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JPS63261120A - Optical pulse generating circuit and spectrum characteristics measuring instrument - Google Patents

Optical pulse generating circuit and spectrum characteristics measuring instrument

Info

Publication number
JPS63261120A
JPS63261120A JP9453987A JP9453987A JPS63261120A JP S63261120 A JPS63261120 A JP S63261120A JP 9453987 A JP9453987 A JP 9453987A JP 9453987 A JP9453987 A JP 9453987A JP S63261120 A JPS63261120 A JP S63261120A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
light
optical pulse
filter
parallel beam
Prior art date
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Granted
Application number
JP9453987A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2791771B2 (en
Inventor
Yoshiaki Yamabayashi
由明 山林
Atsushi Takada
篤 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP62094539A priority Critical patent/JP2791771B2/en
Publication of JPS63261120A publication Critical patent/JPS63261120A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2791771B2 publication Critical patent/JP2791771B2/en
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Abstract

PURPOSE:To shorten a measurement time by cutting off an optical path of a wavelength component converged on a single focus by a waveguide. CONSTITUTION:A semiconductor laser 12 is driven by a driving circuit 11 including a modulating signal source and its light pulse output is made incident as a parallel beam on the optical circuit consisting of diffraction gratings 1 and 2, lenses 3 and 4, and a spatial distribution filter 5. The projection parallel beam light from this optical circuit is passed through an optical fiber 17 for optical compression and outputted as an output optical pulse. Consequently, the optical pulse outputted having nearly Lorentz waveform is diffracted by the diffraction grating and converged by the lens 3 and its focal plane goes to a Ferry plane of on optical frequency. This the filter 5 arranged in an optical frequency plane based upon said plane as position coordinates imposes modulation in a specific wavelength range. This modulated optical pulse is passed through the lens 4 and grating 2 to go to a parallel beam, which is passed through the fiber 17 for optical pulse compression and guided out as an output optical pulse having desired waveform.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、角度分散素子対を利用した任意の波形の超短
光パルスを発生する光パルス発生回路およびこの超短光
パルスを発生する半導体レーザのスペクトル特性測定装
置に関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical pulse generation circuit that generates ultrashort optical pulses of arbitrary waveforms using a pair of angular dispersion elements, and a semiconductor that generates the ultrashort optical pulses. The present invention relates to a laser spectral characteristic measuring device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

超短光パルスは大容量超高速光パルス伝送への応用だけ
でなく、高速光現象の観測方法の一つである光サンプリ
ング法におけるサンプリング光源として用いられる。
Ultrashort optical pulses are used not only for large-capacity, ultrahigh-speed optical pulse transmission, but also as sampling light sources in optical sampling, which is one of the methods for observing high-speed optical phenomena.

このような応用分野において望みの形状の波形を発生す
ることが必要であり、また、長距離大容量光ファイバ伝
送において、その光パルス光源となる半導体レーザのモ
ード安定性をさらに高めることが求められている。
In such application fields, it is necessary to generate a waveform with a desired shape, and in long-distance, high-capacity optical fiber transmission, it is required to further improve the mode stability of the semiconductor laser that serves as the optical pulse light source. ing.

長距離大容量光ファイバ伝送方式において光パルス光源
として用いられる単一モード半導体レーザのスペクトル
は厳密な意味では単一モードとはなっていない。はとん
どのレーザは方式要求を満たす単一モードを有している
が、ある一部のレーザは特定の温度、バイアス条件にお
いて主モードとは波長の異なる副モードが強く光る場合
がある。
The spectrum of a single-mode semiconductor laser used as an optical pulse light source in a long-distance, large-capacity optical fiber transmission system is not a single mode in the strict sense. Most lasers have a single mode that satisfies the system requirements, but in some lasers, a sub-mode with a wavelength different from the main mode may emit strong light under certain temperature and bias conditions.

この副モードの発振現象は発明者らの観測によれば、顧
繁におきる場合でも10−6程度の確率で発生するため
、平均パワーとしては非常に弱く、直流的なスペクトル
測定では把握することが困難であった。
According to the inventors' observations, this secondary mode oscillation phenomenon occurs with a probability of about 10-6 even if it occurs frequently, so the average power is very weak and cannot be detected by direct current spectrum measurement. was difficult.

しかし、方式上は10−12以上の確率で発生ずる副モ
ード発光を許容することはできない。
However, in terms of the method, it is not possible to allow sub-mode light emission which occurs with a probability of 10-12 or more.

そこで、この副モード発光現象の観測では、動的なスペ
クトル測定が必要となるが、従来は第2図に示す測定装
置によって半導体レーザの動的スペクトル測定を行って
いた。
Therefore, observation of this sub-mode emission phenomenon requires dynamic spectrum measurement, and conventionally, dynamic spectrum measurement of semiconductor lasers has been carried out using a measuring device shown in FIG.

