(57)【要約】【課題】高繰り返し周波数を持つ光パルスの波長を広い波長帯域で可変にする波長可変の光パルス発生装置に関し、特に、超高速光通信の分野で用いることができ、例えばテラビット帯のＯＴＤＭ−ＷＤＭの光源、あるいはソリトン通信用の光源として用いることができる波長可変の光パルス発生装置を提供する。【解決手段】光パルス源と、それからの光パルスを入射する偏波調整器と、その偏波調整器からの光パルスを入射し、光非線形現象である自己周波数シフト効果を示す光ファイバと、その光ファイバからの光パルスを入力し、入力光を除去できる光フィルタと、を、備え、その光パルス源は、その光ファイバが自己周波数シフト効果を引き起こす強度の光パルスを生成し、上記の光フィルタは、その光ファイバから出力された光パルスのスペクトルを濾波するようにする。【選択図】図１
2004287074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光パルス源と、
前記の光パルス源からの光パルスを入射する偏波調整器と、
前記の偏波調整器からの光パルスを入射し、光非線形媒質の光非線形現象である自己周波数シフト効果を示す光ファイバと、
上記の光ファイバからの光パルスを入力し、入力光を除去することができる光フィルタと、を、備え、
上記の光パルス源は、上記の光ファイバが自己周波数シフト効果を引き起こすほどの強度の光パルスを生成する構成と、
上記の光フィルタは、上記の光ファイバから出力された光パルスのスペクトルの一部の光を濾波する構成と、を、持つことを特徴とする波長可変の光パルス発生装置。
【請求項２】
光パルス源と、その光パルス源からの光パルスを複数の分岐成分に分岐する分岐手段と、
そのうちの少なくとも２つの分岐成分の波長を変換する波長変換手段と、
その少なくとも２つの分岐成分の光パルスを波長変換した後、変調する変調手段と、
その変調された分岐成分を合流させる合流手段と、を、備え、
前記の波長変換手段は、光非線形現象を示す光非線形媒質を用いた自己周波数シフト効果を用いた波長変換手段であることを特徴とする波長可変の光パルス発生装置。
【請求項３】
光パルス源と、
その光パルス源からの光パルスの波長を変換する波長変換手段と、
その波長変換された光パルスを複数の分岐成分に分岐する分岐手段と、
その分岐成分の少なくとも２つを変調する変調手段と、
その変調された分岐成分を合流させる合流手段と、を、備え、
前記の波長変換手段は、光非線形現象を示す光非線形媒質の自己周波数シフト効果を用いた波長変換手段であることを特徴とする波長可変の光パルス発生装置。
【請求項４】
光パルス源と、
その光パルス源からの光パルスを複数の分岐成分に分岐する第１の分岐手段と、
そのうちの少なくとも２つの分岐成分の波長を変換する波長変換手段と、波長変換した光をさらに、少なくとも２つの分岐成分に分岐する第２の分岐手段と、
第２の分岐手段による分岐成分のそれぞれを変調する変調換手段と、
その変調された分岐成分を再び合流させる第２の合流手段と、
第２の合流手段により合流された光パルスを、他の波長分岐成分と合流させる第１の合流手段と、を、備え、
前記の波長変換手段は、光非線形現象を示す光非線形媒質の自己周波数シフト効果を用いた波長変換手段であることを特徴とする波長可変の光パルス発生装置。
【請求項５】
光パルス源と、その光パルス源からの光パルスを複数の分岐成分に分岐する分岐手段と、
そのうちの少なくとも２つの分岐成分をそれぞれ変調する変調手段と、
その変調された光パルスの波長を変換する波長変換手段と、
その変調され波長変換された分岐成分を合流させる合流手段と、を、備え、
前記の波長変換手段は、光非線形現象を示す光非線形媒質を用いた自己周波数シフト効果を用いた波長変換手段であることを特徴とする波長可変の光パルス発生装置。
【請求項６】
光パルス光源からの光パルスの波長を変換する第１の波長変換手段と、
この波長変換手段で波長変換された光パルスを光学的な非線形物質に入射して第２高調波を発生する第２の波長変換手段と、を、備え、
上記の第１の波長変換手段は、光非線形現象を誘起する光非線形媒質からなる波長変換手段であることを特徴とする波長可変の光パルス発生装置。
【請求項７】
光パルス光源からの光パルスを複数の分岐成分に分岐する分岐手段と、
そのひとつの分岐成分である光パルスの波長を変換する第１の波長変換手段と、
他のひとつの分岐成分である光パルスと合波する合波手段と、
波長変換した光パルスと波長変換しない光パルスとの、和周波数をもつ光パルスあるいは差周波数をもつ光パルスを生成する第２の波長変換手段と、を、備え、
