專利名稱：載波抑制光脈沖串生成裝置和載波抑制光脈沖串生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生成CS (Carrier-suppressed,載波抑制)光脈沖串的裝 置和利用該裝置的CS光脈沖串的生成方法，該CS光脈沖串用于基于載 波抑制RZ (Return to Zero:歸零)格式的光強(qiáng)度調(diào)制或光相位調(diào)制生成 光脈沖信號(hào)。
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背景技術(shù)：
光通信網(wǎng)絡(luò)正在向傳輸?shù)拈L距離化和大容量化方向發(fā)展。關(guān)于在構(gòu) 成該光通信網(wǎng)絡(luò)的光通信系統(tǒng)中使用的光信號(hào)的格式，提出了各種方案， 其中的幾個(gè)方案己經(jīng)實(shí)用化。在實(shí)用化的光信號(hào)的格式中，具有代表性
15的是通過光強(qiáng)度的強(qiáng)弱來表示2值數(shù)字信號(hào)的光強(qiáng)度調(diào)制格式。而且， 該光強(qiáng)度調(diào)制格式大體有2種，分別是在連續(xù)的"1"信號(hào)之間維持光強(qiáng) 度的NRZ (Non Return to Zero:不歸零)格式、和光強(qiáng)度在連續(xù)的"1" 信號(hào)之間暫時(shí)為零的RZ (規(guī)零)格式。
RZ格式的光信號(hào)是針對(duì)在時(shí)間軸上有規(guī)律地以一定間隔排列的光
20脈沖串，通過光強(qiáng)度調(diào)制器對(duì)構(gòu)成該光脈沖串的各個(gè)光脈沖進(jìn)行光強(qiáng)度 調(diào)制而生成的。對(duì)構(gòu)成光脈沖串的各個(gè)光脈沖進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制是指，通 過選擇性地遮斷或透射構(gòu)成光脈沖串的光脈沖，來生成2值數(shù)字信號(hào)。 為了生成RZ格式的光信號(hào)，首先需要光脈沖串，而且必須要有生成該光 脈沖串的光源。
25 如上所述，RZ格式的光信號(hào)是對(duì)在時(shí)間軸上有規(guī)律地以一定間隔排
列的光脈沖串進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制而得到的2值數(shù)字信號(hào)，所以，以下，光 脈沖信號(hào)和光脈沖串這樣的術(shù)語是以以下的意思來使用的。即，光脈沖 信號(hào)這個(gè)術(shù)語用于表示對(duì)在時(shí)間軸上有規(guī)律地以一定間隔排列的光脈沖 串進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制而得到的作為2值數(shù)字信號(hào)光脈沖的串的情況。另一方面，光脈沖串這個(gè)術(shù)語用于表示在時(shí)間軸上有規(guī)律地以一定間隔且無 缺損地排列的光脈沖的總體。
RZ格式是光強(qiáng)度在連續(xù)的"1"信號(hào)之間也暫時(shí)為零的格式，所以，
一般與NRZ格式相比，作為光載波的光的波長帶寬較寬。 5 關(guān)于RZ格式的光脈沖信號(hào)，表示含義為"1"的比特的光脈沖始終
在時(shí)間軸上單獨(dú)存在，所以，該光脈沖信號(hào)構(gòu)成為半值寬度窄的光脈沖 的集合。另一方面，關(guān)于NRZ格式的光脈沖信號(hào)，在含義為"1"的比 特連續(xù)出現(xiàn)的情況下，構(gòu)成為在"1"連續(xù)的期間中寬度寬的連續(xù)的光脈 沖。因此，構(gòu)成NRZ格式的光脈沖信號(hào)的光脈沖的半值寬度與構(gòu)成RZ
io格式的光脈沖信號(hào)的光脈沖的半值寬度相比，平均較寬。
因此，RZ格式的光脈沖信號(hào)占有的頻帶(以下有時(shí)也記為頻譜帶) 比NRZ格式的光脈沖信號(hào)占有的頻譜帶寬。在以下的說明中，在不需要 區(qū)分是用頻率表達(dá)的頻譜，還是用波長表達(dá)的波長譜時(shí)，簡稱為譜。
當(dāng)譜帶變寬時(shí)，第1，顯著地出現(xiàn)由于信號(hào)的傳輸介質(zhì)即光纖所具
15有的群速度色散(group velocity dispersion)而使光脈沖在時(shí)間軸上的半 值寬度變寬這樣的波形畸變效應(yīng)，由此，限制了傳輸距離。第2,考慮到 基于波分復(fù)用方式的大容量化，為了抑制分配了相鄰波長的信道間的串 擾(crosstalk),需要將對(duì)相鄰的信道分配的波長差取得較大。總之，針 對(duì)譜帶較寬的光脈沖信號(hào)，從有效利用使用該光脈沖信號(hào)的光通信網(wǎng)絡(luò)
20的頻帶的觀點(diǎn)出發(fā)，不是優(yōu)選的。
因此，提出了縮窄RZ格式的光脈沖信號(hào)的譜帶的方法。其中代表 性的方法是，采用所謂的CS-RZ格式，該CS-RZ格式是在時(shí)間軸上相鄰 的光脈沖之間使作為光載波的相位反轉(zhuǎn)的光脈沖串成為RZ格式(例如參 照非專利文獻(xiàn)1)。在時(shí)間軸上相鄰的光脈沖之間使作為光載波的相位反
25轉(zhuǎn)等同于相鄰的光脈沖之間的相位差為兀。
在時(shí)間軸上相鄰的光脈沖之間使作為光載波的相位反轉(zhuǎn)是指，作為 光載波的相位不連續(xù)，光載波的相位突變7T的相位跳躍部分存在于相鄰 的光脈沖之間。因此，在相鄰的光脈沖之間產(chǎn)生的干擾的效果是抵消彼 此的振幅的效果。另一方面，在時(shí)間軸上相鄰的光脈沖之間的作為光載波的相位為同相的情況下，這些光脈沖之間產(chǎn)生的干擾的效果是使彼此 的振幅相加的效果。
CS-RZ格式與在時(shí)間軸上相鄰的光脈沖之間的作為光載波的相位為
同相的通常的RZ格式相比，能夠使譜帶寬降低25%左右(參照非專利文
5獻(xiàn)l)。因此，對(duì)光纖的群速度色散導(dǎo)致的波形畸變的耐受性優(yōu)良，并且，
頻率利用效率優(yōu)良。并且，在CS-RZ格式中，即使光脈沖信號(hào)的占空比 高，與通常的RZ格式相比，也能夠抑制由在時(shí)間軸上相鄰的光脈沖之間 的干擾導(dǎo)致的波形畸變。因此，與通常的RZ格式相比，能夠?qū)?gòu)成光脈 沖信號(hào)的光脈沖在時(shí)間軸上的寬度取得更寬。其結(jié)果，能夠降低光載波
io的譜帶寬。即，通過采用CS-RZ格式的光脈沖信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)長距離傳 輸特性和頻率利用效率優(yōu)良的光通信系統(tǒng)。
這里，光脈沖的占空比是指，在時(shí)間軸上相鄰排列的光脈沖的半值 寬度相對(duì)于該光脈沖的間隔(是每1比特的時(shí)間寬度，有時(shí)也稱為時(shí)隙) 的比。因此，占空比變高是指，光脈沖的半值寬度相對(duì)于時(shí)隙變寬。艮口，
15當(dāng)固定時(shí)隙而使光脈沖的半值寬度變寬、或固定光脈沖的半值寬度而使 時(shí)隙變窄時(shí)，占空比變高。
以往，作為生成用于生成CS-RZ格式的光脈沖信號(hào)所需要的CS光 脈沖串的方法，提出了以下4種方法。
第1種方法是使用馬赫-策德爾干涉儀型的LiNb03光強(qiáng)度調(diào)制器的
20方法(例如參照非專利文獻(xiàn)1)。下面，有時(shí)將LiNb03光強(qiáng)度調(diào)制器記為 LN光強(qiáng)度調(diào)制器。以生成重復(fù)頻率為40GHz的CS光脈沖串為例說明該 方法。首先，將從連續(xù)波(CW: Continuance Wave)光源產(chǎn)生的CW光 輸入到LN光強(qiáng)度調(diào)制器中。然后，將提供給LN光強(qiáng)度調(diào)制器的控制電 信號(hào)(多數(shù)情況下為正弦波)的DC偏置電平設(shè)定為光透射率最小的電
25壓值。進(jìn)而，如果利用重復(fù)頻率為20GHz、且最大-最小間的電壓差即強(qiáng) 度振幅(peak-to-peak電壓、以下也記為Vpp)為半波長電壓的2倍的 電調(diào)制信號(hào)對(duì)LN光強(qiáng)度調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，則從LN光強(qiáng)度調(diào)制器輸出重 復(fù)頻率為40GHz的CS光脈沖串。
根據(jù)第l種方法，即使改變CW光源的波長，光脈沖的特性變化也很小，所以，能夠提供高性能的波長可變CS光脈沖串生成光源。這是因
為LN光強(qiáng)度調(diào)制器的光強(qiáng)度調(diào)制特性的波長依賴性小。并且，第1種方 法還具有容易改變重復(fù)頻率的優(yōu)點(diǎn)。
第2種方法是使用雙模振蕩激光器的方法。雙模振蕩激光器是指， 5激光器振蕩譜的縱模由2個(gè)波長分量構(gòu)成，理想的情況下，雙模振蕩激 光器是該2個(gè)波長分量的強(qiáng)度相等的激光器。雙模振蕩激光器的光輸出 是CS光脈沖串，其時(shí)間波形是正弦波。而且，從雙模振蕩激光器輸出的 CS光脈沖串的重復(fù)頻率與2個(gè)振蕩縱模的光頻率之差一致。
雙模振蕩激光器的振蕩光由重復(fù)頻率與2個(gè)縱模分量的拍頻相等的 io光脈沖串構(gòu)成，所以，有時(shí)將雙模振蕩激光器稱為雙模拍頻光源。但是， 只要是獲得波譜由強(qiáng)度相等的2個(gè)波長分量構(gòu)成的輸出光的光源，則有 時(shí)與其結(jié)構(gòu)無關(guān)地，也稱為雙模拍頻光源。因此，將由單一激光元件實(shí)
現(xiàn)的雙模拍頻光源稱為雙模振蕩激光器，包含該雙模振蕩激光器在內(nèi)， 在表示包含組合多個(gè)激光元件構(gòu)成的脈沖光源的一般的脈沖光源的情況 15下，稱為雙模拍頻光源。目卩，雙模拍頻光源是包含雙模振蕩激光器的廣 義的概念。
如后所述，在組合多個(gè)激光器元件構(gòu)成的脈沖光源中公知有如下形 式的光源以相位同步的方式驅(qū)動(dòng)縱單模振蕩的2臺(tái)半導(dǎo)體激光器，合 成并輸出從這2臺(tái)半導(dǎo)體激光器輸出的2個(gè)輸出光。并且，公知有如下
20結(jié)構(gòu)的光源針對(duì)具有多個(gè)縱模分量的模同步半導(dǎo)體激光器的輸出光，
通過波長濾波器，僅取出縱模分量中相鄰的2個(gè)波長分量，獲得雙模拍頻光。
并且，公知有使用集成了啁啾光柵(ChirpedGrating)的模同步半導(dǎo) 體激光器，利用啁啾光柵的色散使雙模激光器振蕩的方法(例如參照非 25專利文獻(xiàn)2)。為了便于說明，這里，考慮啁啾光柵的布拉格反射波長附 近的3個(gè)縱模。設(shè)這3個(gè)縱模的頻率從低頻率側(cè)起為fm.,、 fm、 fm+1。而 且，利用啁啾光柵的色散，使(m-l)次和m次縱模之間的頻率差(fm-d)、 以及m次和(m+l)次縱模之間的頻率差(fm+1-fm)為它們的差異大到不 會(huì)產(chǎn)生由模同步動(dòng)作而導(dǎo)致的頻率捕獲(frequency acquisition,周波數(shù)引
ii含込^)的程度的值。這里，m是整數(shù)。
在對(duì)該模同步半導(dǎo)體激光器提供與(fm+1-fm)相等的調(diào)制并使其產(chǎn)生 模同步的情況下，(m-l)次模不產(chǎn)生頻率捕獲，所以不進(jìn)行模同步動(dòng)作。 艮P，該激光器雙模振蕩。 5 上述的雙模振蕩激光器不限于非專利文獻(xiàn)2所公開的這種集成了啁
啾光柵的模同步半導(dǎo)體激光器。并且，也不限于模同步半導(dǎo)體激光器。 通過集成了取樣光柵的激光器(參照非專利文獻(xiàn)3)、自脈動(dòng)分布反饋型 半導(dǎo)體激光器(參照非專利文獻(xiàn)4)，也能夠?qū)崿F(xiàn)雙模振蕩激光器。該情 況下，對(duì)集成了取樣光柵的激光器或自脈動(dòng)分布反饋型半導(dǎo)體激光器的
io包含衍射光柵形成區(qū)域的元件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)雙模振蕩激光器。 第3種方法是使用光脈沖光源和光延遲干涉儀的方法。以生成重復(fù) 頻率為40GHz的CS光脈沖串的情況為例說明該方法。首先，準(zhǔn)備光脈 沖光源，該光脈沖光源生成并輸出重復(fù)頻率為20GHz且相鄰的光脈沖之 間的光相位一致的通常的光脈沖串。接著，使用光分路器等對(duì)該光脈沖
15串進(jìn)行二分。使用延遲光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)二分后的光脈沖串的一方賦予25ps 的時(shí)間延遲，同時(shí)，賦予7i的光相位差。然后，使用光合成器對(duì)雙方的 光脈沖串進(jìn)行合波，由此，生成重復(fù)頻率為40GHz的CS光脈沖串。
光分路器、光合成器和延遲光學(xué)系統(tǒng)可以使用光纖型元件，并且， 也可以使用組合了半透半反鏡和空間光學(xué)系統(tǒng)的方式(參照非專利文獻(xiàn)
20 5)。
第4種方法是如下的方法利用僅由強(qiáng)度相等的2個(gè)波長分量構(gòu)成 的縱模，調(diào)整其諧振腔模式的縱模波長，以使模同步DBR (Distributed Bragg Reflector,分布布拉格反射)激光器產(chǎn)生模同步動(dòng)作，同時(shí)通過使 模同步DBR激光器進(jìn)行模同步動(dòng)作，由此，生成CS光脈沖串(參照非 25專利文獻(xiàn)6)。根據(jù)第4種方法，能夠使用單一元件生成CS光脈沖串， 能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化和低成本化。并且，能夠在寬范圍內(nèi)變更構(gòu)成CS 光脈沖串的光脈沖的時(shí)間寬度，所以，能夠根據(jù)所利用的通信系統(tǒng)等， 靈活地設(shè)定光脈沖的時(shí)間寬度。
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但是，在基于上述第1 第4的現(xiàn)有技術(shù)的CS光脈沖串生成方法中，
存在如下所述要解決的課題。 25 根據(jù)第1種方法，除LN光強(qiáng)度調(diào)制器之外還需要連續(xù)波光源，所
以，裝置本身大型化。并且，設(shè)LN光強(qiáng)度調(diào)制器的半波長電壓為VJ寸， LN光強(qiáng)度調(diào)制器所需要的調(diào)制電壓的振幅Vpp為2V^ —般的LN光強(qiáng) 度調(diào)制器的半波長電壓V^為5V 10V，所以，調(diào)制電壓的振幅V叩為 10V 20V。如果LN光強(qiáng)度調(diào)制器的阻抗為50Q，將其換算為功率，則為24dBm 30dBm這樣較大的值，可以說第1種方法是需要較大功耗的 方法。
當(dāng)假設(shè)用于波分復(fù)用方式的系統(tǒng)等中的情況時(shí)，需要與波分復(fù)用數(shù) 對(duì)應(yīng)的多個(gè)CS光脈沖串生成光源，功耗大是指伴隨該CS光脈沖串生成 5光源的數(shù)量的增加，需要很大的功耗。由此，系統(tǒng)本身需要大型化。
根據(jù)第2種方法，能夠使用單一元件生成CS光脈沖串，可獲得實(shí)現(xiàn) 裝置的小型化和低成本化的優(yōu)點(diǎn)，但是，原理上只能獲得正弦波的光脈 沖串，無法設(shè)定與系統(tǒng)規(guī)格對(duì)應(yīng)的靈活的脈沖寬度。進(jìn)而，波長的可控 制寬度為幾nm左右，非常窄，限定了實(shí)用上的可以使用范圍。 io 根據(jù)第3種方法，需要具有重復(fù)頻率為所生成的CS光脈沖串的重復(fù)
頻率的一半大小的光脈沖光源。例如，要生成重復(fù)頻率為40GHz的CS 光脈沖串，就需要具有重復(fù)頻率為20GHz的光脈沖光源。
進(jìn)而，在被二分的光脈沖串之間的光相位控制所需要的光延遲干涉 儀中，針對(duì)被二分的光脈沖串之間的光路長，需要相當(dāng)于^m級(jí)的高精度 15的調(diào)節(jié)。即，需要裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜且高精度的光路長控制電路。其結(jié)果， 用于實(shí)現(xiàn)第3種方法的裝置大型化且高成本化。
根據(jù)第4種方法，所生成的CS光脈沖串的波長可變的波長寬度為 幾nm左右，非常窄。在假設(shè)將CS光脈沖串應(yīng)用于基于波分復(fù)用方式的 大容量通信系統(tǒng)的情況下，從波長與系統(tǒng)的規(guī)定波長柵(wavelength grid) 20的符合和備用光源的確保等要求來看，作為光信號(hào)源的波長可變范圍， 優(yōu)選至少波長帶的1個(gè)波段左右的波長可變。例如，所謂的C波段的波 長帶寬為1535nm 1565nm，所以，作為CS光脈沖串生成裝置，優(yōu)選能 夠?qū)崿F(xiàn)該C波段的波長帶寬程度的寬度的波長可變。
25

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供光脈沖寬度以及占空比和中心波長 可變的CS光脈沖串生成裝置。并且，提供小型化且功耗小的CS光脈沖 串生成裝置。并且，提供利用該CS光脈沖串生成裝置的CS光脈沖串生 成方法。
14本發(fā)明的發(fā)明人著眼于具有僅由強(qiáng)度相等的2個(gè)縱模構(gòu)成的縱模譜
的雙模拍頻光具有正弦波形狀的時(shí)間波形這一點(diǎn)，研究了使cs光脈沖串
的光脈沖寬度可變的方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過利用光強(qiáng)度調(diào)制器在特定條 件下對(duì)該雙模拍頻光進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，能夠改變光脈沖寬度。即，該特
5定條件是指，將用于對(duì)雙模拍頻光進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制的控制信號(hào)的相位和 該雙模拍頻光的相位之間的相位差設(shè)定為何種程度的值。通過計(jì)算仿真
等方法確認(rèn)到，通過使該相位差為o，能夠使cs光脈沖串的光脈沖寬度
設(shè)定得較窄，通過使該相位差為兀，能夠使CS光脈沖串的光脈沖寬度設(shè) 定得較寬。
io 本發(fā)明的主旨是，根據(jù)通過在特定條件下對(duì)雙模拍頻光進(jìn)行光強(qiáng)度
調(diào)制來控制CS光脈沖串的光脈沖寬度這樣的上述指導(dǎo)原理，能夠達(dá)成光 脈沖寬度以及占空比和中心波長可變這樣的目的，根據(jù)該主旨，提供以 下結(jié)構(gòu)的CS光脈沖串生成裝置和CS光脈沖串生成方法。
