JP3363950B2 - モード同期レーザ装置 - Google Patents
モード同期レーザ装置Info
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- JP3363950B2 JP3363950B2 JP15690893A JP15690893A JP3363950B2 JP 3363950 B2 JP3363950 B2 JP 3363950B2 JP 15690893 A JP15690893 A JP 15690893A JP 15690893 A JP15690893 A JP 15690893A JP 3363950 B2 JP3363950 B2 JP 3363950B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信、光計測等に使
用されるパルスレーザを発生するモード同期レーザ装置
に関するものである。
用されるパルスレーザを発生するモード同期レーザ装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、モード同期レーザ装置は、超短光
パルス（フェムト秒領域）発生や、トランスフォームリ
ミットな光パルス（時間バンド幅が最小となる光パル
ス）発生が可能である等の利点を有しており、特に波長
可変性を有するモード同期レーザ装置は、大容量、長距
離光通信や高速光計測等の応用に非常に有望であるた
め、これまで活発に研究開発が進められている（参考文
献 S.Kawanishi et al.:'100Gbit/s,50km optical tra
nsmission employing all-optical multi/demultiplexi
ng and PLC timing extraction',in Technical Digest
of OFC'93, No.PD2,1993,pp.13-16 ）。
パルス（フェムト秒領域）発生や、トランスフォームリ
ミットな光パルス（時間バンド幅が最小となる光パル
ス）発生が可能である等の利点を有しており、特に波長
可変性を有するモード同期レーザ装置は、大容量、長距
離光通信や高速光計測等の応用に非常に有望であるた
め、これまで活発に研究開発が進められている（参考文
献 S.Kawanishi et al.:'100Gbit/s,50km optical tra
nsmission employing all-optical multi/demultiplexi
ng and PLC timing extraction',in Technical Digest
of OFC'93, No.PD2,1993,pp.13-16 ）。
【０００３】図２は従来の波長可変モード同期レーザ装
置の一例を示す構成図である（参考文献 R.P.Davey et
al.:'High-speed mode-locked, tunable, integrated
Erbium fiber laser', Electron. Lett., 1992,28,pp.4
82-484）。図において、101は光の損失あるいは位相を
所定の周波数で変調する光変調手段、106 は光変調手段
101 の駆動電源、102 は光変調手段101 によって変調さ
れた光パルスを増幅する光増幅手段、103 は光パルスの
進行方向を規定し反射戻り光を遮断する光アイソレー
タ、104 は増幅された光パルスを外部に取り出す光分岐
手段、105 は上記各デバイスを光学的に結合する光結合
手段、108 は透過波長を光増幅手段102 の利得スペクト
ル幅内で変化させる波長可変手段である。
置の一例を示す構成図である（参考文献 R.P.Davey et
al.:'High-speed mode-locked, tunable, integrated
Erbium fiber laser', Electron. Lett., 1992,28,pp.4
82-484）。図において、101は光の損失あるいは位相を
所定の周波数で変調する光変調手段、106 は光変調手段
101 の駆動電源、102 は光変調手段101 によって変調さ
れた光パルスを増幅する光増幅手段、103 は光パルスの
進行方向を規定し反射戻り光を遮断する光アイソレー
タ、104 は増幅された光パルスを外部に取り出す光分岐
手段、105 は上記各デバイスを光学的に結合する光結合
手段、108 は透過波長を光増幅手段102 の利得スペクト
ル幅内で変化させる波長可変手段である。
【０００４】光変調手段101 としては、主としてＬｉＮ
ｂＯ3 等の電気光学効果を利用した変調器や半導体を用
いたＬＤ増幅器や電界吸収型変調器等が用いられる。
ｂＯ3 等の電気光学効果を利用した変調器や半導体を用
いたＬＤ増幅器や電界吸収型変調器等が用いられる。
【０００５】光増幅手段102 としては、主にＥr やＮd
等の希土類を添加した周知の希土類ドープ光ファイバ増
幅器や半導体レーザ増幅器が主として用いられる。
等の希土類を添加した周知の希土類ドープ光ファイバ増
幅器や半導体レーザ増幅器が主として用いられる。
【０００６】図３の (a)乃至 (c)は希土類ドープ光ファ
イバ増幅器を示した構成図であり、(a)(b)(c) はそれぞ
れ後方励起、前方励起、双方向励起の場合を示してい
る。図３において、501 は希土類ドープ光ファイバ（以
