JP2000244045A - Multi-frequency light source - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は多周波数光源、特
に、入射光源の光周波数を基準にして周波数変換を行
い、時系列上のパルス列として出力する光源に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-frequency light source, and more particularly to a light source that performs frequency conversion with reference to the optical frequency of an incident light source and outputs a time-series pulse train.
【０００２】[0002]
【従来の技術】インターネットに代表される通信情報量
の増大に伴い、光周波数（波長）多重通信システムの研
究が盛んに行なわれており、一部で導入されている。さ
らなる通信量の増加に対応するため、通信チャネル間波
長を狭くし、多重度を増す方向にある。また、波長多重
（ＷＤＭ）通信においては、キャリアの光周波数そのも
のを経路（光パス）情報として利用することで、波長選
択性素子を用いた行路切り換えが可能となる。その実現
により、大容量、かつ、高効率な通信ネットワークの構
築が可能となる。2. Description of the Related Art With the increase in the amount of communication information represented by the Internet, studies on optical frequency (wavelength) multiplex communication systems have been actively conducted, and some of them have been introduced. In order to cope with a further increase in the amount of communication, the wavelength between communication channels is being narrowed and the multiplicity is increasing. In wavelength division multiplexing (WDM) communication, path switching using a wavelength-selective element becomes possible by using the optical frequency of the carrier itself as path (optical path) information. With this realization, a large-capacity and high-efficiency communication network can be constructed.
【０００３】現在、ＷＤＭ（波長多重）通信システムの
信号光周波数として、193.1THzまたは192.5THzを基準チ
ャネルとした等周波数間隔(25GHzまたは100GHz間隔）の
光、もしくは、 25GHzの倍数を間隔とした不等周波数間
隔の光を用いることが提唱されている。[0003] At present, as a signal light frequency of a WDM (wavelength multiplexing) communication system, light having an equal frequency interval (25 GHz or 100 GHz interval) using 193.1 THz or 192.5 THz as a reference channel, or an optical signal having an interval multiple of 25 GHz is used. It has been proposed to use light at equal frequency intervals.
【０００４】光パスの概念を取り入れたＷＤＭ通信シス
テムにおいては、光周波数自身が経路情報を持ち、か
つ、隣り合う周波数の間隔が狭いことから、キャリア光
周波数の厳密制御が不可欠となる。そして、信頼性の高
い通信システム構築のためには、高い周波数精度、安定
性を有する基準光源、及び、周波数精度を保証できる測
定装置が必要となる。更に、それら基準光源、測定装置
を実現する上で、多周波数光源が重要な役割を果たすと
考えられる。In a WDM communication system incorporating the concept of an optical path, since the optical frequency itself has path information and the interval between adjacent frequencies is narrow, strict control of the carrier optical frequency is indispensable. In order to construct a highly reliable communication system, a reference light source having high frequency accuracy and stability, and a measuring device capable of guaranteeing frequency accuracy are required. Further, in realizing the reference light source and the measuring device, the multi-frequency light source is considered to play an important role.
【０００５】等周波数間隔の多周波数光源を得る方法と
しては、光周波数変換器と光遅延素子とを有する光リン
グ回路を用いる方法が考案されている。その原理を以下
に説明する。即ち、基準光源の光をパルス状にして光リ
ング回路中に導入し、繰り返し周回させる。光リング回
路中を周回する光は、周回毎に光周波数変換器の変換周
波数分の周波数シフトを受けるため、周回を繰り返すう
ちに等周波数間隔の光を得ることが可能となる。光リン
グ回路を用いる多周波数光源の周波数帯域は、［周波数
変換器の単位変換周波数］×［周回数］で与えられる。As a method for obtaining a multi-frequency light source at equal frequency intervals, a method using an optical ring circuit having an optical frequency converter and an optical delay element has been devised. The principle will be described below. That is, the light of the reference light source is pulsed, introduced into the optical ring circuit, and repeatedly circulated. Light that circulates in the optical ring circuit undergoes a frequency shift corresponding to the conversion frequency of the optical frequency converter each time the circuit circulates, so that light with equal frequency intervals can be obtained during repetition of the circuit. The frequency band of the multi-frequency light source using the optical ring circuit is given by [unit conversion frequency of frequency converter] × [number of rotations].
【０００６】この光リング回路を用いて多周波数光源を
得る方法は、以下のような特長を有している。 (1) 周波数変換器の周波数シフト量は電気的に制御され
るため、電気的フィードバック回路が有する高い精度を
以て周波数間隔の決定が可能である。また、温度変化に
対しても高い安定性を示す。 (2) 基準光源からの光を周波数シフトさせて新たな光を
作り出すため、高精度に安定化された基準光源一つか
ら、多数の高精度な光源を作り出すことが可能である。
従って、多数の光を個々に安定化させるよりも低コスト
での実現が可能である。 (3) 等周波数間隔で周波数シフトした光が時間軸上のパ
ルス光として出力されるため、タイムスロットを決めて
パルス光を取り出すことで、所望の光周波数の注出が可
能である。図７参照The method for obtaining a multi-frequency light source using this optical ring circuit has the following features. (1) Since the frequency shift amount of the frequency converter is electrically controlled, it is possible to determine the frequency interval with the high accuracy of the electrical feedback circuit. It also shows high stability against temperature changes. (2) Since the light from the reference light source is frequency-shifted to create new light, it is possible to create a number of high-precision light sources from one highly-stabilized reference light source.
Therefore, it can be realized at a lower cost than stabilizing a large number of lights individually. (3) Since light whose frequency is shifted at equal frequency intervals is output as pulse light on the time axis, a desired optical frequency can be extracted by determining a time slot and extracting pulse light. See FIG.
【０００７】等周波数間隔の多周波数光源の一例とし
て、図９に、周波数変換器に音響−光学シフタ(Acousto
-Optical frequency Shifter:AOS) を用いた光リング回
路（例えば、「K.Shimizu, T.Horiguchi,and Y.Koyamad
a, "Frequency translation oflight waves by propaga
tion around an optical ring circuit containing afr
equency shifter: I.Expaeriment," Appl.Opt.32,6718-
6726(1993). 」）を示す。この例では、光リング回路は
ファイバカプラ４、偏波制御器１０、音響−光学型光周
波数シフタ(AOFS)８、光増幅器１２、可変光帯域通過フ
ィルタ１３、光遅延線９、及び、それらを繋ぐ光ファイ
バから構成されている。２は週は巣雨期順光源２の出射
光、１１は制御回路である。FIG. 9 shows an example of a multi-frequency light source having an equal frequency interval.
-Optical frequency shifter (AOS) using an optical ring circuit (for example, "K. Shimizu, T. Horiguchi, and Y. Koyamad
a, "Frequency translation oflight waves by propaga
tion around an optical ring circuit containing afr
equency shifter: I.Expaeriment, "Appl.Opt.32,6718-
6726 (1993). "). In this example, the optical ring circuit includes a fiber coupler 4, a polarization controller 10, an acousto-optic type optical frequency shifter (AOFS) 8, an optical amplifier 12, a variable optical bandpass filter 13, an optical delay line 9, and the like. It consists of connecting optical fibers. Numeral 2 denotes light emitted from the light source 2 in the rainy season, and 11 denotes a control circuit.