本發(fā)明的第1 CS光脈沖串生成裝置構(gòu)成為具有第1電調(diào)制信號(hào)生成
15器、第2電調(diào)制信號(hào)生成器、雙模拍頻光源、以及光強(qiáng)度調(diào)制器。
第1電調(diào)制信號(hào)生成器生成并輸出與時(shí)鐘信號(hào)同步的第1電調(diào)制信 號(hào)。第2電調(diào)制信號(hào)生成器生成并輸出頻率與第1電調(diào)制信號(hào)相同、且 被賦予了 5弧度的相位差的第2電調(diào)制信號(hào)。雙模拍頻光源由第1電調(diào) 制信號(hào)驅(qū)動(dòng)，生成并輸出與時(shí)鐘信號(hào)同步的雙模拍頻光。光強(qiáng)度調(diào)制器
20被輸入該雙模拍頻光，對(duì)雙模拍頻光進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，生成并輸出縱模 譜具有大于2的多個(gè)縱模的CS光脈沖串。通過第2電調(diào)制信號(hào)對(duì)光強(qiáng)度 調(diào)制器的光透射率進(jìn)行調(diào)制。而且，S為滿足0SS^7i的實(shí)數(shù)。
雙模拍頻光是指，其縱模譜(波長譜)僅具有彼此強(qiáng)度相等的2個(gè) 波長的縱模分量的CS光脈沖串。另一方面，在縱模譜由超過2個(gè)波長分
25量的多個(gè)縱模分量構(gòu)成的情況下，只要是在其強(qiáng)度時(shí)間波形中相鄰的光 脈沖的作為光載波的相位相差71的光脈沖串，則也是CS光脈沖串。因此， CS光脈沖串是包含雙模拍頻光的廣義概念。
通過光強(qiáng)度調(diào)制器對(duì)雙模拍頻光進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，由此，如后所述， 成為其縱模譜由超過2個(gè)波長分量的多個(gè)縱模分量構(gòu)成的CS光脈沖串。因此，為了簡便，在以下的說明中，不將對(duì)雙模拍頻光進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制 而得到的光標(biāo)記為"調(diào)制雙模拍頻光"，而標(biāo)記為CS光脈沖串。
利用本發(fā)明的第1 cs光脈沖串生成裝置，實(shí)現(xiàn)如后所述的本發(fā)明的 第ICS光脈沖串生成方法。
5 第1 CS光脈沖串生成方法構(gòu)成為包含第1電調(diào)制信號(hào)生成步驟、第
2電調(diào)制信號(hào)生成步驟、雙模拍頻光生成步驟、以及光強(qiáng)度調(diào)制步驟。
第1電調(diào)制信號(hào)生成步驟是通過第1電調(diào)制信號(hào)生成器生成并輸出 與時(shí)鐘信號(hào)同步的第1電調(diào)制信號(hào)的步驟。第2電調(diào)制信號(hào)生成步驟是 通過第2電調(diào)制信號(hào)生成器生成并輸出頻率與第1電調(diào)制信號(hào)相同、且
io具有5弧度的相位差的第2電調(diào)制信號(hào)的步驟。雙模拍頻光生成步驟是 通過第1電調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)雙模拍頻光源，生成并輸出與時(shí)鐘信號(hào)同步的 雙模拍頻光的步驟。光強(qiáng)度調(diào)制步驟是通過由第2電調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)的光 強(qiáng)度調(diào)制器，對(duì)該雙模拍頻光進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，生成并輸出縱模譜具有 大于2的多個(gè)縱模的載波抑制光脈沖串的步驟。
15 本發(fā)明的第2 CS光脈沖串生成裝置的特征在于，上述第1 CS光脈
沖串生成裝置中的雙模拍頻光源和光強(qiáng)度調(diào)制器單片集成在同一半導(dǎo)體 基板上。為了實(shí)現(xiàn)雙模拍頻光源的功能，采用布拉格反射型半導(dǎo)體激光 器結(jié)構(gòu)。即，第2CS光脈沖串生成裝置所利用的布拉格反射型半導(dǎo)體激 光器構(gòu)成為，對(duì)進(jìn)行模同步動(dòng)作的通常的布拉格反射型半導(dǎo)體激光器結(jié)
20構(gòu)的部分和具有光強(qiáng)度調(diào)制器的功能的部分進(jìn)行單片集成，并構(gòu)成為在 通常的布拉格反射型半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)的部分上附屬用于對(duì)雙模拍頻光 進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制的光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域。
如上所述，第2 CS光脈沖串生成裝置所利用的光源是具備進(jìn)行模同 步動(dòng)作的通常的布拉格反射型半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)的部分和具有光強(qiáng)度調(diào)
25制器的功能的部分的特殊結(jié)構(gòu)的光源，但是，這里，僅將該光源表達(dá)為 布拉格反射型半導(dǎo)體激光器。即，本發(fā)明的第2CS光脈沖串生成裝置構(gòu) 成為具有第1電調(diào)制信號(hào)生成器、第2電調(diào)制信號(hào)生成器、以及布拉格 反射型半導(dǎo)體激光器。
第1電調(diào)制信號(hào)生成器生成并輸出與時(shí)鐘信號(hào)同步的第1電調(diào)制信號(hào)。第2電調(diào)制信號(hào)生成器生成并輸出頻率與第1電調(diào)制信號(hào)相同、且 被賦予了 5弧度的相位差的第2電調(diào)制信號(hào)。
布拉格反射型半導(dǎo)體激光器具有第1和第2取樣光柵區(qū)域、第1
和第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域、形成反轉(zhuǎn)分布的增益區(qū)域、以及等效折射率可 5變的第1和第2相位調(diào)節(jié)區(qū)域。通過第1和第2取樣光柵區(qū)域以及增益
區(qū)域構(gòu)成基本的布拉格反射型半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)。通過在該基本的布拉 格反射型半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)上增加第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域，由此構(gòu)成模同 步半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)。在該模同步半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)上還具有用于對(duì)雙
模拍頻光進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制的第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域，這是第2 CS光脈沖串 io生成裝置所具有的布拉格反射型半導(dǎo)體激光器的特征。
第1和第2取樣光柵區(qū)域形成有取樣光柵，該取樣光柵具有長周期 和短周期的雙重周期結(jié)構(gòu)，其中構(gòu)成為短周期光柵編入在長周期光柵的1 個(gè)周期內(nèi)。第1和第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域具有對(duì)光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制的功能。 而且，在第1取樣光柵區(qū)域和第2取樣光柵區(qū)域之間，串聯(lián)配置第1光 15強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域、增益區(qū)域以及第1和第2相位調(diào)整區(qū)域。并且，第2光 強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域在由第1取樣光柵區(qū)域和第2取樣光柵區(qū)域所夾持的區(qū)域 夕卜，且與第1取樣光柵區(qū)域和第2取樣光柵區(qū)域中的任一方鄰接串聯(lián)配 置。
該布拉格反射型半導(dǎo)體激光器通過第1電調(diào)制信號(hào)對(duì)第1光強(qiáng)度調(diào) 20制區(qū)域的光透射率進(jìn)行調(diào)制，由此，能夠進(jìn)行模同步動(dòng)作，輸出CS光脈 沖串。
并且，該布拉格反射型半導(dǎo)體激光器通過改變第1和第2取樣光柵 區(qū)域以及第1和第2相位調(diào)整區(qū)域的等效折射率，能夠改變振蕩光的波 長，并且，通過第2電調(diào)制信號(hào)對(duì)第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的光透射率進(jìn)行 25調(diào)制，由此，能夠控制構(gòu)成CS光脈沖串的光脈沖的占空比。
在第2 CS光脈沖串生成裝置中，優(yōu)選第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域在由第1 取樣光柵區(qū)域和第2取樣光柵區(qū)域所形成的光學(xué)諧振腔中，配置在如下 的該光學(xué)諧振腔的光學(xué)意義上的中心位置通過第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域后 的光脈沖在第1取樣光柵區(qū)域被布拉格反射而返回該第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)
17域的時(shí)間、和通過該第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域后的光脈沖在第2取樣光柵區(qū)
域被布拉格反射而返回該第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的時(shí)間都等于N/Af。
這里，N為1以上的整數(shù)，Af為光脈沖串即CS光脈沖串的光脈沖 的重復(fù)頻率。
5 利用本發(fā)明的第2CS光脈沖串生成裝置，實(shí)現(xiàn)如后所述的本發(fā)明的
第2CS光脈沖串生成方法。
第2 CS光脈沖串生成方法是利用布拉格反射型半導(dǎo)體激光器的CS 光脈沖串生成方法，其構(gòu)成為包含第1電調(diào)制信號(hào)生成步驟、第2電調(diào) 制信號(hào)生成步驟、波長調(diào)整步驟、模同步動(dòng)作步驟、以及占空比調(diào)整步 io驟。這里，布拉格反射型半導(dǎo)體激光器是第2CS光脈沖串生成裝置所具 有的布拉格反射型半導(dǎo)體激光器。
第1電調(diào)制信號(hào)生成步驟是通過第1電調(diào)制信號(hào)生成器生成并輸出 與時(shí)鐘信號(hào)同步的第1電調(diào)制信號(hào)的步驟。
第2電調(diào)制信號(hào)生成步驟是通過第2電調(diào)制信號(hào)生成器生成并輸出 15頻率與第1電調(diào)制信號(hào)相同、且具有5弧度的相位差的第2電調(diào)制信號(hào) 的步驟。
波長調(diào)整步驟是通過改變第1和第2取樣光柵區(qū)域以及第1和第2 相位調(diào)整區(qū)域的等效折射率，來改變布拉格反射型半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)部 分中的振蕩光的波長的步驟。布拉格反射型半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)部分是指， 20由上述第1取樣光柵區(qū)域和第2取樣光柵區(qū)域所形成的光學(xué)諧振腔。在 以下的說明中，根據(jù)要說明的技術(shù)內(nèi)容，標(biāo)記為布拉格反射型半導(dǎo)體激 光器結(jié)構(gòu)部分，或標(biāo)記為光學(xué)諧振腔，但是，兩者所指的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)
部分相同。
模同步動(dòng)作步驟是通過第1電調(diào)制信號(hào)對(duì)第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的光 25透射率進(jìn)行調(diào)制，由此進(jìn)行模同步動(dòng)作的步驟。
占空比調(diào)整步驟是通過第2電調(diào)制信號(hào)對(duì)第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的光 透射率進(jìn)行調(diào)制，由此，控制構(gòu)成CS光脈沖串的光脈沖的占空比的步驟。
在第l CS光脈沖串生成裝置和第1 CS光脈沖串生成方法中，為了 減小所生成的CS光脈沖串的占空比，優(yōu)選將賦予第1電調(diào)制信號(hào)和第2電調(diào)制信號(hào)之間的相位差的S的值設(shè)定為0。
并且，為了進(jìn)一步減小所生成的cs光脈沖串的占空比，優(yōu)選將s
的值設(shè)定為0，并且，設(shè)定第2電調(diào)制信號(hào)的偏置值和強(qiáng)度振幅的值，以使光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的最小值為0。5 在第1 CS光脈沖串生成裝置和第1 CS光脈沖串生成方法中，為了
增大所生成的CS光脈沖串的占空比，優(yōu)選將賦予第1電調(diào)制信號(hào)和第2
電調(diào)制信號(hào)之間的相位差的5的值設(shè)定為7T。
并且，為了進(jìn)一步增大所生成的CS光脈沖串的占空比，優(yōu)選將5的值設(shè)定為Ti，并且，設(shè)定第2電調(diào)制信號(hào)的偏置值和強(qiáng)度振幅的值，以io使消光比為產(chǎn)生構(gòu)成CS光脈沖串的單一光脈沖的峰值被分離為多個(gè)的分離現(xiàn)象之前的最大值，其中，該消光比是作為光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的最大值和最小值之比而定義的。
根據(jù)第1 CS光脈沖串生成裝置，通過光強(qiáng)度調(diào)制器對(duì)從雙模拍頻光源輸出的雙模拍頻光進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，由此，生成CS光脈沖串。雙模拍15頻光具有僅由強(qiáng)度相等的縱模波長分量構(gòu)成的縱模譜，具有正弦波形狀的時(shí)間波形。
第1電調(diào)制信號(hào)與時(shí)鐘信號(hào)同步，并且由該第1電調(diào)制信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)來生成雙模拍頻光，所以，雙模拍頻光也與該時(shí)鐘信號(hào)同步。即，雙模拍頻光的時(shí)間波形在時(shí)間軸上的極大位置即峰值位置和第1電調(diào)制信20號(hào)的時(shí)間波形在時(shí)間軸上的極大位置即峰值位置一致。另一方面，光強(qiáng)度調(diào)制器由第2電調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)，所以，光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的時(shí)間波形在時(shí)間軸上的極大位置即峰值位置和第2電調(diào)制信號(hào)的時(shí)間波形在時(shí)間軸上的極大位置即峰值位置一致。
因此，當(dāng)?shù)?電調(diào)制信號(hào)和第2電調(diào)制信號(hào)之間的相位差為5弧度25時(shí)，如果S的值為0，則雙模拍頻光的時(shí)間波形在時(shí)間軸上的峰值位置和光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的時(shí)間波形在時(shí)間軸上的峰值位置一致。并且，如果5的值為7C，則雙模拍頻光的時(shí)間波形在時(shí)間軸上的峰值位置和光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的時(shí)間波形在時(shí)間軸上的極小位置一致。
在后面詳細(xì)敘述理由，但是，CS光脈沖串的光脈沖寬度在S的值為0時(shí)最窄，在S的值為7t時(shí)最寬。艮卩，通過使S的值在0 7T的范圍內(nèi)變化，能夠控制CS光脈沖串的光脈沖寬度，因此，能夠改變占空比。
能夠通過公知的方法任意地設(shè)定S的值，該公知的方法例如為，利用共同的時(shí)鐘信號(hào)控制第1電調(diào)制信號(hào)生成器和第2電調(diào)制信號(hào)生成器，5通過延遲器對(duì)從第2電調(diào)制信號(hào)生成器輸出的電脈沖信號(hào)調(diào)整延遲量。并且，不限于該方法，也可以利用對(duì)提供給第1電調(diào)制信號(hào)生成器和第2
電調(diào)制信號(hào)生成器的時(shí)鐘信號(hào)的相位差進(jìn)行調(diào)整的公知的方法?？傊?，
只要能夠使第1電調(diào)制信號(hào)和第2電調(diào)制信號(hào)的相位差在0 兀的范圍內(nèi)
變化，則可以使用任意的公知的技術(shù)，使用何種技術(shù)屬于設(shè)計(jì)事項(xiàng)。
io 通過基于計(jì)算仿真等的研究可知，為了有效地控制所生成的CS光脈
沖串的光脈沖的時(shí)間寬度，通過調(diào)整S的值，并且，如上所述地調(diào)整第2電調(diào)制信號(hào)的偏置值和強(qiáng)度振幅的值來控制光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的特性是有效的。
另一方面，作為雙模拍頻光源，如果采用如下形式的光源即以相
15位同步的方式驅(qū)動(dòng)縱單模振蕩的2臺(tái)半導(dǎo)體激光器，合成并輸出從這2臺(tái)半導(dǎo)體激光器輸出的2個(gè)輸出光的光源，則通過改變這2臺(tái)半導(dǎo)體激光器的振蕩波長，能夠?qū)崿F(xiàn)寬范圍的波長可變的CS光脈沖串生成裝置。
并且，作為雙模拍頻光源，通過采用如下結(jié)構(gòu)的光源即針對(duì)具有
多個(gè)縱模分量的模同步半導(dǎo)體激光器的輸出光，通過波長濾波器，僅取
