JP3699854B2 - Light source frequency stabilization device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長分割多重(Wavelangth Division Multiplex。以後WDM)光通信に用いられる光源の周波数を安定化する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光通信の分野でも、伝送量の増大化が求められている。この伝送量の増大に対処するため、従来は、光ファイバの対数を増やす空間多重や、電気領域で信号を多重(周波数分割多重、時分割多重)する方法が用いられてきた。
【0003】
しかし、これらの方法のみでは、急激な伝送量増大要求への対処が難しい。このため近年では、WDM光通信技術の開発が進められている。このWDM光通信には、波長の異なる複数のWDM光源が用いられる。そして、これら複数の光源の光を1本の光ファイバに入射する。この結果、1本の光ファイバに複数の独立した伝送路を構成できるため、急激な伝送量増大要求への対処も可能になる。ただしこの場合、WDM光源の光源周波数の確度と安定度を上げる技術が不可欠になる。
【0004】
この目的を達成するために、たとえば坂本、織田他、「現場環境下におけるマッハツェンダ型フィルタを用いた光源周波数安定化特性」、1997年信学会B−10−216に記載される技術が提案されている。この技術では、マッハツェンダ型フィルタが有する複数の透過周波数のピーク点に、WDM光源の複数の光源周波数を固定させる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、WDM光源の周波数を安定させるためにマッハツェンダ型フィルタを用いる場合、以下の点に留意する必要がある。
1.マッハツェンダ型フィルタは、理論的には、透過周波数域と阻止周波数域が櫛歯状に等周波数間隔で複数個繰り返す特性を有する。しかし実際には、製造上の誤差や、偏波依存性等によって、フィルタの特性が目標周波数からずれることもあり得る。したがって、複数の透過周波数のピーク点とWDM光源の複数の光源周波数とが、ずれる可能性もある。
2.マッハツェンダ型フィルタの、上記櫛の歯状の特性による制約から、光源周波数を自由に選択することができない。
3.マッハツェンダ型フィルタの呈する複数の透過周波数のピーク点に、WDM光源の複数の光源周波数を導く必要がある。このため、フィルタのヒータ電源に正弦波電圧を印加してディザリングする必要がある。したがって、場合によっては、周辺機器への温度変化の影響について、配慮を要することも起こり得る。なお、ここで言うディザリングとは、マッハツェンダ型フィルタの櫛歯状の特性を一定の周期に従って振らせることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
したがってこの発明は、被変調光を出力する光源と、この光源の出力光を任意に設定された一定の角速度で強度変調する重畳信号発生回路とを有する。この重畳信号発生回路で強度変調された光信号は、分散発生器に入力される。分散発生器は、入力された光信号の波長に応じた遅延を生じさせる。位相差検出器は、分散発生器に入力する前の光信号と、分散発生器から出力された光信号との位相差を検出する。ここで検出された位相差に基づき、光源の出力光の波長を制御し、前記位相差が所定の基準値になるようにすることを特徴とする、光源の周波数安定化装置である。
【0007】
また別の発明は、それぞれ固有の被変調光を出力する複数の光源と、これらの光源の出力光を、それぞれに任意にかつ固有に設定された角速度で強度変調する重畳信号発生回路とを有する。この重畳信号発生回路で強度変調された光信号は、合波されて分散発生器に入力される。分散発生器は、入力された光信号の波長に応じた遅延を生じさせる。位相差検出器は、分散発生器に入力する前の光信号と、分散発生器から出力された光信号との位相差を検出する。ここで検出された位相差に基づき、光源の出力光の波長を制御し、前記位相差が所定の基準値になるようにすることを特徴とする、光源の周波数安定化装置である。
【0008】
ここで位相差検出器は、分散発生器に入力する光信号と、前記分散発生器から出力する信号とを混合するミキサと、ミキサの出力から位相差成分を抽出するフィルタとを有する。このフィルタの出力と、前記各光源の周波数毎に予め設定した基準値とが比較される。この比較結果が、光源の出力する被変調光の波長を制御する制御信号として出力される。
【0009】
さらに別の発明は、それぞれ固有の被変調光を出力する複数の光源を選択するスイッチを有する。さらに、このスイッチにより選択された光信号を、あらかじめ設定された角速度で強度変調する重畳信号発生回路を有する。この重畳信号発生回路で強度変調された光信号は、分散発生器に入力される。分散発生器は、入力された光信号の波長に応じた遅延を生じさせる。位相差検出器は、分散発生器に入力する前の光信号と、分散発生器から出力された光信号との位相差を検出する。ここで検出された位相差に基づき、光源の出力光の波長を制御し、前記位相差が所定の基準値になるようにすることを特徴とする、光源の周波数安定化装置である。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について詳明する。なお、以下の各実施形態は、この発明をWDM光通信用の光源に適用した例について説明する。まず図1に、第1の実施形態によるWDM光通信用光源のブロック図を示す。この実施形態のWDM光通信用光源は、Ch1〜Chnまで、nチャンネル分の光信号出力を発生する。
【0011】
このためWDM光通信用光源は、n個の光源基板Ch1〜Chnを有する。これらの光源基板は、それぞれが、n本のチャネルのうち、1チャネルのための光信号を発生する。
【0012】
すなわち光源基板Ch1は、波長λ1の光を発生する光源LD1を搭載する。光源基板Ch1はさらに、温度制御回路TEC1および重畳信号発生回路CW1を搭載する。温度制御回路TEC1の出力は光源LD1に与えられる。温度制御回路TEC1は、光源LDのレーザーチップの温度を制御することにより、光源LDの発振周波数を変化させる。この動作については、後に詳細に説明する。重畳信号発生回路CW1は、予め定められた角速度ω1の正弦波を光源LD1に与える。この結果、光源LD1の出力が強度変調される。LD1から出射した波長λ1の光信号は、外部変調器MOD1に与えられる。同時に、カプラCPL1によって一部が取り出され、合波器1に与えられる。
【0013】
外部変調器MOD1には、変調器ドライバDS1が接続されている。外部変調器MOD1は、LD1から出射した波長λ1の光を、送信データで変調する。この変調のための送信データは、変調器ドライバDS1から外部変調器MOD1に与えられる。外部変調器MOD1の出力は、光信号出力として外部に出力される。
【0014】
以下、光源基板Ch2〜Chnも、光源基板Ch1と同様の構成を有する。すなわち、光源基板Ch2には光源LD2、温度制御回路TEC2、重畳信号発生回路CW2、そしてカプラCPL2が搭載されている。ここで、LD2は波長λ2の光を発生する。そして重畳信号発生回路CW2は、予め定められた角速度ω2の正弦波を光源LD2に与える。光源基板Ch3以下についても同様である。なお図示していないが、この実施形態のWDM光通信用光源は、Ch2以下Chnまでに対応して、外部変調器MOD2以下MODnまで、そして変調器ドライバDS2以下DSnを有することはもちろんである。
【0015】
それぞれの光源基板Ch1〜Chnが出力した、それぞれ波長λ1〜λnの光信号は、合波器1に与えられる。合波器1は、これらの光信号出力を全チャネルにわたって合波して、光多重化信号を得る。この光多重化信号は、次段の分散発生器2に与えられる。
【0016】
分散発生器2は、合波器1からの光多重化信号について波長分散を生じさせる。分散発生器2は、たとえば分散補償用ファイバ(DCF)や、チャープドファイバブラッググレーティング(CFBG)等を用いて構成することができる。分散発生器2の構成の詳細については、後に説明する。こうして波長分散された光多重化信号は、次段の受光器3に与えられる。
【0017】
受光器3は、波長分散された光多重化信号を電気信号に変換する。そのため受光器3には、光電変換素子が含まれる。この光電変換素子により、光信号が電力−電流変換される。受光器3はさらに、電流−電圧変換を行なうための抵抗を有する。受光器3では、それぞれの重畳信号発生回路CW1〜CWnが、それぞれのチャネル毎に強度変調した角速度(ω1〜ωn)の正弦波が復調され、かつnチャネル分多重化された電気信号(電圧)として出力される。
【0018】
増幅器4は、受光器3が変換した電気信号を増幅する。増幅器4の出力は、P1〜Pnまでn個の位相差検出器に与えられる。これら位相差検出器はそれぞれが、バンドパスフィルタBPF、ミキサMIX、およびローパスフィルタLPFを備える。たとえば位相差検出器P1は、バンドパスフィルタBPF1、ミキサMIX1およびローパスフィルタLPF1を備える。なお、受光器3と増幅器4とは、たとえばトランスインピーダンス型pin−PDアンプのように、一体化されている構成も考えられる。
【0019】
バンドパスフィルタBPFは、nチャネル分多重化された電気信号から、自己のチャネルに予め定められた角速度(ω1〜ωn)の正弦波を抽出する。ミキサMIXは、バンドパスフィルタBPFの出力に、自己のチャネルの重畳信号発生回路CWが発生する角速度(ω1〜ωn)の正弦波を混合(掛け算)する。この結果、ミキサMIXからは、角速度が2倍になった成分と、直流成分とが出力される。これらの成分がローパスフィルタLPFに与えられる。ローパスフィルタLPFは、直流成分のみを通過させる。
【0020】
こうして、各位相差検出器が、自己のチャネルに関する直流成分を出力する。位相差検出器P1〜Pnには、それぞれに対応してn個の比較器R1〜Rnが1対1に接続されている。したがって、各位相差検出器P1〜Pnの出力である直流成分は、対応する比較器R1〜Rnに与えられる。これら比較器R1〜Rnは、対応するローパスフィルタLPFの出力を、予め各チャネルごとに定められた基準電圧と比較する。そして、この比較結果を制御信号として、各チャネルの温度制御回路TEC1〜TECnに帰還する。
【0021】
以下、第1の実施形態の動作を説明する。図1において、n個の光源LD1〜LDnが、それぞれ波長λ1〜λnの光信号出力を発振している。この時、重畳信号発生回路CW1〜CWnは、予め各チャネル毎に定められた角周波数(ω1〜ωn)の正弦波、すなわちSINω1t〜SINωntで、それぞれの波長(λ1〜λn)の光信号出力を強度変調している。強度変調された光信号出力の一部は、各チャネル毎にカプラ(CPL1〜CPLn)によって分離されて、合波器1に送られる。合波器1は、この光信号出力の一部を全チャネルにわたって合波し、光多重化信号を得る。
【0022】
ここで、分散発生器2の構成及び原理について図2を用いて説明する。ここで図2(a)は、分散発生器の構成を示す図である。また図2(b)は、その特性を示す図であり、横軸に波長λ、縦軸に遅延時間Tdを表している。この実施形態では、分散発生器としてCFBGを用いる場合を例に説明する。
【0023】
分散発生器2は、サーキュレータ21とCFBG22を備える。サーキュレータ21は、例えば図のようにA、B、Cの3開口を所持している場合、開口Aに入力された光信号は、開口Bに出力され、開口Bに入力された光信号は、開口Cに出力される。
【0024】
CFBG22は、光ファイバのコア部分に、長さ方向に回折格子状に、微小間隔で屈折率の大きな部分と小さな部分を繰り返して多数形成した光ファイバである。今仮に、サーキュレータ21の開口Bに、このCFBG22を接続したと仮定する。更にこのCFBG22の回折格子状の微小間隔が、開口Bから遠ざかるに従って大きくなると仮定する。
【0025】
