JP5004545B2

JP5004545B2 - 光パルス多重化ユニット

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Publication number: JP5004545B2
Application number: JP2006277220A
Authority: JP
Inventors: 満雙木; 悠次酒井
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2012-08-22
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Also published as: JP2008096612A

Description

本発明は、光パルス列を生成する光パルス多重化ユニットに関する。

従来、光パルス列を生成する光パルス発生器として、例えば、特許文献１に提案されたものがある。図９は、従来の光パルス発生器の概略構成を示している。光パルス発生器は、パルス光源５１と、遅延構造５２と、集光レンズ５３と、導波路５４とにより構成されている。

遅延構造５２は、図１０に示すように、階段状の形状を有している。このため、遅延構造５２は、屈折率が等しく、厚さが異なる平行平板が複数並んでいるとみなすことができる。各平行平板は、光軸に垂直な方向に、等間隔で並んでいる。また、隣り合う平行平板の光軸に沿った厚さの差は、一定になっている。

パルス光源５１から出射した光パルスを、この遅延構造５２に平面波として入射させると、透過する平行平板の厚さに応じて光路長に変化が生じる。図１０において、パルス５５_１、５５_２、・・・、５５_ｎで示すように、波面は階段状に変調される。

集光レンズ５３を介してこのパルス列を集光することにより、導波路５４に光パルス列を伝送させることができる。

米国特許出願公開第２００３／００１２２３６Ａ１号明細書

しかしながら、特許文献１に開示されている遅延構造は、以下の問題を有している。引用文献１では、平行平板の長さが固定となっている。よって、光パルス列のパルス間隔を変化させることは困難である。

また、通常、導波路では、伝播する光パルスの伝播モードを制限しないと、モード分散による伝播速度の相違により、光パルス列のパルス間隔を一定に保つことは困難である。導波路は、単一モードであることが望ましいが、単一モードにすると光結合の条件が非常に厳しくなる。これは、光通信技術において、シングルモードファイバーへの光結合か困難であることと同じ理由である。

ここで、導波路５４の入力側の開口数をＮＡ１、集光レンズ５３を介して集光したときの光パルスの開口数をＮＡ２とする。図１０の構成において、結合効率を高めるためには、ＮＡ１と、ＮＡ２とを略一致させなければならない。

しかしながら、各光パルスにおいて、ＮＡ２の値は非常に小さくなり、かつ導波路５４の入射角度５４への入射角度がそれぞれ異なる。この結果、遅延機構５２の各平行平板を透過したすべての光パルスに対して、導波路５４への結合効率を同時に高めることは困難である。

また、ＮＡ２の値が小さくなることにより、集光レンズ５３を介して集光した際のスポットサイズを小さくすることができないという問題もある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光パルス列のパルス間隔を任意に設定できる光パルス多重化ユニットを提供することを目的とする。その際、結合効率の高い光パルス列を得ることができる光パルス多重化ユニットを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、入射光を分波して、透過光及び反射光を生成するハーフミラーと、
ハーフミラーの両側に対向配置され、ハーフミラーにより分波された透過光及び反射光をそれぞれ偏向して、再びハーフミラー上の共通箇所で合波を行わせると共に時間遅延差を生じるミラーユニットを有し、
ミラーユニットは複数のミラーを有し、
ミラーユニットは、移動機構により反射面に対し遠ざかるような方向に沿って移動することで光路長を可変にするように構成され、
ハーフミラーで、分波と合波とを複数回繰り返すことが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、ミラーユニットは、Ｎ（Ｎは整数）個設けられ、ミラーユニットの上記方向への移動により得られる基準の光路長差をΔとしたとき、第Ｎ番目のミラーユニットにより得られる実質的な光路長差が（２^Ｎ―１）×Δであることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、ミラーユニットは、移動機構により、ハーフミラーの法線方向に移動することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、ミラーユニットは、２枚のミラーからなることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、ミラーユニットは、４枚のミラーからなることが望ましい。

