(57)【要約】入射光の波長を調整する波長調整装置を使用することなく、入射光の波長を半導体レーザの発振光に簡単に共鳴させることができ、短光パルスにおけるパルス発生のタイミングジッタを安定的に抑制することができ、安価に製造できる短光パルス発生装置を提供する。  半導体レーザ２０を間欠的に発振させて、間欠的に光を出力させる短光パルス発生装置１において、半導体レーザ２０から出力される出射光の状態を制御する発光制御部１０と、出射光を分光し、分光された帰還光を半導体レーザ２０に入射する帰還光入射部３０とを備えており、帰還光入射部３０が、帰還光が半導体レーザ２０に入射される帰還タイミング、および半導体レーザ２０に入射されるタイミングにおける帰還光の偏光方向を制御する位相調整手段を備えている。
2005006508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザを備え、該半導体レーザを間欠的に発振させて、間欠的に光を出力させる短光パルス発生装置において、
前記半導体レーザから出力される出射光の状態を制御する発光制御部と、
前記出射光を分光し、分光された帰還光を前記半導体レーザに入射する帰還光入射部とを備えており、
該帰還光入射部が、
前記帰還光が前記半導体レーザに入射される帰還タイミング、および前記半導体レーザに入射されるタイミングにおける前記帰還光の偏光方向を制御する位相調整手段を備えている
ことを特徴とする短光パルス発生装置。
【請求項２】
前記帰還光の偏光方向が、
前記半導体レーザに入射されるタイミングにおいて、該半導体レーザの発振方向に対して、±１２度以内である
ことを特徴とする請求項１記載の短光パルス発生装置。
【請求項３】
前記帰還光の帰還光路長が、
前記半導体レーザが出射光を出射してから、該出射光が分光された帰還光が半導体レーザに入射されるまでの帰還遅延時間が、前記半導体レーザが出射光を間欠的に出力する繰り返し周期の整数倍より２０〜２００ｐｓ短かくなる長さである
ことを特徴とする請求項１または２記載の短光パルス発生装置。
【請求項４】
前記半導体レーザから、異なる繰り返し周波数で出射光を出力させる場合において、
前記帰還光の帰還光路長が、
前記半導体レーザが出射光を出射してから、該出射光が分光された帰還光が半導体レーザに入射されるまでの帰還遅延時間が、前記異なる繰り返し周波数の最大公約数となる周波数の周期の整数倍より２０〜２００ｐｓ短くなる長さである
ことを特徴とする請求項１または２記載の短光パルス発生装置。
【請求項５】
前記位相調整手段が、
前記帰還光の半導体レーザに入射されるまでの帰還光路長と、前記帰還光の偏光方向とを調整する帰還光調整部を備えており、
前記帰還光が、
前記半導体レーザに入射されるタイミングにおいて、その偏光方向が該半導体レーザの発振方向と同じ方向となるように調整されている
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の短光パルス発生装置。
【請求項６】
前記帰還光入射部が、前記出射光を、分光する分光部を備えており、
該分光部は、前記出射光と分光された光の偏光方向が同じになるように構成されており、
前記帰還光調整部が、前記帰還光入射部の分光部から前記半導体レーザに前記帰還光を伝送する、長さが異なる複数本のファイバ遅延線を備えており、
該複数本のファイバ遅延線は、偏光保持ファイバによって形成されている
ことを特徴とする請求項５記載の短光パルス発生装置。
【請求項７】
前記帰還光入射部が、
前記出射光を、その表面で反射される反射光と、透過する透過光に分光する部分反射ミラーを備えており、
該部分反射ミラーが、前記反射光が、前記帰還光として前記半導体レーザに入射されるように配設されている
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の短光パルス発生装置。
【請求項８】
前記部分反射ミラーと前記半導体レーザの間に、前記位相調整手段を備えている
ことを特徴とする請求項７記載の短光パルス発生装置。
【請求項９】
前記位相調整手段が、
前記出射光が入射される出射光反射部と、
該出射光反射部を前記半導体レーザに対して接近離間させる移動部とを備えている
ことを特徴とする請求項８記載の短光パルス発生装置。
【請求項１０】
前記出射光反射部が、
前記出射光を反射する出射光反射面を備えた反射部を、複数備えており、
該複数の反射部が、入射された前記出射光が複数回反射されてから前記部分反射ミラーに入射されるように配設されている
ことを特徴とする請求項９記載の短光パルス発生装置。
【請求項１１】
前記出射光反射部が、互いに接近離間可能に設けられた一対の反射部からなる反射セットを備えており、
前記出射光反射部が、前記反射セットにおける一方の反射部を他方の反射部に対して移動させる反射部移動機構を備えている
ことを特徴とする請求項１０記載の短光パルス発生装置。
【請求項１２】
前記出射光反射部が、前記反射セットを複数備えており、
該複数の反射セットが、
各反射部に入射される光が、互いに平行となるように配設されており、かつ、各反射部の出射光反射面が、入射光を該入射光と平行な反射光として反射するように形成されている
ことを特徴とする請求項１１記載の短光パルス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、短光パルス発生装置に関する。
光パルスとは、時間的に強度が０から始まって増加し、また０に戻る光の総称であり、短光パルスとは、光の強度が０でない期間、言い換えれば発光している時間が短い光パルスであり、この短光パルスは、光計測や光通信に利用が期待されている。
短光パルスを発生させる装置としてはモード同期ファイバレーザを使用したものが知られているが、このモード同期ファイバレーザは、高価な光部品および高精度の制御機構等の多数の付属部品が必要であるため、装置のサイズが大きくなり取り扱いが困難であり、しかも装置の価格が非常に高価になるという問題があった。また、モード同期ファイバレーザは、短光パルスのくり返し周波数を任意に変更することは困難であるため、所望の外部信号と同期がとれず、短光パルスを光計測や光通信に簡便に多数利用することは難しかった。発光波長もＥＤＦＡの増幅体である１．５ミクロン付近に限定されていた。
これらの問題を解決するために、半導体レーザを使用して、短光パルスを発生させる技術が開発研究されている。半導体レーザは、励起電流を制御することにより、繰り返し周波数やパルス幅を直接変調することができるため、短光パルスを発生させるために必要な付属部品等を少なくすることができ、装置をコンパクトかつ安価にすることができる。そして、半導体レーザにおいても、モード同期法では繰り返し周波数を制御することは困難であるが、利得スイッチングを使用すれば、光計測や光通信に適した急激な立ち上がりの光パルスを得ることができ、しかも、短光パルスのくり返し周波数を任意に変更することができる。
本発明は、かかる利得スイッチングを使用して、光計測や光通信に適した短光パルスを半導体レーザから発生させることができる短光パルス発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  半導体レーザは、光を放出する活性媒質として半導体を使用したものであり、半導体に存在する正孔と自由電子（以下、両方を合わせて励起キャリアという）が再結合する過程で発生する自然放出光を共鳴させて増幅させることによってレーザ発振させるものである。この自然放出光の共鳴による増幅を生じさせるには、半導体レーザ内の励起キャリア密度が所定の値（しきい値励起キャリア密度値）以上でなければ生じない。したがって、半導体レーザでは、半導体に注入される電流値が定常発振しきい値電流よりも高くなるように電圧を印加して、励起キャリア密度をしきい値励起キャリア密度値よりも高くすることによって、レーザ発振を実現しているのである。【０００３】  ところで、半導体レーザにおいて、その励起キャリア密度をしきい値励起キャリア密度値よりも高くしておけば、連続してレーザ発振させることができ、連続してレーザ光を出力させることができるが、半導体レーザから発生されるレーザ光を光計測や光通信に利用するには、レーザ光を、発光時間の短い短光パルスとして発生させる必要があり、しかも、短光パルスのくり返し周波数を制御する必要がある。
従来から、半導体レーザから、急激な立ち上がりの短光パルスを発生させる方法として、利得スイッチングを利用した方法が知られている。利得スイッチングとは、半導体レーザに短い電流変調パルス、または強い高周波電圧変調を加えたときに生じるレーザ発振立ち上がり時の緩和振動を利用して半導体レーザの利得を急激に変化させる技術である。
以下に、利得スイッチングを利用して半導体レーザに短光パルスを出力させる原理を簡単に説明する。【０００４】  図５（Ｉ）において、符号１００は、発光制御部を示しており、符号１１５は，発光制御部１００によって発振が制御される半導体レーザを示している。前記発光制御部１００は、ＤＣ電源１１１と変調器１１２とを備えている。変調器１１２は、ＤＣ電源１１１から変調器１１２に供給される一定電流を、所望の周波数で強度が変化する電圧に変調するものである（図５（ＩＩ））。【０００５】  半導体レーザ２０に短光パルスを発生させるときには、発光制御部１００によって半導体レーザ１１５に電圧が印加されるが、この印加電圧Ｖ（ｔ）の上昇に伴って半導体に注入される電流値も増加し、半導体レーザ２０内部の励起キャリア密度Ｃ（ｔ）が上昇する。そして、半導体に注入される電流値が定常発振しきい値電流よりも高くなると、半導体レーザ２０内部の励起キャリア密度Ｃ（ｔ）がしきい値励起キャリア密度値Ｎｔｈを越え、半導体レーザ２０内においてレーザ発振が開始する。
