| 【発明の名称】 |
光デバイスの特性評価システム |
| 【発明者】 |
【氏名】後藤 俊夫
【氏名】西澤 典彦
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| 【要約】 |
【課題】波長可変短パルス光源を用いて、光デバイスの特性を的確に、かつ、容易に評価することができる光デバイスの特性評価システムを提供する。
【解決手段】ｆｓファイバーレーザー１から出力される短パルスを光ファイバー３に入射し、光ファイバー３中の非線形効果によって、波長のシフトしたｆｓソリトンパルスＳを生成する。このソリトンパルスＳの波長は励起パルスＲの強度を変化させるだけで、ほぼ線形に変化させることができる。このｆｓソリトンパルスＳを被測定デバイス４に入射し、サンプリングオシロスコープ５を用いて時間応答を観測する。更に、その観測結果をパーソナルコンピューター６を用いてフーリエ変換し、被測定デバイス４の周波数応答特性を得る。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光デバイスの特性評価システムにおいて、（ａ）波長可変短パルス光源と、（ｂ）該波長可変短パルス光源から出力される短パルス光を導入する被測定デバイスと、（ｃ）該被測定デバイスの特性を評価する装置とを具備することを特徴とする光デバイスの特性評価システム。
【請求項２】 請求項１記載の光デバイスの特性評価システムにおいて、前記被測定デバイスは光受光器であることを特徴とする光デバイスの特性評価システム。
【請求項３】 請求項１記載の光デバイスの特性評価システムにおいて、前記被測定デバイスは光増幅器であることを特徴とする光デバイスの特性評価システム。
【請求項４】 請求項１記載の光デバイスの特性評価システムにおいて、前記被測定デバイスは光発光素子であることを特徴とする光デバイスの特性評価システム。
【請求項５】 請求項１記載の光デバイスの特性評価システムにおいて、前記被測定デバイスは光ファイバーであることを特徴とする光デバイスの特性評価システム。
【請求項６】 請求項１記載の光デバイスの特性評価システムにおいて、前記波長可変短パルス光源から出力されるソリトンパルスとソリトンパルスに変換されなかった励起パルスを前記被測定デバイスに入射し、出力において励起パルスとソリトンパルスの時間差を測定し、波長分散の波長依存性を評価することを特徴とする光デバイスの特性評価システム。
【請求項７】 請求項１記載の光デバイスの特性評価システムにおいて、前記波長可変短パルス光源から得られる２つのソリトンパルスで前記被測定デバイスを励起し、後から入射されるソリトンパルスで反作用の時間変化を測定し、その２つの出力を分波して、それぞれ受光器で検波して観測し、観測結果をコンピュータに取り込み、解析し、前記被測定デバイスの時間応答を得ることを特徴とする光デバイスの特性評価システム。
【請求項８】 請求項７記載の光デバイスの特性評価システムにおいて、前記被測定デバイスは可飽和吸収素子であることを特徴とする光デバイスの特性評価システム。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光デバイスの特性評価システムに係り、特に波長可変短パルス光源を用いた光デバイスの特性評価システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の光通信技術の発展に伴い、光デバイスの時間応答にますます高速化が求められるようになり、それらの特性を評価することは徐々に難しくなってきている。また、広い波長帯を用いる波長多重光通信の発展に伴い、デバイスの波長依存性を評価することが重要な課題となってきている。
【０００３】短パルス光を光デバイスに外部から入射し、その時間応答を測定することによって、デバイスの周波数特性を評価することはできるが、これまで、短パルス光源は、装置が大きく、取り扱いが困難であった。また、これまで短パルス光の波長を変化させるには、複雑な光学装置が必要で、波長依存性の測定は容易ではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本願発明者は、光ファイバーとフェムト秒（ｆｓ）ファイバーレーザーの組み合わせによって、コンパクトで安定な波長可変ｆｓソリトンパルス生成装置を既に特願平１０−２７５６０４号として提案している。
