JP2000089264A - Reference generating device for wideband light frequency - Google Patents

Reference generating device for wideband light frequency

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JP2000089264A
JP2000089264A JP25627898A JP25627898A JP2000089264A JP 2000089264 A JP2000089264 A JP 2000089264A JP 25627898 A JP25627898 A JP 25627898A JP 25627898 A JP25627898 A JP 25627898A JP 2000089264 A JP2000089264 A JP 2000089264A
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optical
light
frequency
pulse train
output
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JP25627898A
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Hiroki Takei
弘樹 武居
Fumihiko Yamamoto
文彦 山本
Tsuneo Horiguchi
常雄 堀口
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate the reference of light frequencies over a frequency band exceeding the gain band of a light amplifier. SOLUTION: This device is provided with a master laser 1 generating continuous lights becoming the reference of light frequencies, an optical branching means 2 branching the continuous lights from the laser 1, a light frequency sweeping device 3 outputting a light pulse train having frequencies which are time sequentially different based on continuous lights from one output port of the optical branching means 2, an optical multiplexing means 5 multiplexing the light pulse train and continuous lights from other output port of the means 2, a nonlinear optical medium 6 generating lights having comb-shaped frequency spectra having intervals equivalent to differences among light frequencies of the continuous frequencies from the laser 1 and the light frequency of the light pulses in respective light pulses among the light pulse train by inputting output lights from the means 5 and a light output means outputting lights to be generated in the medium 6.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、広帯域光周波数基
準発生装置に関する。詳しくは、光波の高精度な周波数
基準を発生させる技術に関する。
The present invention relates to a broadband optical frequency reference generator. More specifically, the present invention relates to a technique for generating a high-precision frequency reference for light waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の光周波数掃引装置を図12に示す
(特願平4−36181号)。同図に示すように、絶対
周波数の安定化されたマスターレーザ1から出力される
連続光をパルス切りだし用光スイッチ21によりパルス
化し、その光パルスを内部に光遅延線23、光増幅器2
4、光周波数シフタ26、光スイッチ27を含み光の入
力ポート22と出力ポート28を持つ光リング回路内を
周回させることにより、出力ポート28から光周波数シ
フタの周波数シフト幅Δfのステップで離散的に周波数
掃引された光パルス列が得られる。
2. Description of the Related Art A conventional optical frequency sweep apparatus is shown in FIG. 12 (Japanese Patent Application No. 4-36181). As shown in the drawing, continuous light output from the master laser 1 whose absolute frequency is stabilized is pulsed by a pulse cutting optical switch 21 and the light pulse is internally provided in an optical delay line 23 and an optical amplifier 2.
4. By circulating in an optical ring circuit including an optical frequency shifter 26 and an optical switch 27 and having an optical input port 22 and an output port 28, the optical frequency shifter is discretely shifted from the output port 28 in steps of the frequency shift width Δf of the optical frequency shifter. An optical pulse train whose frequency has been swept is obtained.

【0003】この光パルス列は、光波の絶対周波数計測
や波長多重(WDM)通信網における光周波数基準とし
ての応用が期待されている。この光周波数掃引装置の周
波数掃引幅は光パルスの光リング回路内での周回回数に
比例する。この周回回数は、光リング回路中の光増幅器
24から周回毎に放出される自然放出光(ASE)雑音
により制限される。
[0003] This optical pulse train is expected to be applied as an optical frequency reference in an absolute frequency measurement of a light wave or a wavelength division multiplexing (WDM) communication network. The frequency sweep width of the optical frequency sweep device is proportional to the number of times the optical pulse circulates in the optical ring circuit. The number of rounds is limited by spontaneous emission (ASE) noise emitted from the optical amplifier 24 in the optical ring circuit every round.

【0004】この自然放出光雑音を除去し、周回回数を
増大させるため、光リング回路に光バンドパスフィルタ
(BPF)25を挿入する構成が提案されている(特願
平4−262154号)。この構成によれば周波数掃引
幅は増大するが、バンドパスフィルタ25の透過帯域幅
により制限され、−120MHzのAOS及び5nmの
バンドパスフィルタを用いた場合、約100GHzがそ
の限界であった(参考文献:K.Shimizu etal., IEEE J.
Quantum Electron., Vol.31, No.6, pp.1038-1046, 19
95)。
In order to eliminate the spontaneous emission optical noise and increase the number of rounds, a configuration has been proposed in which an optical bandpass filter (BPF) 25 is inserted into an optical ring circuit (Japanese Patent Application No. 4-262154). According to this configuration, the frequency sweep width increases, but is limited by the transmission bandwidth of the bandpass filter 25, and when the AOS of -120 MHz and the bandpass filter of 5 nm are used, the limit is about 100 GHz (reference). References: K. Shimizu etal., IEEE J.
Quantum Electron., Vol. 31, No. 6, pp. 1038-1046, 19
95).

