JP2868041B2 - 光周波数間隔安定化装置 - Google Patents

光周波数間隔安定化装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は光通信システムに用い
られる光周波数多重光信号の各チャネル周波数間隔の安
定化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、大容量伝送を目指した光領域の多
重伝送方式の研究が盛んに行われている。狭いチャネル
周波数間隔で光源周波数が変動するとクロストークの原
因ともなるので、高密度の多重化のためには、各チャネ
ル周波数の間隔を厳密に制御する必要がある。
【0003】従来、このような要求に応えるため、例え
ば渋谷真他:“コヒーレント光CATV”,信学技法O
QE88−70に提案されたものがあり、図7は上記文
献に示された周波数多重光信号の光周波数間隔安定化装
置の構成ブロック図である。図において、1a,1b,
…は光源であり、その出力光は合波器であるスターカプ
ラ2によって合波され、光カップラ9aに入力される。
8は掃引用レーザダイオード(以下、レーザダイオード
をLDと呼ぶ)であり、その出力光は光カップラ9bに
よって光カップラ9a、基準共振器10に分波される。
光カップラ9aでは光源1a,1b,…より発せられた
信号光と掃引用LD8を図8(a)に示すような鋸歯状
波信号で駆動して得られた掃引光とが合波され受光器5
aに出力される。一方、基準共振器10の出力光は受光
器5bに入力される。受光器5aの出力信号は図8
(b)に示すようなパルス列であり、周波数多重光源の
出力光と掃引用LD出力光とのビートに対応している。
受光器5bの出力信号は図8(c)に示すようなパルス
列であり、基準共振器の共振ピークに対応している。
【0004】以上の従来方式は掃引用LDを鋸歯状波で
掃引することによって、基準共振器の共振ピークに対応
するパルス列と、周波数多重光源の出力光と掃引用LD
の出力光とのビートに対応するパルス列を生成し、両者
を時間軸上で一致するように制御するものである。従っ
て、複数の光源1a,1b,…の各発振周波数は基準共
振器の共振ピークに固定され、各チャネル周波数間隔は
基準共振器のフリースペクトラムレンジに等しくなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の光周波数安定化
方式は以上のように構成されているので、複数の光源よ
り出力する光信号を合波した周波数多重光信号のチャネ
ル周波数間隔は基準共振器のフリースペクトラムレンジ
に等しくなる。ところが、共振器のフリースペクトラム
レンジを可変にすることは容易ではなく、周波数間隔を
任意の値に設定することは困難であり、システムの柔軟
性に欠けるという課題があった。また、従来方式では周
波数多重光信号の全帯域を掃引できる掃引用LDを必要
とするため、帯域が掃引用LDの発振波長可変幅により
制約されるという課題があった。
【0006】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたもので、広帯域で使用可能で、周波数多重
光信号のチャネル周波数間隔を任意の値に設定すること
が可能であるとともに、周波数多重光信号のチャネル周
波数間隔の安定化が可能な、光周波数間隔安定化装置を
得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1に係わる光周波数間隔安定化装置は、複
数の光源より出力する光信号を合波し周波数多重光信号
を出力する合波手段と、上記の周波数多重光信号を入力
とし透過帯域を掃引する波長可変光学フィルタと、基準
周期波信号を源信号とし上記波長可変光学フィルタを駆
動する信号を生成する掃引信号生成回路と、上記波長可
変光学フィルタの光出力信号を電気信号に変換する受光
器と、上記受光器の出力と上記基準周期波信号の位相差
を誤差信号とし、上記誤差信号を用いて上記複数の光源
の光周波数を制御する光周波数制御手段と、を備えるよ
うにしたものである。
【0008】また、請求項2に係わる光周波数間隔安定
