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JPH08101411A - Laser pulse oscillator - Google Patents

Laser pulse oscillator

Info

Publication number
JPH08101411A
JPH08101411A JP6235725A JP23572594A JPH08101411A JP H08101411 A JPH08101411 A JP H08101411A JP 6235725 A JP6235725 A JP 6235725A JP 23572594 A JP23572594 A JP 23572594A JP H08101411 A JPH08101411 A JP H08101411A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
frequency
pulse
modulator
modulation
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.)
Granted
Application number
JP6235725A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3314379B2 (en
Inventor
Masataka Nakazawa
正隆 中沢
Eiji Yoshida
英二 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP23572594A priority Critical patent/JP3314379B2/en
Publication of JPH08101411A publication Critical patent/JPH08101411A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3314379B2 publication Critical patent/JP3314379B2/en
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  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高調波強制モード同期において、ある特定の
繰り返し周波数の短パルスを容易に発生させることがで
きるレーザパルス発振器を提供する。 【構成】 励起光を結合するための光結合器3と光パル
スを出力するための光分岐器4とが介挿されたループ状
の希土類添加光ファイバ1からなり、高調波モード同期
により、希土類添加光ファイバ1のループ長に対応した
基本周波数の整数倍の繰り返し周波数の光パルスを光分
岐器4から出力するレーザパルス発振器において、希土
類添加光ファイバ1上に、変調周波数が上記基本周波数
の整数倍となるよう設定された光変調器6と、変調周波
数が光変調器6の変調周波数の整数倍となるよう設定さ
れた光変調器10とを備え、光変調器6の変調周波数と
一致する繰り返し周波数の光パルスを光分岐器4を介し
て出力する。
(57) [Summary] [Object] To provide a laser pulse oscillator capable of easily generating a short pulse having a specific repetition frequency in harmonic forced mode locking. A loop-shaped rare-earth-doped optical fiber 1 in which an optical coupler 3 for coupling pumping light and an optical splitter 4 for outputting an optical pulse are interposed, and rare-earth-doped optical fiber 1 is provided by harmonic mode locking. In a laser pulse oscillator that outputs an optical pulse having a repetition frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency corresponding to the loop length of the doped optical fiber 1 from the optical branching device 4, the modulation frequency is an integer of the fundamental frequency on the rare earth-doped optical fiber 1. The optical modulator 6 set to double the number and the optical modulator 10 set to have a modulation frequency that is an integral multiple of the modulation frequency of the optical modulator 6 are provided, and match the modulation frequency of the optical modulator 6. An optical pulse having a repetitive frequency is output via the optical branching device 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、超高速光通信
システムを構築するために必要となる、繰り返し周波数
が高く、かつ、パルス幅が短いレーザパルスである高繰
り返し短パルスを発生させるレーザパルス発振器に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser for generating a high repetition short pulse, which is a laser pulse having a high repetition frequency and a short pulse width, which is necessary for constructing an ultrahigh speed optical communication system, for example. Related to pulse oscillator.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、モード同期技術を利用した光ファ
イバレーザにより、高繰り返し光パルスを発生させる研
究が盛んに行われている。以下、図5を参照して、従来
のレーザパルス発振器について説明する。図5は、従来
のレーザパルス発振器の一例の構成を示す図であり、こ
の図において、1は希土類元素を添加した光ファイバ
(以後、希土類添加光ファイバと称す)であり、ループ
状に設けられている。また、2は希土類添加光ファイバ
1を励起するための励起光を発生する励起光源である。
2. Description of the Related Art In recent years, much research has been conducted on the generation of highly repetitive optical pulses by an optical fiber laser utilizing a mode-locking technique. Hereinafter, a conventional laser pulse oscillator will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an example of a conventional laser pulse oscillator, in which reference numeral 1 is an optical fiber doped with a rare earth element (hereinafter referred to as a rare earth doped optical fiber), which is provided in a loop shape. ing. Reference numeral 2 is a pumping light source that generates pumping light for pumping the rare earth-doped optical fiber 1.

【0003】3は励起光を希土類添加光ファイバ1へ結
合させる光結合器、4は出力光パルスを希土類添加光フ
ァイバ1から取り出す光分岐器、5は希土類添加光ファ
イバ1中の光の進行方向を1方向(図中時計回り)に限
定する光アイソレータ、6は光強度変調器(以後、光変
調器と称す)、7は光フィルタであり、それぞれ、希土
類添加光ファイバ1上に順に設けられている。また、8
はシンセサイザ、9はシンセサイザ8から出力される電
気信号を増幅して光変調器6へ供給する電気増幅器であ
る。
Reference numeral 3 is an optical coupler for coupling the pumping light to the rare earth-doped optical fiber 1, 4 is an optical branching device for extracting an output light pulse from the rare earth-doped optical fiber 1, and 5 is a traveling direction of light in the rare earth-doped optical fiber 1. Is an optical isolator for limiting the direction to one direction (clockwise in the figure), 6 is an optical intensity modulator (hereinafter referred to as an optical modulator), and 7 is an optical filter, which are provided on the rare earth-doped optical fiber 1 in order. ing. Also, 8
Is a synthesizer, and 9 is an electric amplifier that amplifies an electric signal output from the synthesizer 8 and supplies the amplified electric signal to the optical modulator 6.

【0004】このような構成において、光パルスは次の
ようにして発生する。希土類添加光ファイバ1を光結合
器3を通して励起光源2により励起すると、希土類添加
光ファイバ1において、光フィルタ7の透過帯域内で、
光アイソレータ5の順方向に連続光の発振が起こる。次
に、シンセサイザ8から出力される電気信号を電気増幅
器9を介して光変調器6に印加する。
In such a structure, the light pulse is generated as follows. When the rare-earth-doped optical fiber 1 is excited by the excitation light source 2 through the optical coupler 3, the rare-earth-doped optical fiber 1 within the transmission band of the optical filter 7 is
Oscillation of continuous light occurs in the forward direction of the optical isolator 5. Next, the electric signal output from the synthesizer 8 is applied to the optical modulator 6 via the electric amplifier 9.

【0005】一般に、共振器長をL、光ファイバの屈折
率をn、光速をcとすると、共振器長で決定される周波
数f0 =c/(nL)で変調を加えると、基本波でのモ
ード同期が実現され、安定したパルス列を発生すること
ができる。また、変調周波数をレーザの共振器長で決ま
る基本周波数のq(qは整数)倍、すなわちqf0 =q
c/(nL)に設定すると、基本波のq倍の周波数で発
振する高調波の強制モード同期が実現できる。すなわ
ち、レーザの共振器内にq個の光パルスが等間隔に生成
され、高次の変調周波数に一致した繰り返し周波数を有
するパルス列が発生する。
Generally, assuming that the resonator length is L, the refractive index of the optical fiber is n, and the speed of light is c, when a modulation is applied at a frequency f 0 = c / (nL) determined by the resonator length, a fundamental wave is generated. The mode synchronization of is realized and a stable pulse train can be generated. Also, the modulation frequency is multiplied by q (q is an integer) times the fundamental frequency determined by the resonator length of the laser, that is, qf 0 = q
When set to c / (nL), forced mode locking of harmonics oscillating at a frequency q times the fundamental wave can be realized. That is, q light pulses are generated at equal intervals in the resonator of the laser, and a pulse train having a repetition frequency matching the higher-order modulation frequency is generated.