【０００８】図９において、周波数基準光源１を出て光
スイッチ３で切り出された基準パルス光は、ファイバカ
プラ４を通じて光リング回路に導入され、光リング回路
中で、音響−光学型光周波数シフタ８により周波数変換
を受けた後、光遅延線９で時間遅延を与えられる。そし
て、光増幅器１２による増幅を受けた後、再び光リング
回路を周回する。その間、周回毎に、音響−光学型光周
波数シフタ８のシフト周波数分の光周波数変換を受け
る。そして、光リング回路を周回する光の一部は、ファ
イバカプラ４を通じて光リング回路の外に導かれる。In FIG. 9, a reference pulse light emitted from the frequency reference light source 1 and cut out by the optical switch 3 is introduced into an optical ring circuit through a fiber coupler 4, and is acousto-optical type optical frequency shifter in the optical ring circuit. After undergoing frequency conversion by 8, a time delay is provided by an optical delay line 9. Then, after being amplified by the optical amplifier 12, the optical circuit 12 goes around the optical ring circuit again. In the meantime, the optical frequency conversion of the shift frequency of the acousto-optical type optical frequency shifter 8 is performed every round. Then, a part of the light circulating in the optical ring circuit is guided to the outside of the optical ring circuit through the fiber coupler 4.
【０００９】ところで、物質に歪みが生じたり、圧力が
変化したりすると、それに伴って屈折率変化が生じる
（光弾性効果）。物質中を超音波が伝播する時、光弾性
効果によって音の波長を周期として、光に対する回折率
の周期的な変動が生じる、光がこの物質（媒体）に入射
すると、入射した光の一部は超音波が作りだした周期的
な屈折率分布によって回折する。これが音響−光学効果
である。このとき、回折光はドップラーシフトを受け、
周波数が変化する。この音響−光学効果を応用したのが
AOFSと呼ばれる音響−光学型光周波数シフタである（図
10参照）。By the way, when the material is distorted or the pressure changes, the refractive index changes accordingly (photoelastic effect). When an ultrasonic wave propagates through a substance, the photoelastic effect causes a periodic change in the diffraction index with respect to the light, with the wavelength of the sound as a period. When light enters this substance (medium), a part of the incident light Is diffracted by a periodic refractive index distribution created by ultrasonic waves. This is the acousto-optic effect. At this time, the diffracted light undergoes a Doppler shift,
The frequency changes. The application of this acoustic-optical effect
This is an acousto-optic type optical frequency shifter called AOFS.
10).
【００１０】図１０に示すように、AOFS（音響−光学型
光周波数シフタ）８は、回折の次数によって異なる方向
に光が出力されることから、キャリア光や高次の変調側
帯波などの不要なビームストッパ１０１等でブロックす
ることが容易であり、不要光が出力されないという特長
を有する。また、一般的にAOFSは、高い周波数変換効率
を有している。図１０中、１０２は音響素子、１０３は
入射光である。[0010] As shown in FIG. 10, an AOFS (acoustic-optical type optical frequency shifter) 8 outputs light in different directions depending on the order of diffraction, and therefore does not require carrier light or higher-order modulation sidebands. It is easy to block with a simple beam stopper 101 and the like, and has the feature that unnecessary light is not output. AOFS generally has high frequency conversion efficiency. In FIG. 10, reference numeral 102 denotes an acoustic element, and 103 denotes incident light.
【００１１】図９に示した方法では、1.1THz程度の周波
数シフトが実現されている。In the method shown in FIG. 9, a frequency shift of about 1.1 THz is realized.
【００１２】また、図１１に、電気−光学効果を利用し
た位相変調器を周波数変換器として用いた多周波数光源
の従来例（例えば、「K.Shimizu, T.Horiguchi,and Y.K
oyamada, "Bload-Band Absolute Frequency Synthesis
of Pulsed Coherent Lightwaves by Use od a Phase-Mo
dulation Amplified Optical Ping," IEEE J. Quantum
Electron.33,1268-1277(1997).」）を示す。この例の特
徴は、周波数変換器として、電気−光学効果を用いた位
相変調器(EOM) １４を使用していることである。EOM は
電界を印加することで、物質の屈折率が変化する効果、
即ち電気−光学効果を利用して光の位相を変化させる変
調器である。大きな電気−光学効果を示す物質として
は、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)や半導体などがある。FIG. 11 shows a conventional example of a multi-frequency light source using a phase modulator utilizing the electro-optical effect as a frequency converter (for example, “K. Shimizu, T. Horiguchi, and YK”).
oyamada, "Bload-Band Absolute Frequency Synthesis
of Pulsed Coherent Lightwaves by Use od a Phase-Mo
dulation Amplified Optical Ping, "IEEE J. Quantum
Electron. 33, 1268-1277 (1997). "). The feature of this example is that a phase modulator (EOM) 14 using an electro-optical effect is used as a frequency converter. EOM has the effect of changing the refractive index of a substance by applying an electric field,
That is, it is a modulator that changes the phase of light using the electro-optical effect. Materials exhibiting a large electro-optical effect include lithium niobate (LiNbO 3 ) and semiconductors.
【００１３】超音波によるドップラーシフトを用いたAO
FSに比べて、EOM は非常に高速な現象である電気−光学
効果を用いているため、２桁程度高い変調周波数（数10
GHz)にまで対応可能である。そのため、光リング回路一
周あたりのシフト周波数を大きくとることができ、ＷＤ
Ｍ通信で用いられる周波数間隔の光を発生する際に時間
効率を上げることが可能である。AO using Doppler shift by ultrasonic wave
Compared to FS, EOM uses the electro-optical effect, which is a very fast phenomenon, and therefore has a modulation frequency (approximately 10
GHz). Therefore, the shift frequency per circuit of the optical ring circuit can be increased, and WD
It is possible to increase the time efficiency when generating light having a frequency interval used in M communication.
【００１４】しかし、ＥＯＭを用いた周波数変換は、変
調側帯波の一つを取り出すことで周波数変換を行なって
いるため、不要波の除去が必須である。However, in the frequency conversion using the EOM, since the frequency conversion is performed by extracting one of the modulation sidebands, it is necessary to remove unnecessary waves.
【００１５】図１１に挙げた例では、電気−光学変調器
１４（周波数シフト量をΔf1とする）に加えて、電気−
光学型光周波数シフタ８（シフト量Δf2）によっても周
波数をシフトさせ、シフト量（Δｆ）がΔf1＋Δf2に等
しい光のみを透過させるファブリ−・ペロー共振器１５
（Free Spectral range FSR=Δｆ）を用いることで、不
要な光を取り除いている。図１１中、４はファイバカプ
ラ、１０は偏波制御器、８は音響−光学型光周波数シフ
タ(AOFS)、１２は光増幅器、１３は可変光帯域通過フィ
ルタ、９は光遅延線、１１は制御回路である。In the example shown in FIG. 11, in addition to the electro-optical modulator 14 (frequency shift amount is assumed to be Δf 1 ),
The Fabry-Perot resonator 15 which also shifts the frequency by the optical type optical frequency shifter 8 (shift amount Δf 2 ) and transmits only light whose shift amount (Δf) is equal to Δf 1 + Δf 2.
Unnecessary light is removed by using (Free Spectral range FSR = Δf). In FIG. 11, 4 is a fiber coupler, 10 is a polarization controller, 8 is an acousto-optic type optical frequency shifter (AOFS), 12 is an optical amplifier, 13 is a variable optical bandpass filter, 9 is an optical delay line, and 11 is It is a control circuit.
【００１６】[0016]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
示す構成では、主に光増幅器１２で発生する増幅された
自然放出光(ASE:Amplified Spontaneous Emission)ノイ
ズが周波数帯域の制限要因となっている。ASE(自然放出
光）ノイズは周回とともに蓄積されるため、信号対雑音
比(S/N比）が劣化して光リング回路の周回数、すなわ
ち、カバー周波数帯域が制限を受けるのである。また、
ASE 蓄積による出力光のS/N 比劣化も起きている。However, in the configuration shown in FIG. 9, amplified ASE (Amplified Spontaneous Emission) noise mainly generated by the optical amplifier 12 is a limiting factor of the frequency band. . Since ASE (spontaneous emission light) noise is accumulated along with the round, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) is degraded and the number of rounds of the optical ring circuit, that is, the cover frequency band is limited. Also,
The S / N ratio of the output light also deteriorates due to ASE accumulation.