【０００５】本発明は、かかる波長可変短パルス光源を用いて、光デバイスの特性を的確に、かつ、容易に評価することができる光デバイスの特性評価システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するために、〔１〕光デバイスの特性評価システムにおいて、波長可変短パルス光源と、この波長可変短パルス光源から出力される短パルス光を導入する被測定デバイスと、この被測定デバイスの特性を評価する装置とを具備するようにしたものである。
【０００７】〔２〕上記〔１〕記載の光デバイスの特性評価システムにおいて、前記被測定デバイスは光受光器である。
【０００８】〔３〕上記〔１〕記載の光デバイスの特性評価システムにおいて、前記被測定デバイスは光増幅器である。
【０００９】〔４〕上記〔１〕記載の光デバイスの特性評価システムにおいて、前記被測定デバイスは光発光素子である。
【００１０】〔５〕上記〔１〕記載の光デバイスの特性評価システムにおいて、前記被測定デバイスは光ファイバーである。
【００１１】〔６〕上記〔１〕記載の光デバイスの特性評価システムにおいて、前記波長可変短パルス光源から出力されるソリトンパルスとソリトンパルスに変換されなかった励起パルスを前記被測定デバイスに入射し、出力において励起パルスとソリトンパルスの時間差を測定し、波長分散の波長依存性を評価するようにしたものである。
【００１２】〔７〕上記〔１〕記載の光デバイスの特性評価システムにおいて、前記波長可変短パルス光源から得られる２つのソリトンパルスで前記被測定デバイスを励起し、後から入射されるソリトンパルスで反作用の時間変化を測定し、その２つの出力を分波して、それぞれ受光器で検波して観測し、観測結果をコンピュータに取り込み、解析し、前記被測定デバイスの時間応答を得るようにしたものである。
【００１３】〔８〕上記〔７〕記載の光デバイスの特性評価システムにおいて、前記被測定デバイスは可飽和吸収素子である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】図１は本発明の第１実施例を示す波長可変ｆｓ短パルス光源を用いた光デバイスの特性評価装置の模式図、図２は本発明の第１実施例を示すサンプリングオシロスコープで観測した光受光器の時間応答の測定例を示す図、図３は時間応答から求めた光受光器の周波数応答の解析例を示す図である。
【００１６】図１において、１は短パルス光源（ｆｓファイバーレーザー）、２は短パルス光源１からの光特性を調整する光特性調整器、３はこの光特性調整器２から入射パルスを入射するとともに、出力パルスの波長を線形に変化させることができる光ファイバー、Ｒは励起パルス、Ｓはソリトンパルス、４はそのソリトンパルスＳが入射される被測定デバイス（光受光器）、５はサンプリングオシロスコープ、６はパーソナルコンピュータである。
【００１７】このように、ｆｓファイバーレーザー１から出力される短パルスを光ファイバー３に入射し、光ファイバー３中の非線形効果によって、波長をシフトしたｆｓソリトンパルスＳを生成する。このソリトンパルスＳの波長は励起パルスの強度を変化させるだけで、ほぼ線形に変化させることができる。このｆｓソリトンパルスＳを被測定デバイス４に入射し、サンプリングオシロスコープ５を用いて時間応答を観測する。更に、その観測結果をパーソナルコンピュータ６を用いてフーリエ変換することにより、光デバイスの周波数応答特性を得ることができる。
【００１８】また、ソリトンパルスの波長を変化させることによって、光受光器の周波数応答や光デバイスの量子効率の波長依存性を測定することができる。
【００１９】被測定デバイス４が光受光器である場合には、図２に示すように、サンプリングオシロスコープ５で観測した光受光器４の時間応答の測定を行うことができる。なお、図２において、縦軸は強度、横軸は時間を示している。
【００２０】そして、図３に示すように、その時間応答から求めた光受光器４の周波数応答の測定を行うことができる。図３において、縦軸は応答、横軸は周波数を表している。
【００２１】図４は本発明の第２実施例を示す波長可変ｆｓ短パルス光源を用いた光デバイスの特性評価装置の模式図である。なお、上記した実施例と同様の部分には同じ符号を付している。
【００２２】図４において、１は短パルス光源（ｆｓファイバーレーザー）、２は短パルス光源１からの光特性を調整する光特性調整器、３はこの光特性調整器２から入射パルスを入射するとともに、出力パルスの波長を線形に変化させることができる光ファイバー、Ｒは励起パルス、Ｓはソリトンパルス、７はそのソリトンパルスＳが入射される被測定デバイスとしての光発光素子、５はサンプリングオシロスコープ、６はパーソナルコンピュータである。
【００２３】このように被測定デバイスとしては、発光素子７を挙げることができ、その発光素子７の時間応答から求める周波数測定と、その波長依存性の測定を行うことができる。
【００２４】図５は本発明の第３実施例を示す波長可変短パルス光源を用いた光デバイスの特性評価装置の模式図である。なお、上記した実施例と同様の部分には同じ符号を付してそれらの説明は省略する。
【００２５】この実施例では、光デバイスとして、被測定光増幅器を用いて、その特性評価を行う。すなわち、短パルス光源１から波長可変ソリトンパルスＳを被測定光増幅器３１に入射し、透過光を高速受光器１３で検波し、サンプリングオシロスコープ（光パワーメータでもよい）１４で観測する。
【００２６】すると、透過光の波形の変化から、被測定光増幅器３１の周波数特性を測定することができる。
【００２７】また、ソリトンパルスＳの強度を調整することによって、光増幅器の入射光強度依存性を測定することができる。
【００２８】さらに、ソリトンパルスＳの波長を変化させることによって、波長依存性を測定することができる。
【００２９】図６は本発明の第４実施例を示す波長可変ｆｓソリトンパルス光源を用いた光ファイバーの波長分散の測定系を示す図である。なお、第１実施例と同じ部分については、同じ符号を付してそれらの説明は省略する。
【００３０】この図において、１は短パルス光源（波長可変ｆｓソリトンパルス光源）、１１は光結合器（カプラ）、１２は被測定ファイバー、１３は高速受光器、１４はサンプリングオシロシコープ、１５はパーソナルコンピュータである。
【００３１】図６に示すように、短パルス光源（波長可変ｆｓソリトンパルス光源）１からは、波長を可変にできるソリトンパルスＳと、ソリトンパルスＳに変換されなかった励起パルスＲ1 が光結合器（カプラ）１１を介して被測定ファイバー１２へ出力される。この２つのパルスを、被測定ファイバー１２に入射し、２つのパルスＲ1 ，Ｓの時間差の変化を測定することによって、被測定ファイバー１２の波長分散を測定する。また、ソリトンパルスＳの波長をシフトさせることによって、波長分散の波長依存性を得ることができる。時間波形は高速光受光器１３で受光し、サンプリングオシロスコープ１４を用いて観測する。観測された時間波形はパーソナルコンピュータ１５にて解析され、被測定ファイバー１２の分散値の波長依存性が規定される。
【００３２】図７は本発明に係る波長可変ｆｓソリトンパルス光源から得られる２つのパルスの時間波形の測定例を示す図であり、ここで、縦軸は強度、横軸は時間を示している。図７（ａ）は１０ｋｍファイバーの入射前のパルスの時間波形、図７（ｂ）は１０ｋｍファイバーの伝搬後のパルスの時間波形図である。
【００３３】図８はその２つのパルスの時間差から求めた波長分散の測定例を示す図である。ここで、横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は群速度分散β2 （ｐｓ2 ／ｋｍ）を示している。
【００３４】なお、この実施例では、波長分散の２次分散β2 について述べたが、波長分散の３次分散β3 についての測定を行うこともできる。また、光損失の波長依存性についての測定を行うこともできる。
【００３５】図９は本発明の第５実施例を示す波長可変ｆｓ短パルス光源を用いた光デバイスの特性評価装置の模式図である。なお、上記実施例と同じ部分については、同じ符号を付してそれらについては説明を省略する。
【００３６】この実施例においては、波長可変短パルス光源１から得られる光ファイバー３に２つのパルスＳ1 ，Ｓ2 を生成させて、この２つのソリトンパルスＳ1 ，Ｓ2を光結合器（カプラ）１１を介して前記被測定デバイスである光ファイバー１２に入射し、該２つのパルスＳ1 ，Ｓ2 の時間差の変化を測定し、波長分散の波長依存性を評価するようにしている。
【００３７】図１０は本発明の第６実施例を示す波長可変短パルス光源を用いた被測定デバイスの時間応答の測定例を示す模式図である。なお、上記した実施例と同様の部分については、同じ符号を付してそれらの説明は省略する。
【００３８】この図に示すように、短パルス光源（波長可変短パルス光源）１を用いると、時間差を持った２つのｆｓパルスＳ1 ，Ｓ2 を生成することができる。この２つのパルスＳ1 ，Ｓ2 を被測定デバイス４（例えば、半導体可飽和吸収光素子）に入射し、先に入射するパルスＳ2 で被測定デバイス４を励起し、２つ目のパルスＳ1 でその反作用の時間変化を測定する。２つの出力はＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）２１で分波され、それぞれ受光器２２，２３で検波され、ディジタルオシロスコープ２４で観測される。観測結果はパーソナルコンピュータ２５に取り込まれ、解析の結果、被測定デバイス４の時間応答が得られる。このような、半導体可飽和吸収光素子の場合、時間応答（周波数特性）とその波長特性、光吸収率の波長依存性、光吸収率の強度依存性についての測定を行うことができる。
【００３９】図１１は本発明の第７実施例を示す波長可変ｆｓ短パルス光源を用いた光デバイスの特性評価装置の模式図である。なお、上記実施例と同じ部分については、同じ符号を付してそれらについては説明を省略する。
【００４０】この実施例においては、波長可変短パルス光源１から先に出力されるソリトンパルスに変換されなかった励起パルスＲ1 で前記被測定デバイス４を励起し、後から入射するソリトンパルスＳ3 で反作用の時間変化を測定し、その２つの出力を分波して、それぞれ受光器２２，２３で検波して観測し、観測結果をコンピュータ２５に取り込み、解析し、前記被測定デバイス４の時間応答を得る。
【００４１】このように、本発明によれば、１つのシステムで光デバイスの周波数特性と、その波長依存性を従来よりも広帯域に測定することができる。
【００４２】また、システムが従来と比較して非常にコンパクトであり、操作が容易である。
【００４３】更に、光源の調整、特に波長の調整が容易なため、特性評価を容易に行うことができる。
【００４４】本発明は、特に、光通信の分野に広く用いられることが期待される。
【００４５】なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００４６】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００４７】ｆｓファイバーレーザーから出力される短パルス光を光ファイバーに入射し、ファイバー中の非線形効果によって、波長のシフトしたｆｓソリトンパルスを生成する。このソリトンパルスの波長は励起パルスの強度を変化させるだけで、ほぼ線形に変化させることができる。このｆｓソリトンパルスを被測定デバイスに入射し、サンプリングオシロスコープを用いて時間応答を観測する。更に、観測結果をコンピュータを用いてフーリエ変換し、被測定デバイスの周波数応答特性を評価することができる。
【００４８】また、ソリトンパルスの波長を変化させることによって、周波数応答や光デバイスの量子効率の波長依存性を測定することができる。
【００４９】更に、励起光とソリトンパルスを用いて、光ファイバーの波長分散の測定を広帯域に渡って行うこともできる。
【００５０】また、２つの短パルスを生成することによって、光スイッチ等に用いられる半導体可飽和吸収素子の時間応答特性を測定できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９６０２０８００
【氏名又は名称】科学技術振興事業団
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| 【出願日】 |
平成１１年３月８日（１９９９．３．８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８９６３５
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 守
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２５８２９９（Ｐ２０００−２５８２９９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月２２日（２０００．９．２２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−６０４１３ |
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