(57)【要約】【課題】繰り返し周波数を変えてもパルス特性がほとんど一様な光パルスを出力するパルス光源を提供すること。【解決手段】電気パルスを発生するための電気パルス発生器1と、電気パルス発生器1からの電気パルスを利得スイッチするために必要な電圧振幅にするための電気アンプ2と、半導体レーザモジュール3と、半導体レーザモジュール3の温度を制御するための温度制御回路4と、半導体レーザにDCバイアスをかけるためのDCバイアス回路5と、を順に配置させて構成されたパルス光源１００である。【選択図】        図１
2007036212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繰返し周波数を変化させて電気パルスを発生させる電気パルス発生器と、電気パルス発
生器から出力された電気パルスを利得スイッチするための半導体レーザモジュールと、半
導体レーザモジュールにＤＣバイアスをかけるためのＤＣバイアス回路とを備え、
前記半導体レーザモジュールに入力されるＤＣバイアスは、電気パルス発生の繰り返し
周波数に応じて、電圧変調方式により制御されるパルス光源。
【請求項２】
前記ＤＣバイアス回路は、（電気パルス発生の繰り返し周波数に関係なく）ＤＣバイア
スが一定に制御される請求項１に記載のパルス光源。
【請求項３】
前記ＤＣバイアス回路は、電気パルス発生の繰り返し周波数が８ＭＨｚ以下である請求
項２に記載のパルス光源。
【請求項４】
繰返し周波数を変化させて電気パルスを発生させる電気パルス発生器と、電気パルス発
生器から出力された電気パルスを利得スイッチするための半導体レーザモジュールと、半
導体レーザモジュールにＤＣバイアスをかけるためのＤＣバイアス回路とを備え、
前記半導体レーザモジュールに入力されるＤＣバイアスは、電気パルス発生の繰り返
し周波数の増加に伴い、ＤＣバイアスを増加させて制御される請求項１に記載のパルス光
源。
【請求項５】
前記ＤＣバイアス回路は、電気パルス発生の繰り返し周波数が８ＭＨｚ以上である請求
項４に記載のパルス光源。
【請求項６】
繰返し周波数を変化させて電流パルスを発生させる電流パルス発生器と、電流パルス発
生器から出力された電流パルスを利得スイッチするための半導体レーザモジュールとを備
え、
前記半導体レーザモジュールに入力される電流パルスは、電気パルス発生の繰り返し周
波数に応じて、前記電流パルス発生器の電流振幅が電流変調方式により制御されるパルス
光源。
【請求項７】
前記半導体レーザモジュールの変調可能な帯域に応じて、電流パルス発生器の電流振幅
が制御される請求項６に記載のパルス光源。
【請求項８】
前記半導体レーザモジュールの変調可能な帯域が１５ＭＨｚ以下で、電気パルス発生の
繰り返し周波数が２ＭＨｚ以下の場合、電流パルス発生器の電流振幅が一定に制御される
請求項７に記載のパルス光源。
【請求項９】
前記半導体レーザモジュールの変調可能な帯域が１５ＭＨｚ以下で、電気パルス発生の
繰り返し周波数が１２５ＭＨｚ以上の場合、電流パルス発生器の電流振幅が一定に制御さ
れる請求項７に記載のパルス光源。
【請求項１０】
繰返し周波数を変化させて電圧パルスを発生し、繰り返し周波数に応じて電圧変調方式
によりＤＣバイアスを制御して電気パルスを利得スイッチするパルス発生方法。
【請求項１１】
前記繰り返し周波数と前記ＤＣバイアスが１次関数の関係をもつようにＤＣバイアスを
制御する請求項１０に記載のパルス発生方法。
【請求項１２】
前記繰り返し周波数に関係なく前記ＤＣバイアスを一定に制御する請求項１０に記載の
パルス発生方法。
【請求項１３】
繰返し周波数を変化させて電流パルスを発生し、繰り返し周波数に応じて電流変調方式
により電流振幅を制御して電流パルスを利得スイッチするパルス発生方法。
【請求項１４】
前記繰り返し周波数に関係なく電流振幅を一定に制御する請求項１３に記載のパルス発
生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光通信、光計測、材料加工、物性測定、バイオなどの分野で利用されているパルス光源およびパルス発生方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パルス光源は、光通信、光計測、材料加工、物性測定、バイオなどの多くの分野で利用されている。これは、電気パルスで半導体レーザを利得スイッチにすることで、ピコ秒程度のパルス幅を持つパルスを発生させ（非特許文献１）電気パルスの繰り返し周波数を調整することにより、光パルスの繰り返し周波数を制御するからである。
