JP3066815B2 - 光周波数シンセサイザ - Google Patents
光周波数シンセサイザInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、周波数確度および周波
数安定度の高い単一周波数の光（以下「周波数基準光」
という。）を広い周波数帯域にわたって発生させる光周
波数シンセサイザに関する。
数安定度の高い単一周波数の光（以下「周波数基準光」
という。）を広い周波数帯域にわたって発生させる光周
波数シンセサイザに関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光源で得られる光は、一般に温度
変動，共振器の不安定性その他の要因によって周波数揺
らぎがある。この揺らぎを少なくして安定した周波数基
準光を得るには、従来から気体の吸収スペクトラムを参
照する方法など幾つかの方法があり、現在では特定周波
数の周波数基準光を発生できる周波数基準光源が実現さ
れている。しかし、周波数基準光の周波数は、気体の吸
収スペクトラムを参照する方法では吸収線に対応した特
定周波数であり、広い周波数帯域にわたる周波数基準光
を安定かつ容易に発生できる方法はなかった。
変動，共振器の不安定性その他の要因によって周波数揺
らぎがある。この揺らぎを少なくして安定した周波数基
準光を得るには、従来から気体の吸収スペクトラムを参
照する方法など幾つかの方法があり、現在では特定周波
数の周波数基準光を発生できる周波数基準光源が実現さ
れている。しかし、周波数基準光の周波数は、気体の吸
収スペクトラムを参照する方法では吸収線に対応した特
定周波数であり、広い周波数帯域にわたる周波数基準光
を安定かつ容易に発生できる方法はなかった。
【０００３】そこで、まったく新しい技術により、広い
周波数帯域にわたる周波数基準光を発生させることがで
きる装置が開発された（特願平４−３６１８１号，特願
平４−２６２１５４号，特願平４−２６２１５５号）。
これらの装置は、光周波数シフタを含む光ループ回路を
用いて特定周波数の周波数基準光を周回させ、周回ごと
に周波数シフトを行いながら特定周波数から＋100GHz程
度の範囲の広い周波数帯域にわたって周波数基準光を発
生させるものである。
周波数帯域にわたる周波数基準光を発生させることがで
きる装置が開発された（特願平４−３６１８１号，特願
平４−２６２１５４号，特願平４−２６２１５５号）。
これらの装置は、光周波数シフタを含む光ループ回路を
用いて特定周波数の周波数基準光を周回させ、周回ごと
に周波数シフトを行いながら特定周波数から＋100GHz程
度の範囲の広い周波数帯域にわたって周波数基準光を発
生させるものである。
【０００４】図８は、先願における光周波数変換技術の
基本構成を示すブロック図である。図において、周波数
基準光源３０は、所定周波数の周波数基準光を発生す
る。光パルス変調器３１は、その周波数基準光を所定の
パルス幅を有するパルス光に変換する。光方向性結合器
３２は、そのパルス光を入力ポートｅに取り込み、出力
ポートｆ，ｇに分波出力する。光方向性結合器３２の出
力ポートｆには外部出力ポート３３が接続され、出力ポ
ートｇと入力ポートｈがループ状の光導波路３４を介し
て結合される。この光導波路３４には、光増幅器３５，
光フィルタ３６，光周波数シフタ３７および光スイッチ
３８が挿入され、光ループ回路が構成される。
基本構成を示すブロック図である。図において、周波数
基準光源３０は、所定周波数の周波数基準光を発生す
る。光パルス変調器３１は、その周波数基準光を所定の
パルス幅を有するパルス光に変換する。光方向性結合器
３２は、そのパルス光を入力ポートｅに取り込み、出力
ポートｆ，ｇに分波出力する。光方向性結合器３２の出
力ポートｆには外部出力ポート３３が接続され、出力ポ
ートｇと入力ポートｈがループ状の光導波路３４を介し
て結合される。この光導波路３４には、光増幅器３５，
光フィルタ３６，光周波数シフタ３７および光スイッチ
３８が挿入され、光ループ回路が構成される。
【０００５】光ループ回路の中を周回伝搬するパルス光
は、一周するごとに光増幅器３５で損失補償され、光フ
ィルタ３６で光増幅器中で発生した自然放出光雑音が除
去されながら光周波数シフタ３７で特定の周波数シフト
を受けるので、多数回の周回後には最初の周波数に対し
て大きな周波数シフトが得られる。この光ループ回路で
周波数が階段状に掃引された光パルス列は、光方向性結
合器３２の出力ポートｆから外部出力ポート３３に取り
出される。なお、光周波数シフタ３７および光スイッチ
３８は１つの音響光学素子で構成することができるが、
その周波数シフトの精度は極めて高いので、周波数基準
光が有していた高い周波数安定度は保持されている。
は、一周するごとに光増幅器３５で損失補償され、光フ
ィルタ３６で光増幅器中で発生した自然放出光雑音が除