【0006】すなわち、図1に示す構成のレーザパルス
発振器では、光分岐器4から、高次の変調周波数に一致
した繰り返し周波数を有するパルス列が出力される。例
えば、レーザの共振器長が200mであるとき、共振器
長で決まる基本周波数は1MHzであるが、q=100
00とし、変調周波数を10GHzに設定すると、10
GHzの繰り返し周波数を有する光パルス列が出力され
る。
That is, in the laser pulse oscillator having the configuration shown in FIG. 1, the optical branching device 4 outputs a pulse train having a repetition frequency that matches a higher-order modulation frequency. For example, when the resonator length of the laser is 200 m, the fundamental frequency determined by the resonator length is 1 MHz, but q = 100.
00 and the modulation frequency is set to 10 GHz, 10
An optical pulse train having a repetition frequency of GHz is output.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレーザ
パルス発振器においては、発生する光パルスのパルス幅
は変調周波数に依存する。すなわち、変調周波数を決定
すると、その変調周波数によって制限されたパルス幅の
光パルスが発生される。一般に、強制モード同期レーザ
において発生する光パルスのパルス幅τは次式で表され
る(H. A. Hause,"Waves and fields in optoelectroni
cs", Prentice-hall series in solid state physical
electronics, p.267参照)。
In the above-mentioned conventional laser pulse oscillator, the pulse width of the optical pulse generated depends on the modulation frequency. That is, when the modulation frequency is determined, an optical pulse having a pulse width limited by the modulation frequency is generated. Generally, the pulse width τ of the optical pulse generated in the forced mode-locked laser is expressed by the following equation (HA Hause, "Waves and fields in optoelectroni
cs ", Prentice-hall series in solid state physical
electronics, p.267).

【数1】 [Equation 1]

【0008】ただし、(1)式において、αgg はレ
ーザ媒質の利得、αmm は変調の深さ、ωM は変調周
波数、ωg は利得帯域を表す。(1)式から明らかなよ
うに、パルス幅は1/(ωM1/2 に比例する。したが
って、発生する光パルスのパルス幅を短くするには、ω
M を高くする必要がある。例えば、変調周波数を10G
Hzとしたときに発生する光パルスのパルス幅をτとす
ると、変調周波数をさらに2倍の20GHzとしたとき
に発生する光パルスのパルス幅は、τの1/2 1/ 2 倍と
なる。
However, in equation (1), αg lg Is
Gain of laser medium, αm lm Is the depth of modulation, ωM Is the modulation frequency
Wave number, ωg Represents the gain band. It is clear from equation (1)
The pulse width is 1 / (ωM )1/2 Proportional to. But
Therefore, to shorten the pulse width of the generated optical pulse,
M Need to be higher. For example, the modulation frequency is 10G
Let τ be the pulse width of the optical pulse generated at Hz.
Then, when the modulation frequency is doubled to 20 GHz,
The pulse width of the optical pulse generated at 1 / 2 Double
Become.

【0009】ここで、出力光パルスのパルス幅と変調周
波数との関係について、図6および図7を参照して説明
する。図6は変調周波数が10GHzであるときの変調
波形と発生する光パルスの様子を示す図である。この図
の例では、10GHzの変調を加えることにより、繰り
返し周波数が10GHz、かつ、パルス幅がτの光パル
スが発生している。一般に、変調波形は、cos(ωMt)の
形で表され、これをt=0の近傍で展開すると、
Here, the relationship between the pulse width of the output optical pulse and the modulation frequency will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a diagram showing the modulation waveform and the appearance of the generated optical pulse when the modulation frequency is 10 GHz. In the example of this figure, by applying modulation of 10 GHz, an optical pulse having a repetition frequency of 10 GHz and a pulse width of τ is generated. In general, the modulation waveform is expressed in the form of cos (ω M t), and when expanded in the vicinity of t = 0,

【数2】 となる。[Equation 2] Becomes

【0010】発生する光パルスのパルス幅を短くするに
は、正弦波で表される変調波形の強度が最大となるとこ
ろ(すなわち、t=0の近傍)の曲率を小さくする必要
があり、そのためには、図7に示すように、変調周波数
ωM を大きくする必要がある。図7は変調周波数が20
GHzであるときの変調波形と発生する光パルスの様子
を示す図である。この図に示すように、変調周波数が2
倍になると、変調波形の強度が最大となるところの曲率
が小さくなり、発生する光パルスのパルス幅は、10G
Hzのときのパルス幅より1/21/2 倍となる。すなわ
ち、変調周波数を20GHzとしたときには、パルス幅
がτ/21/2 の光パルスが発生する。
In order to shorten the pulse width of the generated optical pulse, it is necessary to reduce the curvature where the intensity of the modulation waveform represented by the sine wave is maximum (that is, near t = 0). Therefore, it is necessary to increase the modulation frequency ω M as shown in FIG. In FIG. 7, the modulation frequency is 20
It is a figure which shows the mode of a modulation | alteration waveform and the optical pulse which generate | occur | produce at GHz. As shown in this figure, the modulation frequency is 2
When doubled, the curvature at which the intensity of the modulation waveform becomes maximum becomes smaller, and the pulse width of the generated optical pulse is 10G.
It becomes 1/2 1/2 times the pulse width at Hz. That is, when the modulation frequency is 20 GHz, an optical pulse having a pulse width of τ / 2 1/2 is generated.