化装置は、複数の光源より出力する光信号を合波し周波
数多重光信号を出力する合波手段と、上記の周波数多重
光信号を入力とし透過帯域を掃引する波長可変光学フィ
ルタと、基準周期波信号を源信号とし上記波長可変光学
フィルタを駆動する信号を生成する掃引信号生成回路
と、上記波長可変光学フィルタの光出力信号を電気信号
に変換する受光器と、上記受光器の出力パルスの時間間
隔に応じた電圧を発生するパルス間隔/電圧変換回路の
出力電圧と基準電圧との差を誤差信号とし、上記誤差信
号を用いて上記複数の光源の光周波数を制御する光周波
数制御手段と、を備えるようにしたものである。
【0009】
【作用】以上のように構成された請求項1に係わる光周
波数間隔安定化装置では、波長可変光学フィルタの光出
力パルスの時間間隔は、周波数多重光信号のチャネル周
波数間隔に比例したもので、上記の光出力パルスの時間
間隔を基準周期波信号の設定周期と等しくなるように上
記の複数の光源の発振周波数を制御することにより、上
記の周波数多重光信号のチャネル周波数間隔を所定値に
安定化することができる。また、上記の基準周期波信号
の設定周期を変えることにより、上記の周波数多重光信
号のチャネル周波数間隔を任意の値に設定することがで
きる。また、請求項2に係わる光周波数間隔安定化装置
では、波長可変光学フィルタの光出力パルスの時間間隔
は、周波数多重光信号のチャネル周波数間隔に比例した
もので、上記の光出力パルスを受光器を介して光/電気
変換したパルスをパルス間隔/電圧変換回路により光出
力パルスの時間間隔を等価的に直流電圧レベルに変換し
た値を、基準電圧発生器の設定電圧値と等しくなるよう
に上記の複数の光源の発振周波数を制御することによ
り、上記の周波数多重光信号のチャネル周波数間隔を所
定値に安定化することができる。また、上記の基準電圧
発生器の設定電圧値を変えることにより、上記の周波数
多重光信号のそれぞれのチャネル周波数間隔をそれぞれ
任意の値に設定することができる。
【0010】
【実施例】実施例1.図1は請求項1に係わる発明の光
周波数間隔安定化装置の実施例1を示す構成ブロック図
である。図において、1a,1b,…は光源、2は光源
1a,1b,…より出力する光信号を合波する合波手
段、3は波長可変光学フィルタ、4は波長可変光学フィ
ルタ3を駆動する信号を生成する掃引信号生成回路で、
鋸歯状波生成回路12とその源信号の基準周期波信号を
発生する基準周期波信号発生器11とを有する。5は波
長可変光学フィルタ3の出力光を電気信号に変換する受
光器、6は受光器5の出力と上記基準周期波信号発生器
11の出力に基づいて複数の光源1a,1b,…の発振
周波数を制御する光周波数制御手段であり、位相比較器
14、シリアル/パラレル変換回路15、及び光源駆動
回路16a,16b,…を有する。
【0011】上記光源としてはレーザダイオード(L
D)、合波手段としては光カップラや波長多重合分波器
を用いることができる。また、波長可変光学フィルタと
してはピエゾ素子付きファブリペロ共振器や波長可変半
導体フィルタなど、透過帯域を掃引できる光学フィルタ
であれば何を用いてもよい。また、受光器としてはホト
ダイオードやアバランシェホトダイオードを用いること
ができる。
【0012】次に動作について図1,2,3を参照して
説明する。複数の光源1a,1b,…より出力する光信
号は合波手段2によって合波され、波長可変光学フィル
タ3に入力される。図2(a)は波長可変光学フィルタ
3に入力する信号の周波数スペクトルを示す図である。
図2(b)は基準周期波信号の発生器11の出力信号を
示す図である。これは、鋸歯状波生成回路12に入力さ
れる源信号である。図2(c)は上記鋸歯状波生成回路
12の出力信号を示す図である。これは、波長可変光学
フィルタ3を駆動する信号である。図2(d)は上記波
長可変光学フィルタ3の出力の光信号を示す図である。
ここで、波長可変光学フィルタ3として、ピエゾ素子付
きファブリペロ共振器を用いた場合、掃引信号生成回路
4の出力信号をピエゾ素子付きファブリペロ共振器を駆
動する信号として、共振器を掃引することにより、上記