去されながら光周波数シフタ３７で特定の周波数シフト
を受けるので、多数回の周回後には最初の周波数に対し
て大きな周波数シフトが得られる。この光ループ回路で
周波数が階段状に掃引された光パルス列は、光方向性結
合器３２の出力ポートｆから外部出力ポート３３に取り
出される。なお、光周波数シフタ３７および光スイッチ
３８は１つの音響光学素子で構成することができるが、
その周波数シフトの精度は極めて高いので、周波数基準
光が有していた高い周波数安定度は保持されている。
【０００６】制御回路３９は、光パルス変調器３１およ
び光スイッチ３８のオン・オフ状態を同期制御する。こ
れにより、光方向性結合器３２の入力ポートｅに入力さ
れるパルス光と、光ループ回路の最後の周回パルス光が
時間的に重なり合うのを避けて周波数掃引を周期的に繰
り返すことができる。
び光スイッチ３８のオン・オフ状態を同期制御する。こ
れにより、光方向性結合器３２の入力ポートｅに入力さ
れるパルス光と、光ループ回路の最後の周回パルス光が
時間的に重なり合うのを避けて周波数掃引を周期的に繰
り返すことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】周波数基準光の周波数
シフト量は、光ループ回路におけるパルス光の周回回数
に比例する。ただし、パルス光の周回回数を多くして周
波数掃引帯域を広げるには、光ループ回路中の光増幅器
３５で発生して周回ごとに蓄積される自然放出光雑音を
除去する必要がある。光フィルタ３６はそのためのもの
であるが、その帯域幅は周波数シフト量（周波数掃引帯
域）に制限を与えることになる。すなわち、周回回数を
多くするには光フィルタ３６の帯域幅を狭めて自然放出
光雑音を効果的に除去する必要があるが、光フィルタ３
６の狭帯域化は周波数掃引帯域を逆に狭める結果とな
り、周波数掃引帯域は３ｎｍ（約 300ＧHz）が限界にな
っていた。
シフト量は、光ループ回路におけるパルス光の周回回数
に比例する。ただし、パルス光の周回回数を多くして周
波数掃引帯域を広げるには、光ループ回路中の光増幅器
３５で発生して周回ごとに蓄積される自然放出光雑音を
除去する必要がある。光フィルタ３６はそのためのもの
であるが、その帯域幅は周波数シフト量（周波数掃引帯
域）に制限を与えることになる。すなわち、周回回数を
多くするには光フィルタ３６の帯域幅を狭めて自然放出
光雑音を効果的に除去する必要があるが、光フィルタ３
６の狭帯域化は周波数掃引帯域を逆に狭める結果とな
り、周波数掃引帯域は３ｎｍ（約 300ＧHz）が限界にな
っていた。
【０００８】そこで、先願（特願平４−２６２１５５
号）では、狭帯域光フィルタの中心透過周波数をパルス
光の周回に応じて変化させることにより、周波数掃引帯
域を狭帯域光フィルタの可変帯域範囲に広げ、周波数掃
引帯域の拡大を図る構成を示した。
号）では、狭帯域光フィルタの中心透過周波数をパルス
光の周回に応じて変化させることにより、周波数掃引帯
域を狭帯域光フィルタの可変帯域範囲に広げ、周波数掃
引帯域の拡大を図る構成を示した。
【０００９】本発明は、先願とは異なる構成により、周
波数確度および周波数安定度を高く保持したまま、周波
数基準光の周波数掃引帯域を拡大することができる光周
波数シンセサイザを提供することを目的とする。
波数確度および周波数安定度を高く保持したまま、周波
数基準光の周波数掃引帯域を拡大することができる光周
波数シンセサイザを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、所定周波数の周波数基準光を発生する周波数基準光
源と、その周波数基準光を所定のパルス幅を有するパル
ス光に変換する光パルス変調器と、そのパルス光を入力
し、光増幅器，光増幅器で発生する自然放出光雑音を抑
圧する光フィルタおよび光周波数シフタを周回させて周
波数シフトした光パルス列を出力し、かつ所定のタイミ
ングでその周回を停止させる光スイッチを含む第１光ル
ープ回路と、その光パルス列を狭帯域の周期透過特性を
もつファブリペロエタロン共振器に入力し、透過した所
定周波数のパルス光を外部出力ポートへ出力するととも
に、第１光ループ回路に入力して周回させ、その周波数
シフトした光パルス列を再度入力する第２光ループ回路
と、光パルス列がファブリペロエタロン共振器を透過す
るタイミングで光スイッチをオフとし、ファブリペロエ
タロン共振器を透過したパルス光が再び第１光ループ回
路の周回を始めるタイミングで光スイッチをオンとする
制御を行うとともに、光パルス変調器および光スイッチ
のオン・オフ状態を同期制御する制御回路とを備えて構
成する。
は、所定周波数の周波数基準光を発生する周波数基準光
源と、その周波数基準光を所定のパルス幅を有するパル
ス光に変換する光パルス変調器と、そのパルス光を入力
し、光増幅器，光増幅器で発生する自然放出光雑音を抑
