(57)【要約】【課題】  通信用パルス光源において、高速なパルス幅の変調と、パルス列中から特性の揃ったパルスのみを取り出す。【解決手段】  通信用パルス光源は、半導体レーザ（１４）とファブリペロー電気光学変調器（１６、１７、１８）により構成され、光位相変調器（１７）の変調用マイクロ波の入力側に、マイクロ波増幅器（１３）と可変マイクロ波減衰器（１２）とを備えることで、高速なパルス幅の変調が可能となる。その光出力側に光バンドパスフィルタを備える、あるいは、その光出力側にアレイ導波路格子を備える、あるいは、その光出力側に光干渉計を備える、あるいは、その光入力側または光出力側に光強度変調器を備えることで、パルス列中から特性の揃ったパルスのみを取り出すことができる。その光出力側にアイソレータを備えることで、戻り光により動作が不安定にならない。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザとファブリペロー電気光学変調器とで構成されたパルス光源であって、
前記ファブリペロー電気光学変調器を駆動する変調用マイクロ波の電圧振幅を制御信号に応じて変化させて、光出力のパルス幅を可変にできるパルス幅可変手段を有することを特徴とする通信用パルス光源。
【請求項２】
前記パルス幅可変手段が、前記ファブリペロー電気光学変調器のマイクロ波入力側に設けられた可変マイクロ波減衰器を含み、該可変マイクロ波減衰器は、少なくともｎ出力（ｎは２以上の整数）を有する入力側ダイオードスイッチと、少なくともｎ入力を有する出力側ダイオードスイッチと、両ダイオードスイッチ間でそれらスイッチの各々のチャンネルに接続されたｎ個の各々減衰量の異なる固定マイクロ波減衰器とを有することを特徴とする請求項１に記載の通信用パルス光源。
【請求項３】
前記ファブリペロー電気光学変調器の光出力側に、入射光の波長に対し長波長側または短波長側のみ通過することができるアレイ導波路格子、または周波数選択性のある光フィルタ、あるいは光干渉計を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の通信用パルス光源。
【請求項４】
前記ファブリペロー電気光学変調器の光出力側に、透過率の方向依存性を有し、出力方向のみの透過率が高い、アイソレータ、または光フィルタ、あるいは前記ファブリペロー電気光学変調器の光共振器の出力側端面に角度をつけ、戻り光が該光共振器へ再結合しない構造を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の通信用パルス光源。
【請求項５】
半導体レーザとファブリペロー電気光学変調器で構成されたパルス光源であって、
該パルス光源の出力光パルスの瞬間光周波数が、該出力パルス列の１つおきに入力光周波数に比較して正、または負にシフトを繰り返している出力光を、一定の周波数シフト、あるいは周波数シフトのない光出力にする周波数調整手段を有することを特徴とする通信用パルス光源。
【請求項６】
半導体レーザとファブリペロー電気光学変調器で構成されたパルス光源であって、
該パルス光源の出力光パルス列を、その光周波数成分により分離し、一定の周波数シフト、あるいは周波数シフトのない２つ以上の光出力にする周波数調整手段を有することを特徴とする通信用パルス光源。
【請求項７】
半導体レーザとファブリペロー電気光学変調器で構成されたパルス光源であって、
前記ファブリペロー電気光学変調器における変調周波数の２以上の偶数倍の光周波数成分のみを透過し、光出力パルスの繰り返し周波数を前記変調周波数の２以上の偶数倍にする周波数調整手段を有することを特徴とする通信用パルス光源。
【請求項８】
前記周波数調整手段が、前記ファブリペロー電気光学変調器の光出力側に備えられて、入射光の波長に対し長波長側または短波長側のみ通過することができる波長可変光フィルタまたは光バンドパスフィルタであることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の通信用パルス光源。
【請求項９】
前記周波数調整手段が、前記ファブリペロー電気光学変調器の光出力側に備えられて、入射光の波長に対し長波長側または短波長側のみ通過することができるアレイ導波路格子であることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の通信用パルス光源。
【請求項１０】
