光パルス発生装置及び光パルス発生方法
【課題】変調時の動作条件が変動した場合における光パルスの波形劣化を抑制すること、また、ノイズ成分の小さい光パルスを発生させること。
【解決手段】光パルス発生装置１は、光周波数が増加方向に変化する第１の時間領域と減少方向に変化する第２の時間領域が交互に繰り返され、前記第１及び第２の時間領域の一方の時間領域で大きい光パワーを有し他方の時間領域で小さい光パワーを有する連続した光パルス列を発生させる光パルス発生部２０と、前記光パルス発生部２０からの光が入射され、前記一方の時間領域で前記入射光を透過させ前記他方の時間領域で前記入射光を遮断又は減衰させる光制御部３０と、前記光制御部３０からの光が入射され、前記一方の時間領域の光をパルス圧縮する光パルス圧縮部４０と、を備える。
【解決手段】光パルス発生装置１は、光周波数が増加方向に変化する第１の時間領域と減少方向に変化する第２の時間領域が交互に繰り返され、前記第１及び第２の時間領域の一方の時間領域で大きい光パワーを有し他方の時間領域で小さい光パワーを有する連続した光パルス列を発生させる光パルス発生部２０と、前記光パルス発生部２０からの光が入射され、前記一方の時間領域で前記入射光を透過させ前記他方の時間領域で前記入射光を遮断又は減衰させる光制御部３０と、前記光制御部３０からの光が入射され、前記一方の時間領域の光をパルス圧縮する光パルス圧縮部４０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光パルス発生装置及び光パルス発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光パルスを発生させる技術として、光を変調して多数の高次周波数成分からなる光周波数コムを作り出すことにより、光をパルス化させる方法が知られている。特許文献１には、この光周波数コムの平坦度を向上させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４８６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法によれば、変調の振幅と位相をある最適条件に設定することで、光周波数コムの平坦度及び変換効率を向上させることが可能である。しかしながら、光変調器において変調の振幅や位相が変動してその動作条件が上記最適条件から外れてしまうと、光周波数コムの平坦度及び変換効率が低下してしまう結果、光パルスがなまってしまうという問題がある。また、上記の最適条件で駆動している場合であっても、パルスの裾野にペデスタルと呼ばれるノイズ成分が生じるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、変調時の動作条件が変動した場合における光パルスの波形劣化を抑制すること、また、ノイズ成分の小さい光パルスを発生させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の光パルス発生装置は、光周波数が増加方向に変化する第１の時間領域と減少方向に変化する第２の時間領域が交互に繰り返され、前記第１及び第２の時間領域の一方の時間領域で大きい光パワーを有し他方の時間領域で小さい光パワーを有する連続した光パルス列を発生させる光パルス発生部と、前記光パルス発生部からの光が入射され、前記一方の時間領域で前記入射光を透過させ前記他方の時間領域で前記入射光を遮断又は減衰させる光制御部と、前記光制御部からの光が入射され、前記一方の時間領域の光をパルス圧縮する光パルス圧縮部と、を備える。
【０００７】
また、本発明の光パルス発生装置は、上記の光パルス発生装置において、前記光制御部はマッハツェンダー型光変調器である。
【０００８】
また、本発明の光パルス発生装置は、上記の光パルス発生装置において、前記光制御部はプッシュプル駆動されるマッハツェンダー型光変調器である。
【０００９】
また、本発明の光パルス発生装置は、上記の光パルス発生装置において、前記マッハツェンダー型光変調器によって変調された光のパワーをモニタするモニタ部と、前記モニタされた光パワーが最大となるように前記マッハツェンダー型光変調器における変調信号の位相を調整する位相調整部と、を備える。
【００１０】
また、本発明の光パルス発生装置は、上記の光パルス発生装置において、前記マッハツェンダー型光変調器はＬＮ基板上に光導波路と変調電極が形成されてなるＬＮ変調器である。
【００１１】
また、本発明の光パルス発生方法は、光周波数が増加方向に変化する第１の時間領域と減少方向に変化する第２の時間領域が交互に繰り返され、前記第１及び第２の時間領域の一方の時間領域で大きい光パワーを有し他方の時間領域で小さい光パワーを有する連続した光パルス列を発生させる光パルス発生過程と、前記光パルス列に対して、前記一方の時間領域で前記入射光を透過させ前記他方の時間領域で前記入射光を遮断又は減衰させる光制御過程と、前記光制御過程を経た後の光に対して、前記一方の時間領域の光をパルス圧縮する光パルス圧縮過程と、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、変調時の動作条件が変動した場合における光パルスの波形劣化を抑制することができ、また、ノイズ成分の小さい光パルスを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による光パルス発生装置の構成を示す図である。
【図２】Δθが変化した場合における、光周波数コム発生器２０の出力光のパワーＰ（ｔ）と周波数ω（ｔ）の振る舞いを示す図である。
【図３】ΔＡが変化した場合における、光周波数コム発生器２０の出力光のパワーＰ（ｔ）と周波数ω（ｔ）の振る舞いを示す図である。
【図４】マッハツェンダー型光変調器３１の透過特性（変調信号が位相調整された場合）を示す図である。
【図５】マッハツェンダー型光変調器３１の透過特性（バイアス条件がずれた場合）を示す図である。
【図６】Δθが変化した場合における、光ゲートスイッチ３０の出力光のパワーＰ（ｔ）の振る舞いを示す図である。
【図７】ΔＡが変化した場合における、光ゲートスイッチ３０の出力光のパワーＰ（ｔ）の振る舞いを示す図である。
【図８】分散補償器４０を通過した後の光パルスの波形を示す図である。
【図９】Δθが変化した場合における、分散補償器４０を通過した後の光パルスの波形（光ゲートスイッチ３０あり）を示す図である。
【図１０】ΔＡが変化した場合における、分散補償器４０を通過した後の光パルスの波形（光ゲートスイッチ３０あり）を示す図である。
【図１１】Δθが変化した場合における、分散補償器４０を通過した後の光パルスの波形（光ゲートスイッチ３０なし）を示す図である。