以上の構成による分散発生器2の開口Aに、波長λ1、λ2(λ1<λ2)の、2つの光信号が入力されたと仮定する。その時、開口BからCFBG22に出力されたλ1、λ2、2つの光信号は、CFBG22中に形成された回折格子状の部分によって反射される。この回折格子状の微小間隔は、開口Bから遠ざかるに従って大きくなるため、波長λ1の信号に比較して、波長λ2の信号がより遅延して開口Bに戻る。この波長と遅延時間の関係を示した図が図2(b)である。波長λが大きくなるにつれて遅延時間Tdが大きくなることが理解されよう。
【0026】
分散発生器2で波長分散された光多重化信号は、受光器3で電気信号に変換され、さらに増幅器4で増幅されて、位相差検出器P1〜Pnに送られる。この光多重化信号が受光器3で電気信号に変換される時、波長λ1〜λnまでの光信号も同時に検波されたと同様の結果を得る。したがって受光器3において、上記、重畳信号発生回路CWの出力SINω1t〜SINωntの、n個の正弦波が多重化された多重化電気信号が得られる。ただし前述したように、分散発生器2で各々のチャネルの光信号の波長に依存して発生する遅延時間はそれぞれ異なる。したがって各チャネルの光信号にはθ1〜θnの絶対位相が加わる。この結果、受光器3の出力は、SIN(ω1t+θ1)〜SIN(ωnt+θn)となった多重化電気信号となる。
【0027】
各バンドパスフィルタ(BPF1〜BPFn)は、自己のチャネルに予め定められた角速度(ω1〜ωn)の正弦波を抽出する。以降、説明の都合上Ch1に限定して説明する。バンドパスフィルタBPF1を通過した電気信号は、SIN(ω1t+θ1)に近似される信号である。ここでθ1は、分散発生器2で、Ch1の光信号に発生する遅延時間を絶対位相で表した値であり、θ1=2π・Td/λ1の関係が成立する。
【0028】
ミキサMIX1は、バンドパスフィルタBPF1からSIN(ω1t+θ1)に近似される信号を、更に重畳信号発生回路CW1からSINω1tを与えられている。ミキサMIX1はこれらを混合(掛け算)する。その結果ミキサMIX1は、SIN(2ω1t+θ1)とSINθ1の2成分を主成分として出力する。ここで説明を簡単にするため、ミキサMIX1の出力は振幅調整して1に正規化されているとする。上記2つの主成分を受け入れたローパスフィルタLP1は、SINθ1のみ通過させる。このSINθ1は直流に近似されたレベル信号であり、そのレベルの大小は、Ch1の光信号の波長λ1の遅延時間Td1に依存している。ローパスフィルタLP1の出力は、レベル信号として比較器R1に与えられる。
【0029】
比較器R1は、このレベル信号を、予め定められている基準電圧Vr1と比較する。この基準電圧Vr1は、遅延時間Td1(図2(b))に相当するレベル信号の値、つまりSINθ1=SIN(2π・Td1/λ1)に設定される。比較器R1の出力が、制御信号として温度制御回路TEC1にフィードバックされる。温度制御回路TEC1は、具体的には以下のように作動する。
【0030】
レベル信号が基準電圧Vr1よりも小さい(図2(b)のa点)場合、温度制御回路TEC1は光源LD1の発振周波数を下げ、波長λ1をΔλ増加させるように制御する。その結果、遅延時間Td1がΔTd増加し、図2(b)のc点に向かう。一方、レベル信号が基準電圧Vr1よりも大きい(図2(b)のb点)時には、光源LD1の発振周波数を上げ、波長λ1をΔλ減少させるように制御する。その結果、遅延時間Td1はΔTd減少して図2(b)のc点に向かう。
【0031】
このようにして、Ch1の光源LD1の光信号出力の波長は、自動的にλ1に制御される。実際の実験値として、Ch1(λ1;1.55μm)で、重畳信号発生回路の周波数を100MHz、分散発生器2の分散特性が約1000pSec/nmであるとき、λ1が1pm変化した場合の比較器R1の出力変動は約1mVであった。同様にして、以下のCH2〜CHnまでの光源(LD2〜LDn)の波長も、それぞれ自動的に制御される。
【0032】
以上説明したように、分散発生器2によって発生する遅延時間に基づいて光源LD1〜LDnの出力波長を制御している。このため、光源の波長を櫛歯状にとびとびに選択する必要がなくなり、連続的、かつ任意に選択することが可能となる。そして仮に、各構成部分の精度誤差によって、光源LD1〜LDnの出力波長間に遅延時間誤差が発生しても、比較器R1〜Rnに印加する基準電圧を個別に調整することによって、容易にその誤差を吸収することができる。
【0033】
従来用いていたようなマッハツェンダ型フィルタを必要としなくなるため、ディザリングに要する温度制御を必要としない。その結果、周辺機器への温度変化による影響が生じない。そして従来例に比して、高価な構成部分を必要としないため、装置の低価格化に寄与する。
【0034】
次に、この発明の第2の実施形態について説明する。図3は、第2の実施形態のWDM光通信用光源のブロック図である。WDM光通信用光源は、n個の光源基板Ch1〜Chnを有する。これらの光源基板は、それぞれが、n本のチャネルのうち、1チャネルのための光信号を発生する。
【0035】
すなわち光源基板Ch1は、波長λ1の光を発生する光源LD1を搭載する。光源基板Ch1はまた、温度制御回路TEC1および重畳信号発生回路CW1を搭載する。光源基板Ch1はさらに、外部変調器mod1を搭載する。温度制御回路TEC1の出力は光源LD1に与えられる。LD1から出射した波長λ1の光信号は、外部変調器MOD1に与えられる。同時に、カプラCPL1によって一部が取り出され、外部変調器mod1に与えられる。重畳信号発生回路CW1は、予め定められた角速度ω1の正弦波を外部変調器mod1に与える。外部変調器mod1の出力は、合波器1に与えられる。
【0036】
第1の実施形態では、重畳信号発生回路CW1が光源LD1を直接強度変調している。これに対して第2の実施形態では、光源LD1が出力した光信号出力の一部を、カプラCPL1が分離して取り出す。この取り出された光信号出力を、重畳信号発生回路CW1が、外部変調器mod1を介して外部変調している。すなわち第2の実施形態では、光源LD1の光信号出力は、強度変調されていないCW波(無変調波)である。光源LD1から出射した光が外部変調器MOD1に入力され、送信信号で変調されるのは第1の実施形態と同様である。
【0037】
この他、光源基板Ch2〜Chnまでも、同様の構成を有する。さらに、図示していないが、Ch2以下Chnまでに対応して、外部変調器MOD2以下MODnまで、そして変調器ドライバDS2以下DSnを有することも同様である。
【0038】
さらに、合波器1に与えられた各波長が多重化されて分散発生器に入力され、その後の動作に関しては第1の実施形態と同様である。
【0039】
この実施形態では、光源の光信号出力を直接強度変調することなく、その一部をカプラで分離して取り出す。この分離した光信号出力を外部変調器mod1〜modnを介して、重畳信号発生回路が外部変調することにより、光源の発振動作が安定し、より一層安定した制御効果を得ることができる。また、既存のWDM光通信用光源に、この周波数安定化装置を後付で付加することが容易であり、既存設備のバージョンアップがしやすい。
【0040】
次に、この発明の第3の実施形態について説明する。この実施形態は、位相差の検出をチャネル毎に行なうのではなく、各チャネルに共通のハードウェアを切り替え使用するものである。この第3の実施形態のブロック図を図4に示す。
【0041】
図4より、第3の実施形態のWDM光通信用光源は、受光器3の後段にチャネル選択部8、その後段に遅延時間検出部7が接続されている。遅延時間検出部7の出力は、比較器R1に与えられる。比較器R1には、さらに基準電圧9が与えられている。比較器R1の出力は、いったんメモリバッファ6に保持される。このメモリバッファ6の出力が、各チャネルの温度制御回路TECを制御する制御信号として、各光源基板Ch1〜Chnに与えられる。チャネル選択部8には、各光源基板Ch1〜Chnに搭載されている重畳信号発生回路から、角周波数ω1〜ωnの正弦波が入力されている。そしてチャネル選択部8から基準電圧9に対して、複数の基準電圧のうちいずれを選択するかを指示する選択信号が与えられる。
【0042】
以下、第3の実施形態のチャネル選択部8、遅延時間検出部7、比較器R1、基準電圧発生部9、およびメモリバッファ6の詳細について、図5を用いて説明する。
【0043】
増幅器4の出力は、チャネル選択部8に入力される。このチャネル選択部8では、増幅器4からの入力を複数のバンドパスフィルタのいずれかに接続する。すなわちチャネル選択部8は、BPF1〜BPFnまで、チャネル数と同数のバンドパスフィルタを有する。これらバンドパスフィルタの入力側にはスイッチSW1が配置され、出力側にはスイッチSW2が配置されている。これらスイッチSW1とスイッチSW2とは、選択されたバンドパスフィルタを増幅器4、および遅延時間検出部7と接続する。
【0044】
チャネル選択部8は、スイッチSW1およびSW2を切り替えるためのスイッチコントローラー5を有する。チャネル選択部8は、さらに、複数の重畳信号発生回路CWから与えられた正弦波を選択するためのスイッチSW3を有する。スイッチSW3によって選択された正弦波は、遅延時間検出部7に与えられる。スイッチSW3の切り替えも、スイッチコントローラー5によって行われる。
【0045】
遅延時間検出部7は、ミキサMIX1と、ローパスフィルタLPF1とから構成される。ミキサMX1には、複数のバンドパスフィルタBPFの出力が接続される。ミキサMX1の出力は、比較器R1に接続される。基準電圧発生部9は、複数の基準電圧のうち1を、比較器R1に与える。このため基準電圧発生部9は、複数の基準電圧Vr1〜Vrnを含む。さらに、これら基準電圧Vr1〜Vrnを選択するためのスイッチSW4を有する。スイッチSW4の切り替えは、スイッチコントローラー5から与えられる選択信号に従って行なわれる。
【0046】
以下、スイッチ切り換え動作について説明する。まずCh1の周波数制御を実施する場合、スイッチコントローラ5は、スイッチSW1、スイッチSW2をバンドパスフィルタBPF1に、スイッチSW3を重畳信号発生回路CW1に、スイッチSW4を基準電圧Vr1に、それぞれ接続する。この結果、ミキサMX1の第1の入力に、SIN(ω1t+θ1)に近似される信号波が与えられる。またミキサMX1の第2の入力には、重畳信号発生回路CW1からスイッチSW3を介してSINω1tが与えられる。ミキサMIX1はこれらを混合(掛け算)し、SIN(2ω1t+θ1)とSINθ1の2成分を主成分として出力する。
【0047】
ミキサMX1の出力はローパスフィルタLPF1に与えられる。ローパスフィルタLP1は、SINθ1のみ通過させる。このローパスフィルタLP1の出力は、レベル信号として比較器R1に与えられる。比較器R1は、このレベル信号を、基準電圧発生部9から与えられた基準電圧Vr1と比較する。この比較器R1の出力が、温度制御回路TEC1にフィードバックされる。
【0048】
こうしてCh1の周波数制御が実施されると、スイッチコントローラー5は次にCh2の周波数制御を行なう。同様に、各チャネルの周波数制御が行なわれる。全チャネルについて周波数制御が行なわれた後は、再度Ch1に戻って周波数制御動作が繰り返される。メモリバッファ6は、その1周期の間、各チャネルの制御信号を記憶しておく。すなわちメモリバッファ6の内容は、あるチャネルについて次に周波数制御が行なわれる際に書き換えられる。周波数制御の実行には、ある程度の時間が必要とされるので、この時間を吸収するために、メモリバッファ6が必要である。以上の制御は、周波数変動が急激に生じることがなく、断続的な制御でも足りるという経験に基づく制御である。
【0049】
以上のようにこの実施形態では、P1〜Pnまでn個の位相差検出器に備えるミキサとローパスフィルタは、全てのチャネルで同一特性の部品であることに着目した。R1〜Rnの比較器も同様、全てのチャネルで同一特性の部品である。そこで、これら共通部品に関しては全チャネルでスイッチ切り換えして共用するものである。この結果、部品点数を削減することができ、装置の低価格化に寄与することができる。
【0050】