【0011】上述したように、従来のレーザパルス発振
器で強制モード同期を行なった場合、光変調器を駆動す
る変調周波数によって制限されたパルス幅を有する光パ
ルスが発生するが、パルス幅を短くしようとすると変調
周波数を高くする必要があり、必然的に、発生する光パ
ルスの繰り返し周波数が大となってしまう。したがっ
て、ある特定の低い繰り返し周波数で、パルス幅がさら
に短い光パルス(すなわち、デューティ比の大なる光パ
ルス)を発生させることは困難であった。本発明は、上
述した事情に鑑みて為されたものであり、高調波強制モ
ード同期において、ある特定の繰り返し周波数の短パル
スを容易に発生させることができるレーザパルス発振器
を提供することを目的とする。
As described above, when the conventional laser pulse oscillator performs forced mode locking, an optical pulse having a pulse width limited by the modulation frequency for driving the optical modulator is generated, but the pulse width should be shortened. Then, it is necessary to increase the modulation frequency, and inevitably the repetition frequency of the generated optical pulse becomes large. Therefore, it is difficult to generate an optical pulse having a shorter pulse width (that is, an optical pulse having a large duty ratio) at a certain low repetition frequency. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a laser pulse oscillator that can easily generate a short pulse having a specific repetition frequency in harmonic forced mode locking. To do.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載のレーザパルス発振器は、励起光を結
合するための光結合器と光パルスを出力するための光分
岐器とが介挿された光ループからなり、高調波モード同
期により、前記光ループのループ長に対応した基本周波
数の整数倍の繰り返し周波数の光パルスを前記光分岐器
から出力するレーザパルス発振器において、前記光ルー
プ上に設けられ、変調周波数が前記基本周波数の整数倍
となるよう設定された1台目の変調器と、前記光ループ
上に設けられ、変調周波数が前記1台目の変調器の変調
周波数の整数倍となるよう設定された2台目の変調器と
を具備し、前記1台目の変調器の変調周波数と一致する
繰り返し周波数の光パルスを前記光分岐器を介して出力
することを特徴としている。
In order to solve the above problems, a laser pulse oscillator according to a first aspect of the present invention comprises an optical coupler for coupling pumping light and an optical branching device for outputting an optical pulse. In the laser pulse oscillator, which is composed of an inserted optical loop, outputs a light pulse having a repetition frequency of an integral multiple of the fundamental frequency corresponding to the loop length of the light loop from the optical branching device by the harmonic mode locking, A first modulator provided on the loop and having a modulation frequency set to be an integral multiple of the fundamental frequency, and a modulation frequency provided on the optical loop and having a modulation frequency of the first modulator And a second modulator set to be an integral multiple of the optical modulator, and outputting an optical pulse having a repetition frequency matching the modulation frequency of the first modulator via the optical branching device. Features and To have.

【0013】また、請求項2記載のレーザパルス発振器
は、請求項1記載のものにおいて、受光素子および狭帯
域フィルターを有し、前記光分岐器から出力される光パ
ルスの分岐光を受光して前記基本周波数の整数倍となる
周波数の正弦波信号を抽出する抽出手段を備え、前記1
台目の変調器の変調周波数が前記正弦波信号の周波数に
なるとともに、前記2台目の変調器の変調周波数が前記
正弦波信号の周波数の整数倍の周波数となるよう閉ルー
プを構成したことを特徴としている。さらに、請求項3
記載のレーザパルス発振器は、請求項1または2記載の
ものにおいて、前記光ループに分散値が負の光ファイバ
を挿入し、光ソリトンを生成するようにしたことを特徴
としている。
A laser pulse oscillator according to a second aspect is the laser pulse oscillator according to the first aspect, which has a light receiving element and a narrow band filter, and receives the branched light of the optical pulse output from the optical branching device. 1 is provided with extraction means for extracting a sine wave signal having a frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency,
A closed loop is configured such that the modulation frequency of the second modulator becomes the frequency of the sine wave signal and the modulation frequency of the second modulator becomes an integral multiple of the frequency of the sine wave signal. It has a feature. Further, claim 3
The laser pulse oscillator described in claim 1 or 2 is characterized in that an optical fiber having a negative dispersion value is inserted into the optical loop to generate an optical soliton.

【0014】[0014]

【作用】請求項1記載のレーザパルス発振器によれば、
光ループ中の光は、1台目および2台目の変調器により
変調される。ここで、前記1台目の変調器の変調周波数
は前記基本周波数の整数倍となるよう設定されており、
前記2台目の変調器の変調周波数は前記1台目の変調器
の変調周波数の整数倍となるよう設定されている。
According to the laser pulse oscillator of claim 1,
The light in the optical loop is modulated by the first and second modulators. Here, the modulation frequency of the first modulator is set to be an integral multiple of the fundamental frequency,
The modulation frequency of the second modulator is set to be an integral multiple of the modulation frequency of the first modulator.

【0015】このため、光ループ上に設けられた光分岐
器から出力される光パルスは、前記1台目の変調器の変
調波形において強度が最大になる各点と、前記1台目の
変調器の変調波形と前記2台目の変調器の変調波形とを
合成した変調波形において強度が最大になる各点とが一
致する各点で立ち上がったパルスとなる。したがって、
前記光分岐器から出力される光パルスの周波数は、前記
1台目の変調器の変調周波数と一致する。
Therefore, the optical pulse output from the optical branching device provided on the optical loop has the maximum intensity in the modulation waveform of the first modulator, and the first modulator. A pulse that rises at each point at which the maximum intensity of the modulated waveform obtained by combining the modulated waveform of the second modulator and the modulated waveform of the second modulator coincides. Therefore,
The frequency of the optical pulse output from the optical splitter matches the modulation frequency of the first modulator.

【0016】また、前記合成した変調波形において強度
が最大になる点近傍における曲率は、前記1台目の変調
器の変調波形において強度が最大になる点近傍における
曲率より小となる。したがって、両変調波形がともに最
大となる点は、前記基本周波数の整数倍の周波数となる
従来の変調波形の対応する点よりも狭い範囲となる。し
たがって、繰り返し周波数が同一であれば、従来のもの
よりもパルス幅が狭い光パルスが出力されることにな
る。
Further, the curvature near the point where the intensity is maximum in the combined modulation waveform is smaller than the curvature near the point where the intensity is maximum in the modulation waveform of the first modulator. Therefore, the maximum points of both modulation waveforms are narrower than the corresponding points of the conventional modulation waveform having an integral multiple of the fundamental frequency. Therefore, if the repetition frequency is the same, an optical pulse having a narrower pulse width than the conventional one is output.

【0017】また、請求項2記載のレーザパルス発振器
によれば、抽出手段が前記光分岐器から出力される光パ
ルスの分岐光を受光して前記基本周波数の整数倍となる
周波数の正弦波信号を抽出する。また、前記1台目の変
調器の変調周波数が前記正弦波信号の周波数になるとと
もに、前記2台目の変調器の変調周波数が前記正弦波信
号の周波数の整数倍の周波数となるよう閉ループが構成
されているため、請求項1記載のものと同様に、前記光
分岐器から出力される光パルスの周波数は、前記1台目
の変調器の変調周波数に一致する。また、繰り返し周波
数が同一であれば、従来のものよりもパルス幅が狭い光
パルスが出力されることになる。さらに、請求項3記載
のレーザパルス発振器によれば、前記光ループに分散値
が負の光ファイバを挿入し、光ソリトンを生成するよう
にしたため、さらにパルス幅が狭い光パルスが安定して
出力される。
According to a second aspect of the laser pulse oscillator, the extraction means receives the branched light of the optical pulse output from the optical branching device and outputs a sine wave signal having a frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency. To extract. Further, a closed loop is formed so that the modulation frequency of the first modulator becomes the frequency of the sine wave signal and the modulation frequency of the second modulator becomes an integral multiple of the frequency of the sine wave signal. Since it is configured, similarly to the first aspect, the frequency of the optical pulse output from the optical branching device matches the modulation frequency of the first modulator. Moreover, if the repetition frequency is the same, an optical pulse having a narrower pulse width than the conventional one is output. Further, according to the laser pulse oscillator of the third aspect, an optical fiber having a negative dispersion value is inserted into the optical loop to generate an optical soliton, so that an optical pulse having a narrower pulse width is stably output. To be done.