やがて、印加電圧Ｖ（ｔ）は極大となりその後徐々に減少するが、励起キャリア密度Ｃ（ｔ）は、しきい値励起キャリア密度値Ｎｔｈを越えてからも指数関数的に上昇し、印加電圧Ｖ（ｔ）が極大値となる直前で極大となり、その後やや遅れて始まるレーザ発振に伴う励起キャリアの消費により、急激に減少して電圧が印加される前の値まで減少する。つまり、電圧を印加することによってしきい値励起キャリア密度値を越えてからも励起キャリアが増加し、やや遅れて半導体レーザ２０内で緩和振動による発振が発生し、その影響により増加した励起キャリアの大部分がこの一瞬に消滅する。消滅した励起キャリアの量に対応するレーザ光が半導体レーザ２０から出力されることになり、印加された電圧と比較して、光強度Ａ（ｔ）は立ちあがりと立ち下がりが鋭くシャープなスパイク状になる。つまり、半導体レーザ２０から出力されるレーザ光は、発光時間が短く鋭い短光パルスとなるのである。【０００６】  そして、印加電圧Ｖ（ｔ）が極大値となる直前に半導体レーザ２０から短光パルスが発振されるから、短光パルスを印加電圧Ｖ（ｔ）の周期と同じ周期で繰り返し発振させることができる。つまり、半導体レーザ２０に印加される電圧の周波数を制御すれば、その電圧の周波数と同じ周波数で短光パルスを繰り返し出力させることができるのである（図５（ＩＶ））。【０００７】  しかるに、励起キャリア密度Ｃ（ｔ）の量が、しきい値励起キャリア密度値Ｎｔｈに近づくと、わずかではあるが励起キャリアの一部が再結合して、増強自然放出光（ＡＳＥ：Ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）と呼ばれる光の放出が自然的に発生し、励起キャリア密度が低下する。すると、レーザ発振直前の励起キャリア密度が変動し、発振を開始するタイミングに大きなバラツキが生じることとなる（図６）。この発振を開始するタイミングのバラツキは、短光パルスが立ち上がるタイミングの大きなバラツキ（以下、タイミングジッタという）を生じさせるため、その変動を抑える必要がある。しかし、増強自然放出光は、確率的かつランダムに生じるものであるから、増強自然放出光を抑制することや、増強自然放出光の発生によって減少する励起キャリアの量を制御することは困難である。【０００８】  そこで、従来から、発振直前の励起キャリア密度の変動を抑えて短光パルスのタイミングジッタを小さく抑えるタイミングジッタ抑制の研究が行われてきた（例えば技術文献１（従来例１）参照）。
従来例１の技術は、外部の波長可変レーザ装置から、半導体レーザの活性媒質内においてレーザ発振される光（発振光）の波長と同じ波長のレーザ光（入射光）を、半導体レーザに入射させるものである。この場合、発振光と入射光の波長がと同じであり両者を共鳴させることができるから、入射光のエネルギの分だけ励起されるキャリアの数を増加させることができ、増強自然放出光による励起キャリアの減少を補填することができる。よって、発振直前のキャリア密度の変動、つまり発振を開始するタイミングの変動を抑えることができるから、短光パルスのタイミングジッタを小さく抑制することができる。【０００９】  しかるに、従来例１の技術では、発振光と入射光の波長を完全に一致させなければ両者を共鳴させることができないから、入射光の波長を発振光の波長に超高精度（精度：０．１ｎｍ以下）で調整できる波長可変レーザ装置を使用しなければならず、装置が非常に高価になり、かつ大型化してしまう。しかも、入射光を連続して半導体レーザに入射しなければならず非効率的であり、また、励起キャリアのピーク値が抑えられてしまい、半導体レーザの出力が低下してしまう。このため、従来例１の技術は、コスト面および技術面で現実性に乏しく、実用化されていない。【００１０】
【非特許文献１】１９９７年９月発行の第５８回応用物理学会学術講演会講演予稿集（ユ９７／１０秋田大学）１０１０頁２ａ−Ｚ−４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】  本発明はかかる事情に鑑み、入射光の波長を調整する波長調整装置を使用することなく、入射光の波長を半導体レーザの発振光に簡単に共鳴させることができ、短光パルスにおけるパルス発生のタイミングジッタを安定的に抑制することができ、安価に製造できる短光パルス発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  第１発明の短光パルス発生装置は、半導体レーザを備え、該半導体レーザを間欠的に発振させて、間欠的に光を出力させる短光パルス発生装置において、前記半導体レーザから出力される出射光の状態を制御する発光制御部と、前記出射光を分光し、分光された帰還光を前記半導体レーザに入射する帰還光入射部とを備えており、該帰還光入射部が、前記帰還光が前記半導体レーザに入射される帰還タイミング、および前記半導体レーザに入射されるタイミングにおける前記帰還光の偏光方向を制御する位相調整手段を備えていることを特徴とする。
第２発明の短光パルス発生装置は、第１発明において、前記帰還光の偏光方向が、前記半導体レーザに入射されるタイミングにおいて、該半導体レーザの発振方向に対して、±１２度以内であることを特徴とする。
第３発明の短光パルス発生装置は、第１または２発明において、前記帰還光の帰還光路長が、前記半導体レーザが出射光を出射してから、該出射光が分光された帰還光が半導体レーザに入射されるまでの帰還遅延時間が、前記半導体レーザが出射光を間欠的に出力する繰り返し周期の整数倍より２０〜２００ｐｓ短かくなる長さであることを特徴とする。
第４発明の短光パルス発生装置は、第３発明において、前記半導体レーザから、異なる繰り返し周波数で出射光を出力させる場合において、前記帰還光の帰還光路長が、前記半導体レーザが出射光を出射してから、該出射光が分光された帰還光が半導体レーザに入射されるまでの帰還遅延時間が、前記異なる繰り返し周波数の最大公約数となる周波数の周期の整数倍より２０〜２００ｐｓ短くなる長さであることを特徴とする。
第５発明の短光パルス発生装置は、第１、２、３または４発明において、前記位相調整手段が、前記帰還光の半導体レーザに入射されるまでの帰還光路長と、前記帰還光の偏光方向とを調整する帰還光調整部を備えており、前記帰還光が、前記半導体レーザに入射されるタイミングにおいて、その偏光方向が該半導体レーザの発振方向と同じ方向となるように調整されていることを特徴とする。
第６発明の短光パルス発生装置は、第５発明において、前記帰還光入射部が、前記出射光を、分光する分光部を備えており、該分光部は、前記出射光と分光された光の偏光方向が同じになるように構成されており、前記帰還光調整部が、前記帰還光入射部の分光部から前記半導体レーザに前記帰還光を伝送する、長さが異なる複数本のファイバ遅延線を備えており、該複数本のファイバ遅延線は、偏光保持ファイバによって形成されていることを特徴とする。
第７発明の短光パルス発生装置は、第１、２、３または４発明において、前記帰還光入射部が、前記出射光を、その表面で反射される反射光と、透過する透過光に分光する部分反射ミラーを備えており、該部分反射ミラーが、前記反射光が、前記帰還光として前記半導体レーザに入射されるように配設されていることを特徴とする。
第８発明の短光パルス発生装置は、第７発明において、前記部分反射ミラーと前記半導体レーザの間に、前記位相調整手段を備えていることを特徴とする。
第９発明の短光パルス発生装置は、第８発明において、前記位相調整手段が、前記出射光が入射される出射光反射部と、該出射光反射部を前記半導体レーザに対して接近離間させる移動部とを備えていることを特徴とする。
第１０発明の短光パルス発生装置は、第９発明において、前記出射光反射部が、前記出射光を反射する出射光反射面を備えた複数の反射部を備えており、該複数の反射部が、入射された前記出射光が複数回反射されてから前記部分反射ミラーに入射されるように配設されていることを特徴とする。
第１１発明の短光パルス発生装置は、第１０発明において、前記出射光反射部が、互いに接近離間可能に設けられた一対の反射部からなる反射セットを備えており、前記出射光反射部が、前記反射セットにおける一方の反射部を他方の反射部に対して移動させる反射部移動機構を備えていることを特徴とする。
第１２発明の短光パルス発生装置は、第１１発明において、前記出射光反射部が、前記反射セットを複数備えており、該複数の反射セットが、各反射部に入射される光が、互いに平行となるように配設されており、かつ、各反射部の出射光反射面が、入射光を該入射光と平行な反射光として反射するように形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】  請求項１の発明によれば、帰還光入射部によって、半導体レーザから出力された出射光を分光して、分光された帰還光を半導体レーザに入射させることができる。そして、位相調整機構によって、半導体レーザがレーザ発振を開始するタイミングより少し早いタイミングで、半導体レーザの発振方向（一般には、ＴＥ方向）と偏光方向が一致した帰還光を半導体レーザ入射させることができる。すると、入射された帰還光の影響によって、レーザ発振する直前の励起キャリアを増加させることができ、増強自然放出光によって失われるキャリアを補填することができる。よって、発振直前のキャリア密度の変動を防止でき、発振立ち上がり時間を一定にすることができるから、短光パルスが立ち上がるタイミングのバラツキ（タイミングジッタ）を抑えることができる。しかも、帰還光を入射するだけで、ランダムに発生する増強自然放出光により変動したキャリアを半導体レーザに補填することができるから、発振タイミングが、発光制御部から供給される電圧状態の揺らぎに起因する電流状態の揺らぎと既に帰還している帰還光のトリガによる励起キャリア注入の複合要因で決定されることとなり、時間的平均効果が働くため、タイミングジッタを抑制する効果が高くなる。また、出力された出射光から分光された帰還光を半導体レーザに入射しているから、帰還光の波長と半導体レーザ内でレーザ発振される光の波長が一致する。すると、帰還光を半導体レーザに入射する前に、その波長を調整する波長調整装置等が不要となるから、装置の構造を簡単かつコンパクトにすることができ、しかも安価に製造することができる。