共振器入力の周波数多重光信号から各光源の出力信号を
時間軸上の信号として抽出することができる。以上のよ
うにして、受光器5より出力するパルスの時間間隔は光
源1a,1b,…より出力する光信号の周波数間隔に比
例したものとなる。
【0013】光周波数制御手段6では位相比較器14の
2つの入力端子20,21にそれぞれ受光器5の出力信
号と、基準周期波信号の発生器11の出力信号を入力す
る。位相比較器14では上記2つの入力信号の位相差を
検出し、図2(e)に例示するような誤差信号を出力端
子22に出力する。光源1a,1b,…の各光源間に対
応するそれぞれの誤差信号はシリアル信号として順に出
力され、シリアル/パラレル変換回路15によってパラ
レル信号に変換され、光源駆動回路16a,16b,…
に入力される。光源駆動回路16a,16b,…の出力
信号により、それぞれ光源1a,1b,…を駆動するこ
とによって、複数の光源1a,1b,…の光周波数間隔
(チャネル周波数間隔)を所定値に制御する。
【0014】図3は位相比較器14の構成例を示したも
のである。入力端子22より入力する受光器5の出力パ
ルスによって、入力端子21より入力する上記の基準周
期波信号をサンプリング回路31によってサンプリング
する。この位相比較器14を用いることにより、受光器
5より出力されるパルスの時間軸上の位置(チャネル周
波数間隔)を、図2(b)に示す基準周期波信号の●印
のタイミングに一致させることができ、周波数多重光信
号のチャネル周波数間隔をこの場合は基準周期波信号の
周期に一致するように制御することができる。
【0015】実施例2.図4は請求項2に係わる発明の
光周波数間隔安定化装置の実施例2を示す構成ブロック
図である。図において、1a,1b,…は光源、2は光
源1a,1b,…より出力する光信号を合波する合波手
段、3は波長可変光学フィルタ、4は波長可変光学フィ
ルタ3を駆動する信号を生成する掃引信号生成回路で、
鋸歯状波生成回路12とその源信号の基準周期波信号を
発生する基準周期波信号発生器11とを有する。5は波
長可変光学フィルタ3の出力光を電気信号に変換する受
光器、6は受光器5の出力と基準電圧信号発生器17の
出力に基づいて複数の光源1a,1b,…の発振周波数
を制御する光周波数制御手段であり、パルス間隔/電圧
変換回路13、比較器18、シリアル/パラレル変換回
路15、及び光源駆動回路16a,16b,…を有す
る。
【0016】次に動作について図4,5,6を参照して
説明する。複数の光源1a,1b,…より出力する光信
号は合波手段2によって合波され、波長可変光学フィル
タ3に入力される。図5(a)は波長可変光学フィルタ
3に入力する信号の周波数スペクトルを示す図である。
図5(b)は鋸歯状波生成回路12の出力信号を示す図
である。これは、波長可変光学フィルタ3を駆動する信
号である。図5(c)は上記波長可変光学フィルタ3の
出力の光信号を示す図である。実施例1の図2(d)と
同様であり、既に説明済みなので省略する。図5(d)
は上記電気信号をパルス間隔/電圧変換回路13に入力
して得たパルス間隔/電圧変換回路13の出力信号であ
り、出力信号の各電圧値は各光源1a,1b,…より出
力する光信号の周波数間隔に比例したものとなる。
【0017】比較器18では上記パルス間隔/電圧変換
回路13より出力する電圧値と基準電圧発生器17出力
値とを各光源間を順に比較し、図5(e)に例示するよ
うな誤差信号を出力する。光源1a,1b,…の各光源
間に対応するそれぞれの誤差信号はシリアル信号として
順に出力され、それをシリアル/パラレル変換回路15
によってパラレル信号に変換され、光源駆動回路16
a,16b,…により、それぞれ光源1a,1b,…を
駆動することによって、光源1a,1b,…の光周波数
間隔(チャネル周波数間隔)を所定値に制御する。
【0018】図6はパルス間隔/電圧変換回路13の構
成例を示す図であり、リセット付き積分回路30とそれ
に縦続接続したサンプリング回路31からなる。リセッ
ト付き積分回路30は定電位を被積分信号とし、入力端
子23に入力する受光器5の出力パルスによってリセッ