20出縱模分量中相鄰的2個(gè)波長分量，獲得雙模拍頻光的光源，也能夠?qū)?br> 現(xiàn)寬范圍的波長可變的CS光脈沖串生成裝置。即，通過改變所取出的2個(gè)波長分量的波長，能夠改變所生成的CS光脈沖串的波長。因此，模同步半導(dǎo)體激光器的縱模所包含的波長分量的數(shù)量越多，則可變波長范圍越寬。
25 第2 CS光脈沖串生成裝置利用使作為雙模拍頻光源的功能和作為光
強(qiáng)度調(diào)制器的功能一體化的布拉格反射型半導(dǎo)體激光器。因此，根據(jù)第2CS光脈沖串生成裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、且功耗小的CS光脈沖串生成裝置。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的第1 CS光脈沖串生成裝置的概略結(jié)構(gòu)框圖。
圖2 (A)、 (B)和(C)分別是示出雙模拍頻光、第2電調(diào)制信號(hào)5和CS光脈沖串的時(shí)間波形的圖，(D)和(E)分別是示出雙模拍頻光和CS光脈沖串的頻譜的圖。
圖3 (A)是示出第1電調(diào)制信號(hào)和第2電調(diào)制信號(hào)之間的相位差為0弧度時(shí)的雙模拍頻光的時(shí)間波形的圖，(B)是示出第1電調(diào)制信號(hào)和第2電調(diào)制信號(hào)之間的相位差為0弧度時(shí)的光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的io時(shí)間波形的圖，(C)是示出第1電調(diào)制信號(hào)和第2電調(diào)制信號(hào)之間的相位差為0弧度時(shí)的CS光脈沖串的時(shí)間波形的圖。
圖4 (A)是示出第1電調(diào)制信號(hào)和第2電調(diào)制信號(hào)之間的相位差為兀弧度時(shí)的雙模拍頻光的時(shí)間波形的圖，(B)是示出第1電調(diào)制信號(hào)和第2電調(diào)制信號(hào)之間的相位差為7t弧度時(shí)的光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的15時(shí)間波形的圖，(C)是示出第1電調(diào)制信號(hào)和第2電調(diào)制信號(hào)之間的相位差為7l弧度時(shí)的CS光脈沖串的時(shí)間波形的圖。
圖5 (A)、 (B)和(C)分別是示出雙模拍頻光的光載波的振幅的包絡(luò)線的時(shí)間波形、光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的時(shí)間波形、和CS光脈沖串的光載波的振幅的包絡(luò)線的時(shí)間波形的圖。20 圖6是根據(jù)光強(qiáng)度調(diào)制器的消光比的差異來說明CS光脈沖串的光強(qiáng)
度時(shí)間波形和頻譜特征的圖。(A)和(B)是示出CS光脈沖串的光強(qiáng)度時(shí)間波形的圖，(C)和(D)是示出CS光脈沖串的頻譜的圖。
圖7是示出CS光脈沖串的占空比的光強(qiáng)度調(diào)制器的消光比依賴性的圖，(A)示出賦予第1電調(diào)制信號(hào)和第2電調(diào)制信號(hào)之間的相位差的525的值為O弧度的情況，(B)示出S的值為;u弧度的情況。
圖8是用于說明利用了非線性光強(qiáng)度調(diào)制器的情況下占空比的可調(diào)整變化范圍的圖。(A)是示出電場吸收型半導(dǎo)體光強(qiáng)度調(diào)制器的光輸出強(qiáng)度與施加電壓VEA之間的關(guān)系的圖，(B)和(C)是示出在利用正弦波狀的第2電調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電場吸收型半導(dǎo)體光強(qiáng)度調(diào)制器的情況下所生
21成并輸出的CS光脈沖串的光強(qiáng)度時(shí)間波形的圖。
圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式的第2 CS光脈沖串生成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖10是說明分別構(gòu)成第1取樣光柵區(qū)域和第2取樣光柵區(qū)域的取樣 5光柵的結(jié)構(gòu)及其功能的圖。(A)是示出沿著激光的傳播方向即光波導(dǎo)的 長度方向的取樣光柵等效折射率分布的圖。(B)是示出折射率的周期結(jié) 構(gòu)為A時(shí)的基于布拉格反射結(jié)構(gòu)的反射特性的圖。
圖11是說明決定在布拉格反射型半導(dǎo)體激光器的光學(xué)諧振腔中產(chǎn)生 的雙模拍頻光的波長的機(jī)理的圖，是示出第1和第2取樣光柵區(qū)域的布 10拉格反射率的布拉格反射波長相同的情況的圖。(A)是示出第1取樣光 柵區(qū)域的布拉格反射率譜的圖，(B)是示出第2取樣光柵區(qū)域的布拉格 反射率譜的圖，(C)是示出第1和第2取樣光柵區(qū)域的布拉格反射率的 二譜之積的圖，(D)是示出布拉格反射型半導(dǎo)體激光器的光學(xué)諧振腔的 縱模譜的圖。
15 圖12是說明決定在布拉格反射型半導(dǎo)體激光器的光學(xué)諧振腔中產(chǎn)
生的雙模拍頻光的波長的機(jī)理的圖，是示出第1和第2取樣光柵區(qū)域的 布拉格反射波長不同的情況的圖。(A)是示出第1取樣光柵區(qū)域的布拉 格反射率譜的圖，(B)是示出第2取樣光柵區(qū)域的布拉格反射率譜的圖， (C)是示出第1和第2取樣光柵區(qū)域的布拉格反射率的二譜之積的圖，
20(D)是示出布拉格反射型半導(dǎo)體激光器的光學(xué)諧振腔的縱模譜的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，用于說明裝置的形 式的各示出本發(fā)明的一個(gè)結(jié)構(gòu)例，只不過是在能夠理解本發(fā)明的程 25度上概略地示出各結(jié)構(gòu)要素的配置關(guān)系等，本發(fā)明不限于圖示例。 〈第1CS光脈沖串生成裝置> (結(jié)構(gòu))
參照?qǐng)D1和圖2 (A) (E)說明本發(fā)明的實(shí)施方式的第1 CS光脈 沖串生成裝置的結(jié)構(gòu)。圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的第1 CS光脈沖串生成裝置的概略結(jié)構(gòu)框 圖。在圖1中，用粗線示出光脈沖串的傳播路徑，用細(xì)線示出電信號(hào)的 傳播路徑。光脈沖串的傳播路徑是組合光纖等光波導(dǎo)或透鏡等光學(xué)元件 而構(gòu)成的空間耦合路徑。具體如何形成光脈沖串的傳播路徑屬于設(shè)計(jì)事 5項(xiàng)，而且不是本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性技術(shù)事項(xiàng)，所以省略說明。
本發(fā)明的實(shí)施方式的第1 CS光脈沖串生成裝置構(gòu)成為具有第1電
調(diào)制信號(hào)生成器10、第2電調(diào)制信號(hào)生成器14、雙模拍頻光源18、以及 光強(qiáng)度調(diào)制器20。并且，具有向第1電調(diào)制信號(hào)生成器10和/或第2電 調(diào)制信號(hào)生成器14提供時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘信號(hào)生成器22。
io 第1電調(diào)制信號(hào)生成器10執(zhí)行第1電調(diào)制信號(hào)生成步驟，其生成并
輸出與時(shí)鐘信號(hào)23同步的第1電調(diào)制信號(hào)13。第2電調(diào)制信號(hào)生成器 14執(zhí)行第2電調(diào)制信號(hào)生成步驟，其生成并輸出頻率與第1電調(diào)制信號(hào) 相同、且被賦予了 5弧度的相位差的第2電調(diào)制信號(hào)15。第1電調(diào)制信 號(hào)13和第2電調(diào)制信號(hào)15的時(shí)間波形不限于正弦波波形，也可以是所
15謂的脈沖狀的波形。
第1 CS光脈沖串生成裝置自不用說，在利用第1 CS光脈沖串生成 裝置而構(gòu)成的光通信系統(tǒng)等中，時(shí)鐘信號(hào)23是成為用于使系統(tǒng)動(dòng)作的基 準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)，所以，有時(shí)也稱為系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)。
雙模拍頻光源18由第1電調(diào)制信號(hào)13驅(qū)動(dòng)，執(zhí)行生成并輸出與時(shí)
20鐘信號(hào)23同步的雙模拍頻光19的雙模拍頻光生成步驟。光強(qiáng)度調(diào)制器 20執(zhí)行光強(qiáng)度調(diào)制步驟，其被輸入雙模拍頻光19,對(duì)該雙模拍頻光19 進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，生成并輸出縱模譜具有大于2的多個(gè)縱模分量的CS光 脈沖串21。通過第2電調(diào)制信號(hào)15對(duì)光強(qiáng)度調(diào)制器20的光透射率進(jìn)行 調(diào)制。
25 這里，在通過第1電調(diào)制信號(hào)13驅(qū)動(dòng)雙模拍頻光源18來生成并輸
出與時(shí)鐘信號(hào)23同步的雙模拍頻光19的雙模拍頻光生成步驟中，同步 意味著以下內(nèi)容。這里所謂的同步是指，第1電調(diào)制信號(hào)13的頻率和相 位與雙模拍頻光19的強(qiáng)度時(shí)間波形的重復(fù)頻率和相位一致。雙模拍頻光 19的強(qiáng)度時(shí)間波形的重復(fù)頻率與雙模拍頻光19的頻譜中的2個(gè)頻率分量的頻率差相等。即，意味著雙模拍頻光19的頻譜中的2個(gè)頻率分量的頻
率差與第1電調(diào)制信號(hào)13的頻率一致。
參照?qǐng)D2 (A) (E)說明雙模拍頻光19、第2電調(diào)制信號(hào)15和 CS光脈沖串21的時(shí)間波形和頻譜(縱模譜)。圖2 (A)、 (B)和(C) 5分別是示出雙模拍頻光19、第2電調(diào)制信號(hào)15和CS光脈沖串21的時(shí) 間波形的圖。并且，圖2 (D)和(E)分別是示出雙模拍頻光19和CS 光脈沖串21的頻譜的圖。
在圖2 (A)、 (B)和(C)中，橫軸以任意刻度示出時(shí)間，縱軸方 向以任意刻度示出光強(qiáng)度。并且，在圖2 (D)和(E)中，橫軸以任意 io刻度示出光頻率，縱軸方向以任意刻度示出光強(qiáng)度。
圖2 (A)是示出形成雙模拍頻光19的光載波的振幅包絡(luò)線的光強(qiáng) 度的時(shí)間波形的圖。作為光強(qiáng)度的變化而觀測的時(shí)間波形，表現(xiàn)為取作 為光載波的光的電場向量的振幅的絕對(duì)值的平方而得到的時(shí)間波形的包 絡(luò)線。因此，在以下的說明中，稱為光脈沖的光強(qiáng)度的時(shí)間波形或簡稱 15為光脈沖的時(shí)間波形的情況下，表示取光的電場向量的振幅的絕對(duì)值的 平方而得到的時(shí)間波形的包絡(luò)線。
雙模拍頻光19是在時(shí)間軸上相鄰排列的光脈沖之間的、作為光載波 的、相位為彼此相反的相位關(guān)系的光脈沖串。即，在時(shí)間軸上相鄰排列 的光脈沖之間的作為光載波的兩者的相位差滿足等于兀的關(guān)系。在圖2 20(A)中，在光脈沖的峰值位置將其交替顯示為"0"、 "71"。即，意味著 相鄰的光脈沖彼此的作為光載波的相位相差71。
如圖2 (D)所示，雙模拍頻光19的頻譜的2個(gè)頻率分量的頻率為 fo+Af/2和fo-Af72。這里，fc是雙模拍頻光19的作為光載波的頻率，Af 是光脈沖串即雙模拍頻光19的光脈沖的重復(fù)頻率。并且，對(duì)從光強(qiáng)度調(diào) 25制器20輸出的雙模拍頻光19進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制而生成的CS光脈沖串21 的作為光載波的頻率為fQ， CS光脈沖串21的光脈沖的重復(fù)頻率為Af。
如圖2 (B)所示，第2電調(diào)制信號(hào)15的偏置電壓設(shè)定為VDC，強(qiáng) 度振幅設(shè)定為Vpp。在圖2 (A)和圖2 (B)中，示出雙模拍頻光19和 第2電調(diào)制信號(hào)15的相位為相同相位，所以，兩者的時(shí)間波形的峰值位
24置一致。 一般地，雙模拍頻光19和第2電調(diào)制信號(hào)15的相位能夠在0
?；《鹊姆秶鷥?nèi)變化。
如圖2 (C)所示，CS光脈沖串21的時(shí)間波形與雙模拍頻光19的 周期和相位相同，但是，光脈沖的時(shí)間寬度不同。在圖2 (C)中，示出 5光脈沖的時(shí)間寬度較寬的情況，但是，根據(jù)將雙模拍頻光19和第2電調(diào) 制信號(hào)15的相位差設(shè)定為多少而能夠改變?cè)摴饷}沖的時(shí)間寬度。
比較圖2 (D)所示的頻譜和圖2 (E)所示的頻譜時(shí)，存在以下的 明顯的不同點(diǎn)。即，圖2 (D)所示的雙模拍頻光19和圖2 (E)所示的 CS光脈沖串21的各自的頻譜結(jié)構(gòu)的不同點(diǎn)在于，雙模拍頻光19的頻譜 10的頻率分量為fQ+Af/2和fo-Af/2這兩個(gè)，與此相對(duì)，CS光脈沖串21的 頻率分量除了 fo+Af/2和fo-Af/2以外，還具有與該頻率分量的頻率分離 Af的整數(shù)倍頻率的多個(gè)調(diào)制邊帶分量。
作為雙模拍頻光源18,根據(jù)設(shè)計(jì)上的便利等，能夠使用多種多樣的 光源。例如，可以利用上述非專利文獻(xiàn)2 4所公開的雙模振蕩激光器。 15并且，也可以將經(jīng)相位同步的2臺(tái)單縱模半導(dǎo)體激光器的合成輸出用作 雙模拍頻光源。該情況下，單縱模半導(dǎo)體激光器利用分布反饋型半導(dǎo)體 激光器(DFB激光器distributed feedback laser)或布拉格反射型半導(dǎo)體 激光器(DBR激光器Distributed Bragg Reflector laser)。
并且，從經(jīng)與第1電調(diào)制信號(hào)13模同步動(dòng)作后的模同步激光器輸出 20的光脈沖串和/或同樣與該第1電調(diào)制信號(hào)13同步地進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制或相 位調(diào)制后的光信號(hào)所具有的多個(gè)縱模分量中，通過波長濾波器等取出相 鄰的2個(gè)縱模分量，這樣也能夠作為雙模拍頻光源。
用于使第1電調(diào)制信號(hào)13和第2電調(diào)制信號(hào)15的相位同步且兩者 的相位差為S弧度的方法，如下執(zhí)行。 25 第1種方法是，首先將從時(shí)鐘信號(hào)生成器22輸出的時(shí)鐘信號(hào)23輸
入到第1電調(diào)制信號(hào)生成器10，生成并輸出相位與時(shí)鐘信號(hào)23相同的第 1電調(diào)制信號(hào)11和13。將第1電調(diào)制信號(hào)11輸入到第2電調(diào)制信號(hào)生 成器14，對(duì)第1電調(diào)制信號(hào)11附加S弧度的相位差，而生成并輸出第2 電調(diào)制信號(hào)15。該情況下，根據(jù)相位與第1電調(diào)制信號(hào)13相同的第1電調(diào)制信號(hào)11生成第2電調(diào)制信號(hào)15，所以，第1電調(diào)制信號(hào)13和第2 電調(diào)制信號(hào)15取得同步，且兩者的相位差為S弧度。
在第1種方法中，第2電調(diào)制信號(hào)生成器14具有對(duì)第1電調(diào)制信號(hào) 11附加5弧度的相位延遲來生成第2電調(diào)制信號(hào)15的功能。著眼于第2 5電調(diào)制信號(hào)生成器14的該功能，能夠通過僅具有相位延遲功能的相位延 遲器來構(gòu)成第2電調(diào)制信號(hào)生成器14。但是，如后所述，第2電調(diào)制信 號(hào)生成器14除了對(duì)所輸入的第1電調(diào)制信號(hào)附加相位延遲以外，還需要 改變第1電調(diào)制信號(hào)的偏置值和強(qiáng)度振幅值的功能。因此，第2電調(diào)制 信號(hào)生成器14不僅需要相位延遲器，而且還需要具有針對(duì)所輸入的電信
io號(hào)，改變?cè)撾娦盘?hào)的偏置值和強(qiáng)度振幅值的功能。
并且，也可以如下那樣生成第1電調(diào)制信號(hào)13和第2電調(diào)制信號(hào) 15。即，第2種方法是，首先，通過分路器16將從時(shí)鐘信號(hào)生成器22 輸出的時(shí)鐘信號(hào)23 二分為時(shí)鐘信號(hào)23-1和時(shí)鐘信號(hào)23-2，使時(shí)鐘信號(hào) 23-1輸入到第1電調(diào)制信號(hào)生成器10，使時(shí)鐘信號(hào)23-2輸入到延遲器
15 24。在延遲器24中，對(duì)時(shí)鐘信號(hào)23-2附加5弧度的相位差，生成時(shí)鐘信 號(hào)25，將該時(shí)鐘信號(hào)25輸入到第2電調(diào)制信號(hào)生成器14。這樣，從第1 電調(diào)制信號(hào)生成器10生成并輸出相位與時(shí)鐘信號(hào)23-1相同的第1電調(diào)制 信號(hào)13。并且，從第2電調(diào)制信號(hào)生成器14生成并輸出相位與時(shí)鐘信號(hào) 25相同的第2電調(diào)制信號(hào)15。該情況下，時(shí)鐘信號(hào)23-1和時(shí)鐘信號(hào)25
20取得同步，且兩者的相位差為5弧度。因此，第1電調(diào)制信號(hào)13和第2 電調(diào)制信號(hào)15取得同步，且兩者的相位差為S弧度。
這里，說明用于生成第1電調(diào)制信號(hào)13和第2電調(diào)制信號(hào)15的一 個(gè)具體例子。這里，列舉生成重復(fù)頻率為40GHz的CS光脈沖串的情況， 但是，顯而易見地，在生成重復(fù)頻率為40GHz以外的CS光脈沖串的情
25況下，也同樣可以實(shí)施。該情況下，代替以下說明的40GHz電信號(hào)振蕩 器，利用生成并輸出重復(fù)頻率與要生成的CS光脈沖串相等的電脈沖信號(hào) 的電信號(hào)振蕩器即可。