また、本発明によれば、ハーフミラーと、
該ハーフミラーの両側に対向配置されたミラーユニットと、
ハーフミラーの一方の側に配置され、ハーフミラーの反射面に対する法線方向にミラーユニットを移動させる移動機構を有し、
ミラーユニットは、対向配置された２枚のミラーを少なくとも有し、且つハーフミラーにより分波された透過光及び反射光をそれぞれ偏向して、再びハーフミラー上の共通箇所で合波を行わせると共に時間遅延差を生じるように配置され、
２枚のミラーは、ハーフミラーから離れるにつれて、透過光及び反射光が通過する経路における面間隔が減少するようにそれぞれ配置され、
２枚のミラー及びハーフミラーは、２枚のミラー及びハーフミラーのいずれにも直交する仮想面が形成されるようにそれぞれ配置され、
ミラーユニットは移動機構に保持され、
ハーフミラーで、分波と合波とを複数回繰り返すことが望ましい。

本発明の光パルス多重化ユニットによれば、光パルス列のパルス間隔を任意に設定できる。その際、結合効率の高い光パルス列を得ることができる。

以下に、本発明にかかる光パルス多重化ユニットの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１〜図３は、本発明の実施例１にかかる光パルス多重化ユニットの動作状態を示している。各状態において、光パルス多重化ユニットの構成は同じであるので、図１を参照して、構成説明を行う。
本実施例の光パルス多重化ユニットは、ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）と、ミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）と、ハーフミラー１と、移動機構ＳＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）で構成されている。ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）は、ミラーＭｉ‐１１(ｉ＝１〜Ｎ）とミラーＭｉ‐１２(ｉ＝１〜Ｎ）を備えている。ミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）は、ミラーＭｉ‐２１（ｉ＝１〜Ｎ）とミラーＭｉ‐２２（ｉ＝１〜Ｎ）を備えている。移動機構ＳＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）はステージであり、ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）を保持している。

ミラーＭｉ‐１１(ｉ＝１〜Ｎ）とミラーＭｉ‐１２(ｉ＝１〜Ｎ）は、２枚のミラーＭｉ‐１１、Ｍｉ‐１２及びハーフミラー１のいずれにも直交する仮想面が形成されるように、２枚のミラーが配置されている。ミラーＭｉ‐２１（ｉ＝１〜Ｎ）とミラーＭｉ‐２２（ｉ＝１〜Ｎ）も同様に配置されている。

ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）と、ミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）は、ハーフミラー１を挟み対向配置されている。ハーフミラー１は、入射した光パルスを反射側と透過側に分波(振幅分割)する。

分波された一方の光パルスは、ミラーＭｉ‐１１（ｉ＝１〜Ｎ）において反射される。ミラーＭｉ‐１１（ｉ＝１〜Ｎ）は、反射された光が、基準線Ｃと平行に進行するように調整されている。ミラーＭｉ‐１１（ｉ＝１〜Ｎ）において反射された光パルスは、さらにミラーＭｉ‐１２（ｉ＝１〜Ｎ)において反射される。

また、分波された他方の光パルスは、ミラーＭｉ‐２１（ｉ＝１〜Ｎ）において反射される。ミラーＭｉ‐２１（ｉ＝１〜Ｎ）は、反射された光が、基準線Ｄと平行になるよう調整されている。ミラーＭｉ‐２１（ｉ＝１〜Ｎ）において反射された光パルスは、さらにミラーＭｉ‐２２（ｉ＝１〜Ｎ）において反射される。

ミラーＭｉ‐１２（ｉ＝１〜Ｎ）及びミラーＭｉ‐２２（ｉ＝１〜Ｎ）で反射された各々の光は、再びハーフミラー１上の共通箇所において合波される。合波された光パルスは、再びハーフミラー１で分波される。

このように、実施例１の光パルス多重化ユニットでは、ハーフミラー１による光パルスの分波から、ハーフミラー１上における光パルスの合波までを、Ｎ回繰り返すことになる。ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）とミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）及びハーフミラー１は、このような分波と合波が複数回行われるように、所定の大きさを有している。

このように構成された光パルス多重化ユニットは、光パルスの入射経路に対して、ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）、ミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）と、ハーフミラー１が傾斜するように配置して、使用される。また、基準線Ｃと基準線Ｄは、ハーフミラー１を中心として、それぞれハーフミラー１から等距離の位置に設けられている。換言すると、基準線Ｃ、Ｄは、ハーフミラー１に関して線対称に配置されている。

また、交点Ａｉ（ｉ＝１〜Ｎ)、交点Ｂｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、それぞれミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）とミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）への入射光路と、ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）とミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）からの出射光路の交点である。交点Ａｉ（ｉ＝１〜Ｎ）とＢｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、ハーフミラー１を中心線として、対称な位置に形成される。

