(57)【要約】【課題】構成が簡単、容易にして、かつ、小型化が可能で、狭いパルス幅を有する光パルス列を形成することができる光パルス列発生装置を提供する。【解決手段】パルス光の信号光を用いるのでなく連続光（ＣＷ光）を用い、かつ、非線形光学効果を発生させる手段として、３次の非線形感受率の大きい半導体光増幅器（ＳＯＡ）１６を用いて四光波混合によって位相共役光を発生させ、元の２つの光源からの光と共に周波数コムを形成する光パルス列発生装置１で、元の信号と位相共役光は同じ周波数間隔で並んでいるので、ビートによって光パルス列を発生させる。【選択図】      図２
2007219323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの光源と、
該光源の出射光を合波する光結合器と、
該光結合器の出力側に設けられた非線形光学効果発生手段とを備える光パルス列発生装置において、
前記光源の光が連続光であって、
前記光結合器で合波した後で分岐した光を、前記非線形光学効果発生手段を通して光パルス列を形成する
ことを特徴とする光パルス列発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光パルス列発生装置において、
前記非線形光学効果発生手段が、光半導体増幅器である
ことを特徴とする光パルス列発生装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光パルス列発生装置において、
前記非線形光学効果発生手段が、四光波混合である
ことを特徴とする光パルス列発生装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の光パルス列発生装置において、
前記光パルス列発生装置が、前記光結合器で合波した後で分岐した光の他の光を、前記非線形光学効果発生手段を通して形成した光パルス列ともう一つの光結合器で合波する
ことを特徴とする光パルス列発生装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の光パルス列発生装置において、
前記光パルス列発生装置が、周波数コムを形成する
ことを特徴とする光パルス列発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光パルス列発生装置に関する。更に、詳細には、光信号処理による光通信システム、マイクロ波／ミリ波通信、光プローブに用いられる光周波数コムを形成する光パルス列発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超高速大容量の情報伝送が必要になり、時分割多重通信方式（ＴＤＭ）と波長分割多重通信方式（ＷＤＭ）による光通信網の研究が活発に進んでいる。とくに、波長分割多重通信方式では、光波を波長によって分離し、多重化していることから高速通信を実現することができる。とくに、これらの波長分割多重通信方式による光パルス列の発生方法の技術が開発されている。
例えば、図６には、光パルス列の発生を説明するための模式図である。図６に示す光パルス列の発生は、それぞれ（１）変調方式、（２）モードロック方式、（３）周波数ビート方式がある。図６（１）に示す変調方式には、連続（ＣＷ）信号を直接、あるいは外部変調器を用いて光をオンオフすることによって光パルス列を作る方法である。図６（１）上部に示すように、交流を印加して、その周波数に応じたレーザ光を発光させる方式がある。また、同じ変調方式であっても、図６（１）下部に示すように、一定の強度を有するレーザ光を発光させ、交流を印加した変調器で光パルスを発光させる方式がある。
また、図６（２）に示すモードロック方式では、図６（２）上部に示すように、レーザ光が持つ複数のモードの位相をある時間で一致させることによって光パルス列を発生させる。また、図６（２）下部に示すように、半導体レーザに過飽和吸収領域を加えることで、コンパクトな素子で高速の光パルス列発生が可能である。
また、図６（３）に示す周波数ビート方式では、周波数の異なる複数の光源を同じ周波数間隔で並べて、そのビートによって光パルス列を発生させる。