【0018】[0018]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図1は本発明の第1の実施例によるレーザ
パルス発振器の構成を示す図であり、この図において、
図5の各部と共通する部分には同一の符号を付し、その
説明を省略する。図1に示すレーザパルス発振器におい
て、希土類添加光ファイバ1としては、例えば、エルビ
ウム添加光ファイバが用いられる。この場合、レーザの
発振波長は1.5μm帯となる。また、励起光源2とし
ては、半導体レーザを用いることができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser pulse oscillator according to a first embodiment of the present invention.
The same parts as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In the laser pulse oscillator shown in FIG. 1, as the rare earth-doped optical fiber 1, for example, an erbium-doped optical fiber is used. In this case, the oscillation wavelength of the laser is in the 1.5 μm band. A semiconductor laser can be used as the excitation light source 2.

【0019】希土類添加光ファイバ1上には、励起光源
2が発生する励起光を希土類添加光ファイバ1へ結合さ
せる光結合器3、光変調器(2台目の変調器)10、出
力光パルスを取り出す光分岐器4、光の進行方向を1方
向(図中時計回り)に限定する光アイソレータ5、光変
調器(1台目の変調器)6、所定の透過帯域を有する光
フィルタ7が、それぞれ、図中時計回りに順に設けられ
ている。なお、光変調器としては、例えば、ニオブ酸リ
チウム(LiNbO3 )製のマッハツェンダ型強度変調
器等を用いることができる。
On the rare earth-doped optical fiber 1, an optical coupler 3 for coupling the pumping light generated by the pumping light source 2 to the rare earth-doped optical fiber 1, an optical modulator (second modulator) 10, and an output optical pulse. An optical branching device 4 for extracting light, an optical isolator 5 for limiting the traveling direction of light to one direction (clockwise in the figure), an optical modulator (first modulator) 6, and an optical filter 7 having a predetermined transmission band. , Respectively, are provided in order clockwise in the figure. As the optical modulator, for example, a Mach-Zehnder type intensity modulator made of lithium niobate (LiNbO 3 ) or the like can be used.

【0020】さらに、図1に示すレーザパルス発振器
は、シンセサイザ8、電気増幅器9,9、および周波数
変換器11を有し、シンセサイザ8から出力される電気
信号が、一方の電気増幅器9を介して光変調器6へ供給
されるとともに、同電気信号が周波数変換器11および
他方の電気変換器9を介して光変調器10へ供給される
よう構成されている。なお、上記周波数変換器11は、
入力信号の周波数を整数倍(ただし、「整数倍」におけ
る整数とは、1以上の整数を意味する)して出力する機
能を有する。
Further, the laser pulse oscillator shown in FIG. 1 has a synthesizer 8, electric amplifiers 9 and 9, and a frequency converter 11, and an electric signal output from the synthesizer 8 passes through one electric amplifier 9. The electric signal is supplied to the optical modulator 6, and the electric signal is supplied to the optical modulator 10 via the frequency converter 11 and the other electric converter 9. The frequency converter 11 is
It has a function of multiplying the frequency of an input signal by an integer (however, the integer in “integer multiple” means an integer of 1 or more) and outputting the result.

【0021】以下、上述した構成のレーザパルス発振器
における光パルスの発生過程について説明する。希土類
添加光ファイバ1を光結合器3を介して励起光源2によ
り励起すると、光フィルタ7の透過帯域内で、光アイソ
レータ5の順方向に連続光の発振が起こる。次に、シン
セサイザ8から出力される電気信号を、一方の電気増幅
器9を介して光変調器6に、および、周波数変換器11
および他方の電気増幅器9を介して光変調器10に印加
する。このとき、光変調器10を駆動する信号の周波数
(変調周波数)は、周波数変換器11によって光変調器
6の変調周波数の整数倍に設定されている。ここで、光
変調器6の変調周波数をω1 、光変調器10の変調周波
数をω2 とする。ただしω2 はω1 の整数倍(ω2 =p
ω1 、pは1以上の整数)である。
The process of generating an optical pulse in the laser pulse oscillator having the above configuration will be described below. When the rare earth-doped optical fiber 1 is excited by the excitation light source 2 via the optical coupler 3, continuous light oscillation occurs in the forward direction of the optical isolator 5 within the transmission band of the optical filter 7. Next, the electric signal output from the synthesizer 8 is sent to the optical modulator 6 via the electric amplifier 9 on one side and to the frequency converter 11 as well.
And to the optical modulator 10 via the other electric amplifier 9. At this time, the frequency (modulation frequency) of the signal that drives the optical modulator 10 is set to an integral multiple of the modulation frequency of the optical modulator 6 by the frequency converter 11. Here, the modulation frequency of the optical modulator 6 is ω 1 , and the modulation frequency of the optical modulator 10 is ω 2 . However, ω 2 is an integer multiple of ω 12 = p
ω 1 and p are integers of 1 or more).

【0022】光変調器6の変調波形はCOS(ω1
t)、光変調器10の変調波形はCOS(ω2 t)で表
されるため、光変調器6,10の両方が駆動されると、
変調波形は、次式で示すように、各光変調器6,10の
変調波形の積で表される。
The modulation waveform of the optical modulator 6 is COS (ω 1
t), since the modulation waveform of the optical modulator 10 is represented by COS (ω 2 t), when both the optical modulators 6 and 10 are driven,
The modulation waveform is represented by the product of the modulation waveforms of the optical modulators 6 and 10 as shown in the following equation.

【数3】 (Equation 3)

【0023】この場合、共振器内で2つの変調をかけて
いるため、それぞれの変調波形の強度が最大となる点が
重なるときに系全体の透過率が最大となり、その時点に
おいて光パルスが発生する。この発生周波数はω1 であ
り、発生する光パルスの繰り返しは周波数ω1 となる。
ここで、(3)式をt=0の近傍で展開すると、ω2
pω1 であることから次式が得られる。
In this case, since two modulations are applied in the resonator, the transmittance of the entire system becomes maximum when the points at which the intensity of each modulation waveform becomes maximum overlap, and an optical pulse is generated at that point. To do. This generation frequency is ω 1 , and the repetition of the generated optical pulse is frequency ω 1 .
Here, when the expression (3) is expanded in the vicinity of t = 0, ω 2 =
Since it is pω 1 , the following equation is obtained.