図１の状態について説明する。図１の状態は、ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）とミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）は、いずれもハーフミラー１に対して対称な位置に配置されている。すなわち、ミラーＭｉ‐１１（ｉ＝１〜Ｎ）において反射された光パルスが基準線Ｃ上を進行するように、ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）が配置されている。同様に、ミラーＭｉ‐２１（ｉ＝１〜Ｎ）において反射された光パルスが基準線Ｄ上を進行するようにミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）が配置されている。したがって、図１の状態では、１つのパルス光が入射した場合、１つの光パルスが射出される。

ここで、ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）は、ハーフミラー１の反射面に対する法線方向に沿って移動すること、つまり、対向するミラーユニットＭＵｉ‐２（ｉ＝１〜Ｎ）を結ぶ直線上を移動できるように構成されている。この移動は、ステージＳＴｉ（ｉ＝１〜Ｎ）により行われる。

図２に図１とは異なる動作状態を示す。図２は、ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）を移動させた動作状態を示す。図２では、ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）を、ハーフミラー１から遠ざかる方向に移動させている。この移動によって生じる作用について、図３を使って説明する。

図３は、図２中の一点鎖線Ｆを拡大して示している。ここで、ミラーＭ１‐１１’とミラーＭ１‐１２’は、図１におけるミラーＭ１‐１１とミラーＭ１‐１２を示している。また、ミラーＭ１‐１１とミラーＭ１‐１２は、図２におけるミラーＭ１‐１１とミラーＭ１‐１２を示している。図３に示すように、ミラーユニットＭＵ１‐１の移動により、ミラーＭ１‐１１’とミラーＭ１‐１２’の位置が、ミラーＭ１‐１１とミラーＭ１‐１２の位置へ変わる。

ここで、例えば、点Ａから点Ｂを経由して点Ｃへ至る経路（光路）を、Ａ・Ｂ・Ｃと記述する。すると、この移動に伴い、ミラーユニットＭＵ１‐１へ入射された光パルスの経路は、
Ａ１・Ｅ１‐１１’・Ｅ１‐１２’・Ａ１から、
Ａ１・Ｅ１‐１１・Ｅ１‐１２・Ａ１へ、と変化する。

これより、ミラーユニットＭＵ１‐１の移動に伴う光路長変化量Δは、
光路Ｅ１‐１１’・Ｅ１‐１１・Ｅ１‐３と、
光路Ｅ１‐４・Ｅ１‐１２・Ｅ１‐１２’と、
を加算したものに相当する。

同様に、ミラーユニットＭＵ１‐２〜ミラーユニットＭＵ１‐Ｎも移動する。ただし、その移動量は各ミラーユニットで異なる。すなわち、光路長変化量Δを基準として、各ミラーユニットは、ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）の光路長変化量が（２ｉ−１）Δ（ｉ＝１〜Ｎ）になるよう移動する。

このように構成された状態で、ハーフミラー１上の所定箇所Ｏ１に、図示省略したパルス光源から出射された光パルスＰが入射する。

これにより、光パルスＰは、ハーフミラー１の透過側と反射側とに分波される。ハーフミラー１で反射された光パルスＰは、経路１（Ｏ１・Ｂ１・Ｅ１‐２１・Ｅ１‐２２・Ｂ１）を通過する。そして、所定箇所Ｏ２に入射する。この経路は基本経路であるため、光パルスＰは、入射した光パルスそのものになる。その様子を示したのが図４（ａ）である。

一方、ハーフミラー１を透過した光パルスＰは、経路２（Ｏ１・Ａ１・Ｅ１‐１１・Ｅ１‐１２・Ａ１）を通過する。この経路２は、光路長変化量Δを含む。よってこの経路２を進行することで、光路長変化量Δ分の時間遅延が生じた光パルスＰ１が生成される。その様子を示したのが図４（ｂ）である。図４（ｃ）は、図４（ａ）と図４（ｂ）を合わせた図である。この図４（ｃ）から、光パルスＰと光パルスＰ１の間に時間差（時間遅延）が生じていることがわかる。

このように、ハーフミラー１上の所定箇所Ｏ１で分波された光パルスＰは、それぞれ、
経路１Ｏ１・Ｂ１・Ｅ１‐２１・Ｅ１‐２２・Ｂ１と、
経路２Ｏ１・Ａ１・Ｅ１‐１１・Ｅ１‐１２・Ａ１と、
を経て、ハーフミラー１上の所定箇所Ｏ２において交わる。