下、ＲＤＦと称する）、502 はＲＤＦを励起する励起光
源、503 は励起光源502 からの励起光と光パルスを合波
してＲＤＦ501 に入射する波長合波器である。
イバ増幅器を示した構成図であり、(a)(b)(c) はそれぞ
れ後方励起、前方励起、双方向励起の場合を示してい
る。図３において、501 は希土類ドープ光ファイバ（以
下、ＲＤＦと称する）、502 はＲＤＦを励起する励起光
源、503 は励起光源502 からの励起光と光パルスを合波
してＲＤＦ501 に入射する波長合波器である。
【０００７】図４は半導体レーザ増幅器を示した構成図
であり、図中、601 は半導体レーザ増幅器（以下、ＬＤ
増幅器と称する）、602 はＬＤ増幅器601 の励起電流源
である。
であり、図中、601 は半導体レーザ増幅器（以下、ＬＤ
増幅器と称する）、602 はＬＤ増幅器601 の励起電流源
である。
【０００８】光結合手段105 としては、光ファイバや、
平面基板に形成されたチャネル型光導波路（参考文献
Y.Hibino et al.:'Silica-based optical waveguide ri
ng laser integrated with semiconductor laser ampli
fier on Si substrate', Electron. Lett., 1992, 28,
pp.1932-1933）が使用できる。
平面基板に形成されたチャネル型光導波路（参考文献
Y.Hibino et al.:'Silica-based optical waveguide ri
ng laser integrated with semiconductor laser ampli
fier on Si substrate', Electron. Lett., 1992, 28,
pp.1932-1933）が使用できる。
【０００９】ここで、図５の(a)(b)を参照して、従来の
モード同期レーザの動作原理について説明する。図５の
(a) はモード同期で得られる代表的なスペクトル特性を
表す図であり、図５の(b)はその時間特性を示す図であ
る。図２において、光変調手段101 、光増幅手段102 、
光アイソレータ103 、光分岐手段104 、波長可変手段10
8 は光結合手段105 を介してリング状に結合され、リン
グ共振器が構成されている。ここで、リング共振器の光
路長Ｒは、リング共振器の各構成要素の物理長をＬと
し、屈折率をｎとすると、それぞれの屈折率ｎiにそれ
ぞれの物理的な長さ（物理長）Ｌiを乗算した値（それ
ぞれの光路長）の和となり、 Ｒ＝ΣｎiＬi …(1) 前記 (1)式によって表される。
モード同期レーザの動作原理について説明する。図５の
(a) はモード同期で得られる代表的なスペクトル特性を
表す図であり、図５の(b)はその時間特性を示す図であ
る。図２において、光変調手段101 、光増幅手段102 、
光アイソレータ103 、光分岐手段104 、波長可変手段10
8 は光結合手段105 を介してリング状に結合され、リン
グ共振器が構成されている。ここで、リング共振器の光
路長Ｒは、リング共振器の各構成要素の物理長をＬと
し、屈折率をｎとすると、それぞれの屈折率ｎiにそれ
ぞれの物理的な長さ（物理長）Ｌiを乗算した値（それ
ぞれの光路長）の和となり、 Ｒ＝ΣｎiＬi …(1) 前記 (1)式によって表される。
【００１０】さらに、リング共振器では、次式で与えら
れる周波数間隔をもつ多数の縦モード（ｆｒ＝ｃ／Ｒ：
ｃは光速度）が存在する。ここで、リング共振器内の光
変調手段101 で縦モード周波数間隔と同じ繰り返し周波
数ｆm の光変調を加えると、周波数ｆm は、 ｆm ＝ｆr ＝ｃ／Ｒ …(2) 前記 (2)式によって表される。
れる周波数間隔をもつ多数の縦モード（ｆｒ＝ｃ／Ｒ：
ｃは光速度）が存在する。ここで、リング共振器内の光
変調手段101 で縦モード周波数間隔と同じ繰り返し周波
数ｆm の光変調を加えると、周波数ｆm は、 ｆm ＝ｆr ＝ｃ／Ｒ …(2) 前記 (2)式によって表される。
【００１１】この時、図５の(a) に示すように、周波数
間隔ｆr の全ての縦モードの位相が揃うモード同期発振
状態となり、図５の(b) に示すように繰り返し周期１／
ｆrの光パルス列が得られる。なお、パルス幅は、多数
の縦モードスペクトルの包絡線で定まる発振スペクトル
幅δνの逆数に対応し、このスペクトル包絡線の中心が
中心波長（周波数ν0 ）となる。また、周波数ｆm が周
波数ｆr の整数倍の場合は、次の (3)式に示す高調波の
モード同期条件 ｆm ＝Ｎ・ｆr ＝Ｎ・ｃ／Ｒ …(3) が成立し、繰り返し周期１／（Ｎ・ｆr ）の光パルス列
が得られる。ここでＮは自然数である。
間隔ｆr の全ての縦モードの位相が揃うモード同期発振
状態となり、図５の(b) に示すように繰り返し周期１／
ｆrの光パルス列が得られる。なお、パルス幅は、多数
の縦モードスペクトルの包絡線で定まる発振スペクトル
幅δνの逆数に対応し、このスペクトル包絡線の中心が
中心波長（周波数ν0 ）となる。また、周波数ｆm が周
波数ｆr の整数倍の場合は、次の (3)式に示す高調波の
モード同期条件 ｆm ＝Ｎ・ｆr ＝Ｎ・ｃ／Ｒ …(3) が成立し、繰り返し周期１／（Ｎ・ｆr ）の光パルス列
が得られる。ここでＮは自然数である。