【数4】 [Equation 4]

【0024】(4)式を(2)式と比較すると、変調周
波数ωM が(p2 +1)1/2 ω1 になったのと同じ形を
している。すなわち、pを大きくすることにより合成し
た変調波形の強度が最大となることろ(t=0の近傍)
の曲率が、一つの光変調器を変調周波数ω1 で駆動した
場合に比べて小さくなり、発生する光パルスのパルス幅
は短くなる。このときのパルス幅τは次式で与えられ
る。
Comparing equation (4) with equation (2), the modulation frequency ω M has the same form as (p 2 +1) 1/2 ω 1 . That is, the intensity of the combined modulation waveform should be maximized by increasing p (near t = 0).
Curvature becomes smaller than that when one optical modulator is driven at the modulation frequency ω 1 , and the pulse width of the generated optical pulse becomes shorter. The pulse width τ at this time is given by the following equation.

【数5】 (Equation 5)

【0025】したがって、光変調器6,10をそれぞれ
変調周波数ω1 ,ω2 で駆動させたときに発生する光パ
ルスのパルス幅は、変調周波数ω1 で一つの光変調器を
駆動した場合に発生する光パルスのパルス幅に比較し
て、1/(p2 +1)1/4 倍となる。このように、上述
したレーザパルス発振器によれば、発生する光パルスの
繰り返し周波数をω1 に固定したまま、従来の技術では
繰り返し周波数をω1 より大きくしなければ得ることが
できなかった短いパルス幅の光パルスを発生することが
できる。
Therefore, the pulse widths of the optical pulses generated when the optical modulators 6 and 10 are driven at the modulation frequencies ω 1 and ω 2 , respectively, are as follows when one optical modulator is driven at the modulation frequency ω 1. It is 1 / (p 2 +1) 1/4 times the pulse width of the generated optical pulse. As described above, according to the laser pulse oscillator described above, while the repetition frequency of the generated optical pulse is fixed at ω 1 , the short pulse that cannot be obtained by the conventional technique unless the repetition frequency is set to be larger than ω 1. Light pulses of width can be generated.

【0026】ここで、例えば、ω1 =ω2 =10GHz
とし、各光変調器6,10の両方を駆動した場合に発生
する光パルスのパルス幅について、図1および図2を参
照して考察する(この場合、p=1に相当するため、周
波数変換器11は不要である)。なお、図2は、上記条
件下で発生する各種波形を示す図である。図2から明か
なように、発生する光パルスの繰り返し周波数は、それ
ぞれの変調波形の強度が最大となる点が重なる周期によ
り決定される。したがって、ここでは、10GHzとな
る。光変調器6(1台目の変調器)の変調波形と、光変
調器10(2台目の変調器)の変調波形とを合成した変
調波形をt=0の近傍で展開したものは、(4)式にお
いてp=1とすることにより、次式で表される。
Here, for example, ω 1 = ω 2 = 10 GHz
Then, the pulse width of the optical pulse generated when both of the optical modulators 6 and 10 are driven will be considered with reference to FIGS. 1 and 2 (in this case, since p = 1, frequency conversion is performed). The container 11 is unnecessary). Note that FIG. 2 is a diagram showing various waveforms generated under the above conditions. As is clear from FIG. 2, the repetition frequency of the generated optical pulse is determined by the cycle in which the points at which the intensity of each modulation waveform is maximized overlap. Therefore, here, it becomes 10 GHz. What is developed by combining the modulation waveform of the optical modulator 6 (first modulator) and the modulation waveform of the optical modulator 10 (second modulator) in the vicinity of t = 0 is: By setting p = 1 in the equation (4), the following equation is obtained.

【数6】 (Equation 6)

【0027】上記(6)式から、合成した変調波形の強
度が最大となるところ(t=0の近傍)の曲率が小さく
なることが分かる。また、発生する光パルスのパルス幅
は、曲率が小さくなるにつれて短くなる。したがって、
光パルスのパルス幅は、10GHzで一つの光変調器を
駆動した場合に発生するパルス幅に比較して、1/2
1/4 倍となる。すなわち、従来、10GHzの繰り返し
周波数で得ることができなかった短いパルス幅の光パル
スを発生することができる。
From the above equation (6), it can be seen that the curvature becomes small where the intensity of the combined modulation waveform becomes maximum (near t = 0). Further, the pulse width of the generated optical pulse becomes shorter as the curvature becomes smaller. Therefore,
The pulse width of the optical pulse is 1/2 as compared with the pulse width generated when one optical modulator is driven at 10 GHz.
It becomes 1/4 times. That is, it is possible to generate an optical pulse having a short pulse width which could not be obtained at a repetition frequency of 10 GHz.

【0028】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図3は第2の実施例によるレーザパルス発振器の
構成例を示す図であり、この図において、図1と共通す
る部分については同一の符号を付し、その説明を省略す
る。図3において、12は光分岐器であり、光分岐器4
から出力されるレーザ出力(光パルス)を分岐する。1
3は光受光素子、狭帯域電気フィルタ、および電気増幅
器からなるクロック抽出器(抽出手段)であり、光分岐
器12から出力される2つの光パルスの一方から特定の
周波数の正弦波であるクロック信号を抽出して出力す
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the laser pulse oscillator according to the second embodiment. In this figure, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In FIG. 3, reference numeral 12 denotes an optical branching device, and an optical branching device 4
The laser output (light pulse) output from is branched. 1
Reference numeral 3 denotes a clock extractor (extracting means) composed of a light receiving element, a narrow band electric filter, and an electric amplifier, which is a sine wave having a specific frequency from one of the two optical pulses output from the optical branching device 12. Extract and output the signal.

【0029】14,14はそれぞれ、各光変調器6,1
0へ供給する電気信号の位相を調整する位相器であり、
一方の位相器14は、クロック抽出器13で抽出された
クロック信号の位相を調整し、一方の電気増幅器9を介
して光変調器6へ供給する。また、他方の位相器14
は、クロック抽出器13で抽出されたクロック信号を周
波数変換器11で周波数変換して得られる電気信号の位
相を調整し、他方の電気増幅器9を介して光変調器10
へ供給する。
Reference numerals 14 and 14 respectively denote optical modulators 6 and 1 respectively.
Is a phase shifter for adjusting the phase of the electric signal supplied to 0,
One phase shifter 14 adjusts the phase of the clock signal extracted by the clock extractor 13 and supplies it to the optical modulator 6 via one electrical amplifier 9. Also, the other phase shifter 14
Adjusts the phase of the electric signal obtained by frequency-converting the clock signal extracted by the clock extractor 13 by the frequency converter 11, and the optical modulator 10 via the other electric amplifier 9.
Supply to

【0030】次に、上述した構成のレーザパルス発振器
が、光パルスを出力する過程について説明する。まず、
レーザの出力が光分岐器4を介して取り出され、この出
力(光パルス)が、さらに光分岐器12で分岐される。
そして、光分岐器12の一方の出力がクロック抽出器1
3に入力され、ここで、特定の周波数の正弦波であるク
ロック信号が抽出される。
Next, a process in which the laser pulse oscillator having the above-mentioned configuration outputs an optical pulse will be described. First,
The output of the laser is taken out through the optical branching device 4, and this output (optical pulse) is further branched by the optical branching device 12.
Then, one output of the optical branching device 12 is connected to the clock extractor 1
3 is input, where a clock signal that is a sine wave of a specific frequency is extracted.