次に、所定箇所Ｏ２では、経路１を経た光パルスＰが、ハーフミラー１の透過側と反射側とに分波される。同様に、経路２を経た光パルスＰ１が、ハーフミラー１の透過側と反射側とに分波される。

従って、経路２を経た光パルスＰ１のうちのハーフミラー１を透過した光パルスＰ１は、経路１を経た光パルスＰのうちのハーフミラー１で反射された光パルスＰと、所定箇所Ｏ２において合波される。

また、経路２を経た光パルスＰ１のうちのハーフミラー１を反射した光パルスＰ１は、経路１を経た光パルスＰのうちのハーフミラー１で透過された光パルスＰと、所定箇所Ｏ２において合波される。このように、所定箇所Ｏ２では、光パルスの分波と合波が同時に行われる。

所定箇所Ｏ２を通過した直後では、分波された光パルス（透過側と反射側の光パルス）は、両者とも、光パルスＰとＰ１を含んでいる。

分波された光パルスのうち、ミラーユニットＭＵ２‐２へ向かう光パルスＰ及びＰ１は、経路３（Ｏ２・Ｂ２・Ｅ２‐２１・Ｅ２‐２２・Ｂ２）を通過する。ここで、ミラーユニットＭＵ２‐２は、ミラーユニットＭＵ１‐２と構造が同一である。また、ミラーユニットＭＵ２‐２の配置位置は、基準線Ｄに沿って移動させたとき、ミラーユニットＭＵ１‐２と重なる位置である。よって、経路３を通過する光パルスは、光路１を通過する光パルスと同様に、時間遅延は生じない。よって、所定箇所Ｏ３に到達する光パルスは、図４の（ｃ）に示すように、光パルスＰ及びＰ１のままである。

一方、ミラーユニットＭＵ２‐１へ向かう光パルスＰ及びＰ１は、経路４（Ｏ２・Ａ２・Ｅ２‐１１・Ｅ２‐１２・Ａ２）を通過する。ここで、ミラーユニットＭＵ２‐１は、ミラーユニットＭＵ１‐１と構造が同一である。ただし、ミラーユニットＭＵ２‐１の配置位置は、ミラーユニットＭＵ１‐１よりも、更にハーフミラー１から離れた位置である。すなわち、ミラーユニットＭＵ２‐１の位置は、ミラーユニットＭＵ１‐１における光路長変化量Δの２倍の光路長変化量（２Δ）が生じるような位置に移動している。

これより、図４の（ｄ）に示すように、光パルスＰは光パルスＰ２になり、光パルスＰ１は光パルスＰ３になる。光パルスＰ２は、光パルスＰに対して光路長変化量２Δ分の時間遅延が生じた光パルスとなる。一方、光パルスＰ３は、光パルスＰ１に対して光路長変化量２Δ分の時間遅延が生じた光パルスとなる。ここで、光パルスＰ１は、既に、光路長変化量Δ分の時間遅延が生じている。よって、光パルスＰ３は、光パルスＰに対して光路長変化量３Δ分の時間遅延が生じた光パルスとなる。

この光パルスＰ及びＰ１は、ハーフミラー１上の所定箇所Ｏ３に入射する。即ち、ハーフミラー１上の所定箇所Ｏ２で分波された光パルスは、それぞれ、
経路３Ｏ２・Ｂ２・Ｅ２‐２１・Ｅ２‐２２・Ｂ２と、
経路４Ｏ２・Ａ２・Ｅ２‐１１・Ｅ２‐１２・Ａ２と、
を経て、ハーフミラー１上の所定箇所Ｏ３において交わる。

所定箇所Ｏ３では、所定箇所Ｏ２と同じように、分波が行われる。よって、図４の（ｅ）に示すように、分波された光パルスの各々は、光パルスＰ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が含まれる。

このように、実施例１の光パルス多重化ユニットでは、最初に分波されたときに生じた透過光に対して、
光路Ｏ１・Ａ１・Ｅ１‐１１・Ｅ１‐１２・Ａ１・Ｏ２・Ｂ２・Ｅ２‐２１・Ｅ２‐２２・Ｂ２・Ｏ３を、進行する過程で、反射・分波・合波を交互に繰り返す。