特に、（２）モードロック方式と（３）周波数ビート方式とは、１つのレーザ光源の複数のモード、あるいは複数の異なる波長の単一モード光源より光パルス列を発生させる方式である。このような光の作る電場は、以下の式（１）であらわされる。
【数１】
2007219323.tif 000003
【０００３】
さらに、このときの平均光出力は、以下の式（２）であらわされる。
【数２】
2007219323.tif 000004
【０００４】
図７は、式（１）及び式（２）から導き出される光パルス列を説明するための模式図である。図７（１）は、所定の周波数を有する光を示している。図７（２）から（５）までは、それぞれ２波、３波、４波、５波の場合の光パルス列Ｉ(t)の計算結果を示す。なお、光パルス列の周期は１ＴＨｚとしている。図７（２）では、周波数ω０の光、周波数ω０＋Δωの光におけるそれぞれの強度Ｅ０、Ｅ１とを、同じ強度にして合成した例を示している。図７（３）では、周波数ω０の光、周波数ω０＋Δωの光、周波数ω０−Δωの光をそれぞれの強度Ｅ０、Ｅ１、Ｅ−１とを、強度を２：３：２の割合にして合成した例を示している。図７（４）では、周波数ω０−Δωの光、周波数ω０の光、周波数ω０＋Δωの光、周波数ω０＋２Δωの光とを、それぞれの強度Ｅ−１、Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２を、強度を２：３：３：２の割合にして合成した例を示している。図７（５）では、周波数ω０−２Δωの光、周波数ω０−Δωの光、周波数ω０の光、周波数ω０＋Δωの光、周波数ω０＋２Δωの光とをそれぞれの強度Ｅ−２、Ｅ−１、Ｅ０、Ｅ１、Ｅ２とを、強度を１：２：３：２：１の割合にして合成した例を示している。図７（２）から（５）までで、合成する波の数が増えるほど１つのパルス幅が狭くなってゆくことがわかる。さらに、合成する波数が多くなるにつれてパルス間にノイズが多くなることがわかる。
【０００５】
しかし、上記従来の光パルス列を形成する（１）変調方式では、光パルス列と同じ周波数の信号発生源が必要であるため、システムが複雑になる。（２）モードロック法では、位相整合条件が厳しく、また光パルス列の波長領域や、繰り返し周波数を自由に変えることは難しい。（３）周波数ビート方式では、より１つのパルス幅が狭い光パルス列を生成しようとするとより複数の光源が必要となり、各々の光源の位相調整が難しくなるばかりか、システムの複雑化や消費電力の増大につながるという不具合がある。
そこで、これらの不具合を解消するために、特許文献１では、連続光を変調して側波帯を形成し、高非線形ファイバの四光波混合で周波数コムを形成する光パルス生成装置が開示されている。特許文献２では、２波によるビートパルス列を光ファイバの非線形効果を用いて圧縮する光パルス波形変換器が開示されている。特許文献３では、光パルス光源を周波数推移器で推移させて周波数が掃引されたパルス列を発生させ、四光波混合を用いてその推移幅を広げる周波数掃引光源が開示されている。特許文献４では、光ファイバの非線形効果で光周波数コムを形成する光パルス発生装置が開示されている。特許文献５では、分布増幅型光ファイバを用いて超高速光ソリトンパルスを発生する超高速光ソリトンパルス発生装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献６では、非線形光学媒質に信号光パルスおよび２波長の制御光パルスを入射して、非線形光学効果によってこの２つの制御光パルスと信号光パルスの間に生じた第４および第５の波長を取り出し、一方をタイミング抽出に、他方を時分割分離に用いる光時分割分離回路が開示されている。特許文献７では、第１の光パルス列と第２の光パルス列とを非線形光学媒質に入射して四光波混合させ、新たな位相を有する光パルス列に変換する光パルス列変換方法が開示されている。ともに非線形光学手段に半導体を用いているが、入射させる光がいずれもパルス光を用いている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−０８３００４号公報