第2図に示す半導体レーザのスペクトル測定装置は、信
号源を含む駆動回路11によって変調発振する半導体レ
ーザ12からの出力光を光ファイバ17で取り出して分
光器13に与え、この分光器13で分光されたスペクト
ル成分を光検出器14で検出し、カウンタ15で計数す
るものである。この半導体レーザ12は恒温槽16に入
れられており、方式上京められる温度領域にわたりその
半導体レーザの発振スペクトル成分が、計測できる。カ
ウンタ15は駆動回路11の信号源に同期し、入力パル
スでトリガされる構成であり、雑音による無用なトリガ
を避けるためトリガレヘルは主モードのパルスの半分程
度にする必要がある。なお、このカウンタ15は方式上
の伝送ビットレートのクロック周波数程度の帯域を持つ
パルスを測定することができるものである。
The semiconductor laser spectrum measuring device shown in FIG. 2 extracts output light from a semiconductor laser 12 modulated and oscillated by a drive circuit 11 including a signal source through an optical fiber 17 and supplies it to a spectrometer 13. The detected spectral components are detected by a photodetector 14 and counted by a counter 15. This semiconductor laser 12 is placed in a constant temperature bath 16, and the oscillation spectrum components of the semiconductor laser can be measured over a temperature range that can be measured by the method. The counter 15 is configured to be synchronized with the signal source of the drive circuit 11 and triggered by an input pulse, and in order to avoid unnecessary triggering due to noise, the trigger level needs to be about half of the main mode pulse. Note that this counter 15 is capable of measuring pulses having a band approximately equal to the clock frequency of the transmission bit rate in the system.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、このスペクトル測定装置では、分光器1
3の波長分解能を数オングストロームにしたうえで、測
定波長を走査し、主モード以外の波長領域でパルスが計
数されないことを確認する必要がある。この際方式上京
められる温度領域にわたり、光源温度を変化させる必要
があり、このような従来の半導体レーザのスペクトル測
定方法ではその測定に膨大な時間がかかる欠点があった
However, in this spectrum measurement device, the spectrometer 1
It is necessary to set the wavelength resolution of 3 to several angstroms, scan the measurement wavelength, and confirm that pulses are not counted in wavelength regions other than the main mode. In this case, it is necessary to change the light source temperature over the temperature range that can be measured by the method, and the conventional method for measuring the spectrum of a semiconductor laser has the disadvantage that the measurement takes an enormous amount of time.

また、分光器は、所望の波長成分を抽出することができ
るが、その他の成分は通常のレン□ズのような素子で集
光しても波長により異なった位置に焦点を結ぶので、こ
れらの波長成分を再び単一の焦点に集光さ一ザることは
できなかった。
In addition, a spectrometer can extract a desired wavelength component, but other components are focused at different positions depending on the wavelength even if they are focused with an element like a normal lens. It was not possible to refocus the wavelength components into a single focus.

この単一の焦点に集光しない問題を解決する方法として
、光検出器を多数ならべて異なった位置に焦点を結ぶ波
長成分の光を検出する方法が考えられるが、特性の揃っ
た光検出器を密に配置し、それらの膨大なチャネルの出
力信号を処理することは装置が複雑になり実現性が疑わ
しい。
One possible way to solve this problem of not focusing light on a single focal point is to use a large number of photodetectors arranged in a row to detect light with wavelength components that are focused at different positions. arranging them densely and processing the output signals of a huge number of channels would complicate the equipment and its feasibility is questionable.

分光器を使用しない方法としては、数十岬程度の厚さの
ファブリ・ペロー・エタロンを用いて特定の波長成分を
除去することはできるが、この波長を変化させるために
はエタロンの厚みを少なくとも半波長以上変化させねば
ならず、これが可能なエタロンは現在のところ存在しな
い。
As a method that does not use a spectrometer, it is possible to remove a specific wavelength component using a Fabry-Perot etalon with a thickness of several tens of capes, but in order to change this wavelength, the thickness of the etalon must be at least It is necessary to change the wavelength by more than half a wavelength, and there is currently no etalon that can do this.

また、超高速光パルスを発生するための半導体レーザか
らの光パルスの波形は、半導体レーザの物性値によって
定まり、はぼローレンツ形波形の光パルスとなっている
ので、測定やサンプリング等で必要とする波形の光パル
スは波形整形あるいは圧縮をおこなって必要な波形の光
パルスとして出力させる必要があった。
In addition, the waveform of the optical pulse from the semiconductor laser for generating ultrafast optical pulses is determined by the physical properties of the semiconductor laser, and the optical pulse has a roughly Lorentzian waveform, so it is necessary for measurements, sampling, etc. It was necessary to perform waveform shaping or compression to output the optical pulses with the desired waveforms.

とコロで、平行ビーム光のスペクトル成分を抽出する方
法として、回折格子で回折された入射光をレンズでその
単一の焦点に集光し、時間フーリ工成分を空間的に分散
し、この分散された波長成分をフィルタ等を用いて調整
して合成し、光パルスの波形整形を行う技術が提案され
た。
As a method for extracting the spectral components of a parallel beam of light, the incident light diffracted by a diffraction grating is focused on a single focal point by a lens, the temporal Fourier component is spatially dispersed, and this dispersion is A technique has been proposed in which the wavelength components are adjusted and synthesized using a filter, etc., and the waveform of the optical pulse is shaped.

