特開 2022-189501 パルス光整形器およびパルス光発生器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022189501

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】パルス光整形器およびパルス光発生器

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/365 20060101AFI20221215BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20221215BHJP

【ＦＩ】

G02F1/365

G02B6/02 411

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021098112

(22)【出願日】2021-06-11

(71)【出願人】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高坂 繁弘

【テーマコード（参考）】

2H250

2K102

【Ｆターム（参考）】

2H250AC38

2H250AE35

2H250AE36

2H250AE39

2H250AE47

2K102AA10

2K102BA22

2K102BB01

2K102BC02

2K102CA00

2K102DA06

2K102DC07

2K102DD07

2K102EB16

2K102EB20

(57)【要約】

【課題】より高パワーでの使用に適するパルス光整形器を提供する。
【解決手段】入力されるパルス光のパルス幅を圧縮して出力するパルス光整形器であって、パルス光が入力される側に位置する高非線形ファイバと、高非線形ファイバから出力されたパルス光が入力される分散ファイバとの対で構成されるファイバ対が２段以上接続されて成り、高非線形ファイバは入力されるパルス光の波長においてゼロ分散または正常分散であり、分散ファイバは入力されるパルス光の波長において高非線形ファイバよりも非線形定数が低くかつ分散の絶対値が高い異常分散であり、２段以上のファイバ対に含まれる２つのファイバ対のうちパルス光が入力される側から遠い第２ファイバ対の分散ファイバの入力されるパルス光の波長における分散の絶対値が、パルス光が入力される側に近い第１ファイバ対の分散ファイバの入力されるパルス光の波長における分散の絶対値の１／２よりも小さい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力されるパルス光のパルス幅を圧縮して出力するパルス光整形器であって、
前記パルス光が入力される側に位置する高非線形ファイバと、前記高非線形ファイバから出力された前記パルス光が入力される分散ファイバとの対で構成されるファイバ対が２段以上、接続されて成り、
前記高非線形ファイバは、前記入力されるパルス光の波長においてゼロ分散または正常分散であり、
前記分散ファイバは、前記入力されるパルス光の波長において前記高非線形ファイバよりも非線形定数が低くかつ分散の絶対値が高い異常分散であり、
前記２段以上のファイバ対に含まれる２つのファイバ対のうち、前記パルス光が入力される側から遠い第２ファイバ対の前記分散ファイバの、前記入力されるパルス光の波長における分散の絶対値が、前記パルス光が入力される側に近い第１ファイバ対の前記分散ファイバの、前記入力されるパルス光の波長における分散の絶対値の１／２よりも小さい
パルス光整形器。

【請求項2】

前記第１ファイバ対の前記分散ファイバの前記波長における分散が、１３．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上２３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である
請求項１に記載のパルス光整形器。

【請求項3】

前記第１ファイバ対の前記分散ファイバは、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５２またはＧ．６５４で勧告される規格に準拠する光ファイバである
請求項１に記載のパルス光整形器。

【請求項4】

前記入力されるパルス光のピークパワーが２０Ｗ以上である
請求項１～３のいずれか一つに記載のパルス光整形器。

【請求項5】

前記入力されるパルス光の波長を含む、設計された出力パルス光のパワーの９０％を含む波長範囲において、前記高非線形ファイバの分散が－４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である
請求項１～４のいずれか一つに記載のパルス光整形器。

【請求項6】

前記入力されるパルス光の波長を含む、設計された出力パルス光のパワーの９０％を含む波長範囲において、前記第２ファイバ対の前記分散ファイバの分散の絶対値が、前記第１ファイバ対の分散の絶対値の１／２以下である
請求項１～５のいずれか一つに記載のパルス光整形器。

【請求項7】

前記高非線形ファイバと前記分散ファイバとの接続損失が０．２ｄＢ以下である
請求項１～６のいずれか一つに記載のパルス光整形器。

【請求項8】

前記パルス光を出力するパルス光源と、
請求項１～７のいずれか一つに記載のパルス光整形器と、
を備えるパルス光発生器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パルス光整形器およびパルス光発生器に関する。

【背景技術】

【0002】

非線形媒体である高非線形ファイバ（High Non-Linear Fiber:ＨＮＬＦ）と、分散媒体である異常分散ファイバとを交互に組み合わせて構成し、光ソリトンを断熱圧縮するＣＰＦ（Comb-like Profiled Fiber）に関しては、これまでに様々な技術開発が行われてきている（特許文献１）。