次に、この発明の第4の実施形態について、図6を用いて説明する。この実施形態でも、WDM光通信用光源は、n個の光源基板Ch1〜Chnを有する。ここで光源基板Ch1を例に説明すると、光源基板Ch1は、波長λ1の光を発生する光源LD1と、温度制御回路TEC1とを搭載する。光源LD1から出射した波長λ1の光信号は、主信号として出力される。光源基板Ch1はさらに、光源LD1から出射した光信号の一部を取り出すカプラCPL1を搭載する。すなわち、第4の実施形態では主信号、そしてカプラCPL1により取り出された光信号はCW光である。以下、光源基板Ch2〜Chnも同様の構成を有する。
【0051】
各光源基板Ch1〜Chnからカプラによって取り出された光信号は、光スイッチSW5に与えられる。光スイッチSW5は、それぞれの光源基板Ch1〜Chnから与えられた光信号の1つを選択し、これを外部変調器MODに接続する。外部変調器MODは、与えられたCW光を振幅変調する。このため、外部変調器MODには重畳信号発生回路Fsが接続されている。
【0052】
外部変調器MODの出力は、次段の分散発生器2に与えられる。ここで波長分散された光信号は、次段の受光器3に与えられる。光信号は、受光器3で電気信号に変換され、この電気信号が増幅器4で増幅された後に、位相差検出器P1に与えられる。位相差検出器P1の構成は、第1ないし第2の実施形態におけると同様であるので、詳しい説明は省略する。
【0053】
位相差検出器P1の後段には、比較器R1が接続されている。この比較器R1には、基準電圧発生部9より、複数の基準電圧Vr1〜Vrnが与えられる。比較器R1の出力は、制御信号としていったんメモリバッファ6に与えられ、各々の光源基板Ch1〜Chn上の温度制御回路TEC1〜TECnにフィードバックされる。この動作は第3の実施形態において述べたと同様であるので、詳しい説明は省略する。
【0054】
この第4の実施形態においても、スイッチコントローラー5がスイッチの切り替えを行なう。すなわちスイッチコントローラ5は、Ch1の周波数制御を実施する場合、スイッチSW5を光源基板Ch1に、スイッチSW4を基準電圧Vr1に、それぞれ接続する。この結果、第3の実施形態におけると同様、各チャネル毎に周波数制御を行なうことができる。
【0055】
この実施形態では、各チャネルのCW光に振幅変調を行なうための外部変調器、および重畳信号発生回路Fsまでもが共通化される。この結果、さらなる部品点数の削減が可能となる。また、光スイッチSW5からメモリバッファ6までを1つのモジュールとして構成することができ、装置の小型化に寄与する。
【0056】
次に、この発明の第5の実施形態について説明する。図7に、この実施形態のWDM光通信用光源のブロック図を示す。第5の実施形態のWDM光通信用光源は、構成の概略は第4の実施形態と同様である。ただし、重畳信号発生回路Fsに、周波数コントローラー10が接続されていることが異なる。また、重畳信号発生回路Fsの発振周波数が可変であることが異なる。さらに、比較器R1には固定の基準電圧Vrefが印加されていることが異なる。さらに、この第5の実施形態以下では、複数の光源の波長が等間隔で配置されていること、あるいは一定グリッド間隔上において不等間隔で配置されていることが前提となる。これに対して第4の実施形態までの形態では、複数の波長相互間にこのような制約はない。
【0057】
重畳信号発生回路Fsは、周波数コントローラー10から指示された周期の正弦波を、外部変調器MOD1およびミキサMIX1に与える。以下、図8を用いて、この実施形態の動作を説明する。図8には、位相差検出器P1のDC出力特性が説明されている。すなわち、図8の縦軸は位相差検出器P1の出力電圧を、横軸は各光源基板Ch1〜Chn上の光源LD1〜LDnの波長を表わしている。
【0058】
分散発生器2の遅延特性の傾きをA(psec/nm)、各チャネルの光源の周波数の間隔をB(nm)とすれば、各チャネル間の遅延時間差Y=A・B(psec)となる。また前述したように、ミキサMIX1には一定周期の正弦波が与えられているため、位相差検出器P1のDC出力特性も図8に示すように周期関数となる。したがって、重畳信号の周波数を適切に設定することにより、重畳信号の周期Tsと遅延時間差Y(位相差検出器のDC出力特性の周期)とを等しくすることができる。このとき、位相差検出器P1のDC出力特性と基準電圧との交点間隔は、基準電圧Vrefがどのレベルであろうと一定のB(nm)となる。
【0059】
この様子を、図8に示す。図8には、2種類の基準電圧Vref1とVref2とを示してある。基準電圧がいずれの場合でも、位相差検出器P1のDC出力特性と基準電圧との交点間隔が一定のB(nm)であることが理解されるであろう。この時の重畳信号の周波数Fsは、次式(1)で表わすことができる。
Fs=(1/Ts)=(1/Y)= 1*10^12 / A・B (Hz)
式(1)
【0060】
このように、第5の実施形態においては、重畳信号発生回路の発振周波数を可変とし、発振周波数を制御するための周波数コントローラーを設けた。そして重畳信号Fsの周波数を、複数の光源の波長間隔と、分散発生器の群遅延特性および位相差検出特性の周期で定まる特定の周波数に設定した。これにより、各チャネルの波長制御過程において、比較器R1に与える基準電圧を共有することができる。さらに、多重する各光の波長間隔を変更しようとする場合、各光のための基準電圧を個別に設定し直さずとも、重畳信号の周波数を変えるだけでよい。
【0061】
この第5の実施形態について、位相差検出器P1の別の例を図9に示す。図9(a)は、位相差検出器P1の別の例を示すブロック図であり、図9(b)は、そのDC出力特性である。
【0062】
図8に示すDC出力特性においては、基準電圧Vrefがどの値であっても、DC出力特性と基準電圧との交点間隔は一定となる。しかしながら、たとえば基準電圧がVref2である場合、交点における変化量(傾き)が小さい。このような場合には位相差の検出感度が悪くなり、周波数制御の確度が低下するおそれがある。よって、この変形例においては、基準電圧のレベルにかかわらず制御の確度を一定にできるような構成を提供する。
【0063】
すなわち、この変形例による位相差検出器P1は、バンドパスフィルタBPFの後段にリミッタアンプLIM1を配置する。このリミッタアンプLIM1の出力が、ミキサMIX1に入力される。さらに位相差検出器P1は、重畳信号発生器Fsの出力をリミッタアンプLIM2に入力する。そして、リミッタアンプLIM2の出力をミキサMIX1に与える。
【0064】
これらリミッタアンプLIM1およびLIM2において、入力された正弦波はデューティー50のパルス波に変換される。これらのパルス波がミキサMIX1に入力される。ミキサMIX1がこれらのパルス波を掛け算する結果、ミキサMIX1の出力は図9(b)に示すような矩形波となる。これが位相差検出器P1の出力となる。したがって、基準電圧がどのレベルであっても、交点交点における変化量(傾き)が一定になる。よって、位相差の検出感度が一定となり、周波数制御の確度が確保される。
【0065】
第5の実施形態のさらなる変型例について、図10を用いて説明する。この変形例では、位相差検出器P1の後段に反転スイッチ11が配置されている。そしてスイッチコントローラー5は、光スイッチSW5とともに、反転スイッチ11をも制御する。反転スイッチ11は、ローパスフィルタLPFの出力と基準電圧との出力側を切り替えるものである。また、この変型例においては、重畳信号発生回路Fsの発振周波数をFs/2と設定する。さらに、重畳信号発生回路Fsの出力を、位相調整器12を介してリミッタアンプLIM2に与える。位相調整器12は、重畳信号発生回路Fsの出力を一定時間だけ遅延させる。
【0066】
一般に、発振周波数が低い発振器は構成が容易であるが、発振周波数が高くなるほど、発振器が高価になるとともに、発振器の構成も大きく複雑になる。そこで、この変型例では重畳信号の周波数を1/2とし、回路規模を抑制しようとするものである。以下、この変型例の動作を図11を用いて説明する。図11(a)は、位相差検出器P1のDC出力特性を示す図であり、図11(b)は、反転スイッチ11の動作を説明するための波形図である。
【0067】
まず、基準電圧Vrefを、位相差検出電圧特性の振幅の真中となるように定める。これは、図11(a)に1点鎖線で示した状態である。次に位相調整器12によって、位相差検出電圧特性と基準電圧との交点とが、目的とする多重光波長と一致するように遅延量を調整する。これが図11(a)に実線で示した状態である。
【0068】
ここで、重畳信号発生器Fsの周波数を1/2としたため、図11(a)から理解されるように、位相差検出電圧が増加している領域で基準電圧Vrefと交差する点が奇数チャネルのための、位相差検出電圧が減少している領域で基準電圧Vrefと交差する点が偶数チャネルのための、それぞれ安定化点となる。そこで、奇数チャネルの場合と偶数チャネルの場合とで、温度制御回路TECに与える制御信号を反転する必要が生じる。
【0069】
したがってスイッチコントローラー5は、奇数番号の光源基板、すなわちCh1、Ch3、Ch5・・・を外部変調器に接続する場合には、反転スイッチ11をA側に接続する。一方、偶数番号の光源基板、すなわちCh2、Ch4、Ch6・・・を外部変調器に接続する場合には、反転スイッチ11をB側に接続する。
【0070】
この結果、図11(b)に示すように、比較器R1の出力電圧が決定される。たとえば奇数チャネルの制御を行なう場合は、比較器R1の非反転入力には位相差検出器P1の出力が、比較器R1の反転入力には基準電圧が与えられる。ここで、たとえば光源LDの出力周波数が安定化点より長波長側にずれている場合、比較器R1は正電圧を出力する(図11(b)参照)。これに対応して、温度制御回路TECには負のフィードバックがされる。この結果、温度制御回路TECは光源LD直下に配置されているペルチェ素子の温度を下げる。したがって光源LDの発振周波数が上がり、波長が短くなる。
【0071】
一方、奇数チャネルの制御において光源LDの出力周波数が安定化点より短波長側にずれている場合、比較器R1は負電圧を出力する(図11(b)参照)。これに対応して、温度制御回路TECには正のフィードバックがされる。この結果、温度制御回路TECは光源LD直下に配置されているペルチェ素子の温度を上げる。したがって光源LDの発振周波数が下がり、波長が長くなる。
【0072】
これが偶数チャネルの制御を行なう場合は、前述したと逆になる。このように制御を行うことで、位相差検出器P1の出力である矩形波の増加側、減少側それぞれの領域を利用することができる。
【0073】
この変型例では、矩形波の増加側、減少側それぞれの領域を利用することにより、重畳信号の周波数を1/2にすることができる。したがって、発振器の構成を簡易にできる。また、既存のシステムに対して反転スイッチを付加すれば、波長多重間隔を従前の1/2まで近接させることができる。言い換えれば、他の部分の構成を変えずに、従前の2倍の波長を多重するシステムとすることができる。
【0074】
最後に、光源基板の別の構成を、図12を用いて説明する。この構成は、光源LDの後方放出光を利用するものである。すなわち各光源基板に搭載されている光源LDは、フロント光およびバック光を放出する。フロント光は、そのまま主信号として出力される。
【0075】
光源基板には、このバック光を集光するレンズが配置されている。このレンズにより集光されたバック光は、ファイバFBに結合される。このファイバFBが、光スイッチSWに導かれる。この構成によれば、カプラCPLが不要になる。このため、主信号に損失が生じないという効果を得ることができる。また、光源LDの後段にLN変調器など偏波依存性のデバイスを接続する場合、カプラとして高価な定偏波型カプラを必要とするところ、この構成であれば問題とならない。
【0076】
以上、波長分割多重光源について説明したが、この発明は波長分割多重光源に限定されるものではない。n=1の場合であっても上記と全く同様に適用可能である。また、以上の説明は、分散発生器としてサーキュレータとCFBG22を備える構成に限定して説明したが、この発明はこのような構成に限定されるものではない。波長分散特性を持つ素子であれば良く、例えば光通信ネットワーク中で発生する、波長分散を補償するために用いられる分散補償用ファイバで構成することも可能である。
【0077】
さらに、重畳信号発生回路は、光源の出力を各チャネル毎に、予め定められた角速度(ω1〜ωn)の正弦波で強度変調する部分として説明したが、この予め定められた角速度の正弦波に限定するものではない。この強度変調は、光源の出力を各チャネル毎に識別できるマーカであればよい。例えば各チャネル毎に繰り返し周波数の異なるパルス信号であっても良い。ただし、この場合の位相検出器は、各チャネル毎に繰り返し周波数の異なるパルス信号の位置ずれを検出する必要がある。
【0078】
光スイッチのチャネル数、そして基準電圧の数を、あらかじめ多目に設定しておけば、後に多重数を増やすことが容易である。また、多重化数の追加が容易にできるようになる。
【0079】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、この発明では分散発生器によって発生する遅延時間に基づいて、光源の出力波長を制御する。このため、光源の波長を櫛歯状にとびとびに選択する必要がなく、連続的、かつ任意に選択することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態によるWDM光通信用光源のブロック図である。
【図2】分散発生器の構成及び原理について説明する図である。
【図3】この発明の第2の実施形態によるWDM光通信用光源のブロック図である。
【図4】この発明の第3の実施形態によるWDM光通信用光源のブロック図である。
【図5】第3の実施形態の詳細について示す図である。
【図6】この発明の第4の実施形態によるWDM光通信用光源のブロック図である。
【図7】この発明の第5の実施形態によるWDM光通信用光源のブロック図である。
【図8】位相差検出器の出力特性を示す図である。
【図9】位相差検出器の別の例および出力特性を示すブロック図である。
【図10】第5の実施形態の変型例について示す図である。
【図11】図10に示す変型例の動作を説明する図である。
【図12】光源基板の別の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 合波器
2 分散発生器
3 受光器
4 増幅器
5 スイッチコントローラ
6 メモリバッファ
10 周波数コントローラ
11 反転スイッチ
BPF1〜BPFn バンドパスフィルタ
Ch1〜Chn 光源基板
CPL1〜CPLn カプラ
DS1〜DSn 変調器ドライバ
LD1〜LDn 光源
LPF1〜LPFn ローパスフィルタ
MIX1〜MIXn ミキサ
MOD1〜MODn 外部変調器
P1〜Pn 位相差検出器
R1〜Rn 比較器
TEC1〜TECn 温度制御回路
Vr1〜Vrn 基準電圧
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for stabilizing the frequency of a light source used for Wavelength Division Multiplex (hereinafter referred to as WDM) optical communication.
[0002]
[Prior art]
Also in the field of optical communication, an increase in transmission amount is required. In order to cope with this increase in transmission amount, conventionally, a spatial multiplexing method that increases the number of pairs of optical fibers and a method of multiplexing signals in the electrical domain (frequency division multiplexing, time division multiplexing) have been used.
[0003]
However, it is difficult to cope with a sudden increase in transmission amount only by these methods. For this reason, in recent years, development of WDM optical communication technology has been promoted. In this WDM optical communication, a plurality of WDM light sources having different wavelengths are used. And the light of these several light sources injects into one optical fiber. As a result, since a plurality of independent transmission paths can be configured in one optical fiber, it is possible to cope with a sudden increase in transmission amount. In this case, however, a technique for increasing the accuracy and stability of the light source frequency of the WDM light source is indispensable.
[0004]
In order to achieve this object, a technique described in, for example, Sakamoto, Oda et al., “Light source frequency stabilization characteristics using a Mach-Zehnder type filter in a field environment”, 1997 IEICE B-10-216 has been proposed. Yes. In this technique, a plurality of light source frequencies of a WDM light source are fixed at peak points of a plurality of transmission frequencies of a Mach-Zehnder type filter.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when using a Mach-Zehnder type filter to stabilize the frequency of the WDM light source, it is necessary to pay attention to the following points.
1. The Mach-Zehnder type filter theoretically has a characteristic that a transmission frequency region and a stop frequency region are repeated in a comb-like manner at equal frequency intervals. However, in practice, the filter characteristics may deviate from the target frequency due to manufacturing errors, polarization dependency, and the like. Therefore, the peak points of the plurality of transmission frequencies and the plurality of light source frequencies of the WDM light source may be shifted.
2. The light source frequency cannot be freely selected because of the restriction due to the comb-like characteristics of the Mach-Zehnder type filter.
3. It is necessary to introduce a plurality of light source frequencies of the WDM light source to the peak points of the plurality of transmission frequencies exhibited by the Mach-Zehnder type filter. For this reason, it is necessary to apply a sine wave voltage to the heater power supply of the filter for dithering. Therefore, in some cases, it may be necessary to consider the influence of temperature changes on peripheral devices. The dithering referred to here is to swing the comb-like characteristic of the Mach-Zehnder filter according to a certain period.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention includes a light source that outputs modulated light, and a superimposed signal generation circuit that modulates the intensity of the output light of the light source at a predetermined angular velocity. The optical signal intensity-modulated by the superimposition signal generation circuit is input to the dispersion generator. The dispersion generator generates a delay corresponding to the wavelength of the input optical signal. The phase difference detector detects a phase difference between the optical signal before being input to the dispersion generator and the optical signal output from the dispersion generator. Based on the detected phase difference, the wavelength of the output light of the light source is controlled so that the phase difference becomes a predetermined reference value.