上記の第１の波長変換手段は光非線形現象を誘起する光非線形媒質からなる光波長シフト手段を用いることを特徴とする波長可変の光パルス発生装置。
【請求項８】
光パルス光源からの光パルスを複数の分岐成分に分岐する分岐手段と、
そのひとつの分岐成分である光パルスの波長を変換する第１の波長変換手段と、
他のひとつの分岐成分である光パルスの波長を変換する第２の波長変換手段と、
第１の波長変換手段の出力と第２の波長変換手段の出力とを合波する合波手段と、第１の波長変換手段の出力と第２の波長変換手段の出力との、和周波数をもつ光パルスあるいは差周波数をもつ光パルスを生成する第３の波長変換手段と、を、備え、
上記の第１と第２の波長変換手段は光非線形現象を誘起する光非線形媒質からなる光波長シフト手段を用いる波長変換手段であることを特徴とする波長可変の光パルス発生装置。
【請求項９】
上記の波長変換手段は非線形光学特性をもったフォトニック結晶ファイバからできていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の波長可変の光パルス発生装置。
【請求項１０】
上記のフォトニック結晶ファイバは偏波保持型のものであることを特徴とする請求項９に記載の波長可変の光パルス発生装置。
【請求項１１】
上記の波長変換器は、フォトニック結晶ファイバへの入射光の予め決められた波長に対して、入射光の強度を指定してその波長変化量を決めることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の波長可変の光パルス発生装置。
【請求項１２】
上記の波長変換器は、入射する光パルスの振幅を増幅器あるいは減衰器で調整した後フォトニック結晶ファイバに光パルスを入射させるものであり、波長変換後の波長情報を検出して、負帰還になるように増幅器の増幅度あるいは減衰器の減衰度を調整する手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の波長可変の光パルス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高繰り返し周波数を持つ光パルスの波長を広い帯域で可変にすることのできる波長可変の光パルス発生装置に関している。
【０００２】
【従来の技術】
このような光パルス光源は、超高速光通信の分野でさまざまな目的で用いることができ、例えばテラビット帯のＯＴＤＭ−ＷＤＭの光源、ソリトン通信用の光源に用いたり、受光した光パルスの波長変換にもちいるために求められている。
【０００３】
大容量のデータを長距離にわたって光ファイバを用いて伝送するためには、シリカ系の光ファイバで、損失のもっとも低い波長領域（１．５５μｍ）が現在主に使用されている。この損失の低い領域はＥ−Ｕバンドで３００ｎｍ以上広がっており、その波長帯域ではデータの低損失の伝送を行なうことができるので、この波長領域をカバーする光パルス光源が必要とされる。
【０００４】
エルビウムドープファイバを用いた能動同期ファイバレーザは１０ＧＨｚ以上の繰り返し周波数でピコ秒以下の光パルスを発生の能力を持っているが、非特許文献１によれば、エルビウム元素の利得幅の限界から、短光パルスを発生できる波長範囲は１．５５μｍを中心に約３０ｎｍの領域に限られる。
【０００５】
その以外の領域では、半導体レーザをベースとする光パルスレーザもあるが、上記と同様に、周波数帯域幅の制限があり、波長可変領域が限られてしまう。さらに、半導体レーザからは、ソリトン光パルスを発生するために必要なピコ秒以下の光パルスを発生することが難しいことも知られている。
【０００６】
この問題を解決するためのものとして、光ファイバの非線形効果をもちいてサブピコ秒の光パルスを波長変換により安定に効率よく行なう手段と、それを用いた波長可変光源およびその応用について述べる。
【０００７】
この波長可変光源が光パルス列を発生する原理は、ソリトン自己周波数シフト（ＳＳＦＳ：Ｓｏｌｉｔｏｎ  Ｓｅｌｆ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ）による効果によるものである。これは、異常分散を持つ光ファイバに輝度が高く短い光パルスを伝搬させることにより、その光パルスは自己位相変調及び、異常分散の影響を受け、ソリトン効果によって光パルスの圧縮とともにスペクトルの広がり生じることを用いたものである。よく知られているように、光パルスソリトンが光ファイバを伝搬すると、ラマン効果によって、光スペクトルの長波長側は短波長側から誘導される利得があり、これにより増幅される。従って、光パルスが伝搬するにしたがって、そのスペクトルが長波長側へ移動する現象が見られる。このような現象は、例えば非特許文献２に記載されており、ソリトン自己周波数シフトと呼ばれている。