【００１２】一般に、このモード同期レーザ装置で用い
られる光増幅器102 の利得スペクトル幅（共振器一周の
利得が１以上となる波長帯域）はこの発振スペクトル幅
δνに比べて広くなる。例えば、Ｅｒドープファイバ増
幅器を用いた場合、発振スペクトル幅δνが1.5 μm 帯
で100GHz程度（波長にすると約1nm ）となるのに対し
て、利得スペクトル幅は2THz以上（波長にすると約20nm
以上）となる。この光増幅手段102 が有する広帯域の利
得スペクトル幅内の任意の波長で発振を可能とするため
に、波長可変手段108 が用いられる。
られる光増幅器102 の利得スペクトル幅（共振器一周の
利得が１以上となる波長帯域）はこの発振スペクトル幅
δνに比べて広くなる。例えば、Ｅｒドープファイバ増
幅器を用いた場合、発振スペクトル幅δνが1.5 μm 帯
で100GHz程度（波長にすると約1nm ）となるのに対し
て、利得スペクトル幅は2THz以上（波長にすると約20nm
以上）となる。この光増幅手段102 が有する広帯域の利
得スペクトル幅内の任意の波長で発振を可能とするため
に、波長可変手段108 が用いられる。
【００１３】この波長可変手段108 としては、従来、図
６に示すような誘電体多層膜からなる光学バンドパスフ
ィルタが用いられている。図中、401 が誘電体多層膜フ
ィルタであり、402 は光学レンズ、θは光の進行方向に
垂直な面と誘電体多層膜フィルタ401 とのなす角度であ
る。この誘電体多層膜フィルタ401 への入射角度θを変
化させると、透過ピーク波長λｐが変化する。一般にバ
ンド幅0.5 〜3nm 、可変波長幅50nm程度が可能である。
従って、モード同期レーザ装置においてこの波長可変手
段108 を用いることにより、発振波長を透過ピーク波長
λｐに設定することができ、光増幅手段102 の利得スペ
クトル幅内で発振波長を変化させることができる。
６に示すような誘電体多層膜からなる光学バンドパスフ
ィルタが用いられている。図中、401 が誘電体多層膜フ
ィルタであり、402 は光学レンズ、θは光の進行方向に
垂直な面と誘電体多層膜フィルタ401 とのなす角度であ
る。この誘電体多層膜フィルタ401 への入射角度θを変
化させると、透過ピーク波長λｐが変化する。一般にバ
ンド幅0.5 〜3nm 、可変波長幅50nm程度が可能である。
従って、モード同期レーザ装置においてこの波長可変手
段108 を用いることにより、発振波長を透過ピーク波長
λｐに設定することができ、光増幅手段102 の利得スペ
クトル幅内で発振波長を変化させることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来のモード
同期レーザ装置においては、波長可変手段108 により発
振波長を選択することができるが、各発振波長におい
て、前記 (2)式又は (3)式のモード同期条件を満足しな
ければならない。また、発振波長が変化すると、共振器
の屈折率ｎの波長分散によって光路長Ｒが変化してしま
う。これにより縦モード周波数間隔ｆr が変化するた
め、光変調器の繰り返し周波数ｆm と一致しなくなり、
モード同期条件からずれてしまう。このため、前述した
従来の装置では、駆動電源106 によって、繰り返し周波
数ｆm を縦モード周波数間隔ｆr と一致するように調整
することによりモード同期条件を達成していた。
同期レーザ装置においては、波長可変手段108 により発
振波長を選択することができるが、各発振波長におい
て、前記 (2)式又は (3)式のモード同期条件を満足しな
ければならない。また、発振波長が変化すると、共振器
の屈折率ｎの波長分散によって光路長Ｒが変化してしま
う。これにより縦モード周波数間隔ｆr が変化するた
め、光変調器の繰り返し周波数ｆm と一致しなくなり、
モード同期条件からずれてしまう。このため、前述した
従来の装置では、駆動電源106 によって、繰り返し周波
数ｆm を縦モード周波数間隔ｆr と一致するように調整
することによりモード同期条件を達成していた。
【００１５】しかしながら繰り返し周波数ｆm が変化す
ると、発生光パルスの繰り返し周波数が変化し、外部と
の同期がとれなくなるため、所望の繰り返し周波数を必
要とする上記の光通信や光計測等への適用が困難である
という欠点があった。
ると、発生光パルスの繰り返し周波数が変化し、外部と
の同期がとれなくなるため、所望の繰り返し周波数を必
要とする上記の光通信や光計測等への適用が困難である
という欠点があった。
【００１６】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたものであり、繰り返し周波数ｆm を変化さ
せることなく発振波長を変化させることができるモード
同期レーザ装置を提供することを目的とする。
してなされたものであり、繰り返し周波数ｆm を変化さ
せることなく発振波長を変化させることができるモード
同期レーザ装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、請求項１記載のモード同期レーザ装置
は、光の損失あるいは位相を所定の周波数で変調する光
変調手段と、変調された光パルスを増幅する光増幅手段
と、前記光パルスを外部に取り出す光分岐手段と、前記
各手段を互いに光学的に結合してリング型共振器を形成