【００１７】図９に示した例では、ASE 蓄積防止用の帯
域通過フィルタ１３が導入されている。帯域通過フィル
タ１３には、 (1) 信号光に対する低損失性 (2) ASE ノイズに対する高遮断性 (3) 高速かつ高精度での透過周波数制御 (4) 信号光の周波数変化に対する周波数追従性 等の特性が求められる。上記特性(1),(2) の実現には、
信号光のみを透過する狭帯域性が求められる。In the example shown in FIG. 9, a bandpass filter 13 for preventing ASE accumulation is introduced. The band-pass filter 13 includes (1) low-loss property for signal light, (2) high cut-off property for ASE noise, (3) high-speed and high-precision transmission frequency control, and (4) frequency-following property for frequency change of signal light. Characteristics are required. To realize the above characteristics (1) and (2),
Narrow band characteristics that transmit only signal light are required.
【００１８】従来考案されている波長可変の帯域通過フ
ィルタ１３としては、図１２に例示するように、 (a) 誘電体多層膜１０４の干渉を用い入射角制御によっ
て波長可変としたもの１３ａ (b) くさび形の干渉層１０５を有し、光の入射位置を変
化して通過波長制御を行なうもの１３ｂ (c) 音響−光学効果のＡＯＳ１０６を用い、超音波の周
波数により波長制御を行なうもの１３ｃなどがある。As shown in FIG. 12, the conventionally devised wavelength-tunable band-pass filter 13 is as follows: (a) a wavelength-tunable band-pass filter 13a (b) whose wavelength is variable by controlling the incident angle using the interference of the dielectric multilayer film 104; 13b) A wedge-shaped interference layer 105 which controls the transmission wavelength by changing the incident position of light 13b (c) A wavelength control using the AOS 106 of the acousto-optic effect and the frequency of the ultrasonic wave 13c There is.
【００１９】しかしながら、従来の波長可変帯域通過フ
ィルタ１３は、高速かつ高精度での透過周波数制御が不
可能であるという問題があり、マージンをとるために狭
帯域性を犠牲にせざるを得なかった。However, the conventional wavelength tunable bandpass filter 13 has a problem that it is impossible to control the transmission frequency at high speed and with high accuracy, and has to sacrifice the narrow band to obtain a margin. .
【００２０】一方、図１１に示した例では、ＡＯＦＳに
比べてＥＯＭ１４は周波数変換効率が低いため、光増幅
器１２での増幅率を大きくする必要が生じる。これに伴
い、ＡＳＥ（自然放出光）パワーも増大し、ＡＳＥの影
響を受けやすくなる。また、ＥＯＭ出力光の基本波およ
び不要な側帯波を除去するために用いているファブリ・
ペロー共振器１５の精度によっても周回数の制限を受け
る。つまり、ＦＳＲ(Free Spectral Range) と一周あた
りの周波数シフト量Δｆとの周波数誤差（ｆm）は、周
回毎に蓄積されるため、ｎ周回後にはｎ・ｆm となって
しまい、ファブリ・ペロー共振器によって出力光強度が
著しく低減されることになるのである。また、フィルタ
として周期的な透過周波数を有するファブリ・ペロー共
振器を用いるため、等間隔の光周波数発生しかできない
という問題も有していた。On the other hand, in the example shown in FIG. 11, since the frequency conversion efficiency of the EOM 14 is lower than that of the AOFS, it is necessary to increase the gain of the optical amplifier 12. Along with this, ASE (spontaneous emission light) power also increases, making it more susceptible to ASE. Further, a fabric used to remove a fundamental wave and an unnecessary sideband of the EOM output light is used.
The number of turns is also limited by the accuracy of the Perot resonator 15. That is, the frequency error (f m) of the frequency shift amount Δf per revolution and FSR (Free Spectral Range) is to be accumulated in each cycle, after n circulation becomes a n-f m, Fabry-Perot The output light intensity is significantly reduced by the resonator. In addition, since a Fabry-Perot resonator having a periodic transmission frequency is used as a filter, there is also a problem that only equal-frequency optical frequencies can be generated.
【００２１】本発明の課題は、光リング回路等の光周波
数逐次変換回路における不要光除去の問題を解決した、
多周波数光源を提供することにある。An object of the present invention is to solve the problem of unnecessary light removal in an optical frequency successive conversion circuit such as an optical ring circuit.
It is to provide a multi-frequency light source.
【００２２】[0022]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は次の特定事項を有する。 (1) 請求項１に係る発明は、周波数基準となるパルス光
を射出する第１の手段と、光入力ポートを有しレーザ発
振光を射出する第２の手段と、該第２の手段より射出さ
れるレーザ発振光の波長を制御する第３の手段と、入力
光を遅延させて射出する第４の手段と、該第１の手段よ
り射出されるパルス光と該第４の手段により射出される
光との合成光を射出する第５の手段と、該第２の手段よ
り射出されるレーザ発振光の光周波数を変換して光を該
第４の手段に射出する第６の手段と、該第５の手段から
の射出光を該第２の手段の光入力ポートに入射させる手
段を備えたことを特徴とする。 (2) 請求項２に係る発明は、周波数基準となるパルス光
を射出する第１の手段と、光入力ポートを有しレーザ発
振光を射出する第２の手段と、該第２の手段より射出さ
れるレーザ発振光の波長を制御する第３の手段と、入力
光を遅延させて射出する第４の手段と、該第１の手段よ
り射出されるパルス光と該第４の手段により射出される
光との合成光を射出する第５の手段と、該第５の手段か
らの射出光を光変調し側帯波を射出する第６の手段を備
えたことを特徴とする。 (3) 請求項３に係る発明は、請求項１における第６の手
段として音響−光学シフタを用いたことを特徴とする。 (4) 請求項４に係る発明は、請求項２における第６の手
段として電気−光学変調器を用いたことを特徴とする。 (5) 請求項５に係る発明は、請求項２における第６の手
段として電界吸収型変調器を用いたことを特徴とする。 (6) 請求項６に係る発明は、請求項４における電気−光
学変調器は光を複数光路に分岐し、分岐された光、及
び、それぞれの変調部に印加される変調信号間に位相差
を導入する手段を備えたことを特徴とする。 (7) 請求項７に係る発明は、請求項１から６いずれかに
おける第２の手段は発振波長調整可能なレーザを用いた
ことを特徴とする。 (8) 請求項８に係る発明は、請求項７における発振波長
調整可能なレーザとして分布反射型レーザを用いたこと
を特徴とする。 (9) 請求項９に係る発明は、請求項７における発振波長
調整可能なレーザとして超周期構造回折格子分布反射型
レーザを用いたことを特徴とする。The present invention for solving the above problems has the following specific features. (1) The invention according to claim 1 includes a first means for emitting pulse light serving as a frequency reference, a second means having an optical input port and emitting laser oscillation light, and a second means for emitting laser light. Third means for controlling the wavelength of the emitted laser oscillation light, fourth means for emitting the input light with a delay, pulse light emitted from the first means, and emission by the fourth means A fifth means for emitting a combined light with the light to be emitted, a sixth means for converting the optical frequency of the laser oscillation light emitted from the second means and emitting the light to the fourth means, And means for causing light emitted from the fifth means to enter the light input port of the second means. (2) The invention according to claim 2 includes a first means for emitting pulse light serving as a frequency reference, a second means having an optical input port and emitting laser oscillation light, and the second means. Third means for controlling the wavelength of the emitted laser oscillation light, fourth means for emitting the input light with a delay, pulse light emitted from the first means, and emission by the fourth means A fifth means for emitting a combined light with the light to be emitted, and a sixth means for optically modulating the light emitted from the fifth means to emit a sideband. (3) The invention according to claim 3 is characterized in that an acousto-optic shifter is used as the sixth means in claim 1. (4) The invention according to claim 4 is characterized in that an electro-optical modulator is used as the sixth means in claim 2. (5) The invention according to claim 5 is characterized in that an electro-absorption modulator is used as the sixth means in claim 2. (6) According to a sixth aspect of the present invention, in the electro-optical modulator according to the fourth aspect, the light is branched into a plurality of optical paths, and the phase difference between the branched light and the modulation signal applied to each of the modulators is determined. Is provided. (7) The invention according to claim 7 is characterized in that the second means in any one of claims 1 to 6 uses a laser whose oscillation wavelength can be adjusted. (8) The invention according to claim 8 is characterized in that a distributed reflection laser is used as the laser whose oscillation wavelength is adjustable according to claim 7. (9) The invention according to claim 9 is characterized in that a super-periodic structure diffraction grating distributed reflection type laser is used as the laser whose oscillation wavelength is adjustable in claim 7.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を説