請求項２の発明によれば、帰還光の偏光方向が、半導体レーザの発振方向（一般には、ＴＥ方向）と一致しているので、レーザ発振する直前の励起キャリア数を自然放出光によらず制御することができ、増強自然放出光によって失われたキャリアを確実に補填することができる。よって、発振直前のキャリア密度の変動を防止でき、発振立ち上がり時間を一定にすることができるから、タイミングジッタを抑制することができる。
請求項３の発明によれば、帰還光をパルス発振直前２０〜２００ｐｓの時間位置に帰還させることができれば、どの周期番号のパルスに帰還しても、帰還光によりタイミングジッタを効率よく、確実に抑圧することができる。
請求項４の発明によれば、出射光の周波数を変化させた場合であっても、帰還光路長を複数の周波数の最大公約数となる周波数の周期の整数倍にしておけば、いずれかの周期番号のパルスにおけるパルス発振直前２０〜２００ｐｓの時間位置に帰還光を帰還させることができるから、各周波数で確実にタイミングジッタを抑圧することができ、しかも、帰還光の光路長の設定をやり直す必要がないので、出射光の周波数の変更容易になる。
請求項５の発明によれば、帰還光調整部によって、帰還光が半導体レーザに入射されるまでに進行する距離を調整することができるから、帰還光が半導体レーザに入射されるタイミングを調整することができる。しかも、半導体レーザに、その発振方向（一般には、ＴＥ方向）と偏光方向が一致した帰還光を入射させることができるから、発振直前のキャリア密度の変動を防止でき、発振立ち上がり時間を一定にすることができるから、タイミングジッタを抑制することができる。
請求項６の発明によれば、帰還光を伝送するファイバ遅延線として、帰還遅延時間が出射光の繰り返し周波数の周期の整数倍より少し短くなるファイバ遅延線を使用すれば、半導体レーザがレーザ発振を開始するタイミングより少し早いタイミングで、帰還光を半導体レーザに入射させることができるから、入射された帰還光の影響によって、半導体レーザにおけるレーザ発振する直前の励起キャリア数を自然放出光によらず制御することができ、増強自然放出光で失うキャリアを補填することができる。しかも、分光部において分光された光、つまり、帰還光の偏光方向が出射光の偏光方向と同じに保持されており、また、ファイバ遅延線を偏光保持ファイバによって形成しているので、帰還光の偏光方向を、半導体レーザの発振方向と一致させることができる。
請求項７の発明によれば、部分反射ミラーによって出射光を分光しており、部分反射ミラーの表面で反射された反射光が帰還光としてそのまま半導体レーザに入射される。つまり、部分反射ミラーだけで帰還光を半導体レーザに入射させることができるから、帰還光入射部の構造を簡単にすることができ、装置の構造をより簡単かつコンパクトにすることができる。しかも、反射光は空気以外の他の物質内部を通過しないので、反射光の偏光方向は、半導体レーザの発振方向のまま保持される。よって、帰還光の偏光方向を、半導体レーザの発振方向と一致させることができる。
請求項８の発明によれば、位相調整手段によって、帰還光が半導体レーザに入射されるまでに進行する距離を調整することができるから、帰還光が半導体レーザに入射されるタイミングを調整することができる。
請求項９の発明によれば、移動手段によって出射光反射部を半導体レーザに近づけたり遠ざけたりすることができるので、部分反射ミラーで反射されて半導体レーザに戻るまで帰還光の光路長を変化させることができレーザ光の位相を調整することができる。このため、出射光反射部をわずかに移動させるだけ帰還光の帰還タイミングを簡単に大きく調整させることができるから、帰還光入射部をコンパクトに構成させることができる。
請求項１０の発明によれば、出射光反射部内において、複数回出射光が反射して折り返される、言い換えれば、反射光も複数回反射されるから、出射光反射部をコンパクトにしても、帰還光の光路長と、その調整範囲を長くすることができ、帰還光の帰還タイミングの調整できる周波数の幅を広くすることができる。
請求項１１の発明によれば、反射部移動機構によって、一方の反射部を他方の反射部に対して移動させるだけ帰還光の帰還タイミングを簡単に調整させることができる。
請求項１２の発明によれば、複数の反射セットを備えているので、帰還光の光路長を長くすることができる。しかも、各反射部に入射される光が、互いに平行となるように配設されており、かつ、各反射部の出射光反射面が、入射光を該入射光と平行な反射光として反射するように形成されているから、複数の一方の反射部を同時に移動させれば、一方の反射部を移動させる量を少なくしても、帰還光の帰還タイミングを大きくかえることができる。そして、反射セットの数を変えるだけで、帰還タイミングの調整可能幅を簡単に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の短光パルス発生装置は、発光時間の短い光パルス（以下、単に短光パルスという）を、半導体レーザを使用して間欠的に発生させるための装置であって、半導体レーザから出力された出射光を分光して、分光された帰還光を半導体レーザに入射させることによって短光パルスの立ち上がるタイミングのバラツキを抑制するようにしたことに特徴を有するものである。
なお、本発明に使用される半導体レーザは、活性物質が半導体により形成されたレーザであればよく、ｐｎ接合による注入励起で反転分布を得る電流注入型半導体レーザや、外部からの光励起によりキャリアを発生させて反転分布を得る光励起半導体レーザ、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ−ＭＱＷ−ＤＰＢレーザ、ＧａＡｓ／ＧａＡｓＡｌ−ＭＱＷ−レーザ、面発光レーザなど、誘導放出によるレーザ発振が発生するものであれば、特に限定はない。特に、高速変調可能で出力波長があまり揺らがないレーザであれば、より好適である。
さらになお、半導体レーザから出射される出射光や、帰還光を進行させる伝送媒体は特に限定されないが、空気中や真空中等を伝送媒体とすれば、出射光の偏光方向、つまり、半導体レーザの発振方向（一般には、ＴＥ方向）に対する帰還光の偏光方向のズレを抑えることができるので好適である。光ファイバを使用すれば取り扱いが容易であるが、光ファイバ内を伝送される間に半導体レーザの発振方向（一般には、ＴＥ方向）に対する帰還光の偏光方向のズレが生じる可能性があるので、偏光保持ファイバ（例えば、ＰＡＮＤＡファイバ）を使用すれば、光ファイバ内を進行する光の偏光が保持されるので好適である。【００１５】  さて、本実施形態の短光パルス発生装置１を説明する。
まず、本実施形態の短光パルス発生装置１において、短光パルスを発生する機構を簡単に説明する。
図１は本実施形態の短光パルス発生装置１のブロック図である。同図において、符号１０は、半導体レーザ２０に電力を供給する発光制御部を示している。この発光制御部１０は、直流電源１１と、この直流電源１１とバイアスＴによって電気的に合体された変調器１２を備えている。この変調器１２は、直流電源１１の直流電圧を変調させて、所望の変調周波数の印加電圧（Ｖ（ｔ））（例えば２．５ＧＨｚ）に変調することができるものである（図５参照）。【００１６】  このため、発光制御部１０の直流電源１１から半導体レーザ２０に電圧を印加すると、印加電圧Ｖ（ｔ）の変動に伴って半導体レーザ２０内において緩和振動による発振が発生し、この緩和振動による発振に伴ってレーザ発振が開始され、印加電圧Ｖ（ｔ）が極大値となるタイミング近傍において、光強度Ａ（ｔ）の立ちあがりが鋭くシャープなスパイク状の短光パルスが半導体レーザ２０から出力されるのである（図５参照）。
しかも、印加電圧Ｖ（ｔ）は所望の変調周波数で変動し、この変調周波数と同じ周波数で半導体レーザ２０は繰り返し発振することになるから、短光パルスを所望の周波数で繰り返し出力させることができるのである（図５（ＩＶ）参照）。【００１７】  つまり、本実施形態の短光パルス発生装置１では、発光制御部１０から半導体レーザ２０に周期的に変動する電圧を印加することによって半導体レーザ２０内に間欠的に緩和振動による発振を生じさせる、いわゆる利得スイッチング法を使用して、半導体レーザ２０に短光パルスを間欠的に発生させているのである。【００１８】  なお、発光制御部１０は、上記の構成に限られず、半導体レーザ２０に対して周期的に変動する電圧を印加することができる構成であればよい。
さらになお、発光制御部１０は、電圧を印加して半導体レーザ２０を発振させる構成に限られず、半導体レーザ２０を発振させることができる構成であればよく、使用する半導体レーザに合わせて最適な構成を採用すればよい。
さらになお、発光制御部１０は、利得スイッチング法を使用して半導体レーザ２０に短光パルスを間欠的に発生させるものに限られず、緩和振動による発振を利用して短光パルスを間欠的に発生させることができる方法であればよく、とくに限定はない。【００１９】  つぎに、本実施形態の短光パルス発生装置１の特徴である帰還光入射部５０を説明する。
図１は帰還光入射部５０を採用した短光パルス発生装置１のブロック図である。同図において、符号５１は、伝送媒体Ｆから帰還光入射部５０に入光される出射光を平行光に変換する入力側変換部を示している。符号５２は、平行光に変換された出射光を出力用伝送媒体ＦＯに入光する出力側変換部を示している。この入力側変換部５１および出力側変換部５２は、例えば、出射光を集光することができるレンズを備えたものであるが、入力側変換部５１は出射光を平行光に変換できればよく、また、出力側変換部５２は出射光を出力用伝送媒体ＦＯに入光することができればよく、その構成は特に限定されない。