[0007]
Another invention includes a plurality of light sources that output their own modulated light, and a superimposed signal generation circuit that modulates the intensity of the output light of these light sources at an angular velocity that is arbitrarily set uniquely. . The optical signals that have been intensity-modulated by the superimposed signal generation circuit are combined and input to the dispersion generator. The dispersion generator generates a delay corresponding to the wavelength of the input optical signal. The phase difference detector detects a phase difference between the optical signal before being input to the dispersion generator and the optical signal output from the dispersion generator. Based on the detected phase difference, the wavelength of the output light of the light source is controlled so that the phase difference becomes a predetermined reference value.
[0008]
Here, the phase difference detector includes a mixer that mixes an optical signal input to the dispersion generator and a signal output from the dispersion generator, and a filter that extracts a phase difference component from the output of the mixer. The output of this filter is compared with a reference value preset for each frequency of each light source. The comparison result is output as a control signal for controlling the wavelength of the modulated light output from the light source.
[0009]
Still another invention includes a switch for selecting a plurality of light sources that output unique modulated light. In addition, a superimposition signal generation circuit is provided that modulates the intensity of the optical signal selected by the switch at a preset angular velocity. The optical signal intensity-modulated by the superimposition signal generation circuit is input to the dispersion generator. The dispersion generator generates a delay corresponding to the wavelength of the input optical signal. The phase difference detector detects a phase difference between the optical signal before being input to the dispersion generator and the optical signal output from the dispersion generator. Based on the detected phase difference, the wavelength of the output light of the light source is controlled so that the phase difference becomes a predetermined reference value.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In the following embodiments, examples in which the present invention is applied to a light source for WDM optical communication will be described. First, FIG. 1 shows a block diagram of a light source for WDM optical communication according to the first embodiment. The light source for WDM optical communication of this embodiment generates optical signal outputs for n channels from Ch1 to Chn.
[0011]
For this reason, the light source for WDM optical communication has n light source substrates Ch1 to Chn. Each of these light source substrates generates an optical signal for one channel out of n channels.
[0012]
That is, the light source substrate Ch1 is equipped with a light source LD1 that generates light of wavelength λ1. The light source substrate Ch1 further includes a temperature control circuit TEC1 and a superimposed signal generation circuit CW1. The output of the temperature control circuit TEC1 is given to the light source LD1. The temperature control circuit TEC1 changes the oscillation frequency of the light source LD by controlling the temperature of the laser chip of the light source LD. This operation will be described in detail later. The superimposed signal generation circuit CW1 gives a sine wave having a predetermined angular velocity ω1 to the light source LD1. As a result, the output of the light source LD1 is intensity-modulated. The optical signal having the wavelength λ1 emitted from the LD1 is given to the external modulator MOD1. At the same time, a part is taken out by the coupler CPL 1 and given to the multiplexer 1.
[0013]
A modulator driver DS1 is connected to the external modulator MOD1. The external modulator MOD1 modulates the light of wavelength λ1 emitted from the LD1 with transmission data. Transmission data for this modulation is given from the modulator driver DS1 to the external modulator MOD1. The output of the external modulator MOD1 is output to the outside as an optical signal output.
[0014]
Hereinafter, the light source substrates Ch2 to Chn also have the same configuration as the light source substrate Ch1. That is, the light source substrate Ch2 includes the light source LD2, the temperature control circuit TEC2, the superimposed signal generation circuit CW2, and the coupler CPL2. Here, LD2 generates light of wavelength λ2. Then, the superimposed signal generation circuit CW2 gives a sine wave having a predetermined angular velocity ω2 to the light source LD2. The same applies to the light source substrate Ch3 and below. Although not shown in the drawing, the light source for WDM optical communication of this embodiment naturally has external modulators MOD2 and MODn and modulator drivers DS2 and DSn corresponding to Ch2 and Chn.
[0015]
Optical signals of wavelengths λ1 to λn output from the respective light source substrates Ch1 to Chn are given to the multiplexer 1. The multiplexer 1 combines these optical signal outputs over all channels to obtain an optical multiplexed signal. This optical multiplexed signal is given to the dispersion generator 2 at the next stage.
[0016]
The dispersion generator 2 generates chromatic dispersion for the optical multiplexed signal from the multiplexer 1. The dispersion generator 2 can be configured using, for example, a dispersion compensating fiber (DCF), a chirped fiber Bragg grating (CFBG), or the like. Details of the configuration of the dispersion generator 2 will be described later. The optically multiplexed signal wavelength-dispersed in this way is supplied to the next-stage light receiver 3.
[0017]
The light receiver 3 converts the wavelength multiplexed optical multiplexed signal into an electrical signal. Therefore, the light receiver 3 includes a photoelectric conversion element. By this photoelectric conversion element, the optical signal is subjected to power-current conversion. The light receiver 3 further has a resistor for performing current-voltage conversion. In the optical receiver 3, the superimposed signal generation circuits CW1 to CWn demodulate the sine waves of the angular velocities (ω1 to ωn) intensity-modulated for the respective channels and multiplex the electric signals (voltages) for n channels. Is output as
[0018]
The amplifier 4 amplifies the electric signal converted by the light receiver 3. The output of the amplifier 4 is supplied to n phase difference detectors P1 to Pn. Each of these phase difference detectors includes a band pass filter BPF, a mixer MIX, and a low pass filter LPF. For example, the phase difference detector P1 includes a band pass filter BPF1, a mixer MIX1, and a low pass filter LPF1. It should be noted that the light receiver 3 and the amplifier 4 may be integrated, for example, like a transimpedance pin-PD amplifier.
[0019]
The band pass filter BPF extracts a sine wave having an angular velocity (ω1 to ωn) predetermined for its own channel from the electrical signal multiplexed for n channels. The mixer MIX mixes (multiplies) the sine wave of the angular velocity (ω1 to ωn) generated by the superimposed signal generation circuit CW of its own channel with the output of the bandpass filter BPF. As a result, the mixer MIX outputs a component whose angular velocity is doubled and a DC component. These components are given to the low-pass filter LPF. The low-pass filter LPF passes only the DC component.
[0020]
Thus, each phase difference detector outputs a direct current component relating to its own channel. N comparators R1 to Rn are connected to the phase difference detectors P1 to Pn in a one-to-one correspondence with each other. Therefore, the direct current component which is the output of each phase difference detector P1-Pn is given to the corresponding comparators R1-Rn. These comparators R1 to Rn compare the output of the corresponding low-pass filter LPF with a reference voltage determined in advance for each channel. Then, the comparison result is used as a control signal and fed back to the temperature control circuits TEC1 to TECn of each channel.
[0021]
The operation of the first embodiment will be described below. In FIG. 1, n light sources LD1 to LDn oscillate optical signal outputs of wavelengths λ1 to λn, respectively. At this time, the superimposed signal generation circuits CW1 to CWn output optical signal outputs of the respective wavelengths (λ1 to λn) with sine waves of angular frequencies (ω1 to ωn) determined in advance for each channel, that is, SINω1t to SINωnt. The intensity is modulated. A part of the intensity-modulated optical signal output is separated by the couplers (CPL1 to CPLn) for each channel and sent to the multiplexer 1. The multiplexer 1 combines a part of this optical signal output over all channels to obtain an optical multiplexed signal.
[0022]
Here, the configuration and principle of the dispersion generator 2 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 2A is a diagram showing a configuration of the dispersion generator. FIG. 2B is a diagram showing the characteristics, where the horizontal axis represents the wavelength λ and the vertical axis represents the delay time Td. In this embodiment, a case where CFBG is used as a dispersion generator will be described as an example.
[0023]
The dispersion generator 2 includes a circulator 21 and a CFBG 22. For example, when the circulator 21 has three apertures A, B, and C as shown in the figure, the optical signal input to the aperture A is output to the aperture B, and the optical signal input to the aperture B is Output to the opening C.
[0024]
The CFBG 22 is an optical fiber in which a large number of portions having a large refractive index and a small portion are repeatedly formed at a minute interval in a diffraction grating shape in the length direction in the core portion of the optical fiber. Suppose now that this CFBG 22 is connected to the opening B of the circulator 21. Furthermore, it is assumed that the minute interval of the diffraction grating of the CFBG 22 increases as the distance from the opening B increases.
[0025]
Assume that two optical signals having wavelengths λ1 and λ2 (λ1 <λ2) are input to the aperture A of the dispersion generator 2 having the above configuration. At that time, the λ1, λ2, and the two optical signals output from the aperture B to the CFBG 22 are reflected by a diffraction grating-like portion formed in the CFBG 22. Since the minute interval of the diffraction grating pattern increases as the distance from the aperture B increases, the signal with the wavelength λ2 is delayed more than the signal with the wavelength λ1 and returns to the aperture B. FIG. 2B shows the relationship between the wavelength and the delay time. It will be understood that the delay time Td increases as the wavelength λ increases.
[0026]
The optical multiplexed signal wavelength-dispersed by the dispersion generator 2 is converted into an electric signal by the light receiver 3, further amplified by the amplifier 4, and sent to the phase difference detectors P1 to Pn. When this optical multiplexed signal is converted into an electrical signal by the light receiver 3, the same result is obtained as when the optical signals of wavelengths λ1 to λn are also detected at the same time. Therefore, in the light receiver 3, a multiplexed electric signal in which n sine waves of the outputs SINω1t to SINωnt of the superimposed signal generation circuit CW are multiplexed is obtained. However, as described above, the delay time generated depending on the wavelength of the optical signal of each channel in the dispersion generator 2 is different. Therefore, the absolute phase of θ1 to θn is added to the optical signal of each channel. As a result, the output of the light receiver 3 becomes a multiplexed electric signal that is SIN (ω1t + θ1) to SIN (ωnt + θn).
[0027]
Each band pass filter (BPF1 to BPFn) extracts a sine wave having an angular velocity (ω1 to ωn) determined in advance for its own channel. Hereinafter, for convenience of explanation, explanation will be limited to Ch1. The electrical signal that has passed through the bandpass filter BPF1 is a signal approximated to SIN (ω1t + θ1). Here, θ1 is a value representing the delay time generated in the optical signal Ch1 by the dispersion generator 2 in absolute phase, and the relationship θ1 = 2π · Td / λ1 is established.