前記周波数調整手段が、前記ファブリペロー電気光学変調器の光入力側または光出力側に備えられた光強度変調器と、前記ファブリペロー電気光学変調器の変調と同期して、前記光強度変調器の位相を調整する位相変調器とを有することを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の通信用パルス光源。
【請求項１１】
前記周波数調整手段が、前記ファブリペロー電気光学変調器の光出力側に備えられた光干渉計であることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の通信用パルス光源。
【請求項１２】
前記ファブリペロー電気光学変調器の光出力側に備えられて、光出力の戻り光成分が前記ファブリペロー電気光学変調器へ再結合しないように機能する戻り光阻止手段を有することを特徴とする請求項５ないし１１のいずれかに記載の通信用パルス光源。
【請求項１３】
前記戻り光阻止手段が、透過率の方向依存性を有し、出力方向のみの透過率が高い、アイソレータ、または光フィルタ、あるいは前記ファブリペロー電気光学変調器の光共振器の出力側端面に角度をつけ、戻り光が該光共振器へ再結合しない構造であることを特徴とする請求項１２に記載の通信用パルス光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザとファブリペロー電気光学変調器とにより構成されて、光パルスを発生する通信用パルス光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から光パルスを発生させるための装置として、パルスレーザがある（非特許文献１参照）。パルスレーザでは、レーザ共振器中に挿入した光増幅機能を有するレーザ媒質、バンドパスフィルタの帯域、およびモードロックと呼ばれる特定の時間周期で光強度が変調される機構により光パルス列を発生する。この光パルス列のパルス幅および繰り返し周波数は、上記レーザ共振器で決まり、広帯域なレーザ媒質とモードロックによる高速な光強度変調により短光パルスが発生できる。
【０００３】
また従来から、光パルスのパルス幅を変調する方法として、広帯域な光周波数成分を有する短光パルスを用い、そのパルスを光バンドパスフィルタに入射し、そのフィルタの透過帯域を変調する方法がある。
【０００４】
また、光パルスを発生させることのできる他の手段として、電気光学変調器を用いたファブリペロー電気光学変調器が知られている（非特許文献２参照）。このファブリペロー電気光学変調器は光位相変調器を光共振器に挿入した構造をもち、光共振器にレーザ光を入力し、光位相変調器にマイクロ波を入力することで光パルス列を発生することができる。
【０００５】
従来のファブリペロー電気光学変調器で構成されるパルス光源の構成を図１３に示す。同図において、１１はマイクロ波を発生するマイクロ波発生器、１４は半導体レーザ、１５は戻り光の除去機能を有するアイソレータ、１６と１８はファブリペロー光共振器を構成する一対の鏡、および１７はその一対の鏡の間に挿入された光位相変調器である。
【０００６】
このように、ファブリペロー電気光学変調器は、光位相変調器１７をファブリペロー光共振器１６，１８に挿入した構造をもつ。このファブリペロー電気光学変調器に、ＣＷ（continuous-wave）のレーザ光(時間的に連続に発振するレーザ光)を入力すると２×ｆｍの光パルス列が発生し、パルス幅は次式（１）により決まる。  
１／（２Ｆ  fm  β）                                （１）
ここでＦ：ファブリペロー光共振器のフィネス（鮮鋭度）、ｆｍ：変調周波数、β：光位相変調器１７の変調指数である。例えば、Ｆ＝５０、β＝０．２５、ｆｍ：４０ＧＨｚとすれば、図１４の（ａ）に示すようなパルス幅１ｐｓ、繰り返し周波数が８０ＧＨｚのパルス列を発生することができる。
【０００７】
図１４の（ｂ）は図１４の（ａ）に示す光パルスの入射光に対する相対的な位相を示している。同図から光の位相が光パルス発生に合わせて大きく変動していることが見てとれる。光の位相が変化するとき、光の周波数が変化していること等価であることを考えると、時間×ｆｍの値が０．５、１．５、２．５などのタイミングで発生した光パルスと時間×ｆｍの値が１、２、３などのタイミングで発生した光パルスで光パルスの周波数が正、または負のシフトを繰り返していることになる。この現象を波長の立場で説明すると、ファブリペロー電気光学変調器により発生する光パルスは、入射光の波長に対して、長波長側に波長がシフトした光パルスと、短波長側に波長がシフトした光パルスとを交互に繰り返してしまうことになる。
【０００８】