【非特許文献１】N. Onodera et al., “Picosecond pulse generation form InGaAsP lasers at 1.25 and 1.3 um by electrical pulse pumping”, Electron. Lett., 18, 811-812, 1982
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のパルス光源は、繰り返し周波数を調整すると、出力される光パルスの特性（光パルス幅、緩和振動成分等）が変化してしまうという問題がある。言い換えると、繰り返し周波数を調整した際に、出力される光パルスの特性を変化させない駆動条件は、明らかにされていないのが現状である。繰り返し周波数を調整する際の駆動条件を最適に調整しないと、光パルス幅が変わったり、緩和振動成分が大きくなったり、光パルスが発振しなくなったりしてしまうため、繰り返し周波数を変えたときに駆動条件を最適化することは重要である。
【０００４】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、繰り返し周波数を変えてもパルス特性がほとんど一様な光パルスを出力するパルス光源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】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかるパルス光源によれば、繰返し周波数を変化させて電気パルスを発生させる電気パルス発生器と、電気パルス発生器から出力された電気パルスを利得スイッチするための半導体レーザモジュールと、半導体レーザモジュールにＤＣバイアスをかけるためのＤＣバイアス回路とを備え、前記半導体レーザモジュールに入力されるＤＣバイアスは、電気パルス発生の繰り返し周波数に応じて、電圧変調方式により制御されるものである。
【０００６】
また、請求項２にかかるパルス光源によれば、前記ＤＣバイアス回路は、電気パルス発生の繰り返し周波数に関係なくＤＣバイアスが一定に制御されるものである。
【０００７】
また、請求項３にかかるパルス光源によれば、前記ＤＣバイアス回路は、電気パルス発生の繰り返し周波数が８ＭＨｚ以下である。
【０００８】
また、請求項４にかかるパルス光源によれば、繰返し周波数を変化させて電気パルスを発生させる電気パルス発生器と、電気パルス発生器から出力された電気パルスを利得スイッチするための半導体レーザモジュールと、半導体レーザモジュールにＤＣバイアスをかけるためのＤＣバイアス回路とを備え、前記半導体レーザモジュールに入力されるＤＣバイアスは、電気パルス発生の繰り返し周波数の増加に伴い増加させて制御されるものである。
【０００９】
また、請求項５にかかるパルス光源によれば、前記ＤＣバイアス回路は、電気パルス発生の繰り返し周波数が８ＭＨｚ以上である。
【００１０】
また、請求項６にかかるパルス光源によれば、繰返し周波数を変化させて電流パルスを発生させる電流パルス発生器と、電流パルス発生器から出力された電流パルスを利得スイッチするための半導体レーザモジュールとを備え、前記半導体レーザモジュールに入力される電流パルスは、電気パルス発生の繰り返し周波数に応じて、前記電流パルス発生器の電流振幅が電流変調方式により制御されるものである。
【００１１】
また、請求項７にかかるパルス光源によれば、前記電気パルス発生器から出力された電気パルスの繰り返し周波数が２ＭＨｚ以下の場合、電流パルス発生器の電流振幅が一定に制御されるものである。
【００１２】
また、請求項８にかかるパルス光源によれば、前記電気パルス発生器から出力された電気パルスの繰り返し周波数が１２５ＭＨｚ以上の場合、電流パルス発生器の電流振幅が一定に制御されるものである。
【００１３】
また、請求項９にかかるパルス発生方法によれば、繰返し周波数を変化させて電圧パルスを発生し、繰り返し周波数に応じて電圧変調方式によりＤＣバイアスを制御して電気パルスを利得スイッチするものである。
【００１４】