なお、伝送媒体Ｆとしてファイバを使用してもよいが、出射光が直接入力側変換部５１に入射するように構成すれば、半導体レーザ２０と入力側変換部５１との間を進行するときに、出射光の偏光方向が回転することを防ぐことができる。
さらになお、半導体レーザ２０が平行光を出射できるものであれば、入力側変換部５１は設けなくてもよい。【００２０】  図１に示すように、入力側変換部５１と出力側変換部５２との間において、出射光が進行する経路上には、部分反射ミラー５６を備えた分光部５５が設けられている。部分反射ミラー５６は、例えば、垂直ミラーに所望の反射率（透過率）を設定したものであり、前記半導体レーザ２０から出射された出射光を、その一部はそのまま透過させ、残りの光をその表面で反射するものである。この部分反射ミラー５６は、その表面で反射された光（以下、帰還光という）が、出射光と同じ経路を通って入力側変換部５１に向けて進行して、半導体レーザ２０に帰還する。透過した透過光は、出力側変換部５２に向けて進行するように配設されている。【００２１】  このため、部分反射ミラー５６で反射された反射光は、入力側変換部５１と伝送媒体Ｆを通って、帰還光として半導体レーザ２０に入射されるのである。
なお、部分反射ミラー５６と出力側変換部５２との間において、アイソレータ５７を設けておけば、出力側変換部５２を通って外部から光が部分反射ミラー５６、つまり半導体レーザ２０に入射されることを防ぐことができる。そして、部分反射ミラー５６に近づけてアイソレータ５７を設置すれば、外部より撹乱が入ることも防止することができる。このアイソレータ５７には、例えば一段アイソレータで外部光の入射を−３０ｄＢ（０．１％）以下に遮蔽するもの、２段型アイソレータで−６０ｄＢ以下に遮蔽するものが好適である。【００２２】  また、部分反射ミラー５６は、その表面から出射光の進行経路に沿った半導体レーザ２０までの距離の２倍（以下、反射帰還光路長という）を光が進行する時間が、半導体レーザ２０から出力される出射光のパルス間隔の整数倍より少し短くなるように配設されている。
このため、反射帰還光路長を調整して、例えば、レーザ発振を開始するタイミングと、そのタイミングの直前より２０〜２００［ｐｓ］前までの期間に、帰還光を半導体レーザ２０に入射させれば、入射された帰還光の影響によって、半導体レーザ２０におけるレーザ発振する直前の励起キャリア数を自然放出光によらず制御することができるから、増強自然放出光で失うキャリアを補填することができる。
言い換えると、半導体レーザ２０が出射光を出射してから、部分反射ミラー５６で反射され帰還光として半導体レーザ２０に入射されるまでの時間（以下、帰還遅延時間という）が、半導体レーザ２０が出射光をパルス出力する繰り返し周期の整数倍より２０〜２００ｐｓ短かくなるように反射帰還光路長を調整する、つまり、部分反射ミラー５６の配設位置を調整しておけば、帰還光の影響によって、増強自然放出光で失うキャリアを補填することができるのである。【００２３】  ここで、帰還光が半導体レーザ２０に入射されるタイミングにおいて、帰還光の偏光方向がタイミングジッタに与える影響を調べると、出射光の偏光方向、つまり、半導体レーザ２０のレーザ発振の方向（以下、ＴＥ方向という）に対するズレが±１２度よりも大きくなると、上記のごときタイミングで帰還光を半導体レーザ２０に入射しても、発振に寄与する励起キャリア数を制御する効果が得られず、タイミングジッタを抑えることができず、逆に、発光パルスを乱してしまう（図１２参照）。
しかし、上記のごとき帰還光入射部５０によれば、帰還光は、半導体レーザ２０から出射された出射光の一部が部分反射ミラー５６の表面で反射されたものに過ぎず、伝送媒体Ｆと入力側変換部５１以外は空気中、つまり、偏光方向が変化しない媒体中を進行するから、半導体レーザ２０に入射されるタイミングにおける、ＴＥ方向に対する帰還光の偏光方向のズレが非常に小さくなり、±１２度以下に保持することができる。とくに、出射光を直接入力側変換部５１に入射すれば、帰還光はほとんど空気中を進行するから、帰還光の偏光方向は、出射光の偏光方向、つまり、半導体レーザ２０のレーザ発振の方向とほぼ一致させることができる。なお、伝送媒体Ｆと入力側変換部５１に、偏光方向が変化しない媒体を使用すれば、より確実に半導体レーザ２０のレーザ発振の方向とほぼ一致させることができる。【００２４】  このため、本実施形態の帰還光入射部５０によれば、帰還光が半導体レーザ２０に入射されるタイミング調整されており、かつ、ＴＥ方向に対する帰還光の偏光方向のズレを所定の範囲内に抑えることができる。よって、半導体レーザ２０のレーザ発振直前のキャリア密度の変動を防止でき、発振立ち上がり時間を一定にすることができるから、出射光のタイミングジッタを抑えることができる。
しかも、出射光から分光された帰還光を半導体レーザ２０に入射するだけで、、ランダムに発生する増強自然放出光により変動した励起キャリアを半導体レーザ２０に補填することができる。よって、発振タイミングが、発光制御部１０から供給される電圧状態の揺らぎに起因する電流状態の揺らぎと、既に帰還している帰還光のトリガによる励起キャリア注入の複合要因で決定されることとなり、時間的平均効果が働くため、タイミングジッタを抑制する効果が高くなる。【００２５】  また、出力された出射光から分光された帰還光を半導体レーザに入射しているから、帰還光の波長と半導体レーザ内でレーザ発振される光の波長が一致する。すると、帰還光を半導体レーザ２０に入射する前に、その波長を調整する波長調整装置等が不要となるから、装置の構造を簡単かつコンパクトにすることができ、しかも安価に製造することができる。【００２６】  さらに、分光部５５に、出射光の光軸に沿って部分反射ミラー５６を半導体レーザ２０に対して接近離間させる、図示しないマイクロメータ等を有する分光部移動部を設けておけば、反射帰還光路長を自由に変更することができる。言い換えれば、帰還遅延時間を調整することができる。すると、半導体レーザ２０から複数の周波数で出射光を出力させる場合において、部分反射ミラー５６を移動させれば、各周波数に対して最適な反射帰還光路長を設定して反射遅延時間を調整することができるから、ほぼ全ての周波数において、タイミングジッタを抑制することができる。【００２７】  なお、半導体レーザ２０から複数の周波数で出力させる場合において、上記のごとく部分反射ミラー５６を移動させて各周波数に対して最適な反射帰還光路長を設定してもよいが、帰還光が分光されてから半導体レーザ２０に入射されるまでの時間が、複数の周波数の最大公約数となる周波数（基本周波数）の周期の整数倍より２０〜１００ｐｓ短くなる長さに、反射帰還光路長を設定しておけば、部分反射ミラー５６を移動させなくても、複数の周波数において、タイミングジッタを抑制することができるので、好適である。
例えば、半導体レーザ２０から、１．５ＧＨｚと３ＧＨｚ、４．５ＧＨｚ、６ＧＨｚで出射光を出力する場合には、その最大公約数である１．５ＧＨｚの周期の整数倍より２０〜１００ｐｓ短くなる長さ反射帰還光路長を設定すればよい。
図７に示すように、反射帰還光路長を、たとえば基本周波数の２倍よりわずかに短くなるように調整すれば、発生した１番の出射光から分光された帰還光は、位相調整部４０を経由して１’番の出射光として１番の３周期後に発生する４番の出射光の出力直前のタイミングで半導体レーザ２０に帰還されるから、レーザ発振を開始するタイミングの揺らぎが調整される。
出射光の周波数を２倍にした場合には、周期は半分となるが、１’番の出射光は７番の出射光の出力直前に半導体レーザ２０に帰還することになり、そのときのレーザ発振を開始するタイミングの揺らぎが調整される。つまり、帰還光によりタイミングジッタ抑圧効果を与える出射光の番号は変わるが、その帰還光が戻されるサイクルがずれるだけであるから、全ての出射光の出力直前に帰還光を入射できることには変わり無い。そして、帰還光が入射されるタイミングと出射光の出力されるタイミングの相対的な時間差（帰還タイミング）［ｐｓ］も、基本周波数の整数倍であるかぎり変動しない。よって、ある周波数で時間遅延量が抑圧条件を満たせば、自動的にその周波数の整数倍においてもタイミングジッタを小さく抑制できるのである。【００２８】  さらになお、出射光を出射する複数の周波数が、全て４ＧＨｚよりも低い周波数の場合には、反射帰還光路長を、複数の周波数の最大公約数となる周波数（基本周波数）の周期の整数倍より２０〜２００ｐｓ短くなる長さに設定しておけばよいが、複数の周波数が４ＧＨｚよりも高い周波数を含む場合、つまり、２５０ｐｓよりも短い周期で出射光を出射する可能性がある場合、例えば７ＧＨｚや、１０ＧＨｚの周波数で出射光を出射する可能性がある場合には、反射帰還光路長を、複数の周波数の最大公約数となる周波数（基本周波数）の周期の整数倍より２０〜１００ｐｓ前までの期間に、帰還光を半導体レーザ２０に入射させればよい。【００２９】  また、部分反射ミラー５６と入力側変換部５１との間に、位相調整手段を設けてもよい。
図２において、符号６１は位相調整手段のコーナリフレクタを示している。このコーナリフレクタ６１は、出射光が２つの内面で反射されてから部分反射ミラー５６に入射されるように配設されており、コーナリフレクタ６１で反射され部分反射ミラー５６に向かって進行する出射光の光軸が、入力側変換部５１からコーナリフレクタ６１に向けて進行する出射光の光軸と平行になるように配設されている。