【0003】

ＣＰＦの特徴は、全長が比較的短いにもかかわらず、高効率で高品質なパルス整形が可能なことである。ここでいう高品質なパルス整形とは、高次ソリトン圧縮の際に生じるような、ペデスタル増大現象や変調不安定利得による著しい雑音増幅現象、およびそれに伴うタイミングジッタ付加が発生しないパルス整形を意味する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５２４２０１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、近年の光増幅技術の発展に伴い、ＣＰＦに入力されるパルス光のピークパワーがより高くなったり、ＣＰＦからの出力パワーにより高パワーが求められたりする場合がある。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、より高パワーでの使用に適するパルス光整形器およびこれを用いたパルス光発生器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、入力されるパルス光のパルス幅を圧縮して出力するパルス光整形器であって、前記パルス光が入力される側に位置する高非線形ファイバと、前記高非線形ファイバから出力された前記パルス光が入力される分散ファイバとの対で構成されるファイバ対が２段以上、接続されて成り、前記高非線形ファイバは、前記入力されるパルス光の波長においてゼロ分散または正常分散であり、前記分散ファイバは、前記入力されるパルス光の波長において前記高非線形ファイバよりも非線形定数が低くかつ分散の絶対値が高い異常分散であり、前記２段以上のファイバ対に含まれる２つのファイバ対のうち、前記パルス光が入力される側から遠い第２ファイバ対の前記分散ファイバの、前記入力されるパルス光の波長における分散の絶対値が、前記パルス光が入力される側に近い第１ファイバ対の前記分散ファイバの、前記入力されるパルス光の波長における分散の絶対値の１／２よりも小さい、パルス光整形器である。

【0008】

前記第１ファイバ対の前記分散ファイバの前記波長における分散が、１３．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上２３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であるものでもよい。

【0009】

前記第１ファイバ対の前記分散ファイバは、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５２またはＧ．６５４で勧告される規格に準拠する光ファイバであるものでもよい。

【0010】

前記入力されるパルス光のピークパワーが２０Ｗ以上であるものでもよい。

【0011】

前記入力されるパルス光の波長を含む、設計された出力パルス光のパワーの９０％を含む波長範囲において、前記高非線形ファイバの分散が－４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であるものでもよい。

【0012】

前記入力されるパルス光の波長を含む、設計された出力パルス光のパワーの９０％を含む波長範囲において、前記第２ファイバ対の前記分散ファイバの分散の絶対値が、前記第１ファイバ対の分散の絶対値の１／２以下であるものでもよい。

【0013】

前記高非線形ファイバと前記分散ファイバとの接続損失が０．２ｄＢ以下であるものでもよい。

【0014】

本発明の一態様は、前記パルス光を出力するパルス光源と、前記パルス光整形器と、を備えるパルス光発生器である。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれは、より高パワーでの使用に適するパルス光整形器およびこれを用いたパルス光発生器を実現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、実施形態に係るパルス光発生器の模式的な構成図である。