文献、「分光器を用いた光パルスの整形」加木信行 江
馬−弘 清水冨士夫 田中俊−昭和62年3月30日 
応用物理学会関係連合講演会講演番号3O−ZG−1 本発明は、この回折格子とレンズを用いた光パルスの整
形技術を利用し、超高速光パルス発生回路において、任
意の波形の光パルスを得ることができる光パルス発生回
路および波長領域の走査を必要とせずに測定時間を短縮
する半導体レーザのスペクトル特性測定装置を提供する
ことを目的とする。
Literature, "Shaping of optical pulses using a spectrometer" Nobuyuki Kagi, Hiroshi Ema, Fujio Shimizu, Shun Tanaka - March 30, 1986
The present invention utilizes this optical pulse shaping technology using a diffraction grating and lens to generate optical pulses of arbitrary waveforms in an ultrahigh-speed optical pulse generation circuit. It is an object of the present invention to provide an optical pulse generation circuit that can be obtained and a semiconductor laser spectral characteristic measuring device that shortens measurement time without requiring wavelength region scanning.

〔問題点を解決するだめの手段〕[Failure to solve the problem]

第一の発明は、平行ビーみ光を発生する光パルス発生部
と、この平行ビーム光が入射され平行ビーム光が出射さ
れる角度分散素子対と、この出射される平行ビーム光の
光パルス圧縮を行う光ファイバとを備え、上記角度分散
素子対の光路中に特定スペクトルの光路を遮断する濾波
器が配置され、この濾波器に焦点を結像するレンズが設
&Jられたことを特徴とする。
The first invention includes an optical pulse generator that generates parallel beam light, a pair of angular dispersion elements into which the parallel beam light is incident and the parallel beam light is emitted, and optical pulse compression of the emitted parallel beam light. A filter is arranged in the optical path of the pair of angular dispersion elements to block the optical path of a specific spectrum, and a lens for forming a focal point is installed on the filter. .

第二の発明は、平行ビーム光を発生ずる光パルス発生部
と、この平行ビーム光が入射され平行ビーム光が出射さ
れる角度分散素子対と、出射光を検出する光検出手段と
を備え、」1記角度分散素子対の光路中に特定のスペク
トルの光路を遮断する濾波器が配置され、この濾波器に
焦点を結像するレンズが設けられたことを特徴とする。
The second invention includes an optical pulse generating section that generates a parallel beam of light, a pair of angular dispersion elements into which the parallel beam of light is incident and the parallel beam of light is emitted, and a light detection means that detects the emitted light, 1) A filter for blocking the optical path of a specific spectrum is disposed in the optical path of the pair of angularly dispersive elements, and a lens for forming a focal point is provided on the filter.

この第二の発明では、濾波器が光吸収体または光検出器
であることが好ましい。
In this second invention, it is preferable that the filter is a light absorber or a photodetector.

〔作用〕[Effect]

回折格子で波長分散された光ビームは波長によって平行
にずれるが、ビーム径より大きいレンズで集光すれば単
一の焦点に集光できる。
A light beam that has been wavelength-dispersed by a diffraction grating is shifted in parallel depending on the wavelength, but if it is focused using a lens that is larger than the beam diameter, it can be focused at a single focal point.

本発明は、この現象を利用し、単一の焦点に集光された
波長成分の光路を濾波器で遮断することにより光ビーム
の特定の波長領域を選択することができる。
The present invention makes use of this phenomenon and can select a specific wavelength region of a light beam by blocking the optical path of wavelength components focused on a single focal point using a filter.

この特定波長領域の光路を遮断することにより、半導体
レーザから発生されたほぼローレンツ形波形の光パルス
を任意の波形の光パルスに整形して出力することができ
る。
By blocking the optical path in this specific wavelength range, it is possible to shape the optical pulse of approximately Lorentzian waveform generated by the semiconductor laser into an optical pulse of arbitrary waveform and output it.

また、特定波長領域の光を光吸収体で吸収することによ
り、測定すべき波長成分を取り出すことができ、特定の
波長領域の光を光検出器で検出することにより半導体レ
ーザの動的なスペクトル特性を測定することを可能とす
る。
In addition, by absorbing light in a specific wavelength range with a light absorber, the wavelength component to be measured can be extracted, and by detecting light in a specific wavelength range with a photodetector, the dynamic spectrum of the semiconductor laser can be determined. It makes it possible to measure characteristics.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の詳細な説明する。 The present invention will be explained in detail below.

第3図は本発明が利用しているレンズと回折格子対とを
用いた光パルスの波形整形用光回路の原理を説明するも
のである。
FIG. 3 explains the principle of an optical circuit for shaping the waveform of optical pulses using a lens and a diffraction grating pair, which is used in the present invention.

この波形整形用の光回路は、回折格子1と2とが形成す
る回折格子間隔の4分の1の焦点距離(f)を有する2
枚の凸レンズ3.4を回折格子1.2からそれぞれ焦点
距離だけ離して配置し、このレンズ3と4との間の焦点
面に光の振幅および位相を変調する空間分布フィルタ5
が配置されたものである。
This waveform shaping optical circuit has a focal length (f) of one quarter of the distance between diffraction gratings 1 and 2.
A spatial distribution filter 5 that modulates the amplitude and phase of light in the focal plane between the lenses 3 and 4 by disposing a number of convex lenses 3.4 apart from the diffraction grating 1.2 by the respective focal lengths.
is arranged.