圧する光フィルタおよび光周波数シフタを周回させて周
波数シフトした光パルス列を出力し、かつ所定のタイミ
ングでその周回を停止させる光スイッチを含む第１光ル
ープ回路と、その光パルス列を狭帯域の周期透過特性を
もつファブリペロエタロン共振器に入力し、透過した所
定周波数のパルス光を外部出力ポートへ出力するととも
に、第１光ループ回路に入力して周回させ、その周波数
シフトした光パルス列を再度入力する第２光ループ回路
と、光パルス列がファブリペロエタロン共振器を透過す
るタイミングで光スイッチをオフとし、ファブリペロエ
タロン共振器を透過したパルス光が再び第１光ループ回
路の周回を始めるタイミングで光スイッチをオンとする
制御を行うとともに、光パルス変調器および光スイッチ
のオン・オフ状態を同期制御する制御回路とを備えて構
成する。
【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の光周波数シンセサイザにおいて、第２光ループ回路の
ファブリペロエタロン共振器の入力側あるいは出力側の
少なくとも一方に光増幅器を挿入する。
の光周波数シンセサイザにおいて、第２光ループ回路の
ファブリペロエタロン共振器の入力側あるいは出力側の
少なくとも一方に光増幅器を挿入する。
【００１２】
【作用】本発明の光周波数シンセサイザは、光増幅器，
光フィルタ，光周波数シフタおよび光スイッチを含む第
１光ループ回路と、ファブリペロエタロン共振器を含む
第２光ループ回路とを結合し、第１光ループ回路に周波
数基準光をパルス化したパルス光を入力して周回させ
る。
光フィルタ，光周波数シフタおよび光スイッチを含む第
１光ループ回路と、ファブリペロエタロン共振器を含む
第２光ループ回路とを結合し、第１光ループ回路に周波
数基準光をパルス化したパルス光を入力して周回させ
る。
【００１３】第１光ループ回路を周回するパルス光は一
周するごとに周波数シフトを受け、周波数が階段状に掃
引された光パルス列となって第２光ループ回路に入力さ
れる。第２光ループ回路では、その光パルス列が狭帯域
の周期透過特性をもつファブリペロエタロン共振器に入
力されることにより、その透過周波数に一致した周波数
をもつパルス光のみが出力として取り出され、さらにそ
のパルス光が再び第１光ループ回路に入力される。この
とき、第１光ループ回路の光増幅器で発生した自然放出
光雑音の大部分が除去される。
周するごとに周波数シフトを受け、周波数が階段状に掃
引された光パルス列となって第２光ループ回路に入力さ
れる。第２光ループ回路では、その光パルス列が狭帯域
の周期透過特性をもつファブリペロエタロン共振器に入
力されることにより、その透過周波数に一致した周波数
をもつパルス光のみが出力として取り出され、さらにそ
のパルス光が再び第１光ループ回路に入力される。この
とき、第１光ループ回路の光増幅器で発生した自然放出
光雑音の大部分が除去される。
【００１４】また、第１光ループ回路から出力される光
パルス列がファブリペロエタロン共振器を透過するタイ
ミングで第１光ループ回路の光スイッチをオフとし、フ
ァブリペロエタロン共振器を透過したパルス光が再び第
１光ループ回路の周回を始めるタイミングで光スイッチ
をオンとすることにより、自然放出光雑音の蓄積をクリ
アしながらパルス光の周回を繰り返すことができ、さら
なる周波数シフトを実現することができる。
パルス列がファブリペロエタロン共振器を透過するタイ
ミングで第１光ループ回路の光スイッチをオフとし、フ
ァブリペロエタロン共振器を透過したパルス光が再び第
１光ループ回路の周回を始めるタイミングで光スイッチ
をオンとすることにより、自然放出光雑音の蓄積をクリ
アしながらパルス光の周回を繰り返すことができ、さら
なる周波数シフトを実現することができる。
【００１５】このように、光増幅器で発生する自然放出
光雑音は、光スイッチのオン・オフ制御によって蓄積を
クリアしながら、ファブリペロエタロン共振器を透過さ
せることにより効果的に抑圧することができ、パルス光
の周回回数を多くして広帯域の周波数掃引を実現するこ
とができる。すなわち、自然放出光雑音を抑圧する光フ
ィルタの帯域幅は、ファブリペロエタロン共振器の透過
周波数間隔を少し上回る程度に周波数シフトが得られる
周回を可能にすればよい。これにより、広帯域の光フィ
ルタの使用が可能になり、周波数基準光の周波数掃引帯
域を大幅に広げることができる。
光雑音は、光スイッチのオン・オフ制御によって蓄積を
クリアしながら、ファブリペロエタロン共振器を透過さ
せることにより効果的に抑圧することができ、パルス光
の周回回数を多くして広帯域の周波数掃引を実現するこ
とができる。すなわち、自然放出光雑音を抑圧する光フ
ィルタの帯域幅は、ファブリペロエタロン共振器の透過
周波数間隔を少し上回る程度に周波数シフトが得られる
周回を可能にすればよい。これにより、広帯域の光フィ
