(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気吸収型光変調器に対して連続する単一波長光を入射させた状態で前記電気吸収型光変調器にパルス変調信号を印加することによって、前記入射した単一波長光を前記パルス変調信号にて変調して光パルスとして出力させる光パルス発生方法において、
正弦波信号を半波整流した半波整流信号を増幅して、増幅された半波整流信号に負方向の直流電圧を加算した後、前記パルス変調信号として前記電気吸収型光変調器へ印加することを特徴とする光パルス発生方法。
【請求項２】
連続する単一波長光を出力する単一波長光源（１）と、
この単一波長光源から出力された単一波長光が入射され、この入射された単一波長光を外部から印加されたパルス変調信号に基づいて変調して光パルスとして出力する電気吸収型光変調器（２）と、
正弦波信号を出力する正弦波発生器（３）と出力された正弦波信号を半波整流して半波整流信号を出力する半波整流回路（１２）と出力された半波整流信号を増幅する電圧増幅器（１３）と増幅された半波整流信号に加算する負方向の直流電圧を出力する直流電圧源（４）とからなり、前記負方向の直流電圧が加算された半波整流信号を前記パルス変調信号として前記電気吸収型光変調器へ印加する変調信号発生回路（１１）と
を備えた光パルス発生装置。
【請求項３】
連続する単一波長光を出力する単一波長光源（１）と、
この単一波長光源から出力された単一波長光が入射され、この入射された単一波長光を外部から印加されたパルス変調信号に基づいて変調して光パルスとして出力する電気吸収型光変調器（２）と、
正弦波信号を出力する正弦波発生回路（３）と、入力信号が一定範囲を超えると飽和する増幅特性に対する入力信号の動作点を前記増幅特性における負側方向に移動した状態において、前記正弦波発生回路から出力された正弦波信号をこの正弦波信号の半波整流波形に近似した波形に増幅して出力する動作点移動可能な電圧増幅器（１３ａ）と、この電圧増幅器で増幅された正弦波信号（ｉ）に加算する負方向の直流電圧を出力する直流電圧源（４）とからなり、前記負方向の直流電圧が加算された正弦波信号を前記パルス変調信号（ｃ2）として前記電気吸収型光変調器へ印加する変調信号発生回路（１１ａ）と
を備えた光パルス発生装置。
【請求項４】
連続する単一波長光を出力する単一波長光源（１）と、
この単一波長光源から出力された単一波長光が入射され、この入射された単一波長光を外部から印加された第１のパルス変調信号（ｃ1）に基づいて変調して第１の光パルス（ｄ3）として出力する第１の電気吸収型光変調器（２ｃ）と、
正弦波信号（ｂ）を出力する正弦波発生器（３）と出力された正弦波信号（ｂ）を半波整流して半波整流信号（ｇ）を出力する半波整流回路（１２）と出力された半波整流信号を増幅する電圧増幅器（１３）と増幅された半波整流信号（ｈ）に加算する負方向の直流電圧を出力する直流電圧源（４）とからなり、前記負方向の直流電圧が加算された半波整流信号を前記第１のパルス変調信号（ｃ1）として前記第１の電気吸収型光変調器へ印加する第１の変調信号発生回路（１１ａ）と、
前記第１の電気吸収型光変調器から出力された第１の光パルス（ｄ3）が入射され、この入射された第１の光パルスを外部から印加された第２のパルス変調信号（ｃ3）に基づいて変調して最終の第２の光パルス（ｄ5）として出力する第２の電気吸収型光変調器（２ｄ）と、
前記正弦波信号（ｂ）の周期の整数倍の周期で繰り返す矩形波を有する矩形波信号を出力する矩形波信号発生回路（１４）と、この矩形波信号発生回路から出力される矩形波信号の各矩形波が前記第１の電気吸収型光変調器から出力される第１の光パルスの各パルスを所定数おきに含むように前記矩形波信号発生回路における矩形波信号の出力タイミングを調整する同期調整回路（１５）と、出力タイミングが調整された前記矩形波信号に加算する負方向の直流電圧を出力する直流電圧源（４ａ）とからなり、前記負方向の直流電圧が加算された前記矩形波信号を前記第２のパルス変調信号（ｃ3）として前記第２の電気吸収型光変調器へ印加することにより、前記第２の電気吸収型光変調器から出力される前記第２の光パルス（ｄ5）の周期を前記矩形波信号の周期とする第２の変調信号発生回路（１１ｃ）と
を備えた光パルス発生装置。
【請求項５】
連続する単一波長光を出力する単一波長光源（１）と、
この単一波長光源から出力された単一波長光が入射され、この入射された単一波長光を外部から印加されたパルス変調信号に基づいて変調して光パルスとして出力する電気吸収型光変調器（２）と、
正弦波信号を出力する正弦波発生器（３）と出力された正弦波信号を半波整流して半波整流信号を出力する半波整流回路（１２）と出力された半波整流信号を増幅する電圧増幅器（１３）と増幅された半波整流信号に加算する負方向の直流電圧を出力する直流電圧源（４）とからなり、前記負方向の直流電圧が加算された半波整流信号を前記パルス変調信号として前記電気吸収型光変調器へ印加する変調信号発生回路（１１）と、
前記電気吸収型光変調器から出力された光パルスが一方端に入射され、この光パルスを他方端から最終の光パルスとして出力する分散減少ファイバ（１７）と