【図１２】ΔＡが変化した場合における、分散補償器４０を通過した後の光パルスの波形（光ゲートスイッチ３０なし）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の実施形態による光パルス発生装置１の構成を示す図である。
【００１５】
光パルス発生装置１は、光源１０、光周波数コム発生器（光パルス発生部）２０、光ゲートスイッチ（光制御部）３０、分散補償器（光パルス圧縮部）４０、光パワーモニタ（モニタ部）５０、及び光ゲートスイッチ制御部６０を備える。
また、光周波数コム発生器２０は、マッハツェンダー型光変調器２１、変調信号発生部２２Ａ，２２Ｂ、増幅器２３、可変増幅器２４、及びバイアス電圧供給部２５を備える。
また、光ゲートスイッチ３０は、マッハツェンダー型光変調器３１、変調信号発生部３２、位相シフタ（位相調整部）３３、可変増幅器３４、及びバイアス電圧供給部３５を備える。
【００１６】
光源１０は、例えばレーザ光源であり、所定波長の連続光を発生させる。光源１０の出射端は、例えば光ファイバによって、マッハツェンダー型光変調器２１の入力導波路２１１と接続されている。
【００１７】
マッハツェンダー型光変調器２１は、入力導波路２１１、２つの分岐導波路２１２Ａ，２１２Ｂ、出力導波路２１３、変調電極２１４Ａ，２１４Ｂ、及びバイアス電極２１５を有する。分岐導波路２１２Ａ及び２１２Ｂは、それぞれ入力導波路２１１と出力導波路２１３に接続されている。入力導波路２１１、分岐導波路２１２Ａ，２１２Ｂ、及び出力導波路２１３により、マッハツェンダー干渉計が構成される。変調電極２１４Ａは、分岐導波路２１２Ａ上に、また変調電極２１４Ｂは、分岐導波路２１２Ａ上若しくは２１２Ｂ上のいずれか、又はその両方に、それぞれ形成されている。バイアス電極２１５は、分岐導波路２１２Ｂ上に形成されている。このマッハツェンダー型光変調器２１は、例えば、ＺカットＬＮ基板上に各導波路と各電極を形成したＬＮ変調器を用いることができる。この構成により、マッハツェンダー型光変調器２１は、２つの分岐導波路２１２Ａ，２１２Ｂを伝搬する光が受ける位相を独立に制御可能である。
【００１８】
変調信号発生部２２Ａ，２２Ｂは、所定の周波数の変調信号（例えば正弦波）を発生させる。２つの変調信号発生部２２Ａ，２２Ｂが発生させる変調信号の位相は、互いに同期がとられているものとする。変調信号発生部２２Ａの出力部は、増幅器２３に、また変調信号発生部２２Ｂの出力部は、可変増幅器２４に、それぞれ接続されている。なお、変調信号発生部を１つだけ用い、この変調信号発生部からの変調信号を分岐して増幅器２３と可変増幅器２４に入力する構成としてもよい。
【００１９】
増幅器２３は、所定の増幅率で変調信号発生部２２Ａからの変調信号を増幅する。増幅器２３の出力部は、マッハツェンダー型光変調器２１の変調電極２１４Ａに接続されている。可変増幅器２４は、所定の増幅率で変調信号発生部２２Ｂからの変調信号を増幅する。可変増幅器２４の出力部は、マッハツェンダー型光変調器２１の変調電極２１４Ｂに接続されている。増幅器２３と可変増幅器２４の増幅率は、それぞれ、変調電極２１４Ａ，２１４Ｂに印加される変調信号の振幅が後述する式（１０）の条件を満たすように、設定がなされている。
【００２０】
バイアス電圧供給部２５は、マッハツェンダー型光変調器２１にバイアス電圧を供給する。このバイアス電圧は、後述する式（１１）の条件が満たされるように、設定がなされている。バイアス電圧供給部２５の出力部は、マッハツェンダー型光変調器２１のバイアス電極２１５に接続されている。
【００２１】
マッハツェンダー型光変調器３１は、入力導波路３１１、２つの分岐導波路３１２Ａ，３１２Ｂ、出力導波路３１３、変調電極３１４、及びバイアス電極３１５を有する。入力導波路３１１は、マッハツェンダー型光変調器２１の出力導波路２１３に接続されている。分岐導波路３１２Ａ及び３１２Ｂは、それぞれ入力導波路３１１と出力導波路３１３に接続されている。入力導波路３１１、分岐導波路３１２Ａ，３１２Ｂ、及び出力導波路３１３により、マッハツェンダー干渉計が構成される。変調電極３１４は、分岐導波路３１２Ａと３１２Ｂの中間に形成されている。バイアス電極３１５は、分岐導波路３１２Ｂ上に形成されている。このマッハツェンダー型光変調器３１は、例えば、ＸカットＬＮ基板上に各導波路と各電極を形成したＬＮ変調器を用いることができる。この構成により、マッハツェンダー型光変調器３１は、プッシュプル駆動が可能である。なお、プッシュプル駆動が可能な他の電極構成を用いてもよい。
【００２２】
変調信号発生部３２は、マッハツェンダー型光変調器２１の変調信号発生部２２Ａ，２２Ｂが発生させる変調信号の２分の１の周波数を持ち、位相がこの変調信号と同期した変調信号（例えば正弦波）を発生させる。変調信号発生部３２の出力部は、位相シフタ３３に接続されている。なお、変調信号発生部２２Ａ（または２２Ｂ）からの変調信号を分岐し、分岐後の変調信号を２分の１に分周して位相シフタ３３に入力する構成としてもよい。
【００２３】
位相シフタ３３は、光ゲートスイッチ制御部６０からの制御を受けて、変調信号発生部３２から出力された変調信号の位相をシフトさせる。位相シフタ３３の出力部は、可変増幅器３４に接続されている。
【００２４】
可変増幅器３４は、所定の増幅率で位相シフタ３３からの変調信号を増幅する。可変増幅器３４の出力部は、マッハツェンダー型光変調器３１の変調電極３１４に接続されている。
【００２５】
バイアス電圧供給部３５は、光ゲートスイッチ制御部６０からの制御を受けて、マッハツェンダー型光変調器３１にバイアス電圧を供給する。バイアス電圧供給部３５の出力部は、マッハツェンダー型光変調器３１のバイアス電極３１５に接続されている。
【００２６】
分散補償器４０は、所定（後述）の分散特性を有しており、入力された光パルスを圧縮して出力する。分散補償器４０の入力部は、マッハツェンダー型光変調器３１の出力導波路３１３に接続されている。この分散補償器４０として、例えば、分散が上記所定の特性を持った光ファイバを用いることができるが、光ファイバ以外の光学素子を用いてもよい。
【００２７】
光パワーモニタ５０は、マッハツェンダー型光変調器３１の後段（出力側）に設けられた分岐部７０（光カプラ等）によって取り出された、マッハツェンダー型光変調器３１からの出力光を受光して、そのパワーをモニタする。光パワーモニタ５０は、そのモニタ値を光ゲートスイッチ制御部６０へ出力する。
【００２８】
光ゲートスイッチ制御部６０は、光パワーモニタ５０からのモニタ値に基づいて、位相シフタ３３の位相シフト量とバイアス電圧供給部３５のバイアス電圧を制御する。モニタ値と位相シフト量およびバイアス電圧の関係は後述する。
【００２９】
次に、上記のように構成された光パルス発生装置１の動作を説明する。
光源１０により発生された光は、光周波数コム発生器２０のマッハツェンダー型光変調器２１へ入力される。マッハツェンダー型光変調器２１において、この光は、入力導波路２１１から分岐導波路２１２Ａ，２１２Ｂへ分岐されて、各分岐導波路中を伝搬する。このとき、分岐導波路２１２Ａ，２１２Ｂを伝搬している間に、伝搬光は、変調電極２１４Ａ，２１４Ｂ及びバイアス電極２１５からの電界に応じて位相変化を受ける。そして、この位相変化を受けた光は、出力導波路２１３で再び合波される。
【００３０】
ここで、マッハツェンダー型光変調器２１への入力光の振幅と周波数をそれぞれＥ０，ω０とし、分岐導波路２１２Ａと２１２Ｂにおいて伝搬光が受ける位相変化をそれぞれθ１，θ２とすると、出力導波路２１３で合波後の光、すなわち光周波数コム発生器２０の出力光（マッハツェンダー型光変調器２１の出力光）の振幅の時間変化Ｅ（ｔ）は、次式（１）のように表される。
Ｅ（ｔ）＝Ｅ０［ｓｉｎ（ω０ｔ＋θ１）＋ｓｉｎ（ω０ｔ＋θ２）］／２ …（１）
【００３１】
但し、
θ１＝Ａ１ｓｉｎ（ωｍｔ）＋Ｂ１ …（２）
θ２＝Ａ２ｓｉｎ（ωｍｔ）＋Ｂ２ …（３）
ωｍ＝２πｆｍ …（４）
Ａ１：変調電極２１４Ａにより分岐導波路２１２Ａの伝搬光へ与えられる変調の振幅
Ａ２：変調電極２１４Ｂにより分岐導波路２１２Ｂの伝搬光へ与えられる変調の振幅
Ｂ１：バイアス電極２１５により分岐導波路２１２Ａの伝搬光へ与えられる位相
Ｂ２：バイアス電極２１５により分岐導波路２１２Ｂの伝搬光へ与えられる位相
ｆｍ：変調信号発生部２２Ａ，２２Ｂが発生する変調信号の変調周波数
である。
【００３２】
上式（１）から、光周波数コム発生器２０の出力光のパワーＰ（ｔ）と周波数ω（ｔ）は、それぞれ次式（５），（６）のように表すことができる。
Ｐ（ｔ）＝Ｐ０［１＋ｃｏｓ｛ΔＡｓｉｎ（ωｍｔ）＋Δθ｝］／２ …（５）
ω（ｔ）＝ω０＋ωｍＡｓｉｎ（ωｍｔ） …（６）
但し、
ΔＡ＝Ａ１−Ａ２ …（７）
Δθ＝Ｂ１−Ｂ２ …（８）
Ａ＝（Ａ１＋Ａ２）／２ …（９）
である。また、Ｐ０はマッハツェンダー型光変調器２１への入力光のパワーである。
【００３３】
図２に、Δθが変化した場合における、光周波数コム発生器２０の出力光のパワーＰ（ｔ）と周波数ω（ｔ）の振る舞いを示す。但し、図２は、ｆｍ＝１０ＧＨｚ、Ａ＝２．７５π、ΔＡ＝０．５π（Ａ１＝３．５π，Ａ２＝３π）とした計算例である。この図から分かるように、Δθ＝０．５πのときは歪みのない連続した光パルスが得られるが、Δθが０．５πからずれると、光パルスのピークが下がるとともに光パルスのボトムが持ち上がり、光パルスの波形に歪みが生じる。また、各光パルスは、光パルスの先端から末端に向かって周波数が増加しており、正のチャープがかかっている。
【００３４】
また、図３に、ΔＡが変化した場合における、光周波数コム発生器２０の出力光のパワーＰ（ｔ）と周波数ω（ｔ）の振る舞いを示す。但し、図３は、ｆｍ＝１０ＧＨｚ、Ａ＝３π、Δθ＝０．５πとした計算例である。この図から分かるように、ΔＡ＝０．５πのときは歪みのない連続した光パルスが得られるが、ΔＡが０．５πからずれると、図２と同様に、光パルスのピークが下がるとともに光パルスのボトムが持ち上がり、光パルスの波形に歪みが生じる。
【００３５】
図２及び図３から、次式（１０），（１１）が、歪みのない理想的な正チャープの光パルスが得られる（周波数軸上で見ると平坦な光周波数コムが実現される）条件であることが分かる（特許文献１参照）。
ΔＡ＝０．５π …（１０）
Δθ＝０．５π …（１１）
【００３６】
以上のように、光周波数コム発生器２０の出力光は、式（１０）及び式（１１）の最適条件が満たされている場合には、歪みのない光パルスとなるが、最適条件からずれた場合には、著しく歪みの大きい光パルスとなってしまう。このような歪みの大きい光パルスを直接、分散補償器４０によりパルス圧縮しても、きれいな（歪みのない）光パルスは得られない。そこで、本光パルス発生装置１は、光ゲートスイッチ３０を用いて、式（１０）及び式（１１）の最適条件からずれた場合においても歪みが小さくなるように光パルスを整形してから、整形後の光パルスを分散補償器４０へ入力する構成としている。
【００３７】
すなわち、本光パルス発生装置１の光ゲートスイッチ３０では、変調信号発生部３２により発生させた周波数ｆｍ／２の変調信号の位相を位相シフタ３３によって調整し、この位相調整された変調信号でマッハツェンダー型光変調器３１を変調駆動する。位相シフタ３３は、光周波数コム発生器２０からの光パルスが正のチャープを有する（周波数ω（ｔ）が時間とともに増加する）時間領域においてマッハツェンダー型光変調器３１が入力光を透過させる状態となり、光周波数コム発生器２０からの光パルスが負のチャープを有する（周波数ω（ｔ）が時間とともに減少する）時間領域においてマッハツェンダー型光変調器３１が入力光を遮断又は減衰させる状態となるように、変調信号の位相を調整する。
【００３８】
図４に、上記のように位相調整された変調信号で駆動されるマッハツェンダー型光変調器３１の透過特性を、曲線Ｃで示す。なお、図４において曲線Ｃ以外の曲線は図２に表された曲線と同じものである。同図から理解されるように、マッハツェンダー型光変調器３１（光ゲートスイッチ３０）は、光周波数コム発生器２０からの光パルスのピーク近傍の時間領域で開（高透過率）となり光パルス間の谷となる部分の時間領域で閉（低透過率）となるゲートとして機能する。そのため、光周波数コム発生器２０からの光パルスは、マッハツェンダー型光変調器３１（光ゲートスイッチ３０）を通過することによって、光パルス間の谷の真ん中に近い部分ほど光パワーが相対的に大きく減衰し、その結果、光パルスの波形が整形されることになる。
【００３９】
図６に、Δθが変化した場合における、光ゲートスイッチ３０の出力光のパワーＰ（ｔ）の振る舞いを示す。図２と比較すると、Δθが式（１１）の最適条件からずれたとしても、光パルスの波形は、Δθが最適条件を満たしている時の波形から大きくは変動していないことが分かる。
【００４０】
また、図７に、ΔＡが変化した場合における、光ゲートスイッチ３０の出力光のパワーＰ（ｔ）の振る舞いを示す。図３と比較すると、ΔＡが式（１０）の最適条件からずれたとしても、光パルスの波形は、ΔＡが最適条件を満たしている時の波形から大きくは変動していないことが分かる。
【００４１】
このように、本光パルス発生装置１では、光ゲートスイッチ３０の作用により、式（１０）及び式（１１）の最適条件が満たされていない場合においても、光パルスの歪みが極めて小さく低減されている。
【００４２】
ここで、位相シフタ３３による変調信号の位相調整量は、次のようにして制御を行う。図４において、マッハツェンダー型光変調器３１の透過特性を表す曲線Ｃが、図の状態よりも図中右側又は左側にずれていたとする。このとき、曲線Ｃが右又は左にずれて光パルスのピークのタイミングとマッハツェンダー型光変調器３１の透過率が最大になるタイミングが一致しなくなることによって、光ゲートスイッチ３０から出力される光パルスは、そのパワーが全体的に低下する。光ゲートスイッチ３０から出力される光パルスのパワーが最大となるのは、光パルスのピークのタイミングとマッハツェンダー型光変調器３１の透過率が最大になるタイミングが一致している図４の状態である。したがって、光パワーモニタ５０によるモニタ値を光ゲートスイッチ制御部６０により監視して、そのモニタ値が最大値となるように位相シフタ３３の位相調整量を制御することで、図４の状態を実現することができる。
【００４３】
また、マッハツェンダー型光変調器３１のバイアス条件がずれると、マッハツェンダー型光変調器３１の透過特性は、例えば図５の曲線Ｃ’のように変化し、上記と同様に、光ゲートスイッチ３０から出力される光パルスのパワーが全体的に低下してしまう。この場合にも、光パワーモニタ５０のモニタ値が最大値となるようにバイアス電圧供給部３５のバイアス電圧を制御することで、図４の状態を実現することができる。なお、図５において曲線Ｃ’以外の曲線は図２に表された曲線と同じものである。
【００４４】
以上のように歪みが小さくなるように波形整形された光ゲートスイッチ３０からの光パルスは、分散補償器４０へ入力されてパルス圧縮される。光ゲートスイッチ３０からの光パルスは上述のとおり正のチャープを持っている。この光パルスをパルス圧縮するために、分散補償器４０として、長波長（低周波数）の光成分（光パルスの前半部分）に対する群速度が大きく、短波長（高周波数）の光成分（光パルスの後半部分）に対する群速度が小さい分散特性を有した光ファイバを採用する。これにより、図６，図７に示された光パルスはさらに先鋭化されて、図８に示すような波形となる。
【００４５】
なお、光パルス間の谷の部分における光は負のチャープを持っているので、上記の分散補償器４０を通過すると光パルスを広げる方向に寄与することになる。図２を見ると、Δθ＝０．５πの最適条件が満たされている光パルスにおいても、この負チャープの時間領域で光パワーが十分に小さくなっていないために、分散補償器４０を通過後に、光パルスは、図８に示されるように光パルスの裾野部分にペデスタルを含んだものとなってしまう。一方、光ゲートスイッチ３０を用いて波形整形した光パルスは、図６に示されるように、Δθ＝０．５πの最適条件において負チャープの時間領域での光パワーが図２よりもさらに小さく抑圧されているために、分散補償器４０を通過後に、光パルスの裾野部分のペデスタルは図８に示されるとおり顕在化することがない。このように、本光パルス発生装置１を用いることで、式（１０），（１１）の最適条件が満たされている場合において、光パルスのノイズ（ペデスタル）がより一層低減される効果も得られる。
【００４６】
図９〜図１２に、光ゲートスイッチ３０を用いた本光パルス発生装置１および光ゲートスイッチ３０を用いない従来の光パルス発生装置のそれぞれについて、ΔＡとΔθが変動した場合の出力パルス波形を示す。
【００４７】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、光周波数コム発生器２０の駆動条件として、式（１０），式（１１）に代えて、次式（１２）を用いてもよい（特許文献１参照）。
ΔＡ＋Δθ＝π …（１２）
また、例えばΔＡ＝０．５π，Δθ＝１．５πの駆動条件を用いると、光周波数コム発生器２０からは、光パルスの先端から末端に向かって周波数が減少する負チャープのかかった光パルスが出力される。この場合には、分散補償器４０として、上述したものとは逆の分散特性を持ったものを採用すればよい。
【００４８】
また、光ゲートスイッチ３０のマッハツェンダー型光変調器３１には、プッシュプル駆動方式を適用することが好ましい。プッシュプル駆動方式を用いた場合、２つの分岐導波路における位相変化量は、絶対値が等しく符号が反対となるため、マッハツェンダー型光変調器３１によって光パルスに付加されるチャープはゼロになる。よって、マッハツェンダー型光変調器３１での変調が分散補償器４０でのパルス圧縮に影響を及ぼさず、光パルスの波形劣化を低減できる。
【符号の説明】
【００４９】
１…光パルス発生装置 １０…光源 ２０…光周波数コム発生器 ３０…光ゲートスイッチ ４０…分散補償器 ５０…光パワーモニタ ６０…光ゲートスイッチ制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光パルス発生装置及び光パルス発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光パルスを発生させる技術として、光を変調して多数の高次周波数成分からなる光周波数コムを作り出すことにより、光をパルス化させる方法が知られている。特許文献１には、この光周波数コムの平坦度を向上させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４８６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法によれば、変調の振幅と位相をある最適条件に設定することで、光周波数コムの平坦度及び変換効率を向上させることが可能である。しかしながら、光変調器において変調の振幅や位相が変動してその動作条件が上記最適条件から外れてしまうと、光周波数コムの平坦度及び変換効率が低下してしまう結果、光パルスがなまってしまうという問題がある。また、上記の最適条件で駆動している場合であっても、パルスの裾野にペデスタルと呼ばれるノイズ成分が生じるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、変調時の動作条件が変動した場合における光パルスの波形劣化を抑制すること、また、ノイズ成分の小さい光パルスを発生させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の光パルス発生装置は、光周波数が増加方向に変化する第１の時間領域と減少方向に変化する第２の時間領域が交互に繰り返され、前記第１及び第２の時間領域の一方の時間領域で大きい光パワーを有し他方の時間領域で小さい光パワーを有する連続した光パルス列を発生させる光パルス発生部と、前記光パルス発生部からの光が入射され、前記一方の時間領域で前記入射光を透過させ前記他方の時間領域で前記入射光を遮断又は減衰させる光制御部と、前記光制御部からの光が入射され、前記一方の時間領域の光をパルス圧縮する光パルス圧縮部と、を備える。
【０００７】
また、本発明の光パルス発生装置は、上記の光パルス発生装置において、前記光制御部はマッハツェンダー型光変調器である。
【０００８】
また、本発明の光パルス発生装置は、上記の光パルス発生装置において、前記光制御部はプッシュプル駆動されるマッハツェンダー型光変調器である。
【０００９】
また、本発明の光パルス発生装置は、上記の光パルス発生装置において、前記マッハツェンダー型光変調器によって変調された光のパワーをモニタするモニタ部と、前記モニタされた光パワーが最大となるように前記マッハツェンダー型光変調器における変調信号の位相を調整する位相調整部と、を備える。
【００１０】
また、本発明の光パルス発生装置は、上記の光パルス発生装置において、前記マッハツェンダー型光変調器はＬＮ基板上に光導波路と変調電極が形成されてなるＬＮ変調器である。
【００１１】
また、本発明の光パルス発生方法は、光周波数が増加方向に変化する第１の時間領域と減少方向に変化する第２の時間領域が交互に繰り返され、前記第１及び第２の時間領域の一方の時間領域で大きい光パワーを有し他方の時間領域で小さい光パワーを有する連続した光パルス列を発生させる光パルス発生過程と、前記光パルス列に対して、前記一方の時間領域で前記入射光を透過させ前記他方の時間領域で前記入射光を遮断又は減衰させる光制御過程と、前記光制御過程を経た後の光に対して、前記一方の時間領域の光をパルス圧縮する光パルス圧縮過程と、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、変調時の動作条件が変動した場合における光パルスの波形劣化を抑制することができ、また、ノイズ成分の小さい光パルスを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態による光パルス発生装置の構成を示す図である。
【図２】Δθが変化した場合における、光周波数コム発生器２０の出力光のパワーＰ（ｔ）と周波数ω（ｔ）の振る舞いを示す図である。
【図３】ΔＡが変化した場合における、光周波数コム発生器２０の出力光のパワーＰ（ｔ）と周波数ω（ｔ）の振る舞いを示す図である。
【図４】マッハツェンダー型光変調器３１の透過特性（変調信号が位相調整された場合）を示す図である。
【図５】マッハツェンダー型光変調器３１の透過特性（バイアス条件がずれた場合）を示す図である。
【図６】Δθが変化した場合における、光ゲートスイッチ３０の出力光のパワーＰ（ｔ）の振る舞いを示す図である。
【図７】ΔＡが変化した場合における、光ゲートスイッチ３０の出力光のパワーＰ（ｔ）の振る舞いを示す図である。
【図８】分散補償器４０を通過した後の光パルスの波形を示す図である。
【図９】Δθが変化した場合における、分散補償器４０を通過した後の光パルスの波形（光ゲートスイッチ３０あり）を示す図である。
【図１０】ΔＡが変化した場合における、分散補償器４０を通過した後の光パルスの波形（光ゲートスイッチ３０あり）を示す図である。
【図１１】Δθが変化した場合における、分散補償器４０を通過した後の光パルスの波形（光ゲートスイッチ３０なし）を示す図である。
【図１２】ΔＡが変化した場合における、分散補償器４０を通過した後の光パルスの波形（光ゲートスイッチ３０なし）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の実施形態による光パルス発生装置１の構成を示す図である。
【００１５】
光パルス発生装置１は、光源１０、光周波数コム発生器（光パルス発生部）２０、光ゲートスイッチ（光制御部）３０、分散補償器（光パルス圧縮部）４０、光パワーモニタ（モニタ部）５０、及び光ゲートスイッチ制御部６０を備える。
また、光周波数コム発生器２０は、マッハツェンダー型光変調器２１、変調信号発生部２２Ａ，２２Ｂ、増幅器２３、可変増幅器２４、及びバイアス電圧供給部２５を備える。
また、光ゲートスイッチ３０は、マッハツェンダー型光変調器３１、変調信号発生部３２、位相シフタ（位相調整部）３３、可変増幅器３４、及びバイアス電圧供給部３５を備える。
【００１６】
光源１０は、例えばレーザ光源であり、所定波長の連続光を発生させる。光源１０の出射端は、例えば光ファイバによって、マッハツェンダー型光変調器２１の入力導波路２１１と接続されている。
【００１７】
マッハツェンダー型光変調器２１は、入力導波路２１１、２つの分岐導波路２１２Ａ，２１２Ｂ、出力導波路２１３、変調電極２１４Ａ，２１４Ｂ、及びバイアス電極２１５を有する。分岐導波路２１２Ａ及び２１２Ｂは、それぞれ入力導波路２１１と出力導波路２１３に接続されている。入力導波路２１１、分岐導波路２１２Ａ，２１２Ｂ、及び出力導波路２１３により、マッハツェンダー干渉計が構成される。変調電極２１４Ａは、分岐導波路２１２Ａ上に、また変調電極２１４Ｂは、分岐導波路２１２Ａ上若しくは２１２Ｂ上のいずれか、又はその両方に、それぞれ形成されている。バイアス電極２１５は、分岐導波路２１２Ｂ上に形成されている。このマッハツェンダー型光変調器２１は、例えば、ＺカットＬＮ基板上に各導波路と各電極を形成したＬＮ変調器を用いることができる。この構成により、マッハツェンダー型光変調器２１は、２つの分岐導波路２１２Ａ，２１２Ｂを伝搬する光が受ける位相を独立に制御可能である。
【００１８】
変調信号発生部２２Ａ，２２Ｂは、所定の周波数の変調信号（例えば正弦波）を発生させる。２つの変調信号発生部２２Ａ，２２Ｂが発生させる変調信号の位相は、互いに同期がとられているものとする。変調信号発生部２２Ａの出力部は、増幅器２３に、また変調信号発生部２２Ｂの出力部は、可変増幅器２４に、それぞれ接続されている。なお、変調信号発生部を１つだけ用い、この変調信号発生部からの変調信号を分岐して増幅器２３と可変増幅器２４に入力する構成としてもよい。
【００１９】
増幅器２３は、所定の増幅率で変調信号発生部２２Ａからの変調信号を増幅する。増幅器２３の出力部は、マッハツェンダー型光変調器２１の変調電極２１４Ａに接続されている。可変増幅器２４は、所定の増幅率で変調信号発生部２２Ｂからの変調信号を増幅する。可変増幅器２４の出力部は、マッハツェンダー型光変調器２１の変調電極２１４Ｂに接続されている。増幅器２３と可変増幅器２４の増幅率は、それぞれ、変調電極２１４Ａ，２１４Ｂに印加される変調信号の振幅が後述する式（１０）の条件を満たすように、設定がなされている。
【００２０】
バイアス電圧供給部２５は、マッハツェンダー型光変調器２１にバイアス電圧を供給する。このバイアス電圧は、後述する式（１１）の条件が満たされるように、設定がなされている。バイアス電圧供給部２５の出力部は、マッハツェンダー型光変調器２１のバイアス電極２１５に接続されている。
【００２１】
マッハツェンダー型光変調器３１は、入力導波路３１１、２つの分岐導波路３１２Ａ，３１２Ｂ、出力導波路３１３、変調電極３１４、及びバイアス電極３１５を有する。入力導波路３１１は、マッハツェンダー型光変調器２１の出力導波路２１３に接続されている。分岐導波路３１２Ａ及び３１２Ｂは、それぞれ入力導波路３１１と出力導波路３１３に接続されている。入力導波路３１１、分岐導波路３１２Ａ，３１２Ｂ、及び出力導波路３１３により、マッハツェンダー干渉計が構成される。変調電極３１４は、分岐導波路３１２Ａと３１２Ｂの中間に形成されている。バイアス電極３１５は、分岐導波路３１２Ｂ上に形成されている。このマッハツェンダー型光変調器３１は、例えば、ＸカットＬＮ基板上に各導波路と各電極を形成したＬＮ変調器を用いることができる。この構成により、マッハツェンダー型光変調器３１は、プッシュプル駆動が可能である。なお、プッシュプル駆動が可能な他の電極構成を用いてもよい。
【００２２】
変調信号発生部３２は、マッハツェンダー型光変調器２１の変調信号発生部２２Ａ，２２Ｂが発生させる変調信号の２分の１の周波数を持ち、位相がこの変調信号と同期した変調信号（例えば正弦波）を発生させる。変調信号発生部３２の出力部は、位相シフタ３３に接続されている。なお、変調信号発生部２２Ａ（または２２Ｂ）からの変調信号を分岐し、分岐後の変調信号を２分の１に分周して位相シフタ３３に入力する構成としてもよい。
【００２３】
位相シフタ３３は、光ゲートスイッチ制御部６０からの制御を受けて、変調信号発生部３２から出力された変調信号の位相をシフトさせる。位相シフタ３３の出力部は、可変増幅器３４に接続されている。
【００２４】
可変増幅器３４は、所定の増幅率で位相シフタ３３からの変調信号を増幅する。可変増幅器３４の出力部は、マッハツェンダー型光変調器３１の変調電極３１４に接続されている。
【００２５】
バイアス電圧供給部３５は、光ゲートスイッチ制御部６０からの制御を受けて、マッハツェンダー型光変調器３１にバイアス電圧を供給する。バイアス電圧供給部３５の出力部は、マッハツェンダー型光変調器３１のバイアス電極３１５に接続されている。
【００２６】
分散補償器４０は、所定（後述）の分散特性を有しており、入力された光パルスを圧縮して出力する。分散補償器４０の入力部は、マッハツェンダー型光変調器３１の出力導波路３１３に接続されている。この分散補償器４０として、例えば、分散が上記所定の特性を持った光ファイバを用いることができるが、光ファイバ以外の光学素子を用いてもよい。
【００２７】
光パワーモニタ５０は、マッハツェンダー型光変調器３１の後段（出力側）に設けられた分岐部７０（光カプラ等）によって取り出された、マッハツェンダー型光変調器３１からの出力光を受光して、そのパワーをモニタする。光パワーモニタ５０は、そのモニタ値を光ゲートスイッチ制御部６０へ出力する。
【００２８】
光ゲートスイッチ制御部６０は、光パワーモニタ５０からのモニタ値に基づいて、位相シフタ３３の位相シフト量とバイアス電圧供給部３５のバイアス電圧を制御する。モニタ値と位相シフト量およびバイアス電圧の関係は後述する。
【００２９】
次に、上記のように構成された光パルス発生装置１の動作を説明する。
光源１０により発生された光は、光周波数コム発生器２０のマッハツェンダー型光変調器２１へ入力される。マッハツェンダー型光変調器２１において、この光は、入力導波路２１１から分岐導波路２１２Ａ，２１２Ｂへ分岐されて、各分岐導波路中を伝搬する。このとき、分岐導波路２１２Ａ，２１２Ｂを伝搬している間に、伝搬光は、変調電極２１４Ａ，２１４Ｂ及びバイアス電極２１５からの電界に応じて位相変化を受ける。そして、この位相変化を受けた光は、出力導波路２１３で再び合波される。
【００３０】
ここで、マッハツェンダー型光変調器２１への入力光の振幅と周波数をそれぞれＥ０，ω０とし、分岐導波路２１２Ａと２１２Ｂにおいて伝搬光が受ける位相変化をそれぞれθ１，θ２とすると、出力導波路２１３で合波後の光、すなわち光周波数コム発生器２０の出力光（マッハツェンダー型光変調器２１の出力光）の振幅の時間変化Ｅ（ｔ）は、次式（１）のように表される。
Ｅ（ｔ）＝Ｅ０［ｓｉｎ（ω０ｔ＋θ１）＋ｓｉｎ（ω０ｔ＋θ２）］／２ …（１）
【００３１】
但し、
θ１＝Ａ１ｓｉｎ（ωｍｔ）＋Ｂ１ …（２）
θ２＝Ａ２ｓｉｎ（ωｍｔ）＋Ｂ２ …（３）
ωｍ＝２πｆｍ …（４）
Ａ１：変調電極２１４Ａにより分岐導波路２１２Ａの伝搬光へ与えられる変調の振幅
Ａ２：変調電極２１４Ｂにより分岐導波路２１２Ｂの伝搬光へ与えられる変調の振幅
Ｂ１：バイアス電極２１５により分岐導波路２１２Ａの伝搬光へ与えられる位相
Ｂ２：バイアス電極２１５により分岐導波路２１２Ｂの伝搬光へ与えられる位相
ｆｍ：変調信号発生部２２Ａ，２２Ｂが発生する変調信号の変調周波数
である。
【００３２】
上式（１）から、光周波数コム発生器２０の出力光のパワーＰ（ｔ）と周波数ω（ｔ）は、それぞれ次式（５），（６）のように表すことができる。
Ｐ（ｔ）＝Ｐ０［１＋ｃｏｓ｛ΔＡｓｉｎ（ωｍｔ）＋Δθ｝］／２ …（５）
ω（ｔ）＝ω０＋ωｍＡｓｉｎ（ωｍｔ） …（６）
但し、
ΔＡ＝Ａ１−Ａ２ …（７）
Δθ＝Ｂ１−Ｂ２ …（８）
Ａ＝（Ａ１＋Ａ２）／２ …（９）
である。また、Ｐ０はマッハツェンダー型光変調器２１への入力光のパワーである。
【００３３】
図２に、Δθが変化した場合における、光周波数コム発生器２０の出力光のパワーＰ（ｔ）と周波数ω（ｔ）の振る舞いを示す。但し、図２は、ｆｍ＝１０ＧＨｚ、Ａ＝２．７５π、ΔＡ＝０．５π（Ａ１＝３．５π，Ａ２＝３π）とした計算例である。この図から分かるように、Δθ＝０．５πのときは歪みのない連続した光パルスが得られるが、Δθが０．５πからずれると、光パルスのピークが下がるとともに光パルスのボトムが持ち上がり、光パルスの波形に歪みが生じる。また、各光パルスは、光パルスの先端から末端に向かって周波数が増加しており、正のチャープがかかっている。
【００３４】
また、図３に、ΔＡが変化した場合における、光周波数コム発生器２０の出力光のパワーＰ（ｔ）と周波数ω（ｔ）の振る舞いを示す。但し、図３は、ｆｍ＝１０ＧＨｚ、Ａ＝３π、Δθ＝０．５πとした計算例である。この図から分かるように、ΔＡ＝０．５πのときは歪みのない連続した光パルスが得られるが、ΔＡが０．５πからずれると、図２と同様に、光パルスのピークが下がるとともに光パルスのボトムが持ち上がり、光パルスの波形に歪みが生じる。
【００３５】
図２及び図３から、次式（１０），（１１）が、歪みのない理想的な正チャープの光パルスが得られる（周波数軸上で見ると平坦な光周波数コムが実現される）条件であることが分かる（特許文献１参照）。
ΔＡ＝０．５π …（１０）
Δθ＝０．５π …（１１）
【００３６】
以上のように、光周波数コム発生器２０の出力光は、式（１０）及び式（１１）の最適条件が満たされている場合には、歪みのない光パルスとなるが、最適条件からずれた場合には、著しく歪みの大きい光パルスとなってしまう。このような歪みの大きい光パルスを直接、分散補償器４０によりパルス圧縮しても、きれいな（歪みのない）光パルスは得られない。そこで、本光パルス発生装置１は、光ゲートスイッチ３０を用いて、式（１０）及び式（１１）の最適条件からずれた場合においても歪みが小さくなるように光パルスを整形してから、整形後の光パルスを分散補償器４０へ入力する構成としている。
【００３７】
すなわち、本光パルス発生装置１の光ゲートスイッチ３０では、変調信号発生部３２により発生させた周波数ｆｍ／２の変調信号の位相を位相シフタ３３によって調整し、この位相調整された変調信号でマッハツェンダー型光変調器３１を変調駆動する。位相シフタ３３は、光周波数コム発生器２０からの光パルスが正のチャープを有する（周波数ω（ｔ）が時間とともに増加する）時間領域においてマッハツェンダー型光変調器３１が入力光を透過させる状態となり、光周波数コム発生器２０からの光パルスが負のチャープを有する（周波数ω（ｔ）が時間とともに減少する）時間領域においてマッハツェンダー型光変調器３１が入力光を遮断又は減衰させる状態となるように、変調信号の位相を調整する。
【００３８】
図４に、上記のように位相調整された変調信号で駆動されるマッハツェンダー型光変調器３１の透過特性を、曲線Ｃで示す。なお、図４において曲線Ｃ以外の曲線は図２に表された曲線と同じものである。同図から理解されるように、マッハツェンダー型光変調器３１（光ゲートスイッチ３０）は、光周波数コム発生器２０からの光パルスのピーク近傍の時間領域で開（高透過率）となり光パルス間の谷となる部分の時間領域で閉（低透過率）となるゲートとして機能する。そのため、光周波数コム発生器２０からの光パルスは、マッハツェンダー型光変調器３１（光ゲートスイッチ３０）を通過することによって、光パルス間の谷の真ん中に近い部分ほど光パワーが相対的に大きく減衰し、その結果、光パルスの波形が整形されることになる。
【００３９】
図６に、Δθが変化した場合における、光ゲートスイッチ３０の出力光のパワーＰ（ｔ）の振る舞いを示す。図２と比較すると、Δθが式（１１）の最適条件からずれたとしても、光パルスの波形は、Δθが最適条件を満たしている時の波形から大きくは変動していないことが分かる。
【００４０】
また、図７に、ΔＡが変化した場合における、光ゲートスイッチ３０の出力光のパワーＰ（ｔ）の振る舞いを示す。図３と比較すると、ΔＡが式（１０）の最適条件からずれたとしても、光パルスの波形は、ΔＡが最適条件を満たしている時の波形から大きくは変動していないことが分かる。
【００４１】
このように、本光パルス発生装置１では、光ゲートスイッチ３０の作用により、式（１０）及び式（１１）の最適条件が満たされていない場合においても、光パルスの歪みが極めて小さく低減されている。
【００４２】
ここで、位相シフタ３３による変調信号の位相調整量は、次のようにして制御を行う。図４において、マッハツェンダー型光変調器３１の透過特性を表す曲線Ｃが、図の状態よりも図中右側又は左側にずれていたとする。このとき、曲線Ｃが右又は左にずれて光パルスのピークのタイミングとマッハツェンダー型光変調器３１の透過率が最大になるタイミングが一致しなくなることによって、光ゲートスイッチ３０から出力される光パルスは、そのパワーが全体的に低下する。光ゲートスイッチ３０から出力される光パルスのパワーが最大となるのは、光パルスのピークのタイミングとマッハツェンダー型光変調器３１の透過率が最大になるタイミングが一致している図４の状態である。したがって、光パワーモニタ５０によるモニタ値を光ゲートスイッチ制御部６０により監視して、そのモニタ値が最大値となるように位相シフタ３３の位相調整量を制御することで、図４の状態を実現することができる。
【００４３】
また、マッハツェンダー型光変調器３１のバイアス条件がずれると、マッハツェンダー型光変調器３１の透過特性は、例えば図５の曲線Ｃ’のように変化し、上記と同様に、光ゲートスイッチ３０から出力される光パルスのパワーが全体的に低下してしまう。この場合にも、光パワーモニタ５０のモニタ値が最大値となるようにバイアス電圧供給部３５のバイアス電圧を制御することで、図４の状態を実現することができる。なお、図５において曲線Ｃ’以外の曲線は図２に表された曲線と同じものである。
【００４４】
以上のように歪みが小さくなるように波形整形された光ゲートスイッチ３０からの光パルスは、分散補償器４０へ入力されてパルス圧縮される。光ゲートスイッチ３０からの光パルスは上述のとおり正のチャープを持っている。この光パルスをパルス圧縮するために、分散補償器４０として、長波長（低周波数）の光成分（光パルスの前半部分）に対する群速度が大きく、短波長（高周波数）の光成分（光パルスの後半部分）に対する群速度が小さい分散特性を有した光ファイバを採用する。これにより、図６，図７に示された光パルスはさらに先鋭化されて、図８に示すような波形となる。
【００４５】
なお、光パルス間の谷の部分における光は負のチャープを持っているので、上記の分散補償器４０を通過すると光パルスを広げる方向に寄与することになる。図２を見ると、Δθ＝０．５πの最適条件が満たされている光パルスにおいても、この負チャープの時間領域で光パワーが十分に小さくなっていないために、分散補償器４０を通過後に、光パルスは、図８に示されるように光パルスの裾野部分にペデスタルを含んだものとなってしまう。一方、光ゲートスイッチ３０を用いて波形整形した光パルスは、図６に示されるように、Δθ＝０．５πの最適条件において負チャープの時間領域での光パワーが図２よりもさらに小さく抑圧されているために、分散補償器４０を通過後に、光パルスの裾野部分のペデスタルは図８に示されるとおり顕在化することがない。このように、本光パルス発生装置１を用いることで、式（１０），（１１）の最適条件が満たされている場合において、光パルスのノイズ（ペデスタル）がより一層低減される効果も得られる。
【００４６】
図９〜図１２に、光ゲートスイッチ３０を用いた本光パルス発生装置１および光ゲートスイッチ３０を用いない従来の光パルス発生装置のそれぞれについて、ΔＡとΔθが変動した場合の出力パルス波形を示す。
【００４７】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、光周波数コム発生器２０の駆動条件として、式（１０），式（１１）に代えて、次式（１２）を用いてもよい（特許文献１参照）。
ΔＡ＋Δθ＝π …（１２）
また、例えばΔＡ＝０．５π，Δθ＝１．５πの駆動条件を用いると、光周波数コム発生器２０からは、光パルスの先端から末端に向かって周波数が減少する負チャープのかかった光パルスが出力される。この場合には、分散補償器４０として、上述したものとは逆の分散特性を持ったものを採用すればよい。
【００４８】
また、光ゲートスイッチ３０のマッハツェンダー型光変調器３１には、プッシュプル駆動方式を適用することが好ましい。プッシュプル駆動方式を用いた場合、２つの分岐導波路における位相変化量は、絶対値が等しく符号が反対となるため、マッハツェンダー型光変調器３１によって光パルスに付加されるチャープはゼロになる。よって、マッハツェンダー型光変調器３１での変調が分散補償器４０でのパルス圧縮に影響を及ぼさず、光パルスの波形劣化を低減できる。
【符号の説明】
【００４９】
１…光パルス発生装置 １０…光源 ２０…光周波数コム発生器 ３０…光ゲートスイッチ ４０…分散補償器 ５０…光パワーモニタ ６０…光ゲートスイッチ制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光周波数が増加方向に変化する第１の時間領域と減少方向に変化する第２の時間領域が交互に繰り返され、前記第１及び第２の時間領域の一方の時間領域で大きい光パワーを有し他方の時間領域で小さい光パワーを有する連続した光パルス列を発生させる光パルス発生部と、
前記光パルス発生部からの光が入射され、前記一方の時間領域で前記入射光を透過させ前記他方の時間領域で前記入射光を遮断又は減衰させる光制御部と、
前記光制御部からの光が入射され、前記一方の時間領域の光をパルス圧縮する光パルス圧縮部と、
を備える光パルス発生装置。
【請求項２】
前記光制御部はマッハツェンダー型光変調器である請求項１に記載の光パルス発生装置。
【請求項３】
前記光制御部はプッシュプル駆動されるマッハツェンダー型光変調器である請求項１に記載の光パルス発生装置。
【請求項４】
前記マッハツェンダー型光変調器によって変調された光のパワーをモニタするモニタ部と、
前記モニタされた光パワーが最大となるように前記マッハツェンダー型光変調器における変調信号の位相を調整する位相調整部と、
を備える請求項２又は請求項３に記載の光パルス発生装置。
【請求項５】
前記マッハツェンダー型光変調器はＬＮ基板上に光導波路と変調電極が形成されてなるＬＮ変調器である請求項２から請求項４のいずれか１の項に記載の光パルス発生装置。
【請求項６】
光周波数が増加方向に変化する第１の時間領域と減少方向に変化する第２の時間領域が交互に繰り返され、前記第１及び第２の時間領域の一方の時間領域で大きい光パワーを有し他方の時間領域で小さい光パワーを有する連続した光パルス列を発生させる光パルス発生過程と、
前記光パルス列に対して、前記一方の時間領域で前記入射光を透過させ前記他方の時間領域で前記入射光を遮断又は減衰させる光制御過程と、
前記光制御過程を経た後の光に対して、前記一方の時間領域の光をパルス圧縮する光パルス圧縮過程と、
を含む光パルス発生方法。
【請求項１】
光周波数が増加方向に変化する第１の時間領域と減少方向に変化する第２の時間領域が交互に繰り返され、前記第１及び第２の時間領域の一方の時間領域で大きい光パワーを有し他方の時間領域で小さい光パワーを有する連続した光パルス列を発生させる光パルス発生部と、
前記光パルス発生部からの光が入射され、前記一方の時間領域で前記入射光を透過させ前記他方の時間領域で前記入射光を遮断又は減衰させる光制御部と、
前記光制御部からの光が入射され、前記一方の時間領域の光をパルス圧縮する光パルス圧縮部と、
を備える光パルス発生装置。
【請求項２】
前記光制御部はマッハツェンダー型光変調器である請求項１に記載の光パルス発生装置。
【請求項３】
前記光制御部はプッシュプル駆動されるマッハツェンダー型光変調器である請求項１に記載の光パルス発生装置。
【請求項４】
前記マッハツェンダー型光変調器によって変調された光のパワーをモニタするモニタ部と、
前記モニタされた光パワーが最大となるように前記マッハツェンダー型光変調器における変調信号の位相を調整する位相調整部と、
を備える請求項２又は請求項３に記載の光パルス発生装置。
【請求項５】
前記マッハツェンダー型光変調器はＬＮ基板上に光導波路と変調電極が形成されてなるＬＮ変調器である請求項２から請求項４のいずれか１の項に記載の光パルス発生装置。
【請求項６】
光周波数が増加方向に変化する第１の時間領域と減少方向に変化する第２の時間領域が交互に繰り返され、前記第１及び第２の時間領域の一方の時間領域で大きい光パワーを有し他方の時間領域で小さい光パワーを有する連続した光パルス列を発生させる光パルス発生過程と、
前記光パルス列に対して、前記一方の時間領域で前記入射光を透過させ前記他方の時間領域で前記入射光を遮断又は減衰させる光制御過程と、
前記光制御過程を経た後の光に対して、前記一方の時間領域の光をパルス圧縮する光パルス圧縮過程と、
を含む光パルス発生方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−３２４３８（Ｐ２０１２−３２４３８Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６９３２６（Ｐ２０１０−１６９３２６）
【出願日】平成２２年７月２８日（２０１０．７．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人情報通信研究機構「高度通信・放送研究開発委託研究／近接テラヘルツセンサシステムのための超短パルス光源の研究開発」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１８３２６６）住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２８日（２０１０．７．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、独立行政法人情報通信研究機構「高度通信・放送研究開発委託研究／近接テラヘルツセンサシステムのための超短パルス光源の研究開発」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００１８３２６６）住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Ｆターム（参考）】
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