【０００８】
例えば、波長１．５６μｍ、繰り返し周波数５０ＭＨｚの受動モード同期レーザからの光パルスを、７０メートルの光ファイバで伝搬させて、２．１６μｍまで波長をシフトした例が非特許文献３に報告されている。他に、光パラメタ発振器からの繰り返し周波数５０ＭＨｚ、波長１．３μｍで２００ｆｓ秒幅の光パルスを１５ｃｍの特種構造を持つファイバ（Ａｉｒ−ＳｉｌｉｃａＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｆｉｂｅｒ）を用いて１．６５μｍまで長波長化した例が、非特許文献４に報告されている。
【０００９】
現在までは、このような長波長帯域での波長変換は、繰り返し周波数が１００ＭＨｚ以下の帯域にあっため、通信分野での使用は困難であった。一般に、繰り返し周波数を高くすると輝度（尖頭値）が反比例して減少するので、ソリトン自己周波数シフト（ＳＳＦＳ）に必要な非線形効果が得られなくなるという問題があった。また、このために使用する非線形性の高い光ファイバで伝搬損失が高いと、必要なエネルギを失ってソリトンが形成できなくなるという問題もある。
【００１０】
【非特許文献１】
Ｅ．  Ｙｏｓｈｉｄａ，  Ｎ．  Ｓｈｉｍｉｚｕ，  ａｎｄ  Ｍ．  Ｎａｋａｚａｗａ，  “Ａ  ４０−ＧＨｚ，  ０．９  ｐｓ  ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｌｙｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ｌａｓｅｒ  ｗｉｔｈ  ａ  ｔｕｎｉｎｇ  ｒａｎｅ  ｏｆ  １５３０−１５６０  ｎｍ，”  ＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ｐｐ．  １５８７−１５８９，  １９９９．
【非特許文献２】
Ｆ．Ｍ．  Ｍｉｔｓｃｈｋｅ  ａｎｄ  Ｌ．Ｆ．  Ｍｏｌｌｅｎａｕｅｒ，  “Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｓｏｌｉｔｏｎｓｅｌｆ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｓｈｉｆｔ，  ”  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  １１，  ｐｐ．  ｐｐ．  ６５９−６６１  （１９８６）．
【非特許文献３】
Ｍ．Ｅ．  Ｆｅｒｍａｎｎ，  Ａ．  Ｇａｌｖａｎａｕｓｋａｓ，  Ｍ．Ｌ．  Ｓｔｏｃｋ，  ａｎｄ  Ｋ．Ｋ．  Ｗｏｎｇ，  Ｄ．  Ｈａｒｔｅｒ  ａｎｄ  Ｌ．Ｇｏｌｄｂｅｒｇ，  “Ｕｌｔｒａｗｉｄｅ  ｔｕｎａｂｌｅ  Ｅｒ  ｓｏｌｉｔｏｎ  ｆｉｂｅｒ  ｌａｓｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  ｉｎ  Ｙｂ−ｄｏｐｅｄｆｉｂｅｒ”，  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ２４，  ｐｐ．  １４２８  ・１４３０  （１９９９）．
【非特許文献４】
Ｘ．  Ｌｉｕ，  Ｃ．  Ｘｕ，  Ｗ．Ｈ．  Ｋｎｏｘ，  Ｊ．Ｋ．  Ｃｈａｎｄａｌｉａ，  Ｂ．Ｊ．  Ｅｇｇｌｅｔｏｎ，  Ｓ．Ｇ．  Ｋｏｓｉｎｓｋｉ  ａｎｄＲ．Ｓ．  Ｗｉｎｄｅｌｅｒ，  “Ｓｏｌｉｔｏｎ  ｓｅｌｆ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｓｈｉｆｔ  ｉｎ  ａ  ｓｈｏｒｔ  ｔａｐｅｒｅｄ  ａｉｒ−ｓｉｌｉｃａｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｆｉｂｅｒ”，  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ２６，  ｐｐ．  ３５８−３６０  （２００１）．
【非特許文献５】