また、請求項１０にかかるパルス発生方法によれば、記繰り返し周波数と前記ＤＣバイアスが１次関数の関係をもつようにＤＣバイアスを制御するものである。
【００１５】
また、請求項１１にかかるパルス発生方法によれば、前記繰り返し周波数に関係なく前記ＤＣバイアスを一定に制御するものである。
【００１６】
また、請求項１２にかかるパルス発生方法によれば、繰返し周波数を変化させて電流パルスを発生し、繰り返し周波数に応じて電流変調方式により電流振幅を制御して電流パルスを利得スイッチするものである。
【００１７】
また、請求項１３にかかるパルス発生方法によれば、前記繰り返し周波数に関係なく電流振幅を一定に制御するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によるパルス光源では、半導体レーザモジュールに入力されるＤＣバイアスが、電気パルス発生の繰り返し周波数に応じて電圧変調方式により制御されるので、繰り返し周波数を変えても同じ特性をもつ光パルスを得ることができる。また、本発明によるパルス光源では、半導体レーザモジュールに入力される電流パルスが、電気パルス発生の繰り返し周波数に応じて、電流パルス発生器の電流振幅が電流変調方式により制御されるので、パルス幅が一定なパルスを得ることができる。さらに、本発明によるパルスの発生方法では、繰返し周波数を変化させて電圧パルスを発生し、繰り返し周波数に応じて電圧変調方式によりＤＣバイアスを制御して電気パルスを利得スイッチするので、パルス幅が一定なパルスを得ることができる。さらに、本発明のパルスの発生方法では、繰返し周波数を変化させて電流パルスを発生し、繰り返し周波数に応じて電流変調方式により電流振幅を制御して電流パルスを利得スイッチするので、パルス幅が一定なパルスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態であるパルス光源について説明する。
（実施の形態１）
図１に示すパルス光源１００は、電気パルスを発生するための電気パルス発生器1と、電気パルス発生器1からの電気パルスを利得スイッチするために必要な電圧振幅にするための電気アンプ2と、半導体レーザモジュール3と、半導体レーザモジュール3の温度を制御するための温度制御回路4と、半導体レーザモジュール３にDCバイアスをかけるためのDCバイアス回路5と、を順に配置させて構成されている。
【００２０】
次に、パルス光源１００の各構成について説明する。
まず、電気パルス発生器1は、繰り返し周波数を変えても一様なパルス波形を出力するものを用いる。例えば、Pulse Pattern GeneratorやPulse Generatorなどを使用し、パルス幅が約400 psで電圧振幅が550 mVの電気パルスを発生するものを用いる。電気パルス発生器1からの電気パルスの電圧振幅が利得スイッチをするのに十分であれば電気アンプ2は省略してもよい。なお、電気アンプ２は、必要に応じた利得を有するものを配置させればよい。図１に示す構成では、１５ｄBの利得を有する電気アンプ２を配置させた。
【００２１】
半導体レーザモジュール3は、１０GHzで直接変調できるもので、例えばDistributed Feed Back Laser Diode (DFB-LD)が好ましい。また、半導体レーザモジュール3は、温度制御回路4により２５℃程度に制御される。
【００２２】
さらに、電気パルス発生器1から半導体レーザモジュール3の間には必要に応じてBlocking Capacitorを挿入し、DC成分をカットする。例えば、電気アンプの入出力端にBlocking Capacitorを挿入するとよい。DCバイアス回路5は、例えば、電流調整可能な定電流回路を用いればよい。
【００２３】
次に図２を参照して、図１に示すパルス光源１００の駆動回路１１０を説明する。
図２は、駆動回路１１０の一例を示すものである。この駆動回路１１０は、レーザーダイオード６と、インダクター７と、定電流源８と、抵抗１０とで構成される。駆動回路１１０では、定電流源８を調整することにより、DCバイアスを調整することができる。なお、電気パルス１１は、図１に示す電気パルス発生器1、電気アンプ２を介して出力される変調信号を示すものである。
【００２４】
次に図３を参照して、DCバイアス量の調整方法について説明する。