また、位相調整手段は、コーナリフレクタ６１を出射光の光軸に沿って移動させて、半導体レーザ２０に対して接近離間させる図示しないマイクロメータ等を有する移動部が設けられている。【００３０】  このため、半導体レーザ２０から出力された出射光を、コーナリフレクタ６１に入射すれば、出射光がコーナリフレクタ６１の２つの内面で反射されるから、出射光を部分反射ミラー５６に入射させることができる。そして、部分反射ミラー５６で反射された帰還光は、出射光と同じ経路、つまりコーナリフレクタ６１の２つの内面で反射されてから、入力側変換部５１に入射されるから、帰還光を伝送媒体Ｆを通して半導体レーザ２０に入射させることができる。
しかも、コーナリフレクタ６１を用いてレーザ光を反射させた場合には、レーザ光に偏光回転が生じないので、コーナリフレクタ６１と部分反射ミラー５６および入力側変換部５１の間に、帰還光の偏光方向を調整する装置を設ける必要がないので、装置の構成を簡単かつコンパクトにすることができる。【００３１】  さらに、移動部によってコーナリフレクタ６１を移動させれば、部分反射ミラー５６および入力側変換部５１の間において、帰還光が進行する距離、言い換えれば、帰還遅延時間を調整することができる。そして、コーナリフレクタ６１が、その内面で反射され部分反射ミラー５６に向かって進行する出射光の光軸と、入力側変換部５１からコーナリフレクタ６１に向けて進行する出射光の光軸とが平行になるように配設されているから、移動部によってコーナリフレクタ６１を半導体レーザ２０に近づけたり遠ざけたりすれば（図２では矢印ａの方向）、わずかなコーナリフレクタ６１の移動により反射帰還光路長を大きく調整することができる。
具体的には、移動部によって、コーナリフレクタ６１を移動距離Ｌだけ移動させると、反射帰還光路長は移動距離Ｌの４倍変化する（図３参照）。このため、帰還光入射部５０をコンパクトに構成させることができる。
上記のコーナリフレクタ６１および２つの内面が、特許請求の範囲にいう出射光反射部および出射光反射面である。【００３２】  なお、出射光反射部として、コーナリフレクタ６１に代えて、コーナーキューブプリズム等のプリズムを採用してもよく、プリズムに対して出射光が入射される方向とプリズムから出射光が出射される方向の関係において、プリズムを多少の斜設置しても反射後の光に偏光回転が生じないものであれば、特に限定はない。
さらになお、出射光反射部は、出射光を反射する出射光反射面を備えており、入射された出射光を出射光反射面で反射させてから部分反射ミラー５６に入射することができるものであればよい。【００３３】  また、位相調整手段は、以下のような構成としてもよい。
図４において、符号７１は出射光反射部の反射セットを示している。この反射セット７１は、半導体レーザに対して移動が固定された固定反射部７２と、固定反射部７２に対して接近離間される移動反射部７３とから構成されており、図４には、２セットの反射セット７１が設けられた例を示している。【００３４】  図４に示すように、固定反射部７２および移動反射部７３は、例えば、上述したコーナリフレクタ等であり、半導体レーザ２０から出射された出射光が、１セット目の反射セット７１（図４では下方の反射セット）の移動反射部７３に入射された出射光が、出射光反射面によって出射光の進行方向と平行な方向に反射されて反射光となり、この反射光が固定反射部７２に入射され、固定反射部７２に入射された反射光が、その進行方向と平行な方向に反射されて２セット目の反射セット７１（図４では上方の反射セット）の移動反射部７３に、入射光として入射されるように構成されている。
また、２セット目の反射セット７１の移動反射部７３に入射光として入射された光は、出射光反射面によってその進行方向と平行な方向に反射されて反射光となり、この反射光が固定反射部７２に入射され、固定反射部７２に入射された反射光が、その進行方向と平行な方向に反射されて部分反射ミラー５６に入射するように配設されている。【００３５】  このため、出射光反射部内において、２つの反射セット７１によって複数回出射光が反射される、言い換えれば、帰還光も複数回反射されるから、出射光反射部をコンパクトにしても、反射帰還光路長を長くすることができる。
そして、１セット目の反射セット７１の固定反射部７２と移動反射部７３の距離、２セット目の反射セット７１の固定反射部７２と移動反射部７３の距離を、別個独立に調整することも可能であるから、各セットにおける帰還光の帰還タイミングの調整できる周波数の幅を広くすることができる。そして、出射光反射部に、マイクロメータ等を備えた図示しない反射部移動機構を設け、各反射セット７１の移動反射部７３を、半導体レーザ２０から出射された出射光の進行方向に沿って移動できるようにしておけば、反射部移動機構によって移動反射部７３を固定反射部７２に対して接近離間させる、言い換えれば、半導体レーザ２０に対して移動させることができるから（図４では矢印ａの方向）、反射帰還光路長を自在かつ簡単に調整することができる。【００３６】  とくに、図４に示すように、２セットの反射セット７１における移動反射部７３を、例えば、１つのテーブルＴに配置し、そのテーブルＴを反射部移動機構によって移動させるようにすれば、テーブルＴの移動量ａが少なくても、反射帰還光路長を大きく変化させることができる。よって、位相調整部をコンパクトに構成しても帰還光の帰還タイミングの調整幅を長くすることができる。【００３７】  なお、出射光反射部において、反射セット７１を設ける数は、２セットに限られず、３セット以上設けてもよく、反射セット７１を増やせば、反射帰還光路長を長くすることも可能であるし、反射帰還光路長の調整幅もより長くすることができる。とくに、複数の反射セット７１における移動反射部７３を、１つのテーブルＴに配置し、そのテーブルＴを反射部移動機構によって移動させるようにすれば、テーブルＴの移動量を少なくしても反射帰還光路長を大きく変化させることができる。具体的には、反射セット７１の数をｎとすると、テーブルＴが距離Ｌだけ移動したときに、反射帰還光路長は、４ｎＬ倍変化するのである。
さらになお、複数の反射セット７１を設けて場合に、全ての反射セット７１を、分光部５５とともに半導体レーザ２０に対して接近離間させる移動部を設けてもよく、この場合には、移動部と反射部移動機構の両方で反射帰還光路長を調整できるので、反射帰還光路長の調整幅をより一層広げることができ、また、微調整も可能となる。【００３８】  つぎに、他の帰還光入射部３０を説明する。
図１３に示すように、帰還光入射部３０は、前記半導体レーザ２０から出射された出射光を分光し、分光された光（以下、帰還光という）を半導体レーザに入射するものであり、出射光から帰還光を分光する分光部３１と、帰還光を半導体レーザ２０に入射させる入射部３５とを備えている。【００３９】  半導体レーザ２０と帰還光入射部３０の分光部３１との間には、出射光を分光部３１に供給する伝送媒体Ｆが設けられており、この伝送媒体Ｆを通して、出射光が分光部３１に入射されるように構成されている。
この分光部３１は、例えばファイバカプラであり、伝送媒体Ｆに接続される入力ポート３１ａと、入射部３５に接続される帰還ポート３１ｂと、出力用伝送媒体ＦＯに接続される出力ポート３１ｃを備えたものであり、入力ポート３１ａから入光された光を、所定の割合で分光し、帰還ポート３１ｂおよび出力ポート３１ｃから出力することができるものであり、出射光と分光された光の偏光方向が同じになるように構成されている。【００４０】  なお、分光部３１は、上述した機能を有する３つのポートと、入力ポートから入力された出射光を２つに分光する分光器とを備えており、かつ、出射光と分光された光の偏光方向が同じになるように構成されているものであれば、とくに限定はない。例えば、分光器として、４５度プリズム上にコーティングされた部分反射ミラーや、垂直ミラーに所望の反射率（透過率）を設定したものを使用すると好適である。
さらになお、分光部３１が有するポートは３つに限られず、一の入力ポートから入力された光を、２以上の出力ポートから出力するような構成であってもよい。この場合には、分光器は、各出力ポートにそれぞれ分光した光を供給するような構成としておけばよい。【００４１】  また、図１に示すように、半導体レーザ２０と帰還光入射部３０との間における伝送媒体Ｆには、入射部３５が介装されている。この入射部３５は、出射光が入光されるＡポート３５ａと、Ａポート３５ａから入射した出射光を分光部３１に供給するＢポート３５ｂと、前記分光部３１の帰還ポート３１ｂに接続されたから供給される帰還光が入射されるＣポート３５ｃを備えている。
また、Ａポート３５ａとＢポート３５ｂとの間には、両ポートを接続し、かつ出射光が両ポート間で反射してＡポート３５ａに跳ね返ってくることを防止する光アイソレータの機能を備えた出射光導通路３６が設けられている。
さらに、Ａポート３５ａとＣポート３５ｃとの間には、Ｃポートから入射した帰還光をＡポートに通過させる機能を備えた帰還光導通路３７を備えている。【００４２】  このため、帰還光入射部３０は、伝送媒体Ｆを介して半導体レーザ２０から供給された出射光を、入射部３５のＡポートから、出射光導通路３６、Ｂポート、伝送媒体Ｆの順に通して分光部３１に供給することができる。
そして、分光部３１によって分光された光のうち、出力光を、分光部３１の出力ポート３１ｃと出力用伝送媒体ＦＯを介して、外部に供給することができる。
一方、帰還光を、分光部３１の帰還ポート３１ｂから入射部３５のＣポートに供給することができ、入射部３５の帰還光導通路３７を通してＡポートに供給することができる。すると、帰還光を、Ａポートから伝送媒体Ｆに供給することができるから、帰還光、つまり出射光の一部を、この出射光を出力した半導体レーザ２０に戻すことができるのである。【００４３】  また、図１に示すように、分光部３１の帰還ポート３１ｂと入射部３５のＣポートとの間には、両者を接続する位相調整手段４０が設けられている。この位相調整手段４０は、分光部３１の帰還ポート３１ｂと入射部３５のＣポートとの間の帰還光の光路長、つまり、分光部３１から半導体レーザ２０との間の帰還光の光路長（以下、帰還光路長という）を調整するものである。言い換えれば、帰還光が分光部３１から半導体レーザ２０まで移動する時間（以下、遅延時間という）を調整するものである。