する光結合手段とを備えたリング型のモード同期レーザ
装置において、透過波長を変化させることにより前記モ
ード同期レーザ装置の発振波長を制御する波長・光路長
変化手段を一つ以上備え、前記波長・光路長変化手段
は、前記発振波長の変化に対して共振器の全光路長が変
化しないように透過波長と光路長とを単一の制御信号に
よって同時に制御することを特徴とする。
成するために、請求項１記載のモード同期レーザ装置
は、光の損失あるいは位相を所定の周波数で変調する光
変調手段と、変調された光パルスを増幅する光増幅手段
と、前記光パルスを外部に取り出す光分岐手段と、前記
各手段を互いに光学的に結合してリング型共振器を形成
する光結合手段とを備えたリング型のモード同期レーザ
装置において、透過波長を変化させることにより前記モ
ード同期レーザ装置の発振波長を制御する波長・光路長
変化手段を一つ以上備え、前記波長・光路長変化手段
は、前記発振波長の変化に対して共振器の全光路長が変
化しないように透過波長と光路長とを単一の制御信号に
よって同時に制御することを特徴とする。
【００１８】また、請求項２記載のモード同期レーザ装
置は、光の損失あるいは位相を所定の周波数で変調する
光変調手段と、変調された光パルスを増幅する光増幅手
段と、入射の大部分を反射させる２つの光反射手段と、
前記２つの光反射手段を両端に配置しその間に前記光変
調手段および光増幅手段を配置して光学的に結合してフ
ァブリ・ペロ型共振器を形成する光結合手段とを備えた
ファブリ・ペロ型モード同期レーザ装置において、透過
波長を変化させることにより前記モード同期レーザ装置
の発振波長を制御する波長・光路長変化手段を一つ以上
備え、前記波長・光路長変化手段は、前記発振波長の変
化に対して共振器の全光路長が変化しないように透過波
長と光路長とを単一の制御信号によって同時に制御する
ことを特徴とする。
置は、光の損失あるいは位相を所定の周波数で変調する
光変調手段と、変調された光パルスを増幅する光増幅手
段と、入射の大部分を反射させる２つの光反射手段と、
前記２つの光反射手段を両端に配置しその間に前記光変
調手段および光増幅手段を配置して光学的に結合してフ
ァブリ・ペロ型共振器を形成する光結合手段とを備えた
ファブリ・ペロ型モード同期レーザ装置において、透過
波長を変化させることにより前記モード同期レーザ装置
の発振波長を制御する波長・光路長変化手段を一つ以上
備え、前記波長・光路長変化手段は、前記発振波長の変
化に対して共振器の全光路長が変化しないように透過波
長と光路長とを単一の制御信号によって同時に制御する
ことを特徴とする。
【００１９】
【作用】本発明の請求項１によれば、単一の制御信号に
より透過波長および光路長が同時に変化する波長・光路
長変化手段をリング型共振器内に備えたことで、繰り返
し周波数を変化させることなくリング型のモード同期レ
ーザ装置の発振波長を光増幅手段の利得スペクトル幅内
で変化させることができる。
より透過波長および光路長が同時に変化する波長・光路
長変化手段をリング型共振器内に備えたことで、繰り返
し周波数を変化させることなくリング型のモード同期レ
ーザ装置の発振波長を光増幅手段の利得スペクトル幅内
で変化させることができる。
【００２０】また、請求項２によれば、単一の制御信号
により透過波長および光路長が同時に変化する波長・光
路長変化手段をファブリ・ペロ型共振器内に備えたこと
で、繰り返し周波数を変化させることなくファブリ・ペ
ロ型のモード同期レーザ装置の発振波長を光増幅手段の
利得スペクトル幅内で変化させることができる。
により透過波長および光路長が同時に変化する波長・光
路長変化手段をファブリ・ペロ型共振器内に備えたこと
で、繰り返し周波数を変化させることなくファブリ・ペ
ロ型のモード同期レーザ装置の発振波長を光増幅手段の
利得スペクトル幅内で変化させることができる。
【００２１】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。図１は本発明の第１の実施例であるリング型の
波長可変モード同期光ファイバレーザ装置を示す構成図
である。図において、前述した従来例と同一構成部分は
同一符号をもって表しその説明を省略する。また、従来
例と第１の実施例との相違点は、従来例における波長可
変手段108 に代えて波長・光路長変化手段107 を備えた
点にある。即ち、図１において、101 〜106 は、それぞ
れ従来例と同様に、光変調手段、光増幅手段、光アイソ
レータ、光分岐手段、光結合手段および光変調手段の駆
動電源である。107 は透過波長および光路長を同時に変
化することができる波長・光路長変化手段である。この
波長・光路長変化手段107 としては、具体的には、例え
ば液晶や電気光学材料（ＬｉＮｂＯ3 等）を用いたエタ
ロン型波長可変フィルタを使用することができる。
明する。図１は本発明の第１の実施例であるリング型の
波長可変モード同期光ファイバレーザ装置を示す構成図
である。図において、前述した従来例と同一構成部分は
同一符号をもって表しその説明を省略する。また、従来
例と第１の実施例との相違点は、従来例における波長可
変手段108 に代えて波長・光路長変化手段107 を備えた
点にある。即ち、図１において、101 〜106 は、それぞ
れ従来例と同様に、光変調手段、光増幅手段、光アイソ