[0028]
The mixer MIX1 is provided with a signal approximated to SIN (ω1t + θ1) from the bandpass filter BPF1, and further with SINω1t from the superimposed signal generation circuit CW1. The mixer MIX1 mixes (multiplies) these. As a result, the mixer MIX1 outputs two components of SIN (2ω1t + θ1) and SINθ1 as main components. Here, for simplicity of explanation, it is assumed that the output of the mixer MIX1 is normalized to 1 by adjusting the amplitude. The low-pass filter LP1 that has received the two principal components passes only SINθ1. This SINθ1 is a level signal approximated to a direct current, and the level depends on the delay time Td1 of the wavelength λ1 of the optical signal of Ch1. The output of the low-pass filter LP1 is given to the comparator R1 as a level signal.
[0029]
The comparator R1 compares this level signal with a predetermined reference voltage Vr1. The reference voltage Vr1 is set to a level signal value corresponding to the delay time Td1 (FIG. 2B), that is, SINθ1 = SIN (2π · Td1 / λ1). The output of the comparator R1 is fed back to the temperature control circuit TEC1 as a control signal. Specifically, the temperature control circuit TEC1 operates as follows.
[0030]
When the level signal is smaller than the reference voltage Vr1 (point a in FIG. 2B), the temperature control circuit TEC1 controls the light source LD1 to decrease the oscillation frequency and increase the wavelength λ1 by Δλ. As a result, the delay time Td1 increases by ΔTd and moves toward the point c in FIG. On the other hand, when the level signal is higher than the reference voltage Vr1 (point b in FIG. 2B), the oscillation frequency of the light source LD1 is increased and the wavelength λ1 is controlled to decrease by Δλ. As a result, the delay time Td1 decreases by ΔTd and moves toward the point c in FIG.
[0031]
In this way, the wavelength of the optical signal output of the Ch1 light source LD1 is automatically controlled to λ1. As an actual experimental value, when Ch1 (λ1; 1.55 μm), the frequency of the superimposed signal generation circuit is 100 MHz, and the dispersion characteristic of the dispersion generator 2 is about 1000 pSec / nm, the comparator when λ1 changes by 1 pm The output fluctuation of R1 was about 1 mV. Similarly, the wavelengths of the light sources (LD2 to LDn) up to the following CH2 to CHn are also automatically controlled.
[0032]
As described above, the output wavelengths of the light sources LD1 to LDn are controlled based on the delay time generated by the dispersion generator 2. For this reason, it is not necessary to select the wavelength of the light source in a comb-like manner, and it is possible to select continuously and arbitrarily. Even if a delay time error occurs between the output wavelengths of the light sources LD1 to LDn due to an accuracy error of each component, it is easily achieved by individually adjusting the reference voltages applied to the comparators R1 to Rn. The error can be absorbed.
[0033]
Since a Mach-Zehnder type filter as conventionally used is not required, temperature control required for dithering is not required. As a result, there is no effect due to temperature changes on the peripheral devices. And since an expensive component part is not required compared with a prior art example, it contributes to the cost reduction of an apparatus.
[0034]
Next explained is the second embodiment of the invention. FIG. 3 is a block diagram of a light source for WDM optical communication according to the second embodiment. The light source for WDM optical communication has n light source substrates Ch1 to Chn. Each of these light source substrates generates an optical signal for one channel out of n channels.
[0035]
That is, the light source substrate Ch1 is equipped with a light source LD1 that generates light of wavelength λ1. The light source substrate Ch1 also includes a temperature control circuit TEC1 and a superimposed signal generation circuit CW1. The light source substrate Ch1 further includes an external modulator mod1. The output of the temperature control circuit TEC1 is given to the light source LD1. The optical signal having the wavelength λ1 emitted from the LD1 is given to the external modulator MOD1. At the same time, a part is taken out by the coupler CPL1 and given to the external modulator mod1. The superimposed signal generation circuit CW1 gives a sine wave having a predetermined angular velocity ω1 to the external modulator mod1. The output of the external modulator mod 1 is given to the multiplexer 1.
[0036]
In the first embodiment, the superimposed signal generation circuit CW1 directly modulates the intensity of the light source LD1. On the other hand, in the second embodiment, the coupler CPL1 separates and extracts a part of the optical signal output output from the light source LD1. The extracted optical signal output is externally modulated by the superimposed signal generation circuit CW1 via the external modulator mod1. That is, in the second embodiment, the optical signal output of the light source LD1 is a CW wave (unmodulated wave) that is not intensity-modulated. The light emitted from the light source LD1 is input to the external modulator MOD1 and modulated by the transmission signal, as in the first embodiment.
[0037]
In addition, the light source substrates Ch2 to Chn have the same configuration. Further, although not shown in the figure, the external modulator MOD2 or less MODn and the modulator driver DS2 or less DSn corresponding to Ch2 or less Chn are also the same.
[0038]
Further, the wavelengths given to the multiplexer 1 are multiplexed and input to the dispersion generator, and the subsequent operation is the same as in the first embodiment.
[0039]
In this embodiment, a part of the optical signal output of the light source is separated and extracted by a coupler without directly modulating the intensity. The superposed signal generation circuit externally modulates the separated optical signal output via the external modulators mod1 to modn, so that the oscillation operation of the light source is stabilized and a more stable control effect can be obtained. In addition, it is easy to add this frequency stabilization device to an existing WDM optical communication light source as a retrofit, and it is easy to upgrade the existing equipment.
[0040]
Next explained is the third embodiment of the invention. In this embodiment, the phase difference is not detected for each channel, but the common hardware is used for each channel. A block diagram of the third embodiment is shown in FIG.
[0041]
As shown in FIG. 4, in the light source for WDM optical communication according to the third embodiment, a channel selection unit 8 is connected to the subsequent stage of the light receiver 3 and a delay time detection unit 7 is connected to the subsequent stage. The output of the delay time detector 7 is given to the comparator R1. A reference voltage 9 is further applied to the comparator R1. The output of the comparator R1 is once held in the memory buffer 6. The output of the memory buffer 6 is given to each light source substrate Ch1 to Chn as a control signal for controlling the temperature control circuit TEC of each channel. A sine wave having angular frequencies ω1 to ωn is input to the channel selection unit 8 from the superimposed signal generation circuit mounted on each of the light source substrates Ch1 to Chn. Then, a selection signal that indicates which of the plurality of reference voltages is to be selected is supplied from the channel selection unit 8 to the reference voltage 9.
[0042]
Details of the channel selection unit 8, the delay time detection unit 7, the comparator R1, the reference voltage generation unit 9, and the memory buffer 6 according to the third embodiment will be described below with reference to FIG.
[0043]
The output of the amplifier 4 is input to the channel selector 8. In this channel selector 8, the input from the amplifier 4 is connected to one of a plurality of bandpass filters. That is, the channel selection unit 8 has the same number of bandpass filters as the number of channels from BPF1 to BPFn. A switch SW1 is disposed on the input side of these bandpass filters, and a switch SW2 is disposed on the output side. The switches SW1 and SW2 connect the selected bandpass filter to the amplifier 4 and the delay time detector 7.
[0044]
The channel selection unit 8 has a switch controller 5 for switching the switches SW1 and SW2. The channel selector 8 further includes a switch SW3 for selecting a sine wave given from the plurality of superimposed signal generation circuits CW. The sine wave selected by the switch SW3 is given to the delay time detector 7. Switching of the switch SW3 is also performed by the switch controller 5.
[0045]
The delay time detection unit 7 includes a mixer MIX1 and a low-pass filter LPF1. The mixer MX1 is connected to the outputs of a plurality of bandpass filters BPF. The output of the mixer MX1 is connected to the comparator R1. The reference voltage generator 9 gives 1 of the plurality of reference voltages to the comparator R1. Therefore, the reference voltage generation unit 9 includes a plurality of reference voltages Vr1 to Vrn. Further, a switch SW4 for selecting the reference voltages Vr1 to Vrn is provided. The switch SW4 is switched according to a selection signal given from the switch controller 5.
[0046]
Hereinafter, the switch switching operation will be described. First, when the frequency control of Ch1 is performed, the switch controller 5 connects the switches SW1 and SW2 to the bandpass filter BPF1, the switch SW3 to the superimposed signal generation circuit CW1, and the switch SW4 to the reference voltage Vr1. As a result, a signal wave approximated to SIN (ω1t + θ1) is given to the first input of the mixer MX1. Further, SINω1t is given to the second input of the mixer MX1 from the superimposed signal generation circuit CW1 through the switch SW3. The mixer MIX1 mixes (multiplies) these, and outputs the two components SIN (2ω1t + θ1) and SINθ1 as main components.
[0047]
The output of the mixer MX1 is given to the low pass filter LPF1. The low-pass filter LP1 passes only SINθ1. The output of the low-pass filter LP1 is given to the comparator R1 as a level signal. The comparator R1 compares this level signal with the reference voltage Vr1 given from the reference voltage generator 9. The output of the comparator R1 is fed back to the temperature control circuit TEC1.
[0048]
When the frequency control of Ch1 is thus performed, the switch controller 5 next performs the frequency control of Ch2. Similarly, frequency control of each channel is performed. After frequency control is performed for all channels, the operation returns to Ch1 again and the frequency control operation is repeated. The memory buffer 6 stores the control signal for each channel for one period. That is, the contents of the memory buffer 6 are rewritten when the frequency control is next performed for a certain channel. Since execution of frequency control requires a certain amount of time, the memory buffer 6 is necessary to absorb this time. The above control is based on experience that frequency fluctuation does not occur rapidly and intermittent control is sufficient.
[0049]
As described above, in this embodiment, attention is paid to the fact that the mixer and the low-pass filter included in the n phase difference detectors P1 to Pn are components having the same characteristics in all the channels. Similarly, the comparators R1 to Rn are components having the same characteristics in all channels. Therefore, these common parts are shared by switching between all channels. As a result, the number of parts can be reduced, which can contribute to the cost reduction of the apparatus.