首先，使用40GHz電信號(hào)振蕩器(7一夕口々工一:7、 夕、V于S :y 夕7公司帝!j造的Phase Locked Dielectric Resonator Oscillator:卒貞相介質(zhì)振蕩器)，生成與系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)(時(shí)鐘信號(hào)23)同步的40GHz的電脈沖信號(hào)。該40GHz電信號(hào)振蕩器相當(dāng)于第l電調(diào)制信號(hào)生成器IO。接著，利用功率分配器(7乂!J 、7公司制造的K240/V240系列)對(duì)來自該40GHz電信號(hào)振蕩器的輸出進(jìn)行二分。將該二分后的信號(hào)中的一個(gè)輸入到移相5器(7力制作所制造)。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，從功率分配器的未與移相器連接的分支輸出端口輸出第1電調(diào)制信號(hào)13。并且，從移相器的輸出端口輸出第2電調(diào)制信號(hào)15。即，通過這種結(jié)構(gòu)，根據(jù)上述第1種方法，能夠生成并輸出第1電調(diào)制信號(hào)13和第2電調(diào)制信號(hào)15。
io 另外，關(guān)于7^夕口夕工一:/'夕、V于《/夕7公司制造的鎖相介
質(zhì)振蕩器，在URL (http:〃www.microwave-dynamics.com/erpldro.html)中公開了詳細(xì)的技術(shù)信息(2007年12月19日檢索)。關(guān)于7^y少公司制造的功率分配器，在URL Oi p:〃www.anritsu.co.jp/j/products/tm/istaspx SID=32#134)中公幵了詳細(xì)的技術(shù)信息(2007年12月19日檢索)。關(guān)于7
15 力制作所制造的移相器，在URL (http:〃www.waka.co.jp/Phase—Shifter.html)中公開了詳細(xì)的技術(shù)信息(2007年12月19日檢索)。
通過上述任意方法，都能夠使第1電調(diào)制信號(hào)13和第2電調(diào)制信號(hào)15的相位同步，且兩者的相位差為S弧度。在圖1中，用單點(diǎn)劃線示出在上述第1種方法中使用的電氣路徑，用雙點(diǎn)劃線示出在第2種方法中
20使用的電氣路徑。(動(dòng)作〉
參照?qǐng)D3 (A)、 (B)和(C)以及圖4 (A)、 (B)和(C)，說明本發(fā)明的實(shí)施方式的第1CS光脈沖串生成裝置的動(dòng)作。在圖3 (A)、 (B)和(C)以及圖4 (A)、 (B)和(C)中，橫軸以任意刻度示出時(shí)間，縱25軸以任意刻度示出光強(qiáng)度。
圖3 (A)、 (B)和(C)是分別示出第1電調(diào)制信號(hào)13和第2電調(diào)制信號(hào)15之間的相位差為0弧度時(shí)的雙模拍頻光19、光強(qiáng)度調(diào)制器20的光透射率、以及CS光脈沖串21的時(shí)間波形的圖。同樣地，圖4(A)、(B)和(C)是分別示出第1電調(diào)制信號(hào)13和第2電調(diào)制信號(hào)15之間的相位差為7T弧度時(shí)的雙模拍頻光19、光強(qiáng)度調(diào)制器20的光透射率、以
及CS光脈沖串21的時(shí)間波形的圖。
這里，為了簡潔地說明發(fā)明的本質(zhì)部分，以正弦波給出光強(qiáng)度調(diào)制
器20的光透射率的時(shí)間變化。但是，在本發(fā)明中，不限于以正弦波給出5光強(qiáng)度調(diào)制器20的光透射率的時(shí)間變化的情況，在一般地以所謂脈沖狀的波形來給出時(shí)間變化的情況下，也獲得同樣的效果。
在第1電調(diào)制信號(hào)13和第2電調(diào)制信號(hào)15之間的相位差為0弧度的情況下，如圖3 (A)和(B)所示，雙模拍頻光19的時(shí)間波形在時(shí)間軸上的極大位置和光強(qiáng)度調(diào)制器20的光透射率的時(shí)間波形在時(shí)間軸上的
io極大位置一致。CS光脈沖串21的時(shí)間波形由雙模拍頻光19的時(shí)間波形和光強(qiáng)度調(diào)制器20的光透射率的時(shí)間波形之積給出。因此，該情況下，關(guān)于CS光脈沖串21，與CS光脈沖串21的時(shí)間波形的極大附近相比，在極小附近，在光強(qiáng)度調(diào)制器20中受到更大的光強(qiáng)度的衰減。g卩，該情況下，在CS光脈沖串21的時(shí)間波形中，引起光脈沖寬度縮小化的現(xiàn)象。
15 光脈沖寬度縮小化的比例根據(jù)光強(qiáng)度調(diào)制器20的光透射率的時(shí)間
波形的消光比、即光強(qiáng)度調(diào)制器20的光透射率的最大值和最小值之比(用最小值去除以最大值后得到的值)而變化。在大多已實(shí)用的光強(qiáng)度調(diào)制器中，能夠通過提供給光強(qiáng)度調(diào)制器的電調(diào)制信號(hào)的強(qiáng)度調(diào)制電流或強(qiáng)度調(diào)制電壓來控制該光強(qiáng)度調(diào)制的消光比。因此，通過改變第2電調(diào)制
20信號(hào)15的直流分量即偏置值和交流分量的強(qiáng)度振幅值，能夠控制光強(qiáng)度調(diào)制的消光比。
第2電調(diào)制信號(hào)15是由直流分量和交流信號(hào)分量之和給出的調(diào)制信號(hào)，所以，可以通過組合生成交流信號(hào)分量的電脈沖信號(hào)生成器和能夠提供生成直流分量的恒定電流或恒定電壓的直流電源來構(gòu)成。即，只要25構(gòu)成為利用合流器對(duì)從電脈沖信號(hào)生成器輸出的交流信號(hào)和從直流電源輸出的直流分量進(jìn)行合成并輸出即可。能夠通過改變直流電源的輸出值來對(duì)應(yīng)改變第2電調(diào)制信號(hào)15的直流分量即偏置值的情況，能夠通過改變電脈沖信號(hào)生成器的輸出值的強(qiáng)度振幅來對(duì)應(yīng)改變交流分量的強(qiáng)度振幅值的情況。
28另一方面，在第1電調(diào)制信號(hào)13和第2電調(diào)制信號(hào)15之間的相位差為?；《鹊那闆r下，如圖4 (A)和(B)所示，雙模拍頻光19的時(shí)間波形在時(shí)間軸上的極大位置和光強(qiáng)度調(diào)制器20的光透射率的時(shí)間波形在時(shí)間軸上的極小位置一致。該情況下，如上所述，CS光脈沖串21的時(shí)5間波形也由雙模拍頻光19的時(shí)間波形和光強(qiáng)度調(diào)制器20的光透射率的時(shí)間波形之積給出。因此，該情況下，關(guān)于CS光脈沖串21，與CS光脈沖串21的時(shí)間波形的極小附近相比，在極大附近，在光強(qiáng)度調(diào)制器20中受到更大的光強(qiáng)度的衰減。SP,該情況下，在CS光脈沖串21的時(shí)間波形中，引起光脈沖寬度擴(kuò)大化的現(xiàn)象。
io 光脈沖寬度擴(kuò)大化的比例與上述光脈沖寬度縮小化的情況同樣，也
根據(jù)光強(qiáng)度調(diào)制器20的光透射率的消光比而變化。因此，通過改變第2電調(diào)制信號(hào)15的直流分量即偏置值和交流分量的強(qiáng)度振幅值，能夠控制光強(qiáng)度調(diào)制器的消光比。
艮P，在光脈沖寬度縮小化或光脈沖寬度擴(kuò)大化的任意情況下，都可
15以通過如下方式來控制光強(qiáng)度調(diào)制器的消光比將S的值設(shè)定為0，并且，針對(duì)光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率，改變?cè)趌周期(1/Af= "+t》)期間，取大于該光透射率的最大值和最小值的中值的值的時(shí)間段的寬度t,所占的比例(V "+{2))和取小于該光透射率的最大值和最小值的中值的值
的時(shí)間段的寬度t2所占的比例(t2/ (t,+t2))的大小關(guān)系。
20 關(guān)于光脈沖寬度縮小化和光脈沖寬度擴(kuò)大化的切換，只要選擇使雙
模拍頻光19的時(shí)間波形在時(shí)間軸上的極大位置與光強(qiáng)度調(diào)制器20的光透射率的時(shí)間波形在時(shí)間軸上的極大位置一致，還是與極小位置一致即可。通過對(duì)第2電調(diào)制信號(hào)15賦予相對(duì)于第1電調(diào)制信號(hào)13的0或兀的相位差，能夠容易地執(zhí)行該選擇。
25 參照?qǐng)D5 (A)、 (B)禾B (C)說明CS光脈沖串21的時(shí)間波形的形
狀。圖5 (A)是示出雙模拍頻光19的光載波的振幅的包絡(luò)線的時(shí)間波形的圖，圖5 (B)是示出光強(qiáng)度調(diào)制器20的光透射率的時(shí)間波形的圖，圖5 (C)是示出CS光脈沖串21的光載波的振幅的包絡(luò)線的時(shí)間波形的圖。下面，有時(shí)將光載波的振幅的包絡(luò)線的時(shí)間波形稱為振幅波形。
29在圖5 (A)、 (B)和(C)中，橫軸以任意刻度示出時(shí)間。并且， 圖5 (A)和(C)的縱軸以任意刻度示出光的電場向量的大小，圖5 (B) 的縱軸以任意刻度示出光強(qiáng)度調(diào)制器20的光透射率。
雙模拍頻光19是最典型的CS光脈沖串，所以，其光載波的振幅包
5絡(luò)線的極大位置處的光載波的相位和極小位置處的光載波的相位相差71。 艮P，極大位置和極小位置的光載波的相位值分別為0、 7C、 0、兀、…，極
大位置和極小位置的光載波的振幅值分別為正負(fù)或負(fù)正的關(guān)系。從光強(qiáng) 度調(diào)制器20輸出的CS光脈沖串21的光載波的包絡(luò)線的振幅波形由光強(qiáng) 度調(diào)制器20的光透射率的平方根和雙模拍頻光19的光載波的包絡(luò)線的
io振幅波形之積給出。
因此，在CS光脈沖串21的光載波的包絡(luò)線的振幅波形中，與雙模 拍頻光19同樣，極大位置和極小位置處的光載波的電場向量值分別為正 負(fù)或負(fù)正的關(guān)系。即，即使對(duì)雙模拍頻光19進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，也不會(huì)損 害其作為CS光脈沖串的性質(zhì)。
15 參照?qǐng)D6 (A) (D)，并參照計(jì)算仿真結(jié)果說明本發(fā)明的第1 CS
光脈沖串生成裝置發(fā)揮的效果。在以下的說明中，為了簡潔，在不產(chǎn)生 誤解的范圍內(nèi)，有時(shí)不記載為第1電調(diào)制信號(hào)生成器10、第2電調(diào)制信 號(hào)生成器14、光強(qiáng)度調(diào)制器20等，而是省略表示與圖1所示的結(jié)構(gòu)框圖 對(duì)應(yīng)的IO、 14、 20等指示各功能塊的數(shù)字，而記載為第l電調(diào)制信號(hào)生
20成器、第2電調(diào)制信號(hào)生成器、光強(qiáng)度調(diào)制器等。
圖6 (A) (D)是用于說明CS光脈沖串的光強(qiáng)度時(shí)間波形和頻 譜的圖。圖6 (A)和(B)是示出CS光脈沖串的光強(qiáng)度時(shí)間波形的圖， 橫軸將相對(duì)于時(shí)鐘信號(hào)的周期(1/Af)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后的時(shí)間標(biāo)注刻度示出， 縱軸將相對(duì)于光峰值強(qiáng)度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后的光強(qiáng)度標(biāo)注刻度示出。圖6(C)
25和(D)是示出CS光脈沖串的頻譜的圖，橫軸將標(biāo)準(zhǔn)化后的頻率漂移量 標(biāo)注刻度示出，縱軸將標(biāo)準(zhǔn)化后的光強(qiáng)度標(biāo)注刻度示出。頻率漂移量是 指，在縱模頻譜中，將CS光脈沖串的作為光載波的頻率fo坐標(biāo)變換為O 而示出的值。即，在橫軸，相對(duì)于頻率fo+Af/2，標(biāo)記為與Af/2對(duì)應(yīng)的值， 相對(duì)于頻率fo-Af/2，標(biāo)記為與-Af/2對(duì)應(yīng)的值。圖6 (A)和(C)是分別示出設(shè)光強(qiáng)度調(diào)制器的消光比為10dB、將 第1電調(diào)制信號(hào)和第2電調(diào)制信號(hào)之間的相位差5設(shè)定為0弧度時(shí)的CS 光脈沖串的光強(qiáng)度時(shí)間波形和頻譜的圖。并且，圖6 (B)和(D)是分 別示出設(shè)光強(qiáng)度調(diào)制器的消光比為3dB、將第1電調(diào)制信號(hào)和第2電調(diào) 5制信號(hào)之間的相位差S設(shè)定為?；《葧r(shí)的CS光脈沖串的光強(qiáng)度時(shí)間波形 和頻譜的圖。光強(qiáng)度調(diào)制器的消光比是指光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的最 大值和最小值之比。在圖6 (A)和(B)中，虛線示出雙模拍頻光的光 強(qiáng)度時(shí)間波形，實(shí)線示出CS光脈沖串的光強(qiáng)度時(shí)間波形。
如圖6 (A)和(C)所示，在第1電調(diào)制信號(hào)和第2電調(diào)制信號(hào)之 io間的相位差5為0弧度的情況下，生成光脈沖的時(shí)間寬度縮小的CS光脈 沖串。其結(jié)果，由于雙模拍頻光的振幅時(shí)間波形是正弦波，所以，雙模 拍頻光的光強(qiáng)度時(shí)間波形的占空比為50%，但是，所生成的CS光脈沖串 的光強(qiáng)度時(shí)間波形的占空比為37%。
另一方面，如圖6 (B)和(D)所示，在第1電調(diào)制信號(hào)和第2電 15調(diào)制信號(hào)之間的相位差S為?；《鹊那闆r下，生成光脈沖的時(shí)間寬度擴(kuò) 大的CS光脈沖串。其結(jié)果，所生成的CS光脈沖串的光強(qiáng)度時(shí)間波形的 占空比為64%,是大于雙模拍頻光的光強(qiáng)度時(shí)間波形的占空比即50%的 值。
并且，如圖6 (C)和(D)所示，所生成的CS光脈沖串的頻譜示 20出如下波形在頻率漂移量為0的位置不具有作為光載波的頻率分量，Af 間隔的調(diào)制邊帶左右對(duì)稱地?cái)U(kuò)展。這表示從光強(qiáng)度調(diào)制器輸出的光脈沖 串是CS光脈沖串。
從以上說明可知，為了減小所生成的CS光脈沖串的占空比，只要將 賦予第1電調(diào)制信號(hào)和第2電調(diào)制信號(hào)之間的相位差的S的值設(shè)定為0 25即可，為了增大占空比，只要將S的值設(shè)定為兀即可。
參照?qǐng)D7 (A)和(B)，說明通過計(jì)算仿真對(duì)如下效果進(jìn)行驗(yàn)證后的 結(jié)果即，通過控制光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的消光比而得到的，帶給 由第1 CS光脈沖串生成裝置所生成的CS光脈沖串的占空比的調(diào)制動(dòng)作
的效果。圖7 (A)和(B)是示出CS光脈沖串的占空比的光強(qiáng)度調(diào)制器的 消光比依賴性的圖，橫軸以dB刻度示出消光比，縱軸對(duì)占空比標(biāo)注刻度 并示出。圖7 (A)示出賦予第1電調(diào)制信號(hào)和第2電調(diào)制信號(hào)之間的相 位差的S的值為0弧度的情況，圖7 (B)示出S的值為?；《鹊那闆r。 5 如圖7 (A)所示，在S的值為0弧度的情況下，隨著光強(qiáng)度調(diào)制器
的消光比的增大，占空比單調(diào)遞減。當(dāng)求解消光比無限大時(shí)的極限值時(shí)， 可以確認(rèn)到占空比能夠縮小到36%。消光比無限大是指，光強(qiáng)度調(diào)制器 的光透射率的最小值為0。
艮口，表示為了進(jìn)一步減小所生成的CS光脈沖串的占空比，可以將S io的值設(shè)定為0，并且，設(shè)定第2電調(diào)制信號(hào)的偏置值和強(qiáng)度振幅值，以使 光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的最小值為0。
另一方面，如圖7 (B)所示，在S的值為7i弧度的情況下，隨著光 強(qiáng)度調(diào)制器的消光比的增大，占空比單調(diào)遞增。該情況下，將光強(qiáng)度調(diào) 制器的消光比設(shè)定得越大，越能夠增大占空比，但是，該情況下，能夠 15設(shè)定的占空比的大小存在上限。
艮P，判明為當(dāng)增大光強(qiáng)度調(diào)制器的消光比時(shí)，產(chǎn)生構(gòu)成CS光脈沖串 的單一光脈沖的峰值被分離為多個(gè)的分離現(xiàn)象。當(dāng)構(gòu)成CS光脈沖串的單 一光脈沖的峰值被分離為多個(gè)時(shí)，就無法用作旨在生成通常的CS-RZ格 式的光脈沖信號(hào)的CS光脈沖串。 20 在賦予光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的變化的時(shí)間變化為正弦波的情況 下，即將產(chǎn)生單一光脈沖的分離現(xiàn)象之前的消光比的最大值為3.5dB。將 消光比的值設(shè)定為3.5dB而得到的CS光脈沖串的占空比為66。/。，其中， 該單一光脈沖是構(gòu)成由光強(qiáng)度調(diào)制器所生成并輸出的CS光脈沖串的單 一光脈沖。
25 即，表示為了進(jìn)一步增大所生成的CS光脈沖串的占空比，可以將5
的值設(shè)定為71，并且，設(shè)定第2電調(diào)制信號(hào)的偏置值和強(qiáng)度振幅值，以使 光強(qiáng)度調(diào)制器的消光比為即將產(chǎn)生分離現(xiàn)象之前的最大值，其中，該分 離現(xiàn)象是指構(gòu)成CS光脈沖串的單一光脈沖的峰值被分離為多個(gè)。
根據(jù)本發(fā)明的第1 CS光脈沖串生成裝置確認(rèn)到，通過調(diào)整5的值并且調(diào)整光強(qiáng)度調(diào)制器的消光比，在給出光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的變化
的時(shí)間變化為正弦波的這樣的條件下，能夠在36% 66%的范圍內(nèi)調(diào)整
變化所生成的cs光脈沖串的占空比。
通過以非正弦波來給出賦予光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的變化的時(shí)間
5變化，能夠進(jìn)一步擴(kuò)大占空比的可調(diào)整變化的范圍。這可以通過利用電