レータ、光分岐手段、光結合手段および光変調手段の駆
動電源である。107 は透過波長および光路長を同時に変
化することができる波長・光路長変化手段である。この
波長・光路長変化手段107 としては、具体的には、例え
ば液晶や電気光学材料（ＬｉＮｂＯ3 等）を用いたエタ
ロン型波長可変フィルタを使用することができる。
【００２２】まず、図７に基づいてこのエタロン型波長
可変フィルタについて説明する。
可変フィルタについて説明する。
【００２３】図７はエタロン型波長可変フィルタの一例
を示す構成図である（参考文献 平林 他、「600 チャ
ンネル選択可能な液晶可変波長フィルタ」、1992年電子
情報通信学会秋期大会講演論文集、C-246 ）。図７にお
いて、201 は液晶または電気光学材料、202 はミラー、
203 は透明電極、204 はガラス板である。このエタロン
型波長可変フィルタは、液晶または電気光学材料201 を
ミラー202 および透明電極203 を有した２枚のガラス板
204 間に封入したファブリ・ペロ・エタロン型の光フィ
ルタである。このファブリ・ペロ・エタロン型光フィル
タの透過ピーク波長λｐは、２枚のミラー202 間の光学
的な長さ（＝物理長×屈折率）により決定され、次の
(4)式で表される。 λｐ＝２ｎ’Ｌ’／ｍ …(4) ここで、ｎ’、Ｌ’はそれぞれ液晶または電気光学材料
201 の屈折率および物理長であり、ｍは自然数である。
また、２枚のミラー202 による光線の位相シフトは無い
と仮定した。
を示す構成図である（参考文献 平林 他、「600 チャ
ンネル選択可能な液晶可変波長フィルタ」、1992年電子
情報通信学会秋期大会講演論文集、C-246 ）。図７にお
いて、201 は液晶または電気光学材料、202 はミラー、
203 は透明電極、204 はガラス板である。このエタロン
型波長可変フィルタは、液晶または電気光学材料201 を
ミラー202 および透明電極203 を有した２枚のガラス板
204 間に封入したファブリ・ペロ・エタロン型の光フィ
ルタである。このファブリ・ペロ・エタロン型光フィル
タの透過ピーク波長λｐは、２枚のミラー202 間の光学
的な長さ（＝物理長×屈折率）により決定され、次の
(4)式で表される。 λｐ＝２ｎ’Ｌ’／ｍ …(4) ここで、ｎ’、Ｌ’はそれぞれ液晶または電気光学材料
201 の屈折率および物理長であり、ｍは自然数である。
また、２枚のミラー202 による光線の位相シフトは無い
と仮定した。
【００２４】エタロン型波長可変フィルタの場合、透明
電極203 により液晶または電気光学材料201 に電圧Ｖを
印加することにより屈折率ｎ’を変化させることができ
るため、図８に示すように電圧Ｖに対応してファブリ・
ペロ・エタロン型光フィルタの透過ピーク波長λｐを変
化させることができる。代表的なバンド幅および可変波
長幅はそれぞれ0.1 〜3nm 程度、140nm 程度であり、光
増幅手段102 としてＲＤＦ増幅器やＬＤ増幅器を使用す
る場合、利得スペクトル幅内の任意の波長を選択するこ
とができる。
電極203 により液晶または電気光学材料201 に電圧Ｖを
印加することにより屈折率ｎ’を変化させることができ
るため、図８に示すように電圧Ｖに対応してファブリ・
ペロ・エタロン型光フィルタの透過ピーク波長λｐを変
化させることができる。代表的なバンド幅および可変波
長幅はそれぞれ0.1 〜3nm 程度、140nm 程度であり、光
増幅手段102 としてＲＤＦ増幅器やＬＤ増幅器を使用す
る場合、利得スペクトル幅内の任意の波長を選択するこ
とができる。
【００２５】次に、第１の実施例の動作を図１を参照し
て説明する。繰り返し周波数ｆm を固定して発振波長を
変化させる場合、モード同期条件を満足するためには、
波長変化に対して前記 (2)式または (3)式の分母である
共振器の光路長Ｒを一定としなければならない。本実施
例では、図１に示したように共振器内に波長・光路長変
化手段107 を配置することにより、光路長Ｒ＝一定の条
件を満足することができる。
て説明する。繰り返し周波数ｆm を固定して発振波長を
変化させる場合、モード同期条件を満足するためには、
波長変化に対して前記 (2)式または (3)式の分母である
共振器の光路長Ｒを一定としなければならない。本実施
例では、図１に示したように共振器内に波長・光路長変
化手段107 を配置することにより、光路長Ｒ＝一定の条
件を満足することができる。
【００２６】即ち、波長・光路長変化手段107 の物理長
および屈折率をＬ1 、ｎ1 とし、それ以外の共振器の物
理長および屈折率をＬ0 、ｎ0 とすると、Ｒ＝一定の条
件は次の (5)式に書き換えられる。 Ｒ＝ｎ0 ・Ｌ0 ＋ｎ1 ・Ｌ1 ＝一定 …(5) ここで波長・光路長変化手段107 として前述のエタロン
型波長可変フィルタを用いると、 (4)式よりｎ1 ・Ｌ1
＝ｍλ／２であるから、 (5)式は次の (6)式 Ｒ＝ｎ0 ・Ｌ0 ＋ｍλ／２＝一定 …(6) のように書き換えられる。
および屈折率をＬ1 、ｎ1 とし、それ以外の共振器の物
理長および屈折率をＬ0 、ｎ0 とすると、Ｒ＝一定の条
件は次の (5)式に書き換えられる。 Ｒ＝ｎ0 ・Ｌ0 ＋ｎ1 ・Ｌ1 ＝一定 …(5) ここで波長・光路長変化手段107 として前述のエタロン
型波長可変フィルタを用いると、 (4)式よりｎ1 ・Ｌ1