同様に、最初に分波されたときに生じた反射光に対して、
光路Ｏ１・Ｂ１・Ｅ１‐２１・Ｅ１‐２２・Ｂ１・Ｏ２・Ａ２・Ｅ２‐１１・Ｅ２‐１２・Ａ２・Ｏ３で反射・分波・合波を交互に繰り返す。

つまり、実施例１の光パルス多重化ユニットでは、例えば、ハーフミラー１上の所定箇所Ｏ１から所定箇所Ｏ３に至るまでには、以下の４つの経路が存在する。
（１）：Ｏ１・Ａ１・Ｅ１‐１１・Ｅ１‐１２・Ａ１・Ｏ２・Ａ２・Ｅ２‐１１・Ｅ２‐１２・Ａ２・Ｏ３
（２）：Ｏ１・Ａ１・Ｅ１‐１１・Ｅ１‐１２・Ａ１・Ｏ２・Ｂ２・Ｅ２‐２１・Ｅ２‐２２・Ｂ２・Ｏ３
（３）：Ｏ１・Ｂ１・Ｅ１‐２１・Ｅ１‐２２・Ｂ１・Ｏ２・Ａ２・Ｅ２‐１１・Ｅ２‐１２・Ａ２・Ｏ３
（４）：Ｏ１・Ｂ１・Ｅ１‐２１・Ｅ１‐２２・Ｂ１・Ｏ２・Ｂ２・Ｅ２‐２１・Ｅ２‐２２・Ｂ２・Ｏ３

図２の構成において、上記４つの経路を経たそれぞれの光パルスは、ハーフミラー１上の所定箇所Ｏ３において同時に合波される。このとき、ミラーユニットＭＵ１‐１とミラーユニットＭＵ２‐１による光路長変化量Δと２Δがなければ（図１の状態）、合波された光パルスには、光パルスＰしか含んでいないことは容易に理解できる。

そして、上記各光路における光路長差は、下記のように変化する。その結果、上記各経路を経た光パルスには、ハーフミラー１上の所定箇所Ｏ３に到達した時点で、時間差（時間遅延）が生じる。

（１）経路Ｏ１・Ａ１・Ｅ１‐１１・Ｅ１‐１２・Ａ１・Ｏ２・Ａ２・Ｅ２‐１１・Ｅ２‐１２・Ａ２・Ｏ３
光路長差３Δ
（２）経路Ｏ１・Ａ１・Ｅ１‐１１・Ｅ１‐１２・Ａ１・Ｏ２・Ｂ２・Ｅ２‐２１・Ｅ２‐２２・Ｂ２・Ｏ３
光路長差１Δ
（３）経路Ｏ１・Ｂ１・Ｅ１‐２１・Ｅ１‐２２・Ｂ１・Ｏ２・Ａ２・Ｅ２‐１１・Ｅ２‐１２・Ａ２・Ｏ３
光路長差２Δ
（４）経路Ｏ１・Ｂ１・Ｅ１‐２１・Ｅ１‐２２・Ｂ１・Ｏ２・Ｂ２・Ｅ２‐２１・Ｅ２‐２２・Ｂ２・Ｏ３
光路長差０Δ

つまり、４つの経路を通った光パルスは、光速をｃとするとΔ／ｃのパルス間隔を有した光パルス列になる。従って、上記経路以降のハーフミラー１上の所定箇所Ｏ（Ｎ＋１）に至るまでの経路においても上記経路と同様に、光パルスは、Ｎ回の分波・合波を繰り返す。

このように、ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）を移動させることで、入射した光パルスＰに対して時間遅延が生じた光パルス列Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…を生じさせることができる。この時間遅延の量は、ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）の移動量、すなわち、ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）における光路長変化量で決まる。そのため、図２の状態のΔに代えてΔ’の光路長変化量が生じるように、ミラーユニットＭＵｉ‐１（ｉ＝１〜Ｎ）を移動させればよい。図５は図２とは異なる動作状態で、図５に示すように、図２とは間隔の異なる光パルス列を得ることができる。

これにより、実施例１の光パルス多重化ユニットによれば、１つの光パルスが入射した場合、そのままの状態で射出させることもできるし、２のＮ乗個の光パルスの列を生成させることができる。さらに、光パルス列の間隔を変化させることができる。