を備えた光パルス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光パルス発生装置に係わり、特に、高ディユーティ比を有した光パルスを出力する光パルス発生方法及び光パルス発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムに用いられる数ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの繰返し周波数でかつ狭いパルス幅を有した高ディユーティ比の光パルスを発生させる装置として、電気吸収型光変調器を用いた光パルス発生装置が提唱されている（特開平５―２８３８０４号公報）。
【０００３】
図１４に示すように、例えば、レーザ光源等の単一波長光源１から出力されたレーザ光からなる連続した単一波長を有する光aは電気吸収型光変調器２へ入射される。この電気吸収型光変調器２には、正弦波発生器３から出力された正弦波信号ｂに直流電圧源４から出力された負方向の直流電圧Ｖａを加算したパルス変調信号ｃが印加される。電気吸収型光変調器２は、入射した連続した単一波長を有する光aを、入力したパルス変調信号ｃで変調した光パルスｄを反対面から出力する。
【０００４】
電気吸収型光変調器２は、負方向に印加される直流電圧Ｖに対して図１５に示す光吸収特性Ａを有する。この光吸収特性Ａにおける横軸の直流電圧Ｖは直線目盛りであるのに対して、縦軸の出力される光強度は対数（デシベル）目盛りである。
【０００５】
したがって、図１６（ａ）に示すように、負方向の直流電圧Ｖａだけ、負方向に移動したバイアス点で正弦波信号ｂを印加すると、この電気吸収型光変調器２から出力される光パルスｄにおいては、直線目盛りで示すと、図１６（ｂ）に示すように、正弦波信号ｂの（−）側部分が圧縮され、（＋）側部分が増強される波形のパルス５が、正弦波信号ｂの周期Ｔａ毎に現れる。
【０００６】
この光パルス発生装置から出力される光パルスｄを構成する各パルス５のパルス幅Ｔｓは、パルス５の頂上から３ｄＢ低下した位置の幅である。この部分のパルス幅Ｔｓは周期Ｔａに比較して格段に狭い。
【０００７】
したがって、正弦波信号ｂに負方向の直流電圧Ｖａを加算したパルス変調信号ｃを用いることによって、繰返し周期Ｔａに比較して格段に短いパルス幅Ｔｓを有する高ディユーティ比の光パルスｄが得られる。
【０００８】
しかし、近年、光通信システムにおいては、光信号の伝送速度がさらに上昇し、繰返し周期Ｔａに比較してさらに短いパルス幅Ｔｓを有する光パルスｄが要求されている。
【０００９】
図１４に示した光パルス発生装置においては、光パルスｄにおけるパルス幅Ｔｓは、正弦波信号ｂの周期Ｔａ、すなわち、正弦波信号ｂの周波数ｆA に依存するので、繰返し周期Ｔａに比較してさらに短いパルス幅Ｔｓを得ることができない。
【００１０】
このような不都合を解消するために、図１７に示す光パルス発生装置が提唱されている（特開平９―１３３９０１号公報）。この光パルス発生装置においては、周波数ｆA を有する基本の正弦波信号ｂを出力する正弦波発生器３に対して、異なる周波数を有する正弦波信号ｂ1 、ｂ2 を出力する複数の正弦波発生器３ａ，３ｂが設けられている。そして、各正弦波信号ｂ1 、ｂ2 をそれぞれ遅延回路６ａ、６ｂで所定量だけ遅延させた後、基本の正弦波信号ｂに加算することによって、図１８に示すように、鋭いピーク形状を有したパルス変調信号ｃを得ている。
【００１１】
このような鋭いピーク形状を有したパルス変調信号ｃを電気吸収型光変調器２に印加することによって、出力される光パルスｄの繰返し周期Ｔａを変えることなくパルス幅Ｔｓのみを短くできる。
【００１２】
さらに、図１９に示す矩形波信号を用いた光パルス発生装置が提唱されている（特開平５―２８３８０４号公報）。この光パルス発生装置においては、単一波長光源１から出力された光ａは、第１の電気吸収型光変調器２ａで光パルスｄ1 に変調された後、さらに、第２の電気吸収型光変調器２ｂで光パルスｄ2 に変調される。
【００１３】
第１の電気吸収型光変調器２ａには、矩形波発生器７から図２０に示す矩形波信号ｅ1 が印加される。一方、第２の電気吸収型光変調器２ｂには、矩形波発生器７から出力された矩形波信号ｅ1 を遅延回路８で所定時短遅延された矩形波信号ｅ2 が印加される。その結果、第２の電気吸収型光変調器２ｂから出力される光パルスｄ2 には、図２０に示すように、矩形波信号ｅ1 と矩形波信号ｅ2 との重複時間に対応するパルス幅Ｔｓのパルス５が含まれる。
【００１４】
したがって、遅延回路８における遅延時間を調整して、図２０に示すように、矩形波信号ｅ1 と矩形波信号ｅ2 との重複時間を短く設定することによって、出力される光パルスｄ2 の繰返し周期Ｔａを変えることなくパルス幅Ｔｓのみを短くできる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１７及び図１９に示す光パルス発生装置においてもまだ次のような課題があった。
【００１６】
図１７に示す光パルス発生装置においては、図１８に示す鋭いピーク形状を有したパルス変調信号ｃを得るためには、各正弦波発生器３、３ａ、３ｂの同期をとりつつ各遅延回路６ａ、６ｂにおける各遅延量を高い精度で設定する必要がある。正弦波信号ｂの周波数は数ＧＨｚ〜１０ＧＨｚと非常に高いので、各遅延量を高い精度で設定するためには、設定調整作業が煩雑化する。また、たとえ精度良く設定されたとしても、直ぐに変動してしまう懸念がある。さらに、多数の正弦波発生器３，３ａ、３ｂや遅延回路６ａ、６ｂが必要になり、回路構成が複雑化する。
【００１７】