【0031】このクロック信号は、一方の位相器14で
位相調整された後に、一方の電気増幅器9で増幅されて
光変調器6に印加される。また、クロック抽出器13で
抽出されたクロック信号は、周波数変換器11で周波数
が整数倍され、他方の位相器14および他方の電気増幅
器9を介して光変調器10に印加される。すなわち、図
3中点線で示すように、レーザ出力の受光から各光変調
器6,10へのクロック信号の印加まで、閉ループが構
成されることになる。共振器内では、クロック信号に同
期した周波数で光が強度変調されるが、もともとこの光
はレーザから放出された信号であるため、常に最適に変
調されることになる。
This clock signal is phase-adjusted by one phase shifter 14 and then amplified by one electric amplifier 9 and applied to the optical modulator 6. The frequency of the clock signal extracted by the clock extractor 13 is multiplied by an integer by the frequency converter 11 and applied to the optical modulator 10 via the other phase shifter 14 and the other electric amplifier 9. That is, as shown by the dotted line in FIG. 3, a closed loop is formed from the reception of the laser output to the application of the clock signal to each of the optical modulators 6 and 10. In the resonator, the light is intensity-modulated at a frequency synchronized with the clock signal, but since this light is originally a signal emitted from the laser, it is always optimally modulated.

【0032】ここで、例えば、10GHzのクロック抽
出器をクロック抽出器13として用いるとともに、各光
変調器6,10を両方とも10GHzで駆動する場合を
考える。基本周波数の整数倍に一致しない10GHz付
近の周波数のクロック信号は、安定したパルス列を発生
できないため、クロック抽出過程において消滅するが、
基本周波数の整数倍に一致したクロック信号は、変調周
波数と光パルスの繰り返し周波数とが完全に一致するた
め、安定したパルス発振が徐々に強められる。
Here, let us consider a case where a 10 GHz clock extractor is used as the clock extractor 13 and both optical modulators 6 and 10 are driven at 10 GHz. A clock signal with a frequency near 10 GHz that does not match an integral multiple of the fundamental frequency cannot generate a stable pulse train, and thus disappears in the clock extraction process.
In the clock signal that matches an integral multiple of the fundamental frequency, the modulation frequency and the repetition frequency of the optical pulse completely match, so that stable pulse oscillation is gradually strengthened.

【0033】このような動作が繰り返されると、最初は
雑音的であった、基本周波数の整数倍に一致したある1
つのクロック信号(周波数は10GHz付近)だけが残
る。すなわち、1つのクロック信号だけで、各光変調器
6,10を駆動するようになり、10GHzの高調波モ
ード同期が達成される。この場合に得られる光パルスの
繰り返し周波数は10GHzであり、従来より短いパル
ス幅の光パルスを発生できることになる。
When such an operation is repeated, it is noisy at first, and a certain 1 corresponding to an integral multiple of the fundamental frequency is obtained.
Only one clock signal (frequency around 10 GHz) remains. That is, each optical modulator 6 and 10 is driven by only one clock signal, and 10 GHz harmonic mode locking is achieved. The repetition frequency of the optical pulse obtained in this case is 10 GHz, which means that an optical pulse having a shorter pulse width than the conventional one can be generated.

【0034】このとき得られる光パルスのパルス幅は、
前述した第1の実施例により得られる光パルスのパルス
幅と同一である。第1の実施例と同様に、光変調器6を
変調周波数ω1 で、光変調器10を変調周波数ω2 で駆
動したときに発生する光パルスのパルス幅は、(5)式
により与えられるため、従来よりパルス幅が短い光パル
スが得られる。
The pulse width of the optical pulse obtained at this time is
It is the same as the pulse width of the optical pulse obtained by the first embodiment described above. Similar to the first embodiment, the pulse width of the optical pulse generated when the optical modulator 6 is driven at the modulation frequency ω 1 and the optical modulator 10 is driven at the modulation frequency ω 2 is given by the equation (5). Therefore, an optical pulse having a shorter pulse width than that of the conventional one can be obtained.

【0035】また、第2の実施例によるレーザパルス発
振器においては、温度変動により共振器長が変化し、光
パルスの繰り返しが変化しても、光パルスの繰り返し周
波数に同期したクロック信号で変調を行うため、変調周
波数と光パルスの繰り返し周波数との間にズレが生じな
い。すなわち、温度変動によって光パルスの波形が劣化
することがない。したがって、長時間にわたって安定に
パルス発振が継続する。さらに、高精度なシンセサイザ
や共振器安定化のためのアクティブな負帰還回路が不要
となるため、経済的な利点も大きい。
Further, in the laser pulse oscillator according to the second embodiment, even if the resonator length changes due to temperature fluctuation and the repetition of the optical pulse changes, modulation is performed with the clock signal synchronized with the repetition frequency of the optical pulse. Therefore, there is no deviation between the modulation frequency and the optical pulse repetition frequency. That is, the waveform of the optical pulse is not deteriorated by the temperature fluctuation. Therefore, pulse oscillation continues stably for a long time. Further, since a high-precision synthesizer and an active negative feedback circuit for stabilizing the resonator are not required, the economical advantage is great.

【0036】また、第2の実施例によるレーザパルス発
振器において、例えば、図4に示すように、光変調器1
0とレーザ出力を取り出す光分岐器4との間に、光パル
ス圧縮用光ファイバ15を挿入することにより、光ソリ
トンの効果を用いて、発生する光パルスのパルス幅をさ
らに短くすることができる。ここで、光ソリトンについ
て説明する。光ソリトンとは、光ファイバの負の分散に
よるパルス幅の広がりと、自己位相変調効果によるパル
ス幅の圧縮とがつりあうことにより発生する安定した光
パルスであり、波形が歪むことなく光ファイバ中を伝播
するという特徴を有する。
In addition, in the laser pulse oscillator according to the second embodiment, for example, as shown in FIG.
By inserting the optical pulse compression optical fiber 15 between 0 and the optical branching device 4 for extracting the laser output, the pulse width of the generated optical pulse can be further shortened by using the effect of the optical soliton. . Here, the optical soliton will be described. An optical soliton is a stable optical pulse generated by balancing the pulse width expansion due to the negative dispersion of the optical fiber and the pulse width compression due to the self-phase modulation effect. It has the characteristic of propagating.