Ａ．  Ｓｉｚｕｋｉ，  Ｍ．  Ｔａｎａｋａ，  Ｍ．  Ｆｕｊｉｔａ，  Ｈ．  Ｋｕｂｏｔａ，  Ｋ，  Ｓｕｚｕｋｉ，  ａｎｄ  Ｓ．  Ｋａｗａｎｉｓｈｉ，“Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｈｉｇｈｌｙ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｆｉｂｅｒ”，  ＴｈｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ  ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＳｏｃｉｅｔｙ  Ｍｅｅｔｉｎｇ，  Ｃ−３−４８，  ｐｐ．  １４８，  Ｍｉｙａｚａｋｉ，  Ｊａｐａｎ  ２００２．
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
現在までは、このような長波長帯域での波長変換は、繰り返し周波数が１００ＭＨｚ以下の帯域にあっため、通信分野での使用は困難であった。また、一般に、繰り返し周波数を高くすると輝度（尖頭値）が反比例して減少するので、ソリトン自己周波数シフト（ＳＳＦＳ）に必要な非線形効果が得られなくなるという問題があった。
【００１２】
この発明は上記に鑑み提案されたもので、高繰り返し周波数を持つ光パルスの波長を広い波長帯域で可変にする波長可変の光パルス発生装置に関して、特に、超高速光通信の分野で用いることができ、例えばテラビット帯のＯＴＤＭ−ＷＤＭの光源、あるいはソリトン通信用の光源として用いることができる波長可変の光パルス発生装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための、本発明の第１の特徴は、波長を変換するものであって、光パルス源と、前記の光パルス源からの光パルスを入射する偏波調整器と、前記の偏波調整器からの光パルスを入射し、光非線形媒質の光非線形現象である自己周波数シフト効果を示す光ファイバと、上記の光ファイバからの光パルスを入力し、入力光を除去することができる光フィルタと、を、備え、上記の光パルス源は、上記の光ファイバが自己周波数シフト効果を引き起こすほどの強度の光パルスを生成する構成と、上記の光フィルタは、上記の光ファイバから出力された光パルスのスペクトルの一部の光を濾波する構成と、を、持つことである。
【００１４】
また、本発明の第２の特徴は、ＷＤＭへ応用できるものであって、光パルス源と、その光パルス源からの光パルスを複数の分岐成分に分岐する分岐手段と、そのうちの少なくとも２つの分岐成分の波長を変換する波長変換手段と、その少なくとも２つの分岐成分の光パルスを波長変換した後、変調する変調手段と、その変調された分岐成分を合流させる合流手段と、を、備え、前記の波長変換手段は、光非線形現象を示す光非線形媒質を用いた自己周波数シフト効果を用いた波長変換手段であることである。
【００１５】
また、本発明の第３の特徴は、ＯＴＤＭへ応用できるものであって、光パルス源と、その光パルス源からの光パルスの波長を変換する波長変換手段と、その波長変換された光パルスを複数の分岐成分に分岐する分岐手段と、その分岐成分の少なくとも２つを変調する変調手段と、その変調された分岐成分を合流させる合流手段と、を、備え、前記の波長変換手段は、光非線形現象を示す光非線形媒質の自己周波数シフト効果を用いた波長変換手段であることである。
【００１６】
また、本発明の第４の特徴は、ＯＴＤＭ−ＷＤＭへ応用できるものであって、光パルス源と、その光パルス源からの光パルスを複数の分岐成分に分岐する第１の分岐手段と、そのうちの少なくとも２つの分岐成分の波長を変換する波長変換手段と、波長変換した光をさらに、少なくとも２つの分岐成分に分岐する第２の分岐手段と、第２の分岐手段による分岐成分のそれぞれを変調する変調換手段と、その変調された分岐成分を再び合流させる第２の合流手段と、第２の合流手段により合流された光パルスを、他の波長分岐成分と合流させる第１の合流手段と、を、備え、前記の波長変換手段は、光非線形現象を示す光非線形媒質の自己周波数シフト効果を用いた波長変換手段であることである。
【００１７】
また、本発明の第５の特徴は、光パルス源と、その光パルス源からの光パルスを複数の分岐成分に分岐する分岐手段と、そのうちの少なくとも２つの分岐成分をそれぞれ変調する変調手段と、その変調された光パルスの波長を変換する波長変換手段と、その変調され波長変換された分岐成分を合流させる合流手段と、を、備え、前記の波長変換手段は、光非線形現象を示す光非線形媒質を用いた自己周波数シフト効果を用いた波長変換手段であることである。
【００１８】