【図2】図２は、計算例１における各光ファイバの光学特性を示す図である。

【図3】図３は、計算例１における各光ファイバの長さ、総長、パルス光の特性などを示す図である。

【図4】図４は、計算例１における異なる入力ピークパワーに対するパルス波形を示す図である。

【図5】図５は、計算例１における異なる入力ピークパワーに対するパルス波形を示す図である。

【図6】図６は、計算例１における入力ピークパワーと出力ピークパワーとの関係を示す図である。

【図7】図７は、計算例１における入力ピークパワーとピークパワー拡大率との関係を示す図である。

【図8】図８は、計算例１における入力ピークパワーと出力パルス幅との関係を示す図である。

【図9】図９は、計算例２における各光ファイバの光学特性を示す図である。

【図10】図１０は、計算例２における各光ファイバの長さ、総長、パルス光の特性を示す図である。

【図11】図１１は、計算例２における入力ピークパワーと出力ピークパワーとの関係を示す図である。

【図12】図１２は、計算例２における入力ピークパワーとピークパワー拡大率との関係を示す図である。

【図13】図１３は、計算例２における入力ピークパワーと出力パルス幅との関係を示す図である。

【図14】図１４は、計算例２における入力ピークパワーと第１分散ファイバの長さとの関係を示す図である。

【図15】図１５は、計算例３における第２分散ファイバの分散と出力パルスの特性との関係を示す図である。

【図16】図１６は、計算例３における第２分散ファイバの分散と出力ピークパワーとの関係を示す図である。

【図17】図１７は、計算例３における第２分散ファイバの分散と出力パルス幅との関係を示す図である。

【図18】図１８は、計算例３における第２分散ファイバの分散と長さとの関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する構成要素には適宜同一の符号を付している。また、本明細書においては、カットオフ波長または実効カットオフ波長とは、国際通信連合（ＩＴＵ）のＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５０．１で定義するケーブルカットオフ波長（λｃｃ）をいう。また、その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＧ．６５０．１およびＧ．６５０．２における定義、測定方法に従うものとする。

【0018】

（実施形態）
図１は、実施形態に係るパルス光発生器の模式的な構成図である。パルス光発生器１００は、パルス光源１０と、パルス光整形器２０とを備えている。

【0019】

パルス光源１０は、パルス光Ｌ１を出力する。パルス光源１０は、たとえば、パルスレーザ光源や、連続波（ＣＷ）のレーザ光源と強度変調器と変調信号発生器とを組み合わせた公知の構成のものでよい。

【0020】

パルス光整形器２０は、入力されるパルス光Ｌ１のパルス幅を圧縮し、パルス光Ｌ２として出力する。パルス光整形器２０は、ファイバ対２１、・・・、２ｎが接続されて成る。ここで、ｎは２以上の整数である。ファイバ対２１、・・・、２ｎは、２段以上接続されたファイバ対の一例である。

【0021】

ファイバ対２１は、パルス光Ｌ１が入力される側に位置する高非線形ファイバ２１－１と、高非線形ファイバ２１－１から出力されたパルス光が入力される分散ファイバ２１－２との対で構成される。ファイバ対２１は、２段以上のファイバ対に含まれる２つのファイバ対のうち、パルス光Ｌ１が入力される側から近い第１ファイバ対の一例である。

【0022】

ファイバ対２ｎは、パルス光Ｌ１が入力される側に位置する高非線形ファイバ２ｎ－１と、高非線形ファイバ２ｎ－１から出力されたパルス光が入力される分散ファイバ２ｎ－２との対で構成される。ファイバ対２ｎは、２段以上のファイバ対に含まれる２つのファイバ対のうち、パルス光が入力される側から遠い第２ファイバ対の一例である。

【0023】

高非線形ファイバ２１－１、２ｎ－１は、非線形定数γ［Ｗ^－１ｋｍ^－１］が比較的高いファイバである。γは好ましくは８Ｗ^－１ｋｍ^－１以上の値である。また、高非線形ファイバ２１－１、２ｎ－１は、入力されるパルス光Ｌ１の波長においてゼロ分散または正常分散であり、その分散は、入力されるパルス光Ｌ１の波長においてたとえば－４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である。

【0024】

また、パルス光Ｌ１のパルス幅が圧縮して出力されたパルス光Ｌ２のパワースペクトルは、パルス光Ｌ１の波長を含むパワースペクトル幅よりも拡大する。この場合、高非線形ファイバ２１－１、２ｎ－１の分散は、パルス光Ｌ２のパワースペクトルに応じた波長範囲で所定の範囲であることが、理想的なパルス圧縮の点から好ましい。具体例としては、高非線形ファイバ２１－１、２ｎ－１の分散は、入力されるパルス光Ｌ１の波長を略中心に含む波長範囲であって、設計された出力パルス光のパワーの９０％を含む波長範囲において、－４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることが好ましい。また、高非線形ファイバ２１－１、２ｎ－１は分散スロープの絶対値が小さいことが好ましい。分散スロープの絶対値が小さければ、より広い波長範囲にて、所定の分散の範囲が満たされるからである。