【0037】N=1の標準ソリトンを生成するのに必要
なピーク強度PN=1 は次式で与えられる。
The peak intensity P N = 1 required to produce a standard soliton with N = 1 is given by:

【数7】 ただし、(7)式において、Dは光ファイバの波長λに
おける群速度分散、cは光速、n2 は非線形屈折率、τ
はパルス幅、wは光ファイバのスポットサイズの大きさ
である。
(Equation 7) In the equation (7), D is the group velocity dispersion at the wavelength λ of the optical fiber, c is the speed of light, n 2 is the nonlinear refractive index, and τ
Is the pulse width, and w is the spot size of the optical fiber.

【0038】すなわち、光パルス圧縮用光ファイバ15
の群速度分散を負にすることによって光ソリトンを発生
させ、パルス幅が広がらない短パルスを得ることができ
る。例えば、群速度分散D=−1ps/km/nm、パ
ルス幅τ=2ps、スポットサイズの大きさw=3μ
m、波長λ=1.55μmとすると、標準ソリトンを生
成するのに必要なピーク強度は、(7)式より約216
mWとなる。光パルスの繰り返し周波数を10GHzと
すると、共振器内の平均強度は約4.3mWになる。こ
の程度の強度は、第1および第2の実施例によるレーザ
パルス発振器内で容易に発生できる。
That is, the optical pulse compression optical fiber 15
By making the group velocity dispersion of N to be negative, an optical soliton can be generated and a short pulse whose pulse width does not spread can be obtained. For example, group velocity dispersion D = -1 ps / km / nm, pulse width τ = 2 ps, spot size w = 3 μ
m and the wavelength λ = 1.55 μm, the peak intensity required to generate a standard soliton is about 216 from equation (7).
It becomes mW. When the repetition frequency of the optical pulse is 10 GHz, the average intensity in the resonator is about 4.3 mW. This level of intensity can be easily generated in the laser pulse oscillator according to the first and second embodiments.

【0039】すなわち、光パルス圧縮用光ファイバ15
として、1.55μm波長帯における分散値が−1ps
/km/nmである分散シフトファイバを用いるととも
に、光変調器6,10それぞれの変調周波数を10GH
zとすることにより、繰り返し周波数が10GHz、か
つ、パルス幅が2psである短パルスを安定して発生す
ることができる。上記条件にいおて、変調周波数が10
GHzの光変調器を1台だけ用いた場合に得られる光パ
ルスのパルス幅は、3.0〜2.7ps程度である。す
なわち、2台の光変調器6,10を用いることにより、
従来の技術では発生できなかった、繰り返し周波数が1
0GHz、かつ、パルス幅が2psの光パルスを容易に
発生することができる。
That is, the optical fiber 15 for optical pulse compression
, The dispersion value in the 1.55 μm wavelength band is -1 ps
/ Km / nm dispersion-shifted fiber is used, and the modulation frequency of each of the optical modulators 6 and 10 is 10 GH.
By setting z, a short pulse having a repetition frequency of 10 GHz and a pulse width of 2 ps can be stably generated. Under the above conditions, the modulation frequency is 10
The pulse width of the optical pulse obtained when only one GHz optical modulator is used is about 3.0 to 2.7 ps. That is, by using the two optical modulators 6 and 10,
Repetition frequency is 1 which could not be generated by conventional technology
It is possible to easily generate an optical pulse of 0 GHz and a pulse width of 2 ps.

【0040】さらに、発生する光パルスの雑音を除去ま
たは低減することができるという特徴もある。光パルス
の雑音には、希土類添加光ファイバ1から発生する自然
放出光雑音と光ソリトンを形成しない散逸波(非ソリト
ン成分)とがある。自然放出光雑音と非ソリトン成分
は、それぞれ、時間的に一様な強度を有する連続光であ
る。
Further, there is a feature that the noise of the generated optical pulse can be removed or reduced. The noise of the optical pulse includes spontaneous emission optical noise generated from the rare earth-doped optical fiber 1 and a dissipative wave (non-soliton component) that does not form an optical soliton. The spontaneous emission noise and the non-soliton component are continuous lights each having a temporally uniform intensity.

【0041】これらの雑音は、図4において、まず、光
変調器6を通ることにより、パルス状に変調される。こ
のとき、変調後の信号における谷の部分は光強度が弱く
なるため、雑音が減少することになる。こうしてパルス
状に変調された雑音は、共振器内の光ファイバを伝播す
る間に光ファイバの群速度分散によって広がり、再び連
続的になる。こうして連続的になった雑音は光変調器1
0を通ることによって再びパルス状になり、上述した場
合と同様に雑音の光強度が弱くなる。
These noises are first pulse-modulated by passing through the optical modulator 6 in FIG. At this time, the light intensity in the valley portion of the modulated signal is weakened, so that noise is reduced. The thus pulse-modulated noise spreads due to the group velocity dispersion of the optical fiber while propagating through the optical fiber in the resonator, and becomes continuous again. The noise that becomes continuous in this way is the optical modulator 1
By passing 0, the pulse shape is formed again, and the light intensity of noise becomes weak as in the case described above.

【0042】このような処理が繰り返されることによ
り、光パルスの雑音が除去されるのである。以上説明し
たように、2台の光変調器6,10を用いることによ
り、パルス幅が短い光パルスを発生することができるだ
けでなく、雑音が除去されたS/N比の高い光パルスを
発生することができるという利点がある。なお、上述し
た第1および第2の実施例においては、繰り返し周波数
が10GHzの光パルスを発生する場合を中心にして各
レーザパルス発振器の動作について説明したが、もちろ
ん、各レーザパルス発振器は、10GHz以外の繰り返
し周波数の光パルスを得るために用いることもできる。
By repeating such processing, the noise of the optical pulse is removed. As described above, by using the two optical modulators 6 and 10, not only an optical pulse with a short pulse width can be generated, but also an optical pulse with a high S / N ratio from which noise is removed is generated. There is an advantage that can be done. In the above-described first and second embodiments, the operation of each laser pulse oscillator has been described centering around the case of generating an optical pulse having a repetition frequency of 10 GHz. It can also be used to obtain optical pulses of repetition frequencies other than.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光ループ中の光は、1台目および2台目の変調器により
変調される。前記1台目の変調器の変調周波数は基本周
波数の整数倍となるよう設定されており、前記2台目の
変調器の変調周波数は前記1台目の変調器の変調周波数
の整数倍となるよう設定されているため、光分岐器から
出力される光パルスの周波数は、前記1台目の変調器の
変調周波数と一致する。
As described above, according to the present invention,
The light in the optical loop is modulated by the first and second modulators. The modulation frequency of the first modulator is set to be an integral multiple of the fundamental frequency, and the modulation frequency of the second modulator is an integral multiple of the modulation frequency of the first modulator. Therefore, the frequency of the optical pulse output from the optical branching device matches the modulation frequency of the first modulator.