【特許文献２】特開２００２−２２９０８０号公報
【特許文献３】特開平１０−１４８８５６号公報
【特許文献４】特開平０７−０５８３８８号公報
【特許文献５】特開平０６−２１４２６６号公報
【特許文献６】特開平０８−１５２６５６号公報
【特許文献７】特開２０００−３４７２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、いずれの開示技術も、非線形効果を発生する装置として光ファイバーを用いて、２つの光源より周波数コムを形成して光パルス列を生成するが、これらの装置では小型化することが困難であるという問題点がある。また、いずれの開示技術も、非線形効果を発生する装置に入射させる光は、いずれも信号光としてパルス光を用いているため、パルス光にするための手段を必要とし、装置では小型化することが困難であるという問題点がある。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、構成が簡単で、小型化が可能であって、光として連続光を用いて、狭いパルス幅を有する光パルス列を形成することができる光パルス列発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴は、少ない光源であって、かつ、パルス光の信号光を用いるのでなく連続光（ＣＷ光）を用い、非線形光学効果を発生させる手段として、３次の非線形感受率の大きい半導体光増幅器（ＳＯＡ）を用いて四光波混合(Four Wave Mixing;ＦＷＭ)を行うことで位相共役光を発生させ、元の２つの光源からの光と共に周波数コムを形成する光パルス列発生装置である。元の信号と位相共役光は同じ周波数間隔で並んでいるので、ビートによって光パルス列が発生することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、上記解決するための手段である光パルス列発生装置によって、２つの光源を用いて光源の数以上の光で構成される周波数コムを生成することによって光パルス列を発生させるため、従来例に比較してより簡単で、かつ小型化した構成で、さらに、低い消費電力で狭いパルス幅の光パルス列を形成することができる。
さらに、２つの連続光と半導体光増幅器（ＳＯＡ）等とを集積して光集積素子にすることで、簡単で、かつ小型化した光パルス列発生装置を得ることができ、狭い幅の光パルス列を有する光周波数コムを容易に生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１３】
本発明の光パルス列発生装置は、非線形光学効果のある半導体光増幅器（ＳＯＡ）に周波数間隔Δωの２つの光、ポンプ光と信号光とを入れて四光波混合(Four Wave Mixing;ＦＷＭ)によって位相共役光を発生させ、元の２つの光と共に周波数コムを形成する光パルス列発生装置である。元の信号と位相共役光は同じ周波数間隔で並んでいるので、ビートによって光パルス列が発生させることができる。
図１は、本発明の光パルス列発生装置の光パルス列の発生を説明するための図である。
半導体レーザからの連続光を用いて、非線形光学材料としての光半導体増幅器を通して、異なった波長の連続発振半導体レーザ光との四光波混合により新たな波長の位相共役光の光パルスを発生させ、出力にすることにある。
図１に示すように、周波数ω０のポンプ光と周波数ω０＋Δωの信号光とを光結合器（以下、「カプラ」と記す。）で合波して、非線形光学効果のある半導体光増幅器（ＳＯＡ）に送信する。このポンプ光と信号光ではΔωの差がある。この半導体光増幅器（ＳＯＡ）は、非線形光学効果発生手段である。非線形光学効果とは、光ファイバ、半導体光増幅器、光学結晶などの非線形光学媒質中へ非線形光学効果が発生するような高強度の信号光を入射するときに発生する現象である。具体的には、異なる複数の周波数の入射光によって、それらのいずれとも異なる結合周波数の光を物質から発生させる。物体内に誘起される分極Ｐは入射光電場Ｅを用いて、Ｐ=ε０αＥのように書くことができる。つまり、分極ＰとＥは比例関係である。ε０とαはそれぞれ真空中の誘電率と電気感受率とを表す。しかし、入射光電場Ｅが非常に大きいとき、つまり、光源に強力な光を用いると、誘起される分極Ｐは入射光電場Ｅに対して比例関係からずれてくる。これが非線形光学効果である。このとき、分極Ｐはべき乗に展開されるため、Ｐ=ε０・α・Ｅ＋ε０・β・Ｅ２＋ε０・γ・Ｅ３＋…のようになる。２項から２次の非線形光学効果、３項から３次の非線形光学効果を表す。本発明では、このなかで、３次の非線形光学効果である４光波混合で、異なる複数の周波数の入射光によって、それらのいずれとも異なる結合周波数の光を物質から発生する現象を利用する。
具体的には、図１に示すように、一定周波数の信号光（ω０＋Δω）とその信号光からΔωだけ周波数のずれた高強度のポンプ光（ω０）とを半導体光増幅器に入射すると、ω０＋２Δω、ω０−ΔωのΔωの整数倍の差を有する位相共役光が発生する。この位相共役光を繰り返し半導体光増幅器に帰還して繰り返し入射することで、ω０−２Δω、ω０−３Δω、ω０＋３Δω等の多くの位相共役光を発生させることで、周波数コムを形成することができる。
【００１４】
また、２つの光源としては、いずれも、レーザ光を用いる。レーザ光は、強度を高くすることができ、さらに、半値幅の小さい狭い周波数域を有することで好ましい。とくに、レーザ光源としては、半導体（ＬＤ）を用いる。半導体を用いることで、光パルス列発生装置を小さくすることができる。また、光パルス列発生装置を一つの光集積素子にすることができる。
２つの光源からの光としては、信号光、ポンプ光として連続光を用いる。位相共役光は、図１の分極Ｐに示すように、パルス光より強度が小さくなる。そこで、ポンプ光に連続光を用いることで、信号光にエネルギを付与して信号光の強度を大きくすることができる。同様に、ポンプ光として連続光を用いることで、位相共役光の強度を大きくすることができる。
また、非線形光学効果発生手段として、光半導体増幅器を用いる。例えば、ＥＤＦＡ等のグラスファイバー、酸化物を用いた光半導体増幅器がある。
非線形光学効果発生手段としては、３次非線形光学感受率（γ）が大きいものが好ましいが、光ファイバ増幅器および光半導体増幅器のどちらについてもその利得は波長により異なる。さらに、非線形光学特性の指標となる３次非線形光学感受率と非線形応答速度には、トレードオフの関係にあることが知られている。これらの点で、グラスファイバーよりも光半導体増幅器の方が、非線形応答速度の低下を抑えて、３次非線形光学感受率を大きくすることができることから好ましい。さらに、光半導体増幅器にすることで光パルス列発生装置を小さくすることができる。また、光パルス列発生装置を一つの光集積素子にすることができる。
【００１５】
また、この位相共役光は、図１の分極Ｐに示すように、信号光、ポンプ光より強度が小さい。また、他の波長の光も発生することからフィルタによって、ノイズを除去した上で位相共役光を増幅させて分極Ｐを高くする。各光パルスの強度を同一にすることが好ましい。また、この各光パルスの分極Ｐを揃えるには、光半導体増幅器に入射する前に、信号光、連続光、位相共役光の各波長の分極Ｐの大きさを一定の比率にしておくことで、発生する周波数コムの分極Ｐの大きさを揃えることができる。
【００１６】
また、信号光とポンプ光との周波数の差Δωを小さくすることで、テラヘルツ波を発生させることができ、本発明により非常に小型で安定性に優れたテラヘルツ波発生器を得ることが期待される。また、この光パルス列発生装置は、２つの光源を用いて光源の数以上の光で構成される光パルス列を発生させて、周波数コムを形成するため、従来例に比較してより簡単で小型な構成かつ低い消費電力で狭いパルス幅の光パルス列を作ることができる。また、元の信号の位相共役光であるため、１つ１つ独立した光のビートを取る方法より位相調整が容易になる。また、パルスの繰り返し周波数は元の光のいずれか１つの波長を変えることによって簡単に可変できる作用を有している。
【００１７】
図２は、本発明の一実施形態である光パルス列発生装置の構成を示すブロック図である。
レーザ光を発光させる２つの第１、第２の光源１１、２１にそれぞれに接続して、発光した光を送信する光増幅器１２、２２とを備えている。この光増幅器として、エルビウムドープファイバ光増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium Doped Fiber Amplifier）を用いることができる。また、光増幅器１２、２２の後に、ノイズを取り除くためのフィルタ１３、２３、光ファイバを透過する光の偏波方向を一定方向に規定する偏波コントローラ１４、２４を設ける。このときに用いる光源としては、半導体レーザ（ＬＤ）１１、２１を用いる。この光として連続光であっても、周波数の幅の狭いコヒーレントな光が得られる。この第１、第２の光源１１、２１からの信号光とパルス光とを光結合器（カプラ）３１に入射する。カプラ３１は、伝送線路相互を希望の結合度で結合する回路であって、送信機の高周波電力の検出や反射測定などに利用するもので、ここでは、２つの半導体レーザ（ＬＤ）からの光を一つにする。さらに、このカプラ３１で、光を２つに分岐する。その一つの光を、光半導体増幅器（ＳＯＡ）１６を通して、光半導体増幅器（ＳＯＡ）１６の非線形光学効果（ＮＬＯ：Nonlinear Optical effect）によって４光波混合させて位相共役光を生成する。位相共役光とともに発生したノイズをフィルタ１７で除去した後で、位相共役光等の分極Ｐの大きさを大きくするために、光増幅器（ＥＤＦＡ）１８に入射する。この時、光増幅器（ＥＤＦＡ）１８内で発生する自然放出光を除去するために、フィルタ１９を通す。
次に、ここでは、分岐したもう１つの光は、発生した位相共役光とカプラ３２で合波して、光増幅器（ＥＤＦＡ）３３を通して増幅して、アートコリエーター３４で出力する光信号を観測した。
【００１８】
図３は、本発明の光パルス列発生装置で発生させた光パルスを示す図で、（１）は１６０ＧＨｚの自己相関波形で、（２）は１ＴＨｚの自己相関波形である。一定周波数の信号光とその信号光からΔωだけ周波数のずれたポンプ光とを半導体光増幅器１６に入射して位相共役光が発生する。これを帰還して繰り返すことで、多数の周波数の異なる光パルス列を得ることができた。位相共役光のみをフィルタで取り出して、分岐した片側から来た２つのレーザ光と合波する。このようにして、周期１６０ＧＨｚから１ＴＨｚまでのパルスが生成できた。
光源の半導体レーザ１１、１２の波長は、１つは１５５０ｎｍ、もう一つは、１６０ＧＨｚのときが１５５１．３ｎｍ、１ＴＨｚのときは１５５９．１ｎｍである。強度比は、連続光：パルス光の強度比を３：２の割合にした。
図３に示している自己相関波形から明らかなように、周期１６０ＧＨｚの波形を用いてパルス幅を比較すると、４光波混合による位相共役光の導入前は光パルスの半値幅は３．２０ｐｓｅｃであるが、位相共役光を加えることにより光パルス幅が１．６６ｐｓｅｃに低減されていることがわかる。同様に、周期１ＴＨｚの波形を用いて光パルス幅を比較すると、値幅は０．４４ｐｓｅｃであるが、位相共役光を加えることにより光パルス幅が０．２４ｐｓｅｃに低減されていることがわかる。連続光を入射した半導体光増幅器によって位相共役光を形成して、合波した光パルスにさらに位相共役光を合波することで、ノイズが少なく、半値幅の狭い光パルス列を有する周波数コムを形成することができた。
【００１９】
さらに、本発明の光パルス列発生装置１を、光源の半導体レーザ、半導体光増幅器を１つの素子に集積させた光集積素子１００にする。
図４−１は、本発明の一実施形態である光パルス列発生装置を一つにした光集積素子の構成を示す概略図である。