ルタの使用が可能になり、周波数基準光の周波数掃引帯
域を大幅に広げることができる。
【００１６】
【実施例】図１は、請求項１に記載の発明の光周波数シ
ンセサイザの実施例構成を示すブロック図である。
ンセサイザの実施例構成を示すブロック図である。
【００１７】図において、周波数基準光源３０は、所定
周波数の周波数基準光を発生する。光パルス変調器３１
は、その周波数基準光を所定のパルス幅を有するパルス
光に変換する。光方向性結合器１１は、そのパルス光を
入力ポートａに取り込み、出力ポートｂ，ｃに分波出力
する。光方向性結合器１１の出力ポートｂには外部出力
ポート３３が接続され、出力ポートｃと入力ポートｄが
ループ状の光導波路１２を介して結合される。この光導
波路１２には、光方向性結合器３２およびファブリペロ
エタロン共振器１３が挿入され、第２光ループ回路が構
成される。
周波数の周波数基準光を発生する。光パルス変調器３１
は、その周波数基準光を所定のパルス幅を有するパルス
光に変換する。光方向性結合器１１は、そのパルス光を
入力ポートａに取り込み、出力ポートｂ，ｃに分波出力
する。光方向性結合器１１の出力ポートｂには外部出力
ポート３３が接続され、出力ポートｃと入力ポートｄが
ループ状の光導波路１２を介して結合される。この光導
波路１２には、光方向性結合器３２およびファブリペロ
エタロン共振器１３が挿入され、第２光ループ回路が構
成される。
【００１８】光方向性結合器３２は、第２光ループ回路
のパルス光を入力ポートｅに取り込み、出力ポートｆ，
ｇに分波出力する。光方向性結合器３２の出力ポートｆ
はファブリペロエタロン共振器１３に接続され、出力ポ
ートｇと入力ポートｈがループ状の光導波路３４を介し
て結合される。この光導波路３４には、光増幅器３５，
光フィルタ３６，光遅延素子１４，光周波数シフタ３７
および光スイッチ３８が挿入され、図８に示す先願のも
のと同様の第１光ループ回路が構成される。
のパルス光を入力ポートｅに取り込み、出力ポートｆ，
ｇに分波出力する。光方向性結合器３２の出力ポートｆ
はファブリペロエタロン共振器１３に接続され、出力ポ
ートｇと入力ポートｈがループ状の光導波路３４を介し
て結合される。この光導波路３４には、光増幅器３５，
光フィルタ３６，光遅延素子１４，光周波数シフタ３７
および光スイッチ３８が挿入され、図８に示す先願のも
のと同様の第１光ループ回路が構成される。
【００１９】共振器安定化制御回路１５は、ファブリペ
ロエタロン共振器１３の透過周波数を安定化する制御を
行う。制御回路３９は、光スイッチ３８を所定のタイミ
ングでオン・オフ制御するとともに、光パルス変調器３
１および光スイッチ３８のオン・オフ状態を同期制御す
る。
ロエタロン共振器１３の透過周波数を安定化する制御を
行う。制御回路３９は、光スイッチ３８を所定のタイミ
ングでオン・オフ制御するとともに、光パルス変調器３
１および光スイッチ３８のオン・オフ状態を同期制御す
る。
【００２０】なお、光周波数シフタ３７および光スイッ
チ３８は、１つの音響光学素子で構成することが可能で
ある。また、光パルス変調器３１から第１光ループ回路
へパルス光を入力する構成、第１光ループ回路を周回す
るパルス光を分波して第２光ループ回路に入力させる構
成、第２光ループ回路のファブリペロエタロン共振器１
３を透過したパルス光を分波し、外部出力ポート３３へ
出力するとともに第１光ループ回路へ入力する構成は、
本実施例では２つの光方向性結合器１１，３２で実現さ
れているが、それぞれ専用の光合分波器を配置するよう
にしてもよい。
チ３８は、１つの音響光学素子で構成することが可能で
ある。また、光パルス変調器３１から第１光ループ回路
へパルス光を入力する構成、第１光ループ回路を周回す
るパルス光を分波して第２光ループ回路に入力させる構
成、第２光ループ回路のファブリペロエタロン共振器１
３を透過したパルス光を分波し、外部出力ポート３３へ
出力するとともに第１光ループ回路へ入力する構成は、
本実施例では２つの光方向性結合器１１，３２で実現さ
れているが、それぞれ専用の光合分波器を配置するよう
にしてもよい。
【００２１】ここで、周波数基準光源３０が発生する周
波数基準光の波長を1547ｎｍとし、光パルス変調器３１
から出力されるパルス光の時間幅を0.05ｍｓとする。ま
た、パルス光が第１光ループ回路を１周する時間は、光
遅延素子１４によって入力パルス光のパルス幅に等しい
か長くなるように調整する。ここでは、その光路長を10
ｋｍとする。
波数基準光の波長を1547ｎｍとし、光パルス変調器３１
から出力されるパルス光の時間幅を0.05ｍｓとする。ま
た、パルス光が第１光ループ回路を１周する時間は、光
遅延素子１４によって入力パルス光のパルス幅に等しい
か長くなるように調整する。ここでは、その光路長を10
ｋｍとする。
【００２２】光増幅器３５は、図２に示すように波長15