この位相調整手段４０は、その長さが異なる複数本のファイバ遅延線４１から構成されており、帰還光を分光部３１の帰還ポート３１ｂと入射部３５のＣポートを接続するファイバ遅延線４１切り換えることができるように構成されている。このファイバ遅延線４１は、偏光保持ファイバによって形成されている
このため、帰還光路長が、遅延時間が半導体レーザ２０から出力される出射光繰り返し周波数の周期の整数倍より少し短くなるファイバ遅延線４１によって、分光部３１の帰還ポート３１ｂと入射部３５のＣポートを接続すれば、半導体レーザ２０がレーザ発振を開始するタイミングより少し早いタイミングで帰還光を入射部３５を介して半導体レーザ２０に入射させることができる。しかも、ファイバ遅延線４１は、偏光保持ファイバであり、また、分光部３１が出射光と分光された光、つまり、帰還光の偏光方向が同じになるように構成されているから、帰還光の偏光方向を、半導体レーザの発振方向と同じ、または、少なくとも、半導体レーザの発振方向に対して±１２度以内に保った状態で、半導体レーザ２０に入射させることができるのである。【００４４】  なお、帰還光入射部３０の分光部３１における光の分光率は、出力光７に対して帰還光３程度が好適であるが、帰還光を半導体レーザ２０に入射したときにキャリアを励起させることができる程度であればよく、特に限定はない。
さらになお、、半導体レーザ２０が出力する出射光の繰り返し周波数が一定であれば、その遅延時間が周波数の周期の整数倍よりも少し短くなる長さに調整されたファイバ遅延線４１は一本でもよい。【００４５】  つぎに、本実施形態の短光パルス発生装置１の実施例を説明する。
以下に、半導体レーザから出力される短光パルスの時間変動を、（ａ）帰還光を入射させた場合（実施例）と、（ｂ）帰還光を入射させない場合（比較例）で比較した。【００４６】  図８は、半導体レーザから出力される短光パルスの波形を重ねたグラフであって、（ａ）実施例のグラフであり、（ｂ）比較例のグラフである。グラフの横軸は半導体レーザに印加する電圧が最小となる時間（以下、基準時間という）から時刻［ｐｓ］を示しており、縦軸は光強度である。なお、帰還光路長は、遅延時間が出射光の周期の整数倍より２０〜１００ｐｓ短くなる長さに設定した。【００４７】  同図に示すように、比較例の短光パルスは、基準時間からの光強度変動の時間変動が各光パルス毎で大きくばらついており、短光パルスの時間揺らぎが非常に大きいことが確認できる。
一方、実施例のレーザ光は、比較例のレーザ光に比較して、出力される短光パルスの分散が小さく、ほぼ短光パルスが、基準時間から一定の光強度変動を示していることがわかる。
このため、帰還光を入射した場合には、短光パルスの時間揺らぎを非常に安定させる効果があることがわかる。【００４８】  図９は、短光パルスの光強度が所定の値を超える際の立ち上がりと立ち下がりのタイミングゆらぎの分布を示したグラフであり、（ａ）実施例の分布であり、（ｂ）比較例の分布である。グラフの横軸は基準時間からの時刻［ｐｓ］を示しており、縦軸は各時間では所定の値を超えた短光パルスの数を示している。なお、帰還光路長は、遅延時間が出射光の周期の整数倍より２０〜１００ｐｓ短くなる長さに設定した。【００４９】  同図に示すように、比較例では、短光パルスが所定の値を超えるタイミングが大きく分布しており、短光パルスの時間揺らぎが、短光パルス時間幅に比較して無視できないほど大きいことが確認できる。
一方、実施例では、短光パルスが所定の値を超えるタイミングの広がりは非常に狭く、短光パルスの時間揺らぎが非常に小さいことが確認でき、帰還光路長を上記のごとき条件とすれば、短光パルスの時間揺らぎを劇的に抑圧できるという効果があることがわかる。【００５０】  図１０は、実施例において、帰還光のタイミング遅延量に対するタイミングジッタ量との関係を示した図である。グラフの横軸は、短光パルスの立ち上がりタイミングに対する帰還光が帰還されるタイミングの相対時間（帰還タイミング）［ｐｓ］、縦軸はパルスのジッタ（時間揺らぎ）値［ｐｓ］である。なお、レーザ光のくり返し周波数は、２．５ＧＨｚであり、一周期は約４００ｐｓである。
同図に示すように、短光パルスの立ち上がりタイミングから約２００ｐｓまで前の期間に帰還光を入射した場合には、タイミングジッタが小さく抑制されており、タイミングジッタ抑圧効果が高い領域はかなり広いことが確認できる。つまり、帰還光を入射させる遅延時間の調整は、幅があり、周期的に現れるため、それほど厳密に行なわなくてもよいことがわかる。【００５１】  図１１は出射光の出力周波数とタイミングジッタ量の関係を示したグラフである。パルスの繰り返し周波数［ＧＨｚ］、縦軸はパルスのジッタ（時間揺らぎ）値［ｐｓ］である。なお、位相調整部の帰還光路長は、１ＧＨｚを基準周波数として、遅延時間が基準周波数の周期の整数倍より２０〜１００ｐｓ短くなる長さに設定した。
同図に示すようにタイミングジッタ量は複数の周波数で低く抑圧できているが、特に１．５〜１．８ＧＨｚの整数倍の周波数においては必ず良い状態にあることが見て取れる。これにより、１．５ＧＨｚと３ＧＨｚ、４．５ＧＨｚ、６ＧＨｚなどのように、複数の周波数で出射光を出力する場合に、その複数の周波数の基本周波数においてタイミングジッタ量を抑圧可能な帰還光路長に調整すれば、全てのくり返し周波数において、同じ帰還光路長でタイミングジッタ量を抑圧することがわかる。つまり、基本周波数で帰還光路長を調整したならば、出射光を出力する周波数を変化させても、帰還光路長を再調整する必要がないのである。
なお、この実施例では、帰還光路長の調整範囲が１３ｍｍであり、それによる遅延時間の調整範囲が８６ｐｓ程度と短いため、２〜２．５ＧＨｚと３．５〜４．１ＧＨｚの間では、タイミングジッタの抑制が十分に達成されていないが、遅延時間の調整範囲を、１８０ｐｓ程度とすれば、１〜７ＧＨｚの全ての周波数でタイミングジッタを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】  本発明の短光パルス発生装置は、光計測や光通信に使用される短光パルスを発生させる装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施形態の短光パルス発生装置１のブロック図である。
【図２】他の実施形態の短光パルス発生装置１のブロック図である。
【図３】他の実施形態の短光パルス発生装置１における帰還光入射部５０の作用説明図である。
【図４】他の実施形態の短光パルス発生装置１のブロック図である。
【図５】（Ｉ）利得スイッチングによって半導体レーザ１１５に短光パルスを発生させる装置のブロック図であり、（ＩＩ）〜（ＩＶ）は短光パルスを発生時における印加電圧、励起キャリア密度、発光強度の対応を示した図である。
【図６】短光パルスを発生時における印加電圧、励起キャリア密度、発光強度の対応を示した図である。
【図７】出射光と帰還光の関係を示した図である。
【図８】半導体レーザから出力される短光パルスの波形を重ねたグラフであって、（ａ）実施例のグラフであり、（ｂ）比較例のグラフである。
【図９】短光パルスの光強度が所定の値を超える際の立ち上がりと立ち下がりのタイミングゆらぎの分布を示したグラフであり、（ａ）実施例の分布であり、（ｂ）比較例の分布である。
【図１０】実施例において、帰還光のタイミング遅延量に対するタイミングジッタ量との関係を示した図である。
【図１１】出射光の出力周波数とタイミングジッタ量の関係を示したグラフである。
【図１２】ＴＥ方向に対する帰還光の偏光方向のズレとタイミングジッタ量の関係を示したグラフである。
【図１３】他の実施形態の短光パルス発生装置１のブロック図である。
【符号の説明】
【００５４】  １      短光パルス発生装置
１０    発光調整部
２０    半導体レーザ
３０    帰還光入射部
３１    分光部
３５    入光部
４０    位相調整手段
５０    帰還光入射部
５６    部分反射ミラー
【図１】
2005006508.tif 000003
【図２】
2005006508.tif 000004
【図３】
2005006508.tif 000005
【図４】
2005006508.tif 000006
【図５】
2005006508.tif 000007
【図６】
2005006508.tif 000008
【図７】
2005006508.tif 000009
【図８】
2005006508.tif 000010
【図９】
2005006508.tif 000011
【図１０】
2005006508.tif 000012
【図１１】
2005006508.tif 000013
【図１２】
2005006508.tif 000014
【図１３】
2005006508.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月11日(2005.5.11)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
半導体レーザを備え、該半導体レーザを間欠的に発振させて、間欠的に光を出力させる短光パルス発生装置において、
前記半導体レーザから出力される出射光の状態を制御する発光制御部と、
前記出射光を分光し、分光された帰還光を前記半導体レーザに入射する帰還光入射部とを備えており、