また、本発明の第６の特徴は、光パルス光源からの光パルスの波長を変換する第１の波長変換手段と、この波長変換手段で波長変換された光パルスを光学的な非線形物質に入射して第２高調波を発生する第２の波長変換手段と、を、備え、上記の第１の波長変換手段は、光非線形現象を誘起する光非線形媒質からなる波長変換手段であることである。
【００１９】
また、本発明の第７の特徴は、光パルス光源からの光パルスを複数の分岐成分に分岐する分岐手段と、そのひとつの分岐成分である光パルスの波長を変換する第１の波長変換手段と、他のひとつの分岐成分である光パルスと合波する合波手段と、波長変換した光パルスと波長変換しない光パルスとの、和周波数をもつ光パルスあるいは差周波数をもつ光パルスを生成する第２の波長変換手段と、を、備え、上記の第１の波長変換手段は光非線形現象を誘起する光非線形媒質からなる光波長シフト手段を用いることである。
【００２０】
また、本発明の第８の特徴は、光パルス光源からの光パルスを複数の分岐成分に分岐する分岐手段と、そのひとつの分岐成分である光パルスの波長を変換する第１の波長変換手段と、他のひとつの分岐成分である光パルスの波長を変換する第２の波長変換手段と、第１の波長変換手段の出力と第２の波長変換手段の出力とを合波する合波手段と、第１の波長変換手段の出力と第２の波長変換手段の出力との、和周波数をもつ光パルスあるいは差周波数をもつ光パルスを生成する第３の波長変換手段と、を、備え、上記の第１と第２の波長変換手段は光非線形現象を誘起する光非線形媒質からなる光波長シフト手段を用いる波長変換手段であることである。
【００２１】
また、本発明の第９の特徴は、上記の波長変換手段は非線形光学特性をもったフォトニック結晶ファイバからできていることである。
【００２２】
また、本発明の第１０の特徴は、上記のフォトニック結晶ファイバは偏波保持型のものであることである。
【００２３】
また、本発明の第１１の特徴は、上記の波長変換器は、フォトニック結晶ファイバへの入射光の予め決められた波長に対して、入射光の強度を指定してその波長変化量を決めることである。
【００２４】
また、本発明の第１２の特徴は、上記の波長変換器は、入射する光パルスの振幅を増幅器あるいは減衰器で調整した後フォトニック結晶ファイバに光パルスを入射させるものであり、波長変換後の波長情報を検出して、負帰還になるように増幅器の増幅度または減衰器の減衰度を調整する手段を備えることである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態例を、図を用いて詳しく説明する。なお、以下の説明においては、同じ装置、あるいは同様の機能をもつ装置については、特別の理由がない場合は、同じ符号を用いるものとする。
【００２６】
まず、本発明は、通信で必要とされる領域まで繰り返し周波数をあげる工夫をしたものである。その手段として、高い非線形性を得るためにゲルマニウムをドープした狭いコア（直系２μ以下）の高非線形フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）と、異常分散の高いものと、損失の低いものを選択し、ＳＳＦＳを送る光ファイバ長を長くしている。
【００２７】
第１の実施の形態を図１に示す。図１では、図１（ａ）のように、モード同期レーザなどのパルスレーザ２とファイバ型の増幅器３からなる、あるいは、図１（ｂ）のように、外部からに光パルスを入力することにより光パルスを供給する光パルス源１と、偏波調整器４と非線形効果を示す光ファイバ６と光フィルタ５とからなる波長変換器１００で波長可変の光パルス発生装置を構成している。ここで、図１（ｂ）のように、偏波調整器４を用いない場合は、光ファイバ７は、偏波保持型の光ファイバである。また、光ファイバ６は、光非線形媒質の光非線形現象による自己周波数シフト効果をおこすものである。このような光ファイバは、よく知られている。例えば、異常分散を持つ光ファイバ、あるいは、フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ：ＰｈｏｔｏｎｉｃＣｒｙｓｔａｌ  Ｆｉｂｅｒ）である。この自己周波数シフト効果により、長波長側に波長変換される。一般に、光ファイバ６の出力光のスペクトルは入力光のものに比べて広がっている。光フィルタ５は、光ファイバ６の非線形効果により、広がったスペクトルから、入力光を除去し、望みの幅のスペクトルを選択して出力させるためのものである。その手段として、入力波長にあったファイバーブラッグ格子（ＦＢＧ）や長波長透過濾波器を用いればよい。ＦＢＧを用いた場合に、ＦＢＧの前に光アイソレータやサーキュレータを用いれば、反射する入力光を容易に除去することができる。