52ｎｍに利得の中心をもち、１dB利得帯域幅が10ｎｍで
ある広帯域の光増幅器を使用する。光フィルタ３６は、
図３に示すように双峰型の透過特性をもち、中心透過波
長1552ｎｍで双峰間の波長間隔を10ｎｍとし、光増幅器
３５の相対的な利得の波長依存性を相殺するように設計
されたものを使用する。これにより、第１光ループ回路
の損失の波長依存性は、図４に示すように1552ｎｍを中
心として両側に５ｎｍにわたって平坦なものになる。
52ｎｍに利得の中心をもち、１dB利得帯域幅が10ｎｍで
ある広帯域の光増幅器を使用する。光フィルタ３６は、
図３に示すように双峰型の透過特性をもち、中心透過波
長1552ｎｍで双峰間の波長間隔を10ｎｍとし、光増幅器
３５の相対的な利得の波長依存性を相殺するように設計
されたものを使用する。これにより、第１光ループ回路
の損失の波長依存性は、図４に示すように1552ｎｍを中
心として両側に５ｎｍにわたって平坦なものになる。
【００２３】また、ファブリペロエタロン共振器１３の
透過特性は、図５に示すように透過周波数間隔が10ＧH
z、透過帯域が 100ＭHzとし、その透過周波数の１つが
周波数基準光の周波数に一致するように設定する。
透過特性は、図５に示すように透過周波数間隔が10ＧH
z、透過帯域が 100ＭHzとし、その透過周波数の１つが
周波数基準光の周波数に一致するように設定する。
【００２４】第１光ループ回路の中を周回伝搬するパル
ス光は、一周するごとに光増幅器３５で損失補償され、
光フィルタ３６で光増幅器中で発生した自然放出光雑音
が低減されながら光周波数シフタ３７で特定の周波数シ
フトを受け、周波数が階段状に掃引された光パルス列と
なって光方向性結合器３２の出力ポートｆから第２光ル
ープ回路に入力される。
ス光は、一周するごとに光増幅器３５で損失補償され、
光フィルタ３６で光増幅器中で発生した自然放出光雑音
が低減されながら光周波数シフタ３７で特定の周波数シ
フトを受け、周波数が階段状に掃引された光パルス列と
なって光方向性結合器３２の出力ポートｆから第２光ル
ープ回路に入力される。
【００２５】光周波数シフタ３７による周波数シフトを
＋100ＭHz とすると、第１光ループ回路を 100周して10
ＧHzずつ周波数シフトしたパルス光のみが、第２光ルー
プ回路のファブリペロエタロン共振器１３を透過する。
このパルス光は、光方向性結合器１１の出力ポートｂか
ら外部出力ポート３３に取り出されるとともに、出力ポ
ートｃから第２光ループ回路を回り、光方向性結合器３
２の出力ポートｇから第１光ループ回路に入力される。
このとき、自然放出光雑音のほとんどが除去される。
＋100ＭHz とすると、第１光ループ回路を 100周して10
ＧHzずつ周波数シフトしたパルス光のみが、第２光ルー
プ回路のファブリペロエタロン共振器１３を透過する。
このパルス光は、光方向性結合器１１の出力ポートｂか
ら外部出力ポート３３に取り出されるとともに、出力ポ
ートｃから第２光ループ回路を回り、光方向性結合器３
２の出力ポートｇから第１光ループ回路に入力される。
このとき、自然放出光雑音のほとんどが除去される。
【００２６】第１光ループ回路の光スイッチ３８は、フ
ァブリペロエタロン共振器１３を透過して再び第１光ル
ープ回路に入力されるパルス光と、第１光ループ回路を
周回するパルス光が重ならないように、 100周目のパル
ス光が通過した後（0.05ｍｓ×100 ＝５ｍｓ後）にオフ
状態に制御される。そして、ファブリペロエタロン共振
器１３を透過して再び第１光ループ回路に入力されたパ
ルス光が、光スイッチ３８に到達するまでの間にオン状
態に戻される。このとき、自然放出光雑音の蓄積がクリ
アされる。以上のサイクルを 100回繰り返すことによ
り、10ＧHz×100＝1000ＧHzにわたる周波数掃引が10ＧH
z間隔で可能になる。
ァブリペロエタロン共振器１３を透過して再び第１光ル
ープ回路に入力されるパルス光と、第１光ループ回路を
周回するパルス光が重ならないように、 100周目のパル
ス光が通過した後（0.05ｍｓ×100 ＝５ｍｓ後）にオフ
状態に制御される。そして、ファブリペロエタロン共振
器１３を透過して再び第１光ループ回路に入力されたパ
ルス光が、光スイッチ３８に到達するまでの間にオン状
態に戻される。このとき、自然放出光雑音の蓄積がクリ
アされる。以上のサイクルを 100回繰り返すことによ
り、10ＧHz×100＝1000ＧHzにわたる周波数掃引が10ＧH
z間隔で可能になる。
【００２７】なお、光フィルタ３６の帯域幅Ｂと、第１
光ループ回路のｎ回周回後における出力パルス光の強度
Ｐn との間には、光増幅器３５で発生する単位帯域内の
自然放出光雑音の強度を２ｍＥ、最初の入力パルス光の
強度をＰ0 とすると、近似的に、 Ｐn ＝（１−２ｍＥ・Ｂ／Ｐ0)n ・Ｐ0 の関係が成立する。波長1550ｎｍ帯の光に対して、Ｂ＝