しかも、実施例１の光パルス多重化ユニットにおいて生成されたパルス列は、光パルスが空間に分離しているのではなく、完全に同じ軸上を伝播する光パルス列である。このため、実施例１の光パルス多重化ユニット介して多重化された光パルス列を、集光レンズを用いて集光させても、全ての光パルスが全く同一の方向から同一点へ集光するので、光ファイバへの結合を試みたときに良好な結合効率が実現できる。

次に、本発明の実施例２に係る光パルス多重化ユニットについて説明する。図６は、本実施例の概略構成を示している。図７は、図６中の一点鎖線Ｈの構成を拡大して示している。

実施例１においては、ミラーＭｉ‐１１（ｉ＝１〜Ｎ）とミラーＭｉ‐１２（ｊ＝１〜Ｎ）を備えたミラーユニットＭＵｊ‐１（ｊ＝１〜Ｎ）と、ミラーＭｊ‐２１（ｊ＝１〜Ｎ）とミラーＭｊ‐２２（ｊ＝１〜Ｎ）を備えたミラーユニットＭＵｊ‐２（ｊ＝１〜Ｎ）とを用いている。

これに対して、本実施例では、ミラーユニットｍＵｊ‐１（ｊ＝１〜Ｎ）と、ミラーユニットｍＵｊ‐２（ｊ＝１〜Ｎ）を用いる。ミラーユニットｍＵｊ‐１（ｊ＝１〜Ｎ）は、２枚のミラーｍｊ‐１１（ｊ＝１〜Ｎ）とｍｊ‐１４（ｊ＝１〜Ｎ）、及び２枚のミラーｍｊ‐１２（ｊ＝１〜Ｎ）とｍｊ‐１３（ｊ＝１〜Ｎ）を備えている。ミラーユニットｍＵｊ‐２（ｊ＝１〜Ｎ）は、２枚のミラーｍｊ‐２１（ｊ＝１〜Ｎ）とｍｊ‐２４（ｊ＝１〜Ｎ）、また２枚のミラーｍｊ‐２２（ｊ＝１〜Ｎ）とｍｊ‐２３（ｊ＝１〜Ｎ）を備えている。

ミラーユニットｍＵｊ‐１（ｊ＝１〜Ｎ）が対向する前記ミラーユニットを結ぶ直線上を移動したとき、光路長が変化するように構成されている。また、基準線ＱとＲは、ハーフミラー１を中心として対称で、且つ、ハーフミラー１と平行な直線である。基準線ＱとＲは、ミラーユニットｍＵｊ‐１（ｊ＝１〜Ｎ）の移動がないとき、ミラーユニットｍＵｊ‐１（ｊ＝１〜Ｎ）が有する２枚のミラーｍｊ‐１２（ｊ＝１〜Ｎ）、ｍｊ‐１３（ｊ＝１〜Ｎ）を伝播する光線と同軸になる。

本実施例では、図７に示すとおり、ミラーユニットｍＵｊ‐１（ｊ＝１〜Ｎ）を移動させたとき、ハーフミラー１により分波された光パルスＰが伝播する経路が、
ｅ１‐１１・ｅ１‐１２’・ｅ１‐１３’・ｅ１‐１４から
ｅ１‐１１・ｅ１‐１２・ｅ１‐１３・ｅ１‐１４に、変更される。

これより、ミラーユニットｍＵ１‐１の移動に伴う光路長変化量Δは、光路ｅ１‐１２’・ｅ１‐１２と光路ｅ１‐１３’・ｅ１‐１３を加算したものに相当する。このように各ミラーユニットを移動させることで、各経路の光路長を変化させることができる。その他の構成及び作用効果は、実施例１の光パルス多重化ユニットと同じである。

以上説明したように、本発明によれば、ミラーユニットの移動量を調整することで、光パルス列のパルス間隔を任意に設定できる。その際、結合効率の高い光パルス列を得ることができる。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。
例えば、光路長を変化させるには、ミラーの間隔を変えれば良い。

以上のように、本発明にかかる光パルス多重化ユニットは、光パルス列のパルス間隔を任意に設定できる場合に適している。

実施例１に係る光パルス多重化ユニットの動作状態を示す図である。実施例１に係る光パルス多重化ユニットの動作状態を示す図である。実施例１に係る光パルス多重化ユニットの一部の構成を拡大して示す図である。実施例１の光のパルス列を示す図である。実施例１に係る光パルス多重化ユニットの動作状態を示す図である。実施例２に係る光パルス多重化ユニットの概略構成を示す図である。実施例２に係る光パルス多重化ユニットの一部の構成を拡大して示す図である。実施例２の光のパルス列を示す図である。従来の光パルス多重化ユニットを示す図である。従来の光パルス多重化ユニットを示す他の図である。