【0025】

ここで、「設計された出力パルス光」とは、目標とするパルス幅となるように設計された出力パルス光を意味する。チャープのないフーリエ限界パルスであるパルス光では、パルス幅（半値全幅）Δｔとパワースペクトルの周波数幅（半値全幅）Δνとの積が一定値になるという関係式がある。たとえば、Ｇａｕｓｓ型パルスの場合はΔｔ×Δν＝０．４１１であり、ｓeｃｈ^２型パルスの場合はΔｔ×Δν＝０．３１５である。そこで、目標とするパルス幅をΔｔとし、このΔｔと出力パルス光のスペクトル分布形状とに応じてフーリエ限界パルスとしての出力パルス光のパワースペクトルの周波数幅を求め、さらに波長幅を求め、その波長幅に基づいて、高非線形ファイバ２１－１、２ｎ－１の分散を、出力パルス光のパワーの９０％を含む波長範囲において、－４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下とすることが好ましい。なお、Ｇａｕｓｓ型パルスの場合、偏差値σに対して半値全幅は２．３５σであり、パワーの９０％を含む範囲は３．３σである。したがって、出力パルス光のパワーの９０％を含む波長範囲とは、波長の半値全幅を３．３／２．３５＝約１．４倍した値である。また、ｓeｃｈ^２型パルスの場合、パワーの９０％を含む範囲は半値全幅の１．４倍程度である。したがって、出力パルス光のパワーの９０％を含む波長範囲とは、波長の半値全幅を約１．４倍した値であり、少なくとも２倍よりも小さい。

【0026】

また、高非線形ファイバ２１－１、２ｎ－１は、入力されるパルス光Ｌ１の波長においてシングルモードファイバであることが好ましい。したがって、高非線形ファイバ２１－１、２ｎ－１のカットオフ波長は、入力されるパルス光Ｌ１の波長以下であることが好ましい。

【0027】

分散ファイバ２１－２、２ｎ－２は、入力されるパルス光Ｌ１の波長において高非線形ファイバ２１－１、２ｎ－１よりも非線形定数γが低い。γはたとえば４Ｗ^－１ｋｍ^－１より小さい。

【0028】

また、分散ファイバ２１－２、２ｎ－２は、入力されるパルス光Ｌ１の波長において分散の絶対値が高い異常分散である。

【0029】

ここで、ファイバ対２ｎ（第２ファイバ対の一例）の分散ファイバ２ｎ－２の、入力されるパルス光Ｌ１の波長における分散の絶対値は、ファイバ対２１（第１ファイバ対の一例）の分散ファイバ２１－２の、入力されるパルス光Ｌ１の波長における分散の絶対値の１／２よりも小さい。これにより、分散ファイバ２１－２にて好適にソリトン圧縮を発生させつつ、分散ファイバ２ｎ－２でも好適にソリトン圧縮を発生させることができるので、好適にパルス圧縮を実現することができる。

【0030】

なお、パルス光Ｌ１の波長における分散ファイバ２ｎ－２の分散の絶対値が分散ファイバ２１－２の分散の絶対値の１／２以上の場合、分散ファイバ２ｎ－２でもソリトン圧縮を発生させるためには、非線形性と分散とのバランスを取るために分散ファイバ２ｎ－２を短くしなければならず、適正な長さ（ファイバ長）に精度良く調整することが困難になる。特に、パルス光Ｌ１のピークパワー高いほど、分散ファイバ２ｎ－２の長さをより短くしなければならないので、調整はより困難である。

【0031】

また、高非線形ファイバ２１－１、２ｎ－１の場合と同様に、パルス光Ｌ１の波長を略中心に含む波長範囲であって、設計された出力パルス光のパワーの９０％を含む波長範囲において、分散ファイバ２ｎ－２の分散の絶対値が、分散ファイバ２１－２の分散の絶対値の１／２以下であることが好ましい。また、分散ファイバ２１－２、２ｎ－２は分散スロープの絶対値が小さいことが好ましい。

【0032】

入力されるパルス光Ｌ１の波長における分散ファイバ２１－２の分散は、たとえば１３．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上２３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である。このような分散ファイバ２１－２としては、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５２またはＧ．６５４で勧告される規格に準拠する光ファイバを利用できる。ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５２またはＧ．６５４で勧告される規格に準拠する光ファイバは、標準シングルモードファイバ（ＳＭＦ）と呼ばれる場合がある。

【0033】

入力されるパルス光Ｌ１の波長における分散ファイバ２ｎ－２の分散は、たとえば１１．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である。入力されるパルス光Ｌ１の波長が１．５５μｍ帯にある場合、このような分散ファイバ２ｎ－２としては、たとえば分散シフトファイバと呼ばれる光ファイバを利用できる。分散シフトファイバとは、１．５５μｍ帯に零分散波長をシフトさせたシングルモードの光ファイバである。

【0034】

また、分散ファイバ２１－２、２ｎ－２は、入力されるパルス光Ｌ１の波長においてシングルモードファイバであることが好ましい。したがって、分散ファイバ２１－２、２ｎ－２のカットオフ波長は、入力されるパルス光Ｌ１の波長以下であることが好ましい。

【0035】

また、高非線形ファイバと分散ファイバとの接続損失は、光エネルギー損失の低減の観点から、０．２ｄＢ以下であることが好ましい。０．２ｄＢ以下の接続損失は、たとえばＴＥＣ（Thermally Expanded Core）融着によって実現できる。

【0036】

（計算例）
以下、シミュレーション計算による計算例を用いて本実施形態の効果について説明する。計算例は、ｎ＝２の場合、すなわち、パルス光整形器２０が、ファイバ対が２段接続された構成の場合である。

【0037】

（計算例１）
図２は、計算例１における各光ファイバの光学特性を示す図である。なお、「分散」、「分散スロープ」、「分散スロープの傾き」、「非線形定数」、「ラマン定数」、「伝搬損失」は、いずれも波長１５５０ｎｍでの値である。また、「ＨＮＬＦ」は、高非線形ファイバ２１－１、２ｎ－１を意味し、「１ｓｔ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｉｂｅｒ」は、分散ファイバ２１－２を意味し、「２ｎｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｉｂｅｒ」は、分散ファイバ２ｎ－２を意味する。

【0038】

計算例１では、分散ファイバ２ｎ－２の分散は４．２３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散ファイバ２１－２の分散である１６．３９４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの１／２より小さい。

【0039】

図３は、計算例１における各光ファイバの長さ、総長、パルス光の特性などを示す図である。「Ｉｎｐｕｔ ｐｅａｋ ｐｏｗｅｒ」は、パルス光Ｌ１のピークパワーすなわちパルス光整形器２０への入力ピークパワーを意味する。パルス光Ｌ１は、波長が１５５０ｎｍ、パルス幅が４ｐｓのＧａｕｓｓ型パルスとし、入力ピークパワーは２Ｗから１００Ｗまで変化させた。「１ｓｔ ｓｔａｇｅ」、「２ｎｄ ｓｔａｇｅ」は、それぞれ、１段目であるファイバ対２１、２段目であるファイバ対２ｎを意味する。「ＨＮＬＦ ｌｅｎｇｔｈ」は、高非線形ファイバ２１－１または２ｎ－１の長さを意味し、「１ｓｔ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｉｂｅｒ ｌｅｎｇｔｈ」は、分散ファイバ２１－２の長さを意味し、「２ｎｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｉｂｅｒ ｌｅｎｇｔｈ」は、分散ファイバ２１－２の長さを意味する。なお、高非線形ファイバ２１－１の長さ、高非線形ファイバ２ｎ－１の長さは、出力ピークパワーに対するペデスタル成分のピークパワーの割合が１０％以下となるように最適化した長さである。また、分散ファイバ２１－２の長さ、および分散ファイバ２ｎ－２の長さは、その直前の高非線形ファイバで発生した周波数チャープがゼロとなるように最適化した長さである。

【0040】

「Ｏｕｔｐｕｔ ｐｅａｋ ｐｏｗｅｒ」は、パルス光Ｌ２のピークパワーすなわちパルス光整形器２０からの出力ピークパワーを意味する。「ピークパワー拡大率」は、（出力ピークパワー）／（入力ピークパワー）を意味する。「総長」は、高非線形ファイバ２１－１の長さ、高非線形ファイバ２ｎ－１の長さ、分散ファイバ２１－２の長さ、および分散ファイバ２１－２の長さの総和を意味する。「出力パルス幅」は、パルス光Ｌ２のパルス幅すなわちパルス光整形器２０からの出力パルスのパルス幅を意味する。

【0041】

図４、５は、計算例１における異なる入力ピークパワーに対するパルス波形を示す図である。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、入力ピークパワーが６０Ｗ、５０Ｗ、４０Ｗ、３０Ｗの場合を示し、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、入力ピークパワーが２０Ｗ、１０Ｗ、５Ｗ、２Ｗの場合を示す。また、凡例において、「入力パルス」とは、パルス光Ｌ１のパルス波形であり、「１段目出力」とは、ファイバ対２１から出力されファイバ対２ｎに入力されるパルス光のパルス波形であり、「２段目出力」とは、パルス光Ｌ２のパルス波形である。