10ｎｍ、Ｐ0 ＝ 0.1ｍＷとすると、周回パルス光の強度
の半分に減少するまでには約150 回の周回が可能であ
る。この周回パルス光は、上記の条件では第１光ループ
回路を 100周してファブリペロエタロン共振器１３を透
過することになるが、この間の強度の低下は50％以下で
あるので十分に良好な信号対雑音比が得られる。
光ループ回路のｎ回周回後における出力パルス光の強度
Ｐn との間には、光増幅器３５で発生する単位帯域内の
自然放出光雑音の強度を２ｍＥ、最初の入力パルス光の
強度をＰ0 とすると、近似的に、 Ｐn ＝（１−２ｍＥ・Ｂ／Ｐ0)n ・Ｐ0 の関係が成立する。波長1550ｎｍ帯の光に対して、Ｂ＝
10ｎｍ、Ｐ0 ＝ 0.1ｍＷとすると、周回パルス光の強度
の半分に減少するまでには約150 回の周回が可能であ
る。この周回パルス光は、上記の条件では第１光ループ
回路を 100周してファブリペロエタロン共振器１３を透
過することになるが、この間の強度の低下は50％以下で
あるので十分に良好な信号対雑音比が得られる。
【００２８】ところで、1000ＧHzにわたる周波数掃引を
行うには、第１光ループ回路における周回数は合計で 1
0000回となる。図８に示す構成では、 10000回の周回に
対してＰ10000／Ｐ0がほぼ０となり、自然放出光雑音の
蓄積によって周回パルス光強度はほとんど検出不能にな
ってしまう。しかし、本発明では、ファブリペロエタロ
ン共振器１３で自然放出光雑音の大部分が除去されると
ともに、光スイッチ３８のオン・オフにより自然放出光
雑音の蓄積が 100周ごとにクリアされるので、自然放出
光雑音の蓄積に影響されることなく極めて多くの周回が
可能となり、広帯域にわたる周波数掃引を行うことがで
きる。
行うには、第１光ループ回路における周回数は合計で 1
0000回となる。図８に示す構成では、 10000回の周回に
対してＰ10000／Ｐ0がほぼ０となり、自然放出光雑音の
蓄積によって周回パルス光強度はほとんど検出不能にな
ってしまう。しかし、本発明では、ファブリペロエタロ
ン共振器１３で自然放出光雑音の大部分が除去されると
ともに、光スイッチ３８のオン・オフにより自然放出光
雑音の蓄積が 100周ごとにクリアされるので、自然放出
光雑音の蓄積に影響されることなく極めて多くの周回が
可能となり、広帯域にわたる周波数掃引を行うことがで
きる。
【００２９】また、制御回路３９が、光パルス変調器３
１および光スイッチ３８のオン・オフ状態を同期制御す
る。すなわち、光パルス変調器３１から0.05ｍｓ×100
×100＝ 500ｍｓごとにパルス光を出力し、光方向性結
合器３２の入力ポートｅに入力されるパルス光と、第１
光ループ回路の最後の周回パルス光が時間的に重なり合
うのを避けることにより、周波数掃引を周期的に繰り返
すことができる。
１および光スイッチ３８のオン・オフ状態を同期制御す
る。すなわち、光パルス変調器３１から0.05ｍｓ×100
×100＝ 500ｍｓごとにパルス光を出力し、光方向性結
合器３２の入力ポートｅに入力されるパルス光と、第１
光ループ回路の最後の周回パルス光が時間的に重なり合
うのを避けることにより、周波数掃引を周期的に繰り返
すことができる。
【００３０】以上の様子を図６に示す。図６(a) は、光
スイッチ３８のオン・オフ状態を示し、(b) は光パルス
変調器３１のオン・オフ状態を示し、(c) は外部出力ポ
ート３３に取り出されるパルス光を示す。なお、ｆ0 は
光パルス変調器３１から出力されるパルス光（周波数基
準光の波長1547ｎｍ）の周波数である。
スイッチ３８のオン・オフ状態を示し、(b) は光パルス
変調器３１のオン・オフ状態を示し、(c) は外部出力ポ
ート３３に取り出されるパルス光を示す。なお、ｆ0 は
光パルス変調器３１から出力されるパルス光（周波数基
準光の波長1547ｎｍ）の周波数である。
【００３１】このように、波長1547ｎｍの周波数基準光
がもつ周波数確度および周波数安定度を保持したまま、
10ＧHzずつ周波数シフトしたパルス光を波長1557ｎｍ
（f0＋1000ＧHz）までの範囲で５ｍｓごとに、かつ周期
的（１周期 500ｍｓ）に発生させることができる。すな
わち、周波数確度および周波数安定度を高く保持したま
ま、周波数基準光の周波数掃引帯域を10ｎｍまで拡張す
ることができる。
がもつ周波数確度および周波数安定度を保持したまま、
10ＧHzずつ周波数シフトしたパルス光を波長1557ｎｍ
（f0＋1000ＧHz）までの範囲で５ｍｓごとに、かつ周期
的（１周期 500ｍｓ）に発生させることができる。すな
わち、周波数確度および周波数安定度を高く保持したま
ま、周波数基準光の周波数掃引帯域を10ｎｍまで拡張す
ることができる。
【００３２】図７は、請求項２に記載の発明の光周波数
シンセサイザの実施例構成を示すブロック図である。本