【0005】また、前期光リング回路中を周回する光パ
ルスの偏波状態変動に起因する周回回数の不安定性を抑
圧するために、図12の構成において光リング回路内に
デポラライザを挿入した構成(特願平8−305366
号)や、図13に示すように、内部にFaradyRo
tator(FR27)を含むFabry−Perot
Etalon構成(特願平9−340338号)も提
案されている。
Further, in order to suppress the instability of the number of rounds caused by the fluctuation of the polarization state of the optical pulse circulating in the optical ring circuit, a depolarizer is inserted in the optical ring circuit in the configuration of FIG. Japanese Patent Application No. 8-305366
No.), and as shown in FIG.
Fabry-Perot containing tattor (FR27)
An Etalon configuration (Japanese Patent Application No. 9-340338) has also been proposed.

【0006】更に周波数掃引幅を増大するために、光リ
ング回路中のバンドパスフィルタとして動的に制御可能
な波長可変BPFを用い、その透過中心周波数を周回す
る光パルスの周波数変化に同期して変化させる広帯域光
周波数掃引装置が提案されている(特願平4−2621
55号)。本方式により1THzを越える飛躍的な周波
数掃引幅の拡大が報告されている(武居他、98年度電
子情報通信学会ソサイエティ大会発表予定)。
In order to further increase the frequency sweep width, a dynamically controllable wavelength tunable BPF is used as a bandpass filter in an optical ring circuit, and is synchronized with a frequency change of an optical pulse orbiting its transmission center frequency. A variable-bandwidth optical frequency sweeping device has been proposed (Japanese Patent Application No. 4-2621).
No. 55). It has been reported that this method dramatically expands the frequency sweep width exceeding 1 THz (Takei et al., To be announced at the 1998 IEICE Society Conference).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし上記広帯域光周
波数掃引装置においても、その周波数掃引幅は光リング
回路内の光増幅器の利得帯域により制限される。本発明
は、上記の問題点に鑑みて、光増幅器の利得帯域を越え
る周波数帯域にわたり光周波数基準を発生させることを
目的とする。
However, even in the above-mentioned broadband optical frequency sweep device, the frequency sweep width is limited by the gain band of the optical amplifier in the optical ring circuit. The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to generate an optical frequency reference over a frequency band exceeding a gain band of an optical amplifier.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の請求項1に係る広帯域光周波数基準発生装置は、光
周波数基準となる連続光を発するマスターレーザと、前
記マスターレーザからの連続光を分岐する光分岐手段
と、前記光分岐手段のひとつの出力ポートからの連続光
をもとに時系列的に異なる光周波数をもつ光パルス列を
出力する光周波数掃引装置と、前記光パルス列と前記光
分岐手段の他の出力ポートからの連続光を合波する光合
波手段と、前記光合波手段からの出力光を入力すること
により、前記光パルス列中の各光パルスにおいて、前記
マスターレーザからの連続光の光周波数と光パルスの光
周波数との差に等しい間隔のくし状の周波数スペクトル
を持つ光を発生する非線形光学媒質と、前記非線形光学
媒質において発生する光を出力する光出力手段とを備え
ることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a broadband optical frequency reference generator which emits a continuous light serving as an optical frequency reference, and a continuous light from the master laser. An optical frequency sweeping device that outputs an optical pulse train having different optical frequencies in a time series based on continuous light from one output port of the optical branching device, and the optical pulse train and the optical pulse train. Optical multiplexing means for multiplexing continuous light from another output port of the optical branching means, and by inputting output light from the optical multiplexing means, for each optical pulse in the optical pulse train, A nonlinear optical medium that generates light having a comb-like frequency spectrum with an interval equal to the difference between the optical frequency of the continuous light and the optical frequency of the optical pulse; Characterized in that it comprises an optical output means for outputting the light.

【0009】上記目的を達成する本発明の請求項2に係
る広帯域光周波数基準発生装置は、請求項1において、
前記非線形光学媒質中でのくし状の光周波数スペクトル
発生を顕著にするために、前記マスターレーザからの連
続光の光強度を増幅する光増幅器と、前記光パルス列の
光強度を増幅する光増幅器を備えることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a broadband optical frequency reference generator according to the first aspect of the present invention.
An optical amplifier that amplifies the light intensity of the continuous light from the master laser and an optical amplifier that amplifies the light intensity of the optical pulse train in order to remarkably generate a comb-like optical frequency spectrum in the nonlinear optical medium. It is characterized by having.