【0042】

図３～５に示すように、計算例１では、入力ピークパワーが１０Ｗから出力ピークパワーおよびピークパワー拡大率が顕著に増加するとともに出力パルス幅が顕著に圧縮され、入力ピークパワーが２０Ｗからは出力ピークパワーおよびピークパワー拡大率がさらに顕著に増加するとともに出力パルス幅がさらに顕著に圧縮されることが確認された。したがって、計算例１の場合は、入力ピークパワーが１０Ｗ以上であれば出力ピークパワーの増大およびパルス圧縮の効果が顕著に現れ、２０Ｗ以上であれば出力ピークパワーの増大およびパルス圧縮の効果がより顕著に現れることが確認された。

【0043】

図６は、計算例１における入力ピークパワーと出力ピークパワーとの関係を示す図であり、図３に示す値をグラフ化したものである。図６では、破線は、出力ピークパワーが、顕著に増加した後に入力ピークパワーに対して略線形に増加する領域にて、データ点にフィットする直線を、出力ピークパワーがゼロである軸線まで延長した線である。破線と軸線との交点における入力ピークパワーは約１０Ｗであった。図６からも、出力ピークパワーの増大の顕著な効果が約１０Ｗから現れ、２０Ｗ以上であればより顕著に効果が発揮されることが確認された。

【0044】

図７は、計算例１における入力ピークパワーとピークパワー拡大率との関係を示す図である。図８は、計算例１における入力ピークパワーと出力パルス幅との関係を示す図である。図７、８はいずれも、図３に示す値をグラフ化したものである。図７、８からも、入力ピークパワーが２０Ｗ以上であればより顕著に出力ピークパワーの増大およびパルス圧縮の効果が発揮されることが確認された。たとえば、図７によれば、ピークパワー拡大率は、入力ピークパワーが約２０Ｗまでは顕著に増加するが、その後は増加が鈍化し、１００Ｗ程度で十分に飽和する。同様に、図８によれば、出力パルス幅は、入力ピークパワーが約２０Ｗまでは顕著に圧縮するが、その後は圧縮が鈍化し、１００Ｗ程度で十分に飽和する。

【0045】

（計算例２）
つぎに、計算例２について説明する。計算例２は、計算例１とは、分散ファイバ２１－２の特性が異なる。

【0046】

図９は、計算例２における各光ファイバの光学特性を示す図である。計算例１では、分散ファイバ２ｎ－２の分散の値は４．２３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散ファイバ２１－２の分散の値である２１．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの１／２より小さい。

【0047】

図１０は、計算例２における各光ファイバの長さ、総長、パルス光の特性などを示す図である。パルス光Ｌ１は、波長が１５５０ｎｍ、パルス幅が４ｐｓのＧａｕｓｓ型パルスとし、入力ピークパワーは５Ｗから１００Ｗまで変化させた。なお、高非線形ファイバ２１－１の長さ、高非線形ファイバ２ｎ－１の長さ、分散ファイバ２１－２の長さ、および分散ファイバ２１－２の長さは、それぞれの入力ピークパワーにおいて出力ピークパワーが最大になるように最適化した長さである。

【0048】

図１０に示すように、計算例２では、入力ピークパワーが２０Ｗから出力ピークパワーおよびピークパワー拡大率が顕著に増加するとともに出力パルス幅が顕著に圧縮されることが確認された。したがって、計算例２の場合は、入力ピークパワーが２０Ｗ以上であれば出力ピークパワーの増大およびパルス圧縮の効果がより顕著に表れることが確認された。

【0049】

図１１は、計算例１における入力ピークパワーと出力ピークパワーとの関係を示す図であり、図１０に示す値をグラフ化したものである。図１１では、破線は、出力ピークパワーが、顕著に増加した後に入力ピークパワーに対して略線形に増加する領域にて、データ点にフィットする直線を、出力ピークパワーがゼロである軸線まで延長した線である。破線と軸線との交点における入力ピークパワーは約２０Ｗであった。図１１からも、出力ピークパワーの増大の顕著な効果が約２０Ｗから現れることが確認された。