【００２８】
この構成では、広い帯域での波長変換が可能であるが、波長シフト量は、以下に示すように、光パルス源１の出力強度に依存する。このため、安定した出力強度のものを用いるのが望ましい。また、以下に示すように、偏波調整器４を用いる理由は、波長シフト量は偏波の状態に敏感なためである。このため、ＰＣＦの入力側に、偏波調整器を用いなくても動作するが、安定に動作させるためには、偏波調整器を設置するのが望ましい。
【００２９】
例えば、波長１．５６μｍ、繰り返し周波数１０ＧＨｚ、幅１．３ｐｓの光パルス列を発生するモード同期ファイバレーザを光源として用い、出力２Ｗの光ファイバー増幅器によって増幅し、ＰＣＦに入力して出力を観測した場合を以下に説明する。この実験系における非線形計数は６２Ｗ−１ｋｍ−１，（通常の分散シフトファイバの非線形性の約３０倍）、１．５５μｍ波長において内部損失は４０ｄＢ／ｋｍ、波長分散は１１９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍという非特許文献５に記載されたものと同等のＰＣＦを利用した。使われた光ファイバの長さは、１２ｍであり、損失は０．５１ｄＢで、比較的低い値であった。
【００３０】
図１１（ａ）は、１０ＧＨｚの繰り返しファイバレーザの出力光パルススペクトル、図１１（ｂ）は、ＰＣＦの出力スペクトルをしめしている。光パルスの波長がシフトしているのわかる。図１２は、この１．６１μｍに中心のある光を選択した場合の光パルスの形状（ただし、自己相関形状）であり、入力パルスに比べて狭い光パルスであることがわかる。
【００３１】
また、図１３に示すように、光源からの入力強度の増加とともに、ＰＣＦでの出力波長は長波長側にシフトする。広い帯域での波長変換が可能であるが、波長シフト量は入力パーワに非常に敏感であることがわかる。
【００３２】
また、図１４は、ＰＣＦへの入力強度を一定にした場合の、偏波調整器の３状態に依存する出力波形を示す。この図から、波長シフト量は偏波の状態にも非常に敏感であることがわかる。
【００３３】
また、偏波調整器を用いて調整を行なっても、環境の温度変化、局所的な温度変動によってＰＣＦ中で偏波状態が変化するので、常に入力光の偏波状態を調整することが必要である。このような問題を解決するため、光ファイバ６に偏波保持型ＰＣＦを用いることが望ましい。
【００３４】
次に、第２の実施の形態を図２に示す。図２（ａ）の構成は、帰還回路９を除いて図１（ａ）の構成と同じでよい。この構成では、光パルス源１と、波長変換器１００で波長可変の光パルス発生装置を構成している。また、ここでも、光ファイバ６は、異常分散を持つ光ファイバであり、光非線形媒質の光非線形現象による自己周波数シフト効果をおこすものである。また、光フィルタ５で選択された波長の光パルスは、分岐器１０により、その一部が光検出増幅器８に送られ、電気信号に変換され、帰還回路９により増幅器３に負帰還となるように帰還される。この帰還により、例えば、波長変換した光の波長が決められた波長から短波長側に変動した場合に増幅器３の増幅率を上げて、波長を決められた値に調整される。図には示していないが、増幅器の代わりに、強いパルス光を可変な光減衰器を用いて入力光の強度を調整しながら出力光の波長を調整することも可能である。図２（ｂ）の波長変換器１０２は、光増幅器３や帰還回路９をも含むものの例である。光検出増幅器８としては、図１６（ａ）のブロック図に示すような回路で、図１６（ｂ）のように波長変換された波形を挟み込む透過特性をもち２連型で連動する濾波器３０ａ、３０ｂを用いた差動型の回路を用いることにより、より効果的に波長を安定化することができる。
【００３５】
次に、第３の実施の形態を図３に示す。この構成では、光パルス源１からの光パルスは、分岐器１４で、光路Ａ、Ｂに分岐する。光路Ａでは、非線形効果を示す光ファイバ６と光フィルタ５で波長可変の光パルス発生装置を構成している。また、ここでも、非線形効果を示す光ファイバ６は、光非線形媒質の光非線形現象による自己周波数シフト効果をおこすものである。光フィルタ５で選択された波長の光パルスは、合波器１２へ入射される。合波器として光カプラ、波長多重カプラ、レンズなどを用いることができる。また、光路Ｂでは、低分散の光ファイバ１１で光パルスに遅延が与えられる。これは光路Ａを進む光パルスと同じタイミングにするためのものである。光ファイバ１１として、遅延時間の可変な遅延器を用いればより正確に広い波長範囲で動作が可能となる。合波器で光路ＡとＢの光パルスは合波され、非線形媒質１３に入射される。非線形媒質１３からは、和周波数の光パルスと差周波数の光パルスとを含む光パルスが出力される。この出力から、和周波数の光パルスを選択する事により、パルス発生器１の出力のほぼ２倍の周波数の付近で周波数を変えることのできる波長可変の光パルス発生装置が実現できる。また、差周波数の光パルスを選択する事により、自己周波数シフト効果による変化分の周波数の光パルスを得ることができる。この変化分の波長では、一般に、長波長の、光パルスを容易に得ることができる。