実施例の特徴とするところは、図１に示す光周波数シン
セサイザの構成に加えて、光方向性結合器３２の出力ポ
ートｆとファブリペロエタロン共振器１３との間に光増
幅器２１を挿入する構成にある。この光増幅器２１によ
り、外部出力ポート３３に取り出されるパルス光の強度
を高めることができる。
シンセサイザの実施例構成を示すブロック図である。本
実施例の特徴とするところは、図１に示す光周波数シン
セサイザの構成に加えて、光方向性結合器３２の出力ポ
ートｆとファブリペロエタロン共振器１３との間に光増
幅器２１を挿入する構成にある。この光増幅器２１によ
り、外部出力ポート３３に取り出されるパルス光の強度
を高めることができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、第１光ル
ープ回路でパルス光を周回させて周波数シフトを行う際
に光増幅器で発生する自然放出光雑音は、光スイッチの
オン・オフ制御によって蓄積をクリアしながら、狭帯域
の周期透過特性をもつファブリペロエタロン共振器を透
過させることにより効果的に抑圧することができる。し
たがって、パルス光の周回回数を多くして広帯域の周波
数掃引を実現することができる。すなわち、周波数確度
および周波数安定度を高く保持したまま、極めて広帯域
で周波数基準光の周波数を掃引することができる。
ープ回路でパルス光を周回させて周波数シフトを行う際
に光増幅器で発生する自然放出光雑音は、光スイッチの
オン・オフ制御によって蓄積をクリアしながら、狭帯域
の周期透過特性をもつファブリペロエタロン共振器を透
過させることにより効果的に抑圧することができる。し
たがって、パルス光の周回回数を多くして広帯域の周波
数掃引を実現することができる。すなわち、周波数確度
および周波数安定度を高く保持したまま、極めて広帯域
で周波数基準光の周波数を掃引することができる。
【００３４】また、ファブリペロエタロン共振器を含む
第２光ループ回路にも光増幅器を挿入することにより、
光周波数シンセサイザの光出力強度を増加させることが
できる。
第２光ループ回路にも光増幅器を挿入することにより、
光周波数シンセサイザの光出力強度を増加させることが
できる。
【図１】請求項１に記載の発明の光周波数シンセサイザ
の実施例構成を示すブロック図。
の実施例構成を示すブロック図。
【図２】光増幅器３５の増幅利得の波長依存性を示す
図。
図。
【図３】光フィルタ３６の透過率の波長依存性を示す
図。
図。
【図４】第１光ループ回路の透過率の波長依存性を示す
図。
図。
【図５】ファブリペロエタロン共振器１３の透過特性を
示す図。
示す図。
【図６】本発明実施例による周波数掃引動作の様子を示
す図。
す図。
【図７】請求項２に記載の発明の光周波数シンセサイザ
の実施例構成を示すブロック図。
の実施例構成を示すブロック図。
【図８】先願における光周波数変換技術の基本構成を示
すブロック図。
すブロック図。
１１ 光方向性結合器 １２ 光導波路 １３ ファブリペロエタロン共振器 １４ 光遅延素子 １５ 共振器安定化制御回路 ２１ 光増幅器 ３０ 周波数基準光源 ３１ 光パルス変調器 ３２ 光方向性結合器 ３３ 外部出力ポート ３４ 光導波路 ３５ 光増幅器 ３６ 光フィルタ ３７ 光周波数シフタ ３８ 光スイッチ ３９ 制御回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−232540（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−110102（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−110103（ＪＰ，Ａ) Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏ ｌ．17 Ｎｏ．18（Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ 15，1992）ｐｐ．1307−1309，Ｋａｏ ｒｕ Ｓｈｉｍｉｚｕ ｅｔ．ａｌ．, 1992年電子情報通信学会秋季大会講演 論文集［分冊４］通信・エレクトロニク ス（1992年９月15日発行）ｐ．４−126, 清水薫 ｅｔ．ａｌ，Ｂ−733 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ ｒｓ，Ｖｏｌ．26 Ｎｏ．１（４ｔｈ Ｊａｎｕａｒｙ 1990）ｐｐ．28−30, Ｐ．Ｃｏｐｐｉｎ ｅｔ．ａｌ．, (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/00 - 1/125 G02F 2/00 - 2/02 H04B 10/00 - 10/04 H01S 3/10 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 所定周波数の周波数基準光を発生する周