本発明の光集積素子１００には、図４−１に示すように、光源として波長固定レーザ、波長可変レーザ１２０を設け、さらに、光結合器のカプラとして多モード干渉カプラ(Multi-mode Interference：ＭＭＩ)、位相共役光を発生させる半導体光増幅器（ＳＯＡ）が集積されている。この光集積素子１００のＡ−Ａ‘線、Ｂ−Ｂ’線、Ｃ−Ｃ‘線の断面を図４−２、図４−３、図４−４に示す。図４−２は、この光集積素子１００のＡ−Ａ‘線の断面を示す概略図である。図４−２には、光源として波長固定レーザ、波長可変レーザの構成を示している。さらに、波長固定レーザ１１０、波長可変レーザ１２０を、Ｄ−Ｄ‘線、Ｅ−Ｅ’線の断面により図４−５、図４−６に示す。図４−５は、波長固定レーザの構成を示す概略図である。波長固定レーザ１１０は、図４−２及び図４−５に示すように、ｎ型電極１１３とｐ型電極１３６、コンタクト層１１６の間に形成されている。ｎ型電極１１３上に、ｎ型ＩｎＰ基板１２５、量子井戸層及びその量子井戸層に比較してエネルギ・バンド・ギャップが大きい障壁層で構成された多重量子井戸（multiplequantum wells:ＭＱＷ）回折格子構造１１７、発生したレーザ光をリークさせないＳＣＨ層を含む多重量子井戸活性層（以下、単に活性層という。）１１５、ｐ型ＩｎＰのクラッド層１２２、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ等のコンタクト層１１６、ＳｉＯ2等からなる保護膜１２１からなっている。また、このＭＱＷ回折格子１１７には、λ／４位相シフト領域１１８（λは媒質内レーザ発振波長）、λ／４位相シフト入り回折格子が形成された部分には、無ドープＩｎＧａＡｓＰ等からなるガイド層１１４を設ける。これらの構造によって、λ／４位相シフトＤＦＢ半導体レーザでは安定した単一モード発振を実現させている。
このＭＱＷ構造は、活性層として多重量子井戸構造の層数を周期的に変えた構造であって、比較的大きな利得結合係数を確保できる。この多重量子井戸構造にしている場合は、活性層としてＧａＡｓよりも格子定数が小さい材料であるＧａ0.8 Ｉｎ0.2Ａｓなどを用いる。
【００２０】
図４−６は、波長可変レーザの構成を示す概略図であり、（１）は断面で、（２）平面を示している。図４−６（１）に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板上にλ／４位相シフト領域１１８が入るＭＱＷ回折格子１１７が形成されていて、さらに、活性層１１５に対応して凹部が形成され、ここにはバンド構造を有するチューニング層１１９が形成されている。図４−６（２）に示すように、活性層１５中を導波される光の電磁場内に形成されており、このため導波される光は、チューニング層１１９の屈折率の影響を受ける。そこで、チューニング層１１９にホールを注入することにより、屈折率を変化させて、活性層１１５が回折格子１１７とともに形成する共振器の共振器長が変化し、レーザ発振周波数を変化させる。このように、ここで用いる波長可変レーザ１２０は、無ドープＩｎＧａＡｓＰ等のガイド層１１４、ＳＣＨ層を含む活性層１１５、p型ＩｎＰ等のクラッド層１２２、p型ＩｎＧａＡｓのコンタクト層１１６が積層された構造のＴＤＡ−ＤＦＢレーザ（Tunable Distributed Amplification Dfb Laser Diode）である。ＴＤＡ−ＤＦＢレーザでは、利得を発生する利得導波路が形成されている利得領域と、電流注入などにより導波路の屈折率を変えて発振波長を変化させる波長制御導波路が形成されている波長制御領域とを導波路方向に交互に周期的に並べた構造になっており、かつ、導波路近傍に回折格子が形成されている。波長制御導波路の屈折率を電流注入などによって変化させることにより、高速でかつ連続的に発振波長を変化させることができる。
【００２１】
また、図４−３は、この光集積素子１００のＢ−Ｂ‘線の断面を示す概略図で、多モード干渉カプラ(ＭＭＩ)の構造を示している。多モード干渉カプラ１３０の層構造は、ｎ型ＩｎＰ基板１２５上に、ＳＣＨ層を含むＩｎＧａＡｓＰ導波路層１３７、p型ＩｎＰクラッド層１２２、p型ＩｎＧａＡｓのコンタクト層１１６が積層されたものである。本発明の光カプラである多モード干渉カプラ１３０としては、方向性結合器等の各種の光カプラを用いることができるが、分岐特性の制御性の観点から多モード干渉カプラ１３０が望ましい。なお、この多モード干渉カプラ１３０は、２対２のカプラに限られるものではない。