【００３６】
次に、第４の実施の形態を図４に示す。図４の構成は、光非線形媒質の光ファイバの用い方を除いて図３の構成と同じでよい。この構成では、図３の低分散の光ファイバ１１の代わりに、低分散の光ファイバ１１と非線形効果を示す光ファイバ６を用いている。この場合も、光路Ａ、Ｂを伝搬する光ファイバが、同じタイミングで合波されるようにすることが重要である。たとえば、光路Ｂの非線形効果を示す光ファイバ６による遅延は、光路Ａの遅延よりも小さくなるようにすることにより、光路Ｂの周波数シフトは光路Ａのそれより小さくすることができる。当然のこととして、光路Ａの光フィルタと光路Ｂのそれは、そのそれぞれの周波数シフトに整合させたものであり、濾波特性の異なるものである。この構成の利点は、非線形的に合成する両成分のパルス幅が狭いために、その尖頭値はより高く、図３に示す第３の実施の形態における和周波数あるいは差周波数の場合に比べて、より効率的に波長変換が可能となる。
【００３７】
次に、第５の実施の形態を図５に示す。図５の構成は、それぞれ異なる波長の変調された光パルスを生成させるためのものである。この構成では、光パルス源１からの光パルスは、分岐器１４で、光路１、２、…、Ｎに分岐する。光路１では、波長変換器１６で光パルスの波長を変換し、変調器１７で変調する。ここで、波長変換器１６としては、第１から第４の実施の形態におけるいずれかの波長変換器を用いることができる。また、変調器１７としては、強度変調器、位相変調器、周波数変調器、偏光変調器、あるいは、単なる光シャッタなどを用いることができる。光路１、２、…、Ｎの変調された光パルスは、合波器１５で合波され、出力される。ここで出力される光パルスは、周波数軸で見ると図８（ａ）の様にそれぞれ離間したものであるが、時間軸でみると図８（ｂ）の様に重なったものである。この図から、波長分割多重（ＷＤＭ）として用いることができることがわかる。
【００３８】
次に、第６の実施の形態を図６に示す。図６の構成は、それぞれ異なる波長の変調された光パルスを異なるタイミングで発生させるためのものである。この構成では、光パルス源１からの光パルスは、分岐器１４で、光路１、２、…、Ｎに分岐される。光路１では、波長変換器１６で光パルスの波長を変換し、変調器群１８で変調する。ここで、波長変換器１６としては、第１から第４の実施の形態におけるいずれかの波長変換器を用いることができる。
【００３９】
また、変調器群１８としては、図７に示す構成を用いることができる。この構成では、波長＝λｉの光パルスを分岐器２４で、光路１、２、…、Ｎに分岐する。分岐された各光路では、それぞれの光路に応じた遅延時間が与えられ、それぞれの変調器で変調される。ここで、変調器１７としては、強度変調器、位相変調器、周波数変調器、偏光変調器、あるいは、単なる光シャッタなどを用いることができる。それぞれの光路の変調された光パルスは、合波器２５で合波される。
【００４０】
合波器２５の出力は、図６の合波器１５で合波され出力される。ここで出力される光パルスは、周波数軸で見ると図８（ｃ）の様にそれぞれ離間したものであり、時間軸でみても図８（ｄ）の様にそれぞれ離間したものである。この図から、光時分割−波長分割多重（ＯＴＤＭ−ＷＤＭ）として用いることができることがわかる。
【００４１】
次に、第７の実施の形態を図９に示す。図９の構成は、波長変換された光パルスを異なるタイミングで発生させるためのものである。この構成では、光パルス源１からの光パルスは波長変換器１０２で波長変換され、分岐器１４で、光路１、２、…、Ｎに分岐される。分岐された各光路では、それぞれの光路に応じた遅延時間が与えられ、それぞれの変調器で変調される。ここで、変調器１７としては、強度変調器、位相変調器、周波数変調器、偏光変調器、あるいは、単なる光シャッタなどを用いることができる。それぞれの光路の変調された光パルスは、合波器１５で合波される。
【００４２】