壓控制型的光強(qiáng)度調(diào)制器、即具有由非線性關(guān)系給出光透射率的電壓依 賴性的特性的光強(qiáng)度調(diào)制器來實(shí)現(xiàn)。具有這種光強(qiáng)度調(diào)制特性的光強(qiáng)度 調(diào)制器的一例為電場吸收型半導(dǎo)體光強(qiáng)度調(diào)制器。
參照?qǐng)D8 (A)、 (B)和(C)說明利用具有由非線性關(guān)系給出光透 io射率的電壓依賴性的特性的光強(qiáng)度調(diào)制器(下面有時(shí)也稱為非線性光強(qiáng) 度調(diào)制器)時(shí)所得到的、占空比的可調(diào)整變化范圍。圖8 (A)、 (B)和 (C)是說明利用了非線性光強(qiáng)度調(diào)制器的情況下的占空比的可調(diào)整變化 范圍的圖。
圖8 (A)是示出電場吸收型半導(dǎo)體光強(qiáng)度調(diào)制器的光輸出強(qiáng)度與施
15加電壓VEA之間的關(guān)系的圖。橫軸以伏特為單位對(duì)施加電壓Vea檢注刻
度示出，縱軸以dB為刻度示出輸出光強(qiáng)度。圖8 (B)和(C)是示出在 利用正弦波狀的第2電調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電場吸收型半導(dǎo)體光強(qiáng)度調(diào)制器的 情況下所生成并輸出的CS光脈沖串的光強(qiáng)度時(shí)間波形的圖。
在圖8 (B)中，第2電調(diào)制信號(hào)的偏置電壓設(shè)定為-0.5V，強(qiáng)度振幅
20值Vpp設(shè)定為IV，且第1電調(diào)制信號(hào)和第2電調(diào)制信號(hào)之間的相位差S 的值設(shè)定為?；《?。并且，在圖8 (C)中，第2電調(diào)制信號(hào)的偏置電壓 設(shè)定為-3.0V，強(qiáng)度振幅值Vpp設(shè)定為3V，且S的值設(shè)定為O弧度。
通過將第2電調(diào)制信號(hào)的偏置電壓和強(qiáng)度振幅值Vpp分別設(shè)定為上 述值，能夠使電場吸收型半導(dǎo)體光強(qiáng)度調(diào)制器作為非線性光強(qiáng)度調(diào)制器
25動(dòng)作。
在圖8 (B)和(C)中，通過虛線示出雙模拍頻光的光強(qiáng)度時(shí)間波 形，通過實(shí)線示出所生成的CS光脈沖串的光強(qiáng)度時(shí)間波形。
在圖8 (B)中，示出生成占空比最大的CS光脈沖串的情況，占空 比為69%。并且，在圖8 (C)中，示出生成占空比最小的CS光脈沖串的情況，占空比為26%。
艮口，根據(jù)本發(fā)明的第1CS光脈沖串生成裝置確認(rèn)到，通過調(diào)整5的 值并且調(diào)整光強(qiáng)度調(diào)制器的消光比，在給出光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的 變化的時(shí)間變化為非正弦波的這樣的條件下，能夠在26% 69%的范圍 5內(nèi)調(diào)整變化所生成的CS光脈沖串的占空比。這表示，通過使賦予光強(qiáng)度 調(diào)制器的光透射率的變化的時(shí)間變化從正弦波變化為非正弦波，能夠進(jìn) 一步擴(kuò)大占空比的調(diào)整變化的范圍。 〈第2CS光脈沖串生成裝置> (結(jié)構(gòu))
io 參照?qǐng)D9說明本發(fā)明的實(shí)施方式的第2 CS光脈沖串生成裝置的結(jié)
構(gòu)。圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式的第2 CS光脈沖串生成裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。 本發(fā)明的實(shí)施方式的第2CS光脈沖串生成裝置構(gòu)成為具有第1電 調(diào)制信號(hào)生成器70、第2電調(diào)制信號(hào)生成器90、以及布拉格反射型半導(dǎo) 體激光器30。
15 第1電調(diào)制信號(hào)生成器70生成并輸出與時(shí)鐘信號(hào)同步的第1電調(diào)制
信號(hào)73。第2電調(diào)制信號(hào)生成器90生成并輸出頻率與第1電調(diào)制信號(hào) 73相同、且被賦予了 5弧度的相位差的第2電調(diào)制信號(hào)93。
用于使第1電調(diào)制信號(hào)73和第2電調(diào)制信號(hào)93的相位同步且兩者 的相位差為5弧度的方法與第1 CS光脈沖串生成裝置的情況相同，所以
20省略重復(fù)的說明。在圖9中，假設(shè)通過上述第1種方法生成第1電調(diào)制 信號(hào)73和第2電調(diào)制信號(hào)93，并簡化示出。當(dāng)然，也可以構(gòu)成為通過上 述第2種方法生成第1電調(diào)制信號(hào)73和第2電調(diào)制信號(hào)93。
布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30具有第1取樣光柵區(qū)域40和第2 取樣光柵區(qū)域50、第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44和第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52、
25形成反轉(zhuǎn)分布的增益區(qū)域46、以及等效折射率可變的第1相位調(diào)整區(qū)域 42和第2相位調(diào)整區(qū)域48。下面，在表示第1取樣光柵區(qū)域40和第2 取樣光柵區(qū)域50兩者的情況下，在不產(chǎn)生誤解的范圍內(nèi)，有時(shí)簡稱為取 樣光柵區(qū)域。
第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44和第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52被施加反向偏置
34電壓，從而產(chǎn)生電場吸收效果，由此，實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)度調(diào)制。
布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的基本結(jié)構(gòu)為通過p側(cè)包層(clad) 38和n側(cè)包層34夾持光波導(dǎo)層36的結(jié)構(gòu)，是基于p-n接合的電流注入 型的半導(dǎo)體激光器。上述的取樣光柵區(qū)域、第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44和第 5 2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52、形成反轉(zhuǎn)分布的增益區(qū)域46、以及等效折射率可 變的第1相位調(diào)整區(qū)域42和第2相位調(diào)整區(qū)域48分別由光波導(dǎo)和夾持 該光波導(dǎo)的p側(cè)包層38和n側(cè)包層34的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
通過挨著p側(cè)包層構(gòu)成的電極來區(qū)分上述各個(gè)區(qū)域。在上述各個(gè)區(qū) 域連接有與各自的功能對(duì)應(yīng)的不同的電源，通過由該電源提供的電信號(hào)
io來實(shí)現(xiàn)各自的功能。因此，上述各區(qū)域構(gòu)成為包含夾持光波導(dǎo)層36的 p側(cè)包層38和n側(cè)包層34、各個(gè)p側(cè)電極以及n側(cè)共同電極32，但是， 為了便于說明，通過指出存在于對(duì)應(yīng)區(qū)域中的光波導(dǎo)來指定各個(gè)區(qū)域。
艮P，從電源74經(jīng)由第1取樣光柵區(qū)域的p側(cè)電極54向第1取樣光 柵區(qū)域40提供控制電信號(hào)，來調(diào)整等效折射率。從電源84經(jīng)由第2取
15樣光柵區(qū)域的p側(cè)電極64向第2取樣光柵區(qū)域50提供控制電信號(hào)，來 調(diào)整等效折射率。從第1電調(diào)制信號(hào)生成器70經(jīng)由第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域 的p側(cè)電極58向第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44提供第1電調(diào)制信號(hào)73，來驅(qū) 動(dòng)第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44。從第2電調(diào)制信號(hào)生成器90經(jīng)由第2光強(qiáng)度 調(diào)制區(qū)域的p側(cè)電極66向第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52提供第2電調(diào)制信號(hào)
20 93，來驅(qū)動(dòng)第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52。從電源80經(jīng)由增益區(qū)域的p側(cè)電極 60向增益區(qū)域46提供注入電流，來形成反轉(zhuǎn)分布。從電源76經(jīng)由第1 相位調(diào)整區(qū)域的p側(cè)電極56向第1相位調(diào)整區(qū)域42提供對(duì)等效折射率 進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制電信號(hào)，對(duì)通過該區(qū)域的光脈沖的相位進(jìn)行調(diào)制。從電 源82經(jīng)由第2相位調(diào)整區(qū)域的p側(cè)電極62向第2相位調(diào)整區(qū)域48提供
25對(duì)等效折射率進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制電信號(hào)，對(duì)通過該區(qū)域的光脈沖的相位進(jìn) 行調(diào)制。
分別形成在第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50上的取樣 光柵40G和50G是具有長周期和短周期的雙重周期結(jié)構(gòu)的光柵，構(gòu)成為 在長周期光柵的1周期內(nèi)組入短周期光柵。第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44和第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52具有對(duì)光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制的功能。而且，在第1取樣
光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50之間，串聯(lián)配置有第1光強(qiáng)度調(diào)制 區(qū)域44、增益區(qū)域46以及第1相位調(diào)整區(qū)域42和第2相位調(diào)整區(qū)域48。 并且，第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52在由第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光 5柵區(qū)域50所夾持的區(qū)域之外，且與第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光 柵區(qū)域50中的任一方鄰接串聯(lián)配置。
該布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30通過第1電調(diào)制信號(hào)73對(duì)第1光 強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44的光透射率進(jìn)行調(diào)制，由此，能夠進(jìn)行模同步動(dòng)作，輸 出CS光脈沖串。
io 并且，該布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30通過改變?nèi)庸鈻艆^(qū)域以及
第1相位調(diào)整區(qū)域42和第2相位調(diào)整區(qū)域48的等效折射率，能夠改變 振蕩光的波長，并且，通過第2電調(diào)制信號(hào)93對(duì)第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52 的光透射率進(jìn)行調(diào)制，由此，能夠控制構(gòu)成CS光脈沖串的光脈沖的占空 比。
15 如以上說明的那樣，第1 CS光脈沖串生成裝置和第2 CS光脈沖串
生成裝置的各個(gè)結(jié)構(gòu)要素間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下。圖1所示的第1 CS光脈沖 串生成裝置的雙模拍頻光源18對(duì)應(yīng)于第2 CS光脈沖串生成裝置的布拉 格反射型半導(dǎo)體激光器30的除去第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52之外的部分， 并且，第1 CS光脈沖串生成裝置的光強(qiáng)度調(diào)制器20對(duì)應(yīng)于第2 CS光脈
20沖串生成裝置的第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52。
分別生成并輸出第1電調(diào)制信號(hào)73和第2電調(diào)制信號(hào)93的第1電 調(diào)制信號(hào)生成器70和第2電調(diào)制信號(hào)生成器90的結(jié)構(gòu)及其功能與第1 CS 光脈沖串生成裝置同樣，所以省略重復(fù)的說明。
當(dāng)然也可以構(gòu)成為僅具有布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30中的第1相
25位調(diào)整區(qū)域42和第2相位調(diào)整區(qū)域48中的任一方。并且，第1相位調(diào) 整區(qū)域42、第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44、增益區(qū)域46、第2相位調(diào)整區(qū)域 48的排列順序不限于圖9所示的順序，例如，也可以按照第l光強(qiáng)度調(diào) 制區(qū)域44、第1相位調(diào)整區(qū)域42、增益區(qū)域46、第2相位調(diào)整區(qū)域48 的順序排列。構(gòu)成存在于布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的各區(qū)域中的光波導(dǎo)的
半導(dǎo)體材料的帶隙(band gap)波長優(yōu)選如下設(shè)定。g卩，優(yōu)選針對(duì)由增益 區(qū)域46的光學(xué)增益特性和取樣光柵區(qū)域的布拉格反射特性決定的激光器 振蕩波長，將取樣光柵區(qū)域以及第1相位調(diào)整區(qū)域42和第2相位調(diào)整區(qū) 5域48的帶隙波長設(shè)定在短波長側(cè)，使得取樣光柵區(qū)域以及第1相位調(diào)整 區(qū)域42和第2相位調(diào)整區(qū)域48對(duì)于激光器振蕩光為透明的區(qū)域。
例如，如果假設(shè)通過Inp系半導(dǎo)體構(gòu)成布拉格反射型半導(dǎo)體激光器 30的情況，則激光器振蕩光的波長為1.55^m附近。該情況下，存在于取 樣光柵區(qū)域以及第1相位調(diào)整區(qū)域42和第2相位調(diào)整區(qū)域48的光波導(dǎo) io優(yōu)選由帶隙波長為l.l]im I.3^im范圍的InGaAsP單晶結(jié)構(gòu)或量子阱結(jié)構(gòu) 構(gòu)成。
另一方面，當(dāng)由于施加給第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44和第2光強(qiáng)度調(diào)制 區(qū)域52的反向偏置電壓，帶隙波長向長波長側(cè)漂移時(shí)，第1光強(qiáng)度調(diào)制 區(qū)域44和第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52優(yōu)選設(shè)定為如下的帶隙組成以能帶 15 —端與激光器振蕩波長部分重合的程度，相對(duì)于激光器振蕩波長設(shè)定為 短波長。在激光器振蕩光的波長為1.55pm附近的情況下，第1光強(qiáng)度調(diào) 制區(qū)域44和第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52優(yōu)選為帶隙波長為1.45jim 1.5^im 的InGaAsP單晶結(jié)構(gòu)或量子阱結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D10 (A)和(B)，說明分別構(gòu)成第1取樣光柵區(qū)域40和第2 20取樣光柵區(qū)域50的取樣光柵40G和50G的結(jié)構(gòu)及其功能。
圖10 (A)是示出沿著激光的傳播方向即光波導(dǎo)的長度方向的取樣 光柵40G和50G的等效折射率分布的圖。通過改變光波導(dǎo)的幾何學(xué)厚度， 能夠改變等效折射率。關(guān)于光波導(dǎo)的幾何學(xué)厚度的變化、即等效折射率 的變化的狀況，圖10 (A)的縱軸方向以任意刻度對(duì)其變化量進(jìn)行分度 25 并示意地示出。
圖10 (B)是示出等效折射率的周期結(jié)構(gòu)為八時(shí)的基于布拉格反射 結(jié)構(gòu)的反射特性即布拉格反射率譜的圖，橫軸以任意刻度對(duì)波長進(jìn)行分 度并示出，縱軸以任意刻度對(duì)反射光的強(qiáng)度進(jìn)行分度并示出。
通過形成圖10 (A)所示的等效折射率分布、即光波導(dǎo)的幾何學(xué)厚
37度的變化分布，來形成分別構(gòu)成第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū) 域50的取樣光柵40G和50G。即，取樣光柵40G和50G具有如下結(jié)構(gòu) 相對(duì)于激光的傳播方向，周期性排列形成有均勻的周期A,的衍射光柵的 部分和沒有形成衍射光柵的部分。 5 下面，將形成有均勻的周期A,的衍射光柵的部分稱為標(biāo)記部，將沒