【0010】上記目的を達成する本発明の請求項3に係
る広帯域光周波数基準発生装置は、請求項1おいて得ら
れるそれぞれ異なるくし状のスペクトルを持つ光パルス
列から各パルスが単一の周波数のみを持つ光パルス列を
生成することを目的とし、前記光出力手段からの出力光
を入力することにより、前記出力光の周波数成分のう
ち、特定の周波数帯域の成分のみを選択して出力する光
バンドパスフィルタを備えることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a broadband optical frequency reference generator according to the present invention, wherein each pulse has only a single frequency from an optical pulse train having a different comb-shaped spectrum obtained in the first aspect. An optical band for selecting and outputting only a specific frequency band component among the frequency components of the output light by inputting the output light from the optical output means for the purpose of generating an optical pulse train having It is characterized by having a pass filter.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】〔実施例1〕本発明の基本構成で
ある第1の実施例を図1に示す。同図に示すように、マ
スターレーザ1から出力された連続光は光分岐素子2に
より2分岐され、一方は光周波数掃引装置3に入力さ
れ、周波数掃引された光パルス列4を出力する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [Embodiment 1] FIG. 1 shows a first embodiment which is a basic configuration of the present invention. As shown in FIG. 1, continuous light output from a master laser 1 is split into two by an optical splitter 2, one of which is input to an optical frequency sweeping device 3 and outputs a frequency-swept optical pulse train 4.

【0012】尚、この光パルス列4は、後に述べる時系
列的に異なるくし状の周波数スペクトルを持つ光パルス
列と区別するために、また本方式による光周波数基準生
成のオリジナルの周波数情報であることから、第1の帯
域の単色光周波数掃引光パルス列4と表記する。前記光
パルス列4は、マスターレーザ1からの連続光のうち光
分岐素子2により分岐された他方と光合波素子5により
合波された後、3次の非線形性を有する非線形光学媒質
6に入力される。
The optical pulse train 4 is used to distinguish it from an optical pulse train having a comb-like frequency spectrum that is different in time series, which will be described later, and because it is original frequency information generated by the optical frequency reference according to the present method. , And a monochromatic light frequency sweep light pulse train 4 in the first band. The optical pulse train 4 is multiplexed by the optical multiplexing element 5 with the other of the continuous light from the master laser 1 that has been branched by the optical branching element 2, and is then input to a nonlinear optical medium 6 having a tertiary nonlinearity. You.

【0013】前記非線形光学媒質6を介した前記マスタ
ーレーザ1の出力光と前記第1の帯域の単色光周波数掃
引光パルス列4との非線形相互作用により、時系列的に
異なるくし状スペクトルを持つ光パルス列、即ち、時分
割多重くし状周波数光パルス列7が出力される。以下に
前記非線形相互作用について簡単に説明する。一般に3
次の非線形光学媒質6中での四光波混合は次の位相周波
数条件の成立する光波間で起こる。
Light having a comb-like spectrum that varies in time series due to nonlinear interaction between the output light of the master laser 1 via the nonlinear optical medium 6 and the monochromatic light frequency sweeping light pulse train 4 in the first band. A pulse train, that is, a time-division multiplex comb frequency light pulse train 7 is output. Hereinafter, the nonlinear interaction will be briefly described. Generally 3
The next four-wave mixing in the nonlinear optical medium 6 occurs between light waves satisfying the following phase frequency condition.

【0014】k3+k4=k1+k23+f4=f1+f2 ここで、ki,fi(i=1〜4)は各光波の位相定数及
び周波数を表す。これら四光波の周波数関係を示したの
が図2である。周波数f1,f2の光子1個づつが消滅
し、f3=2f1−f2及びf4=2f2−f1の周波数を持
つ光子がそれぞれ1個づつ生成する。生成した光子の強
度が十分強い場合には、f1とf3と、f2とf4といった
更に高次のサイドバンド間でも同様の四光波混合が起こ
る。
[0014] k 3 + k 4 = k 1 + k 2 f 3 + f 4 = f 1 + f 2 , where, k i, f i (i = 1~4) represent the phase constant and the frequency of each light wave. FIG. 2 shows the frequency relationship of these four light waves. One photon of each of the frequencies f 1 and f 2 disappears, and one photon having a frequency of f 3 = 2f 1 −f 2 and f 4 = 2f 2 −f 1 is generated one by one. When the intensity of the generated photon is sufficiently strong, the f 1 and f 3, the same four-wave mixing occurs even between more such f 2 and f 4 higher-order sidebands.

【0015】この様な連鎖的な四光波混合により、非線
形光学媒質の分散が小さく位相条件が満たされる範囲内
であれば、(f2−f1)の周波数間隔のくし状のスペク
トルを生成することが出来る。マスターレーザ1の周波
数をf0、パルス切り出し用光スイッチ17による周波
数シフトをf0、光周波数シフタ22による周波数シフ
トを−Δfとすると、光周波数シフタ22をn回通過し
た後、光周波数掃引装置3から出力される光パルス周波
数fn (-1)は、以下のように表される。ここで肩文字
(−1)は1次の周波数ダウンシフト光パルス列を表
す。
By such a chained four-wave mixing, if the dispersion of the nonlinear optical medium is small and the phase condition is satisfied, a comb-like spectrum having a frequency interval of (f 2 −f 1 ) is generated. I can do it. Assuming that the frequency of the master laser 1 is f 0 , the frequency shift by the pulse cutting optical switch 17 is f 0 , and the frequency shift by the optical frequency shifter 22 is −Δf, after passing through the optical frequency shifter n times, the optical frequency sweeping device The optical pulse frequency f n (−1) output from the third node is expressed as follows. Here, the superscript (-1) represents a primary frequency downshift light pulse train.

【0016】 fn (-1)=fM+f0−nΔf …(1) マスターレーザと、n番目のパルスが式(1)の周波数
を持つ光周波数掃引装置の出力光パルス列との間で上記
のような連鎖的四光波混合が起こることにより、n番目
の光パルスは図3に示すくし状の周波数スペクトルを持
つ。ここで、下式がなりたつ。 fn (k)=fM−k・f0+n(k・Δf) k次のスペクトルは(k・Δf)のステップで周波数シ
フトしていくことが特徴である。
F n (−1) = f M + f 0 −nΔf (1) Between the master laser and the output optical pulse train of the optical frequency sweeping device in which the n-th pulse has the frequency of the formula (1). As a result, the n-th light pulse has a comb-like frequency spectrum as shown in FIG. Here, the following equation is obtained. f n (k) = f M −k · f 0 + n (k · Δf) The feature is that the spectrum of the k-th order is frequency-shifted in steps of (k · Δf).

【0017】その結果、図4に示すように時系列的に異
なったくし状スペクトルを持つ光パルス列が生成する。
図のように−2次までのスペクトルが発生した場合、各
光パルスはfn (-2),fn (-1),fM,fn (+1)の4つの周
波数成分を持つ。それぞれのスペクトル成分の周波数確
度はマスターレーザ周波数の確度と光周波数シフタの周
波数確度によって決まるため、高精度な光周波数基準と
して利用できる。
As a result, as shown in FIG. 4, optical pulse trains having different comb-like spectra in time series are generated.
As shown in the figure, when the spectrum up to the second order is generated, each optical pulse has four frequency components of f n (−2) , f n (−1) , f M , and f n (+1) . Since the frequency accuracy of each spectrum component is determined by the accuracy of the master laser frequency and the frequency accuracy of the optical frequency shifter, it can be used as a highly accurate optical frequency reference.

【0018】〔実施例2〕(自然放出光除去) 第1の実施例に示した基本構成においては、光周波数掃
引装置3から出力される単色光掃引光パルス列4には多
くの自然放出光雑音成分が含まれるため、本光パルス列
とマスターレーザ1からの分岐光との四光波混合の際、
新たに生成したサイドバンド成分が自然放出光雑音に埋
もれて観測不能となる状況が生じる。
[Embodiment 2] (Spontaneous emission light removal) In the basic configuration shown in the first embodiment, a large amount of spontaneous emission noise is contained in the monochromatic sweeping light pulse train 4 output from the optical frequency sweeping device 3. Component, the four-wave mixing between the main light pulse train and the branched light from the master laser 1
A situation arises in which the newly generated sideband component is buried in the spontaneous emission noise and becomes unobservable.

【0019】そこで図5に示す第2の実施例において
は、光周波数掃引装置3から出力される単色光掃引光パ
ルス列4を自然放出光除去用光バンドパスフィルタ9に
通すことにより、不要な自然放出光雑音成分を除去で
き、新たに生成したサイドバンド成分が顕著に観測可能
となる。さらに上記単色光掃引光パルス列4とマスター
レーザ1からの分岐光をそれぞれ光増幅器8により増幅
することで、より高効率な四光波混合が行える。本実施
例においては非線形光学媒質6の一例として非線形光フ
ァイバ10を利用している。
Therefore, in the second embodiment shown in FIG. 5, the monochromatic sweeping light pulse train 4 output from the optical frequency sweeping device 3 is passed through the optical band-pass filter 9 for removing the spontaneous emission light, so that unnecessary natural light is removed. The emitted light noise component can be removed, and the newly generated sideband component can be observed remarkably. Furthermore, by amplifying the monochromatic light sweeping light pulse train 4 and the branch light from the master laser 1 by the optical amplifier 8 respectively, more efficient four-wave mixing can be performed. In this embodiment, a nonlinear optical fiber 10 is used as an example of the nonlinear optical medium 6.

【0020】〔実施例3〕本発明の第3の実施例を図6
に示すように、図1又は図5の構成によって得られた時
分割多重くし状周波数光パルス列7を、帯域選択用光バ
ンドパスフィルタ11を通過させることにより、第2の
帯域の単色光周波数掃引光パルス列12を生成すること
ができる。
[Embodiment 3] FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, the time-division multiplexed comb frequency optical pulse train 7 obtained by the configuration shown in FIG. 1 or FIG. A swept light pulse train 12 can be generated.

【0021】図5の例では、マスターレーザ1からの分
岐光と光周波数掃引装置3から出力される第1の帯域の
単色光周波数掃引光パルス列4の強度を調整し、±2次
以上の高次のスペクトルが発生しない状態でマスターレ
ーザ1と第1の帯域の単色光周波数掃引光パルス列4の
周波数成分を除去する光バンドパスフィルタに通すこと
により、周波数がΔfのステップで+方向にシフトする
光パルス列を得ることが出来る。光分岐素子2により第
1の帯域の単色光周波数掃引光パルス列4を予め分岐し
ておくことにより、周波数掃引幅を等価的に2倍にする
ことが出来る。
In the example shown in FIG. 5, the intensity of the branched light from the master laser 1 and the intensity of the monochromatic light frequency sweeping light pulse train 4 in the first band output from the optical frequency sweeping device 3 are adjusted so as to be higher than ± 2 order. By passing through the master laser 1 and an optical bandpass filter that removes the frequency components of the monochromatic light frequency sweeping light pulse train 4 in the first band in a state where the next spectrum is not generated, the frequency shifts in the positive direction in steps of Δf. An optical pulse train can be obtained. By branching the monochromatic light frequency sweeping light pulse train 4 of the first band in advance by the light splitting element 2, the frequency sweep width can be equivalently doubled.

【0022】〔実施例4〕(多段接続) 本発明の第4の実施例を図7に示すように、第1(また
は第2)および第3の実施例を組み合わせた方法によっ
て得られた第2の帯域の単色周波数の周波数掃引光パル
ス列12を、再びマスターレーザ1からの出力光と合波
し第2の非線形光学媒質6において四光波混合を行う。
すなわち2段階にカスケード接続した四光波混合を行っ
ている。本構成により、より効率良く広帯域の光周波数
基準を生成可能である。こうして得た光パルス列から、
再度第2の実施例の方法で新たな帯域の単色光周波数掃
引光パルス列を生成することも可能である。
[Embodiment 4] (Multi-stage connection) As shown in FIG. 7, a fourth embodiment of the present invention is obtained by a method obtained by combining the first (or second) and third embodiments. The frequency-swept light pulse train 12 of the monochromatic frequency in the second band is multiplexed with the output light from the master laser 1 again, and four-wave mixing is performed in the second nonlinear optical medium 6.
That is, four-wave mixing is performed in a two-stage cascade connection. With this configuration, a broadband optical frequency reference can be generated more efficiently. From the optical pulse train obtained in this way,
It is also possible to generate a monochromatic light frequency sweeping light pulse train of a new band again by the method of the second embodiment.