明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【００２４】本発明はレーザへの注入同期現象をフィル
タとして応用していることを最も主要点としており、従
来の技術とは、フィルタとして能動素子を用いる点が異
なる。このように本発明においてはレーザへの注入同期
を応用した帯域通過光フィルタを用いているが、注入同
期現象とは、自己発振しているレーザの周波数ｆSL（図
１３(a)(b)の１０７参照 )に近い周波数ｆML（図１３
(a)(b)の１０８参照）の光を入射すると、発振周波数が
入射光周波数ｆMLに引き込まれる現象（図１３(a)(b)の
１０９参照）をいい、図１３(b) にその現象を示す。注
入同期が起こる条件として理論的には、周波数ｆSLと周
波数ｆMLが下式（１）の関係を満たすことが求められる
（例えば、文献「CH.Henry, N.A.Olsson, and N.K.Dutt
a,"LockingRange and Stability of Injection Locked
1.54μm INGaAsP SemiconductorLasers," IEEE j. Qu
antum Electron.21,1152-1156(1985).)」。 Δω＝（1/τ)(Ｉin／Ｉout)1/2 ……式（１） ここで、Δω＝２π｜ｆSL−ｆML｜であり、τはレーザ
中を光が往復するのに要する時間、Ｉinはレーザへの入
射光の強度、Ｉout はレーザからの出力光の強度であ
る。The most important point of the present invention is to apply the injection locking phenomenon to a laser as a filter, and is different from the prior art in that an active element is used as a filter. As described above, in the present invention, a band-pass optical filter applying injection locking to a laser is used. The injection locking phenomenon is the frequency f SL of the self-oscillating laser (FIGS. 13A and 13B). frequency f ML closer to the reference 107) (FIG. 13
When light of (a) (b) (108) is incident, the oscillation frequency is drawn into the incident light frequency f ML (see 109 of FIGS. 13 (a) and (b)). We show the phenomenon. Theoretically as a condition for injection locking occurs, the frequency f SL and the frequency f ML is required to satisfy the relation of the following equation (1) (for example, the document "CH.Henry, NAOlsson, and NKDutt
a, "LockingRange and Stability of Injection Locked
1.54μm INGaAsP SemiconductorLasers, "IEEE j. Qu
antum Electron. 21, 1152-1156 (1985). Δω = (1 / τ) (I in / I out ) 1/2 Equation (1) Here, Δω = 2π | f SL −f ML |, and τ is the time when light reciprocates in the laser. The required time, I in is the intensity of the light incident on the laser, and I out is the intensity of the output light from the laser.
【００２５】注入同期現象をフィルタとしてみると、 (1) レーザ線幅程度の狭帯域 (2) 入射光のピーク周波数に追従可能 (3) 光強度の増幅作用 (4) 偏波再生機能 (5) 高速な透過周波数（波長）制御が可能 という特長を有する。このうち、特長(1),(3),(4) はレ
ーザ出力をフィルタの出力としていることに起因し、特
長(2) はレーザと入射光周波数が前式(1) で予測される
ような範囲を持つことに起因している。また、特長(5)
は他の機械的または圧電素子を用いて透過周波数の調整
を行なうフィルタと異なり、電気的に調整できることに
起因する。When the injection locking phenomenon is considered as a filter, (1) a narrow band of about the laser line width (2) the peak frequency of the incident light can be tracked (3) the light intensity amplifying function (4) the polarization regenerating function (5 ) It has the feature that high-speed transmission frequency (wavelength) control is possible. Among these, features (1), (3), and (4) are due to the fact that the laser output is used as the output of the filter, and feature (2) is that the laser and the incident light frequency are predicted by equation (1). Due to having a wide range. Also, features (5)
Is different from a filter in which the transmission frequency is adjusted by using another mechanical or piezoelectric element, and can be adjusted electrically.
【００２６】更に、レーザとして波長可変レーザを用い
ることで、透過周波数の広範囲にわたる調節が実現可能
となる。Further, by using a tunable laser as the laser, a wide range of adjustment of the transmission frequency can be realized.
【００２７】以上を踏まえ、本発明の作用について説明
する。Based on the above, the operation of the present invention will be described.
【００２８】光周波数を変換する手段は、入射した光の
周波数を一つ、もしくは、複数の異なる周波数に変換す
る。一方、変換された光にレーザを注入同期させる手段
は、光周波数を変換する手段で変換された周波数の中か
ら、所望の周波数変換量を受けた光のみが、理論的には
前式（１）で示されるような注入同期範囲中に納まるよ
うに調整している。そのため、所望の周波数シフトを受
けた光にレーザが同期され、上記の特長(1) から(5) で
示したように、所望の周波数シフトを受けた光のみが増
幅され、それ以外の光は低減される。一方、レーザの出
力光を再び前記の光周波数を変換する手段に戻す手段
は、注入同期状態にあるレーザ光出力を、光周波数を変
換する手段に戻している。従って、入射光が繰り返し集
は素シフトを受けることが可能となり、本発明の課題で
ある光周波数逐次変換回路における不要光除去の問題を
解決した多周波数光源が実現する。The means for converting the optical frequency converts the frequency of the incident light into one or a plurality of different frequencies. On the other hand, the means for injection-locking the laser to the converted light means that only the light which has received the desired amount of frequency conversion from the frequencies converted by the optical frequency converting means is theoretically expressed by the above equation (1). ) Is adjusted to fall within the injection locking range. Therefore, the laser is synchronized with the light that has undergone the desired frequency shift, and as shown in the above features (1) to (5), only the light that has undergone the desired frequency shift is amplified; Reduced. On the other hand, the means for returning the output light of the laser to the means for converting the optical frequency again returns the laser light output in the injection locked state to the means for converting the optical frequency. Therefore, the incident light can be repeatedly subjected to elementary shift, and a multi-frequency light source that solves the problem of unnecessary light removal in the optical frequency successive conversion circuit, which is an object of the present invention, is realized.
【００２９】周波数を変換する手段として、電気−光学
型変調器または電界吸収型変調器を用いた場合には、入
射光周波数に対して変調信号の周波数を間隔とする複数
の変調側帯波が生じる。この出力光の中から選択した周
波数の光のみが注入同期範囲内に収まるよう、変換され
た光にレーザを注入同期させる手段は、周波数変化量と
変換効率を考慮してレーザの制御を行なう。これによ
り、変換器出力に混合する複数の光周波数の中から、所
望の光のみが選択される。この光を上記で説明したよう
に繰り返し周波数シフトすることで、不要光除去の問題
を解決した多周波数光源が実現する。When an electro-optical modulator or an electro-absorption modulator is used as a means for converting the frequency, a plurality of modulation sidebands are generated at intervals of the frequency of the modulation signal with respect to the incident light frequency. . The means for injection-locking the laser to the converted light so that only the light of the frequency selected from the output light falls within the injection locking range controls the laser in consideration of the frequency change amount and the conversion efficiency. Thereby, only a desired light is selected from a plurality of optical frequencies to be mixed with the output of the converter. By repeatedly shifting the frequency of this light as described above, a multi-frequency light source that solves the problem of unnecessary light removal is realized.
【００３０】電気−光学変調器等での位相変調において
は、入射基本波の光周波数をω0 、光の位相をφ、位相
変調の深度をδ、変調周波数をωm 、変調の位相をΨと
すると、電場Ｅは、電場振幅E0とベッセル関数Ji (i=0,
1,2, …）とを用いて下式（２）のように書き表せる。 Ｅ＝E0cos[ω0t＋φ＋δ(sinωmt+Ψ)] ＝E0｛J0（δ) ・cos(ω0t＋φ) ＋J1（δ) ・cos[（ω0+ωm)t+(φ＋Ψ)] −J1（δ) ・cos[（ω0-ωm)t+(φ−Ψ)] ＋J2（δ) ・cos[（ω0+２ωm)t+(φ＋２Ψ)] −J2（δ) ・cos[（ω0-２ωm)t+(φ−２Ψ)] ＋J3（δ) ・cos[（ω0+３ωm)t+(φ＋３Ψ)] −J3（δ) ・cos[（ω0-３ωm)t+(φ−３Ψ)]＋…｝ ……式（２）In phase modulation in an electro-optical modulator or the like, the optical frequency of the incident fundamental wave is ω 0 , the phase of light is φ, the depth of phase modulation is δ, the modulation frequency is ω m , and the phase of modulation is Ψ. Then, the electric field E is represented by the electric field amplitude E 0 and the Bessel function J i (i = 0,
1,2, ...) and can be expressed as the following equation (2). E = E 0 cos [ω 0 t + φ + δ (sinω m t + Ψ)] = E 0 ｛J 0 (δ) · cos (ω 0 t + φ) + J 1 (δ) · cos [(ω 0 + ω m ) t + ( φ + Ψ)] −J 1 (δ) · cos [(ω 0 −ω m ) t + (φ−Ψ)] + J 2 (δ) · cos [(ω 0 + 2ω m ) t + (φ + 2Ψ)] −J 2 ( δ) cos [(ω 0 -2ω m ) t + (φ-2)] + J 3 (δ) · cos [(ω 0 + 3ω m ) t + (φ + 3Ψ)] -J 3 (δ) ・ cos [(ω 0 −3ω m ) t + (φ−3])] +...
【００３１】周波数を変換する手段として、光を複数光
路に分岐して、光、および、変調信号間に位相差を加
え、再び合波する手段を備えた電気−光学変調器を用い
た場合には、光の干渉効果により図８に示すように。出
力される変調側帯波および基本波の強度を変えることが
可能となる。ここで、図８（ａ）は光を２本に分岐して
片側のみを位相変調した場合、図８（ｂ）は光を２本に
分岐し、光と変調信号ともに９０度の位相差を加えて変
調した場合、図８（ｃ）は光を２本に分岐し、光と変調
信号ともに１８０度の位相差を加えて変調した場合、図
８（ｄ）は光を３本に分岐し、光と変調信号ともに１２
０度の位相差を加えて変調した場合を示している。この
ため、注入同期範囲内に収まる変調側帯波および基本波
の数を１つに限定する制御が容易となる。As a means for converting the frequency, when an electro-optical modulator having means for splitting light into a plurality of optical paths, adding a phase difference between the light and the modulation signal, and multiplexing the lights again is used. Is as shown in FIG. 8 due to the light interference effect. It is possible to change the intensity of the output modulation sideband and fundamental wave. Here, FIG. 8A shows a case where the light is branched into two beams and only one side is phase-modulated, and FIG. 8B shows a case where the light is branched into two beams and a phase difference of 90 degrees is obtained for both the light and the modulation signal. In addition, FIG. 8 (c) splits the light into two lines when modulated, and FIG. 8 (d) splits the light into three lines when both the light and the modulation signal are modulated by adding a phase difference of 180 degrees. , Both light and modulation signals
A case where modulation is performed by adding a phase difference of 0 degrees is shown. For this reason, it becomes easy to control the number of modulation sidebands and fundamental waves falling within the injection locking range to one.
【００３２】ここで、図１、図１４及び図１５を参照し
て、本発明の一実施形態例として、音響−光学型光周波
数シフタを利用した例を説明する。図１において、図
３、図４、図５、図６、図９及び図１１と同一機能部分
には同符号を付す。Here, with reference to FIGS. 1, 14 and 15, an embodiment using an acousto-optical type optical frequency shifter will be described as an embodiment of the present invention. 1, the same functional portions as those in FIGS. 3, 4, 5, 6, 9, and 11 are denoted by the same reference numerals.
【００３３】図１において、光リング回路はファイバカ
プラ４、光アイソレータ５、光サーキュレータ６、光サ
ーキュレータ６を介した波長可変レーザ（分布反射型レ
ーザ）７、光アイソレータ５、音響−光学型光周波数シ
フタ８、光遅延線９、偏波制御器１０及びそれらを繋ぐ
光ファイバ２から構成される。In FIG. 1, the optical ring circuit includes a fiber coupler 4, an optical isolator 5, an optical circulator 6, a wavelength tunable laser (distributed reflection type laser) 7 via the optical circulator 6, an optical isolator 5, an acousto-optical optical frequency. It comprises a shifter 8, an optical delay line 9, a polarization controller 10, and an optical fiber 2 connecting them.
【００３４】周波数基準光源１から発した光は、光スイ
ッチ３で光リング回路の周回時間以下のパルス状に切り
出され、基準光パルス光とされる。その基準光パルス
は、ファイバカプラ４を通って光リング回路中に導入さ
れ、光サーキュレータ６を通じて波長可変レーザ７に注
入される。Light emitted from the frequency reference light source 1 is cut out by the optical switch 3 into a pulse shape shorter than the rotation time of the optical ring circuit, and used as reference light pulse light. The reference light pulse is introduced into the optical ring circuit through the fiber coupler 4 and injected into the tunable laser 7 through the optical circulator 6.
【００３５】波長可変レーザ７は、制御回路１１によっ
て発振周波数と入射光周波数の差が注入同期範囲内とな
るように制御されており、入射光に対して注入同期され
る。この出力光は、光サーキュレータ６の働きにより、
入射とは別のポートに出力されている。この出力光は、
図１４に例示するように、周回信号光は増幅を受け、ノ
イズレベルは低減される。光サーキュレータ６を出た光
は、次に、音響−光学型光周波数シフタ８へと導かれ
る。音響−光学型光周波数シフタ８で周波数シフトを受
けた後，光遅延線９で遅延時間を加えられ、偏波制御器
１０により自励発振光と周回光との周波数差が注入同期
範囲内となるよう調整された波長可変レーザ７に入射さ
れ、波長可変レーザ７は周波数シフトされた光に注入同
期される。The wavelength tunable laser 7 is controlled by the control circuit 11 so that the difference between the oscillation frequency and the incident light frequency falls within the injection locking range, and is injection locked with respect to the incident light. This output light is generated by the action of the optical circulator 6.
It is output to a different port from the input. This output light is
As illustrated in FIG. 14, the orbiting signal light is amplified and the noise level is reduced. The light exiting the optical circulator 6 is then guided to an acousto-optic optical frequency shifter 8. After being subjected to a frequency shift by the acousto-optic type optical frequency shifter 8, a delay time is added by the optical delay line 9, and the polarization controller 10 controls the frequency difference between the self-excited oscillation light and the circulating light to be within the injection locking range. The tunable laser 7 is adjusted so as to be incident thereon, and the tunable laser 7 is injection-locked to the frequency-shifted light.
【００３６】このように、繰り返し光リング回路の周
回、並びに周波数シフトを繰り返すことで、出力として
次々と等周波数間隔で光周波数が変化する光パルスが得
られる。As described above, by repeating the rounding of the optical ring circuit and the frequency shift, an optical pulse whose optical frequency changes one after another at equal frequency intervals can be obtained as an output.
【００３７】出力光の信号対雑音強度比（Ｓ／Ｎ比）を
図１５に示す。従来例の出力光では周回を重ねるに連れ
てＳ／Ｎ比が劣化するのに対して、本実施形態例の出力
光では、周回を重ねてもＳ／Ｎ比は低い値で一定に保た
れる。FIG. 15 shows the signal-to-noise intensity ratio (S / N ratio) of the output light. In the output light of the conventional example, the S / N ratio deteriorates as the number of revolutions increases, whereas in the output light of the present embodiment, the S / N ratio is kept constant at a low value even when the number of revolutions increases. It is.
【００３８】次に、図２を参照して、変調側帯波に注入
同期を行なった本発明の実施形態例について説明する。
図２において、図１、図３、図４、図５、図６、図９及
び図１１と同一機能部分には同符号を付す。Next, an embodiment of the present invention in which injection locking is performed on a modulation sideband will be described with reference to FIG.
In FIG. 2, the same reference numerals are given to the same functional portions as in FIGS. 1, 3, 4, 5, 6, 9, and 11.
【００３９】図２に示す光リング回路はファイバカプラ
４、電気−光学型変調器１４、光アイソレータ５、光サ
ーキュレータ６、波長可変レーザ（分布反射型レーザ）
７、光遅延線９、偏波制御器１０及びそれらを繋ぐ光フ
ァイバ２から構成される。The optical ring circuit shown in FIG. 2 includes a fiber coupler 4, an electro-optical modulator 14, an optical isolator 5, an optical circulator 6, a wavelength tunable laser (distributed reflection laser).
7, an optical delay line 9, a polarization controller 10, and an optical fiber 2 connecting them.
【００４０】周波数基準光源１から発した光は、光スイ
ッチ３で光リング回路の周回時間以下のパルス状に切り
出される。得られた基準光パルスは、ファイバカプラ４
を通って光リング回路中に導入される。光リング回路中
の光は、電気−光学型変調器１４により変調を受ける。
変調器出力光には、数次の変調側帯波と、周波数変換を
受けていない基本波が含まれる。The light emitted from the frequency reference light source 1 is cut out by the optical switch 3 into a pulse shape shorter than the rotation time of the optical ring circuit. The obtained reference light pulse is applied to the fiber coupler 4
Through the optical ring circuit. Light in the optical ring circuit is modulated by the electro-optical modulator 14.
The modulator output light includes several-order modulation sidebands and a fundamental wave that has not been subjected to frequency conversion.
【００４１】波長可変レーザ７は、前記変調器出力光の
中から所望の周波数シフトを持った光にのみ注入同期さ
れるよう、制御回路１１で追従制御されている。このた
め、波長可変レーザ７からは、電気−光学型変調器１４
に入射した光に対して所望の周波数シフトを受けた光の
みが出力されることになり、周波数変換が実現される。
また、このとき、同時に変換光の増幅、及び、変換光以
外の雑音光の低減が図られる。波長可変レーザ７からの
出力光、光遅延線９を通ることで、時間遅延を与えられ
る。The tunable laser 7 is controlled by the control circuit 11 so as to be injection-locked only to light having a desired frequency shift from the modulator output light. For this reason, the tunable laser 7 outputs the electro-optical modulator 14.
Only the light that has undergone the desired frequency shift with respect to the light incident on is output, and the frequency conversion is realized.
At this time, amplification of the converted light and reduction of noise light other than the converted light are simultaneously attempted. The output light from the wavelength tunable laser 7 passes through the optical delay line 9 to provide a time delay.
【００４２】そして、偏波制御器１０で電気−光学型変
調器１４や注入同期の効率が最大となるよう偏波を調整
された後、光の一部はファイバカプラ４を通じて光リン
グ回路から出力され、残りは光リング回路を再度周回す
る。光リング回路周回を繰り返すことで、繰り返しの周
波数シフトを受け、多周波数光源が実現される。After the polarization is adjusted by the polarization controller 10 so that the efficiency of the electro-optic modulator 14 and the injection locking is maximized, part of the light is output from the optical ring circuit through the fiber coupler 4. The rest goes around the optical ring circuit again. By repeating the rounding of the optical ring circuit, a multi-frequency light source is realized by receiving a repeated frequency shift.
【００４３】ここで、制御回路１１を用いて波長可変レ
ーザ７を制御する際に、常に同じ次数の変調側帯波に同
期させた場合は、出力として等周波数間隔の光が得られ
る。一方、周回毎に変調側帯波の次数を選択して注入同
期の制御を行なうことも可能である。この場合には、Ｗ
ＤＭ通信における不等周波数間隔キャリア光のように、
或る周波数（変調周波数に一致）の倍数を間隔とする光
が得られる。Here, when the wavelength tunable laser 7 is controlled by using the control circuit 11, if light is always synchronized with the modulation sideband having the same order, light having equal frequency intervals can be obtained as an output. On the other hand, it is also possible to control the injection locking by selecting the order of the modulation sideband for each round. In this case, W
Like unequal frequency interval carrier light in DM communication,
Light having an interval of a multiple of a certain frequency (corresponding to the modulation frequency) is obtained.
【００４４】図２に示す本例においては光変調を行い変
調側帯波を発生する手段として電気−光学型光変調器１
４を用いているが、図３に示すように変調側帯波を発生
する手段として電界吸収型光変調器１６を用いることも
可能である。In this embodiment shown in FIG. 2, an electro-optical type optical modulator 1 is used as a means for performing optical modulation and generating a modulation sideband.
4, an electro-absorption optical modulator 16 can be used as a means for generating a modulation sideband as shown in FIG.
【００４５】また、図４に示すように光を複数光路に分
岐して光及び変調信号間に位相差を加える手段１７を用
いることで、所望の周波数変化量を有する変調側帯波の
選択を容易とすることが可能となる。即ち、図４では、
光変調を行い変調側帯波を発生する手段として、入射光
を複数の光路に分岐し、その各々に独立して位相変調を
加えられる位相変調器１７を用いている。Further, as shown in FIG. 4, by using means 17 for splitting light into a plurality of optical paths and adding a phase difference between the light and the modulation signal, it is easy to select a modulation sideband having a desired amount of frequency change. It becomes possible. That is, in FIG.
As means for performing light modulation and generating a modulation sideband, a phase modulator 17 that splits incident light into a plurality of optical paths and independently applies phase modulation to each of them is used.
【００４６】この位相変調器１７は複数の位相変調部１
８を有しており、光の位相は可変直流電圧源２１を用い
て調整される。また、高周波発生装置２０で発生した高
周波信号を位相シフタ１９により位相差を加えて各位相
変調部１８に印加するようにしている。このように、各
位相変調部１８を通過する光と、各位相変調部１８にお
ける変調の位相とを調整可能とすることで、前式（２）
中のφとΨが任意の値を取れるようになる。これによっ
て、合波時の干渉効果で、最大「行路の分岐数−１」個
の光周波数を打ち消すことが可能となる。また所望の変
調側帯波近傍に存在する基本波や不要な側帯波を打ち消
すことで、所望の変調側帯波へのレーザの注入同期が容
易となる。The phase modulator 17 includes a plurality of phase modulators 1
8 and the phase of the light is adjusted using a variable DC voltage source 21. Further, the high-frequency signal generated by the high-frequency generator 20 is applied to each phase modulating section 18 by adding a phase difference by the phase shifter 19. As described above, by adjusting the light passing through each phase modulating unit 18 and the phase of modulation in each phase modulating unit 18, the expression (2)
Φ and Ψ can take arbitrary values. As a result, it is possible to cancel up to "the number of branches of the path-1" optical frequencies by the interference effect at the time of multiplexing. Further, by canceling a fundamental wave and an unnecessary sideband existing in the vicinity of the desired modulation sideband, the injection of the laser to the desired modulation sideband becomes easy.
【００４７】ここでは、直流電圧を変化させて各位相変
調部１８を通過する光に位相差を導入しているが、光の
分岐、合波部分に多モード干渉カプラを用いることも可
能である。Here, the phase difference is introduced into the light passing through each phase modulating section 18 by changing the DC voltage, but a multi-mode interference coupler can be used in the branching and multiplexing portions of the light. .
【００４８】上記各実施形態例においては、光サーキュ
レータ６を用いて波長可変レーザ７への注入同期を行な
っているが、もちろん、レーザの入射端と出射端が異な
る構成をとることも可能である。In each of the above embodiments, the injection synchronization to the wavelength tunable laser 7 is performed by using the optical circulator 6. However, it is needless to say that the input end and the output end of the laser may be different. .
【００４９】レーザの入射端と出射端が異なる構成の場
合に、音響−光学シフタを用いた実施形態例を図５に示
す。図５において、光リング回路はファイバカプラ４、
光アイソレータ５、波長可変レーザ（分布反射型レー
ザ）７、光アイソレータ５、音響−光学型光周波数シフ
タ８、光遅延線９、偏波制御器１０及びそれらを繋ぐ光
ファイバ２から構成される。周波数基準光源１から発し
た光は、制御回路１１で制御される光スイッチ３で光リ
ング回路の周回時間以下のパルス状に切り出され、基準
光パルス光とされる。その基準光パルスは、ファイバカ
プラ４を通って光リング回路中に導入され、波長可変レ
ーザ７に注入される。波長可変レーザ７は、制御回路１
１によって発振周波数と入射光周波数の差が注入同期範
囲内となるように制御されており、入射光に対して注入
同期される。この出力光は音響−光学型光周波数シフタ
８へと導かれ、音響−光学型光周波数シフタ８で周波数
シフトを受けた後，光遅延線９で遅延時間を加えられ、
偏波制御器１０により自励発振光と周回光との周波数差
が注入同期範囲内となるよう調整された波長可変レーザ
７に入射され、波長可変レーザ７は周波数シフトされた
光に注入同期される。このように繰り返し光リング回路
の周回、並びに周波数シフトを繰り返すことで、出力と
して次々と等周波数間隔で光周波数が変化する光パルス
が得られる。FIG. 5 shows an embodiment in which an acousto-optic shifter is used when the incident end and the outgoing end of the laser are different. In FIG. 5, the optical ring circuit is a fiber coupler 4,
It comprises an optical isolator 5, a tunable laser (distributed reflection laser) 7, an optical isolator 5, an acousto-optical type optical frequency shifter 8, an optical delay line 9, a polarization controller 10, and an optical fiber 2 connecting them. The light emitted from the frequency reference light source 1 is cut out by the optical switch 3 controlled by the control circuit 11 into a pulse shape shorter than the rotation time of the optical ring circuit, and used as reference light pulse light. The reference light pulse is introduced into the optical ring circuit through the fiber coupler 4 and injected into the tunable laser 7. The wavelength tunable laser 7 includes the control circuit 1
1 controls the difference between the oscillation frequency and the incident light frequency to be within the injection locking range, and injection-locks the incident light. This output light is guided to the acousto-optic type optical frequency shifter 8, and after being subjected to a frequency shift by the acousto-optic type optical frequency shifter 8, a delay time is added by the optical delay line 9, and
The polarization controller 10 enters the tunable laser 7 adjusted so that the frequency difference between the self-excited oscillation light and the circulating light falls within the injection locking range, and the tunable laser 7 is injection-locked to the frequency-shifted light. You. By repeating the rounding of the optical ring circuit and the frequency shift in this manner, an optical pulse whose optical frequency changes one after another at equal frequency intervals can be obtained as an output.
【００５０】また、これら各実施形態例においては、光
増幅器を用いない構成をとっているが、図６に例示する
ように、光リング回路中に光増幅器１２を配置すること
も可能である。図６に示した光リング回路には、図１の
光リング回路構成に加えて光増幅器１２が導入されてい
る点だけが異なっている。Further, in each of the embodiments, the configuration is such that the optical amplifier is not used. However, as illustrated in FIG. 6, the optical amplifier 12 can be arranged in the optical ring circuit. The optical ring circuit shown in FIG. 6 is different from the optical ring circuit configuration of FIG. 1 only in that an optical amplifier 12 is introduced.
【００５１】図６において、注入同期されたレーザ７に
よる増幅作用だけでは光リング回路のロスを補償できな
い場合には、この光増幅器１２を用いてロス補償が可能
となる。この場合、従来例で問題となっていたＡＳＥ
（自然放出光）蓄積の問題は、注入同期されたレーザ７
をフィルタとして用いているため、効果的に除去される
のである。In FIG. 6, when the loss of the optical ring circuit cannot be compensated for only by the amplifying action of the injection-locked laser 7, the loss can be compensated by using the optical amplifier 12. In this case, ASE, which is a problem in the conventional example,
(Spontaneous emission light) The problem of accumulation is that injection-locked laser 7
Is used as a filter, so that it is effectively removed.
【００５２】図１４は、実際に注入同期を用いたフィル
タに入射した入射光（点線：光増幅器からのＡＳＥと信
号光が混合）と、フィルタからの出射光（実線）を示し
ており、Ｓ／Ｎ比が改善されていることが判る。FIG. 14 shows the incident light (dotted line: ASE from the optical amplifier mixed with the signal light) actually incident on the filter using injection locking, and the emitted light (solid line) from the filter. It can be seen that the / N ratio has been improved.
【００５３】上記各実施形態例の光アイソレータ５は入
射端と出射端が異なる場合には使用が望まれるが、光サ
ーキュレータ６を用いた場合には光アイソレータ５を使
用しなくても同様の機能が実現できる。The optical isolator 5 of each of the above embodiments is desirably used when the incident end and the outgoing end are different, but when the optical circulator 6 is used, the same function is used without using the optical isolator 5. Can be realized.
【００５４】また、波長可変レーザ７として分布反射型
レーザを使用しているが、より広範囲における波長可変
が可能な超周期構造回折格子分布反射型レーザを使用す
ることも同様に可能である。Although a distributed reflection type laser is used as the tunable laser 7, it is also possible to use a super periodic structure diffraction grating distributed reflection type laser whose wavelength can be varied over a wider range.
【００５５】[0055]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザへの注入同期現象をフィルタとして利用することに
より、高い信号対雑音強度比を有する多周波数光源を得
ることができる。As described above, according to the present invention, a multi-frequency light source having a high signal-to-noise intensity ratio can be obtained by using the injection locking phenomenon to a laser as a filter.
【図１】本発明の実施形態例として、音響−光学型光周
波数シフタを用いた多周波数光源の構成例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a multi-frequency light source using an acousto-optical optical frequency shifter as an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施形態例として、電気−光学型光変
調器を用いた多周波数光源の構成例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a multi-frequency light source using an electro-optical light modulator as an embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施形態例として、電界吸収型光変調
器を用いた多周波数光源の構成例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a multi-frequency light source using an electro-absorption optical modulator as an embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施形態例として、多電極電気−光学
型光変調器を用いた多周波数光源の構成例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a multi-frequency light source using a multi-electrode electro-optical light modulator as an embodiment of the present invention.
【図５】本発明の実施形態例として、入射端と出射端が
異なるレーザを用いた多周波数光源の構成例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a multi-frequency light source using lasers having different entrance ends and exit ends as an embodiment of the present invention.
【図６】本発明の実施形態例として、光増幅器を用いた
多周波数光源の構成例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a multi-frequency light source using an optical amplifier as an embodiment of the present invention.
【図７】光リング回路の出力光を示す図。FIG. 7 is a diagram showing output light of an optical ring circuit.
【図８】多電極電気−光学型光変調器の出力光スペクト
ルを示す図。FIG. 8 is a diagram showing an output light spectrum of a multi-electrode electro-optical light modulator.
【図９】音響−光学型光周波数シフタを用いた光リング
回路の従来例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a conventional example of an optical ring circuit using an acousto-optical type optical frequency shifter.
【図１０】音響−光学素子の模式図。FIG. 10 is a schematic view of an acousto-optical element.
【図１１】電気−光学型光変調器を用いた光リング回路
の従来例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a conventional example of an optical ring circuit using an electro-optical type optical modulator.
【図１２】帯域通過フィルタの従来例を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a conventional example of a band-pass filter.
【図１３】注入同期現象の模式図。FIG. 13 is a schematic diagram of an injection locking phenomenon.
【図１４】注入同期を用いた帯域通過フィルタの入出力
スペクトルを示す図。FIG. 14 is a diagram showing an input / output spectrum of a band-pass filter using injection locking.
【図１５】本発明と従来例の信号対雑音強度比を比較し
て示す図。FIG. 15 is a diagram showing a comparison between the signal-to-noise intensity ratio of the present invention and a conventional example.
１ 周波数基準光源 ２ 光ファイバ ３ 光スイッチ ４ ファイバカプラ ５ 光アイソレータ ６ 光サーキュレータ ７ 波長可変レーザ ８ 音響−光学型光周波数シフタ ９ 光遅延線 １０ 偏波制御器 １１ 制御回路 １２ 光増幅器 １３ 可変光帯域通過フィルタ １４ 電気−光学型光変調器 １５ ファブリ・ペロー共振器 １６ 電界吸収型光変調器 １７ 複数の位相変調部を有する位相変調器 １８ 位相変調器 １９ 位相シフタ ２０ 高周波発生装置 ２１ 可変直流電圧源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Frequency reference light source 2 Optical fiber 3 Optical switch 4 Fiber coupler 5 Optical isolator 6 Optical circulator 7 Wavelength variable laser 8 Acousto-optical type optical frequency shifter 9 Optical delay line 10 Polarization controller 11 Control circuit 12 Optical amplifier 13 Variable optical band Pass filter 14 Electro-optical type optical modulator 15 Fabry-Perot resonator 16 Electroabsorption type optical modulator 17 Phase modulator having a plurality of phase modulators 18 Phase modulator 19 Phase shifter 20 High frequency generator 21 Variable DC voltage source
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 狩野 文良 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 (72)発明者 吉國 裕三 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） 5F072 AB13 AK06 HH05 JJ05 JJ13 JJ20 KK07 KK30 MM03 MM04 PP07 SS06 YY15 YY17 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kumino Bunra 3-19-2 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Japan Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Yuzo Yoshikuni 3-192-1, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. Nippon Telegraph and Telephone Corporation F term (reference) 5F072 AB13 AK06 HH05 JJ05 JJ13 JJ20 KK07 KK30 MM03 MM04 PP07 SS06 YY15 YY17
Claims (9)
１の手段と、光入力ポートを有しレーザ発振光を射出す
る第２の手段と、該第２の手段より射出されるレーザ発
振光の波長を制御する第３の手段と、入力光を遅延させ
て射出する第４の手段と、該第１の手段より射出される
パルス光と該第４の手段により射出される光との合成光
を射出する第５の手段と、該第２の手段より射出される
レーザ発振光の光周波数を変換して光を該第４の手段に
射出する第６の手段と、該第５の手段からの射出光を該
第２の手段の光入力ポートに入射させる手段を少なくと
も備えた多周波数光源。A first means for emitting pulse light serving as a frequency reference; a second means having an optical input port for emitting laser oscillation light; and a laser oscillation light emitted from the second means. A third means for controlling the wavelength of light, a fourth means for delaying the input light and emitting the light, and a combination of the pulse light emitted from the first means and the light emitted by the fourth means. Fifth means for emitting light, sixth means for converting the optical frequency of laser oscillation light emitted from the second means and emitting light to the fourth means, and fifth means A multi-frequency light source having at least means for causing light emitted from the light source to enter the light input port of the second means.
１の手段と、光入力ポートを有しレーザ発振光を射出す
る第２の手段と、該第２の手段より射出されるレーザ発
振光の波長を制御する第３の手段と、入力光を遅延させ
て射出する第４の手段と、該第１の手段より射出される
パルス光と該第４の手段により射出される光との合成光
を射出する第５の手段と、該第５の手段からの射出光を
光変調し側帯波を射出する第６の手段を少なくとも備え
た多周波数光源。A first means for emitting pulse light serving as a frequency reference; a second means having an optical input port for emitting laser oscillation light; and a laser oscillation light emitted from the second means. A third means for controlling the wavelength of light, a fourth means for delaying the input light and emitting the light, and a combination of the pulse light emitted from the first means and the light emitted by the fourth means. A multi-frequency light source comprising: at least a fifth means for emitting light; and a sixth means for optically modulating the light emitted from the fifth means and emitting a sideband.
いたことを特徴とする請求項１記載の多周波数光源。3. The multi-frequency light source according to claim 1, wherein an acousto-optic shifter is used as the sixth means.
いたことを特徴とする請求項２記載の多周波数光源。4. The multi-frequency light source according to claim 2, wherein an electro-optical modulator is used as a sixth means.
いたことを特徴とする請求項２記載の多周波数光源。5. The multi-frequency light source according to claim 2, wherein an electro-absorption modulator is used as the sixth means.
し、分岐された光、及び、それぞれの変調部に印加され
る変調信号間に位相差を導入する手段を備えたことを特
徴とする請求項４記載の多周波数光源。6. An electro-optical modulator comprising: means for splitting light into a plurality of optical paths, and introducing a phase difference between the split light and a modulation signal applied to each modulation unit. The multi-frequency light source according to claim 4, wherein
を用いたことを特徴とする請求項１から６いずれか記載
の多周波数光源。7. The multi-frequency light source according to claim 1, wherein said second means uses a laser whose oscillation wavelength can be adjusted.
射型レーザを用いたことを特徴とする請求項７記載の多
周波数光源。8. The multi-frequency light source according to claim 7, wherein a distributed reflection laser is used as the laser whose oscillation wavelength can be adjusted.
構造回折格子分布反射型レーザを用いたことを特徴とす
る請求項７記載の多周波数光源。9. The multi-frequency light source according to claim 7, wherein a super-periodic structure diffraction grating distributed reflection type laser is used as the laser whose oscillation wavelength can be adjusted.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2554337C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-06-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Narrow-band annular fibre laser |
| CN109282839A (en) * | 2018-11-23 | 2019-01-29 | 徐少峥 | Distributed optical fiber sensing system and method based on multiple-pulse multi-wavelength |
-
1999
- 1999-02-22 JP JP4336899A patent/JP3435089B2/en not_active Expired - Fee Related
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| RU2554337C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-06-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Narrow-band annular fibre laser |
| CN109282839A (en) * | 2018-11-23 | 2019-01-29 | 徐少峥 | Distributed optical fiber sensing system and method based on multiple-pulse multi-wavelength |
| CN109282839B (en) * | 2018-11-23 | 2020-11-24 | 徐少峥 | Distributed optical fiber sensing system and method based on multi-pulse and multi-wavelength |
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