【0050】

図１２は、計算例２における入力ピークパワーとピークパワー拡大率との関係を示す図である。図１３は、計算例２における入力ピークパワーと出力パルス幅との関係を示す図である。図１２、１３はいずれも、図１０に示す値をグラフ化したものである。図１２、１３からも、入力ピークパワーが２０Ｗ以上であれば顕著に出力ピークパワーの増大およびパルス圧縮の効果が発揮されることが確認された。

【0051】

次に、図１４は、入力ピークパワーと第１分散ファイバ（分散ファイバ２１－２）の長さとの関係を示す図である。図１４に示すように、分散ファイバ２１－２の長さは、入力ピークパワーが２０Ｗまでは入力ピークパワーの増加につれて増加するが、２０Ｗ以上では入力ピークパワーの増加につれて減少する。このことは、入力ピークパワーが２０Ｗまでは、分散ファイバ２１－２では主に分散補償の効果がパルス圧縮に対して効いているのに対して、入力ピークパワーが２０Ｗ以上では、その高ピークパワーのために、分散ファイバ２１－２の非線形性が寄与してソリトン圧縮が起こっているので、ピークパワーの増大に従う長さの減少が起こっていると考えられる。

【0052】

（計算例３）
つぎに、計算例３として、計算例１における第２分散ファイバ（分散ファイバ２ｎ－２）の分散の値を変化させて、出力パルスの特性を調べた。なお、分散ファイバ２ｎ－２の長さについては、変化させた各分散値に合わせて、出力パルス幅が最少になるように最適化した。なお、その他の高非線形ファイバ２１－１の長さ、高非線形ファイバ２ｎ－１の長さ、分散ファイバ２１－２の長さは、それぞれ、図３に示す入力ピークパワーが５０Ｗの場合の長さ、すなわち、それぞれ、５ｍ、３７ｍ、０．５５ｍに固定した。

【0053】

図１５は、計算例３における第２分散ファイバ（分散ファイバ２ｎ－２）の分散と出力パルスの特性との関係を示す図である。「Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ」は、分散ファイバ２ｎ－２の波長１５５０ｎｍでの分散を意味し、「ｆｉｂｅｒ ｌｅｎｇｔｈ」は、分散ファイバ２ｎ－２の長さを意味し、「Ｐｅａｋ Ｐｏｗｅｒ」は、出力ピークパワーを意味し、「Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ」は、出力パルス幅を意味する。

【0054】

図１６は、計算例３における第２分散ファイバ（分散ファイバ２ｎ－２）の分散と出力ピークパワーとの関係を示す図である。図１７は、計算例３における第２分散ファイバ（分散ファイバ２ｎ－２）の分散と出力パルス幅との関係を示す図である。図１６、１７はいずれも、図１５に示す値をグラフ化したものである。

【0055】

図１５～１７に示すように、分散ファイバ２ｎ－２の分散が小さいほど出力ピークパワーが高く、出力パルス幅が短いことが確認された。特に、分散ファイバ２ｎ－２の分散が分散ファイバ２１－２の分散である１６．３９４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの１／２より小さい８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの場合、分散ファイバ２ｎ－２の分散が分散ファイバ２１－２の分散と同程度の１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの場合よりも、出力ピークパワーとしては（１６７４．８Ｗ／１１５９．６Ｗ）＝１．４４、つまり１４０％以上増加し、出力パルス幅としては（１００．２ｆｓ／６４．７ｆｓ）＝１．５５、つまり１５０％以上圧縮された。

【0056】

また、図１８は、計算例３における第２分散ファイバの分散と長さとの関係を示す図である。図１８は、図１５に示す値をグラフ化したものである。図１８に示すように、分散ファイバ２ｎ－２の分散が小さいほど長さが長いことが確認された。特に、分散ファイバ２ｎ－２の分散が分散ファイバ２１－２の分散である１６．３９４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの１／２より小さい８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの場合、長さは１ｍ程度となり、分散ファイバ２ｎ－２の分散が分散ファイバ２１－２の分散と同程度の１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの場合の０．５９ｍよりも長くなった。

【0057】

なお、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0058】

１０ ：パルス光源
２１、２ｎ ：ファイバ対
２１－１、２ｎ－１ ：高非線形ファイバ
２１－２、２ｎ－２ ：分散ファイバ
２０ ：パルス光整形器
１００ ：パルス光発生器
Ｌ１ ：パルス光
Ｌ２ ：パルス光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】