＝ｍλ／２であるから、 (5)式は次の (6)式 Ｒ＝ｎ0 ・Ｌ0 ＋ｍλ／２＝一定 …(6) のように書き換えられる。
【００２７】さらに、前記 (6)式の両辺を波長λで微分
し、物理長Ｌ0 が波長によって変化しない（ｄＬ0 ／ｄ
λ＝０）ことを考慮すると次の (7)式が導かれる。 −ｍ／（２Ｌ0 ）＝ｄｎ0 ／ｄλ …(7) (7)式は、図１に示した波長・光路長変化手段107 とし
てエタロン型波長可変フィルタを用いて、かつ−ｍ／
（２Ｌ0 ）の値を波長・光路長変化手段107 以外の共振
器の屈折率ｎ0 の波長分散ｄｎ0 ／ｄλと一致させれ
ば、波長変化に対して自動的にモード同期条件が成立す
ることを意味している。
し、物理長Ｌ0 が波長によって変化しない（ｄＬ0 ／ｄ
λ＝０）ことを考慮すると次の (7)式が導かれる。 −ｍ／（２Ｌ0 ）＝ｄｎ0 ／ｄλ …(7) (7)式は、図１に示した波長・光路長変化手段107 とし
てエタロン型波長可変フィルタを用いて、かつ−ｍ／
（２Ｌ0 ）の値を波長・光路長変化手段107 以外の共振
器の屈折率ｎ0 の波長分散ｄｎ0 ／ｄλと一致させれ
ば、波長変化に対して自動的にモード同期条件が成立す
ることを意味している。
【００２８】つまり (7)式の条件が満たされれば、エタ
ロン型波長可変フィルタの透過波長を変化させるだけ
で、光変調器の繰り返し周波数ｆm を変化させずに波長
可変のモード同期発振を達成させることができる。例え
ば、ｍ＝200 のエタロン型波長可変フィルタを用い、共
振器の屈折率の波長分散の値を通常の石英光導波路の値
（ｄｎ0 ／ｄλ＝ -1 ×104 （ｍ-1））とし、光増幅手
段および光変調手段としてＬＤ増幅器を用いて光路長Ｌ
0 を0.01（ｍ）に設定すると、 (7)式が成り立ち波長可
変のモード同期発振が可能となる。また、共振器の大部
分に波長分散が通常の1/100 程度と小さい分散フラット
ファイバ（参考文献 L.G.Cohen et al.,"Low-loss qua
druple-clad single-mode lightguides with dispersio
n below 2ps/km-nm over the 1.28μm-1.65μm wavelen
gth range," Electron. Lett., vol. 18, pp. 1023-102
4, Nov.1982 ）を使用すると、ｍ＝200 とした場合、光
路長Ｌ0 は１（ｍ）程度となり光増幅手段としてＲＤＦ
も使用可能である。
ロン型波長可変フィルタの透過波長を変化させるだけ
で、光変調器の繰り返し周波数ｆm を変化させずに波長
可変のモード同期発振を達成させることができる。例え
ば、ｍ＝200 のエタロン型波長可変フィルタを用い、共
振器の屈折率の波長分散の値を通常の石英光導波路の値
（ｄｎ0 ／ｄλ＝ -1 ×104 （ｍ-1））とし、光増幅手
段および光変調手段としてＬＤ増幅器を用いて光路長Ｌ
0 を0.01（ｍ）に設定すると、 (7)式が成り立ち波長可
変のモード同期発振が可能となる。また、共振器の大部
分に波長分散が通常の1/100 程度と小さい分散フラット
ファイバ（参考文献 L.G.Cohen et al.,"Low-loss qua
druple-clad single-mode lightguides with dispersio
n below 2ps/km-nm over the 1.28μm-1.65μm wavelen
gth range," Electron. Lett., vol. 18, pp. 1023-102
4, Nov.1982 ）を使用すると、ｍ＝200 とした場合、光
路長Ｌ0 は１（ｍ）程度となり光増幅手段としてＲＤＦ
も使用可能である。
【００２９】さらに、この液晶または電気光学材料201
を用いた方法は、電圧Ｖにより屈折率ｎ1 を変化させる
ことができるため制御性に優れている。また、機械的な
可動部分が無いため光遅延手段の小型化や、その他の構
成要素との集積化も可能であり、装置の小型化に適して
いる。
を用いた方法は、電圧Ｖにより屈折率ｎ1 を変化させる
ことができるため制御性に優れている。また、機械的な
可動部分が無いため光遅延手段の小型化や、その他の構
成要素との集積化も可能であり、装置の小型化に適して
いる。
【００３０】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
図９は本発明の第２の実施例であるファブリ・ペロ型の
波長可変モード同期光ファイバレーザ装置を示す構成図
である。図において、前述した第１の実施例と同一構成
部分は同一符号をもって表す。即ち101 、102 、105 、
106 および107はそれぞれ、光変調手段、光増幅手段、
光結合手段、光変調手段の駆動電源および波長・光路長
変化手段であり、それぞれの詳細構成は前述した第１の
実施例と同様である。また、301 は光反射手段である。
第２の実施例においては、光変調手段101 、光増幅手段
102 及び波長・光路長変化手段107 は２つの光反射手段
301 の間に光結合手段105 によって結合され、ファブリ
・ペロ型の波長可変モード同期光ファイバレーザ装置が
構成されている。
図９は本発明の第２の実施例であるファブリ・ペロ型の
波長可変モード同期光ファイバレーザ装置を示す構成図