【0023】その例を以下に説明する、図8(a)に示
すように、第1段目の四光波混合により生成した+1次
のスペクトル成分を持つ第2の帯域の単色光周波数掃引
光パルス列12とマスターレーザ1からの出力光との四
光波混合により+2次のスペクトル成分を発生させる。
これを、図8(b)に示す周波数軸上の位置に帯域選択
用光バンドパスフィルタ11を配置することにより、図
8(c)に示すような第3の域の単色光周波数掃引光パ
ルス列13を生成することが出来る。図7では2段であ
るが、本構成をさらに多段に接続することも可能であ
る。
An example thereof will be described below. As shown in FIG. 8A, a monochromatic light frequency sweeping light pulse train in the second band having a + 1st-order spectral component generated by the first-stage four-wave mixing. A +2 order spectral component is generated by four-wave mixing of the output light from the master laser 12 and the output light from the master laser 1.
By disposing the band-selecting optical bandpass filter 11 at a position on the frequency axis shown in FIG. 8B, a monochromatic light frequency sweeping light pulse train in the third region as shown in FIG. 13 can be generated. Although FIG. 7 shows two stages, the present configuration can be connected in more stages.

【0024】〔実施例5〕(光周波数シンセサイザ) 図9に示す第5の実施例では、第1〜4の実施例に示す
方法によって得られた時分割多重くし状周波数光パルス
列7又は第Nの帯域の単色光周波数掃引光パルス列15
(Nは整数)を被制御光源ユニット16の光周波数基準
として用いるものである。上記第Nの帯域の単色光周波
数掃引光パルス列15は単一の光周波数情報が時分割多
重されているので、特願平4−155254号の方法を
そのまま適用することにより、前記被制御光源の周波数
制御が可能である。一方、時分割多重くし状周波数掃引
光パルス列7を用いて前記被制御光源の周波数制御を行
う方法例を説明する。
Fifth Embodiment (Optical Frequency Synthesizer) In a fifth embodiment shown in FIG. 9, a time-division multiplexed comb-like frequency optical pulse train 7 obtained by the method shown in the first to fourth embodiments or the fifth embodiment will be described. Monochromatic light frequency sweep light pulse train 15 in N band
(N is an integer) is used as an optical frequency reference for the controlled light source unit 16. Since the monochromatic light frequency sweeping light pulse train 15 in the N-th band is obtained by time-division multiplexing of single light frequency information, the method of Japanese Patent Application No. 4-155254 is applied as it is to obtain the controlled light source. Frequency control is possible. On the other hand, an example of a method of controlling the frequency of the controlled light source using the time-division multiplexed comb-like frequency sweeping optical pulse train 7 will be described.

【0025】図10に前記被制御光源ユニットのブロッ
ク図を示す。被制御光源のロッキング目標周波数はk次
のスペクトルのn番目のパルス周波数fN (k)とする。被
制御光源の周波数は温度コントロールのみにより大まか
な周波数調整は可能であるとする。帯域幅Bの電気のバ
ンドパスフィルタ18からの出力信号において、k次以
外の次数のスペクトルとのビート信号が同時刻に出力さ
れると、雑音となり周波数同期動作に悪影響を及ぼす。
FIG. 10 is a block diagram of the controlled light source unit. The locking target frequency of the controlled light source is the n-th pulse frequency f N (k) of the k- th spectrum. It is assumed that the frequency of the controlled light source can be roughly adjusted by only the temperature control. If a beat signal with a spectrum other than the k-th order is output at the same time in the output signal from the electric band-pass filter 18 having the bandwidth B, it becomes noise and adversely affects the frequency synchronization operation.

【0026】そこで同期の目標周波数を下式の関係を満
たすように設定することにより、時間軸上の同一の点で
他の次数のスペクトル成分とのビート信号は電気のバン
ドパスフィルタ通過後には観測されず、前記の問題を回
避できる。 |fN (k)−fM|>k・B/2 …(2) 図11にk=2とした時の前記時分割多重くし状周波数
光パルス列の周波数スペクトルの時間変化を示す。+3
次までのスペクトル成分が観測されており、(2)式が
成立しているとする。
Therefore, by setting the synchronization target frequency so as to satisfy the following equation, the beat signal with the other order spectral component at the same point on the time axis is observed after passing through the electric band-pass filter. However, the above problem can be avoided. | F N (k) −f M |> k · B / 2 (2) FIG. 11 shows the time change of the frequency spectrum of the time-division multiplex comb-like optical pulse train when k = 2. +3
It is assumed that the following spectral components have been observed, and equation (2) holds.

【0027】このとき、電気のバンドパスフィルタ通過
後には、時間軸上において図11に示す2点でビート信
号が観測される。最低次の周波数スペクトル成分と被制
御光源とのビート信号は、時間軸上において光パルスの
入射時刻から最も遅れた点に現れるビート信号であると
認識できる。
At this time, after passing through the electric band-pass filter, beat signals are observed at two points shown in FIG. 11 on the time axis. The beat signal between the lowest-order frequency spectrum component and the controlled light source can be recognized as a beat signal that appears on the time axis at the point that is the latest from the light pulse incident time.

【0028】本信号を前記特願平4−155254号の
方法に適用することにより、被制御光源の周波数制御を
行うことができる。さらに、光パルス列を光分岐素子に
より分岐して複数の被制御光源ユニット16に分配する
ことにより、複数の被制御光源ユニット16の絶対周波
数を同時に安定制御でき、WDM通信網における光源と
して有効である。
By applying this signal to the method of Japanese Patent Application No. 4-155254, the frequency of the controlled light source can be controlled. Further, by dividing the optical pulse train by the optical branching element and distributing it to the plurality of controlled light source units 16, the absolute frequencies of the plurality of controlled light source units 16 can be simultaneously controlled stably, which is effective as a light source in a WDM communication network. .

【0029】[0029]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
広帯域光周波数基準発生装置を用いることにより、広い
周波数帯域にわたる高精度な光周波数基準を時分割多重
された形式で供給することが可能となるため、たとえば
WDM光通信ネットワーク用の光周波数基準として用い
ることにより、より一層の通信の高品質化が出来る効果
がある。
As described above in detail, by using the broadband optical frequency reference generator of the present invention, it is possible to supply a highly accurate optical frequency reference over a wide frequency band in a time division multiplexed form. For example, by using it as an optical frequency reference for a WDM optical communication network, the quality of communication can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の広帯域光周波数基準発生装置の第1の
実施例(請求項1)を示す構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment (claim 1) of a broadband optical frequency reference generator of the present invention.

【図2】四光波混合光の周波数配置を示す構成図であ
る。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a frequency arrangement of four-wave mixing light.

【図3】n番目の出力光パルスの周波数スペクトル図で
ある。
FIG. 3 is a frequency spectrum diagram of an n-th output light pulse.

【図4】時分割多重くし状周波数パルス列図である。FIG. 4 is a time-division multiplexed comb frequency pulse train diagram.

【図5】本発明の広帯域光周波数基準発生装置の第2の
実施例(請求項2)を示す構成図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment (claim 2) of the broadband optical frequency reference generator of the present invention.

【図6】本発明の広帯域光周波数基準発生装置の第3の
実施例(請求項3)を示す構成図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a third embodiment (claim 3) of the broadband optical frequency reference generator of the present invention.

【図7】本発明の広帯域光周波数基準発生装置の第4の
実施例を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the broadband optical frequency reference generator of the present invention.

【図8】第4の実施例における帯域選択用光バンドパス
フィルタの周波数配置例を示す構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a frequency arrangement example of an optical bandpass filter for band selection in a fourth embodiment.

【図9】本発明の広帯域光周波数基準発生装置の第5の
実施例を示す構成図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a fifth embodiment of the broadband optical frequency reference generator of the present invention.

【図10】被制御光源ユニットのブロック図である。FIG. 10 is a block diagram of a controlled light source unit.

【図11】時分割多重くし状周波数パルス列と被制御光
源の周波数ロッキングを示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a time-division multiplex comb frequency pulse train and frequency locking of a controlled light source.

【図12】従来の光周波数基準発生装置である光周波数
掃引装置(リング型)を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an optical frequency sweeping device (ring type) which is a conventional optical frequency reference generating device.

【図13】従来の光周波数基準発生装置である光周波数
掃引装置(FP共振器型)を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an optical frequency sweep device (FP resonator type) which is a conventional optical frequency reference generation device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マスターレーザ 2 光分岐素子 3 光周波数掃引装置 4 単色光周波数掃引パルス列 5 光合波素子 6 非線形光学媒質 7 時分割多重くし状周波数掃引光パルス列 8 光増幅器 9 自然放出光除去用光バンドパスフィルタ 10 非線形光ファイバ 11 帯域選択用光バンドパスフィルタ 12 第2の帯域の単色光周波数掃引光パルス列 13 第3の帯域の単色光周波数掃引光パルス列 14 本発明の広帯域光周波数基準発生装置 15 第Nの帯域の単色光周波数掃引光パルス列 16 被制御光源ユニット 17 光検出器 18 電気のバンドパスフィルタ(BPF) 19 帰還回路 20 被制御光源 21 パルス切り出し用光スイッチ 22 入力ポート 23 光遅延線 24 光増幅器 25 光バンドパスフィルタ(BPF) 26 光周波数シフタ 27 光スイッチ 28 出力ポート 29 同期制御回路 30 光アイソレータ 31 ファラディローテータ(FR) 32 偏光子 33 鏡 34 光増幅利得媒質 35 ファラディローテータミラー(FRM) 36 ポンプ光レーザ 37 ポンプ光用光アイソレータ 38 WDMカプラ Reference Signs List 1 master laser 2 optical branching device 3 optical frequency sweeping device 4 monochromatic optical frequency sweeping pulse train 5 optical multiplexing device 6 nonlinear optical medium 7 time-division multiplexing comb-like frequency sweeping optical pulse train 8 optical amplifier 9 optical band-pass filter for removing spontaneous emission light DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Nonlinear optical fiber 11 Optical bandpass filter for band selection 12 Monochromatic light frequency sweeping light pulse train in second band 13 Monochromatic light frequency sweeping light pulse train in third band 14 Broadband optical frequency reference generator of the present invention 15 Nth Monochromatic light frequency sweeping light pulse train in band 16 Controlled light source unit 17 Photodetector 18 Electric bandpass filter (BPF) 19 Feedback circuit 20 Controlled light source 21 Pulse cutout optical switch 22 Input port 23 Optical delay line 24 Optical amplifier 25 Optical bandpass filter (BPF) 26 Optical frequency shifter 27 Optical switch Pitch 28 output ports 29 synchronization control circuit 30 the optical isolator 31 Faraday rotator (FR) 32 polarizer 33 mirror 34 optical amplifying gain medium 35 Faraday rotator mirror (FRM) 36 pumping light laser 37 pumps Hikari Mitsumochi isolator 38 WDM coupler

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀口 常雄 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2K002 AA02 AB12 BA02 EA10 EA30 HA31  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Tsuneo Horiguchi 3-19-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo F-term in Nippon Telegraph and Telephone Corporation (reference) 2K002 AA02 AB12 BA02 EA10 EA30 HA31

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光周波数基準となる連続光を発するマス
ターレーザと、前記マスターレーザからの連続光を分岐
する光分岐手段と、前記光分岐手段のひとつの出力ポー
トからの連続光をもとに時系列的に異なる光周波数をも
つ光パルス列を出力する光周波数掃引装置と、前記光パ
ルス列と前記光分岐手段の他の出力ポートからの連続光
を合波する光合波手段と、前記光合波手段からの出力光
を入力することにより、前記光パルス列中の各光パルス
において、前記マスターレーザからの連続光の光周波数
と光パルスの光周波数との差に等しい間隔のくし状の周
波数スペクトルを持つ光を発生する非線形光学媒質と、
前記非線形光学媒質において発生する光を出力する光出
力手段とを備えることを特徴とする広帯域光周波数基準
発生装置。
1. A master laser that emits continuous light serving as an optical frequency reference, an optical splitter that splits continuous light from the master laser, and a continuous light from one output port of the optical splitter. An optical frequency sweeping device that outputs an optical pulse train having different optical frequencies in time series, an optical multiplexing unit that multiplexes the optical pulse train and continuous light from another output port of the optical branching unit, and the optical multiplexing unit. By inputting the output light from the optical pulse train, each optical pulse in the optical pulse train has a comb-like frequency spectrum having an interval equal to the difference between the optical frequency of the continuous light from the master laser and the optical frequency of the optical pulse. A nonlinear optical medium that generates light;
And a light output means for outputting light generated in the nonlinear optical medium.
【請求項2】 請求項1記載の広帯域光周波数基準発生
装置において、前記非線形光学媒質中でのくし状の光周
波数スペクトル発生を顕著にするために、前記マスター
レーザからの連続光の光強度を増幅する光増幅器と、前
記光パルス列の光強度を増幅する光増幅器を備えること
を特徴とする広帯域光周波数基準発生装置。
2. The broadband optical frequency reference generator according to claim 1, wherein the intensity of continuous light from the master laser is reduced in order to remarkably generate a comb-like optical frequency spectrum in the nonlinear optical medium. A broadband optical frequency reference generator, comprising: an optical amplifier for amplifying; and an optical amplifier for amplifying the light intensity of the optical pulse train.
【請求項3】 請求項1記載の広帯域光周波数基準発生
装置において、前記光出力手段からの出力光を入力する
ことにより、前記出力光の周波数成分のうち、特定の周
波数帯域の成分のみを選択して出力する光バンドパスフ
ィルタを備えることを特徴とする広帯域光周波数基準発
生装置。
3. The broadband optical frequency reference generator according to claim 1, wherein the output light from the optical output means is input to select only a component of a specific frequency band from the frequency components of the output light. A broadband optical frequency reference generator, comprising: an optical bandpass filter that outputs the output.
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