トされる。リセット直前の積分回路30の出力値をサン
プリング回路31によって検出し、ホールドする。以上
により、サンプリング回路31の出力値は波長可変光学
フィルタ3の出力の光信号の時間間隔を等価的に直流電
圧レベルに変換したものとなる。
【0019】以上の本発明の周波数間隔安定化装置で
は、周波数多重光信号のチャネル周波数間隔は必ずしも
一定値でなくともよく、基準周期波信号の発生器11を
一定周期波でなく、又は基準電圧信号の発生器17を一
定の直流値でなく、所要のプログラムで基準信号を発生
させることにより、周波数多重光信号のチャネル周波数
間隔をシステムの要求に柔軟に対応することができる利
点がある。
【0020】また、以上の本発明の周波数間隔安定化装
置では、周波数多重光信号のチャネル周波数間隔の安定
化について説明したが、複数の光源の少なくとも1つの
光源に絶対周波数の安定な基準光源を用い、複数の各光
源の周波数間隔を安定化することにより、絶対周波数の
安定な周波数多重光信号を簡単な構成により容易に得る
ことができる利点がある。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、広帯域で
使用可能で、周波数多重光信号のチャネル周波数間隔を
任意の値に設定することが可能であるとともに、周波数
多重光信号のチャネル周波数間隔の安定化が可能な、光
周波数間隔安定化装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1に係わる発明の実施例1を示す構成ブ
ロック図である。
【図2】図1の動作を説明する図である。
【図3】図1の位相比較器の構成例を示す図である。
【図4】請求項2に係わる発明の実施例2を示す構成ブ
ロック図である。
【図5】図4の動作を説明する図である。
【図6】図4のパルス間隔/電圧変換回路の構成例を示
す図である。
【図7】従来の光周波数安定化装置を示す構成ブロック
図である。
【図8】図7の動作を説明する図である。
【符号の説明】
1a,1b,… 光源 2 合波手段 3 波長可変光学フィルタ 4 掃引信号生成回路 5 受光器 6 光周波数制御手段 11 基準周期波信号発生器 12 鋸歯状波生成回路 13 パルス間隔/電圧変換回路 14 位相比較器 15 シリアル/パラレル変換回路 16a,16b,… 光源駆動回路 17 基準電圧発生器 18 比較器 30 リセット付き積分回路 31 サンプリング回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の光源より出力する光信号を合波し
    周波数多重光信号を出力する合波手段と、上記の周波数
    多重光信号を入力とし透過帯域を掃引する波長可変光学
    フィルタと、基準周期波信号を源信号とし上記波長可変
    光学フィルタを駆動する信号を生成する掃引信号生成回
    路と、上記波長可変光学フィルタの光出力信号を電気信
    号に変換する受光器と、 上記受光器の出力と上記基準周期波信号の位相差を誤差
    信号とし、上記誤差信号を用いて上記複数の光源の光周
    波数を制御する光周波数制御手段と、を備えたことを特
    徴とする光周波数間隔安定化装置。
  2. 【請求項2】 複数の光源より出力する光信号を合波し
    周波数多重光信号を出力する合波手段と、上記の周波数
    多重光信号を入力とし透過帯域を掃引する波長可変光学
    フィルタと、基準周期波信号を源信号とし上記波長可変
    光学フィルタを駆動する信号を生成する掃引信号生成回
    路と、上記波長可変光学フィルタの光出力信号を電気信
    号に変換する受光器と、 上記受光器の出力パルスの時間間隔に応じた電圧を発生
    するパルス間隔/電圧変換回路の出力電圧と基準電圧と
    の差を誤差信号とし、上記誤差信号を用いて上記複数の
    光源の光周波数を制御する光周波数制御手段と、を備え
    たことを特徴とする光周波数間隔安定化装置。
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