このとき、回折格子対の中央で光軸に垂直の面はいわゆ
るフーリエ面となる。すなわち、フーリエ面における位
置座標は空間周波数座標に対応するが、この場合波長座
標がフーリエ面上における位置座標に対応する特徴があ
る。
At this time, the plane perpendicular to the optical axis at the center of the pair of diffraction gratings becomes a so-called Fourier plane. That is, position coordinates on the Fourier plane correspond to spatial frequency coordinates, but in this case, there is a feature that wavelength coordinates correspond to position coordinates on the Fourier plane.

このフーリエ面上に光の振幅および位相を変調する空間
分布フィルタ5が配置されているため、入力光パルスは
この空間分布フィルタ5を通過することにより、波長軸
上で変調された後、第2の回折格子2により波長合成さ
れる。
Since a spatial distribution filter 5 that modulates the amplitude and phase of light is arranged on this Fourier plane, the input optical pulse is modulated on the wavelength axis by passing through this spatial distribution filter 5, and then the second The wavelengths are synthesized by the diffraction grating 2.

その結果、出力光パルスは空間分布フィルタ面での透過
光強度、位相の空間分布の逆フーリエ変換波形となって
出力され、光パルスの波形を整形し、また波形圧縮をす
ることが可能である。
As a result, the output optical pulse is output as an inverse Fourier transform waveform of the spatial distribution of transmitted light intensity and phase on the spatial distribution filter surface, making it possible to shape the optical pulse waveform and perform waveform compression. .

なお、それぞれのレンズは一つのものとして表されてい
るが色収差を除くためにレンズ群として構成すれば実現
可能であり、また、この光回路は狭い周波数帯域の光ビ
ームに使用されるので、色収差の問題が影響することは
少なく、実用性には問題がない。また、空間分布フィル
タとしては、空間分布振幅フィルタと空間分布位相フィ
ルタとの同時使用あるいは片方のみを使用することがで
きる。
Although each lens is shown as one, it can be realized by configuring it as a lens group to eliminate chromatic aberration. Also, since this optical circuit is used for light beams in a narrow frequency band, chromatic aberration can be eliminated. The problem has little impact, and there is no problem with practicality. Further, as the spatially distributed filter, a spatially distributed amplitude filter and a spatially distributed phase filter can be used simultaneously or only one of them can be used.

以下に具体的にこの原理を利用した本発明の詳細な説明
する。
The present invention that specifically utilizes this principle will be described in detail below.

(実施例1) 第1図は本発明の任意波形の光パルス発生回路の構成を
示すものである。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows the configuration of an arbitrary waveform optical pulse generation circuit of the present invention.

半導体レーザ12は、変調信号源を含む駆動回路11に
より駆動され、その光パルス出力は平行ビーム光として
回折格子I、2、レンズ3.4、空間分布フィルタ5か
ら構成される光回路に入射される。この光回路からの出
射平行ビーム光は光パルス圧縮用の光ファイバ17を通
って、出力光パルスとして出力される。
The semiconductor laser 12 is driven by a drive circuit 11 including a modulation signal source, and its optical pulse output is input as a parallel beam into an optical circuit consisting of a diffraction grating I, 2, a lens 3.4, and a spatial distribution filter 5. Ru. The parallel beam light emitted from this optical circuit passes through an optical fiber 17 for optical pulse compression and is output as an output optical pulse.

半導体レーザ12は、駆動回路11によりゲインスイッ
チング法、により駆動されて光パルスを出力する。この
ほぼローレンツ形波形で出力された光パルスは回折格子
1で回折されレンズ3で集光されて、その焦点面が光周
波数のフーリエ面となる。
The semiconductor laser 12 is driven by the drive circuit 11 using a gain switching method and outputs a light pulse. The optical pulse output with this approximately Lorentzian waveform is diffracted by the diffraction grating 1 and condensed by the lens 3, and its focal plane becomes the Fourier plane of the optical frequency.

このフーリエ面が位置座標となった光周波数面に配置さ
れた光の振幅調整を行う空間分布振幅フィルタと光の位
相調整を行う空間分布位相フィルタからなる空間分布フ
ィルタ5により、特定の波長領域の変調が行われる。こ
の変調が行われた光パルスはレンズ4、回折格子2を介
して、平行光ビームとなり、光パルス圧縮を行う正常分
散性を有する光ファイバ17を通過し、所望の波形の出
力光パルスとして取り出される。
The spatial distribution filter 5, which consists of a spatially distributed amplitude filter that adjusts the amplitude of light and a spatially distributed phase filter that adjusts the phase of the light, arranged on the optical frequency plane with this Fourier plane as the position coordinate, is used to detect a specific wavelength range. Modulation is performed. The modulated light pulse passes through the lens 4 and the diffraction grating 2, becomes a parallel light beam, passes through an optical fiber 17 with normal dispersion that compresses the light pulse, and is extracted as an output light pulse with a desired waveform. It will be done.