また、図１９に示す光パルス発生装置においては、矩形波発生器７から出力される矩形波信号ｅ1 の繰り返し周波数は数ＧＨｚ〜１０ＧＨｚと非常に高いので、図２１に示すように、矩形波の立ち上がり、立ち下がりにおいて、例えば１ｐｓ程度のジッタが発生する。その結果、この光パルス発生装置から出力される光パルスｄ2 においても、１ｐｓ程度のジッタが発生する。この１ｐｓ程度のジッタ量は、３〜４ｐｓのパルス幅Ｔｓを目標とする光パルスに対しては無視できない値である。
【００１８】
その結果、この光パルス発生装置において、矩形波信号ｅ1 と矩形波信号ｅ2 との重複時間を短く設定することによって、出力される光パルスｄ2 のパルス幅Ｔｓを短することにおいても一定の限界が存在する。
【００１９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、簡単な回路構成で電気吸収型光変調器に印加するパルス変調信号に鋭いピーク波形を形成させることができ、出力される光パルスの繰返し周期に比較してパルス幅のみをさらに短くできる光パルス発生方法及び光パルス発生装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、電気吸収型光変調器に対して連続する単一波長光を入射させた状態で電気吸収型光変調器にパルス変調信号を印加することによつて、入射した単一波長光をパルス変調信号にて変調して光パルスとして出力させる光パルス発生方法に適用される。
【００２１】
そして、上記課題を解消するために、請求項１においては、正弦波信号を半波整流した半波整流信号を増幅して、増幅された半波整流信号に負方向の直流電圧を加算した後、パルス変調信号として電気吸収型光変調器へ印加するようにしている。
【００２２】
また、請求項２の光パルス発生発生装置においては、連続する単一波長光を出力する単一波長光源と、この単一波長光源から出力された単一波長光が入射され、この入射された単一波長光を外部から印加されたパルス変調信号に基づいて変調して光パルスとして出力する電気吸収型光変調器と、変調信号発生回路とを備えている。
そして、変調信号発生回路は、正弦波信号を出力する正弦波発生器と出力された正弦波信号を半波整流して半波整流信号を出力する半波整流回路と出力された半波整流信号を増幅する電圧増幅器と増幅された半波整流信号に加算する負方向の直流電圧を出力する直流電圧源とからなり、負方向の直流電圧が加算された半波整流信号を前記パルス変調信号として電気吸収型光変調器へ印加する。
【００２３】
このように構成された光パルス発生方法及び光パルス発生装置においては、電気吸収型光変調器に印加されるパルス変調信号は、半波整流信号を増幅器で増幅して、増幅した半波整流信号に負方向の直流電圧を加算した信号である。
【００２４】
電気吸収型光変調器に印加されるパルス変調信号の電圧値には、当然、一定の上限値が存在する。図１５で示した光吸収特性Ａにおけるバイアス点にも一定の制限があるので、負方向の直流電圧Ｖａに加算する増幅後の半波整流信号の振幅値（Ｐ−Ｐ）にも一定の制限がある。
【００２５】
ここで、半波整流信号の振幅値（Ｐ−Ｐ）と半波整流するまえの正弦波信号の振幅値（Ｐ−Ｐ）が等しい場合における各信号の波形を比較する。
【００２６】
半波整流信号波形は正弦波信号波形の正側部分のみを切出した波形である。したがって、振幅値（Ｐ−Ｐ）が共に等しい場合は、半波整流信号波形の方が正弦波信号波形に比較して縦方向に細長い波形となる。その結果、正弦波信号波形に比較して半波整流信号波形の方がより単位時間当たりの電圧の変化が大きい鋭いピーク波形となる。
【００２７】
したがって、電気吸収型光変調器から出力される変調された光パルスのパルス幅Ｔｓは、従来の正弦波信号を用いて変調された光パルスのパルス幅Ｔｓに比較して、大幅に短縮できる。なお、光パルスの繰り返し周期Ｔａは、半波整流前の正弦波信号の周波数ｆA で定まるので、この繰り返し周期Ｔａが短くなることはない。
【００２８】
よって、電気吸収型光変調器から出力される光パルスの繰返し周期Ｔａに比較してパルス幅Ｔｓのみをさらに短くできる。
【００３１】
請求項３の光パルス発生装置においては、請求項２における変調信号発生回路を下記構成の変調信号発生回路に置換えている。
すなわち、請求項３の光パルス発生装置の変調信号発生回路は、正弦波信号を出力する正弦波発生回路と、入力信号が一定範囲を超えると飽和する増幅特性に対する入力信号の動作点を増幅特性における負側方向に移動した状態において、正弦波発生回路から出力された正弦波信号をこの正弦波信号の半波整流波形に近似した波形に増幅して出力する動作点移動可能な電圧増幅器と、この電圧増幅器で増幅された正弦波信号に加算する負方向の直流電圧を出力する直流電圧源とからなり、負方向の直流電圧が加算された正弦波信号をパルス変調信号として電気吸収型光変調器へ印加する。
【００３２】
このように構成された光パルス発生装置においては、動作点移動可能な電圧増幅器が組込まれている。そして、正弦波信号は動作点を負側方向へ移動した状態の電圧増幅器で増幅される。したがって、増幅された正弦波信号は、（−）側成分の一部が切り捨てられた波形形状を有する。その結果、増幅された正弦波信号は前述した増幅された半波整流波形信号に近似する。
【００３３】
増幅された信号の振幅値（Ｐ−Ｐ）が一定の場合、前述したように、増幅された正弦波信号はより単位時間当たりの電圧変化が大きい鋭いピーク波形を有するので、先の発明とほぼ同様の効果を奏することが可能である。
【００３４】