図３は、繰り返し周波数を変化させた場合、各繰り返し周波数において同様な特性をもつ光パルスを得るための最適なDCバイアスをプロットしたものである。また、図４は図３の低繰り返し周波数領域を拡大したものである。
【００２５】
図３が示すように、繰り返し周波数を変化させた場合でも、各繰り返し周波数において同様な特性をもつ光パルスを得るためには、繰り返し周波数が約８MHz以上の領域では、DCバイアスが繰り返し周波数に対して正の傾きを持つ直線関係を持つように制御すればよい。DCバイアスと繰り返し周波数がこの様な依存性をもつ大きな理由は、繰り返し周波数が変わると平均電圧が変わるためである。正の傾きを持つ直線関係を持つようにDCバイアスを調整することで、繰り返し周波数が変わっても半導体レーザモジュール3（図1参照）に入力される電気パルスの条件を一定に保つことができる。
【００２６】
また、繰り返し周波数が約８MHz以下では、DCバイアスを一定にしても同様な光パルスを得ることができる。実施の形態１では、ＤＣバイアスを−０．４５ｍＡに調整した。この様に、繰り返し周波数が約８ＭＨｚ以下では、ＤＣバイアスを一定に調整すれば良いため、ＤＣバイアスの制御が大変容易になる。なお、繰り返し周波数が約８MHz以上の場合と同様に、正の傾きを持つ直線関係を持つようにＤＣバイアスを制御してもよいが、低繰り返し周波数領域になるほど、ＤＣバイアスの調整の精度が必要となる。このため、低繰り返し周波数領域において、ＤＣバイアスを数０．０１ｍＡ程度の精度で、一定電流に制御すればよいことは、実用上の観点から非常に優れているといえる。
【００２７】
次に、ＤＣバイアスを調整するための制御方法について説明する。なお、前もって最適ＤＣバイアスの繰り返し周波数依存性を測定し、正の傾きをもつ直線領域のＤＣバイアスを１次関数で表現しておく。これにより、任意の繰り返し周波数に対してＤＣバイアスを制御することが可能になる。また、DCバイアスが一定でもよい領域では、任意の繰り返し周波数に対してＤＣバイアスを一定に制御すればよい。
【００２８】
図５は、図３に示すようにＤＣバイアスを調整したときの光スペクトルを示すグラフである。図５に示すように、１２２ｋＨｚ〜５００ＭＨｚの範囲では、いずれの繰り返し周波数の場合でも、同様な光スペクトルが得られ、一様なパルス特性を得られていることがわかる。ただし、繰り返し周波数が低くなるにつれて平均パワーが小さくなるため、光スペクトルのパワーが全体的に小さくなっている。なお、光スペクトルのスペクトル幅はパルス幅に対応しているが、１５５５．５nm付近の小さなピークは裾引き成分に対応している。
【００２９】
また、図示しないが、繰り返し周波数が１２２ｋＨｚ以下の範囲でも、例えば１２２ｋＨｚの時と同様に、ＤＣバイアスを−０．４５ｍＡに制御することで、一様なパルス特性を得ることができる。さらに、繰り返し周波数が５００ＭＨｚ以上の範囲でも、図２に示す駆動回路１１０を配置させ、ＤＣバイアスを外挿することで一様なパルス特性を得ることができる。
【００３０】
本発明を用いることにより、パルスの時間間隔が十分に長ければ、繰り返し周波数が必ずしも一定でないような場合にも、ＤＣバイアスを調整することができる。つまり、任意のタイミングのTriggerに対して光パルスを出力するような、ショット打ちにも対応することができる。具体的には、パルス時間間隔が１．２５ｎｓよりも長ければ、ＤＣバイアスを−０．４５ｍＡに一定調整することで、任意のパルス時間間隔に対応することができる。なお、パルス時間間隔が１．２５ｎｓ以上という値は、ＤＣバイアス一定領域である繰り返し周波数８MHzに相当している。
【００３１】
なお、半導体レーザモジュールを利得スイッチした場合は、一般的に、チャープが付加された光パルスが出力される。そこで、そのチャープを補償することにより、Transform limitに近いパルス幅まで圧縮することが可能である。図６は、繰り返し周波数が５００ＭＨｚにおける利得スイッチ光源からの光パルスのチャープを補償したときの自己相関波形を示すグラフである。チャープを補償するには、−１４０ps/nm/kmのDispersion Compensating Fiberを２００ｍ用いた。利得スイッチ光源からの光パルスをチャープ補償することにより、約１７psから８．２psまで圧縮されている。このように、駆動条件を最適化することにより、良好な光パルスを得ることができる。
【００３２】
（実施の形態2）
実施の形態１では電気パルスにより１０ＧＨｚで直接変調できるDFB-LDを利得スイッチする場合について説明したが、実施の形態２では電流パルスにより２．５ＧＨｚで直接変調できるDFB-LDを利得スイッチする場合について説明する。
【００３３】
パルス光源２００は、図７に示すように、繰返し周波数を変化させて電流パルスを発生させる電流パルス発生器１２と、電流パルス発生器１２から出力された電流パルスを利得スイッチするための半導体レーザモジュール３とを備えている。なお、半導体レーザモジュール3は、図７に示すように、必要に応じて温度を制御するための温度制御回路4を設けてもよい。また、図７に示すように、電気パルスを発生させるための電気パルス発生器1を、必要に応じて配置させてもよい。電気パルス発生器１を設けた場合、電流パルス発生器１２は、電気パルス発生器１からの電気パルスの電圧が閾値を越えたら電流を流し、閾値以下になると電流を止める機能を有するものである。従って、電気パルス発生器１からの電気パルスに対応して、電流のパルスを発生することができる。
【００３４】
ここで、実施の形態２の各構成について説明する。まず、電気パルス発生器１には、パルス幅が約４００ps、電圧振幅が５５０ｍＶの電気パルスを発生するものを用いた。半導体レーザモジュール３には、２．５ＧＨｚで直接変調できるDFB-LDを用いた。また、半導体レーザモジュール３を温度制御回路４により２５℃に制御した。電流パルス発生器１２は２．５ＧＨｚ帯域のものを用いた。
【００３５】
図８は繰り返し周波数を変化させた場合、各繰り返し周波数において同様な光パルスを得るための電流振幅の制御条件を示すものである。また、図９は、図８をLog-Logスケールでプロットしたものである。
【００３６】
図９に示すように、約２ＭＨｚ以下では電流振幅が一定になるように制御すれば、各繰り返し周波数において同様な光パルスを得ることができる。これに対し、繰り返し周波数が約２MHz〜約１２５MHzでは、電流振幅を各繰り返し周波数に対して最適に調整する必要がある。これは、繰り返し周波数が上げると、前のパルスの影響を受けるためである。さらに繰り返し周波数を上げた場合、具体的には繰り返し周波数が１２５ＭＨｚ以上では、電流振幅が一定になるように制御すれば、同様な光パルスを得ることができる。
【００３７】
繰り返し周波数可変の利得スイッチ光源としては、最適電流振幅が一定の領域で利用すれば、駆動条件の調整が容易になる。特に、前のパルスの影響を受けなくなる程度の低繰り返し領域では、各繰り返し周波数において電流振幅が一定になるように調整すればよいので、容易に調整することができる。２．５GHz以上で直接変調可能なDFB-LDを使用すると、２MHz以下の繰り返し周波数領域において最適な電流振幅が一定となる。
【００３８】
図１０は、図８に示すようにDCバイアスを調整したときの光スペクトルを示すグラフである。図１０から明らかなように、いずれの繰り返し周波数においても同様な光スペクトルが得られている。ただし、繰り返し周波数が低くなるにつれて平均パワーが小さくなるため、スペクトルのパワーが全体的に小さくなっている。
【００３９】
（実施の形態3）
次に実施の形態３について説明する。
実施の形態３は、１０GHz直接変調DFB-LDを電流パルス変調したものについて説明する。なお、パルス光源の構成は、図７と同様なので、説明は省略する。
【００４０】
まず、実施の形態３で用いた各構成について説明する。電気パルス発生器1には、パルス幅が約４００ps、電圧振幅が５５０mVの電気パルスを発生するものを用いた。半導体レーザダイオードモジュール３には、１０GHzで直接変調できるDFB-LDを用いた。また、半導体レーザモジュール3を温度制御回路4により２５℃に制御した。電流パルス発生器１２は２．５GHz帯域のものを用いた。
【００４１】
図１１は繰り返し周波数を変えても同様な光パルスを得るための電流振幅を示すものである。また、図１２は図１１をLog-Logスケールでプロットしたものである。図１２からわかるように、各繰り返し周波数が１５MHz以下では、電流振幅が一定になるように制御すれば、繰り返し周波数を変えても同様な光パルスを得ることができる。また、図１１からわかるように、繰り返し周波数が１２５ＭＨｚ以上では、電流振幅がほぼ一定になるように制御すれば、繰り返し周波数を変えても同様な光パルスを得ることができる。
【００４２】
繰り返し周波数可変の利得スイッチ光源としては、前のパルスの影響を受けなくなる程度の低繰り返し領域では、各繰り返し周波数において電流振幅が一定になるように調整すればよいので、容易に調整することができる。１０GHz以上で直接変調可能なDFB-LDならば、１５MHz以下の繰り返し周波数領域において、最適な電流振幅が一定である。１０ＧＨｚ直接変調DFB-LDを用いて電圧変調方式で利得スイッチをする実施の形態1と比較すると、電流変調方式の方が一定領域の帯域が広いというメリットがある。
【００４３】
図１３は、図１１に示すようにDCバイアスを調整した場合の出力される光スペクトルを示すものである。図１３から明らかなように、いずれの繰り返し周波数においても同様な光スペクトルが得られている。ただし、繰り返し周波数が低くなるにつれて平均パワーが小さくなるため、スペクトルのパワーが全体的に小さくなっている。
【００４４】
図１４は、繰り返し周波数が５００MHzにおける利得スイッチパルス光源からの光パルスの自己相関波形と、利得スイッチ光源からの光パルスのチャープを補償したときの自己相関波形を示す。チャープ補償には-140 ps/nm/kmのＤＣＦ（Dispersion Compensating Fiber）を600 m用いた。利得スイッチ光源からの光パルスをチャープ補償することにより、25 psから13.9 psまで圧縮することができる。
【００４５】
（実施の形態4）
次に、実施の形態４について図面を参照して説明する。
図１５は、繰り返し周波数および波長が可変であるパルス光源３００の構成を示す図である。図１５のパルス光源３００は、繰り返し周波数可変な利得スイッチパルス光源１３と、そのチャープを補償するためのＤＣＦ（dispersion compensating fiber）１４と、光増幅をするためのＥＤＦＡ（erbium-doped fiber amplifier）１７と、パルスを圧縮するためのＣＰＦ（comb-like profiled fiber）１５と、光増幅をするためのＥＤＦＡ１７と、スペクトルを広帯域に広げるためのＳＣ（super-continuum）ファイバ１６と、ＳＣのスペクトルを切り出すための波長可変ＢＰＦ（band pass filter）１８を順に配置させてなる。
【００４６】
なお、ＣＰＦ１５とは、非線形ファイバと分散ファイバとが交互に接続された構成をもつソリトン圧縮器である。ここでは、非線形ファイバとして、非線形定数が約２０/W/km、分散の絶対値が１ps/nm/km以下の特性を有する高非線形ファイバを用い、分散ファイバとして、Standard Single mode fiberを用いた。ＣＰＦ１５は、約１０psの入力パルスが３psに圧縮されるように設計されている。また、ＳＣファイバ１６には、非線形定数が約２０/W/km、分散が−０．２ps/nm/kmの特性を有する高非線形ファイバを用い、長さを４０ｍとした。ＣＰＦの技術については、K. Igarashi et al., CLEO2003, CMH7, (2003) などで開示されている。また、ＳＣ発生や、ＳＣをＢＰＦで切り出す技術については、T. Morioka et al., Electron. Lett., vol. 32, p. 836 (1996) やK. Taira et al., CLEO2003, CThQ3 (2003) などで開示されている。
【００４７】
次に、図１５を参照して、パルス光源３００のパルス発生方法について説明する。まず、利得スイッチパルス光源１３から出力されたパルス幅が約１０ｐｓである光パルスは、ＤＣＦ１４により分散補償される。分散補償された光パルスは、1段目のＥＤＦＡ１７に入力され、圧縮に最適な入力パルスエネルギーまで増幅される。続いて、ＣＰＦ１５に入力された光パルスは、約３psのパルス幅に圧縮される。ＣＰＦ１５により圧縮された光パルスは、ＳＣ発生するために十分なパルスエネルギーを得るために、２段目のＥＤＦＡ１７により約１５０pJまで増幅される。そして、ＳＣファイバ１６に入力され、ＳＣファイバ１６でスペクトルが広げられ、波長可変ＢＰＦ１８により任意の波長を有するスペクトルが切り出される。波長可変ＢＰＦ１８の透過波長を調整することにより出力される光パルスの波長を調整することが可能であり、また波長可変ＢＰＦ１８の半値全幅を調整することにより出力される光パルスのパルス幅を調整することができる。
【００４８】
図１６は、繰り返し周波数が５００MHzから１０００MHzにおけるＳＣのスペクトルを示すグラフである。図１６に記載された破線は、繰り返し周波数が５００MHzの時のＳＣファイバへの入力パルスのスペクトルである。図１６からわかるように、いずれの繰り返し周波数においても、１０ｄＢバンド幅で、７０nmの一様なスペクトルを得られることができる。つまり、波長可変ＢＰＦにより約７０nmの範囲においてパルスを切り出す（出力する）こともできる。
【００４９】
図１７は、図１６の繰り返し周波数が５００MHzにおけるＳＣスペクトルを、半値全幅が３nmを有する波長可変ＢＰＦで波長帯域を切り出したときのスペクトルと自己相関波形を示すものである。図１７からわかるように、ピーク波長が１５３０．７nmから１５４２．６nmの範囲では、時間バンド幅積が０．５２で、パルス幅が１．４psの特性を有するパルスが得られている。また、ピーク波長が１５５２．０nmでは、時間バンド幅積が０．５９で、パルス幅が０．１６psの特性を有するパルスを得られた。なお、図１７では、繰り返し周波数が５００MHzもののみ示したが、図示しないが、図１６のＳＣスペクトルが他の繰り返し周波数においても同様なスペクトルが得られる。このことから、他の繰り返し周波数においても、波長可変ＢＰＦで任意の波長帯域を切り出すことにより、同様なパルスを得ることができる。
【００５０】
図１８は、図１６の繰り返し周波数が５００MHzにおけるＳＣスペクトルを、半値全幅が０．３nmの波長可変ＢＰＦで任意の波長帯域を切り出したときのスペクトルと自己相関波形を示すものである。いずれの波長においても、約１０psの特性を有するパルスが得られている。波長可変ＢＰＦの半値全幅が３nmの場合（図１７参照）と比較すると、切り出すスペクトル幅が狭いため、パルス幅が広いスペクトルが得られる。
【００５１】
（実施の形態5）
次に、図１９を参照して実施の形態５について説明する。
図１９は、実施の形態５であるパルス光源４００を示すもので、実施の形態４に示すパルス光源３００の一段目のＥＤＦＡ１７よりも出力側に、ＮＯＬＭ（nonlinear optical loop mirror）１９を配置させたものである。具体的に説明すると、パルス光源４００は、繰り返し周波数可変な利得スイッチパルス光源１３と、そのチャープを補償するための分散補償器であるＤＣＦ１４と、ＤＣＦ１４から出力された光パルスを増幅するためのＥＤＦＡ１７と、非パルス成分を抑制するＮＯＬＭ１９から構成される。なお、ＥＤＦＡ１７は、増幅機能を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えばラマン増幅器やパラメトリック増幅器など、他の光増幅器を用いてもよい。また、ＮＯＬＭ１９には、ＮＡＬＭ（nonlinear amplifying loop mirror）やＤＩ−ＮＯＬＭ（dispersion-imbalanced nonlinear optical loop mirror）などを利用してもよい。ＤＩ−ＮＯＬＭの技術に関しては、W. S. Wong et al., Optics Lett., 22, 1150 (1997)やM. Tadakuma et al., OptoElectronics and Communications Conference, 646, (2002) などに開示されている。
【００５２】
なお、低繰り返しパルス光源としては、繰り返し周波数が数１０MHzのモードロックレーザをＡＯＭ（Acoust-Optic Modulator）で切り出すことにより繰り返し周波数を下げる構成が一般的に使われていた。しかしながら、この構成では、モードロックレーザの繰り返し周波数の整数分の1の繰り返し周波数しか得られないという課題がある。また、ＡＯＭとモードロックレーザのタイミングを合わせる必要があるという課題もある。
【００５３】
ＡＯＭを利用する以外の構成として、利得スイッチ光源が考えられるが、この構成では、出力パルスエネルギーが小さいことから、特に低繰り返し領域においてＥＤＦＡで増幅するとパルス成分がＡＳＥに埋もれてしまうという課題がある。
【００５４】
これに対し、図１９に示すパルス光源４００は、ＮＯＬＭ１９を配置させることにより、ＡＳＥ成分を抑制するとともに出力パルスエネルギーを大きくする有効的な技術である。ＮＯＬＭはＡＳＥのみならず、ペデスタルの除去にも効果的である。つまり、繰り返し周波数可変な利得スイッチパルス光源とＮＯＬＭの組み合わせは、任意の繰り返し周波数を選択できることと、制御が容易であることと、構成が簡単であることと、高品質なパルスを得られるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施の形態１であるパルス光源を示す概略構成図である。
【図２】実施の形態１である電圧変調方式の概略回路図である。
【図３】実施の形態１に関する最適DCバイアスの繰り返し周波数依存性を示すグラフである。
【図４】実施の形態１に関する最適DCバイアスの繰り返し周波数依存性を示すグラフである。
【図５】実施の形態１に関する、スペクトルを示すグラフである。
【図６】実施の形態１に関する、自己相関波形を示すグラフである。
【図７】実施の形態２および３のパルス光源を示す概略構成図である。
【図８】実施の形態２に関する最適ＤＣバイアスの繰り返し周波数依存性を示すグラフである。
【図９】実施の形態２に関する最適ＤＣバイアスの繰り返し周波数依存性をLog-Logスケールで示すグラフである。
【図１０】実施の形態２に関するスペクトルを示すグラフである。
【図１１】実施の形態３に関する最適ＤＣバイアスの繰り返し周波数依存性を示すグラフである。
【図１２】実施の形態３に関する最適ＤＣバイアスの繰り返し周波数依存性をLog-Logスケールで示すグラフである。
【図１３】発明の実施の形態３に関するスペクトルを示すグラフである。
【図１４】実施の形態３に関する自己相関波形を示すグラフである。
【図１５】実施の形態４であるパルス光源を示す概略構成図である。
【図１６】実施の形態４に関するＳＣスペクトルを示すグラフである。
【図１７】実施の形態４に関するＳＣスペクトルを半値全幅３nmの波長可変ＢＰＦで切り出したときのスペクトルと自己相関波形を示すグラフである。
【図１８】実施の形態４に関するＳＣスペクトルを半値全幅０．３nmの波長可変ＢＰＦで切り出したときのスペクトルと自己相関波形を示すグラフである。
【図１９】実施の形態５に関するパルス光源を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
1            電気パルス発生器
2            電気アンプ
3            半導体レーザモジュール
4            温度制御回路
5            DCバイアス回路
6            レーザーダイオード
7            インダクター
8            定電流源
9            グラウンド
10            抵抗
11            電気パルス
12            電流パルス発生器
13            利得スイッチパルス光源
14            ＤＣＦ（dispersion compensating fiber）
15            ＣＰＦ（Comb-like profiled fiber）
16            ＳＣ（Super-continuum）ファイバ
17            ＥＤＦＡ（Erbium-doped fiber amplifier）
18            波長可変ＢＰＦ（Band pass filter）
19            ＮＯＬＭ（nonlinear optical loop mirror）
100、200、300、400      パルス光源
110            駆動回路
【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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【図１８】
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【図１９】
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