この光ファイバ17は半導体レーザ12により発生した
光パルスにともなっている長波長側への波長チャーピン
グを補償し、パルス波形を圧縮するものである。なお、
一つの光パルスはその中で中心波長が偏移しており、発
振波長が時間的に変化する現象をチャーピング止いう。
This optical fiber 17 compensates for wavelength chirping toward the longer wavelength side accompanying the optical pulse generated by the semiconductor laser 12, and compresses the pulse waveform. In addition,
The center wavelength of a single optical pulse is shifted, and the phenomenon in which the oscillation wavelength changes over time is called chirping.

この光ファイバ17の波形圧縮機能は、前述の空間分布
フィルタ5の空間分布位相フィルタで果たすことが原理
的には可能であるが、実際には大きな位相偏移が必要で
あり、現実的にはそのような空間分布フィルタを実現す
ることはできないため、波形整形を行う光回路の外部に
波形圧縮用の正常分散性を有する光ファイバ17を結合
する。
In principle, the waveform compression function of the optical fiber 17 can be performed by the spatially distributed phase filter of the spatially distributed filter 5 described above, but in reality, a large phase shift is required, and in reality, Since such a spatial distribution filter cannot be realized, an optical fiber 17 having normal dispersion for waveform compression is coupled to the outside of the optical circuit that performs waveform shaping.

この構成により半導体レーザ12により発振された光パ
ルスを任意の波形の光パルスとして出力することができ
る。
With this configuration, the optical pulses oscillated by the semiconductor laser 12 can be output as optical pulses with arbitrary waveforms.

(実施例2) 第4図は第2図に示す半導体レーザのスペクトル特性測
定装置において、分光器13として前述の光回路を用い
、この光回路のレンズの焦点のフーリエ面上に空間分布
フィルタ5として大きさaの光吸収体8を配置したもの
である。
(Embodiment 2) FIG. 4 shows the above-mentioned optical circuit used as the spectrometer 13 in the semiconductor laser spectral characteristic measuring device shown in FIG. A light absorber 8 having a size a is arranged.

このとき、回折格子の溝間隔をd、回折次数をmとした
とき、この光吸収体8には、 (a d)/ (2mf) の式で与えられる波長幅の光が吸収される。
At this time, when the groove spacing of the diffraction grating is d and the diffraction order is m, the light absorber 8 absorbs light with a wavelength width given by the formula (ad)/(2mf).

一般的な値として回折格子の溝が600本/ml、焦点
距離が5cmとすると30trmの光吸収体がlnm幅
の光を吸収する。すなわち、回折格子対から出射される
光はこのlnmのスペクトルが除かれた光となっている
Assuming that the number of grooves in the diffraction grating is 600/ml and the focal length is 5 cm as general values, a 30 trm light absorber absorbs light with a width of 1 nm. That is, the light emitted from the diffraction grating pair is light from which this lnm spectrum is removed.

ただし、第4図に示すように、ここでは回折光が回折さ
れる角度がほぼ垂直になっているという近似をしている
。この吸収すべき波長は回折格子への入射角を調節する
ことによって選択することができる。
However, as shown in FIG. 4, an approximation is made here in which the angle at which the diffracted light is diffracted is approximately perpendicular. The wavelength to be absorbed can be selected by adjusting the angle of incidence on the diffraction grating.

この第4図に示す光回路の光学系は回折格子対の中央面
に対して左右対称となっているので、中央面を平面鏡6
とし、その面内に光吸収体8を配置する構成とすれば、
第5図に示すようにさらに光学系が簡略化できる。
The optical system of the optical circuit shown in FIG. 4 is symmetrical with respect to the central plane of the pair of diffraction gratings, so the central plane is
If the structure is such that the light absorber 8 is arranged within that plane,
The optical system can be further simplified as shown in FIG.

長距離大容量光ファイバ伝送方式において発信光源とし
て用いられるパルス変調された単一モード半導体レーザ
の主モードのスペクトルは、その裾まで含めると数オン
グストローム程度あるが、本実施例により主モード以外
のスペクトル成分を平行ビーム光として取り出すことが
できるので、レンズで単一の焦点に集光し、半導体レー
ザの副モードのスペクトルを測定できる。
The spectrum of the main mode of a pulse-modulated single-mode semiconductor laser used as a transmission light source in a long-distance, high-capacity optical fiber transmission system is approximately several angstroms long, including its tail. Since the components can be extracted as a parallel beam of light, the light can be focused on a single focal point using a lens and the spectrum of the secondary mode of the semiconductor laser can be measured.

上述の光吸収体8を使用する光回路を第2図に示す半導
体レーザの動的スペクトル特性の測定装置の分光器13
の代わりに適用することにより分光器13が不要となる
とともに、波長領域での走査も同時に不要となり、半導
体レーザの動的スペクトル特性の測定時間を大幅に低減
できる効果が得られる。
An optical circuit using the above-mentioned light absorber 8 is shown in FIG.
By applying this instead of , the spectroscope 13 becomes unnecessary, scanning in the wavelength region becomes unnecessary, and the time required to measure the dynamic spectrum characteristics of a semiconductor laser can be significantly reduced.