請求項４の光パルス発生装置においては、連続する単一波長光を出力する単一波長光源と、この単一波長光源から出力された単一波長光が入射され、この入射された単一波長光を外部から印加された第１のパルス変調信号に基づいて変調して第１の光パルスとして出力する第１の電気吸収型光変調器と、第１の変調信号発生回路と、第１の電気吸収型光変調器から出力された第１の光パルスが入射され、この入射された第１の光パルスを外部から印加された第２のパルス変調信号に基づいて変調して最終の第２の光パルスとして出力する第２の電気吸収型光変調器と、第２の変調信号発生回路とを備えている。
そして、第１の変調信号発生回路は、正弦波信号を出力する正弦波発生器と出力された正弦波信号を半波整流して半波整流信号を出力する半波整流回路と出力された半波整流信号を増幅する電圧増幅器と増幅された半波整流信号に加算する負方向の直流電圧を出力する直流電圧源とからなり、負方向の直流電圧が加算された半波整流信号を第１のパルス変調信号として第１の電気吸収型光変調器へ印加する。
また、第２の変調信号発生回路は、弦波信号の周期の整数倍の周期で繰り返す矩形波を有する矩形波信号を出力する矩形波信号発生回路と、この矩形波信号発生回路から出力される矩形波信号の各矩形波が第１の電気吸収型光変調器から出力される第１の光パルスの各パルスを所定数おきに含むように矩形波信号発生回路における矩形波信号の出力タイミングを調整する同期調整回路と、出力タイミングが調整された矩形波信号に加算する負方向の直流電圧を出力する直流電圧源とからなり、負方向の直流電圧が加算された矩形波信号を第２のパルス変調信号として第２の電気吸収型光変調器へ印加することにより、第２の電気吸収型光変調器から出力される第２の光パルスの周期を矩形波信号の周期とする。
【００３５】
このように構成された光パルス発生装置においては、単一波長光源から出力された光は第１の電気吸収型光変調器で変調されて光パルスとなり、この光パルスは第２の電気吸収型光変調器でさらに変調されて最終の光パルスとなる。
【００３６】
第１の電気吸収型光変調器には、請求項２の変調信号発生回路と同一構成の第１の変調信号発生回路が接続されているので、第１の電気吸収型光変調器から出力された光パルスは、パルス幅Ｔｓが狭い光パルスとなる。
【００３７】
第２の電気吸収型光変調器には、光パルスの各パルスを所定数おきに含む矩形波信号のパルス変調信号が印加されるので、第１の電気吸収型光変調器から出力された光パルスの各パルスは第２の電気吸収型光変調器において、所定数おきに間引きされる。
【００３８】
その結果、パルスの繰り返し周期Ｔａが長くなる。しかし、光パルスの各パルスのパルス幅Ｔｓは変更ないので、パルスの繰り返し周期Ｔａに比較して、パルス幅Ｔｓをより一層短縮できる。
【００３９】
請求項５の光パルス発生装置においては、請求項２の光パルス発生装置に対して、電気吸収型光変調器から出力された光パルスが一方端に入射され、この光パルスを他方端から最終の光パルスとして出力する分散減少ファイバが接続されている。
【００４１】
この分散減少（Dispersion Decreasing Fiber）ファイバは、周知の通り、所定の波長条件及び光ファイバの長さ条件（ソリトン条件）を満たすと、一端から入力された光の波長分散が距離と共に減少する特性を有する。その結果、他端から出力された光パルスのパルス幅Ｔｓがさらに短縮される。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の光パルス発生方法が適用された光パルス発生装置の概略構成を示すブロック図である。図１４に示す従来の光パルス発生装置と同一部分には同一符号が付してある。したがって、重複する部分の詳細説明は省略する。
【００４４】
レーザ光源等の単一波長光源１から出力されたレーザ光からなる連続した単一波長を有する光aは電気吸収型光変調器２へ入射される。この電気吸収型光変調器２には、変調信号発生回路１１から、図２に示す波形を有したパルス変調信号ｃ1 が印加される。電気吸収型光変調器２は、入射した連続した単一波長を有する光aを、入力したパルス変調信号ｃ1 で変調して、図３（ｂ）に示す波形を有した光パルスｄ3 を反対面から出力する。
【００４５】
変調信号発生回路１１は、図示するように、正弦波発生器３と、半波整流器１２と、電圧増幅器１３と直流電源４とで構成されている。
【００４６】
正弦波発生器３は、例えば、図２に示す、数ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数ｆA （周期Ｔａ）の正弦波信号ｂを出力して半波整流器１２へ送出する。半波整流器１２は正弦波信号ｂを半波整流して、図２に示す波形を有した半波整流信号ｇとして次の電圧増幅器１３へ送出する。電圧増幅器１３は半波整流信号ｇを増幅して、増幅後の半波整流信号ｈを出力する。直流増幅器４は負方向の直流電圧Ｖａを出力する。そして、この増幅後の半波整流信号ｈに負方向の直流電圧Ｖａが加算されてパルス変調信号ｃ1 として、電気吸収型光変調器２へ印加される。
【００４７】
このように構成された光パルス発生装置においては、前述したように、増幅後の半波整流信号ｈにおいては、正弦波信号ｂを増幅した場合に比較して、電気波形の先端部はより単位時間当たりの電圧の変化が大きい鋭いピーク波形となる。
【００４８】
図３（ａ）に示すように、電気吸収型光変調器２の変調特性Ａに対して設定された負方向の直流電圧Ｖａで示されるバイアス点より（＋）側に、増幅後の半波整流信号ｈが含まれる。
【００４９】