該帰還光入射部が、
前記帰還光が前記半導体レーザに入射される帰還タイミング、および前記半導体レーザに入射されるタイミングにおける前記帰還光の偏光方向を制御する位相調整手段を備えており、
前記帰還光の偏光方向が、
前記半導体レーザに入射されるタイミングにおいて、該半導体レーザの発振光の偏光方向に対して、±１２度以内である
ことを特徴とする短光パルス発生装置。
【手続補正００２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
半導体レーザを備え、該半導体レーザを間欠的に発振させて、間欠的に光を出力させる短光パルス発生装置において、
前記半導体レーザから出力される出射光の状態を制御する発光制御部と、
前記出射光を分光し、分光された帰還光を前記半導体レーザに入射する帰還光入射部とを備えており、
前記帰還光の帰還光路長が、
前記半導体レーザが出射光を出射してから、該出射光が分光された帰還光が半導体レーザに入射されるまでの帰還遅延時間が、前記半導体レーザが出射光を間欠的に出力する繰り返し周期の整数倍より２０〜２００ｐｓ短かくなる長さである
ことを特徴とする短光パルス発生装置。
【手続補正００３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
半導体レーザを備え、該半導体レーザを間欠的に発振させて、間欠的に、かつ、異なる繰り返し周波数で光を出力させる短光パルス発生装置において、
前記半導体レーザから出力される出射光の状態を制御する発光制御部と、
前記出射光を分光し、分光された帰還光を前記半導体レーザに入射する帰還光入射部とを備えており、
前記帰還光の帰還光路長が、
前記半導体レーザが出射光を出射してから、該出射光が分光された帰還光が半導体レーザに入射されるまでの帰還遅延時間が、前記異なる繰り返し周波数の最大公約数となる周波数の周期の整数倍より２０〜２００ｐｓ短くなる長さである
ことを特徴とする短光パルス発生装置。
【手続補正００４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記帰還光の偏光方向が、
前記半導体レーザに入射されるタイミングにおいて、該半導体レーザの発振光の偏光方向に対して、±１２度以内である
ことを特徴とする請求項２または３記載の短光パルス発生装置。
【手続補正００５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記位相調整手段が、
前記帰還光の半導体レーザに入射されるまでの帰還光路長と、前記帰還光の偏光方向とを調整する帰還光調整部を備えており、
前記帰還光が、
前記半導体レーザに入射されるタイミングにおいて、その偏光方向が該半導体レーザの発振光の偏光方向と同じ方向となるように調整されている
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の短光パルス発生装置。
【手続補正００６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
的に発振させて、間欠的に光を出力させる短光パルス発生装置において、前記半導体レーザから出力される出射光の状態を制御する発光制御部と、前記出射光を分光し、分光された帰還光を前記半導体レーザに入射する帰還光入射部とを備えており、該帰還光入射部が、前記帰還光が前記半導体レーザに入射される帰還タイミング、および前記半導体レーザに入射されるタイミングにおける前記帰還光の偏光方向を制御する位相調整手段を備えており、前記帰還光の偏光方向が、前記半導体レーザに入射されるタイミングにおいて、該半導体レーザの発振光の偏光方向に対して、±１２度以内であることを特徴とする。
第２発明の短光パルス発生装置は、半導体レーザを備え、該半導体レーザを間欠的に発振させて、間欠的に光を出力させる短光パルス発生装置において、前記半導体レーザから出力される出射光の状態を制御する発光制御部と、前記出射光を分光し、分光された帰還光を前記半導体レーザに入射する帰還光入射部とを備えており、前記帰還光の帰還光路長が、前記半導体レーザが出射光を出射してから、該出射光が分光された帰還光が半導体レーザに入射されるまでの帰還遅延時間が、前記半導体レーザが出射光を間欠的に出力する繰り返し周期の整数倍より２０〜２００ｐｓ短かくなる長さであることを特徴とする。
第３発明の短光パルス発生装置は、半導体レーザを備え、該半導体レーザを間欠的に発振させて、間欠的に、かつ、異なる繰り返し周波数で光を出力させる短光パルス発生装置において、前記半導体レーザから出力される出射光の状態を制御する発光制御部と、前記出射光を分光し、分光された帰還光を前記半導体レーザに入射する帰還光入射部とを備えており、前記帰還光の帰還光路長が、前記半導体レーザが出射光を出射してから、該出射光が分光された帰還光が半導体レーザに入射されるまでの帰還遅延時間が、前記異なる繰り返し周波数の最大公約数となる周波数の周期の整数倍より２０〜２００ｐｓ短くなる長さであることを特徴とする。
第４発明の短光パルス発生装置は、第２または３発明において、前記帰還光の偏光方向が、前記半導体レーザに入射されるタイミングにおいて、該半導体レーザの発振光の偏光方向に対して、±１２度以内であることを特徴とする。
第５発明の短光パルス発生装置は、第１、２、３または４発明において、前記位相調整手段が、前記帰還光の半導体レーザに入射されるまでの帰還光路長と、前記帰還光の偏光方向とを調整する帰還光調整部を備えており、前記帰還光が、前記半導体レーザに入射されるタイミングにおいて、その偏光方向が該半導体レーザの発振光の偏光方向と同じ方向となるように調整されていることを特徴とする。
第６発明の短光パルス発生装置は、第５発明において、前記帰還光入射部が、前記出射光を、分光する分光部を備えており、該分光部は、前記出射光と分光された光の偏光方向が同じになるように構成されており、前記帰還光調整部が、前記帰還


【手続補正００７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
て、位相調整機構によって、半導体レーザがレーザ発振を開始するタイミングより少し早いタイミングで、半導体レーザの発振光の偏光方向（一般には、ＴＥ方向）と偏光方向が一致した帰還光を半導体レーザ入射させることができる。すると、入射された帰還光の影響によって、レーザ発振する直前の励起キャリアを増加させることができ、増強自然放出光によって失われるキャリアを補填することができる。よって、発振直前のキャリア密度の変動を防止でき、発振立ち上がり時間を一定にすることができるから、短光パルスが立ち上がるタイミングのバラツキ（タイミングジッタ）を抑えることができる。しかも、帰還光を入射するだけで、ランダムに発生する増強自然放出光により変動したキャリアを半導体レーザに補填することができるから、発振タイミングが、発光制御部から供給される電圧状態の揺らぎに起因する電流状態の揺らぎと既に帰還している帰還光のトリガによる励起キャリア注入の複合要因で決定されることとなり、時間的平均効果が働くため、タイミングジッタを抑制する効果が高くなる。また、出力された出射光から分光された帰還光を半導体レーザに入射しているから、帰還光の波長と半導体レーザ内でレーザ発振される光の波長が一致する。すると、帰還光を半導体レーザに入射する前に、その波長を調整する波長調整装置等が不要となるから、装置の構造を簡単かつコンパクトにすることができ、しかも安価に製造することができる。そして、帰還光の偏光方向が、半導体レーザの発振光の偏光方向（一般には、ＴＥ方向）と一致しているので、レーザ発振する直前の励起キャリア数を自然放出光によらず制御することができ、増強自然放出光によって失われたキャリアを確実に補填することができる。よって、発振直前のキャリア密度の変動を防止でき、発振立ち上がり時間を一定にすることができるから、タイミングジッタを抑制することができる。
請求項２の発明によれば、帰還光入射部によって、半導体レーザから出力された出射光を分光して、分光された帰還光を半導体レーザに入射させることができる。そして、位相調整機構によって、半導体レーザがレーザ発振を開始するタイミングより少し早いタイミングで、半導体レーザの発振光の偏光方向（一般には、ＴＥ方向）と偏光方向が一致した帰還光を半導体レーザ入射させることができる。すると、入射された帰還光の影響によって、レーザ発振する直前の励起キャリアを増加させることができ、増強自然放出光によって失われるキャリアを補填することができる。よって、発振直前のキャリア密度の変動を防止でき、発振立ち上がり時間を一定にすることができるから、短光パルスが立ち上がるタイミングのバラツキ（タイミングジッタ）を抑えることができる。しかも、帰還光を入射するだけで、ランダムに発生する増強自然放出光により変動したキャリアを半導体レーザに補填することができるから、発振タイミングが、発光制御部から供給される電圧状態の揺らぎに起因する電流状態の揺らぎと既に帰還している帰還光のトリガによる励起キャリア注入の複合要因で決定されることとなり、時間的平均効果が働くため、タイミングジッタを抑制する効果が高くなる。また、出力された出射光から分光された帰還光を半導体レーザに入射しているから、帰還光の波長と半導体レーザ内でレーザ発振される光の波長が一致する。すると、帰還光を半導体レーザに入射する前に、その波長を調整する波長調整装置等が不要となるから、装置の構造を簡単かつコンパクトにすることができ、しかも安価に製造することができる。そして、帰還光をパルス発振直前２０〜２００ｐｓの時間位置に帰還させることができれば、どの周期番号のパルスに帰還しても、帰還光によりタイミングジッタを効率よく、確実に抑圧することができる。