なお、本実施例において、凸レンズ3.4の代わりに凹
面鏡を使用してもよいし、さらに、回折格子1.2その
ものが集光機能を有する凹面形状であってもよい。木質
的に回折格子とレンズが光学的にフーリエ変換機能を果
たしていればよい。
In this embodiment, a concave mirror may be used instead of the convex lens 3.4, and furthermore, the diffraction grating 1.2 itself may have a concave shape having a light focusing function. It is sufficient that the diffraction grating and lens optically perform a Fourier transform function.

(実施例3) 本発明の実施例3は、実施例2の光吸収体に代えて光検
出器を用いたものである。
(Example 3) In Example 3 of the present invention, a photodetector was used in place of the light absorber of Example 2.

この場合、第5図に示す平面鏡6上に光吸収体8を配置
し光路を折り返した構成を使用するのが便利である。も
ちろん実施例2の第4図に示す回折格子の中間に配置さ
れた光吸収体8に代えて光検出器を置き換えてもよいけ
れども、その場合は、ガラスのような透明な基板に光検
出器をマウントする必要があり、そのような光検出器を
作製することは技術的に難しく、経済的ではない。
In this case, it is convenient to use a configuration in which a light absorber 8 is arranged on a plane mirror 6 and the optical path is folded back as shown in FIG. Of course, a photodetector may be substituted for the light absorber 8 disposed in the middle of the diffraction grating shown in FIG. fabricating such a photodetector is technically difficult and uneconomical.

また、第6図に示すように、レンズ3.と4との中間の
フーリエ面に小さい鏡9を配置し、この鏡で反射された
波長部分を光検出器10で検出する構成としてもよい。
Further, as shown in FIG. 6, lens 3. A configuration may also be adopted in which a small mirror 9 is placed on the Fourier plane between and 4, and the wavelength portion reflected by this mirror is detected by the photodetector 10.

第7図に折り返し構成を用い光検出器を配置した具体的
な半導体レーザのスペクトル測定装置の構成を示す。
FIG. 7 shows the configuration of a specific semiconductor laser spectrum measuring device using a folded configuration and arranging a photodetector.

平面鏡6にスリットを設け、そこに光検出器20を配置
する。また、ハーフミラ−7から出力された出力光ビー
ムを光検出器14で検出する。駆動回路11より出力さ
れる信号により駆動される半導体レーザ12から出力さ
れた入力ビーム光は回折格子1、レンズ3、平面鏡6で
構成される光回路を経てハーフミラ−7から出力され、
光検出器14で検出される。
A slit is provided in the plane mirror 6, and a photodetector 20 is placed therein. Further, the output light beam output from the half mirror 7 is detected by a photodetector 14. The input beam light outputted from the semiconductor laser 12 driven by the signal outputted from the drive circuit 11 is outputted from the half mirror 7 through an optical circuit composed of a diffraction grating 1, a lens 3, and a plane mirror 6.
It is detected by the photodetector 14.

同じく平面鏡6のスリットに設けられた光検出器20で
ある特定の周波数の光が検出される。光検出器20の出
力はカウンタ21で計数され、光検出器14の出力はカ
ウンタ15で計数される。カウンタ21の出力と駆動回
路11の信号源の出力は排他的論理和回路22で排他的
論理和がとられその出力はカウンタ23で計数される。
Similarly, a photodetector 20 provided in the slit of the plane mirror 6 detects light of a specific frequency. The output of the photodetector 20 is counted by a counter 21, and the output of the photodetector 14 is counted by a counter 15. The output of the counter 21 and the output of the signal source of the drive circuit 11 are exclusive ORed by an exclusive OR circuit 22, and the output is counted by a counter 23.

カウンタ15とカウンタ23はしきい値制御器24によ
り調整されている。
Counter 15 and counter 23 are adjusted by a threshold controller 24.

いま、光検出器20で主モードのパワーのみが検出され
、残りのスペク1−ルのパワーは光検出器14で検出さ
れる。光検出器20からの出力パルスをカウンタ21で
計数し、そのカウンタ21の出力と駆動回路11の信号
源からの信号の排他的論理和がとられ、しきい値制御器
24は排他的論理和回路22の出力が零もしくは最小と
なるようにカウンタ21のしきい値を調整する。この排
他的論理和回路22の出力パルスを別のカウンタ23で
計数すると主モードのパルスの欠落による誤りを計数す
ることができる。
Now, only the main mode power is detected by the photodetector 20, and the remaining spectrum power is detected by the photodetector 14. The output pulses from the photodetector 20 are counted by a counter 21, and the output of the counter 21 and the signal from the signal source of the drive circuit 11 are exclusive ORed, and the threshold controller 24 performs the exclusive ORing. The threshold value of the counter 21 is adjusted so that the output of the circuit 22 becomes zero or minimum. If the output pulses of this exclusive OR circuit 22 are counted by another counter 23, it is possible to count errors caused by missing pulses in the main mode.

一方、主モード以外の波長のモード出力パルスを計数す
るカウンタ15のしきい値をカウンタ21のしきい値と
同一しとすれば自動的に最適化することが可能である。
On the other hand, if the threshold value of the counter 15 that counts mode output pulses of wavelengths other than the main mode is made the same as the threshold value of the counter 21, it is possible to automatically optimize the threshold value.