である。図において、前述した第１の実施例と同一構成
部分は同一符号をもって表す。即ち101 、102 、105 、
106 および107はそれぞれ、光変調手段、光増幅手段、
光結合手段、光変調手段の駆動電源および波長・光路長
変化手段であり、それぞれの詳細構成は前述した第１の
実施例と同様である。また、301 は光反射手段である。
第２の実施例においては、光変調手段101 、光増幅手段
102 及び波長・光路長変化手段107 は２つの光反射手段
301 の間に光結合手段105 によって結合され、ファブリ
・ペロ型の波長可変モード同期光ファイバレーザ装置が
構成されている。
【００３１】即ち、第２の実施例は共振器構成がファブ
リ・ペロ型であること以外は第１の実施例と同じであ
り、第１の実施例と同様な原理により発振波長を変化さ
せることが可能である。
リ・ペロ型であること以外は第１の実施例と同じであ
り、第１の実施例と同様な原理により発振波長を変化さ
せることが可能である。
【００３２】従って、波長・光路長変化手段107として
前述した液晶や電気光学材料（ＬｉＮｂＯ3等）を用い
たエタロン型波長可変フィルタを使用すれば、印加電圧
Ｖにより屈折率ｎ1を変化させることができるため制御
性に優れる。
前述した液晶や電気光学材料（ＬｉＮｂＯ3等）を用い
たエタロン型波長可変フィルタを使用すれば、印加電圧
Ｖにより屈折率ｎ1を変化させることができるため制御
性に優れる。
【００３３】さらに機械的な稼動部分が無いため光遅延
手段の小型化や、その他の構成要素との集積化も可能で
あり、装置の小型化に適している。
手段の小型化や、その他の構成要素との集積化も可能で
あり、装置の小型化に適している。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
又は請求項２のモード同期レーザ装置によれば、光変調
器の繰り返し周波数、即ち出力光パルス列の繰り返し周
波数を変化させることなくモード同期レーザ装置の発振
波長を光増幅手段の利得スペクトル幅内で変化させるこ
とができる。さらに、液晶または電気光学材料を用いて
波長・光路長変化手段を構成できるので、電気的に波長
および光路長を変化させることができるため、制御性に
優れており、装置の小型化にも適している。
又は請求項２のモード同期レーザ装置によれば、光変調
器の繰り返し周波数、即ち出力光パルス列の繰り返し周
波数を変化させることなくモード同期レーザ装置の発振
波長を光増幅手段の利得スペクトル幅内で変化させるこ
とができる。さらに、液晶または電気光学材料を用いて
波長・光路長変化手段を構成できるので、電気的に波長
および光路長を変化させることができるため、制御性に
優れており、装置の小型化にも適している。
【図１】図１は本発明の実施例１であるリング型の波長
可変モード同期光ファイバレーザ装置を示す構成図
可変モード同期光ファイバレーザ装置を示す構成図
【図２】従来例の波長可変モード同期光ファイバレーザ
装置を示す構成図
装置を示す構成図
【図３】希土類ドープ光ファイバ増幅器の一例を示す構
成図
成図
【図４】半導体レーザ増幅器の一例を示す構成図
【図５】従来例の動作原理を説明する図
【図６】従来例における波長可変手段の一例を示す構成
図
図
【図７】第１の実施例におけるエタロン型波長可変フィ
ルタの一例を示す構成図
ルタの一例を示す構成図
【図８】第１の実施例におけるエタロン型波長可変フィ
ルタの波長可変特性を示す図
ルタの波長可変特性を示す図
【図９】本発明の第２の実施例を示す構成図
101 …光変調手段、102 …光増幅手段、103 …光アイソ
レータ、104 …光分岐手段、105 …光結合手段、106 …
駆動電源、107 …波長・光路長変化手段、201…液晶
（または電気光学材料）、202 …ミラー、203 …透明電
極、204 …ガラス板、301 …光反射手段、401 …誘電体
多層膜フィルタ、402 …光学レンズ、501…希土類ドー
プ光ファイバ（ＲＤＦ）、502 …励起光源、503 …波長
合波器、601 …ＬＤ増幅器、602 …励起電流源。
レータ、104 …光分岐手段、105 …光結合手段、106 …
駆動電源、107 …波長・光路長変化手段、201…液晶
（または電気光学材料）、202 …ミラー、203 …透明電
極、204 …ガラス板、301 …光反射手段、401 …誘電体
多層膜フィルタ、402 …光学レンズ、501…希土類ドー
プ光ファイバ（ＲＤＦ）、502 …励起光源、503 …波長
合波器、601 …ＬＤ増幅器、602 …励起電流源。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−252482（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−85366（ＪＰ，Ａ)
Ｄａｖｅｙ，Ｒ．Ｐ．ｅｔ ａ
ｌ．，”Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ ｍｏｄ
ｅ−ｌｏｃｋｅｄ，ｔｕｎａｂｌｅ，ｉ
ｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｅｒｂｉｕｍ ｆ
ｉｂｒｅ ｌａｓｅｒ”，Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ.