ファブリペロー電気光学変調器により発生する光パルスのパルス幅は、上記の（１）式から、変調指数βに逆比例するため、光位相変調器１７を駆動するマイクロ波の出力を変化させて、変調指数βを変えることでパルス幅を可変にすることができる。例えば、Ｆ＝１２０、ｆｍ＝１０ＧＨｚとすれば、変調指数βを０．２５から０．０４まで変化させて、図１５に示すように、パルス幅を１ｐｓから１０ｐｓ以上まで可変にすることができる。なお、変調指数βはＥＯ効果（electro-optic effect; 電気光学効果）により位相が変調される度合いを示す値であり、光位相変調器１７の駆動電圧に比例する。
【０００９】
【非特許文献１】T. Morioka, K. Okamoto, M. Ishii and M. Saruwatari “Low-noise, pulsewidth tunable picosecond to femtosecond pulse generation by spectral filtering of wideband supercontinuum with variable bandwidth arrayed-waveguide grating filters”  ELECTRONICS LETTERS 25th April 1996 Vol.32 No.9 pp. 836-837
【非特許文献２】G. M. Macfarlane, A. S. Bell, E. Riis, and A. I. Ferguson “Optical comb generator as an efficient short-pulse source” OPTICS LETTERS Vol. 21, No. 7, April 1, 1996 pp. 534-536
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のパルスレーザは、レーザ媒質、バンドパスフィルタの帯域、およびモードロック方法により、そのパルス幅が決まるために、安定かつ高速に出力光のパルス幅を変調することが困難であった。
【００１１】
また、広帯域な光周波数成分を有する短光パルスを用い、そのパルスを光バンドパスフィルタに入射して、そのフィルタの透過帯域を変調することで、光パルスのパルス幅を変調する従来方法は、高速かつ、連続的に透過帯域を変調することが難しいために、高速な光パルス幅の変調が困難であった。
【００１２】
一方、従来のファブリペロー電気光学変調器は光パルス幅の高速な変調が可能であるものの、ファブリペロー電気光学変調器から発生した光パルス列は、ファブリペロー電気光学変調器への入射光の波長に対して、長波長側に波長がシフトした光パルスと、短波長側に波長がシフトした光パルスとを交互に繰り返しているため、波長分散のある光ファイバに通すと光パルスの伝搬特性が隣り合う各パルス間で異なるために、光パルス列はファイバ通過後、図１６に示すように、パルスのタイミングのずれが生じてしまっていた。
【００１３】
また、従来のファブリペロー電気光学変調器により発生した光パルス列を光増幅器に通すと、光パルスの増幅特性が隣り合う各パルス間で異なるため、図１７に示すように、パルスの強度に変調が加えられてしまっていた。
【００１４】
さらに、従来のファブリペロー電気光学変調器は、通信用に光コネクタを用いて光ファイバに接続すると、その接続点での反射や光ファイバ中で発生するブリュリアン散乱などのために、出力側からの戻り光がファブリペロー電気光学変調器に再結合することで、光共振状態が不安定になるために、ファブリペロー電気光学変調器による光パルス列は光ファイバを長距離伝搬する光通信には使用できなかった。
【００１５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、
（１）高速なパルス幅の変調が可能な通信用パルス光源を提供する、
（２）波長分散のある光ファイバや利得特性に周波数依存性のある光増幅器を通しても光パルスのタイミングや強度が変化しない通信用パルス光源を提供する、
（３）戻り光により動作が不安定にならない通信用パルス光源を提供する、
ことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の通信用パルス光源は、半導体レーザとファブリペロー電気光学変調器とで構成されたパルス光源であって、前記ファブリペロー電気光学変調器を駆動する変調用マイクロ波の電圧振幅を制御信号に応じて変化させて、光出力のパルス幅を可変にできるパルス幅可変手段を有することを特徴とする。
【００１７】