これにより主モードにおけるパルスの欠落と副モードの
発光の両方の原因により生ずるパルス誤りを同時に計数
することができる。
This makes it possible to simultaneously count pulse errors caused by both pulse omission in the main mode and light emission in the sub mode.

なお、二つの光検出器14.20は同し特性を有するも
のであることが望ましいけれども、その特性が異なる場
合は、後段に補償用の増幅器を配置すればよい。
Although it is desirable that the two photodetectors 14 and 20 have the same characteristics, if their characteristics differ, a compensation amplifier may be placed at the subsequent stage.

上述の光検出器14.20を用いたスペクトル測定装置
は、単一モード光源の波長安定化回路の一部として利用
することができる。すなわち、第8図に示すように、小
さい平面鏡30が主モードを反射するようにあらかじめ
調整しておき、この平面鏡30の両側に2個の光検出器
31.32を配置する。この光検出器31と32の出力
は帰還回路34に入力され、帰還回路34の出力は単一
モード光源35を制御する。
A spectral measurement device using the photodetector 14.20 described above can be used as part of a wavelength stabilization circuit for a single mode light source. That is, as shown in FIG. 8, a small plane mirror 30 is adjusted in advance so as to reflect the main mode, and two photodetectors 31 and 32 are placed on both sides of this plane mirror 30. The outputs of the photodetectors 31 and 32 are input to a feedback circuit 34, and the output of the feedback circuit 34 controls a single mode light source 35.

光回路の出力ビームは光ファイバ36に入力される。The output beam of the optical circuit is input into optical fiber 36.

この構成で、主モードの光は安定しているときには光検
出器31および32では検出されない。しかし、周囲温
度の変動により主モードの発振波長が長波長側へ変化す
れば光検出器31が、短波長側へ変化すれば光検出器3
2が主モードパワーを検出するため、帰還回路34でこ
れらの信号を減少する方向に帰還をかければ単一モード
光源35の発振周波数安定化を図ることができる。
With this configuration, the main mode light is not detected by the photodetectors 31 and 32 when it is stable. However, if the oscillation wavelength of the main mode changes to the long wavelength side due to fluctuations in ambient temperature, the photodetector 31 will be activated, and if the oscillation wavelength of the main mode changes to the short wavelength side, the photodetector 31 will be activated.
2 detects the main mode power, the oscillation frequency of the single mode light source 35 can be stabilized by applying feedback in the direction of decreasing these signals in the feedback circuit 34.

この単一モード光源の安定化回路は、例えば波長多重伝
送において、波長変動によるクロストークの増加を抑圧
するための光源安定化回路として利用することができる
This single-mode light source stabilization circuit can be used as a light source stabilization circuit for suppressing an increase in crosstalk due to wavelength fluctuations, for example, in wavelength multiplexing transmission.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明は任意の波形の超短光パル
スを発生することができるとともに、半導体レーザの動
的スペクトル測定を大幅に省力化でき、短時間に行うこ
とができる。
As described above, the present invention can generate ultrashort optical pulses with arbitrary waveforms, and can significantly save labor and perform dynamic spectrum measurements of semiconductor lasers in a short time.

本発明を利用して、大容量光伝送方式の発信光源のモー
ド安定化を図ることができ、また測定用の任意の波形の
光パルスを得ることができる。
By using the present invention, it is possible to stabilize the mode of a transmitting light source in a large-capacity optical transmission system, and it is also possible to obtain optical pulses of arbitrary waveforms for measurement.

さらに、本発明の光回路を用いた動的スペクトル測定系
を波長多重された光ローカルエリアネットワーク中に挿
入することにより、特定の波長成分だけを送受信するノ
ードに応用することを可能にした。
Furthermore, by inserting the dynamic spectrum measurement system using the optical circuit of the present invention into a wavelength-multiplexed optical local area network, it has become possible to apply it to nodes that transmit and receive only specific wavelength components.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明実施例1を示す構成図。 第2図は従来例半導体レーザのスペクトル測定装置の構
成図。 第3図は本発明の波形整形の原理を示す図。 第4図は本発明実施例2の光回路の構成を示す図。 第5図は本発明実施例2の光回路の変形例を示す構成図
。 第6図は本発明実施例3の光回路を示す構成図。 第7図は本発明実施例3を使用する半導体レーザのスペ
クトル特性の測定装置の構成図。 第8図は本発明実施例3を使用する半導体レーザの波長
安定化回路の構成図。 l、2・・・回折格子、3.4・・・レンズ、5・・・
空間分布フィルタ、6、・・・平面鏡、7・・・ハーフ
ミラ−18・・・光吸収体、9・・・反射鏡、10.1
4.20.31.32・・・光検出器、11・・・駆動
回路、12・・・半導体レーザ、13・・・分光器、1
5.21.23・・・カウンタ、17.36・・・光フ
ァイバ、22・・・排他的論理和回路、3o・・・平面
鏡、34・・・帰還回路、35・・・単一モード光源。 2 υ 実施例光パルス余生口跡 箒 1 M 〕ζミカ1クイ列L[弓1jイごト説明図第 3 口 大廃例2光回塔 尾 4 図 大別例2先回路 篇 5 回 大箱例3九回裕 肩 6 図 手続補正書 昭和62年6月25日 1、事件の表示 昭和62年特許願第94539  号 2、 発明の名称 光パルス発生回路およびスペクトル特性測定装置3、補
正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所  東京都千代田区内幸町1丁目1番6号名 称
  (422)日本電信電話株式会社代表者 真 藤 
  恒 4、代理人 住 所  東京都練馬区関町北二丁目26番18号 、
−m−2、。 氏名 弁理士(7823)井出直孝 2′、フッ8、補
正の内容 図面を添付する図面のとおり補正する。 9、添付書類 図面(第1図、第3図および第6図)  1通大別4列
光7回肩蚕説明図 肩 3 l 入箱491j3光回塔 ′M 6 図
FIG. 1 is a configuration diagram showing Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional semiconductor laser spectrum measuring device. FIG. 3 is a diagram showing the principle of waveform shaping of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the configuration of an optical circuit according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 5 is a configuration diagram showing a modification of the optical circuit according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a configuration diagram showing an optical circuit according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 7 is a configuration diagram of a device for measuring spectral characteristics of a semiconductor laser using Example 3 of the present invention. FIG. 8 is a configuration diagram of a wavelength stabilizing circuit for a semiconductor laser using Embodiment 3 of the present invention. l, 2... Diffraction grating, 3.4... Lens, 5...
Spatial distribution filter, 6... Plane mirror, 7... Half mirror 18... Light absorber, 9... Reflector, 10.1
4.20.31.32... Photodetector, 11... Drive circuit, 12... Semiconductor laser, 13... Spectrometer, 1
5.21.23...Counter, 17.36...Optical fiber, 22...Exclusive OR circuit, 3o...Plane mirror, 34...Feedback circuit, 35...Single mode light source . 2 υ Example light pulse leftover mouth trace broom 1 M] ζ Mika 1 Kui row L [Bow 1j Igoto explanatory diagram No. 3 Mouth large abolition example 2 Light turning tower tail 4 Diagram large example 2 Preliminary circuit section 5 Large box example 39th Yukiho 6 Written amendment of figure procedure June 25, 1988 1. Indication of the case Patent Application No. 94539 of 1988 2. Name of the invention Optical pulse generation circuit and spectral characteristic measuring device 3. Person making the amendment Relationship to the incident Patent applicant address 1-1-6 Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku, Tokyo Name (422) Nippon Telegraph and Telephone Corporation Representative Makoto Fuji
Kou 4, Agent address: 26-18 Sekimachi Kita 2-chome, Nerima-ku, Tokyo.
-m-2,. Name Patent Attorney (7823) Naotaka Ide 2', F8, Contents of amendment The drawings will be amended as shown in the attached drawings. 9. Attached documents drawings (Figures 1, 3, and 6) 1 copy 4 rows of lights 7 times Shoulder silkworm explanatory diagram Shoulder 3 l Box 491j 3 Light turning tower 'M 6 Figure

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)平行ビーム光を発生する光パルス発生部と、この
平行ビーム光が入射され平行ビーム光が出射される角度
分散素子対と、 この出射される平行ビーム光の光パルス圧縮を行う光フ
ァイバと を備え、 上記角度分散素子対の光路中に特定スペクトルの光路を
遮断する濾波器が配置され、 この濾波器に焦点を結像するレンズが設けられた ことを特徴とする光パルス発生回路。
(1) An optical pulse generator that generates a parallel beam; a pair of angular dispersion elements into which the parallel beam is incident; and an optical fiber that compresses the optical pulse of the output parallel beam. An optical pulse generation circuit comprising: a filter for blocking an optical path of a specific spectrum in the optical path of the pair of angular dispersion elements; and a lens for forming a focal point on the filter.
(2)平行ビーム光を発生する光パルス発生部と、この
平行ビーム光が入射され平行ビーム光が出射される角度
分散素子対と、 出射光を検出する光検出手段と を備え、 上記角度分散素子対の光路中に特定のスペクトルの光路
を遮断する濾波器が配置され、 この濾波器に焦点を結像するレンズが設けられた ことを特徴とするスペクトル測定装置。
(2) A light pulse generating section that generates a parallel beam of light, a pair of angular dispersion elements into which the parallel beam of light is incident and the parallel beam of light is emitted, and a light detection means that detects the emitted light, the angular dispersion described above. 1. A spectrum measuring device, characterized in that a filter for blocking an optical path of a specific spectrum is disposed in an optical path of a pair of elements, and a lens for forming a focal point is provided on the filter.
(3)濾波器が光吸収体である特許請求の範囲第(2)
項に記載のスペクトル測定装置。
(3) Claim No. (2) in which the filter is a light absorber
Spectral measuring device described in Section 1.
(4)濾波器が光検出器である特許請求の範囲第(2)
項に記載のスペクトル測定装置。
(4) Claim No. (2) in which the filter is a photodetector
Spectral measuring device described in Section 1.
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