28，Ｎｏ．５，ｐｐ．482−484.
Ｓｈａｎ，Ｘ．ｅｔ ａｌ．，”Ｓｔ
ａｂｉｌｉｚｉｎｇ Ｅｒ ｆｉｂｒｅ
ｓｏｌｉｔｏｎ ｌａｓｅｒ ｗｉｔ
ｈ ｐｕｌｓｅ ｐｈａｓｅ ｌｏｃｋ
ｉｎｇ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．28，Ｎｏ．２,
ｐｐ．182−184.
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 3/00 - 3/30
Claims (2)
- 【請求項１】 光の損失あるいは位相を所定の周波数で
変調する光変調手段と、変調された光パルスを増幅する
光増幅手段と、前記光パルスを外部に取り出す光分岐手
段と、前記各手段を互いに光学的に結合してリング型共
振器を形成する光結合手段とを備えたリング型のモード
同期レーザ装置において、 透過波長を変化させることにより前記モード同期レーザ
装置の発振波長を制御する波長・光路長変化手段を一つ
以上備え、前記波長・光路長変化手段は、物理長と屈折率の積がｍ
λ／２（ただし、λは波長、ｍは自然数）のエタロン型
波長可変フィルタであり、かつ、 前記モード同期レーザの前記波長・光路長変化手段以外
の共振器の物理長をＬ 0 および屈折率をｎ 0 としたとき
に、 −ｍ／（２Ｌ 0 ）＝ｄｎ 0 ／ｄλ の条件を満足するように設定した ことを特徴とするモー
ド同期レーザ装置。 - 【請求項２】 光の損失あるいは位相を所定の周波数で
変調する光変調手段と、変調された光パルスを増幅する
光増幅手段と、入射の大部分を反射させる２つの光反射
手段と、前記２つの光反射手段を両端に配置しその間に
前記光変調手段および光増幅手段を配置して光学的に結
合してファブリ・ペロ型共振器を形成する光結合手段と
を備えたファブリ・ペロ型のモード同期レーザ装置にお
いて、 透過波長を変化させることにより前記モード同期レーザ
装置の発振波長を制御する波長・光路長変化手段を一つ
以上備え、前記波長・光路長変化手段は、物理長と屈折率の積がｍ
λ／２（ただし、λは波長、ｍは自然数）のエタロン型
波長可変フィルタであり、かつ、 前記モード同期レーザの前記波長・光路長変化手段以外
の共振器の物理長をＬ 0 および屈折率をｎ 0 としたとき
に、 −ｍ／（２Ｌ 0 ）＝ｄｎ 0 ／ｄλ の条件を満足するように設定した ことを特徴とするモー
ド同期レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15690893A JP3363950B2 (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | モード同期レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15690893A JP3363950B2 (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | モード同期レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0715062A JPH0715062A (ja) | 1995-01-17 |
| JP3363950B2 true JP3363950B2 (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=15638020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15690893A Expired - Fee Related JP3363950B2 (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | モード同期レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3363950B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6123646A (en) | 1996-01-16 | 2000-09-26 | Colassi; Gary J. | Treadmill belt support deck |
| DE60100162T2 (de) * | 2001-09-07 | 2003-11-13 | Agilent Technologies, Inc. (N.D.Ges.D.Staates Delaware) | Änderung der optischen Weglänge mittels eines Flüssigkristalls zur Abstimmung eines Lasers |
| JP5717392B2 (ja) * | 2010-10-05 | 2015-05-13 | キヤノン株式会社 | 光源装置及びこれを用いた撮像装置 |
| JP6831770B2 (ja) * | 2017-12-13 | 2021-02-17 | 日本電信電話株式会社 | 波長掃引光源 |
| JP6831774B2 (ja) * | 2017-12-25 | 2021-02-17 | 日本電信電話株式会社 | 波長掃引光源 |
-
1993
- 1993-06-28 JP JP15690893A patent/JP3363950B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｄａｖｅｙ，Ｒ．Ｐ．ｅｔ ａｌ．，"Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ，ｔｕｎａｂｌｅ，ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｅｒｂｉｕｍ ｆｉｂｒｅ ｌａｓｅｒ"，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．５，ｐｐ．４８２−４８４． |
| Ｓｈａｎ，Ｘ．ｅｔ ａｌ．，"Ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ Ｅｒ ｆｉｂｒｅ ｓｏｌｉｔｏｎ ｌａｓｅｒ ｗｉｔｈ ｐｕｌｓｅ ｐｈａｓｅ ｌｏｃｋｉｎｇ"，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．２，ｐｐ．１８２−１８４． |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0715062A (ja) | 1995-01-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |