(57)【要約】      （修正有）【課題】繰り返し周波数を容易に高めることのできるビート光を種光源として、同位相光パルス列を発生させる光パルス列発生器を提供する。【解決手段】光パルス列発生器１０は、所定の繰り返し周波数のビート光２１を発生するビート光発生手段１１と、四光波混合（ＦＷＭ）によりビート光２１にサイドモードが付加されたパルス列２２を発生する高非線形ファイバ１２と、パルス列２２のサイドモードのパワーバランスを調整することにより周波数スペクトルを整形する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１３とを備えている。【選択図】図１
2007293256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の繰り返し周波数に対応する周波数差を有する２波の連続光を合波して前記所定の繰り返し周波数のビート光を発生するビート光発生手段と、
前記ビート光に対して非線形効果によってサイドモードを発生させるサイドモード発生手段と、
前記サイドモード発生手段により発生させたサイドモードと前記ビート光のパワー比を調整するスペクトル整形手段を備え、
同位相パルス列を発生させることを特徴とする光パルス列発生器。
【請求項２】
前記ビート光発生手段は、前記２波の連続光のパワーに差異を設けて合波することでアンバランスビート光を発生する
ことを特徴とする請求項１に記載の光パルス列発生器。
【請求項３】
前記２波の連続光の振幅の比は０．８２から０．８８の間に設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光パルス列発生器。
【請求項４】
前記ビート光発生手段は、
前記繰り返し周波数に対応する周波数差のレーザ光を出力する２つのレーザ発振器と、
前記２波のレーザ光を合波して前記ビート光を出力する３ｄＢカプラと、
前記ビート光を増幅する第１の光増幅器と、
前記第１の光増幅器で発生したＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）雑音を抑制する第１の帯域通過フィルタと、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の光パルス列発生器。
【請求項５】
前記サイドモード発生手段は、光ファイバ中の四光波混合である
ことを特徴とする請求項１に記載の光パルス列発生器。
【請求項６】
前記光ファイバは、高非線形ファイバである
ことを特徴とする請求項５に記載の光パルス列発生器。
【請求項７】
前記光ファイバは、二つ以上のファイバが接続されており、前記ファイバが接続されている間にアイソレータが挿入されていること
ことを特徴とする請求項５に記載の光パルス列発生器。
【請求項８】
前記スペクトル整形手段は、第２の帯域通過フィルタである
ことを特徴とする請求項１に記載の光パルス列発生器。
【請求項９】
前記第２の帯域通過フィルタは、入力光パルス列の中心周波数から所定幅だけ異なる中心周波数を有している
ことを特徴とする請求項８に記載の光パルス列発生器。
【請求項１０】
前記帯域通過フィルタの出口側に異常分散媒体をさらに備え、前記異常分散媒体は、前記周波数スペクトルが整形された前記光パルス列に対しチャープ補償を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の光パルス列発生器。
【請求項１１】
前記異常分散媒体はシングルモードファイバである
ことを特徴とする請求項１０に記載の光パルス列発生器。
【請求項１２】
前記異常分散媒体の出口側に、光パルス圧縮器をさらに備える
ことを特徴とする請求項１または請求項１０に記載の光パルス列発生器。
【請求項１３】
前記光パルス圧縮器は、非線形媒体と異常分散媒体とを交互に接続して構成される
ことを特徴とする請求項１２に記載の光パルス列発生器。
【請求項１４】
前記非線形媒体と前記異常分散媒体との間のいずれか１箇所以上にアイソレータを備える
ことを特徴とする請求項１３に記載の光パルス列発生器。
【請求項１５】
前記異常分散媒体と前記光パルス圧縮器との間に、第２の光増幅器と第３の帯域通過フィルタとを備える
ことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の光パルス列発生器。
【請求項１６】
前記３ｄＢカプラの出口側、あるいは／及び前記３ｄＢカプラより下流のいずれか１箇所以上に前記光パルス列の線スペクトル成分のみを通過させるフィルタを備える
ことを特徴とする請求項４又は請求項１０又は請求項１２に記載の光パルス列発生器。
【請求項１７】
前記フィルタは、ファブリペローフィルタである
ことを特徴とする請求項１６に記載の光パルス列発生器。
【請求項１８】
前記異常分散媒体の出口側に、前記ビート光の繰返し周波数と要求の繰返し周波数とから決定された台数の光時分割多重器をさらに備える
ことを特徴とする請求項１０に記載の光パルス列発生器。
【請求項１９】
前記異常分散媒体と前記光時分割多重器との間に前記光パルス圧縮器をさらに備える
ことを特徴とする請求項１８に記載の光パルス列発生器。
【請求項２０】
前記パルス列は、中心周波数が繰り返し周波数の偶数倍である
ことを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の光パルス列発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高繰り返し周波数の超短パルス列を発生する光パルス列発生器に関するものであり、特に中心周波数において左右対称の周波数スペクトルを持ち、中心周波数に線スペクトル成分が存在する同位相光パルス列発生器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超高速大容量な光伝送システムを実現する上で、高繰返し・超短パルス列を高品質で実現できる技術の開発が強く望まれている。繰返し周波数としては、電気的な制御の限界を超える１００ＧＨｚ超の光パルス光源の開発が既に進められており、近年では１ＴＨｚオーダーの光パルス光源の開発成果が報告されている。一例として、非特許文献１〜４に記載の従来技術について、以下に説明する。
非特許文献１では、正弦波変調された光、例えばパワーが等しく周波数の異なる２波の連続光を合波して得られるビート光を発生し、光ファイバで断熱圧縮することで、高繰返し高品質光パルス列を発生させる技術が報告されている。
【０００３】
また非特許文献２では、上記の非特許文献１に記載の方法を用いて繰返し周波数１２５ＧＨｚの光パルス列を発生させ、得られた前記光パルス列に対してＯＴＤＭを３回繰り返すことによって、繰返し周波数が８倍の１テラＨｚ（ＴＨｚ）の光パルス列を発生させる技術が報告されている。
【０００４】
また非特許文献３では、繰返し周波数１６０ＧＨｚのビート光をComb-like profiled fiber（ＣＰＦ）を用いて圧縮することにより、サブピコ秒光パルス列を発生させる技術が報告されている。ここで用いられているＣＰＦは、高非線形ファイバ（ＨＮＬＦ）とシングルモードファイバ（ＳＭＦ）を交互に組み合わせて形成されたものである。
【０００５】
さらに、非特許文献４では、繰返し周波数が１ＴＨｚのビート光を、上記の非特許文献３と同様のＣＰＦを用いて圧縮することにより、パルス幅が１００フェムト秒の光パルス列を発生させる技術が報告されている。
【０００６】
上記説明の非特許文献１〜４に見られるように、１００ＧＨｚ超の高繰返し光パルス列を発生させるための種パルスとして、ビート光を利用するのが有効と考えられる。ビート光は、例えば発振周波数が異なる２つのＤＦＢ−ＬＤ（Distributed feedback laser diode）から出力される連続光を合波することで発生させることができる。
【０００７】
ビート光の繰返し周波数は、合波させる２つの連続光の周波数差に等しいことから、この周波数差を調整することで、１００ＧＨｚを超える繰返し周波数のビート光を発生させることも容易であり、さらには繰返し周波数１ＴＨｚのビート光を発生させることも可能である。
【非特許文献１】E.M.Dianov et al., "Generation of a train of fundamental solitons at a high repetition rate in optical fibers", Opt. Lett., vol.14, p.1008 (1989).
【非特許文献２】S.V.Chernikov et al., "1-THz optical pulse train generation at 1.5 μm" CLEO’94, CTuH3, p.73 (1994).
【非特許文献３】K.Igarashi et al., "Comb-like profiled fibre for efficient generation of high quality 160 GHz sub-picosecond soliton train", Electron. Lett., vol.41, p.688 (2005).
【非特許文献４】Y.Ozeki et al., "Generation of 1 THz repetition rate, 97 fs optical pulse train based on comb-like profiled fibre", Electron. Lett., vol.41, p.1048 (2005).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の光パルス列発生器では、以下のような問題があった。ビート光を圧縮して光パルス列を発生させる上記従来の方法では、得られる光パルス列が、隣接するパルス間で位相がπ[rad]だけずれた逆位相の光パルス列となってしまう。ビート光を圧縮して得られる光パルス列の例を図３２に示す。
【０００９】
図３２において、パワーが等しい２波の連続光を合波して得られるビート光は、図３２（ａ）の上段に示す周波数軸で見た場合、所定の周波数差を有する周波数ｆ１、ｆ２のスペクトル成分を含んでいる。光波内の位相変化について議論するには、参照とする連続光との相対位相差を定義する必要があるが、ビート光の中心周波数ｆ０＝（ｆ１＋ｆ２）／２を参照光として該ビート光を図３２（ａ）下段に示す時間軸で見た場合、隣り合う山どうしの位相がπ[rad]だけ変化した、すなわち振幅の正負が反転した状態である。
【００１０】
図３２（ａ）に示すビート光を光ファイバ等でパルス圧縮すると、図３２（ｂ）に示すような光パルス列が得られる。すなわち、図３２（ｂ）上段に示す周波数軸で見た場合、周波数ｆ１、ｆ２を中心として複数のサイドモードのスペクトル成分が含まれるようになる。また中心周波数ｆ０＝（ｆ１＋ｆ２）／２を参照光として、得られた光パルス列を図３２（ｂ）下段に示す時間軸で見た場合には、隣接するパルスの位相がπ[rad]だけ変化した逆位相パルス列となっている。
【００１１】
ここで、光パルス列の隣接パルス間位相差の定義について厳密に述べる。繰り返し周波数がΔｆである光パルス列の周波数スペクトルには、線スペクトル成分が周波数軸上にΔｆの間隔で配置されている。位相を比較するための参照光の周波数ｆ０は任意に定めてよく、ｆ１£ｆ０＜ｆ１＋Δｆの関係が成立するように、周波数がｆ１およびｆ１＋Δｆである二つの隣り合う線スペクトル成分を選べるものとする。このとき、式Δφ＝（ｆ０―ｆ１）×２π／Δｆにより与えられるΔφが、隣接パルス間位相差である。
【００１２】
つまり隣接パルス間位相差は、任意に定めた参照光の周波数ｆ０により決定される。ｆ０＝ｆ１のとき、すなわち周波数ｆ０に線スペクトル成分が存在する場合であればΔφ＝０、つまり隣接パルス間に位相差がない「同位相パルス列」であり、ｆ０＝ｆ１＋Δｆ／２のとき、つまり周波数ｆ０が二つの隣り合う線スペクトル成分それぞれの周波数の中間の周波数であれば、Δφ＝π、つまり隣接パルス間の位相差がπである「逆位相パルス列」となる。
【００１３】
一方光パルス列のスペクトルは、周波数軸上で左右対称であることが通例であり、その対称軸に相当する周波数をもって中心周波数、あるいは搬送波周波数ｆ０と定義し、その周波数の光を参照光として光パルス列の隣接パルス間位相差を論じることが大半である。
【００１４】
実際、周波数ｆ０の連続光に対して、位相変化の伴わない周期的な強度変調を加えたときに得られる光パルス列のスペクトルは、周波数ｆ０を中心として対称の形となる。このとき、周波数ｆ０に線スペクトル成分が存在するかしないかは強度変調の方法に依存する。ＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ）パルス変調方式として知られる変調方式の場合は周波数ｆ０に線スペクトル成分が存在し、ＣＳ−ＲＺ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ  Ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−Ｚｅｒｏ）パルス変調方式として知られる方式の場合は周波数ｆ０に線スペクトル成分が存在しない。
【００１５】
通例に従うと、同位相パルス列とは、図２（ｄ）のように左右対称のスペクトルを持ち、対称軸に相当する周波数ｆ０を中心周波数とし、ｆ０に線スペクトル成分が存在するパルス列である。
【００１６】
図３２（ａ）あるいは（ｂ）に示すスペクトルの場合は、Δｆ＝ｆ２―ｆ１であり、通例に従えば中心周波数はｆ０＝（ｆ１＋ｆ２）／２＝ｆ１＋Δｆ／２であるから、上式よりΔφ＝π、すなわち逆位相パルス列である。
【００１７】
同位相パルス列と逆位相パルス列では、変調により情報を付加して伝送する場合に、伝送特性が異なることが知られており、両者は使い分けがなされている。ビート光を圧縮して光パルス列を得る場合、繰り返し周波数を非常に高くできるという利点があり、同位相および逆位相それぞれのパルス列を発生できることが望ましい。ところが、これまで逆位相パルス列の発生のみが報告されており、同位相パルス列を発生させる方法は知られていなかった。
【００１８】
そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、ビート光を種光源として、通例用いられるような同位相パルス列を発生する光パルス列発生器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】
【００１９】
この発明の光パルス列発生器の第１の態様は、所定の繰り返し周波数に対応する周波数差を有する２波の連続光を合波して前記所定の繰り返し周波数のビート光を発生するビート光発生手段と、前記ビート光に対して非線形効果によってサイドモードを発生させるサイドモード発生手段と、前記サイドモード発生手段により発生させたサイドモードと前記ビート光のパワー比を調整するスペクトル整形手段を備え、同位相パルス列を発生させることを特徴とする光パルス列発生器である。
【００２０】
第２の態様は、前記ビート光発生手段が、前記２波の連続光のパワーに差異を設けて合波することでアンバランスビート光を発生することを特徴とする光パルス列発生器である。
【００２１】
第３の態様は、前記２波の連続光の振幅の比が０．８２から０．８８の間に設定されていることを特徴とする光パルス列発生器である。
【００２２】
第４の態様は、前記ビート光発生手段が、前記繰り返し周波数に対応する周波数差のレーザ光を出力する２つのレーザ発振器と、前記２波のレーザ光を合波して前記ビート光を出力する３ｄＢカプラと、前記ビート光を増幅する第１の光増幅器と、前記第１の光増幅器で発生したＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）雑音を抑制する第１の帯域通過フィルタと、を備えることを特徴とする光パルス列発生器である。
【００２３】
第５の態様は、前記サイドモード発生手段が、光ファイバ中の四光波混合であることを特徴とする光パルス列発生器である。
【００２４】
第６の態様は、前記光ファイバが、高非線形ファイバであることを特徴とする光パルス列発生器である。
【００２５】
第７の態様は、前記光ファイバが、二つ以上のファイバが接続されており、前記ファイバが接続されている間にアイソレータが挿入されていることことを特徴とする光パルス列発生器である。
【００２６】
第８の態様は、前記スペクトル整形手段が、第２の帯域通過フィルタであることを特徴とする光パルス列発生器である。
【００２７】
第９の態様は、前記第２の帯域通過フィルタが、入力光パルス列の中心周波数から所定幅だけ異なる中心周波数を有していることを特徴とする光パルス列発生器である。
【００２８】
第１０の態様は、前記帯域通過フィルタの出口側に異常分散媒体をさらに備え、前記異常分散媒体が、前記周波数スペクトルが整形された前記光パルス列に対しチャープ補償を行うことを特徴とする光パルス列発生器である。
【００２９】
第１１の態様は、前記異常分散媒体がシングルモードファイバであることを特徴とする光パルス列発生器である。
【００３０】
第１２の態様は、前記異常分散媒体の出口側に、光パルス圧縮器をさらに備えることを特徴とする光パルス列発生器である。
【００３１】
第１３の態様は、前記光パルス圧縮器が、非線形媒体と異常分散媒体とを交互に接続して構成されることを特徴とする光パルス列発生器である。
【００３２】
第１４の態様は、前記非線形媒体と前記異常分散媒体との間のいずれか１箇所以上にアイソレータを備えることを特徴とする光パルス列発生器である。
【００３３】
第１５の態様は、前記異常分散媒体と前記光パルス圧縮器との間に、第２の光増幅器と第３の帯域通過フィルタとを備えることを特徴とする光パルス列発生器である。
【００３４】
第１６の態様は、前記３ｄＢカプラの出口側、あるいは／及び前記３ｄＢカプラより下流のいずれか１箇所以上に前記光パルス列の線スペクトル成分のみを通過させるフィルタを備えることを特徴とする光パルス列発生器である。
【００３５】
第１７の態様は、前記フィルタが、ファブリペローフィルタであることを特徴とする光パルス列発生器である。
【００３６】
第１８の態様は、前記異常分散媒体の出口側に、前記ビート光の繰返し周波数と要求の繰返し周波数とから決定された台数の光時分割多重器をさらに備えることを特徴とする光パルス列発生器である。
【００３７】
第１９の態様は、前記異常分散媒体と前記光時分割多重器との間に前記光パルス圧縮器をさらに備えることを特徴とする光パルス列発生器である。
【００３８】
第２０の態様は、前記パルス列が、中心周波数が繰り返し周波数の偶数倍であることを特徴とする光パルス列発生器である。
【発明の効果】
【００３９】
以上説明したように本発明によれば、ビート光を種光源として、一般的に広く用いられる同位相パルス列を発生する光パルス列発生器を提供することができる。本発明の光パルス列発生器で発生される同位相パルス列は、任意の周波数で左右対称であってキャリア周波数成分を含むスペクトルを有し、ほぼフーリエ変換限界の光パルス列、すなわち周波数チャープがなく位相がそろった状態の光パルス列となっている。本発明の光パルス列発生器によれば、１００ＧＨｚを超え、さらには１ＴＨｚレベルの高繰り返し周波数の光パルス列を発生させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
図面を参照して本発明の好ましい実施の形態における光パルス列発生器の構成について詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００４１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光パルス列発生器の構成を示すブロック図である。本実施形態の光パルス列発生器１０は、所定の繰り返し周波数のビート光２１を発生するビート光発生手段１１と、四光波混合（ＦＷＭ）によりビート光２１の新たなサイドモードを発生し、光パルス列２２を発生する高非線形ファイバ１２と、光パルス列２２のサイドモードのパワーバランスを調整することにより周波数スペクトルを整形する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１３とを備えている。
【００４２】
ビート光発生手段１１は、２台のＤＦＢ−ＬＤ（Distributed feedback laser diode）１１ａ、１１ｂと３ｄＢカプラ１１ｅとを少なくとも備える構成としている。ＤＦＢ−ＬＤ１１ａ、１１ｂから所定の周波数差Δｆを有する２つの連続光を出力し、これを３ｄＢカプラ１１ｅで合波することで、２つの連続光の周波数差に等しい繰返し周波数のビート光２０を発生する。２つの連続光のうち一方の周波数をｆ０、もう一方の周波数をｆ０＋Δｆとし、周波数がｆ０の光を主モード、ｆ０＋Δｆの光をサイドモードと呼ぶ。
【００４３】
本実施形態では、さらにエルビウム添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）１１ｃとＢＰＦ１１ｄとを備える構成としており、ビート光２０をＥＤＦＡ１１ｃで増幅した後、ＢＰＦ１１ｄでＡＳＥ（amplified spontaneous emission）雑音を抑制するようにしている。
【００４４】
高非線形ファイバ１２は、本実施形態ではこれを１２ａと１２ｂの２つに分割しており、その間にアイソレータ１５を設けている。このアイソレータ１５は、高非線形ファイバ１２内で発生するＳＢＳ（誘導ブリルアン散乱）を抑圧することを目的に、高非線形ファイバ１２ａと１２ｂとの間に挿入させた構成としている。
【００４５】
ＢＰＦ１３は、その中心周波数が入力側の光パルス列２２の主モードの周波数ｆ０と異なっている。ＢＰＦ１３の中心周波数のｆ０からの差（detuning）を調整することにより、サイドモードのパワー比を調整することができる。図１の実施例では、主モード両側のサイドモードのパワーが等しくなるようにdetuning量を決めている。
【００４６】
本実施形態の光パルス列発生器１０は、上記構成に加えて、ＢＰＦ１３の出口側にさらにシングルモードファイバ（ＳＭＦ）１４を具備している。ＢＰＦ１３で整形された光パルス列２３は、瞬時周波数が時間とともに増大するアップチャープと呼ばれる状態にある。ＳＭＦ１４は、そのチャープに対して、異常分散効果によりチャープ補償を行うために追加したものである。ＳＭＦ１４の長さは、これを通過して得られる光パルス列２４のパルス幅が最小となるように調整される。
【００４７】
上記構成の光パルス列発生器１０を用いて同位相光パルス列が生成される過程を、図２を用いて説明する。図２は、光パルス列発生器１０において、同位相光パルス列が生成されるまでの過程を模式的に示した図である。
【００４８】
図２（ａ）に示す波形は、ビート光発生手段１１で発生させたビート光２１を示しており、上段が周波数軸で見たスペクトルであり、下段が時間軸で見た波形を示している。ここでは、周波数ｆ０の第１の連続光（主モード）と、中心周波数がｆ０＋Δｆであり第１の連続光よりパワーが小さな第２の連続光（サイドモード）とから、ビート光２１が発生されるものとしている。すなわち、パワーの異なる２波の連続光を合波してアンバランスビート光２１を発生させるようにしている。アンバランスビート光の時間軸で見た波形は、図２（ａ）の下段に示すようなものとなり、ピーク振幅同士の時間間隔ΔＴはΔｆの逆数となるため、Δｆが繰り返し周波数となる。なおビート光２１をアンバランスビート光とした理由は、後述するように、高非線形ファイバ１２におけるＦＷＭによるサイドモード発生の効率を高めるためである。
【００４９】
次に、高非線形ファイバ１２における四光波混合（ＦＷＭ）により、ビート光２１のサイドモードを発生させた光パルス列２２の周波数スペクトルを図２（ｂ）に示す。同図に示すように、高非線形ファイバ１２内のＦＷＭにより複数のサイドモードが発生している。
【００５０】
周波数ｆ０を中心に対称位置に発生したサイドモードのスペクトル成分は、それぞれでパワーが異なっているため、光パルス列２２の各パルス波形は歪みのある波形となっている。そこで、光パルス列２２のパルス波形を整形するために、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１３を用いている。
【００５１】
ＢＰＦ１３として、光パルス列２２の主モードの周波数ｆ０とは所定幅（detuning）だけ異なる中心周波数のＢＰＦを用いている。このように、中心周波数がｆ０から所定幅だけ異なっているＢＰＦ１３を用いることにより、図２（ｃ）に示すように、パワーが高い方のサイドモードを抑制することができ、これによりパワーバランスのとれた同位相光パルス列２３を生成することができる。
【００５２】
図２に示す模式図では、ビート光２１を、パワーの異なる２波の連続光を合波して生成されるアンバランスビート光としたが、パワーの等しい２波の連続光を合波してビート光２１を発生させるようにしてもよい。この場合でも、ＢＰＦ１３の中心周波数を調整することで、図２（ｄ）に示すようなパワーバランスのとれた同位相パルス列２３を発生させることができる。あるいは、パワーの等しい２波の連続光を合波してビート光を発生させたあと、ＢＰＦなどにより２波の連続光のパワー比を調整してから、ＦＷＭ発生手段である高非線形ファイバ１２に入力しても良い。
【００５３】
ここで、ビート光を構成する二つの連続光それぞれの振幅の比Ａと、ＦＷＭによるサイドモード発生効率の関係について述べる。電場の複素包絡線振幅をq(z,t)とし、zおよびtはファイバ長手方向の距離および時間とする。複素包絡線振幅の初期波形として、図３にスペクトルを示すアンバランスビート光
2007293256.tif 000003
を考える。ここで主モードの周波数を０とし、サイドモードの周波数をΔωとおく。Ａは両モードの振幅比であり、Ａ＝１のとき、両モードの振幅及びパワーが等しいビート光を表す。図３では、具体的にはＡ＜１の場合のアンバランスビート光の様子を示している。なおΔω＝２πΔｆであり、Ｐはパワーである。q０(t)の平均パワーはＰａｖｅ＝Ｐ（１＋Ａ２）であるから、ＰはＰａｖｅとＡを用いて
2007293256.tif 000004
と書ける。
このアンバランスビート光がファイバを伝搬する際、非線形効果のみを受ける場合を考える。伝搬式
2007293256.tif 000005
にしたがって複素包絡線振幅のファイバ長手方向の距離に対する発展を計算すると
2007293256.tif 000006
となる。ただしγはファイバの非線形定数、ｘは
2007293256.tif 000007
2007293256.tif 000008
により定義される変数である。この結果は、ファイバ中のＦＷＭによって発生したサイドモードの様子を記述するものであり、スペクトルを図４に示す。主モードおよび各サイドモードｅｘｐ［ｉｎΔωｔ］の、パワーＰｎを計算すると、
2007293256.tif 000009
2007293256.tif 000010
2007293256.tif 000011
2007293256.tif 000012
などとして得られる。ただし、ｎ＝０が主モードの場合に相当する。
Ｐａｖｅ＝１とし、Ａの値を変化させ、０から１までのφＮＬに対するＰ−１の値を計算すると、図５の結果が得られる。また、φＮＬ＝１としたときのそれぞれのＡに対するＰ−１の値は図６のようになる。これらの結果から、１程度のφＮＬに対しては、周波数が−Δωであるサイドモード成分の発生は、Ａ＝０．７の場合が最も効率がよいことがわかる。
さらに、Ａの値を変化させ、φＮＬ＝１としたときのパワー比P-1/P0およびP-1/P1の値を図７に示す。パワー比P-1/P0は大きい方がよく、図７よりA=0.88で最大値を得る。パワー比P-1/P1は１に近い方がよく、図７よりAは小さい方がよいが、最大値は0.5である。以上より、振幅比Aは０．８８以下が望ましい。
【００５４】
一方、アンバランスビート光の時間波形のパワーに関して、最大値Ｐｍａｘに対する最小値Ｐｍｉｎの比で定義されるピークフロア比は
2007293256.tif 000013
で定義される。ピークフロア比は、パルス列の特性を考える上では小さいほうがよく、例えば−２０ｄＢ以下の値が望ましい。振幅比Ａに対する、ピークフロア比の値を図８に示す。Ａが小さくなるほどピークフロア比は大きくなるが、ピークフロア比が−２０ｄＢ以下であるためには、Ａ＞０．８２である必要がある。
【００５５】
以上より、サイドモード発生の効率と、ピークフロア比を−２０ｄＢ以下にするという条件から、アンバランスビート光の振幅比Ａは、０．８２から０．８８の間であることが望ましく、例えばＡ＝０．８５なる値に設定することができる。
【００５６】
図１に示す光パルス列発生器１０を用いて、例えば繰返し周波数Δｆが１６０ＧＨｚの同位相光パルス列を発生させる第１の実施例を以下に説明する。ビート光発生手段１１において、波長1550nmの連続光と波長1551.28nmの連続光とを合波させ（周波数差は１６０ＧＨｚ）、これにより繰返し周波数１６０ＧＨｚのビート光２１を発生させる。また、前記２波の連続光の振幅比を１：０．８５とすることで、ビート光２１をパワー比が１：０．７２のアンバランスビート光とする。さらに、半値全幅4.7nmのＢＰＦ１１ｄを通過後の平均パワーを23.6dBm（229mW）とする。
【００５７】
つぎに、繰返し周波数１６０ＧＨｚのビート光２１のサイドモードをＦＷＭにより発生させるために、高非線形ファイバ１２をファイバ長１００ｍの高非線形ファイバ１２ａとファイバ長２００ｍの高非線形ファイバ１２ｂに分け、その間にアイソレータ１５を挿入させている。
【００５８】
ＦＷＭを発生させるための高非線形ファイバ１２として、高非線形ファイバ１２ａには分散値-0.1[ps/nm/km]、分散スロープ0.015[ps/nm2/km]、非線形定数15.8[1/W/km]、伝搬損失1.1[dB/km]のものを用い、高非線形ファイバ１２ｂには分散値0.139[ps/nm/km]、分散スロープ0.0179[ps/nm2/km]、非線形定数11.4[1/W/km]、伝搬損失0.86[dB/km]のものを用いるものとする。
【００５９】
さらに、ＢＰＦ１３には、中心波長1548nm、半値全幅4.7nm のものを用いるものとし、同位相光パルス列２３のチャープ補償を行うＳＭＦ１４は、ファイバ長を５０ｍとする。上記実施例において生成される各光パルス列を、実測値を用いて以下に説明する。まず、ビート光発生手段１１で発生されるアンバランスビート光２１の例を図９に示す。同図では、ビート光２１の自己相関波形を（ａ）に、また波長スペクトルを（ｂ）に示している。図９（ｂ）の波長スペクトルでは、上段に縦軸を線形軸としたときの波長スペクトルを、また下段には縦軸を対数軸としたときの波長スペクトルをそれぞれ示している。
【００６０】
図９（ｂ）波長スペクトルには、大きさの異なる２つのピークが見られ、本実施例のビート光２１がアンバランスビート光であることが示されている。また、図９では、実測値とシミュレーション値の比較もあわせて示しているが、シミュレーションに用いたビート光２１は、自己相関波形及び波長スペクトルとも実測値と良い一致を示している。
【００６１】
次に、高非線形ファイバ１２におけるＦＷＭによりアンバランスビート光２１のサイドモードが形成されたパルス列２２について、自己相関波形及び波長スペクトルをそれぞれ図１０（ａ）及び（ｂ）に示す。図１０（ｂ）波長スペクトルからは、ＦＷＭによりサイドモードが発生しているのが確認できる。また、図９に示したビート光を用いてシミュレーションした結果をあわせて示しているが、実測値と良い一致を示している。
【００６２】
次に、ＢＰＦ１３によりパルス列２２が整形されて形成されたパルス列２３について、自己相関波形及び波長スペクトルをそれぞれ図１１（ａ）及び（ｂ）に示す。図１１（ｂ）波長スペクトルから、中心波長を対称軸としてサイドモードのパワーがほぼ等しくなっており、パルス列２３のパルス波形のスペクトルが、左右対称の好ましい波形となっていることがわかる。また、シミュレーション結果も実測値と概ね良い一致を示している。
【００６３】
さらに、ＳＭＦ１４においてチャープ補償を行って整形されたパルス列２４について、自己相関波形及び波長スペクトルをそれぞれ図１２（ａ）及び（ｂ）に示す。図１２（ａ）より、チャープ補償が適切に行われた結果、パルス幅が小さくなってシャープな波形に整形されていることが確認できる。また、シミュレーション結果も実測値と良い一致を示している。
【００６４】
上記実施例より、図１に示す本実施形態の光パルス列発生器１０が、１００ＧＨｚを超える高繰返し周波数の光パルス列を、高品質な状態で発生させることができることが確認できた。光パルス列発生器１０で発生された光パルス列２４は、各パルスの位相が揃った同位相パルス列になっている、という優れた特徴がある。
【００６５】
図１に示す光パルス列発生器１０を用いて、同位相光パルス列を発生させる第２の実施例を以下に説明する。本実施例では、ビート光発生手段１１において、波長1551.06nm（193.287THz）の連続光と、波長1549.78nm（193.447THz）の連続光とを合波させ、これにより繰返し周波数１６０ＧＨｚのビート光２１を発生させている。前者の連続光を主モード、後者をサイドモードとする。また、各連続光の出力は、本実施例ではそれぞれ15.62dBm、14.02dBmとしており、パワー比は現時点では１：０．７２より若干ずれた値になっているが、ＥＤＦＡ１１ｃおよびＢＰＦ１１ｄを通過後にパワー比が１：０．７２のアンバランスビート光となるように調整した結果である。半値全幅４．７ｎｍのＢＰＦ１１ｄを通過後のビート光２１の平均パワーは、２４．９５ｄＢｍとしている。本実施例は、２つの連続光の波長とビート光２１の平均パワーが第１の実施例と異なっている。
【００６６】
ビート光２１のサイドモードをＦＷＭにより発生させるための高非線形ファイバ１２は、表１に示すような条件で構成している。この条件は、第１の実施例と同じものである。また、本実施例でも高非線形ファイバ１２ａと１２ｂとの間にアイソレータ１５を挿入させている。ＳＭＦ１４も第１の実施例と同じ条件としており、ファイバ長５０ｍのＳＭＦ１４を用いている。半値全幅４．７ｎｍのＢＰＦ１３の伝達特性は第１の実施例と同じであるが、中心波長は異なっており、1552.6nmとしている。
【００６７】
【表１】
2007293256.tif 000014
【００６８】
上記のような条件で行った本実施例において、各段階で生成される各光パルス列の実測結果を以下に説明する。なお、以下で示す自己相関波形では、実測値を下記に示すフィッティング式と比較している。ＤＦＢ−ＬＤ１１ａと１１ｂのそれぞれから出力される連続光の振幅比（振幅アンバランス比）をＡとし、遅れ時間をτ、自己相関波形をＲ（τ）としたとき、Ｒ（τ）を次式で算出する。
2007293256.tif 000015
（式１）は、アンバランスビ−ト光の電界振幅                    
2007293256.tif 000016
とおいたときの自己相関波形に相当するものであり、実験の条件に合わせてＡ＝０．８５、Δｆ＝０．１６［ＴＨｚ］とする。
【００６９】
まず、ビート光発生手段１１の３ｄＢカプラ１１ｅの出力であるアンバランスビート光２０の実測値を図１３に示す。同図では、ビート光２０の自己相関波形を（ａ）に、また波長スペクトルを（ｂ）に示している。図１３（ｂ）の波長スペクトルでは、上段に縦軸を線形軸としたときの波長スペクトルを、また下段には縦軸を対数軸としたときの波長スペクトルをそれぞれ示している。
【００７０】
図１３（ａ）に示す自己相関波形では、実測値が（式１）のフィッティング式とよい一致を示していることが確認できる。また、図１３（ｂ）の波長スペクトルでは、第１の実施例と同様、大きさの異なる２つのピークが見られ、本実施例のビート光２０がアンバランスビート光であることが示されている。
【００７１】
次に、ビート光２０がビート光発生手段１１のＥＤＦＡ１１ｃで増幅されＢＰＦ１１ｄから出力されるときのアンバランスビート光２１の測定値として、自己相関波形を図１４（ａ）に、また波長スペクトル（ｂ）に示す。図１４（ａ）に示す自己相関波形が増幅前からほとんどそのまま維持されており、図１４（ｂ）に示す波長スペクトルでは雑音成分が抑制されていることが確認できる。図１４（ｂ）に示す波長スペクトルから得られる両モードのパワー比は、１：０．７２である。
【００７２】
次に、高非線形ファイバ１２におけるＦＷＭによりアンバランスビート光２１のサイドモードが形成されたパルス列２２について、自己相関波形及び波長スペクトルの測定値をそれぞれ図１５（ａ）及び（ｂ）に示す。なお図１５では、測定結果に加えて、シミュレーション結果もあわせて示す。図１５（ｂ）の波長スペクトルより、本実施例においてもＦＷＭによりサイドモードが発生しているのが確認できる。また、この時点では対称位置にあるサイドモードのパワーが非対称となっている。
【００７３】
さらに、ＢＰＦ１３によりパルス列２２を整形したパルス列２３について、自己相関波形及び波長スペクトルをそれぞれ図１６（ａ）及び（ｂ）に示す。図１６（ｂ）に示す波長スペクトルでは、対称軸となる波長を中心に左右のサイドモードのパワーがほぼ等しくなっており、パルス列２４のパルス波形のスペクトルが、左右対称の好ましい波形となっていることがわかる。図１７に、パルス列２２のスペクトルと、ＢＰＦ１３の透過ロスの波長特性をともに対数軸で表示した結果を示す。図１６および１０５の結果より、ＢＰＦ１３の中心波長が、パルス列２３のスペクトルの左右両側のサイドモードのパワーを等しくするよう好適に調整されていることが確認できる。
【００７４】
次に、ＳＭＦ１４によりチャープ補償を行って整形したパルス列２４について、自己相関波形及び波長スペクトルをそれぞれ図１８（ａ）及び（ｂ）に示す。以下、自己相関波形の図では、測定値、シミュレーション結果に加えて、sechフィッティングした結果もあわせて示す。図１８（ｂ）に示す波長スペクトルは、図１６（ｂ）のものと変わりないが、図１８（ａ）に示す自己相関波形では、チャープが適切に補償された結果、時間波形の幅が圧縮されており、パルス波形として好ましい形状となっていることがわかる。自己相関波形をsechフィッティングして求めた電力半値幅（ＦＷＨＭ）は1.52psであった。本実施例においても、図１に示した本実施形態の光パルス列発生器１０を用いて、１００ＧＨｚを超える高繰返し周波数で同位相の光パルス列が高品質な状態で得られることが確認できる。
【００７５】
本発明の第２の実施の形態に係る光パルス列発生器を、図１９を用いて説明する。本実施形態の光パルス列発生器３０は、第１の実施形態の光パルス列発生器１０に、さらにＥＤＦＡ３１とＢＰＦ３２とＣＰＦ３３とを追加した構成としている。なお、図１９に示す構成では、ＣＰＦ３３に入力される光パルス列２５のパワーを変更できるよう、ＣＰＦ３３の入口側に可変光減衰器（ＶＯＡ）３４を設けている。
【００７６】
本実施形態の光パルス列発生器３０では、ＳＭＦ１４で圧縮された光パルス列２４をＥＤＦＡ３１で増幅し、半値全幅４．７ｎｍのＢＰＦ３２でＡＳＥ雑音を抑制した後、ＣＰＦ３３でさらに圧縮させるようにしている。本実施形態のＣＰＦ３３は、表２に示す特性のＨＮＬＦとＳＭＦとを、表３に示すようなファイバ長で４段組み合わせて構成している。また、第１段目と第２段目の間、及び第２段目と第３目との間のそれぞれにアイソレータを１つずつ備えるようにしている。
【００７７】
【表２】
2007293256.tif 000017
【００７８】
【表３】
2007293256.tif 000018
【００７９】
本実施形態の光パルス列発生器３０から発生される光パルス列を、実測データを用いて以下に説明する。ＳＭＦ１４から出力される光パルス列２４は、上記の第２の実施例と同じ条件で発生させたものである。ＣＰＦ３３への入力パルス列２５の一例を図２０に示す。パルス列２５の自己相関波形を図２０（ａ）に、また波長スペクトルを（ｂ）に示す。図２０（ｂ）の波長スペクトルでは、上段に縦軸を線形軸としたときの波長スペクトルを、また下段には縦軸を対数軸としたときの波長スペクトルをそれぞれ示している。
【００８０】
図２０（ａ）に示す自己相関波形をsech関数でフィッティングした結果、ＦＷＨＭが１．６０ｐｓであることが確認された。
【００８１】
ＣＰＦ３３に入力するパルス列２５の入力パワーＰinをＶＯＡ３４を用いて変更したときの測定結果について、以下に説明する。入力パワーＰinを２５、２４、２３．５、及び２３ｄＢｍと変化させたときのＣＰＦ３３の出力パルス列２６の測定結果を、それぞれ図２１〜２４に示す。各図において、（ａ）は自己相関波形を示しており、上段は縦軸を線形軸としたとき、下段は縦軸を対数軸としたときのそれぞれの自己相関波形を示している。また、（ｂ）は波長スペクトルを示しており、同じく上段は縦軸を線形軸としたとき、下段は縦軸を対数軸としたときのそれぞれの波長スペクトルを示している。いずれの場合も、実験における測定結果、シミュレーション結果、そしてsechフィッティング結果を示している。
【００８２】
図２１〜２４に示すいずれの場合も、パルス列２６が圧縮されるとともにペデスタル成分も大幅に抑制されており、sech型の良好なパルス波形が得られることが確認できる。また、各図の（ｂ）波長スペクトルより、ほぼフーリエ変換限界の光パルス列が得られていることが確認できる。
【００８３】
図２１〜２４に示した波形に加え、Ｐinを２４．５ｄＢｍとおいたときに実験で得られたＣＰＦ３３の出力パルス列２６の波形についても、自己相関波形およびスペクトルをそれぞれsech関数でフィッティングし、求めたＦＷＨＭ及び時間帯域幅積（Time-bandwidth product；ＴＢＰ）を、表４及び図２５に示す。これより、入力パワーＰinを大きくする程、ＦＷＨＭが小さくなってより圧縮されていることがわかる。これに対しＴＢＰは、理想的なsechパルスの値である０．３１５に近い値が保たれており、パルス光源として良好な特性を示していることが確認できる。
【００８４】
【表４】
2007293256.tif 000019
【００８５】
上記の第１の実施形態及び第２の実施形態では、ＥＤＦＡを用いてビート光又は光パルス列の増幅を行ったときにＡＳＥ雑音成分が光スペクトルに発生し、これがその後の処理で増幅される結果、光スペクトルに多くの雑音成分が含まれてしまう恐れがある。例えば実施形態２の光パルス列発生器３０では、ＥＤＦＡ１１ｃで発生したＡＳＥ雑音成分が、ＨＮＬＦ１２ａ，１２ｂ内の非線形効果でパラメトリック増幅され、これがＥＤＦＡ３１でさらに増幅されるとともに新たなＡＳＥ雑音成分が付加される。これらの雑音成分がＣＰＦ３３内でさらにパラメトリック増幅される。
【００８６】
本発明の別の実施形態に係る光パルス列発生器として、上記のような雑音をスペクトル領域で除去するために、ファブリペロー（ＦＰ）フィルタを備えるように構成することができる。ＦＰフィルタの伝達関数を周波数領域で示した一実施例を図２６に示す。本実施形態では、図２６に示すようなＦＰフィルタの伝達関数のピーク位置及び繰り返し周波数を、ビート光発生手段１１で発生させたビート光２１のそれぞれに一致させることで、上記の雑音成分を効果的に除去することが可能となる。
【００８７】
ＦＰフィルタを配置する箇所としては、例えば２つの連続光を３ｄＢカプラ１１ｅで合波してビート光２０が発生した直後、又はＥＤＦＡ１１ｃで増幅させた直後とすることができる。あるいは、上記の箇所を含めてさらに任意の箇所に１又は複数個配置することができる。
【００８８】
上記実施形態の光パルス列発生器で発生された光パルス列２４が同位相パルス列であることを、シミュレーションによって確認した結果を以下に説明する。光パルス列２４が同位相パルス列であることを確認するために、繰り返し周波数が１６０ＧＨｚの光パルス列２４を用いてＯＴＤＭを行い、繰返し周波数が２倍の３２０ＧＨｚのパルス列を発生させるシミュレーションを行っている。光パルス列２４を用いてＯＴＤＭを行うための構成例を図２７のブロック図に示す。
【００８９】
図２７に示す構成例では、第１の実施形態の光パルス列発生器１０で発生させた光パルス列２４を、ＣＰＦパルス圧縮器４１でさらに圧縮したのち時分割多重器４２に入力している。ここで用いるＣＰＦパルス圧縮器４１は、高非線形ファイバと異常分散ファイバとを４段組み合わせて構成されたものとしている。まず、図２７に示す構成例でＯＴＤＭを行ったときのパルス波形の一例を、図２８に模式的に示す。
【００９０】
光パルス列発生器１０で発生させた光パルス列２４（図２８（ａ））は、ＣＰＦパルス圧縮器４１でさらに圧縮されることで、図２８（ｂ）に示すようなパルス幅がさらに小さくなったパルス列４３に整形される。そして、パルス列４３が時分割多重器４２に入力されると、まず初めにパルス列２５が二分岐され、その片方に対して３．１２５ｐｓの時間遅延が与えられ、その後再び合波されて出力される。
【００９１】
時分割多重器４２から出力されるパルス列４４は、図２８（ｃ）に示すように、繰返し周波数が３２０ＧＨｚに変換されて出力される。なお３．１２５ｐｓの時間遅延は、１６０ＧＨｚの繰り返し周波数に対応する隣接パルス時間間隔６．２５ｐｓの半分に相当する。
【００９２】
光パルス列２４が同位相パルス列となっている場合には（従って光パルス列４３も同位相となる）、ある条件下でＯＴＤＭしたのちの光パルス列４４も同位相となり、図２８（ｃ）下段に示すように、半分の繰返し時間間隔で同波形のパルス列が発生する。その条件とは、パルス列の中心周波数ｆ０が繰り返し周波数Δｆの偶数倍となっていることである。このとき、ＯＴＤＭした光パルス列の波形を周波数軸で見た場合には、スペクトル成分が一本置きに消滅して周波数間隔が元の２倍の３２０ＧＨｚとなる。これに対し、仮に中心周波数ｆ０の光パルス列２４が逆位相パルス列の場合には、上記１本置きに消えるべきスペクトル成分が残ってしまい、繰返し周波数３２０ＧＨｚの高品質なパルス列は得られない。
【００９３】
中心周波数がｆ０、繰り返し周波数がΔｆの同位相パルス列をＯＴＤＭし、繰り返し周波数が倍増した同位相パルス列を得るための条件として、ｆ０がΔｆの偶数倍でなければならない理由は、以下のように説明される。同位相パルス列のスペクトルを考えると、周波数ｆ０を中心として、整数ｎを用いてｆ０＋ｎΔｆの周波数に離散周波数成分が存在する。
【００９４】
この同位相パルス列をＯＴＤＭすることを考え、二分岐した片方に対して、繰り返し周波数Δｆに相当する繰り返し時間間隔ΔＴ＝１／Δｆの半分である、ΔＴ／２＝１／（２Δｆ）の時間遅延を与える。この時間遅延は周波数軸上で考えると、ある周波数ｆにおいて２π（ΔＴ／２）ｆ[ｒａｄ]の位相シフトを与えることと同値である。つまり周波数がｆ＝ｆ０＋ｎΔｆの場合は、スペクトルの振幅にｅｘｐ[ｉπ（ｆ０／Δｆ＋ｎ）]をかけることになる。
【００９５】
一方、再び合波した後のパルス列が同位相パルス列であるためには、ｍを整数として、ｆ０＋２ｍΔｆの周波数成分が残り、ｆ０＋（２ｍ−１）Δｆの成分が消える必要がある。これを満足するためには、ｆ０がΔｆの偶数倍であればよく、このときｅｘｐ[ｉπ（ｆ０／Δｆ＋ｎ）]＝ｅｘｐ[ｉｎπ]＝（−１）ｎである。一方、ｆ０がΔｆの奇数倍であるときは、ｅｘｐ[ｉπ（ｆ０／Δｆ＋ｎ）]＝ｅｘｐ[ｉ（ｎ＋１）π]＝（−１）ｎ＋１であるから、ｍを整数として、ｆ０＋２ｍΔｆの周波数成分が消え、ｆ０＋（２ｍ−１）Δｆの成分が残るため、ＯＴＤＭによって繰り返し周波数が倍増された逆位相パルス列が生成されることになる。
【００９６】
そこで、同位相パルス列に対しＯＴＤＭを行ったときの上記の特徴を、シミュレーション結果を用いて確認したので以下に説明する。まず、光パルス列発生器１０で発生させた光パルス列２４の波形のシミュレーション結果を図２９に示す。図２９では、（ａ）時間波形、（ｂ）自己相関波形、及び（ｃ）波長スペクトルを示している。ここで中心周波数ｆ０は、繰り返し周波数Δｆ＝１６０ＧＨｚの１２０８倍の１９３．２８ＴＨｚとしている（上記の第２の実施例と同じ）。
【００９７】
図２９に示した光パルス列２４を、ＣＰＦパルス圧縮器４１で圧縮した結果を図３０に示す。図３０では、ＣＰＦパルス圧縮器４１での圧縮により、電力半値幅（ＦＷＨＭ）が０．８２ｐｓまで圧縮され、スペクトルの幅が拡がっていることが確認できる。
【００９８】
図３０に示した光パルス列４３に対し、時分割多重器４２でＯＴＤＭを行った結果を図３１に示す。図３１（ｃ）に示す波長スペクトルから、ＯＴＤＭにより形成された光パルス列４４は、スペクトル成分が１本置きに消滅して繰返し周波数が２倍になっていることが確認できる。また、図３１（ａ）に示す時間波形から、ＯＴＤＭされたのちもパルス波形が維持されており、ＦＷＨＭは０．８２ｐｓのままである。
【００９９】
なお中心周波数ｆ０を、繰り返し周波数Δｆ＝１６０ＧＨｚの１２０７倍の１９３．１２ＴＨｚ（対応する波長は１５５２．４０２６５ｎｍ）と変更して上記と同じシミュレーションを実施した場合、ＯＴＤＭして得られたパルス列は繰り返し周波数が３２０ＧＨｚで逆位相パルス列であることが確認できる。
【０１００】
上記のシミュレーション結果より、光パルス列発生器１０で発生させた光パルス列２４が同位相パルス列であることが確認できた。本実施形態の光パルス列発生器１０で発生する光パルス列２４が同位相パルス列であることから、ＯＴＤＭによって繰返し周波数が２倍に変換されても、発生される光パルス列はやはり同位相となっており、さらにパルス波形も維持されている。従って、ＯＴＤＭを繰り返すことによって、例えば１ＴＨｚ以上の超高繰返し周波数の同位相光パルス列を発生させることも容易である。
【０１０１】
ＯＴＤＭの手段としては、片方のアームに所定の遅延時間量を生ずるマッハツェンダー干渉計が石英系平面光波回路（Planar Lightwave Circuit; PLC）上に集積された光時分割多重化器を用いる方法などが考えられ、安定動作し、さらに温度制御等によって遅延量を精密に制御できることが望ましい。
【０１０２】
スペクトル整形手段としては、ＢＰＦ１３に限らず、ファイバブラッググレーティングなど、周波数依存の伝達特性を持つ他の手段でも良い。あるいは、アレイ導波路回折格子(Arrayed waveguide grating)で各周波数成分を分離し、それぞれの成分に対して任意の損失を加え、再び合波する手段でも良い。
【０１０３】
ビート光２１のサイドモードを発生する手段としては、ＨＮＬＦ１２中のＦＷＭに限らず、他の三次非線形効果を示す媒質によるＦＷＭや、あるいは二次非線形効果を示す媒質による差周波発生などの手段でも良い。異常分散媒体としては、シングルモードファイバ１４に限らず、他の異常分散媒体、例えば空間系で回折格子などを使う方法も考えられる。
【０１０４】
上記の通り、本発明の光パルス列発生器によれば、ビート光を種光源として、一般的に広く用いられる同位相パルス列を発生させることが可能となる。本発明の光パルス列発生器は、ＲＺパルス信号の伝送を目的に構成された光伝送路において、超高速光伝送を行うための信号源として最適である。
【０１０５】
超高速光伝送に本発明の光パルス列発生器を適用するためには、発生させた超高繰り返し同位相光パルス列に対して強度変調を行う手段が必要となるが、例えば、低ビットレートの信号をＯＴＤＭして得られる信号と、その光パルス列とを重ねて光ファイバに入射し、相互位相変調などの効果に基づく超高速ＡＮＤゲート動作を行わせる方法などが考えられる。
【０１０６】
本発明の光パルス列発生器の別の用途として、光フェーズロックループや光サンプリング等の各種信号処理用のクロックパルス列に用いることも可能である。
【０１０７】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る光パルス列発生器の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における光パルス列発生器の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光パルス列発生器の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の光パルス列発生器を用いて同位相光パルス列が生成される過程を示す模式図である。
【図３】アンバランスビート光のスペクトル例を示す図である・
【図４】ファイバ中のＦＷＭによってサイドモード発生しているスペクトルを示す図である。
【図５】振幅比Ａを変化させたときのサイドモードのパワーＰ−１を示す図である。
【図６】振幅比ＡとサイドモードのパワーＰ−１との関係を示す図である。
【図７】振幅比Ａの値を変化させ、φＮＬ＝１としたときのパワー比P-1/P0およびP-1/P1の値を示す図である。
【図８】振幅比Ａに対する、ピークフロア比の値を示す図である。
【図９】ビート光発生手段で発生されたビート光の波形を示す図である。（ａ）は自己相関波形を、（ｂ）は波長スペクトルを示す。
【図１０】高非線形ファイバでサイドモードが発生した光パルス列の波形を示す図である。（ａ）は自己相関波形を、（ｂ）は波長スペクトルを示す。
【図１１】ＢＰＦで整形された光パルス列の波形を示す図である。（ａ）は自己相関波形を、（ｂ）は波長スペクトルを示す。
【図１２】ＳＭＦでチャープ補償された光パルス列の波形を示す図である。（ａ）は自己相関波形を、（ｂ）は波長スペクトルを示す。
【図１３】ビート光発生直後の３ｄＢカプラ出力の別の実施例のビート光の波形を示す図である。（ａ）は自己相関波形を、（ｂ）は波長スペクトルを示す。
【図１４】ビート光発生手段で発生された別の実施例のビート光の波形を示す図である。（ａ）は自己相関波形を、（ｂ）は波長スペクトルを示す。
【図１５】高非線形ファイバでサイドモードが発生した別の実施例の光パルス列の波形を示す図である。（ａ）は自己相関波形を、（ｂ）は波長スペクトルを示す。
【図１６】ＳＭＦでチャープ補償された別の実施例の光パルス列の波形を示す図である。（ａ）は自己相関波形を、（ｂ）は波長スペクトルを示す。
【図１７】パルス列のスペクトルと、ＢＰＦの透過ロスの波長特性を比較して対数軸で表示した図である。
【図１８】ＳＭＦでチャープ補償して整形されたパルス列の自己相関波形及び波長スペクトルを示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る光パルス列発生器の構成を示すブロック図である。
【図２０】ＣＰＦ入力光パルス列の波形を示す図である。（ａ）は自己相関波形を、（ｂ）は波長スペクトルを示す。
【図２１】ＣＰＦで圧縮後の光パルス列の波形を示す図である（Ｐｉｎ＝２５ｄＢｍ）。（ａ）は自己相関波形を、（ｂ）は波長スペクトルを示す。
【図２２】ＣＰＦで圧縮後の光パルス列の波形を示す図である（Ｐｉｎ＝２４ｄＢｍ）。（ａ）は自己相関波形を、（ｂ）は波長スペクトルを示す。
【図２３】ＣＰＦで圧縮後の光パルス列の波形を示す図である（Ｐｉｎ＝２３．５ｄＢｍ）。（ａ）は自己相関波形を、（ｂ）は波長スペクトルを示す。
【図２４】ＣＰＦで圧縮後の光パルス列の波形を示す図である（Ｐｉｎ＝２３ｄＢｍ）。（ａ）は自己相関波形を、（ｂ）は波長スペクトルを示す。
【図２５】ＣＰＦ入力光パルス列のパワーＰｉｎとＦＷＨＭ及びＴＢＰとの関係を示す図である。
【図２６】ＦＰフィルタの周波数領域での伝達関数を示す図である。
【図２７】本発明の光パルス列発生器で発生された光パルス列をＯＴＤＭするための構成例を示すブロック図である。
【図２８】ＯＴＤＭを行う過程で生成されるパルス波形を示す模式図である。
【図２９】本発明の光パルス列発生器で発生された光パルス列の波形を示す図である。（ａ）は時間波形、（ｂ）は自己相関波形、（ｃ）は波長スペクトルを示す。
【図３０】ＣＰＦパルス圧縮器で圧縮された光パルス列の波形を示す図である。（ａ）は時間波形、（ｂ）は自己相関波形、（ｃ）は波長スペクトルを示す。
【図３１】時分割多重器でＯＴＤＭが行われた光パルス列の波形を示す図である。（ａ）は時間波形、（ｂ）は自己相関波形、（ｃ）は波長スペクトルを示す。
【図３２】ビート光を圧縮して得られる光パルス列の例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０・・・光パルス列発生器
１１・・・ビート光発生手段
１２・・・高非線形ファイバ
１３・・・帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）
１４・・・シングルモードファイバ（ＳＭＦ）
１５・・・アイソレータ
２１・・・ビート光
２２、２３、２４、２５、２６、４３、４４・・・パルス列
３１・・・ＥＤＦＡ
３２・・・ＢＰＦ
３３・・・ＣＰＦ
３４・・・ＶＯＡ
４１・・・ＣＰＦパルス圧縮器
４２・・・時分割多重器
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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