[发明专利]光脉冲成形器、光脉冲光源、超连续光发生装置及超连续光发生方法

说明书

技术领域

本发明涉及将光脉冲的时间波形压缩而得到所要求的波形的光脉冲 成形器、使用该压缩后的光脉冲的光脉冲光源、超连续光发生装置及超 连续光发生方法，尤其是涉及用于产生用于高速光通信系统的超短光脉 冲、或用于材料加工以外的用途的超短光脉冲的光脉冲成形器、其光脉 冲光源、超连续光发生装置及超连续光发生方法。

背景技术

最近，在高速大容量化的要求高的光通信领域，为实现更高速的处 理，时间幅度为数皮秒或其以下的超短光脉冲的利用正在被推进。超短 光脉冲在光通信中作为信息传送介质使用，通过将附加有信息的光脉冲 以数皮秒或其以下的短的时间间隔进行传送，可实现超高速传送。

另外，超短光脉冲作为具有短的时间幅度且高的能量的光脉冲，可 利用于加工物质或高精度地观测物质的特性，因此，寻求在该领域的新 的应用性，近年来积极进行了研究。

但是，作为直接产生超短光脉冲的方法，通常已知有下述方法：在 半导体激光二极管(LD)的施加电流上叠加信号，直接调制输出光的强 度；通过外调制器调制从LD输出的连续光(CW)的强度。但是，由于 LD本身、及用于产生成为调制信号的电信号的半导体、或外调制器的响 应速度有上限，因此，直接产生时间幅度为数皮秒以下的超短光脉冲是 非常难的。因此，研究了新的超短光脉冲发生方法，近年来作为其成果 已提出各种方法。

作为产生超短光脉冲的新的方法，提案有例如利用光纤的非线性效 应(Kerr效应)和色散效应，将成为种子的光脉冲的时间幅度进行压缩， 形成所想要的波形的方法。另外，下面，将压缩光脉冲的时间幅度形成 所想要的波形简称为“压缩光脉冲”或“光脉冲压缩”。几种已知的脉冲 压缩的方法中已知，光纤的色散值沿纵向方向减少的色散渐减光纤 (Dispersion decreasing fiber：DDF)、及将色散值为零的色散位移光纤 (Dispersion-shifted fiber：DSF)和单模光纤(SMF)交替连接而构成 的梳状色散分布光纤(Comb-like dispersion profiled fiber：CDPF)，通过 称作绝热孤子压缩的脉冲压缩方法可实现高品质的脉冲压缩。

在此所说的高品质脉冲是指，脉冲形状例如高精度地与sech型函数 一致，熄灭脉冲电平(是指在脉冲的边缘部分与其函数形式不一致，通 常比相对于时间延迟应衰减的函数值大的成分)、及频率啁啾(瞬时频率 的时间变化)的非线性等小的脉冲。其中，sech x＝2/(e^x+e^-x)。

但是，上述DDF在技术上难以实现所要求的特性，因低的成品率及 高的成本，在实用化方面处于困难的现状。

与之相对，CDPF由两种传输用光纤构成，因此，具有制造容易， 且还可以将成本抑制为较低的优点，正在期待其实用化。

另外，对于使用了DDF及CDPF的脉冲压缩，分别公开于下述非专 利文献1及2。另外，作为CDPF的发展形式，也提案有梳状分布光纤 (Comb-like profiled fiber：以下称作CPF)，其结构为使用色散减小到 可以忽视的程度，且非线性常数大的高非线性色散位移光纤(Highly  nonlinear dispersion-shifted fiber：HNL-DSF、或简称为Highly nonlinear  fiber；HNLF)代替DSF，将HNLF和SMF交替连接。该CPF可以以短 的光纤长度实现高的压缩效率，因此备受关注，非专利文献3中公开有 包含压缩器的设计方法的详细情况。

非专利文献1：S.V. Chernikov et al.，“Soliton pulse compression in  dispersion-decreasing fiber，”Opt.Lett.，Vol.18，No.7，pp.476-478(1993)。

非专利文献2：S.V.Chernikov et al.，“Comblike dispersion-profiled  fiber for soliton pulse train generation，”Opt.Lett.，Vol.19，No.8，pp.539-541， (1994)。