有形成衍射光柵的部分稱為間隙部。而且，將標(biāo)記部的長度和間隙部的 長度之和A2稱為取樣周期。并且，有時(shí)也將周期At稱為光柵柵距Aj。 第2取樣光柵區(qū)域50也同樣。即，第2取樣光柵區(qū)域50的光柵柵距為A3， 取樣周期為A4。
io 第1取樣光柵區(qū)域40的光柵柵距A,和取樣周期八2以及第2取樣光
柵區(qū)域50的光柵柵距A3和取樣周期八4之間不需要特別的規(guī)律性。但是， 考慮到便于制造布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30時(shí)，制造最容易的結(jié)構(gòu)如 下。
以第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50的光波導(dǎo)層36、 n 15側(cè)包層34和p側(cè)包層38為同一組成、且光波導(dǎo)的寬度為相同的寬度的 方式來構(gòu)成。而且，使用激光干涉曝光法，使取樣光柵40G和50G的各 自的光柵柵距八i和八3構(gòu)成為相等。但是，該情況下，由于后述的理由， 需要將取樣光柵40G和50G的各自的取樣周期A2和A4設(shè)定為不同的值。 布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30構(gòu)成為，通過使激光環(huán)繞配置在光學(xué) 20諧振腔之間的第1相位調(diào)整區(qū)域42、第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44、增益區(qū)域 46、第2相位調(diào)整區(qū)域48，來生成雙模拍頻光，其中，該光學(xué)諧振腔通 過由第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50實(shí)現(xiàn)的反射鏡來形成。 為了使該布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30產(chǎn)生重復(fù)頻率Af的模同步動(dòng)作， 需要調(diào)整第1相位調(diào)整區(qū)域42、第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44、增益區(qū)域46、 25第2相位調(diào)整區(qū)域48的各區(qū)域的光學(xué)長度，以使布拉格反射型半導(dǎo)體激 光器30的上述光學(xué)諧振腔環(huán)繞頻率成為近似于Af的頻率。
這里，光學(xué)諧振腔環(huán)繞頻率成為近似于Af的頻率是指，布拉格反射 型半導(dǎo)體激光器30的光學(xué)諧振腔環(huán)繞頻率的整數(shù)倍和在光學(xué)諧振腔之間 生成的激光器振蕩光即雙模拍頻光的重復(fù)頻率之差，小到產(chǎn)生進(jìn)行模同
38步動(dòng)作所需要的頻率捕獲的程度。并且，光學(xué)諧振腔環(huán)繞頻率是指，使
光脈沖環(huán)繞由第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50構(gòu)成的光學(xué)
諧振腔一周所需要的時(shí)間的倒數(shù)。
第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52和外部之間的邊界面R優(yōu)選實(shí)施無反射涂層 5處理。其理由是防止被第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52和外部之間的邊界面R反 射的反射光混入光學(xué)諧振腔內(nèi)，從而防止增益區(qū)域46的閾值增益引起變 動(dòng)而導(dǎo)致模同步動(dòng)作不穩(wěn)定。 (動(dòng)作)
對(duì)增益區(qū)域46注入激光器振蕩閾值以上的電流，從第1電調(diào)制信號(hào)
io生成器70向第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44提供第1電調(diào)制信號(hào)73時(shí)，產(chǎn)生模 同步動(dòng)作，在布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的光學(xué)諧振腔內(nèi)生成與第1 電調(diào)制信號(hào)73同步的重復(fù)頻率為Af的光脈沖串。如后所述，該光脈沖 串是雙模拍頻光。將該光脈沖串輸入到第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52。 CS光脈 沖串從第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52，通過第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52和外部之間
15的邊界面R，輸出到外部。
在圖9所示的布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30中，代替第2光強(qiáng)度調(diào) 制區(qū)域52與第2取樣光柵區(qū)域50相鄰設(shè)置，第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52也 可以與第1取樣光柵區(qū)域40相鄰設(shè)置。在布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30 的光學(xué)諧振腔內(nèi)生成雙模拍頻光，并輸出到該光學(xué)諧振腔的外部。艮P，
20只要是布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的光學(xué)諧振腔的外部，則設(shè)置對(duì)該 雙模拍頻光進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制的第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52的場所可以是該光 學(xué)諧振腔的左右任意一側(cè)。
這里，說明通過布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū) 域52和外部之間的邊界面R輸出到外部的CS光脈沖串的光譜結(jié)構(gòu)。因
25此，首先考察取樣光柵區(qū)域的布拉格反射率。
在論文(V. Jayaraman, Z-M. Chuang, and L. A. Coldren, "Theory, Design, and Performance of Extended Tuning Range Semiconductor Lasers with Sampled Gratings," IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 29, No. 6, pp. 1824-1834, 1993)中，論述了具有圖10 (A)所示的等效折射率分布結(jié)構(gòu)的取樣光柵的反射特性。
根據(jù)上述V. Jayamman等的論文，具有圖10 (A)所示的等效折射 率分布結(jié)構(gòu)的取樣光柵的布拉格反射特性一般如圖10 (B)所示，為具 有多峰狀的反射率峰值的布拉格反射率譜結(jié)構(gòu)。該布拉格反射率譜由如 5下分量構(gòu)成在由入Bragg^2nA,給出的波長中具有反射率峰值的tanh型 (hyperbolic tangent,雙曲正切型)反射光譜分量和距該峰值反射波長 X^agg2/ (2nA2)的整數(shù)倍的波長處具有次峰值(極大)的多個(gè)tanh型反 射光譜分量。其中，n為取樣光柵區(qū)域的等效折射率的平均值。
構(gòu)成為在光學(xué)諧振腔的兩端具備具有圖10 (B)所示的等效折射率 io分布結(jié)構(gòu)的取樣光柵的取樣光柵型DBR激光器的振蕩波長，由構(gòu)成光學(xué) 諧振腔的、兩端的取樣光柵的布拉格反射率之積的值最大的波長決定。 如果形成光學(xué)諧振腔的兩端的取樣光柵的布拉格反射率的極大的間隔 XBragg2/ (2nA2)不同且等效折射率n可變的機(jī)構(gòu)，則能夠通過調(diào)整兩端或 一端的取樣光柵的等效折射率n，來控制激光器振蕩波長。 15 這樣，通過調(diào)整取樣光柵的等效折射率n來改變激光器振蕩波長的
現(xiàn)象被稱為游標(biāo)效應(yīng)(Vernier Effect)。在上述V. Jayaraman等的論文中 記載了，通過適當(dāng)選擇構(gòu)成光學(xué)諧振腔的取樣光柵的光柵柵距、取樣周 期、標(biāo)記部對(duì)間隙部的長度比等，能夠獲得lOOnm寬度的寬范圍的波長 可變特性。
20 如以上說明的那樣，通過取樣光柵區(qū)域構(gòu)成布拉格反射型半導(dǎo)體激
光器30的光學(xué)諧振腔，由此，能夠使模同步動(dòng)作中的振蕩波長在寬范圍 內(nèi)變化，能夠使光學(xué)諧振腔中產(chǎn)生的振蕩光的波長在該范圍內(nèi)變化。艮卩， 由此，能夠在寬范圍內(nèi)改變從布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的第2光強(qiáng) 度調(diào)制區(qū)域52和外部之間的邊界面R輸出的CS光脈沖串的波長。
25 參照?qǐng)D11 (A) (D)和圖12 (A) (D)，詳細(xì)說明能夠在寬
范圍內(nèi)改變布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的光學(xué)諧振腔中產(chǎn)生的雙模拍 頻光的波長的動(dòng)作原理。
圖11 (A) (D)是說明決定在布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的 光學(xué)諧振腔中產(chǎn)生的雙模拍頻光的波長的機(jī)理的圖，是示出第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50的布拉格反射率譜的主峰值的波長相 同的情況的圖。圖ll (A)是示出第1取樣光柵區(qū)域40的布拉格反射率 譜的圖，圖11 (B)是示出第2取樣光柵區(qū)域50的布拉格反射率譜的圖， 圖11 (C)是示出第1和第2取樣光柵區(qū)域的布拉格反射率的兩光譜之積 5的圖，圖ll (D)是示出布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的光學(xué)諧振腔的 縱模光譜的圖。在圖11 (A) (D)中，橫軸以任意刻度對(duì)波長進(jìn)行分 度并示出，縱軸雖然省略了，但是，縱軸以任意刻度對(duì)光強(qiáng)度進(jìn)行分度 并示出。
首先，作為初始條件，如圖11 (A) (D)所示，設(shè)第1取樣光柵 io區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50的布拉格反射率譜具有相同的布拉格反 射波長，且布拉格反射率的極大位置(峰值波長)間隔具有相互不同的 值。
通過通常的DBR激光器的制造工藝，能夠制造滿足這種條件的取樣 光柵區(qū)域。即，在相同組成且具有相同寬度和厚度的光波導(dǎo)36的上表面， 15對(duì)取樣光柵區(qū)域的標(biāo)記部進(jìn)行掩模遮蔽，在沒有被遮蔽的間隙部分，利 用通常的激光干涉曝光法，以成為相同的光柵柵距、即成為八，二A3的方 式，形成光柵結(jié)構(gòu)。接著，除去上述的掩模，在第1取樣光柵區(qū)域40和 第2取樣光柵區(qū)域50上形成相同組成的p側(cè)包層38即可。
為了改變第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50的布拉格反
20射率譜的極大位置(峰值波長)的間隔？^agg2/ (2nA2)，只要改變標(biāo)記部
或間隙部的一方或雙方的間隔即可。取樣光柵區(qū)域的周期等效折射率結(jié) 構(gòu)可以通過上述的激光干涉曝光法或電子束曝光法來制造。
由于第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50的布拉格反射率 譜的極大位置(峰值波長)間隔具有相互不同的值，因此，由兩者之積 25給出的波長譜如圖11 (C)所示，成為在與布拉格反射波長相等的位置出 現(xiàn)主峰值的大致單峰性的譜結(jié)構(gòu)。在近似于該單峰性譜的主峰值的諧振 腔模式中，產(chǎn)生布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的激光器振蕩。
這里，設(shè)定第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50的耦合系 數(shù)、取樣周期、取樣的標(biāo)記部和間隙部的長度比、以及作為標(biāo)記部和間隙部的重復(fù)次數(shù)而定義的取樣數(shù)，以使將上述取樣光柵的波長譜換算為 頻率而得到的頻譜帶成為與布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的光學(xué)諧振腔
內(nèi)產(chǎn)生的振蕩光的重復(fù)頻率Af相同的程度。該情況下，如圖ll (D)所 示，在頻帶內(nèi)，布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的光學(xué)諧振腔內(nèi)產(chǎn)生的激 5光器振蕩光所具有的頻率間隔Af的調(diào)制邊帶為最多2條的程度。這2條 邊帶(縱模譜分量)存在于圖11 (D)所示的與主峰值位置對(duì)稱的位置 上。
艮口，布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30振蕩的縱模數(shù)限定為最多2條的 程度。進(jìn)而，如果調(diào)整為布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的縱模譜的縱模
io位置相對(duì)于取樣光柵的波長譜的峰值波長位置對(duì)稱，則接近取樣光柵的 波長譜的峰值波長的2條邊帶滿足彼此同等的激光器振蕩條件。
在該狀態(tài)下，布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的光學(xué)諧振腔內(nèi)生成的 振蕩光的波長譜由2條相等峰值強(qiáng)度的調(diào)制邊帶構(gòu)成。此時(shí)，所生成的 振蕩光的光強(qiáng)度時(shí)間波形為正弦波，其結(jié)果，該振蕩光為雙模拍頻光。
15因此，根據(jù)第2 CS光脈沖串生成裝置，布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30 的光學(xué)諧振腔內(nèi)生成的雙模拍頻光與第1 CS光脈沖串生成裝置的光強(qiáng)度 調(diào)制器20同樣，通過第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，作為CS 光脈沖串生成并輸出。這樣，根據(jù)第2CS光脈沖串生成裝置，能夠使生 成并輸出的CS光脈沖串的占空比在寬范圍內(nèi)變化。
20 通過對(duì)第1相位調(diào)整區(qū)域42和第2相位調(diào)整區(qū)域48注入電流，產(chǎn)
生等離子體效應(yīng)，由此，能夠調(diào)整第1相位調(diào)整區(qū)域42和第2相位調(diào)整 區(qū)域48的等效折射率。因此，通過調(diào)整注入第1相位調(diào)整區(qū)域42和第2 相位調(diào)整區(qū)域48的至少一方的電流值，來實(shí)現(xiàn)布拉格反射型半導(dǎo)體激光 器30的光學(xué)諧振腔的縱模譜的縱模位置的調(diào)整。
25 并且，通過對(duì)第1相位調(diào)整區(qū)域42和第2相位調(diào)整區(qū)域48施加反
向偏置電壓，產(chǎn)生普克爾斯效應(yīng)(Pockds effect),由此，也能夠調(diào)整第1 相位調(diào)整區(qū)域42和第2相位調(diào)整區(qū)域48的等效折射率。因此，該情況 下，通過調(diào)整對(duì)第1相位調(diào)整區(qū)域42和第2相位調(diào)整區(qū)域48的至少一 方施加的反向偏置電壓，來實(shí)現(xiàn)布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的光學(xué)諧振腔的縱模譜的縱模位置的調(diào)整。
接著，研究第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50的布拉格
反射率譜的任意一方或雙方的區(qū)域的布拉格反射波長不一致的情況。分
別通過電源74和電源84對(duì)第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50 5的布拉格反射率譜的任意一方或雙方的區(qū)域注入電流或施加電壓，來實(shí) 現(xiàn)這種狀態(tài)。
通過對(duì)第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50注入電流，能 夠產(chǎn)生等離子體效應(yīng)。通過等離子體效應(yīng)，能夠改變?nèi)庸鈻艆^(qū)域的兩 者的等效折射率，并能夠改變布拉格反射波長。并且，通過對(duì)第1取樣
io光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50施加電壓，能夠產(chǎn)生普克爾斯效應(yīng)。 由此，也能夠改變?nèi)庸鈻艆^(qū)域的兩者的等效折射率，并能夠改變布拉 格反射波長?？傊軌蚋淖儾祭穹瓷洳ㄩL，所以，能夠?qū)崿F(xiàn)第1取 樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50的布拉格反射率譜的任意一方或 雙方的區(qū)域的布拉格反射波長不一致的狀態(tài)。
15 圖12 (A) (D)是說明決定在布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的
光學(xué)諧振腔中產(chǎn)生的雙模拍頻光的波長的機(jī)理的圖，是示出第1取樣光 柵區(qū)域40的布拉格反射率譜的次峰值和第2取樣光柵區(qū)域50的布拉格 反射率譜的次峰值不同的情況的圖。即，圖12 (A) (D)是示出布拉 格反射波長不同的情況的圖。圖12 (A)是示出第1取樣光柵區(qū)域40的
20布拉格反射率譜的圖，圖12 (B)是示出第2取樣光柵區(qū)域50的布拉格 反射率譜的圖，圖12 (C)是示出第1和第2取樣光柵區(qū)域的布拉格反 射率的二譜之積的圖，圖12 (D)是示出布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30 的光學(xué)諧振腔的縱模譜的圖。在圖12 (A) (D)中，橫軸以任意刻度 對(duì)波長進(jìn)行分度并示出，縱軸雖然省略了，但是，縱軸以任意刻度對(duì)光
25強(qiáng)度進(jìn)行分度并示出。
關(guān)于圖12 (B)所示的布拉格反射率譜，分別通過電源74和電源84 對(duì)第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50中的任意一方或雙方的 區(qū)域注入電流或施加電壓，布拉格反射率譜的主峰值相對(duì)于圖12 (A) 所示的布拉格反射率譜偏移。當(dāng)進(jìn)行調(diào)整使第1取樣光柵區(qū)域40的布拉格反射率譜的次峰值和第
2取樣光柵區(qū)域50的布拉格反射率譜的次峰值一致時(shí)，兩者的布拉格反 射率譜之積如圖12 (C)所示，大致為單峰性的譜結(jié)構(gòu)。在布拉格反射 型半導(dǎo)體激光器30的光學(xué)諧振腔中，在近似于該單峰性譜的主峰值的諧
5振腔模式中產(chǎn)生振蕩。
這里，與參照上述圖11 (A) (D)說明的情況相同，設(shè)定第1 取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50的耦合系數(shù)、取樣周期、取樣 的標(biāo)記部和間隙部的長度比、以及作為標(biāo)記部和間隙部的重復(fù)次數(shù)而定 義的取樣數(shù)，以使將取樣光柵的波長譜換算為頻率而得到的頻譜帶成為 io與布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的光學(xué)諧振腔內(nèi)生成的振蕩光的重復(fù)頻 率Af相同的程度。
該情況下，與參照上述圖11 (A) (D)說明的情況相同，在布拉 格反射型半導(dǎo)體激光器30的光學(xué)諧振腔內(nèi)，產(chǎn)生光強(qiáng)度時(shí)間波形為正弦 波的雙模拍頻光。該情況下，如圖12 (D)所示，在頻帶內(nèi)，布拉格反 15射型半導(dǎo)體激光器30的光學(xué)諧振腔內(nèi)生成的振蕩光所具有的頻率間隔Af 的調(diào)制邊帶(縱模頻譜分量)為最多2條的程度。這2條邊帶存在于圖 12 (D)所示的與主峰值位置對(duì)稱的位置上。
其結(jié)果，根據(jù)第2CS光脈沖串生成裝置，在布拉格反射型半導(dǎo)體激 光器30的由第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50形成的光學(xué)諧 20振腔內(nèi)生成的雙模拍頻光，與第1CS光脈沖串生成裝置的光強(qiáng)度調(diào)制器 20同樣，通過第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域52進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，作為CS光脈沖 串生成并輸出。這樣，根據(jù)第2CS光脈沖串生成裝置，能夠使生成并輸 出的CS光脈沖串的占空比在寬范圍內(nèi)變化。
在以下的說明中，在不產(chǎn)生誤解的范圍內(nèi)，有時(shí)在應(yīng)該稱為"由第 25 1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵區(qū)域50形成的光學(xué)諧振腔"的地方， 簡稱為"光學(xué)諧振腔"。
接著，對(duì)通過如下配置和設(shè)定獲得的效果進(jìn)行說明在第2CS光脈 沖串生成裝置中，將第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44配置在光學(xué)諧振腔的光學(xué)中 心的位置，并且，設(shè)定布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的結(jié)構(gòu)，以使向第
441光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44輸入頻率為Af的第1電調(diào)制信號(hào)73時(shí)，產(chǎn)生2N 次的高次諧波模同步動(dòng)作。其中，N為1以上的整數(shù)。
光學(xué)諧振腔的光學(xué)意義上的中心位置是指，在光學(xué)諧振腔中的位置， 且通過第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44后的光脈沖被第1取樣光柵區(qū)域40進(jìn)行 5布拉格反射而返回第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44的時(shí)間、和通過第1光強(qiáng)度調(diào) 制區(qū)域44后的光脈沖被第2取樣光柵區(qū)域50進(jìn)行布拉格反射而返回第1 光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44的時(shí)間相等的位置。
艮P，在將上述第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44配置在光學(xué)諧振腔的光學(xué)意義 上的中心位置，且設(shè)定布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的結(jié)構(gòu)，以使產(chǎn)生
10 2N次的高次諧波模同步動(dòng)作的情況下，光脈沖環(huán)繞光學(xué)諧振腔1周所需 要的時(shí)間即光學(xué)諧振腔環(huán)繞頻率的倒數(shù)與2N/Af大致一致。換言之，光 學(xué)諧振腔環(huán)繞頻率近似于第1電調(diào)制信號(hào)73的重復(fù)頻率Af的1/ (2N)。 該條件相當(dāng)于上述的通過第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44后的光脈沖被第1 取樣光柵區(qū)域40進(jìn)行布拉格反射而返回第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44的時(shí)間、
15和通過第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44后的光脈沖被第2取樣光柵區(qū)域50進(jìn)行 布拉格反射而返回第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44的時(shí)間雙方都與N/Af—致。
這里，光學(xué)諧振腔環(huán)繞頻率近似于第1電調(diào)制信號(hào)73的重復(fù)頻率是 指，光學(xué)諧振腔環(huán)繞頻率的正的整數(shù)倍和第1電調(diào)制信號(hào)73的重復(fù)頻率 之差小到產(chǎn)生進(jìn)行模同步動(dòng)作所需要的頻率捕獲的程度。
20 光脈沖環(huán)繞光學(xué)諧振腔1周所需要的時(shí)間等于如下值對(duì)第1相位
調(diào)整區(qū)域42、第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44、增益區(qū)域46、以及第2相位調(diào)整 區(qū)域48的各區(qū)域的光學(xué)長度加上第1取樣光柵區(qū)域40和第2取樣光柵 區(qū)域50的侵入長度并乘以2，然后用真空中的光速去除以該2倍后得到 的值而得到的值。這里，光學(xué)長度是指，對(duì)幾何學(xué)長度(也稱為物理長
25度)乘以等效折射率后的值。并且，取樣光柵區(qū)域的侵入長度是指，考 慮了因布拉格反射導(dǎo)致的取樣光柵的有效區(qū)域長度減少的等效光學(xué)長 度。即，輸入到取樣光柵區(qū)域的光脈沖被布拉格反射，同時(shí)其光強(qiáng)度減 少并在取樣光柵區(qū)域中前進(jìn)，在此，將從取樣光柵區(qū)域的入射端到光脈 沖的光強(qiáng)度為入射端的光強(qiáng)度的1/e的強(qiáng)度的位置為止的距離，稱為取樣
45光柵區(qū)域的侵入長度。其中，e為自然對(duì)數(shù)的底。
在第2 CS光脈沖串生成裝置的布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的光 學(xué)諧振腔中，實(shí)現(xiàn)基本次數(shù)的模同步動(dòng)作。基本次數(shù)的模同步動(dòng)作意味 著，光學(xué)諧振腔環(huán)繞頻率近似于第1電調(diào)制信號(hào)73的頻率Af。 5 在第2CS光脈沖串生成裝置中，為了增大要輸出的CS光脈沖串的
重復(fù)頻率Af,需要增大光學(xué)諧振腔環(huán)繞頻率。因此，只要縮短構(gòu)成光學(xué) 諧振腔的第1相位調(diào)整區(qū)域42、第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44、增益區(qū)域46 和第2相位調(diào)整區(qū)域48的各區(qū)域的物理長度、以及第1取樣光柵區(qū)域40 和第2取樣光柵區(qū)域50的侵入長度即可。 io 但是，縮短構(gòu)成光學(xué)諧振腔的各區(qū)域的物理長度、以及取樣光柵區(qū)
域的侵入長度是存在極限的。例如，當(dāng)過度縮短增益區(qū)域46的物理長度 時(shí)，無法獲得激光器振蕩所需要的增益。并且，當(dāng)過度縮短第1光強(qiáng)度 調(diào)制區(qū)域44的物理長度時(shí)，無法以模同步動(dòng)作所需要程度的深度進(jìn)行光 強(qiáng)度調(diào)制。
15 并且，縮短取樣光柵區(qū)域的物理長度也是存在極限的。第1，為了
獲得取樣光柵的效果，需要確保相當(dāng)多數(shù)量的將光柵的標(biāo)記部和間隙部 作為一組的對(duì)數(shù)。如果確保多個(gè)對(duì)數(shù)，則必然需要縮短取樣周期。當(dāng)過 度縮短取樣周期時(shí)，取樣光柵區(qū)域的布拉格反射率譜的峰值間隔aBragg2/ (2nA2))為非常大的值，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)的波長可變動(dòng)作。
20 并且，當(dāng)過度縮短取樣光柵區(qū)域的物理長度時(shí)，難以增大布拉格反
射率，其結(jié)果，激光器振蕩閾值增加，并且，布拉格反射率譜帶變寬， 由此，難以獲得選擇的雙模振蕩。
針對(duì)這種狀況，在第2 CS光脈沖串生成裝置的布拉格反射型半導(dǎo)體 激光器30中，將第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44配置在光學(xué)諧振腔的光學(xué)意義
25上的中心位置，并且進(jìn)行設(shè)定，以使向第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44輸入頻率 為Af的第1電調(diào)制信號(hào)73時(shí)，產(chǎn)生2N次的高次諧波模同步動(dòng)作，由此， 獲得以下效果。
艮P，通過設(shè)定為這種條件，能夠使光學(xué)諧振腔環(huán)繞頻率的倒數(shù)大致 與2N/Af—致。這意味著，與產(chǎn)生基本模同步動(dòng)作的情況相比，光學(xué)諧振腔的光學(xué)長度為2N倍。因此，將第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44配置在光學(xué) 諧振腔的光學(xué)意義上的中心位置，并設(shè)定為產(chǎn)生2N次的高次諧波模同步 動(dòng)作的條件，由此，在增大由第2 CS光脈沖串生成裝置生成并輸出的 CS光脈沖串的重復(fù)頻率Af時(shí)，不需要縮短構(gòu)成光學(xué)諧振腔的各區(qū)域的 5物理長度、以及取樣光柵區(qū)域的侵入長度。
在產(chǎn)生2N次數(shù)的高次諧波模同步動(dòng)作的狀態(tài)下，光脈沖在環(huán)繞光學(xué) 諧振腔1周的時(shí)間內(nèi)，2次通過第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44,并受到光強(qiáng)度 調(diào)制。為了在時(shí)間上穩(wěn)定地持續(xù)2N次數(shù)的高次諧波模同步動(dòng)作，需要以 同等程度實(shí)現(xiàn)光脈沖在第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44中受到的2次光強(qiáng)度調(diào)制。
io 例如，如果第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44的光透射率為極小的時(shí)刻、和光
脈沖的峰值通過該第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44的時(shí)刻的相對(duì)關(guān)系在上述2次 光強(qiáng)度調(diào)制中彼此不同，則產(chǎn)生具有2個(gè)不同特性的光脈沖。該情況下， 在第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44中，在光學(xué)諧振腔內(nèi)產(chǎn)生的光脈沖中產(chǎn)生光強(qiáng) 度調(diào)制，難以生成峰值強(qiáng)度一致的穩(wěn)定的雙模拍頻光。
15 這樣，在光學(xué)諧振腔內(nèi)，為了避免難以生成峰值強(qiáng)度一致的穩(wěn)定的
雙模拍頻光的情況，只要將第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44配置在光學(xué)諧振腔的 光學(xué)意義上的中心位置即可。該情況下，第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44的光透 射率為極小的時(shí)刻、和光脈沖的峰值通過該第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44的時(shí) 刻的相對(duì)關(guān)系在上述2次光強(qiáng)度調(diào)制中分別一致，所以，在光學(xué)諧振腔
20內(nèi)產(chǎn)生具有相同特性的光脈沖，能夠生成峰值強(qiáng)度一致的穩(wěn)定的CS光脈 沖串。
并且，如下設(shè)定取樣光柵區(qū)域即可。即，設(shè)定取樣光柵區(qū)域的耦合 系數(shù)、取樣周期、取樣的標(biāo)記部和間隙部的長度比、以及作為標(biāo)記部和 間隙部的重復(fù)次數(shù)而定義的取樣數(shù)，以使由第1取樣光柵區(qū)域40的布拉 25格反射率譜和第2取樣光柵區(qū)域50的布拉格反射率譜之積給出的、單峰 性的布拉格反射率譜的峰值頻率近似于在光學(xué)諧振腔內(nèi)產(chǎn)生的雙模拍頻 光的重復(fù)頻率Af。
這里，單峰性的布拉格反射率譜的峰值頻率近似于在光學(xué)諧振腔內(nèi) 產(chǎn)生的雙模拍頻光的重復(fù)頻率意味著，單峰性的布拉格反射率譜的峰值
47頻率和在光學(xué)諧振腔內(nèi)產(chǎn)生的雙模拍頻光的重復(fù)頻率之差，小到產(chǎn)生進(jìn) 行模同步動(dòng)作所需要的頻率捕獲的程度。
如以上說明的那樣，通過將第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44配置在光學(xué)諧振 腔的光學(xué)意義上的中心位置，并且進(jìn)行設(shè)定，以使向第光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)
5域44輸入頻率為Af的第1電調(diào)制信號(hào)73時(shí)，產(chǎn)生2N次的高次諧波模 同步動(dòng)作，由此，獲得以下效果。即，即使在重復(fù)頻率Af高的情況下， 也不需要使光學(xué)諧振腔長度非常短。其結(jié)果，能夠降低激光器振蕩閾值， 生成并輸出具有足夠強(qiáng)度的高重復(fù)頻率的CS光脈沖串。
上述實(shí)施方式假設(shè)了要生成的CS光脈沖串的波長為1.5(am的波長
10帶的情況。但是，本發(fā)明的第2CS光脈沖串生成裝置也可以設(shè)計(jì)為在該 波長帶以外生成CS光脈沖串的裝置。例如，在作為生成0.8^m波長帶的 波長的CS光脈沖串的裝置來構(gòu)成本發(fā)明的第2 CS光脈沖串生成裝置時(shí)， 通過使構(gòu)成布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的半導(dǎo)體材料為GaAs系半導(dǎo) 體來實(shí)現(xiàn)。即，第2CS光脈沖串生成裝置是在原理上能夠不限于要生成
15的CS光脈沖串的波長而實(shí)現(xiàn)的裝置。
并且，在上述實(shí)施方式中，在布拉格反射型半導(dǎo)體激光器30的光學(xué) 諧振腔中，從外部向第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44提供第1電調(diào)制信號(hào)73，由 此產(chǎn)生模同步動(dòng)作。即，在光學(xué)諧振腔中，產(chǎn)生能動(dòng)模同歩。與此相對(duì)， 通過從外部進(jìn)行控制以使第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44作為可飽和吸收體發(fā)揮
20功能，從而實(shí)現(xiàn)模同步動(dòng)作、即所謂的受動(dòng)模同步動(dòng)作，由此，也同樣 能夠?qū)崿F(xiàn)第2 CS光脈沖串生成裝置。
但是，在根據(jù)受動(dòng)模同步動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)第2 CS光脈沖串生成裝置的情 況下，為了與第1電調(diào)制信號(hào)73同步地產(chǎn)生在光學(xué)諧振腔內(nèi)產(chǎn)生的光脈 沖串(雙模拍頻光)，需要從外部向第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44提供第1電
25調(diào)制信號(hào)73，該第1電調(diào)制信號(hào)73作為偏置分量包含作為可飽和吸收體 發(fā)揮功能所需要的直流分量。即，該情況下，使第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域44 作為可飽和吸收體發(fā)揮功能，實(shí)現(xiàn)混合模(hybrid mode)同步動(dòng)作，由 此，在光學(xué)諧振腔內(nèi)產(chǎn)生雙模拍頻光。
權(quán)利要求
1. 一種載波抑制光脈沖串生成裝置，其特征在于，該載波抑制光脈沖串生成裝置具有第1電調(diào)制信號(hào)生成器，其生成并輸出與時(shí)鐘信號(hào)同步的第1電調(diào)制信號(hào)；第2電調(diào)制信號(hào)生成器，其生成并輸出頻率與所述第1電調(diào)制信號(hào)相同、且被賦予了δ弧度的相位差的第2電調(diào)制信號(hào)，其中，δ為滿足0≦δ≦π的實(shí)數(shù)；雙模拍頻光源，其由所述第1電調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)，生成并輸出雙模拍頻光；以及光強(qiáng)度調(diào)制器，其被輸入所述雙模拍頻光，并對(duì)該雙模拍頻光進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，生成并輸出縱模譜具有大于2的多個(gè)縱模的載波抑制光脈沖串，所述載波抑制光脈沖串生成裝置構(gòu)成為，通過所述第2電調(diào)制信號(hào)對(duì)所述光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率進(jìn)行調(diào)制。
2. —種載波抑制光脈沖串生成裝置，其特征在于，該載波抑制光脈 沖串生成裝置具有第1電調(diào)制信號(hào)生成器，其生成并輸出與時(shí)鐘信號(hào)同步的第1電調(diào) 20制信號(hào)；第2電調(diào)制信號(hào)生成器，其生成并輸出頻率與所述第1電調(diào)制信號(hào) 相同、且被賦予了5弧度的相位差的第2電調(diào)制信號(hào)，其中，S為滿足0 ^S蕓兀的實(shí)數(shù)；以及布拉格反射型半導(dǎo)體激光器， 該布拉格反射型半導(dǎo)體激光器具有形成有取樣光柵的第1和第2取樣光柵區(qū)域，該取樣光柵具有長周 期和短周期的雙重周期結(jié)構(gòu)，構(gòu)成為短周期光柵編入在長周期光柵的1 個(gè)周期內(nèi)；第1和第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域，其具有對(duì)光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制的功能；增益區(qū)域，其形成反轉(zhuǎn)分布；以及 等效折射率可變的第1和第2相位調(diào)整區(qū)域，在所述第1取樣光柵區(qū)域和所述第2取樣光柵區(qū)域之間，串聯(lián)配置 所述第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域、所述增益區(qū)域以及所述第1和第2相位調(diào)整 5區(qū)域，來形成布拉格反射型半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，并且，所述第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域構(gòu)成為，處于由所述第l取樣光柵 區(qū)域和所述第2取樣光柵區(qū)域所夾持的區(qū)域之外，且與所述第1取樣光 柵區(qū)域和所述第2取樣光柵區(qū)域中的任一方鄰接串聯(lián)配置，通過改變所述第1和第2取樣光柵區(qū)域以及所述第1和第2相位調(diào) 10整區(qū)域的等效折射率，能夠改變?cè)摬祭穹瓷湫桶雽?dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)部分 的振蕩光的波長，通過所述第1電調(diào)制信號(hào)對(duì)所述第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的光透射率進(jìn) 行調(diào)制，由此，進(jìn)行模同步動(dòng)作，能夠輸出載波抑制光脈沖串，通過所述第2電調(diào)制信號(hào)對(duì)所述第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的光透射率進(jìn) 15行調(diào)制，由此，能夠控制構(gòu)成所述載波抑制光脈沖串的光脈沖的占空比。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的載波抑制光脈沖串生成裝置，其特征在于，所述第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域處于由所述第1取樣光柵區(qū)域和所述第2 取樣光柵區(qū)域所形成的光學(xué)諧振腔中，且配置在如下的該光學(xué)諧振腔的 光學(xué)意義上的中心位置SP，通過所述第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域后的光脈沖 20被所述第1取樣光柵區(qū)域進(jìn)行布拉格反射而返回該第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域 的時(shí)間、和通過該第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域后的光脈沖被所述第2取樣光柵 區(qū)域進(jìn)行布拉格反射而返回該第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的時(shí)間都等于N/Af， 其中，N為l以上的整數(shù)，Af為光脈沖串即所述載波抑制光脈沖串的光 脈沖的重復(fù)頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項(xiàng)所述的載波抑制光脈沖串生成裝置，其特征在于，所述S的值為0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項(xiàng)所述的載波抑制光脈沖串生成裝 置，其特征在于，所述5的值為71。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載波抑制光脈沖串生成裝置，其特征在于，所述5的值為0，且設(shè)定所述第2電調(diào)制信號(hào)的偏置值和強(qiáng)度振幅值， 以使所述光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的最小值為0。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載波抑制光脈沖串生成裝置，其特征在于，所述S的值為兀，且設(shè)定所述第2電調(diào)制信號(hào)的偏置值和強(qiáng)度振幅值， 以使消光比為即將產(chǎn)生構(gòu)成所述載波抑制光脈沖串的單一光脈沖的峰值 被分離為多個(gè)的分離現(xiàn)象之前的最大值，其中，所述消光比是作為所述 光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的最大值和最小值之比而定義的。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的載波抑制光脈沖串生成裝置，其特征在于，所述5的值為0，且設(shè)定所述第2電調(diào)制信號(hào)的偏置值和強(qiáng)度振幅值， 以使所述第1和第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的光透射率的最小值為0。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的載波抑制光脈沖串生成裝置，其特征 在于，所述5的值為u，且設(shè)定所述第2電調(diào)制信號(hào)的偏置值和強(qiáng)度振幅值， 以使消光比為即將產(chǎn)生構(gòu)成所述載波抑制光脈沖串的單一光脈沖的峰值 被分離為多個(gè)的分離現(xiàn)象之前的最大值，其中，所述消光比是作為所述 第1和第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的光透射率的最大值和最小值之比而定義的。
10. —種載波抑制光脈沖串生成方法，其特征在于，該載波抑制光脈沖串生成方法包含以下步驟-第1電調(diào)制信號(hào)生成步驟，在該步驟中，通過第1電調(diào)制信號(hào)生成 器生成并輸出與時(shí)鐘信號(hào)同步的第1電調(diào)制信號(hào)；第2電調(diào)制信號(hào)生成步驟，在該步驟中，通過第2電調(diào)制信號(hào)生成 25器生成并輸出頻率與所述第1電調(diào)制信號(hào)相同、且具有5弧度的相位差 的第2電調(diào)制信號(hào)，其中，5為滿足0^^7T的實(shí)數(shù)；雙模拍頻光生成步驟，在該步驟中，通過所述第1電調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng) 雙模拍頻光源，生成并輸出與所述時(shí)鐘信號(hào)同步的雙模拍頻光；以及光強(qiáng)度調(diào)制步驟，在該步驟中，通過由所述第2電調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)的光強(qiáng)度調(diào)制器，對(duì)該雙模拍頻光進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制，生成并輸出縱模譜具 有大于2的多個(gè)縱模的載波抑制光脈沖串。
11. 一種載波抑制光脈沖串生成方法，該載波抑制光脈沖串生成方 法利用布拉格反射型半導(dǎo)體激光器，該布拉格反射型半導(dǎo)體激光器具有: 5 形成有取樣光柵的第1和第2取樣光柵區(qū)域，該取樣光柵具有長周期和短周期的雙重周期結(jié)構(gòu)，構(gòu)成為短周期光柵編入在長周期光柵的1 個(gè)周期內(nèi)；第1和第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域，其具有對(duì)光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制的功能；增益區(qū)域，其形成反轉(zhuǎn)分布；以及 io 等效折射率可變的第1和第2相位調(diào)整區(qū)域，在所述第1取樣光柵區(qū)域和所述第2取樣光柵區(qū)域之間，串聯(lián)配置 所述第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域、所述增益區(qū)域以及所述第1和第2相位調(diào)整 區(qū)域，來形成布拉格反射型半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)，并且，所述第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域構(gòu)成為，處于由所述第l取樣光柵 15區(qū)域和所述第2取樣光柵區(qū)域所夾持的區(qū)域之外，且與所述第1取樣光 柵區(qū)域和所述第2取樣光柵區(qū)域中的任一方鄰接串聯(lián)配置，通過改變所述第1和第2取樣光柵區(qū)域以及所述第1和第2相位調(diào) 整區(qū)域的等效折射率，能夠改變布拉格反射型半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)部分的 振蕩光的波長， 通過對(duì)所述第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的光透射率進(jìn)行調(diào)制，由此，進(jìn)行模同步動(dòng)作，能夠輸出載波抑制光脈沖串，通過對(duì)所述第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的光透射率進(jìn)行調(diào)制，由此，能夠 控制構(gòu)成所述載波抑制光脈沖串的光脈沖的占空比，所述載波抑制光脈沖串生成方法的特征在于，該載波抑制光脈沖串 生成方法包含以下步驟第1電調(diào)制信號(hào)生成步驟，在該步驟中，通過第1電調(diào)制信號(hào)生成器生成并輸出與時(shí)鐘信號(hào)同步的第1電調(diào)制信號(hào)；第2電調(diào)制信號(hào)生成步驟，在該步驟中，通過第2電調(diào)制信號(hào)生成 器生成并輸出頻率與所述第1電調(diào)制信號(hào)相同、且具有5弧度的相位差的第2電調(diào)制信號(hào)，其中，5為滿足0^^兀的實(shí)數(shù)；波長調(diào)整步驟，在該步驟中，通過改變所述第1和第2取樣光柵區(qū) 域以及所述第1和第2相位調(diào)整區(qū)域的等效折射率，來改變?cè)摬祭穹?射型半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)部分的振蕩光的波長； 5 模同步動(dòng)作步驟，在該步驟中，通過所述第1電調(diào)制信號(hào)對(duì)所述第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的光透射率進(jìn)行調(diào)制，由此進(jìn)行模同步動(dòng)作；以及占空比調(diào)整步驟，在該步驟中，通過所述第2電調(diào)制信號(hào)對(duì)所述第 2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的光透射率進(jìn)行調(diào)制，由此，控制構(gòu)成載波抑制光脈沖 串的光脈沖的占空比。
12.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的載波抑制光脈沖串生成方法，其特征在于，所述布拉格反射型半導(dǎo)體激光器部分的所述第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域處 于由所述第1取樣光柵區(qū)域和所述第2取樣光柵區(qū)域所形成的光學(xué)諧振 腔中，且配置在如下的該光學(xué)諧振腔的光學(xué)意義上的中心位置即，通 15過所述第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域后的光脈沖被所述第1取樣光柵區(qū)域進(jìn)行布拉格反射而返回該第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的時(shí)間、和通過該第1光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域后的光脈沖被所述第2取樣光柵區(qū)域進(jìn)行布拉格反射而返回該第1 光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的時(shí)間都等于N/Af，其中，N為l以上的整數(shù)，Af為光 脈沖串即所述載波抑制光脈沖串的光脈沖的重復(fù)頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求10 12中的任一項(xiàng)所述的載波抑制光脈沖串生成方法，其特征在于， 所述S的值為0。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10 12中的任一項(xiàng)所述的載波抑制光脈沖串生成 方法，其特征在于，所述5的值為71。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的載波抑制光脈沖串生成方法，其特征在于，所述5的值為0，且設(shè)定所述第2電調(diào)制信號(hào)的偏置值和強(qiáng)度振幅值， 以使所述光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的最小值為0。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的載波抑制光脈沖串生成方法，其特征在于，所述S的值為71，且設(shè)定所述第2電調(diào)制信號(hào)的偏置值和強(qiáng)度振幅值,以使消光比為即將產(chǎn)生構(gòu)成所述載波抑制光脈沖串的單一光脈沖的峰值5被分離為多個(gè)的分離現(xiàn)象之前的最大值，其中，所述消光比是作為所述 光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率的最大值和最小值之比而定義的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的載波抑制光脈沖串生成方法，其 特征在于，所述5的值為0，且設(shè)定所述第2電調(diào)制信號(hào)的偏置值和強(qiáng)度振幅值， 10以使所述第1和第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的光透射率的最小值為0。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的載波抑制光脈沖串生成方法，其 特征在于，所述5的值為兀，且設(shè)定所述第2電調(diào)制信號(hào)的偏置值和強(qiáng)度振幅值， 以使消光比為即將產(chǎn)生構(gòu)成所述載波抑制光脈沖串的單一光脈沖的峰值 15被分離為多個(gè)的分離現(xiàn)象之前的最大值，其中，所述消光比是作為所述 第1和第2光強(qiáng)度調(diào)制區(qū)域的光透射率的最大值和最小值之比而定義的。
全文摘要
一種載波抑制光脈沖串生成裝置和載波抑制光脈沖串生成方法。其使CS光脈沖串的光脈沖寬度、占空比以及中心波長可變。CS光脈沖串生成裝置構(gòu)成為具有第1電調(diào)制信號(hào)生成器(10)、第2電調(diào)制信號(hào)生成器(14)、雙模拍頻光源(18)、以及光強(qiáng)度調(diào)制器(20)。第1電調(diào)制信號(hào)生成器生成并輸出第1電調(diào)制信號(hào)(13)。第2電調(diào)制信號(hào)生成器生成并輸出頻率與第1電調(diào)制信號(hào)相同、且被賦予了δ弧度(δ為滿足0≤δ≤π的實(shí)數(shù))的相位差的第2電調(diào)制信號(hào)(15)。雙模拍頻光源由第1電調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)，生成并輸出雙模拍頻光(19)。光強(qiáng)度調(diào)制器被輸入雙模拍頻光，生成并輸出CS光脈沖串(21)。通過第2電調(diào)制信號(hào)對(duì)光強(qiáng)度調(diào)制器的光透射率進(jìn)行調(diào)制。
文檔編號(hào)H04B10/155GK101483482SQ20091000144
公開日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者荒平慎 申請(qǐng)人:沖電氣工業(yè)株式會(huì)社