また、図４−４は、この光集積素子１００のＣ−Ｃ‘線の断面を示す概略図で、光半導体増幅器ＳＯＡ１３０の構造を示している。位相共役光を発生させて周波数コムを形成するための光半導体増幅器ＳＯＡ１３０は、例えば、ｎ型ＩｎＰ基板１２５上に、ＳＣＨ層を含む量子ドット活性層１３８、p型ＩｎＰクラッド層１２２、p型ＩｎＧａＡｓのコンタクト層１１６が積層されたものを用いる。光半導体増幅器ＳＯＡ１３０の長さは、位相共役光が２波以上出力されるよう長く取る。ｐｎ接合埋め込み構造によって電流と光の閉じ込めを行い、基板とp型コンタクト層に電極を設けて、レーザ光発生、波長チューニング、光半導体増幅器ＳＯＡ１３０の利得発生のための電流注入を行う。p型コンタクト層は電流注入に必要な部分のみ残してエッチングで除去し、電極を設ける部分以外はＳｉＯ２保護層１２１で覆う。
【００２２】
図５は、本発明の一実施形態である光パルス列発生装置を一つにした光集積素子１００の他の構成を示す概略図である。図５では、光半導体増幅器ＳＯＡ１３０、１４０は２つ集積されており、１つの光半導体増幅器ＳＯＡ１３０は位相共役光の発生用である。もう１つの光半導体増幅器ＳＯＡ１４０は位相共役光発生用ＳＯＡ１３０より共振器長も短く、３次の非線形感受率も小さい。この光半導体増幅器ＳＯＡ１４０はレーザ光源の光の出力の調整に用いる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の光パルス列発生装置による光パルス列の発生を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態である光パルス列発生装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の光パルス列発生装置で発生させた光パルスを示す図で、（１）は１６０ＧＨｚの自己相関波形で、（２）は１ＴＨｚの自己相関波形である。
【図４−１】本発明の一実施形態である光パルス列発生装置を一つにした光集積素子の構成を示す概略図である。
【図４−２】この光集積素子のＡ−Ａ‘線の断面を示す概略図である。
【図４−３】この光集積素子のＢ−Ｂ‘線の断面を示す概略図で、多モード干渉カプラ(ＭＭＩ)部の構造を示している。
【図４−４】この光集積素子のＣ−Ｃ‘線の断面を示す概略図で、光半導体増幅器としてのＳＯＡの構造を示している。
【図４−５】波長固定レーザの構成を示す概略図である。
【図４−６】波長可変レーザの構成を示す概略図であり、（１）は断面で、（２）平面を示している。
【図５】本発明の一実施形態である光パルス列発生装置を一つにした光集積素子の他の構成を示す概略図である。
【図６】光パルス列の発生を説明するための模式図である。
【図７】式（１）及び式（２）から導き出される光パルス列を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  光パルス列発生装置
１１、２１  光源
１２、１８、２２、３３  光増幅器
１３、１７、１９、２３  フィルタ
１４、２４  偏波コントローラ
１６  光半導体増幅器
３１、３２  光結合器（カプラ）
１００  光集積素子
１１０  固定波長レーザ
１２０  波長可変レーザ
１３０、１４０  カプラ
１５０、１６０  光半導体増幅器ＳＯＡ
１１１  レーザ光発生電極
１１２  波長チューニング電極
１１３  ｎ側電極
１１４  ガイド層
１１５  活性層
１１６  コンタクト層
１１７  回折格子
１２１  保護層（ＳｉＯ２）
１２２  ｎ−ＩｎＰ
１２３  ｐ−ＩｎＰ
１３１  活性層
１３２  ガイド層
１３３  導波路層
１３４  ＳＯＡ活性層
１３５  コンタクト層
１３６  ｐ側電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【図４−４】
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【図４−５】
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【図４−６】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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