[0050]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Also in this embodiment, the light source for WDM optical communication includes n light source substrates Ch1 to Chn. Here, the light source substrate Ch1 will be described as an example. The light source substrate Ch1 includes a light source LD1 that generates light having a wavelength λ1 and a temperature control circuit TEC1. The optical signal of wavelength λ1 emitted from the light source LD1 is output as the main signal. The light source substrate Ch1 is further mounted with a coupler CPL1 that extracts a part of the optical signal emitted from the light source LD1. That is, in the fourth embodiment, the main signal and the optical signal extracted by the coupler CPL1 are CW light. Hereinafter, the light source substrates Ch2 to Chn have the same configuration.
[0051]
Optical signals taken out by the couplers from the respective light source substrates Ch1 to Chn are given to the optical switch SW5. The optical switch SW5 selects one of the optical signals given from the respective light source substrates Ch1 to Chn and connects it to the external modulator MOD. The external modulator MOD amplitude-modulates the applied CW light. For this reason, a superimposed signal generation circuit Fs is connected to the external modulator MOD.
[0052]
The output of the external modulator MOD is given to the dispersion generator 2 at the next stage. Here, the wavelength-dispersed optical signal is given to the light receiver 3 at the next stage. The optical signal is converted into an electric signal by the light receiver 3, and the electric signal is amplified by the amplifier 4 and then given to the phase difference detector P <b> 1. Since the configuration of the phase difference detector P1 is the same as that in the first or second embodiment, detailed description thereof is omitted.
[0053]
A comparator R1 is connected to the subsequent stage of the phase difference detector P1. A plurality of reference voltages Vr1 to Vrn are supplied to the comparator R1 from the reference voltage generator 9. The output of the comparator R1 is once given to the memory buffer 6 as a control signal and fed back to the temperature control circuits TEC1 to TECn on the respective light source substrates Ch1 to Chn. Since this operation is the same as that described in the third embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
[0054]
Also in the fourth embodiment, the switch controller 5 switches the switches. That is, the switch controller 5 connects the switch SW5 to the light source board Ch1 and the switch SW4 to the reference voltage Vr1 when performing frequency control of Ch1. As a result, as in the third embodiment, frequency control can be performed for each channel.
[0055]
In this embodiment, the external modulator for performing amplitude modulation on the CW light of each channel and the superimposed signal generation circuit Fs are also shared. As a result, the number of parts can be further reduced. Further, the optical switch SW5 to the memory buffer 6 can be configured as one module, which contributes to the downsizing of the device.
[0056]
Next explained is the fifth embodiment of the invention. FIG. 7 shows a block diagram of a light source for WDM optical communication according to this embodiment. The WDM optical communication light source of the fifth embodiment has the same configuration as that of the fourth embodiment. However, the difference is that the frequency controller 10 is connected to the superimposed signal generation circuit Fs. Another difference is that the oscillation frequency of the superimposed signal generation circuit Fs is variable. Furthermore, a difference is that a fixed reference voltage Vref is applied to the comparator R1. Furthermore, in the fifth and subsequent embodiments, it is assumed that the wavelengths of the plurality of light sources are arranged at equal intervals, or are arranged at unequal intervals on a fixed grid interval. On the other hand, in the form up to the fourth embodiment, there is no such restriction between a plurality of wavelengths.
[0057]
The superimposition signal generation circuit Fs supplies a sine wave having a period designated by the frequency controller 10 to the external modulator MOD1 and the mixer MIX1. Hereinafter, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 illustrates the DC output characteristics of the phase difference detector P1. That is, the vertical axis in FIG. 8 represents the output voltage of the phase difference detector P1, and the horizontal axis represents the wavelengths of the light sources LD1 to LDn on the light source substrates Ch1 to Chn.
[0058]
If the slope of the delay characteristic of the dispersion generator 2 is A (psec / nm) and the frequency interval of the light source of each channel is B (nm), the delay time difference between the channels Y = A · B (psec). . Further, as described above, since a sine wave having a fixed period is given to the mixer MIX1, the DC output characteristic of the phase difference detector P1 also becomes a periodic function as shown in FIG. Therefore, by appropriately setting the frequency of the superimposed signal, the period Ts of the superimposed signal and the delay time difference Y (the period of the DC output characteristic of the phase difference detector) can be made equal. At this time, the interval between the DC output characteristics of the phase difference detector P1 and the reference voltage is constant B (nm) regardless of the level of the reference voltage Vref.
[0059]
This is shown in FIG. FIG. 8 shows two types of reference voltages Vref1 and Vref2. It will be understood that the crossing interval between the DC output characteristic of the phase difference detector P1 and the reference voltage is constant B (nm) regardless of the reference voltage. The frequency Fs of the superimposed signal at this time can be expressed by the following equation (1).
Fs = (1 / Ts) = (1 / Y) = 1 * 10 ^ 12 / A · B (Hz)
Formula (1)
[0060]
As described above, in the fifth embodiment, the oscillation frequency of the superimposed signal generation circuit is made variable, and the frequency controller for controlling the oscillation frequency is provided. Then, the frequency of the superimposed signal Fs was set to a specific frequency determined by the wavelength intervals of the plurality of light sources and the period of the group delay characteristic and phase difference detection characteristic of the dispersion generator. Thereby, in the wavelength control process of each channel, the reference voltage given to the comparator R1 can be shared. Furthermore, when changing the wavelength interval of each multiplexed light, it is only necessary to change the frequency of the superimposed signal without resetting the reference voltage for each light individually.
[0061]
FIG. 9 shows another example of the phase difference detector P1 for the fifth embodiment. FIG. 9A is a block diagram showing another example of the phase difference detector P1, and FIG. 9B shows its DC output characteristics.
[0062]
In the DC output characteristic shown in FIG. 8, the interval between the DC output characteristic and the reference voltage is constant regardless of the value of the reference voltage Vref. However, for example, when the reference voltage is Vref2, the amount of change (slope) at the intersection is small. In such a case, the detection sensitivity of the phase difference is deteriorated, and the accuracy of frequency control may be reduced. Therefore, in this modification, a configuration is provided in which the accuracy of control can be made constant regardless of the level of the reference voltage.
[0063]
That is, in the phase difference detector P1 according to this modification, the limiter amplifier LIM1 is disposed at the subsequent stage of the band pass filter BPF. The output of the limiter amplifier LIM1 is input to the mixer MIX1. Further, the phase difference detector P1 inputs the output of the superimposed signal generator Fs to the limiter amplifier LIM2. Then, the output of the limiter amplifier LIM2 is given to the mixer MIX1.
[0064]
In these limiter amplifiers LIM1 and LIM2, the inputted sine wave is converted into a pulse wave of duty 50. These pulse waves are input to the mixer MIX1. As a result of the multiplication of these pulse waves by the mixer MIX1, the output of the mixer MIX1 becomes a rectangular wave as shown in FIG. 9B. This is the output of the phase difference detector P1. Therefore, regardless of the level of the reference voltage, the amount of change (slope) at the intersection point is constant. Therefore, the detection sensitivity of the phase difference is constant, and the accuracy of frequency control is ensured.
[0065]
A further modification of the fifth embodiment will be described with reference to FIG. In this modified example, the inverting switch 11 is arranged at the subsequent stage of the phase difference detector P1. The switch controller 5 also controls the inverting switch 11 together with the optical switch SW5. The inverting switch 11 switches the output side of the output of the low-pass filter LPF and the reference voltage. In this modification, the oscillation frequency of the superimposed signal generation circuit Fs is set to Fs / 2. Further, the output of the superimposed signal generation circuit Fs is given to the limiter amplifier LIM2 via the phase adjuster 12. The phase adjuster 12 delays the output of the superimposed signal generation circuit Fs by a fixed time.
[0066]
In general, an oscillator having a low oscillation frequency is easy to configure, but the higher the oscillation frequency, the more expensive the oscillator and the greater the complexity of the oscillator configuration. Therefore, in this modified example, the frequency of the superimposed signal is halved to reduce the circuit scale. The operation of this modification will be described below with reference to FIG. FIG. 11A is a diagram showing the DC output characteristics of the phase difference detector P1, and FIG. 11B is a waveform diagram for explaining the operation of the inverting switch 11. FIG.
[0067]
First, the reference voltage Vref is determined so as to be in the middle of the amplitude of the phase difference detection voltage characteristic. This is the state indicated by the one-dot chain line in FIG. Next, the phase adjuster 12 adjusts the delay amount so that the intersection of the phase difference detection voltage characteristic and the reference voltage matches the target multiplexed light wavelength. This is the state shown by the solid line in FIG.
[0068]
Here, since the frequency of the superimposed signal generator Fs is halved, as understood from FIG. 11A, the point where the reference voltage Vref intersects in the region where the phase difference detection voltage is increased is an odd channel. For this reason, the points that cross the reference voltage Vref in the region where the phase difference detection voltage is reduced are the stabilization points for the even channels. Therefore, it is necessary to invert the control signal applied to the temperature control circuit TEC between the odd channel and the even channel.
[0069]
Therefore, the switch controller 5 connects the inverting switch 11 to the A side when connecting odd-numbered light source substrates, that is, Ch1, Ch3, Ch5... To the external modulator. On the other hand, when connecting even-numbered light source substrates, that is, Ch2, Ch4, Ch6... To the external modulator, the inverting switch 11 is connected to the B side.
[0070]
As a result, as shown in FIG. 11B, the output voltage of the comparator R1 is determined. For example, when odd channel control is performed, the output of the phase difference detector P1 is applied to the non-inverting input of the comparator R1, and the reference voltage is applied to the inverting input of the comparator R1. Here, for example, when the output frequency of the light source LD is shifted to the longer wavelength side from the stabilization point, the comparator R1 outputs a positive voltage (see FIG. 11B). In response to this, negative feedback is provided to the temperature control circuit TEC. As a result, the temperature control circuit TEC lowers the temperature of the Peltier element arranged immediately below the light source LD. Therefore, the oscillation frequency of the light source LD is increased and the wavelength is shortened.
[0071]
On the other hand, when the output frequency of the light source LD is shifted to the short wavelength side from the stabilization point in the control of the odd channel, the comparator R1 outputs a negative voltage (see FIG. 11B). In response to this, positive feedback is provided to the temperature control circuit TEC. As a result, the temperature control circuit TEC increases the temperature of the Peltier element disposed immediately below the light source LD. Therefore, the oscillation frequency of the light source LD is lowered and the wavelength is lengthened.
[0072]
This is the reverse of the case described above when even channel control is performed. By performing control in this way, it is possible to use the areas on the increasing side and decreasing side of the rectangular wave that is the output of the phase difference detector P1.
[0073]
In this modification, the frequency of the superimposed signal can be halved by using the areas on the increasing side and the decreasing side of the rectangular wave. Therefore, the configuration of the oscillator can be simplified. If an inverting switch is added to an existing system, the wavelength multiplexing interval can be made close to the previous half. In other words, a system that multiplexes twice as many wavelengths as before without changing the configuration of other parts.
[0074]
Finally, another structure of the light source substrate will be described with reference to FIG. This configuration uses the backward emission light of the light source LD. That is, the light source LD mounted on each light source substrate emits front light and back light. The front light is output as it is as the main signal.
[0075]
On the light source substrate, a lens for condensing the backlight is disposed. The back light collected by this lens is coupled to the fiber FB. This fiber FB is guided to the optical switch SW. According to this configuration, the coupler CPL is not necessary. For this reason, the effect that the loss does not occur in the main signal can be obtained. In addition, when a polarization-dependent device such as an LN modulator is connected after the light source LD, an expensive constant polarization coupler is required as a coupler.
[0076]
Although the wavelength division multiplexing light source has been described above, the present invention is not limited to the wavelength division multiplexing light source. Even when n = 1, the present invention can be applied in the same manner as described above. Moreover, although the above description demonstrated limited to the structure provided with a circulator and CFBG22 as a dispersion | distribution generator, this invention is not limited to such a structure. Any element having chromatic dispersion characteristics may be used, and for example, a dispersion compensating fiber used for compensating chromatic dispersion generated in an optical communication network may be used.
[0077]
Further, the superimposed signal generation circuit has been described as a part that modulates the intensity of the output of the light source with a sine wave having a predetermined angular velocity (ω1 to ωn) for each channel. It is not limited. The intensity modulation may be any marker that can identify the output of the light source for each channel. For example, it may be a pulse signal having a different repetition frequency for each channel. However, the phase detector in this case needs to detect a positional deviation of pulse signals having different repetition frequencies for each channel.
[0078]
If the number of channels of the optical switch and the number of reference voltages are set in advance, it is easy to increase the number of multiplexing later. In addition, the number of multiplexing can be easily added.
[0079]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the present invention, the output wavelength of the light source is controlled based on the delay time generated by the dispersion generator. For this reason, it is not necessary to select the wavelength of the light source in a comb-like manner, and it is possible to select continuously and arbitrarily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a light source for WDM optical communication according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration and principle of a dispersion generator.
FIG. 3 is a block diagram of a light source for WDM optical communication according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a light source for WDM optical communication according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing details of a third embodiment.
FIG. 6 is a block diagram of a light source for WDM optical communication according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram of a light source for WDM optical communication according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating output characteristics of a phase difference detector.
FIG. 9 is a block diagram showing another example of a phase difference detector and output characteristics.
FIG. 10 is a diagram showing a modified example of the fifth embodiment.
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the modified example shown in FIG. 10;
FIG. 12 is a block diagram illustrating another example of a light source substrate.
[Explanation of symbols]
1 multiplexer
2 Dispersion generator
3 Receiver
4 Amplifier
5 Switch controller
6 Memory buffer
10 Frequency controller
11 Reverse switch
BPF1 to BPFn Bandpass filter
Ch1 to Chn Light source board
CPL1-CPLn coupler
DS1-DSn modulator driver
LD1 to LDn Light source
LPF1 to LPFn Low pass filter
MIX1-MIXn mixer
MOD1-MODn External modulator
P1-Pn phase difference detector
R1-Rn comparator
TEC1 to TECn Temperature control circuit
Vr1 to Vrn Reference voltage

Claims (6)

被変調光を出力する光源と、
この光源の出力光を任意に設定された一定の角速度で強度変調する重畳信号発生回路と、
前記重畳信号発生回路で強度変調された光信号が入力され、この光信号の波長に応じた遅延を生じさせる分散発生器と、
前記分散発生器に入力する前記光信号と、前記分散発生器から出力する光信号の位相差を検出する位相差検出器と、
前記位相差が所定の基準値になるように、前記光源の出力光の波長を制御する制御回路を備えたことを特徴とする、光源の周波数安定化装置。
A light source that outputs the modulated light;
A superimposed signal generation circuit that modulates the intensity of the output light of the light source at an arbitrarily set constant angular velocity;
A dispersion generator that receives an optical signal intensity-modulated by the superimposed signal generation circuit and generates a delay according to the wavelength of the optical signal;
A phase difference detector for detecting a phase difference between the optical signal input to the dispersion generator and an optical signal output from the dispersion generator;
A frequency stabilization device for a light source, comprising a control circuit for controlling a wavelength of output light of the light source so that the phase difference becomes a predetermined reference value.
固有の波長の被変調光を出力する複数の光源と、
各光源の出力光をそれぞれ互いに異なる角速度で強度変調する重畳信号発生回路と、
前記重畳信号発生回路で強度変調された光信号が入力され、これらの光信号を合波する合波器と、
この合波器の出力が入力され、それぞれの光信号の波長に応じた遅延を生じさせる分散発生器と、
前記分散発生器に入力する前記光信号と、前記分散発生器から出力する光信号の位相差を検出する位相差検出器と、
前記位相差が所定の基準値になるように、前記光源の出力光の波長を制御する制御回路を備えたことを特徴とする、光源の周波数安定化装置。
A plurality of light sources that output modulated light of a specific wavelength;
A superimposed signal generation circuit that modulates the intensity of the output light of each light source at a different angular velocity;
An optical signal whose intensity is modulated by the superimposed signal generation circuit is input, and a multiplexer that multiplexes these optical signals;
A dispersion generator that receives the output of the multiplexer and generates a delay according to the wavelength of each optical signal;
A phase difference detector for detecting a phase difference between the optical signal input to the dispersion generator and an optical signal output from the dispersion generator;
A frequency stabilization device for a light source, comprising a control circuit for controlling a wavelength of output light of the light source so that the phase difference becomes a predetermined reference value.
請求項1または請求項2に記載の光源の周波数安定化装置において、前記位相差検出器は、
前記分散発生器に入力する光信号と、前記分散発生器から出力する信号とを混合するミキサと、
このミキサの出力から位相差成分を抽出するフィルタと、
このフィルタの出力と、前記各光源の周波数毎に予め設定した基準値とを比較して、その差分を、前記光源の出力する被変調光の波長を制御する制御信号として出力することを特徴とする、光源の周波数安定化装置。
The frequency stabilization device for a light source according to claim 1 or 2, wherein the phase difference detector includes:
A mixer for mixing the optical signal input to the dispersion generator and the signal output from the dispersion generator;
A filter that extracts a phase difference component from the output of the mixer;
The output of the filter is compared with a reference value preset for each frequency of each light source, and the difference is output as a control signal for controlling the wavelength of the modulated light output from the light source. A frequency stabilization device for the light source.
請求項2記載の光源の周波数安定化装置において、前記位相差検出器は、
前記分散発生器の出力が与えられ、前記各角速度で強度変調された複数の出力光を分離して取り出す複数のバンドパスフィルタと、
これら複数のバンドパスフィルタの出力を選択して前記ミキサに与えるスイッチと、
前記分散発生器に入力する信号と、前記スイッチから出力する信号とを混合するミキサと、
このミキサの出力から位相差成分を抽出するフィルタと、
このフィルタの出力と前記各光源の周波数毎に予め設定した基準値とを比較して、その差分を、前記各光源の出力する被変調光の波長を制御する制御信号として出力することを特徴とする光源の周波数安定化装置。
The frequency stabilization device for a light source according to claim 2, wherein the phase difference detector includes:
A plurality of bandpass filters which are provided with outputs of the dispersion generator and separate and extract a plurality of output lights intensity-modulated at the respective angular velocities;
A switch for selecting the outputs of the plurality of bandpass filters and supplying the same to the mixer;
A mixer for mixing a signal input to the dispersion generator and a signal output from the switch;
A filter that extracts a phase difference component from the output of the mixer;
The output of this filter is compared with a reference value preset for each frequency of each light source, and the difference is output as a control signal for controlling the wavelength of the modulated light output from each light source. A frequency stabilization device for the light source.
固有の波長の被変調光を出力する複数の光源と、
これら複数の光源の出力を選択するスイッチと、
このスイッチの出力を所定の角速度で強度変調する重畳信号発生回路と、
この重畳信号発生回路の出力が入力され、それぞれの光信号の波長に応じた遅延を生じさせる分散発生器と、
前記分散発生器に入力する前記光信号と、前記分散発生器から出力する光信号の位相差を検出する位相差検出器と、
前記位相差が所定の基準値になるように、前記光源の出力光の波長を制御する制御回路を備えたことを特徴とする、光源の周波数安定化装置。
A plurality of light sources that output modulated light of a specific wavelength;
A switch for selecting the output of these light sources,
A superimposed signal generation circuit for intensity-modulating the output of the switch at a predetermined angular velocity;
A dispersion generator that receives the output of the superimposed signal generation circuit and generates a delay according to the wavelength of each optical signal;
A phase difference detector for detecting a phase difference between the optical signal input to the dispersion generator and an optical signal output from the dispersion generator;
A frequency stabilization device for a light source, comprising a control circuit for controlling a wavelength of output light of the light source so that the phase difference becomes a predetermined reference value.
請求項4または請求項5に記載の光源の周波数安定化装置において、
前記スイッチは、前記複数の光源ないし前記複数のバンドパスフィルタの個数よりも多い入力側および出力側の端子を有し、
かつ、前記位相差検出器は、前記複数の光源ないし前記複数のバンドパスフィルタの個数よりも多い基準電圧を有することを特徴とする、光源の周波数安定化装置。
In the frequency stabilization apparatus of the light source of Claim 4 or Claim 5,
The switch has more input side and output side terminals than the number of the plurality of light sources or the plurality of band pass filters,
The phase difference detector has a reference voltage larger than the number of the plurality of light sources or the plurality of bandpass filters.
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