超高速非線形光機能回路の開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07555010
• 応募区分: 試験
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 河口 仁司 山形大学, 工学部, 教授 (40211180)
• 研究分担者: 永井 治男 アンリツ(株)研究所, 所長 ; 高橋 豊 山形大学, 工学部, 講師 (00260456)
• キーワード: 半導体レーザ / 半導体レーザ増幅器 / 4光波混合 / 光サンプリング / モード同期 / 短光パルス発生 / 波長変換

研究概要

平成8年度は主に、進行波型半導体レーザ増幅器による4光波混合、およびその光サンプリングへの応用、半導体レーザのモード同期による短光パルス発生について検討した。
(1)半導体レーザ増幅器の中には、超高速の光非線形性が存在するため、高非縮退4光波混合により超高速の波長変換を行うことができる。平成7年度にひきつづき、約900fsの光パルスを用いて検討した。ポンプ光(周波数f_p)とプローブ光(周波数f_q)を同時に入射すると、4光波混合により周波数2f_p-f_qに新しい信号光が発生した。この結果は、LD増幅器の4光波混合では、世界で最短の光パルス間の混合を実現したものである。これまでに最大8THzの波長変換を実現し、超高速非線形現象をとり入れた解析と比較検討を行っている。
(2)4光波混合出力はポンプ光とプローブ光が同時に入射されたときにのみ出力するAND機能をもつ。プローブ光に測定したい光信号、ポンプ光に短光パルス用いて、二つのパルス間の時間差を変化して周波数(2f_p-f_q)の信号光強度を測定すれば、光サンプリングが実現できる。1ピコ秒程度の時間分解能、信号光強度に対し2桁以上のレンジにわたって直線性があり、光サンプリング法として有効なことを明らかにした。
(3)短光パルスの発生源として、半導体レーザのモード同期を検討した。能動モード同期半導体レーザから単一の高出力光パルスを得るため、出力光の一部を偏波面を90ﾟ回転してやや遅れて帰還させるという新しい方法を考案したことを平成7年度に報告した。外部共振器の周回時間に一致した周波数で電流を変調すると、能動モード同期が実現でき光パルスが発生する。90ﾟ偏波面が回転した光が、遅れ時間をもって注入されると、クエンチングにより残留キャリアが除かれ単一パルスが発生できる。本年度は、この方法が1GHz程度の比較的低いくり返し周波数のとき極めて有効であることを、帰還光を半導体レーザ増幅器で増幅し、利得クエンチングを強くおこすことにより、明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] H.Kawaguchi and J.Inoue: "Four-wave mixing among sub-picosecond optical pulses in a semiconductor optical amplifier" IQEC'96. TuL105. (1996)
• [文献書誌] H.Kawaguchi and J.Inoue: "Wavelength convension of sub-picosecond optical pulses by four-wave mixing in a semiconductor optical amplifier" CLEO Europe'96. CFB5. (1996)
• [文献書誌] H.Kawaguchi,T.Igarashi,and Y.Yamayoshi: "Experimental verification of trailing pulse suppression in actively mode-locked laser diodes by gain quenching" CLEO Europe'96. CTuK42. (1996)
• [文献書誌] 井上潤、河口仁司: "MQW半導体光増幅器を用いたサブピコ秒光パルスによる高非縮退4光波混合" 第57回応用物理学会学術講演会. 8a-KG-8. (1996)
• [文献書誌] J.Inoue and H.Kawaguchi: "Ultrafast optical sampling using FWM in a SOA" International Workshop on Femtosecond Technology,FST'96. 90- (1997)
• [文献書誌] H.Kawaguchi and J.Inoue: "Four-wave mixing among sub-picosecond optical pulses in a semiconductor optical amplifier and its applications" 8th European Conference on Integrated Optics(ECIO'97). EFA6. (1997)