符号の説明

１ハーフミラー
ＭＵ１‐１、ＭＵ２‐１、ＭＵｎ‐１、ＭＵ１‐２、ＭＵ２‐２、ＭＵＮ‐２、ｍＵ１‐１、ｍＵ２‐１、ｍＵｎ‐１、ｍＵ１‐２、ｍＵ２‐２、ｍＵＮ‐２ミラーユニット
Ｍ１‐１１、Ｍ１‐１２、Ｍ２‐１１、Ｍ２‐１２、ＭＮ‐１１、ＭＮ‐１２、Ｍ１‐２１、Ｍ１‐２２、Ｍ２‐２１、Ｍ２‐２２、ＭＮ‐２１、ＭＮ‐２２、ｍ１‐１１、ｍ１‐１２、ｍ１‐１３、ｍ１‐１４、ｍ１‐２１、ｍ１‐２２、ｍ１‐２３、ｍ１‐２４、ｍ２‐１１、ｍ２‐１２、ｍ２‐１３、ｍ２‐１４、ｍ２‐２１、ｍ２‐２２、ｍ２‐２３、ｍ２‐２４、ｍＮ‐１１、ｍＮ‐１２、ｍＮ‐１３、ｍＮ‐１４、ｍＮ‐２１、ｍＮ‐２２、ｍＮ‐２３、ｍＮ‐２４ミラー
ＳＴ１〜ＳＴＮステージ
５１パルス光源
５２遅延構造
５３集光レンズ
５４導波路
５５_１、５５_２、５５_３、５５_Ｎ各光パルスの波面

Claims

入射光を分波して、透過光及び反射光を生成するハーフミラーと、
前記ハーフミラーの両側に対向配置され、前記ハーフミラーにより分波された透過光及び反射光をそれぞれ偏向して、再び前記ハーフミラー上の共通箇所で合波を行わせると共に時間遅延差を生じるミラーユニットを有し、
前記ミラーユニットは複数のミラーを有し、
前記ミラーユニットは、移動機構により反射面に対し遠ざかるような方向に沿って移動することで光路長を可変にするように構成され、
前記ハーフミラーで、分波と合波とを複数回繰り返すことを特徴とした光パルス多重化ユニット。
前記ミラーユニットは、Ｎ（Ｎは整数）個設けられ、
前記ミラーユニットの前記方向への移動により得られる基準の光路長差をΔとしたとき、前記第Ｎ番目の前記ミラーユニットにより得られる実質的な光路長差が（２^Ｎ―１）×Δであることを特徴とする請求項１に記載の光パルス多重化ユニット。
前記ミラーユニットは、前記移動機構により、前記ハーフミラーの法線方向に移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の光パルス多重化ユニット。
前記ミラーユニットは、２枚のミラーからなることを特徴とする請求項３に記載の光パルス多重化ユニット。
前記ミラーユニットは、４枚のミラーからなることを特徴とした請求項２又は３に記載の光パルス多重化ユニット。
ハーフミラーと、
該ハーフミラーの両側に対向配置されたミラーユニットと、
前記ハーフミラーの一方の側に配置され、前記ハーフミラーの反射面に対する法線方向に前記ミラーユニットを移動させる移動機構を有し、
前記ミラーユニットは、対向配置された２枚のミラーを少なくとも有し、且つ前記ハーフミラーにより分波された透過光及び反射光をそれぞれ偏向して、再び前記ハーフミラー上の共通箇所で合波を行わせると共に時間遅延差を生じるように配置され、
前記２枚のミラーは、前記ハーフミラーから離れるにつれて、前記透過光及び前記反射光が通過する経路における面間隔が減少するようにそれぞれ配置され、
前記２枚のミラー及び前記ハーフミラーは、前記２枚のミラー及び前記ハーフミラーのいずれにも直交する仮想面が形成されるようにそれぞれ配置され、
前記ミラーユニットは前記移動機構に保持され、
前記ハーフミラーで、分波と合波とを複数回繰り返すことを特徴とする光パルス多重化ユニット。