次に、第８の実施の形態を図１０に示す。図１０の構成は、波長変換された光パルスの高調波を生成することにより、その可変波長範囲を拡大するものである。この構成では、光パルス源１からの光パルスは波長変換器１００で波長変換され、光学的な非線形物質２０により高調波が生成される。光フィルタ２１は、その高調波から、望みの周波数の光パルスを選択するものである。
【００４３】
次に第９の実施例を図１５に示す。図１５に示す構成は、図５に示す第５の実施の形態の波長変換器１６と変調器１７とを入れ替えた構成である。変調器１７に増幅作用のないものを使用する場合は、図５の構成の方が波長変換器における光パルスの強度が高く、波長変換にはより有利である。逆に、変調器１７に増幅作用のあるものを使用する場合は、図１５の構成の方が、波長変換にはより有利である。また、入力できる光パルスの強度の許容値が小さい変調器の場合は、図５の構成が望ましく、一方、周波数依存性の大きい特性をもった変調器を用いる場合には、図１５の構成の方が望ましい。
【００４４】
以上の様に、本発明に基づいた構成は、長波長帯域で高速データ列の波長変換を必要とする分野、例えば、光通信分野で波長変換器として用いることができる。また、広高帯域で波長可変の光パルス光源として用いることができる。また光第２次高調波発生、分布基帰還型レーザ、光和周波発生などを用いて、これまでは、容易に得られなかった波長帯域での可変可能光源としても用いることができる。
【００４５】
【発明の効果】
この発明は上記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。
【００４６】
光パルス源と、その出力の光パルスを入射する偏波調整器と、それからの光パルスを入射し自己周波数シフト効果を示す光ファイバと、その光パルスを入力し入力光を除去することができる光フィルタと、を用いて、その光パルス源からは、光ファイバが自己周波数シフト効果を引き起こす強度の光パルスを生成し、発生した光パルスのスペクトルの一部の光を濾波するようにしたので、いままででは不可能であった高い繰り返し周波数まで光パルスの波長変換が可能となった。現在はこの手段を用いることによって従来の１００倍以上の繰り返し光パルス（１０ＧＨｚ）の波長変換が実現できるようになった。
【００４７】
また、本発明は、長波長帯域で高速データ列の波長変換を必要とする分野、例えば、光通信分野で波長変換器として用いることができる。また、広高帯域で波長可変の光パルス光源として用いることができる。また光第２次高調波発生、分布基帰還型レーザ、光和周波発生などを用いて、これまでは、容易に得られなかった波長帯域での可変可能光源としても用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】第３の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】第４の実施の形態を示すブロック図である。
【図５】第５の実施の形態を示すブロック図である。
【図６】第６の実施の形態を示すブロック図である。
【図７】変調器群の構成を示すブロック図である。
【図８】出力を時間軸と周波数軸でみた模式図である。
【図９】第７の実施の形態を示すブロック図である。
【図１０】第８の実施の形態を示すブロック図である。
【図１１】ＰＣＦにより波長シフトを示す図である。
【図１２】出力光の自己相関形状を示す図である。
【図１３】ＰＣＦによる波長シフトの入力強度依存性を示す図である。
【図１４】偏波状態に依存する出力波形を示す図である。
【図１５】第９の実施の形態を示すブロック図である。
【図１６】図２の光検出増幅器を示す図である。
【符号の説明】
１  光パルス源
２  パルスレーザ
３  増幅器
４  偏波調整器
５  光フィルタ
６  非線形効果を示す光ファイバ
７  光ファイバ
８  光検出増幅器
９  帰還回路
１０  分岐器
１１  低分散の光ファイバ
１２  合波器
１３  非線形媒質
１４  分岐器
１５  合波器
１６  波長変換器
１７  変調器
１８  変調器群
１９  光フィルタ
２０  非線形物質
２１  光フィルタ
２４  分岐器
２５  合波器
３０ａ、３０ｂ  濾波器
３１  光検出器
３２  差動増幅器
１００、１０１、１０２、１０３，１０４  波長変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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