ここで、前記パルス幅可変手段が、前記ファブリペロー電気光学変調器のマイクロ波入力側に設けられた可変マイクロ波減衰器を含み、該可変マイクロ波減衰器は、少なくともｎ出力（ｎは２以上の整数）を有する入力側ダイオードスイッチと、少なくともｎ入力を有する出力側ダイオードスイッチと、両ダイオードスイッチ間でそれらスイッチの各々のチャンネルに接続されたｎ個の各々減衰量の異なる固定マイクロ波減衰器とを有することを特徴とすることができる。
【００１８】
また、前記ファブリペロー電気光学変調器の光出力側に、入射光の波長に対し長波長側または短波長側のみ通過することができるアレイ導波路格子、または周波数選択性のある光フィルタ、あるいは光干渉計を備えることを特徴とすることができる。
【００１９】
また、前記ファブリペロー電気光学変調器の光出力側に、透過率の方向依存性を有し、出力方向のみの透過率が高い、アイソレータ、または光フィルタ、あるいは前記ファブリペロー電気光学変調器の光共振器の出力側端面に角度をつけ、戻り光が該光共振器へ再結合しない構造を備えることを特徴とすることができる。
【００２０】
上記目的を達成するため、請求項５に記載の通信用パルス光源は、半導体レーザとファブリペロー電気光学変調器で構成されたパルス光源であって、該パルス光源の出力光パルスの瞬間光周波数が、該出力パルス列の１つおきに入力光周波数に比較して正、または負にシフトを繰り返している出力光を、一定の周波数シフト、あるいは周波数シフトのない光出力にする周波数調整手段を有することを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成するため、請求項６に記載の通信用パルス光源は、半導体レーザとファブリペロー電気光学変調器で構成されたパルス光源であって、該パルス光源の出力光パルス列を、その光周波数成分により分離し、一定の周波数シフト、あるいは周波数シフトのない２つ以上の光出力にする周波数調整手段を有することを特徴とする。
【００２２】
上記目的を達成するため、請求項７に記載の通信用パルス光源は、半導体レーザとファブリペロー電気光学変調器で構成されたパルス光源であって、前記ファブリペロー電気光学変調器における変調周波数の２以上の偶数倍の光周波数成分のみを透過し、光出力パルスの繰り返し周波数を前記変調周波数の２以上の偶数倍にする周波数調整手段を有することを特徴とする。
【００２３】
ここで、前記周波数調整手段が、前記ファブリペロー電気光学変調器の光出力側に備えられて、入射光の波長に対し長波長側または短波長側のみ通過することができる波長可変光フィルタまたは光バンドパスフィルタであることを特徴とすることができる。
【００２４】
また、前記周波数調整手段が、前記ファブリペロー電気光学変調器の光出力側に備えられて、入射光の波長に対し長波長側または短波長側のみ通過することができるアレイ導波路格子であることを特徴とすることができる。
【００２５】
また、前記周波数調整手段が、前記ファブリペロー電気光学変調器の光入力側または光出力側に備えられた光強度変調器と、前記ファブリペロー電気光学変調器の変調と同期して、前記光強度変調器の位相を調整する位相変調器とを有することを特徴とすることができる。
【００２６】
また、前記周波数調整手段が、前記ファブリペロー電気光学変調器の光出力側に備えられた光干渉計であることを特徴とすることができる。
【００２７】
また、前記ファブリペロー電気光学変調器の光出力側に備えられて、光出力の戻り光成分が前記ファブリペロー電気光学変調器へ再結合しないように機能する戻り光阻止手段を有することを特徴とすることができる。
【００２８】
また、前記戻り光阻止手段が、透過率の方向依存性を有し、出力方向のみの透過率が高い、アイソレータ、または光フィルタ、あるいは前記ファブリペロー電気光学変調器の光共振器の出力側端面に角度をつけ、戻り光が該光共振器へ再結合しない構造であることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００２９】
上記構成により、本発明によれば、従来技術では実現できなかった高速なパルス幅の変調ができる通信用パルス光源を実現できる。
【００３０】
また、従来ファブリペロー電気光学変調器により発生した光パルス列は、波長分散のある光ファイバに通すと光パルスのタイミングずれが発生するだけでなく、光増幅器に通すことでも隣り合う光パルス間で強度が変調されるので、通信への応用が困難であったが、本発明によればその課題が解決されるので通信への適用が可能になる。
【００３１】
また、従来では、通信用に光コネクタを用いて光ファイバに接続すると、接続点での反射や光ファイバ中で発生するブリュリアン散乱などのために、出力側からの戻り光が発生し、動作を不安定にするために、光ファイバを長距離伝搬する光通信には使用できなかったが、本発明によればその課題が解決されるので光ファイバを長距離伝搬する光通信に使用できる。
【００３２】
さらに、本発明によれば、１台の光源で多波長のパルス列が発生でき、かつ変調周波数の偶数倍のパルス列が安定に発生できるなどの効果を奏するので、極めて実用性が高く、広範囲に渡り応用範囲が広がると期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。  
（第１の実施形態）
本発明を適用したファブリペロー電気光学変調器で構成される通信用パルス光源の構成例（第１の実施形態）を図１に示す。本実施形態の通信用パルス光源は、半導体レーザ１４、戻り光の除去機能を有するアイソレータ１５、一対の鏡１６，１８で構成された共振器、その共振器に挿入された光位相変調器１７、マイクロ波発生器１１に加えて、そのファブリペロー電気光学変調器のマイクロ波入力側に可変マイクロ波減衰器１２とマイクロ波増幅器１３を備える。
【００３４】
図２の（a）は、高速に変調指数を変えることのできる可変マイクロ波減衰器１２の構成例を示す。この可変マイクロ波減衰器１２は、１入力・ｎ出力（ｎは２以上の整数）を有する入力側ダイオードスイッチ１２１と、ｎ入力・１出力を有する出力側ダイオードスイッチ１２２と、両ダイオードスイッチ１２１，１２２間でそれらスイッチの各々のチャンネルに接続されたｎ個の各々減衰量の異なる固定マイクロ波減衰器１２３を備えており、パーソナルコンピューター（図示しない）からのＴＴＬ信号（トランジスタ・トランジスタ・ロジック信号）を１組のダイオードスイッチ１２１，１２２に入力して、それらダイオードスイッチ１２１，１２２間において、マイクロ波が伝搬するチャンネルを切り替えることで、マイクロ波発生器１１からのマイクロ波の電圧振幅を２０ｎｓ程度の速度で可変にすることができる。
【００３５】
可変マイクロ波減衰器１２による挿入損失は、入力したマイクロ波のレベル差を保持して、一定の割合で増幅が可能なマイクロ波増幅器１３により補償する。このときのＴＴＬ信号とマイクロ波出力の関係を図２の（ｂ）に示す。
【００３６】
ＴＴＬ信号は１組のダイオードスイッチ１２１，１２２間においてマイクロ波が伝播するチャンネルの切り替えを行う。例えば、ある時刻Ｔ０において図２の（ｂ）の固定マイクロ波減衰器Ｌ１を伝搬していたマイクロ波出力が、時刻Ｔ１においてＴＴＬ信号により固定マイクロ波減衰器Ｌ２を伝搬するように入出力側のダイオードスイッチ１２１，１２２を同期して切り替えた場合、ダイオードスイッチ１２１，１２２間を伝搬するマイクロ波は、時刻により異なる固定マイクロ波減衰器１２３を伝搬するために、電圧振幅が時刻により変化する。
【００３７】
厳密には、時刻Ｔ１では、固定マイクロ波減衰器Ｌ１を伝搬しているマイクロ波の立ち下がり（時間２０ｎｓ程度）と、新たに固定マイクロ波減衰器Ｌ２を伝搬するマイクロ波の立ち上がり（時間２０ｎｓ程度）が同時に発生するため、マイクロ波が重なり合うことでインピーダンスの不整合が発生し、出力側ダイオードスイッチ１２２からのマイクロ波出力は約２０ｎｓ間、著しく減少する。したがって、本発明のパルス幅可変光源において、Ｔ時間、ある一定のパルス幅で出力させる場合には、ＴＴＬ信号の持続時間を（Ｔ＋２０ｎｓ）に設定する必要がある。
【００３８】
なお、ｎ個の固定マイクロ波減衰器Ｌ１〜Ｌｎの減衰量の設定により、任意の減衰比でマイクロ波の出力を可変にすることができる。可変マイクロ波減衰器１２では、インピーダンス不整合による反射が発生するため、入射側のダイオードスイッチ１２１の前と出射側のダイオードスイッチ１２２の後ろにアイソレータ（図示しない）等のマイクロ波の反射波を除去するフィルタを備えるのが好ましい。
【００３９】
（第２の実施形態）
図３の（ａ）は、本発明を適用したファブリペロー電気光学変調器により構成された通信用パルス光源の第２の実施形態の構成を示す。本実施形態の通信用パルス光源は、半導体レーザ１４、アイソレータ１５、一対の鏡１６，１８で構成された共振器、その共振器に挿入された光位相変調器１７、マイクロ波発生器１１に加えて、ファブリペロー電気光学変調器の出力側に光フィルタ１９を備える。
【００４０】
この光フィルタ１９は例えば入射光の波長に対して、図３の（ｂ）に示すように、長波長側（または短波長側）のみ通過することができるバンドパスフィルタである。
【００４１】
これにより、光パルス列は元々前述の図１４の（a）に示すように１／２ｆｍの周期であったものが、図４に示すように、半数に削減され１／ｆｍの周期となり、入射光の波長に対して、長波長側（または短波長側）に波長がシフトした光パルスのみとなる。したがって、本実施形態のファブリペロー電気光学変調器により発生した光パルス列を、波長分散のある光ファイバ（図示しない）に通すと、光パルスの伝搬特性が隣り合う各パルス間で異ならなくなり、光パルス列はその光ファイバ通過後でもパルスのタイミングのずれは生じない。また、本実施形態のファブリペロー電気光学変調器により発生した光パルス列を光増幅器に通しても、光パルスの増幅特性が隣り合う各パルス間で異ならないので、パルスの強度に変調が加えられることもない。
【００４２】
（第３の実施形態）
図５は、本発明を適用したファブリペロー電気光学変調器により構成された通信用パルス光源の第３の実施形態の構成を示す。本実施形態の通信用パルス光源は、図１の本発明の第１の実施形態の構成に加えて、ファブリペロー電気光学変調器の出力側にアレイ導波路格子２０を備える。
【００４３】
このアレイ導波路格子２０は、例えば入射光の波長に対して、長波長側（または短波長側）のみ通過することができるバンドパスフィルタである。この場合も、前述の光フィルタ１９と同様に、アレイ導波路格子２０から出力する光パルス列の繰り返し周期は図４に示すようにｆｍとなる。
また、アレイ導波路格子２０は容易に２以上の複数の出力を有する構造を持つことができ、入射光を周波数差により複数に分離することができる。例えば、アレイ導波路格子２０の周波数透過帯域幅をファブリペロー電気光学変調器の変調周波数の整数倍（Ｐ×ｆｍ）にすることで、図６に示すように、複数のパルス列（繰り返し周波数ｆｍ）をアレイ導波路格子２０から同時に発生することができる。ここで、図６はファブリペロー電気光学変調器の変調周波数ｆｍ＝１０ＧＨｚで発生させた光パルスのスペクトルおよび出力数８のアレイ導波路格子２０の透過帯域幅を４０ＧＨｚ（４×ｆｍ）としたときの計算結果例を示している。
【００４４】
なお、図６に示すように、ファブリペロー電気光学変調器に入射したＣＷのレーザ光（中心周波数ｆ０）に対して、長波長側にシフトした周波数成分と、短波長側にシフトした周波数成分を、アレイ導波路格子２０において同じ周波数透過帯域内に存在しないように、アレイ導波路格子２０の透過周波数を調整しなければならない。このとき、同時に発生させた複数のパルス列（８パルス列）におけるパルス幅はアレイ導波路格子２０の透過周波数帯域幅（Ｐ×ｆｍ＝４０ＧＨｚ）に逆比例するので、発生させるパルス列数を拡大するために、各々の透過周波数帯域幅を狭くすると、パルス幅は広くなる。
【００４５】
さらに、アレイ導波路格子２０の透過周波数間隔をファブリペロー電気光学変調器の変調周波数と一致させることで、複数の連続光の発生が可能になる。なお、アレイ導波路格子２０の代わりに周波数選択性のあるフィルタや干渉計（図示しない）を用いて２以上の複数の出力を有する場合にも上記と同様に、周波数差によって出力光パルスを分離することで、繰り返し周波数ｆｍの複数のパルス列および、複数の連続光を発生できる。
【００４６】
（第４の実施形態）
図７は、本発明を適用したファブリペロー電気光学変調器により構成された通信用パルス光源の第４の実施形態の構成を示す。本実施形態の通信用パルス光源は、半導体レーザ１４、アイソレータ１５、一対の鏡１６，１８で構成された共振器、その共振器に挿入された光位相変調器１７、マイクロ波発生器１１に加えて、ファブリペロー電気光学変調器の入力側に光強度変調器２２、例えばＭＺ変調器（マッハ・ツェンダー干渉計型変調器）を置き、その透過特性がファブリペロー電気光学変調器の変調と同期して、図８に示すような特性になるように、光強度変調器２２の位相を位相変調器２１で調整する。その同期のため、マイクロ波発生器１１からのマイクロ波が同期信号として位相調整器２１に供給される。
【００４７】
この場合も、本通信用パルス光源から出力する光パルスは、図４に示すのと同様になり、半数に削減され、入射光の波長に対して、長波長側（または短波長側）に波長がシフトした光パルスのみとなる。したがって、本実施形態のファブリペロー電気光学変調器により発生した光パルス列を、波長分散のある光ファイバ（図示しない）に通すと、光パルスの伝搬特性が隣り合う各パルス間で異ならなくなり、光パルス列はその光ファイバ通過後でもパルスのタイミングのずれは生じない。また、本実施形態のファブリペロー電気光学変調器により発生した光パルス列を光増幅器（図示しない）に通しても、光パルスの増幅特性が隣り合う各パルス間で異ならないので、そのパルスの強度に変調が加えられることもない。
【００４８】
なお、ファブリペロー電気光学変調器の入力側に光強度変調器２２を置く換わりに半導体レーザ１４の直接変調でもよく、またファブリペロー電気光学変調器の入力側に光強度変調器２２を置く換わりに、ファブリペロー電気光学変調器の出力側に強度変調器２２を置く構造のものでもよい。
【００４９】
（第５の実施形態）
図９は、本発明を適用したファブリペロー電気光学変調器により構成された通信用パルス光源の第５の実施形態の構成を示す。本実施形態の通信用パルス光源は、半導体レーザ１４、アイソレータ１５、一対の鏡１６，１８で構成された共振器、その共振器に挿入された光位相変調器１７、マイクロ波発生器１１に加えて、ファブリペロー電気光学変調器の出力側に光干渉計２３を備える。
【００５０】
この光干渉計２３はマイケルソン干渉計、マハツェンダー干渉計、或いはファブリペロー干渉計のいずれでも良い。いずれの光干渉計の場合にも、ＦＳＲ（自由スペクトルレンジ）＝２ｆｍに調整し、出力光のｆｍ毎に発生する変調サイドバンド成分の偶数次成分のみを透過するように調整しておく。或いは半導体レーザ１４の波長を調整することで出力光のｆｍ毎に発生する変調サイドバンド成分の偶数次成分のみを透過するようにしてもよい。この場合、光パルスは隣り合うパルスと干渉し、入射光の波長に対して、長波長側（または短波長側）に波長がシフトしない光パルス列となる。
【００５１】
図１０の（ａ），（ｂ）は光干渉計２３がマハツェンダー干渉計の場合の計算例を示し、遅延を１／２ｆｍに調整している。図１０の場合は、前述の図１４に比べて、パルス幅は半減し、位相は変化しなくなっていることがわかる。このときの干渉計の透過スペクトルと干渉計透過後のパルススペクトル波形を図１１に模式的に示す。
【００５２】
また、光干渉計２３をＦＳＲ＝Ｍ×２ｆｍ（Ｍは整数）の透過特性とすることで、パルス列の繰り返し周波数を２以上の偶数倍にすることができる。これは、フーリエ変換の関係により、パルス列の繰り返し周波数がパルス内の周波数成分の周波数間隔（Ｍ×２ｆｍ）に一致するためである。
【００５３】
なお、光干渉計２３の代わりに、アレイ導波路格子（図示しない）を設けて、そのアレイ導波路格子のＦＳＲをＭ×２ｆｍに調整することでも上記と同様に、パルス列の繰り返し周波数を２以上の偶数倍にすることができる。
【００５４】
以上述べたことにより、本実施形態の通信用パルス光源では、光パルスの伝搬特性が隣り合う各パルス間で異ならなくなり、光パルス列はファイバ通過後でもパルスのタイミングのずれが生じない。また、ファブリペロー電気光学変調器により発生した光パルス列を光増幅器（図示しない）に通しても、光パルスの増幅特性が隣り合う各パルス間で異ならないので、パルスの強度に変調が加えられることもない。なお、図１０の（ａ）に示すように、パルス幅も図１４と比較して、より短いパルスになっており、短いパルスが必要なソリトン通信等への応用に有利である。また、パルス幅は光位相変調器１７に加えるマイクロ波パワーを大きくする程小さくできるが、本実施形態の手法を用いれば、より低パワーのマイクロ波で短いパルス幅を得ることができる。
【００５５】
（第６の実施形態）
図１２は、本発明を適用したファブリペロー電気光学変調器により構成された通信用パルス光源の第６の実施形態の構成を示す。本実施形態の通信用パルス光源は、図１の本発明の第１の実施形態の構成に加えて、ファブリペロー電気光学変調器の出力側に、戻り光の除去機能を有する例えばアイソレータ２４を備える。
【００５６】
戻り光の除去機能は、出力光の透過率が高く、戻り光の透過率の低いフィルタやアイソレータ、または光共振器の出力側端面に角度をつけ、戻り光が光共振器へ再結合しない構造を備えることで得られる。ファブリペロー電気光学変調器は光位相変調器１７をファブリペロー光共振器１６，１８に挿入した構造をもつため、通信用パルス光源の出力を光コネクタ（図示しない）を用いて光ファイバ（図示しない）と接続した場合に、そのコネクタ端面での反射光が光共振器１６，１８への戻り光となり、光共振器１６，１８に再結合することで干渉し、光共振器１６，１８が不安定となり、パルス幅可変光源の出力が不安定になるが、本実施形態のように戻り光の除去手段を設けることで、そのパルス幅可変光源の出力が不安定になるのを防止することができる。
【００５７】
（その他の実施形態）
以上述べた本発明の実施形態は、具体例を例示しただけのものであり、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲内であれば、その変形、置き換え等の全ての事例は本発明の実施形態に含まれる。例えば、本発明の各実施形態の構成を組み合わせたものも有効であり、本発明の実施形態に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、従来技術では実現できなかった高速なパルス幅の変調ができる通信用パルス光源を実現でき、光ファイバを長距離伝搬する光通信に使用でき、１台の光源で多波長のパルス列が発生でき、かつ変調周波数の偶数倍のパルス列が安定に発生できるので、極めて実用性が高く、高速光ファイバネットワーク通信などに、広範囲に渡り応用範囲が広がると期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の通信用パルス光源の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】（a）は本発明の通信用パルス光源を構成する可変マイクロ波減衰器の構成例を示すブロック図であり、（ｂ）はその可変マイクロ波減衰器における制御信号とマイクロ波出力の関係を示すタイミング図である。
【図３】（a）は本発明の通信用パルス光源の第２の実施形態の構成を示すブロック図であり、（ｂ）はその通信用パルス光源の出力パルスのスペクトルを模式的に示すタイミング図である。
【図４】図３の通信用パルス光源の出力パルスの一例を示す波形図である。
【図５】本発明の通信用パルス光源の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図６】図５の通信用パルス光源で、波長の異なる複数のパルス列が発生することを示すタイミング図である。
【図７】本発明の通信用パルス光源の第４の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図８】図７の通信用パルス光源における光強度変調器の透過特性を示す特性図である。
【図９】本発明の通信用パルス光源の第５の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１０】（ａ）は図９の通信用パルス光源の出力パルスの一例を示す波形図であり、（ｂ）はその通信用パルス光源の出力パルスの入射光に対する相対的な位相を示す特性図である。
【図１１】図９の通信用パルス光源の出力パルスのスペクトル波形を模式的に示すタイミング図である。
【図１２】本発明の通信用パルス光源の第６の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１３】従来のファブリペロー電気光学変調器で構成されるパルス光源の構成例を示すブロック図である。
【図１４】（ａ）は従来のファブリペロー電気光学変調器で構成されるパルス光源の出力パルスの一例を示す波形図であり、（ｂ）は従来のファブリペロー電気光学変調器で構成されるパルス光源の出力パルスの入射光に対する相対的な位相を示す特性図である。
【図１５】変調指数の制御により出力光パルスのパルス幅が変化する一例を示す特性図である。
【図１６】従来のファブリペロー電気光学変調器で構成されるパルス光源の出力光パルスがファイバを伝搬してパルスのタイミングずれが発生することを表わす計算結果の一例を示す特性図である。
【図１７】従来のファブリペロー電気光学変調器で構成されるパルス光源の出力光パルスが光増幅器によりパルス間の強度変調が発生することを表わす計算結果の一例を示す特性図である。
【符号の説明】
【００６０】
１１  マイクロ波発生器
１２  可変マイクロ波減衰器
１２１、１２２  ダイオードスイッチ
１２３  固定マイクロ波減衰器
１３  マイクロ波増幅器
１４  半導体レーザ
１５  アイソレータ
１６、１８  鏡（ファブリペロー光共振器）
１７  光位相変調器
１９  光バンドパスフィルタ
２０  アレイ導波路格子
２１  位相調整器
２２  光強度変調器
２３  光干渉計
２４  アイソレータ
【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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【図１７】
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