波数基準光源と、 前記周波数基準光を所定のパルス幅を有するパルス光に
変換する光パルス変調器と、 前記パルス光を入力し、光増幅器，光増幅器で発生する
自然放出光雑音を抑圧する光フィルタおよび光周波数シ
フタを周回させて周波数シフトした光パルス列を出力
し、かつ所定のタイミングでその周回を停止させる光ス
イッチを含む第１光ループ回路と、 前記光パルス列を狭帯域の周期透過特性をもつファブリ
ペロエタロン共振器に入力し、透過した所定周波数のパ
ルス光を外部出力ポートへ出力するとともに、前記第１
光ループ回路に入力して周回させ、その周波数シフトし
た光パルス列を再度入力する第２光ループ回路と、 前記光パルス列が前記ファブリペロエタロン共振器を透
過するタイミングで前記光スイッチをオフとし、前記フ
ァブリペロエタロン共振器を透過したパルス光が再び前
記第１光ループ回路の周回を始めるタイミングで前記光
スイッチをオンとする制御を行うとともに、前記光パル
ス変調器および前記光スイッチのオン・オフ状態を同期
制御する制御回路とを備えたことを特徴とする光周波数
シンセサイザ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光周波数シンセサイザ
において、 第２光ループ回路のファブリペロエタロン共振器の入力
側あるいは出力側の少なくとも一方に光増幅器を挿入し
たことを特徴とする光周波数シンセサイザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5001113A JP3066815B2 (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | 光周波数シンセサイザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5001113A JP3066815B2 (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | 光周波数シンセサイザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06202181A JPH06202181A (ja) | 1994-07-22 |
| JP3066815B2 true JP3066815B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=11492415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5001113A Expired - Fee Related JP3066815B2 (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | 光周波数シンセサイザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3066815B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3339030B2 (ja) * | 1995-03-28 | 2002-10-28 | 日本電信電話株式会社 | 光周波数基準発生装置 |
| JP3255853B2 (ja) * | 1996-09-05 | 2002-02-12 | 沖電気工業株式会社 | 波長変換装置 |
-
1993
- 1993-01-07 JP JP5001113A patent/JP3066815B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| １９９２年電子情報通信学会秋季大会講演論文集［分冊４］通信・エレクトロニクス（１９９２年９月１５日発行）ｐ．４−１２６，清水薫 ｅｔ．ａｌ，Ｂ−７３３ |
| Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２６ Ｎｏ．１（４ｔｈ Ｊａｎｕａｒｙ １９９０）ｐｐ．２８−３０，Ｐ．Ｃｏｐｐｉｎ ｅｔ．ａｌ．， |
| Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１７ Ｎｏ．１８（Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １５，１９９２）ｐｐ．１３０７−１３０９，Ｋａｏｒｕ Ｓｈｉｍｉｚｕ ｅｔ．ａｌ．， |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06202181A (ja) | 1994-07-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |