエネ
ルギは、たとえば、1.55μmの波長を有する光パル
スに変換されて、光メインループを回り始める。
光ファイバ100とからなる光サブループの動作につい
て説明する。光ファイバカプラ200の入力端子200
Aから、図2(A)に示す波形およびパルス幅T0を有
する光パルスPinが入力されると、その光パルスP
inは、たとえば、1:4の比率で分岐され、出力端子2
00Cおよび200Dから出力される。光ファイバカプ
ラ200の出力端子200Dから出力された光パルス
は、遅延用光ファイバ100において約そのパルス幅分
遅延された後、光ファイバカプラ200に入力端子20
0Bから入力される。そして、光ファイバカプラ200
の入力端子200Bから入力された光パルスは、入力端
子200Aから入力された光パルスと合波され、合波さ
れた光パルスが再び1:4の比率で分岐され、出力端子
200Cからは、図2(B)に示すような、指数関数的
に立ち下がる波形およびパルス幅(n×T0(nは、自
然数))を有する光パルスPoutが出力される。すなわ
ち、上記光サブループは、入力される光パルスPinのパ
ルス幅T0を広げる役割を果たす。
スは、光メインループ内を回るに従い希土類添加光ファ
イバ1内部で正帰還増幅され、そのレベルが連続的に増
加し、希土類添加光ファイバ1内部に蓄積されたエネル
ギが減少するに伴い連続的に減少してゆく。この高出力
の光パルスは、光分岐器4の出力端子4Bから取り出さ
れる。
御信号Sc1(図3(A)参照))と、光分岐器4の出力
端子4Bから出力される光パルスPop1(図3(B)参
照)の波形の一例を示す。光スイッチ5は、制御信号S
c1が"H"レベルで接となり、"L"レベルで断となる。図
3(B)において、Tb1は、図3(A)に示す制御信号
Sc1が"H"レベルになっている時間、すなわち、光スイ
ッチ5が接となり光メインループが形成されている時間
に対応している。また、Th1は、光パルスPop1の半値
幅である。図3と図6とを参照すると、上述した実施例
によれば、階段状に増加・減少する従来の光パルス発生
器に、サブループによるパルス幅拡大回路を併用するこ
とにより、光パルスPop1の半値幅Th1も広くなり、エ
ネルギ(図3(B)の斜線部分の面積)も大きくなるば
かりでなく、変化が連続的で歪の少ない波形が得られる
ことがわかる。
詳記してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。たとえば、図
4に示すように、光メインループ内に長さの異なる石英
系の光ファイバ9a,9b、光スイッチ300、光波器
400および光波長可変フィルタ8を設けて光スイッチ
300を適宜切り換え、光分岐器4の出力端子4Bから
出力される光パルスPop3の光パルス幅を可変するとと
もに、光パルスPop3の波長を可変するように構成して
もよい。なお、図4において、図1の各部に対応する部
分には同一の符号を付け、その説明を省略する。また、
図1および図4の光パルス発生器の構成は、光メインル
ープ内の各構成要素の接続の一例を示したに過ぎない。
したがって、光メインループ内における各構成要素は、
どのような順序で接続してもよい。
バの長さや特性を変更したり、励起光源の特性や出力パ
ワーを調整することなく、歪が少なくパルス幅が広く高
出力の光パルスが得ることができるという効果がある。
成を表すブロック図である。
の波形図である。
および光パルスPop1の波形の一例を表す図である。
生器の構成を表すブロック図である。
図である。
および光パルスPopの波形の一例を表す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 希土類元素を光ファイバ材料に添加して
生成した希土類添加光ファイバと、 該希土類添加光ファイバを励起する励起光を出力する励
起光源と、 第1の入力端に入力される前記励起光と、第2の入力端
に入力される光信号とを合波する光合波器と、 その入力端が前記希土類添加光ファイバの一端に接続さ
れた切換手段と、 該切換手段の接断を制御する制御手段と、 入力端に入力される光信号を分岐して第1および第2の
出力端から出力する光分岐器と、 第1および第2の入力端に入力される光信号を合波し、
合波された光信号を第1および第2の出力端から所定の
比率で分岐して出力する光合波分岐器と、 一端が前記光合波分岐器の前記第2の出力端に接続さ
れ、他端が前記光合波分岐器の前記第2の入力端に接続
された遅延用光ファイバとを備え、 前記希土類添加光ファイバと、前記光合波器と、前記切
換手段と、前記光分岐器と、前記光合波分岐器とにより
光ループを形成し、 前記制御手段は、前記切換手段を接とするための制御信
号を、前記光信号が前記光ループを一周する時間とほぼ
一致した時間とする立上り速度で接となるように出力
し、前記切換手段は、前記光信号が前記光ループを一周
する時間とほぼ一致するように接となることを特徴とす
る光パルス発生器。
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電子情報通信学会秋季大会講演論文集,分冊4,P4−171 |
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