請求項３の発明によれば、帰還光入射部によって、半導体レーザから出力された出射光を分光して、分光された帰還光を半導体レーザに入射させることができる。そして、位相調整機構によって、半導体レーザがレーザ発振を開始するタイミングより少し早いタイミングで、半導体レーザの発振光の偏光方向（一般には、ＴＥ方向）と偏光方向が一致した帰還光を半導体レーザ入射させることができる。すると、入射された帰還光の影響によって、レーザ発振する直前の励起キャリアを増加させることができ、増強自然放出光によって失われるキャリアを補填することができる。よって、発振直前のキャリア密度の変動を防止でき、発振立ち上がり時間を一定にすることができるから、短光パルスが立ち上がるタイミングのバラツキ（タイミングジッタ）を抑えることができる。しかも、帰還光を入射するだけで、ランダムに発生する増強自然放出光により変動したキャリアを半導体レーザに補填することができるから、発振タイミングが、発光制御部から供給される電圧状態の揺らぎに起因する電流状態の揺らぎと既に帰還している帰還光のトリガによる励起キャリア注入の複合要因で決定されることとなり、時間的平均効果が働くため、タイミングジッタを抑制する効果が高くなる。また、出力された出射光から分光された帰還光を半導体レーザに入射しているから、帰還光の波長と半導体レーザ内でレーザ発振される光の波長が一致する。すると、帰還光を半導体レーザに入射する前に、その波長を調整する波長調整装置等が不要となるから、装置の構造を簡単かつコンパクトにすることができ、しかも安価に製造することができる。そして、出射光の周波数を変化させた場合であっても、帰還光路長を複数の周波数の最大公約数となる周波数の周期の整数倍にしておけば、いずれかの周期番号のパルスにおけるパルス発振直前２０〜２００ｐｓの時間位置に帰還光を帰還させることができるから、各周波数で確実にタイミングジッタを抑圧することができ、しかも、帰還光の光路長の設定をやり直す必要がないので、出射光の周波数の変更容易になる。
請求項４の発明によれば、帰還光の偏光方向が、半導体レーザの発振光の偏光方向（一般には、ＴＥ方向）と一致しているので、レーザ発振する直前の励起キャリア数を自然放出光によらず制御することができ、増強自然放出光によって失われたキャリアを確実に補填することができる。よって、発振直前のキャリア密度の変動を防止でき、発振立ち上がり時間を一定にすることができるから、タイミングジッタを抑制することができる。


【手続補正００８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
請求項５の発明によれば、帰還光調整部によって、帰還光が半導体レーザに入射されるまでに進行する距離を調整することができるから、帰還光が半導体レーザに入射されるタイミングを調整することができる。しかも、半導体レーザに、その発振方向（一般には、ＴＥ方向）と偏光方向が一致した帰還光を入射させることができるから、発振直前のキャリア密度の変動を防止でき、発振立ち上がり時間を一定にすることができるから、タイミングジッタを抑制することができる。
請求項６の発明によれば、帰還光を伝送するファイバ遅延線として、帰還遅延時間が出射光の繰り返し周波数の周期の整数倍より少し短くなるファイバ遅延線を使用すれば、半導体レーザがレーザ発振を開始するタイミングより少し早いタイミングで、帰還光を半導体レーザに入射させることができるから、入射された帰還光の影響によって、半導体レーザにおけるレーザ発振する直前の励起キャリア数を自然放出光によらず制御することができ、増強自然放出光で失うキャリアを補填することができる。しかも、分光部において分光された光、つまり、帰還光の偏光方向が出射光の偏光方向と同じに保持されており、また、ファイバ遅延線を偏光保持ファイバによって形成しているので、帰還光の偏光方向を、半導体レーザの発振光の偏光方向と一致させることができる。
請求項７の発明によれば、部分反射ミラーによって出射光を分光しており、部分反射ミラーの表面で反射された反射光が帰還光としてそのまま半導体レーザに入射される。つまり、部分反射ミラーだけで帰還光を半導体レーザに入射させることができるから、帰還光入射部の構造を簡単にすることができ、装置の構造をより簡単かつコンパクトにすることができる。しかも、反射光は空気以外の他の物質内部を通過しないので、反射光の偏光方向は、半導体レーザの発振光の偏光方向のまま保持される。よって、帰還光の偏光方向を、半導体レーザの発振光の偏光方向と一致させることができる。
請求項８の発明によれば、位相調整手段によって、帰還光が半導体レーザに入射されるまでに進行する距離を調整することができるから、帰還光が半導体レーザに入


【手続補正００９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
なお、本発明に使用される半導体レーザは、活性物質が半導体により形成されたレーザであればよく、ｐｎ接合による注入励起で反転分布を得る電流注入型半導体レーザや、外部からの光励起によりキャリアを発生させて反転分布を得る光励起半導体レーザ、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ−ＭＱＷ−ＤＦＢレーザ、ＧａＡｓ／ＧａＡｓＡ１−ＭＱＷ−レーザ、面発光レーザなど、誘導放出によるレーザ発振が発生するものであれば、特に限定はない。特に、高速変調可能で出力波長があまり揺らがないレーザであれば、より好適である。
さらになお、半導体レーザから出射される出射光や、帰還光を進行させる伝送媒体は特に限定されないが、空気中や真空中等を伝送媒体とすれば、出射光の偏光方向、つまり、半導体レーザの発振光の偏光方向（一般には、ＴＥ方向）に対する帰還光の偏光方向のズレを抑えることができるので好適である。光ファイバを使用すれば取り扱いが容易であるが、光ファイバ内を伝送される間に半導体レーザの発振光の偏光方向（一般には、ＴＥ方向）に対する帰還光の偏光方向のズレが生じる可能性があるので、偏光保持ファイバ（例えば、ＰＡＮＤＡファイバ）を使用すれば、光ファイバ内を進行する光の偏光が保持されるので好適である。
さて、本実施形態の短光パルス発生装置１を説明する。
まず、本実施形態の短光パルス発生装置１において、短光パルスを発生する機構を簡単に説明する。
図１は本実施形態の短光パルス発生装置１のブロック図である。同図において、符号１０は、半導体レーザ２０に電力を供給する発光制御部を示している。この発光制御部１０は、直流電源１１と、この直流電源１１とバイアスＴによって電気的に合体された変調器１２を備えている。この変調器１２は、直流電源１１の直流電圧を変調させて、所望の変調周波数の印加電圧（Ｖ（ｔ））（例えば２．５ＧＨｚ）に変調することができるものである（図５参照）。
このため、発光制御部１０の直流電源１１から半導体レーザ２０に電圧を印加すると、印加電圧Ｖ（ｔ）の変動に伴って半導体レーザ２０内において緩和振動による発振が発生し、この緩和振動による発振に伴ってレーザ発振が開始され、印加電圧Ｖ（ｔ）が極大値となるタイミング近傍において、光強度Ａ（ｔ）の立ちあがりが鋭くシャープなス


【手続補正０１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
た出射光を、入射部３５のＡポートから、出射光導通路３６、Ｂポート、伝送媒体Ｆの順に通して分光部３１に供給することができる。
そして、分光部３１によって分光された光のうち、出力光を、分光部３１の出力ポート３１ｃと出力用伝送媒体ＦＯを介して、外部に供給することができる。
一方、帰還光を、分光部３１の帰還ポート３１ｂから入射部３５のＣポートに供給することができ、入射部３５の帰還光導通路３７を通してＡポートに供給することができる。すると、帰還光を、Ａポートから伝送媒体Ｆに供給することができるから、帰還光、つまり出射光の一部を、この出射光を出力した半導体レーザ２０に戻すことができるのである。
また、図１に示すように、分光部３１の帰還ポート３１ｂと入射部３５のＣポートとの間には、両者を接続する位相調整手段４０が設けられている。この位相調整手段４０は、分光部３１の帰還ポート３１ｂと入射部３５のＣポートとの間の帰還光の光路長、つまり、分光部３１から半導体レーザ２０との間の帰還光の光路長（以下、帰還光路長という）を調整するものである。言い換えれば、帰還光が分光部３１から半導体レーザ２０まで移動する時間（以下、遅延時間という）を調整するものである。
この位相調整手段４０は、その長さが異なる複数本のファイバ遅延線４１から構成されており、帰還光を分光部３１の帰還ポート３１ｂと入射部３５のＣポートを接続するファイバ遅延線４１切り換えることができるように構成されている。このファイバ遅延線４１は、偏光保持ファイバによって形成されている
このため、帰還光路長が、遅延時間が半導体レーザ２０から出力される出射光繰り返し周波数の周期の整数倍より少し短くなるファイバ遅延線４１によって、分光部３１の帰還ポート３１ｂと入射部３５のＣポートを接続すれば、半導体レーザ２０がレーザ発振を開始するタイミングより少し早いタイミングで帰還光を入射部３５を介して半導体レーザ２０に入射させることができる。しかも、ファイバ遅延線４１は、偏光保持ファイバであり、また、分光部３１が出射光と分光された光、つまり、帰還光の偏光方向が同じになるように構成されているから、帰還光の偏光方向を、半導体レーザの発振光の偏光方向と同じ、または、少なくとも、半導体レーザの発振光の偏光方向に対して±１２度以内に保った状態で、半導体レーザ２０に入射させることができるのである。




【国際調査報告】
2005006508.tif 000016
2005006508.tif 000017
2005006508.tif 000018
2005006508.tif 000019