【0044】また、前記合成した変調波形において強度
が最大になる点近傍における曲率は、前記1台目の変調
器の変調波形において強度が最大になる点近傍における
曲率より小となる。したがって、両変調波形がともに最
大となる点は、前記基本周波数の整数倍の周波数となる
従来の変調波形の対応する点よりも狭い範囲となる。し
たがって、繰り返し周波数が同一であれば、従来のもの
よりもパルス幅が狭い光パルスを出力することができる
という効果がある。
The curvature near the point where the intensity is maximum in the combined modulation waveform is smaller than the curvature near the point where the intensity is maximum in the modulation waveform of the first modulator. Therefore, the maximum points of both modulation waveforms are narrower than the corresponding points of the conventional modulation waveform having an integral multiple of the fundamental frequency. Therefore, if the repetition frequency is the same, it is possible to output an optical pulse having a narrower pulse width than the conventional one.

【0045】また、前記光分岐器から出力される光パル
スから抽出される正弦波信号の周波数(前記基本周波数
の整数倍の周波数)が前記1台目の変調器の変調周波数
となり、かつ、前記正弦波信号の周波数の整数倍の周波
数が前記2台目の変調器の変調周波数となるよう閉ルー
プが構成されているため、パルス幅が狭い光パルスを安
定して出力することができるという効果がある(請求項
2)。さらに、前記光ループに分散値が負の光ファイバ
を挿入し、光ソリトンを生成するようにしたため、パル
ス幅がより狭い光パルスを安定して出力することができ
るという効果がある(請求項3)。
The frequency of the sine wave signal extracted from the optical pulse output from the optical branching device (frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency) becomes the modulation frequency of the first modulator, and Since the closed loop is configured such that the frequency that is an integral multiple of the frequency of the sine wave signal becomes the modulation frequency of the second modulator, there is an effect that an optical pulse with a narrow pulse width can be stably output. There is (claim 2). Furthermore, since an optical fiber having a negative dispersion value is inserted in the optical loop to generate an optical soliton, there is an effect that an optical pulse having a narrower pulse width can be stably output (claim 3). ).

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例によるレーザパルス発振
器の構成例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a laser pulse oscillator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同レーザパルス発振器における変調波形および
光パルスの様子を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a modulation waveform and a state of an optical pulse in the laser pulse oscillator.

【図3】本発明の第2の実施例によるレーザパルス発振
器の構成例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a laser pulse oscillator according to a second embodiment of the present invention.

【図4】同レーザパルス発振器の他の構成例を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing another configuration example of the same laser pulse oscillator.

【図5】従来のレーザパルス発振器の構成例を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a conventional laser pulse oscillator.

【図6】同レーザパルス発振器における変調波形および
光パルスの様子を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a modulation waveform and a state of an optical pulse in the laser pulse oscillator.

【図7】同レーザパルス発振器における変調波形および
光パルスの様子を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a modulated waveform and a state of an optical pulse in the laser pulse oscillator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…希土類添加光ファイバ、2…励起光源、3…光結合
器、4…光分岐器、5…光アイソレータ、6…光変調器
(1台目の変調器)、7…光フィルタ、8…シンセサイ
ザ、9…電気増幅器、10…光変調器(2台目の変調
器)、11…周波数変換器、12…光分岐器、13…ク
ロック抽出器(抽出手段)、14…位相器、15…光パ
ルス圧縮用光ファイバ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rare-earth-doped optical fiber, 2 ... Excitation light source, 3 ... Optical coupler, 4 ... Optical splitter, 5 ... Optical isolator, 6 ... Optical modulator (first modulator), 7 ... Optical filter, 8 ... Synthesizer, 9 ... Electric amplifier, 10 ... Optical modulator (second modulator), 11 ... Frequency converter, 12 ... Optical splitter, 13 ... Clock extractor (extracting means), 14 ... Phaser, 15 ... Optical fiber for optical pulse compression.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/10 A 3/17 H04B 10/28 10/02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI Technical display location H01S 3/10 A 3/17 H04B 10/28 10/02

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 励起光を結合するための光結合器と光パ
ルスを出力するための光分岐器とが介挿された光ループ
からなり、高調波モード同期により、前記光ループのル
ープ長に対応した基本周波数の整数倍の繰り返し周波数
の光パルスを前記光分岐器から出力するレーザパルス発
振器において、 前記光ループ上に設けられ、変調周波数が前記基本周波
数の整数倍となるよう設定された1台目の変調器と、 前記光ループ上に設けられ、変調周波数が前記1台目の
変調器の変調周波数の整数倍となるよう設定された2台
目の変調器とを具備し、 前記1台目の変調器の変調周波数と一致する繰り返し周
波数の光パルスを前記光分岐器を介して出力することを
特徴とするレーザパルス発振器。
1. An optical loop comprising an optical coupler for coupling pumping light and an optical branching device for outputting an optical pulse, wherein the loop length of the optical loop is reduced by harmonic mode locking. A laser pulse oscillator for outputting an optical pulse having a repetition frequency that is an integral multiple of the corresponding fundamental frequency from the optical branching device, is provided on the optical loop, and the modulation frequency is set to be an integral multiple of the fundamental frequency. A second modulator provided on the optical loop and having a modulation frequency set to be an integral multiple of the modulation frequency of the first modulator; A laser pulse oscillator, wherein an optical pulse having a repetition frequency that matches a modulation frequency of a third modulator is output through the optical branching device.
【請求項2】 受光素子および狭帯域フィルターを有
し、前記光分岐器から出力される光パルスの分岐光を受
光して前記基本周波数の整数倍となる周波数の正弦波信
号を抽出する抽出手段を備え、 前記1台目の変調器の変調周波数が前記正弦波信号の周
波数になるとともに、前記2台目の変調器の変調周波数
が前記正弦波信号の周波数の整数倍の周波数となるよう
閉ループを構成したことを特徴とする請求項1記載のレ
ーザパルス発振器。
2. An extracting unit having a light receiving element and a narrow band filter, which receives the branched light of the optical pulse output from the optical branching device and extracts a sine wave signal having a frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency. A closed loop such that the modulation frequency of the first modulator becomes the frequency of the sine wave signal and the modulation frequency of the second modulator becomes a frequency that is an integral multiple of the frequency of the sine wave signal. The laser pulse oscillator according to claim 1, wherein the laser pulse oscillator comprises:
【請求項3】 前記光ループに分散値が負の光ファイバ
を挿入し、光ソリトンを生成するようにしたことを特徴
とする請求項1または2記載のレーザパルス発振器。
3. The laser pulse oscillator according to claim 1, wherein an optical fiber having a negative dispersion value is inserted into the optical loop to generate an optical soliton.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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