したがって、電気吸収型光変調器２から、図３（ｂ）に示すような、鋭いピークを有する波形５ａが周期Ｔａで繰り返す変調後の光パルスｄ3 が出力される。この場合のパルス幅Ｔｓは、増幅後の半波整流信号ｈの鋭いピーク波形に対応する。
【００５０】
よって、図１４に示した半波整流前の正弦波信号ｂをパルス変調信号ｃに直接用いた従来の光パルス発生装置に比較して、電気吸収型光変調器２から出力される光パルスｄ3 のディユーティ比を大きくできる。すなわち、繰返し周期Ｔａに対するパルス幅Ｔｓをさらに短くできる。
【００５１】
さらに、この実施形態装置においては、図１４に示した従来の光パルス発生装置に対して、半波整流器１２と電圧増幅器１３との簡単な回路構成を付加したものであり、図１７に示す従来の光パルス発生装置に比較して装置全体の構成を大幅に簡素化できる。
【００５２】
（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態に係わる光パルス発生装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示す第１実施形態の光パルス発生装置と同一部分には同一符号が付してある。したがって、重複する部分の詳細説明は省略する。
【００５３】
単一波長光源１から出力された光aは、電気吸収型光変調器２へ入射され、変調信号発生回路１１ａから印加されたパルス変調信号ｃ2 にて変調されて、光パルスｄ4 として出力される。
【００５４】
この第２実施形態の変調信号発生回路１１ａは、図４に示すように、正弦波発生器３と、動作点移動可能な電圧増幅器１３ａと直流電源４とで構成されている。
【００５５】
正弦波発生器３から出力された周波数ｆA （周期Ｔａ）の正弦波信号ｂは電圧増幅器１３ａへ送出される。
【００５６】
この動作点移動可能な電圧増幅器１３ａは、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、入力された正弦波信号ｂを増幅するに際して、入力正弦波信号ｂに対する動作点（バイアス点）を任意に設定可能である。図５（ａ）においては、動作点（バイアス点）を入力正弦波信号ｂの０ボルト位置に設定している。この場合、増幅された正弦波信号は、（−）側成分と（＋）側部分とが対称な通常の正弦波波形となる。
【００５７】
しかし、この第２実施形態装置においては、図５（ｂ）に示すように、正弦波信号ｂの動作点を負側方向へ移動した状態に設定されている。したがって、この電圧増幅器１３aで増幅された正弦波信号ｉは、（−）側成分の一部が切り捨てられた波形形状を有する。その結果、増幅された正弦波信号ｉの信号波形は前述した第１実施形態装置における図２に示す増幅された半波整流波形信号ｈの信号波形に近似する。増幅された信号の振幅値（Ｐ−Ｐ）が一定の場合、前述したように、増幅された正弦波信号ｉはより鋭いピーク波形を有する。
【００５８】
このように鋭いピーク波形を有する正弦波信号ｉは負方向の直流電圧Ｖａが加算されてパルス変調信号ｃ2 として、電気吸収型光変調器２へ印加される。
【００５９】
したがって、図１に示した第１実施形態装置と同様に、電気吸収型光変調器２から出力される光パルスｄ4 のパルス幅Ｔｓを大幅に短縮できる。
【００６０】
（第３実施形態）
図６は本発明の第３実施形態に係わる光パルス発生装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示す第１実施形態の光パルス発生装置と同一部分には同一符号が付してある。したがって、重複する部分の詳細説明は省略する。
【００６１】
この実施形態の光パルス発生装置においては、同一構成の２台の電気吸収型光変調器２ｃ，２ｄが組込まれている。
【００６２】
単一波長光源１から出力された光ａは第１の電気吸収型光変調器２ｃで変調されて第１の光パルスｄ3 となり、この第１の光パルスｄ3 は第２の電気吸収型光変調器２ｄでさらに変調されて最終の第２の光パルスｄ5 となる。
【００６３】
第１の電気吸収型光変調器２ｃには、第１実施形態装置における変調信号発生回路１１と同一構成の第１の変調信号発生回路１１ａが接続されているので、この第１の電気吸収型光変調器２ｃには、図７に示す鋭いピーク波形を有する第１のパルス変調信号ｃ1 が印加される。したがって、この第１の電気吸収型光変調器２ｃから出力された第１の光パルスｄ3 は、周期Ｔａを有するパルス幅Ｔｓが狭い光パルスとなる。
【００６４】
第２の電気吸収型光変調器２ｄには第２の変調信号発生回路１１ｃから第２のパルス変調信号ｃ3 が印加される。第２の変調信号発生回路１１ｃは、図示するように、矩形波発生器１４と、同期調整回路１５と、負方向の直流電圧Ｖａを出力する直流電圧源４ａとで構成されている。
【００６５】
矩形波発生器１４は、第１の変調信号発生回路１１ａにおける正弦波信号ｂの周期Ｔａとほぼ同一の幅を有し、かつ同一の周波数ｆA で繰り返す矩形波信号ｊを出力する。
【００６６】
同期調整回路１５は、矩形波発生器１４から出力される矩形波信号ｊの各矩形波が図７に示すように、第１の電気吸収型光変調器２ｃから出力された光パルスｄ3 の各パルスを１個おきに含むように、矩形波発生器１４からの矩形波信号ｊの出力タイミングを調整する。
【００６７】
出力タイミングが調整された矩形波信号ｊは、直流電圧源４ａから出力された負方向の直流電圧Ｖａが加算された後、第２のパルス変調信号ｃ3 として第２の電気吸収型光変調器２ｄに印加される。
【００６８】
矩形波形状の第２のパルス変調信号ｃ3 が印加された第２の電気吸収型光変調器２ｄは、入力された第１の電気吸収型光変調器２ｃからの第１の光パルスｄ3 を構成する各パルスのうちの第２のパルス変調信号ｃにおける矩形波形状内に含まれるパルスのみを出力する。
【００６９】
よって、第２の電気吸収型光変調器２ｄから出力された最終の第２の光パルスｄ5 は、図７に示すように、入力された光パルスｄ3 の各パルスを１個おきに間引きした光パルスとなる。
【００７０】
但し、本実施形態装置においては、１個おきに間引いた光パルスについて説明したが、任意のｎ個おきに光パルスが出力されるように間引くことも可能であることは言うまでもない。
【００７１】
その結果、光パルスｄ5 におけるパルスの繰り返し周期Ｔａが２倍に長くなる。しかし、光パルスｄ5 の各パルスのパルス幅Ｔｓは変更ないので、パルスの繰り返し周期２Ｔａに比較して、パルス幅Ｔｓをより一層短縮できる。すなわち、より大きなディユーティ比を実現できる。
【００７２】
（第４実施形態）
図８は本発明の第４実施形態に係わる光パルス発生装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示す第１実施形態の光パルス発生装置と同一部分には同一符号が付してある。したがって、重複する部分の詳細説明は省略する。
【００７３】
この実施形態の光パルス発生装置においては、図１に示す第１実施形態の光パルス発生装置の光パルスの出力端に光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）１６と分散減少ファイバ（ＤＤＦ）１７とが直列接続されている。
【００７４】
単一波長光源１から出力された光ａは電気吸収型光変調器２で変調されて光パルスｄ3 となり、この光パルスｄ3 は光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）１６で所定の光強度レベルまで光増幅された後、分散減少ファイバ（ＤＤＦ）１７で、さらにパルス幅Ｔｓが圧宿されて最終の光パルスｄ6 として出力される。
【００７５】
電気吸収型光変調器２には、第１実施形態装置と同一構成の変調信号発生回路１１が接続されているので、この電気吸収型光変調器２には、図２に示す鋭いピーク波形を有するパルス変調信号ｃ1 が印加される。したがって、この電気吸収型光変調器２から出力された光パルスｄ3 は、周期Ｔａを有するパルス幅Ｔｓが狭い光パルスとなる。
【００７６】
次に、分散減少ファイバ（ＤＤＦ）１７の特徴を説明する。
【００７７】
ファイバ内を高速で伝送される光パルスは、伝送する過程で、波長分散によりパルス幅が広くなる。この波長分散量（群遅延量）は、図９（ａ）に示すように、伝搬する光の波長λに依存する。そして、最低の波長分散量（群遅延量）が得られる波長λ0 を０分散波長と定義する。
【００７８】
この最低の波長分散量（群遅延量）が得られる波長λ0 すなわち０分散波長は、材料分散と構造分散とで定まる。そこで、光ファイバの構造分散を変えることにより、図９（ｂ）に示すように、ファイバの長さ方向に０分散波長を変化させることができる。
【００７９】
そこで、本実施形態装置に用いる分散減少ファイバ（ＤＤＦ）１７は、シリカ系ファイバの損失が最小となる波長１．５５μｍの光において、波長分散が長さ方向にファイバ長Ｌａで０分散となり、かつ入力端から出力端に向けて分散が徐々に減少していくファイバを用いた。
【００８０】
一方、図１０に示すように、ファイバ長Ｌｓが前記０分散波長の波長条件を含むソリトン条件を満たすとき、このファイバに対する入力パルス波形のパワーが大きいと、このファイバにおける出力パルス波形のパルス幅が短くなるカー効果が生じる。
【００８１】
なお、この出力パルス波形のパルス幅が短くなるカー効果は、入力パルス波形のパワーが規定値以上である必要がある。
【００８２】
したがって、この第４実施形態装置においては、電気吸収型光変調器２から出力された光パルスｄ3 を光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）１６で規定レベルまで光増幅した後、上記条件を満たした分散減少ファイバ（ＤＤＦ）１７を通過させることにより、この分散減少ファイバ（ＤＤＦ）１７から出力された最終の光パルスｄ6 のパルス幅Ｔｓをさらに短縮できる。
【００８３】
さらに、図１０に示したように、ファイバのソリトン条件を満たすソリトン長Ｌｓと、このソリトン条件を満たすファイバに対する入力パルス波形を特徴づける分散値β2 とパルス幅Ｔ0 との関係は(1)式で示される。
【００８４】
Ｌｓ＝Ｋ・Ｔ0 2 ／|β2 |                              …(1)
但し、Ｋは定数である。
【００８５】
この(1)式からも明らかのように、分散減少ファイバ（ＤＤＦ）１７のファイバ長であるソリトン長Ｌｓを短くするには、２乗で影響を与えるパルス幅Ｔ0 を短縮することが、より効果的である。
【００８６】
この第４実施形態装置においては、電気吸収型光変調器２から出力された光パルスｄ3 のパルス幅Ｔｓは、すでにかなり短いので、ソリトン長Ｌｓを簡単にに短縮できる。よって、十数ｋｍに及ぶ分散減少ファイバ（ＤＤＦ）１７のファイバ長を大幅に短くできる。
【００８７】
（第５実施形態）
図１１は本発明の実施形態の光パルス発生装置が組込まれた第５実施形態の光サンプリング波形測定装置の概略構成を示すブロック図である。図６に示す第３実施形態の光パルス発生装置と同一部分には同一符号が付してある。したがって、重複する部分の詳細説明は省略する。
【００８８】
外部から入力された例えば図１２に示す繰り返し周期Ｔｂを有する被測定光ｋは、クロック検出部２０でその繰り返し周期Ｔｂが検出され、その繰り返し周期Ｔｂを有するクロック信号ｍがタイミングクロック発生回路２１へ入力される。タイミングクロック発生回路２１は、周期Ｔｂ（周波数ｆ）を有するクロック信号ｍに対して、所定時間ΔＴだけ順次遅延してくサンプリングクロック信号ｍ1 を光パルス発生装置２２における第１の変調信号発生回路１１ａの半波整流器１２へ入力される。
【００８９】
したがって、第１の変調信号発生回路１１ａからサンプリングクロック信号ｍ1 に同期して鋭いピーク波形を有する第１のパルス変調信号ｃ1 が第１の電気吸収型光変調器２ｃへ印加される。
【００９０】
また、タイミングクロック発生回路２１から出力される周期Ｔｂ毎に所定時間ΔＴだけ順次遅延してくサンプリングクロック信号ｍ1 は分周器２３で１／Ｎに分周されて新たなサンプリングクロック信号ｍ2 として、光パルス発生装置２２における第２の変調信号発生回路１１ｃの同期調整回路１５へ入力される。
【００９１】
したがって、この第２の変調信号発生回路１１ｃからサンプリングクロック信号ｍ2 に同期して矩形波形状を有する第２のパルス変調信吾ｃ3 が第２の電気吸収型光変調器２ｄへ印加される。
【００９２】
単一波長光源１から出力された光ａは第１の電気吸収型光変調器２ｃで変調されて光パルスｄ3 となり、この光パルスｄ3 は光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）１６で光増幅された後、第２の電気吸収型光変調器２ｄでさらに変調されて光パルスｄ5 となる。したがって、この光パルスｄ5 は第１の電気吸収型光変調器２ｃから出力された光パルスｄ3 を１／Ｎに間引きした光パルスとなる。すなわち、このこの光パルスｄ5 は周期（Ｔｂ×Ｎ）、周波数（ｆ／Ｎ）が経過する毎に、所定時間ΔＴだけ順次遅延してく光パルスとなる。
【００９３】
第２の電気吸収型光変調器２ｄから出力された光パルスｄ5 は、分散補償ファイバ（Dispersion Compensated Fiber）でチャープ現象が抑制された後、再度光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）１６ａで光増幅される。その後、分散現象ファイバ（ＤＤＦ）１７でパルス幅がさらに短縮され、光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）１６ｂで光増幅されて、この光パルス発生装置２２から出力されて、偏波制御器２５へ入射される。
【００９４】
この偏波制御器２５は入射した光パルスの偏波方向を、図示するように、基準方向に対して、４５°方向に制御する。偏波制御器２５から出射された４５°方向のサンプリング光パルスｄ7 は光サンプリング部２６内における例えば偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）等からなる偏波分離器２７の一方の面に入射される。すなわち、このサンプリング光パルスｄ7 は、前述し、また図１２に示すように、周期（Ｔｂ×Ｎ）（周波数ｆ／Ｎ）が経過する毎に、所定時間ΔＴだけ順次遅延してく光パルスとなる。
【００９５】
偏波分離器２７における一方の面の隣接面には前記被測定光ｋが入射されている。偏波分離器２７には、表面が偏光コーティングされたハーフミラー２７ａが組込まれている。このハーフミラー２７ａは、入射した光のうち基準方向（０°方向）に対して９０°方向の偏波成分をそのまま通過させる。
【００９６】
したがって、４５度方向の偏波面を有するサンプリング光パルスｄ7 における基準方向の偏波成分及び被測定光ｋにおける９０度方向の偏波成分はタイプ２の非線形光学材料２８ａへ入射される。一方、サンプリング光パルスｄ7 における９０度方向の偏波成分及び測定光ｋにおける基準方向の偏波成分は別のタイプ２の非線形光学材料２８ｂへ入射される。
【００９７】
タイプ２の非線形光学材料２８ａ，２８ｂは、図１３に示すように、一方の面から偏波方向が互いに９０°異なる方向に設定されたそれぞれ角周波数ωS 、ωD を有する一対の光ｐ1 、ｐ2 が入力されると、他方面から和の角周波数（ωS ＋ωD ）を有する和周波光ｐ3 を出力する周知の物理的性質を有する。
【００９８】
したがって、非線形光学材料２８ａには偏波面が互いに９０度異なる方向に設定されたサンプリング光パルスｄ7 及び被測定光ｋが入力されるので、位相整合を満足し、タイプ２の非線形光学材料２８ａから和の角周波数を有する和周波光が次の受光器２９ａへ出力される。
【００９９】
同様に、非線形光学材料２８ｂには偏波面が互いに９０度異なる方向に設定されたサンプリング光パルスｄ7 及び被測定光ｋが入力されるので、位相整合を満足し、タイプ２の非線形光学材料２８ｂから和の角周波数を有する和周波光 が次の受光器２９ｂへ出力される。
【０１００】
したがって、各非線形光学材料２８ａ、２８ｂから出力された各和周波光を加算した加算和周波光ｑは、図１２に示すように、被測定光ｋの波形をサンプリング光パルスｄ7 でサンプリングした波形を有する。
【０１０１】
各受光器２９ａ，２９ｂは入射した各和周波光をそれぞれ電気信号ｎ1 ，ｎ2 に変換して加算回路３０へ送信する。加算回路３０は各電気信号ｎ1 ，ｎ2 を加算して、光パルスの列の信号ｎ3 として次の信号処理部３１へ送出する。
【０１０２】
したがって、この光パルス列の信号ｎ3 は、図１２に示すように、各パルスの信号レベルが加算加算和周波光ｑの各パルスの光強度に対応した信号波形を有する。
【０１０３】
この信号処理部３１は、加算回路３０から入力された光パルスの列の信号ｎ3から被測定光ｋを時間軸方向に拡大した信号波形を示すエンベロープｒを求めて、このエンベロープｒで示される時間軸方向に拡大した被測定光ｋの信号波形を表示部３２に表示する。
【０１０４】
このように構成された光サンプリング波形測定装置においては、光パルス発生装置２２から光サンプリング部２６へ入力されるサンプリング光パルスｄ7 における各パルスのパルス幅ＴS を大幅に短縮できる。
【０１０５】
したがって、被測定光ｋの光信号波形を短いパルス幅ＴS のサンプリング光パルスｄ7 でサンプリングができるので、被測定光ｋの光信号波形を細かい時間軸でサンプリングでき、被測定光ｋの波形測定精度を大幅に向上できる。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光パルス発生方法及び光パルス発生装置においては、、簡単な回路構成で電気吸収型光変調器に印加するパルス変調信号に鋭いピーク波形を形成させている。したがって、出力される光パルスの繰返し周期に比較してパルス幅のみをさらに短くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光パルス発生方法が適用される第１実施形態に係わる光パルス発生装置の概略構成を示すブロック図
【図２】同第１実施形態における光パルス発生装置の変調信号発生回路の動作を示す信号波形図
【図３】同第１実施形態に係わる光パルス発生装置の電気吸収型光変調器の変調動作を示す波形図
【図４】本発明の第２実施形態に係わる光パルス発生装置の概略構成を示すブロック図
【図５】同第２実施形態における光パルス発生装置の動作点移動可能な電圧増幅器の増幅動作を示す波形図
【図６】本発明の第３実施形態に係わる光パルス発生装置の概略構成を示すブロック図
【図７】同第３実施形態における光パルス発生装置の動作を示す各信号の波形図
【図８】本発明の第４実施形態に係わる光パルス発生装置の概略構成を示すブロック図
【図９】同第４実施形態に係わる光パルス発生装置で用いる分散減少ファイバの波長分散特性を示す図
【図１０】同じく同分散減少ファイバの波長分散特性を説明するための図
【図１１】本発明の実施形態の光パルス発生装置が組込まれた第５実施形態の光サンプリング波形測定装置の概略構成を示すブロック図
【図１２】同光サンプリング波形測定装置の動作原理を説明するための信号波形図
【図１３】同光サンプリング波形測定装置に用いられる非線形光学材料の光学特性を示す模式図
【図１４】  従来の光パルス発生装置の概略構成を示すブロック図
【図１５】電気吸収型光変調器の光吸収特性図
【図１６】同従来の光パルス発生装置における電気収型光変調器の変調動作を示す波形図
【図１７】従来の他の光パルス発生装置の概略構成を示すブロック図
【図１８】同従来の光パルス発生装置における変調信号の波形図
【図１９】従来のさらに別の光パルス発生装置の概略構成を示すブロック図
【図２０】同従来の光パルス発生装置における変調信号の波形図
【図２１】同じく同従来の光パルス発生装置における変調信号の波形図
【符号の説明】
１…単一波長光源
２，２ｃ，２ｄ…電気吸収型光変調器
３…正弦波発生器
４，４ａ…直流電源
１１，11ａ，１１ｃ…変調信号発生回路
１２…半波整流器
１３，１３ａ…電圧増幅器
１４…矩形波発生器
１５…同期整流器
１６，１６ａ，１６ｂ…光ファイバ増幅器
１７…分散減少ファイバ
２０…クロック検出部
２１…タイミングクロック発生回路
２２…光パルス発生回路
２４…分散補償ファイバ
２６…光サンプリング部
２７…偏波分離器
２８ａ，２８ｂ…非線形光学材料
２９ａ，２９ｂ…受光器
３０…加算回路
３１…信号処理部
３２…表示部
【図１】
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【図２】
0003810570.tif 000003
【図３】
0003810570.tif 000004
【図４】
0003810570.tif 000005
【図５】
0003810570.tif 000006
【図６】
0003810570.tif 000007
【図７】
0003810570.tif 000008
【図８】
0003810570.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003810570.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
0003810570.tif 000015
【図１５】
0003810570.tif 000016
【図１６】
0003810570.tif 000017
【図１７】
0003810570.tif 000018
【図１８】
0003810570.tif 000019
【図１９】
0003810570.tif 000020
【図２０】
0003810570.tif 000021
【図２１】
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