JP2000284192A - 光周波数グリッド発生装置 - Google Patents
光周波数グリッド発生装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低価格で高確度な周波数グリッドを発生できる
光周波数グリッド発生装置を提供する。 【解決手段】白色光源１は白色性の光を発生させる。周
期性フィルター２は白色光源１からの光を受けて、自己
の透過プロファイルと同形の光周波数グリッドを周波数
軸上に一定の周期で発生させる。透過プロファイルの周
波数位置は外部信号によって可変可能となっている。周
期性フィルター２から出力された光周波数グリッドは、
分岐器１１で分岐され、一方は出力光として外部へ出力
され、他方は周波数基準光源１２から出力された周波数
基準光と合波器１３により合波され受光器１４に入力さ
れる。受光器１４は光周波数グリッドと周波数基準光間
の差周波数に等しい周波数成分を有するヘテロダイン検
波信号を出力する。負帰還回路１９は、ヘテロダイン検
波信号の位相又は周波数に依存した信号を検出し、その
信号を上記外部信号として周期性フィルター２に帰還
し、光共振器３の圧電素子５を制御して共振器長（透過
プロファイルの周波数位置）を可変する。
光周波数グリッド発生装置を提供する。 【解決手段】白色光源１は白色性の光を発生させる。周
期性フィルター２は白色光源１からの光を受けて、自己
の透過プロファイルと同形の光周波数グリッドを周波数
軸上に一定の周期で発生させる。透過プロファイルの周
波数位置は外部信号によって可変可能となっている。周
期性フィルター２から出力された光周波数グリッドは、
分岐器１１で分岐され、一方は出力光として外部へ出力
され、他方は周波数基準光源１２から出力された周波数
基準光と合波器１３により合波され受光器１４に入力さ
れる。受光器１４は光周波数グリッドと周波数基準光間
の差周波数に等しい周波数成分を有するヘテロダイン検
波信号を出力する。負帰還回路１９は、ヘテロダイン検
波信号の位相又は周波数に依存した信号を検出し、その
信号を上記外部信号として周期性フィルター２に帰還
し、光共振器３の圧電素子５を制御して共振器長（透過
プロファイルの周波数位置）を可変する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信、光計測の分
野で利用される光周波数基準光源に係わり、特に周波数
軸上に等間隔に周波数基準光を発生させる光周波数グリ
ッド発生装置に関する。
野で利用される光周波数基準光源に係わり、特に周波数
軸上に等間隔に周波数基準光を発生させる光周波数グリ
ッド発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６に示すように、光通信においては、
チャネル０〜ｎで周波数の異なる複数の信号光を発生
し、それらを重畳して、１本の光ファイバーである幹線
系に伝送させる波長多重通信（以下ＷＤＭという。WDM
：Wavelength Division Multiplexing）方式が開発さ
れている。各チャネル０〜ｎのキャリア周波数ν0 〜ν
n は、それぞれＩＴＵ（International Telecommunica
tion Unit）から勧告されており、それらは193.1 ＴＨ
ｚを基準周波数として、そこから１００ＧＨｚの整数倍
離れた周波数に配置され、そしてそれらの周波数確度は
１ＧＨｚ以下が要求されている。
チャネル０〜ｎで周波数の異なる複数の信号光を発生
し、それらを重畳して、１本の光ファイバーである幹線
系に伝送させる波長多重通信（以下ＷＤＭという。WDM
：Wavelength Division Multiplexing）方式が開発さ
れている。各チャネル０〜ｎのキャリア周波数ν0 〜ν
n は、それぞれＩＴＵ（International Telecommunica
tion Unit）から勧告されており、それらは193.1 ＴＨ
ｚを基準周波数として、そこから１００ＧＨｚの整数倍
離れた周波数に配置され、そしてそれらの周波数確度は
１ＧＨｚ以下が要求されている。
【０００３】それぞれのキャリア周波数ν0 〜νn は、
上記の要求を満たすように設定されているが、光源の劣
化、周囲条件の変化等により、設定値からずれる恐れが
あり、そのために各チャネル０〜ｎのキャリア周波数ν
0 〜νn を常に監視することが求められている。キャリ
ア周波数ν0 〜νn の測定・監視には、波長計や光スペ
クトラムアナライザが一般的に利用されるが、それらは
非常に高価であり、各チャネル０〜ｎに設置することは
経済的に見て極めて困難である。
上記の要求を満たすように設定されているが、光源の劣
化、周囲条件の変化等により、設定値からずれる恐れが
あり、そのために各チャネル０〜ｎのキャリア周波数ν
0 〜νn を常に監視することが求められている。キャリ
ア周波数ν0 〜νn の測定・監視には、波長計や光スペ
クトラムアナライザが一般的に利用されるが、それらは
非常に高価であり、各チャネル０〜ｎに設置することは
経済的に見て極めて困難である。
【０００４】そこで、図６に示すように、多重化された
信号光の一部を幹線系から分岐し、光周波数コム発生器
から出力された光周波数コム信号と上記分岐された信号
光とを、各チャネル０〜ｎの検査器でそれぞれ合波して
ヘテロダイン検波を行い、得られたヘテロダイン検波信
号の周波数を電気のスペクトラムアナライザで測定・監
視し、測定結果に基づいて各キャリア周波数ν0 〜νn
を調整する方法がある。
信号光の一部を幹線系から分岐し、光周波数コム発生器
から出力された光周波数コム信号と上記分岐された信号
光とを、各チャネル０〜ｎの検査器でそれぞれ合波して
ヘテロダイン検波を行い、得られたヘテロダイン検波信
号の周波数を電気のスペクトラムアナライザで測定・監
視し、測定結果に基づいて各キャリア周波数ν0 〜νn
を調整する方法がある。
【０００５】なお、光周波数コム発生器には、特開平７
−５８３８６公報に開示されたものがあり、その概要は
図７の（ａ）に示す通りである。すなわち、光周波数コ
ム発生器は位相変調器、光共振器、マイクロ波シンセサ
イザー及びマイクロ波アンプから構成され、入力光の発
振周波数ν0 を中心にマイクロ波シンセサイザーから出
力される変調信号の周波数ｆm の間隔毎にコム状（櫛
状）に多数の側帯波群を発生させるものである。このコ
ム状に発生した側帯波群の側帯波間隔ｆm は、高確度に
安定であることから、周波数軸上の目印となる光周波数
グリッドとして利用することができる。すなわち、上述
のように、各チャネル０〜ｎのキャリア周波数ν0 〜ν
n を測定するための周波数基準光とすることができる。
なお、光周波数グリッドとは、図８に示すように、周波
数軸上に等間隔に並び、かつそれぞれの周波数位置及び
周波数間隔が高確度に安定化された光の集まり（周波数
位置ν1 〜νn+1 、周波数間隔ｆ）のことをいう。
−５８３８６公報に開示されたものがあり、その概要は
図７の（ａ）に示す通りである。すなわち、光周波数コ
ム発生器は位相変調器、光共振器、マイクロ波シンセサ
イザー及びマイクロ波アンプから構成され、入力光の発
振周波数ν0 を中心にマイクロ波シンセサイザーから出
力される変調信号の周波数ｆm の間隔毎にコム状（櫛
状）に多数の側帯波群を発生させるものである。このコ
ム状に発生した側帯波群の側帯波間隔ｆm は、高確度に
安定であることから、周波数軸上の目印となる光周波数
グリッドとして利用することができる。すなわち、上述
のように、各チャネル０〜ｎのキャリア周波数ν0 〜ν
n を測定するための周波数基準光とすることができる。
なお、光周波数グリッドとは、図８に示すように、周波
数軸上に等間隔に並び、かつそれぞれの周波数位置及び
周波数間隔が高確度に安定化された光の集まり（周波数
位置ν1 〜νn+1 、周波数間隔ｆ）のことをいう。
【０００６】また、特開昭６２−２６８１７２公報に開
示されている光周波数マーカを、図６における周波数基
準光を出力する光周波数コム発生器に置き換えて、光周
波数コム発生器を用いる場合と同様に、各チャネル０〜
ｎのキャリア周波数ν0 〜ν n を測定・監視する方法も
ある。この光周波数マーカの発明は、図７の（ｂ）に示
すように、連続スペクトルを有する光源からの光をファ
ブリ・ペロー共振器に透過させることにより、ファブリ
・ペロー共振器の透過プロファイルと同形のスペクトル
を持つ光を出力するものである。換言すれば、ファブリ
・ペロー共振器のフリースペクトルレンジ間隔に並んだ
光の集まり（光周波数グリッド）を発生させることがで
きる。
示されている光周波数マーカを、図６における周波数基
準光を出力する光周波数コム発生器に置き換えて、光周
波数コム発生器を用いる場合と同様に、各チャネル０〜
ｎのキャリア周波数ν0 〜ν n を測定・監視する方法も
ある。この光周波数マーカの発明は、図７の（ｂ）に示
すように、連続スペクトルを有する光源からの光をファ
ブリ・ペロー共振器に透過させることにより、ファブリ
・ペロー共振器の透過プロファイルと同形のスペクトル
を持つ光を出力するものである。換言すれば、ファブリ
・ペロー共振器のフリースペクトルレンジ間隔に並んだ
光の集まり（光周波数グリッド）を発生させることがで
きる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
光周波数コム発生器を利用する方法においては、光周波
数コム発生器自身が、高価なマイクロ波シンセサイザー
やマイクロ波アンプを必要とし経済的に問題であり、ま
た、側帯波強度が次数に対して指数関数的に低下してし
まい、その発生範囲が通常１〜２THz 程度で狭すぎると
いう問題があった。また、上述の光周波数コム発生器に
置き換えて光周波数マーカを利用する方法においては、
ファブリ・ペロー共振器の共振周波数が制御されていな
いために光周波数グリッドの周波数位置や周波数間隔の
周波数確度が十分ではなかった。本発明の目的は、上述
の如き従来の問題点を鑑み、低価格で高確度な周波数グ
リッドを発生できる光周波数グリッド発生装置を提供す
ることにある。
光周波数コム発生器を利用する方法においては、光周波
数コム発生器自身が、高価なマイクロ波シンセサイザー
やマイクロ波アンプを必要とし経済的に問題であり、ま
た、側帯波強度が次数に対して指数関数的に低下してし
まい、その発生範囲が通常１〜２THz 程度で狭すぎると
いう問題があった。また、上述の光周波数コム発生器に
置き換えて光周波数マーカを利用する方法においては、
ファブリ・ペロー共振器の共振周波数が制御されていな
いために光周波数グリッドの周波数位置や周波数間隔の
周波数確度が十分ではなかった。本発明の目的は、上述
の如き従来の問題点を鑑み、低価格で高確度な周波数グ
リッドを発生できる光周波数グリッド発生装置を提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光周波数グリッド発生装置は、白色性の光
を発生させる白色光源と、前記白色光源からの光を受け
て、自己の透過プロファイルと同形の光周波数グリッド
を周波数軸上に一定の周期で発生させ、かつ外部信号に
より前記透過プロファイルの周波数位置が可変の周期性
フィルターと、前記周期性フィルターから出力された前
記光周波数グリッドの一部を分岐する分岐器と、発振周
波数が制御された周波数基準光源と、前記分岐器によっ
て分岐された光周波数グリッドの一部と前記周波数基準
光源から出力された周波数基準光とを合波する合波器
と、前記合波器から出力された前記光周波数グリッドの
一部と前記周波数基準光間のヘテロダイン信号を電気信
号に変換してヘテロダイン検波信号として出力する受光
器と、前記受光器から前記ヘテロダイン検波信号を受け
て、該ヘテロダイン検波信号の位相又は周波数に依存し
た信号を検出し、かつ検出した該信号に基づいて前記外
部信号を生成して前記周期性フィルターに帰還させる負
帰還回路とを備えた。
に、本発明の光周波数グリッド発生装置は、白色性の光
を発生させる白色光源と、前記白色光源からの光を受け
て、自己の透過プロファイルと同形の光周波数グリッド
を周波数軸上に一定の周期で発生させ、かつ外部信号に
より前記透過プロファイルの周波数位置が可変の周期性
フィルターと、前記周期性フィルターから出力された前
記光周波数グリッドの一部を分岐する分岐器と、発振周
波数が制御された周波数基準光源と、前記分岐器によっ
て分岐された光周波数グリッドの一部と前記周波数基準
光源から出力された周波数基準光とを合波する合波器
と、前記合波器から出力された前記光周波数グリッドの
一部と前記周波数基準光間のヘテロダイン信号を電気信
号に変換してヘテロダイン検波信号として出力する受光
器と、前記受光器から前記ヘテロダイン検波信号を受け
て、該ヘテロダイン検波信号の位相又は周波数に依存し
た信号を検出し、かつ検出した該信号に基づいて前記外
部信号を生成して前記周期性フィルターに帰還させる負
帰還回路とを備えた。
【０００９】すなわち、本発明の光周波数グリッド発生
装置は、周期的な透過プロファイルを有する周期性フィ
ルターに白色光を入力することにより、周期性フィルタ
ーの透過プロファイルと同形のスペクトルを持つ光を光
周波数グリッドとして発生させ、発生された光周波数グ
リッドの一部と発振周波数が制御された周波数基準光源
からの周波数基準光とを合波してヘテロダイン検波を行
なうことにより、それらの差周波数の位相又は周波数を
検知し、それを周期性フィルターに負帰還させることに
より、光周波数グリッドの周波数を周波数基準光源の周
波数に同期させるものである。その結果、光周波数グリ
ッド一本一本の周波数は周波数基準光源の周波数に同期
し、周波数基準光源と同等の周波数安定度や周波数確度
を有することができる。
装置は、周期的な透過プロファイルを有する周期性フィ
ルターに白色光を入力することにより、周期性フィルタ
ーの透過プロファイルと同形のスペクトルを持つ光を光
周波数グリッドとして発生させ、発生された光周波数グ
リッドの一部と発振周波数が制御された周波数基準光源
からの周波数基準光とを合波してヘテロダイン検波を行
なうことにより、それらの差周波数の位相又は周波数を
検知し、それを周期性フィルターに負帰還させることに
より、光周波数グリッドの周波数を周波数基準光源の周
波数に同期させるものである。その結果、光周波数グリ
ッド一本一本の周波数は周波数基準光源の周波数に同期
し、周波数基準光源と同等の周波数安定度や周波数確度
を有することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の光周波数グリッド
発生装置の実施の形態について、図１〜図５を用いて詳
細に説明する。図１は、本発明の光周波数グリッド発生
装置の原理を示したものである。図中の（ａ）は白色光
源１のスペクトルを、（ｂ）は周期性フィルター２の透
過プロファイルを示している。白色光源１から出力され
た白色性の光が周期性フィルター２を透過すると、
（ｃ）に示す通り、その透過光は周期性フィルター２の
透過プロファイルと同形のスペクトルとなる。光周波数
グリッドの一本一本のピーク周波数は周期性フィルター
２の透過ピークの周波数と同じになる。また、フィネス
の高い周期性フィルター２を用いるほど、光周波数グリ
ッドの一本一本の線幅は狭くなる。
発生装置の実施の形態について、図１〜図５を用いて詳
細に説明する。図１は、本発明の光周波数グリッド発生
装置の原理を示したものである。図中の（ａ）は白色光
源１のスペクトルを、（ｂ）は周期性フィルター２の透
過プロファイルを示している。白色光源１から出力され
た白色性の光が周期性フィルター２を透過すると、
（ｃ）に示す通り、その透過光は周期性フィルター２の
透過プロファイルと同形のスペクトルとなる。光周波数
グリッドの一本一本のピーク周波数は周期性フィルター
２の透過ピークの周波数と同じになる。また、フィネス
の高い周期性フィルター２を用いるほど、光周波数グリ
ッドの一本一本の線幅は狭くなる。
【００１１】図２は本発明の周波数グリッド発生装置の
構成を模式的に示したものである。白色光源１として
は、市販のランプ、スーパールミネッセントダイオー
ド、半導体アンプ、ファイバーアンプ等で可能である
が、ここでは、ファイバーアンプの場合を例に説明す
る。ファイバーアンプへの光入力を無入力状態にする
と、ファイバーアンプが持っている自然放出光が図３の
（イ）に示すように波長軸上の広い範囲に白色的に放出
される。
構成を模式的に示したものである。白色光源１として
は、市販のランプ、スーパールミネッセントダイオー
ド、半導体アンプ、ファイバーアンプ等で可能である
が、ここでは、ファイバーアンプの場合を例に説明す
る。ファイバーアンプへの光入力を無入力状態にする
と、ファイバーアンプが持っている自然放出光が図３の
（イ）に示すように波長軸上の広い範囲に白色的に放出
される。
【００１２】周期性フィルター２は、コリメート用レン
ズ７、光共振器３及び集光用レンズ８で構成される。光
共振器３としては、平行平面ガラスの両面に高反射膜を
蒸着したソリッドタイプと、片面に高反射膜を蒸着した
２枚のガラス板を対向させた中空タイプがあり、どちら
も利用可能であるが、ここでは、共振器長（図２に示
す）の調整が容易な中空タイプとした。また、対向させ
るガラス板は、平面板でも良いが、光共振器としての効
率を高めるため、２枚の凹面鏡４ａ、４ｂを対向させた
共焦点タイプの光共振器とした。この光共振器３のフィ
ネス、自由スペクトル域（以下ＦＳＲという。FSR:Free
Spectrum Range ）はそれぞれ１５０、１．５ＧＨｚと
した。共振周波数及びＦＳＲ（すなわち周期性フィルタ
ー２の透過プロファイル）は、外部からの信号で制御可
能の圧電素子５により共振器長を微調することによって
調整できる。
ズ７、光共振器３及び集光用レンズ８で構成される。光
共振器３としては、平行平面ガラスの両面に高反射膜を
蒸着したソリッドタイプと、片面に高反射膜を蒸着した
２枚のガラス板を対向させた中空タイプがあり、どちら
も利用可能であるが、ここでは、共振器長（図２に示
す）の調整が容易な中空タイプとした。また、対向させ
るガラス板は、平面板でも良いが、光共振器としての効
率を高めるため、２枚の凹面鏡４ａ、４ｂを対向させた
共焦点タイプの光共振器とした。この光共振器３のフィ
ネス、自由スペクトル域（以下ＦＳＲという。FSR:Free
Spectrum Range ）はそれぞれ１５０、１．５ＧＨｚと
した。共振周波数及びＦＳＲ（すなわち周期性フィルタ
ー２の透過プロファイル）は、外部からの信号で制御可
能の圧電素子５により共振器長を微調することによって
調整できる。
【００１３】白色光源１としてのファイバーアンプから
出力された自然放出光は、入力用ファイバー６を伝播し
て、コリメート用レンズ７によってコリメートされる。
コリメートされた自然放出光は、共焦点タイプの光共振
器３を透過し、集光用レンズ８により集光され、出力用
ファイバー９に入力される。周期性フィルター２の透過
ピークでの透過率は約８％であり、フィネス１５０であ
ることから、透過損失は約３６ｄＢである。
出力された自然放出光は、入力用ファイバー６を伝播し
て、コリメート用レンズ７によってコリメートされる。
コリメートされた自然放出光は、共焦点タイプの光共振
器３を透過し、集光用レンズ８により集光され、出力用
ファイバー９に入力される。周期性フィルター２の透過
ピークでの透過率は約８％であり、フィネス１５０であ
ることから、透過損失は約３６ｄＢである。
【００１４】上記白色光源１としてのファイバーアン
プ、入力用ファイバー６、周期性フィルター２及び出力
用ファイバー９から光周波数グリッド発生部１０が構成
される。図３の（ロ）に光周波数グリッド発生部１０か
ら出力された光周波数グリッドのパワー特性を示す。な
お、このパワー特性は測定に用いた光スペクトラムアナ
ライザーの最小分解能が１２．５ＧＨｚであるため、一
本一本の光周波数グリッドを分離して観測することがで
きない。そのため、光周波数グリッドのエンベロープの
パワー特性を示している。なお、光周波数グリッド一本
一本の線幅は、上述のようにＦＳＲ１．５ＧＨｚ、フィ
ネス１５０であることから、約１０ＭＨｚである。
プ、入力用ファイバー６、周期性フィルター２及び出力
用ファイバー９から光周波数グリッド発生部１０が構成
される。図３の（ロ）に光周波数グリッド発生部１０か
ら出力された光周波数グリッドのパワー特性を示す。な
お、このパワー特性は測定に用いた光スペクトラムアナ
ライザーの最小分解能が１２．５ＧＨｚであるため、一
本一本の光周波数グリッドを分離して観測することがで
きない。そのため、光周波数グリッドのエンベロープの
パワー特性を示している。なお、光周波数グリッド一本
一本の線幅は、上述のようにＦＳＲ１．５ＧＨｚ、フィ
ネス１５０であることから、約１０ＭＨｚである。
【００１５】上記のようにして光周波数グリッド発生部
１０から出力された光周波数グリッドについて、そのグ
リッド一本一本の周波数を高確度に安定化させるために
は、周波数基準光源からの周波数基準光と光周波数グリ
ッド間のヘテロダイン検波を行なって得られたヘテロダ
イン検波信号の周波数又は位相が一定となるように光周
波数グリッド発生部１０を制御する。それによって、光
周波数グリッド一本一本の周波数は周波数基準光源の周
波数に同期し、周波数基準光源と同等の周波数安定度や
周波数確度を有することができる。
１０から出力された光周波数グリッドについて、そのグ
リッド一本一本の周波数を高確度に安定化させるために
は、周波数基準光源からの周波数基準光と光周波数グリ
ッド間のヘテロダイン検波を行なって得られたヘテロダ
イン検波信号の周波数又は位相が一定となるように光周
波数グリッド発生部１０を制御する。それによって、光
周波数グリッド一本一本の周波数は周波数基準光源の周
波数に同期し、周波数基準光源と同等の周波数安定度や
周波数確度を有することができる。
【００１６】この周波数を安定化するための構成を、図
２を用いてさらに説明する。出力用ファイバー９から出
力された光周波数グリッドは、分岐器である分岐用ファ
イバーカップラ１１で２分岐され、その一方は、出力光
として外部へ出力され、もう一方は、周波数基準光源１
２から出力された周波数基準光と合波器である合波用フ
ァイバーカップラ１３により合波され受光器１４に入力
される。受光器１４は光周波数グリッドと周波数基準光
間のへテロダイン信号を電気信号に変換してヘテロダイ
ン検波信号として出力する。このヘテロダイン検波信号
は、光周波数グリッドと周波数基準光間の差周波数に等
しい周波数成分を有している。
２を用いてさらに説明する。出力用ファイバー９から出
力された光周波数グリッドは、分岐器である分岐用ファ
イバーカップラ１１で２分岐され、その一方は、出力光
として外部へ出力され、もう一方は、周波数基準光源１
２から出力された周波数基準光と合波器である合波用フ
ァイバーカップラ１３により合波され受光器１４に入力
される。受光器１４は光周波数グリッドと周波数基準光
間のへテロダイン信号を電気信号に変換してヘテロダイ
ン検波信号として出力する。このヘテロダイン検波信号
は、光周波数グリッドと周波数基準光間の差周波数に等
しい周波数成分を有している。
【００１７】ヘテロダイン検波信号は、ＧＨｚオーダー
の高周波信号であるために、分周器１５に入力されて、
ＭＨｚオーダーの信号に分周された後に、位相比較器１
６の＋端子に入力される。また、例えば周波数シンセサ
イザーで構成される基準信号源１７からは、ＭＨｚオー
ダーの周波数基準信号が出力され、位相比較器１６の−
端子に入力される。
の高周波信号であるために、分周器１５に入力されて、
ＭＨｚオーダーの信号に分周された後に、位相比較器１
６の＋端子に入力される。また、例えば周波数シンセサ
イザーで構成される基準信号源１７からは、ＭＨｚオー
ダーの周波数基準信号が出力され、位相比較器１６の−
端子に入力される。
【００１８】位相比較器１６からは、両信号間の位相差
（又は周波数差）に比例した電圧が位相差信号として出
力されて共振器長制御器１８に入力される。共振器長制
御器１８はこの位相差信号に基づいて、光共振器３の圧
電素子５を制御して共振器長を可変するための信号を生
成して、周期性フィルター２に出力する。これによっ
て、受光器１４から出力されたヘテロダイン検波信号は
位相差信号の電圧が零になるように圧電素子５に負帰還
される。
（又は周波数差）に比例した電圧が位相差信号として出
力されて共振器長制御器１８に入力される。共振器長制
御器１８はこの位相差信号に基づいて、光共振器３の圧
電素子５を制御して共振器長を可変するための信号を生
成して、周期性フィルター２に出力する。これによっ
て、受光器１４から出力されたヘテロダイン検波信号は
位相差信号の電圧が零になるように圧電素子５に負帰還
される。
【００１９】この制御により、光周波数グリッドと周波
数基準光間の差周波数は、［周波数基準信号の周波数］
×［分周比］の周波数に安定化されるとともに、光周波
数グリッドが周波数基準光に同期されて、光周波数グリ
ッドの周波数確度と周波数安定度が周波数基準光源１２
と同等となる。なお、上述の分周器１５、位相比較器１
６、基準信号源１７及び共振器長制御器１８は負帰還回
路１９を構成する。したがって、負帰還回路１９は、受
光器１４から入力されたヘテロダイン検波信号の位相又
は周波数に依存した信号を検出し、その信号に基づいて
周期性フィルター２の透過プロファイルを可変するため
の信号を生成して周期性フィルター２に帰還している。
数基準光間の差周波数は、［周波数基準信号の周波数］
×［分周比］の周波数に安定化されるとともに、光周波
数グリッドが周波数基準光に同期されて、光周波数グリ
ッドの周波数確度と周波数安定度が周波数基準光源１２
と同等となる。なお、上述の分周器１５、位相比較器１
６、基準信号源１７及び共振器長制御器１８は負帰還回
路１９を構成する。したがって、負帰還回路１９は、受
光器１４から入力されたヘテロダイン検波信号の位相又
は周波数に依存した信号を検出し、その信号に基づいて
周期性フィルター２の透過プロファイルを可変するため
の信号を生成して周期性フィルター２に帰還している。
【００２０】ここで、受光器１４から出力されるヘテロ
ダイン検波信号の特性について説明する。周波数基準光
源１２として、発振波長１．５５３μｍ、発振線幅１０
０ｋＨｚの外部共振器構造ＬＤ（以下ＥＣＬＤという。
ECLD:External Cavity Laser Diode) を用い、このＥＣ
ＬＤからのレーザー光（周波数基準光）と光周波数グリ
ッド間でヘテロダイン検波を行って得られたヘテロダイ
ン検波信号を、図４に示すように電気のスペクトルアナ
ライザを用いて測定した。なお、ＥＣＬＤからのレーザ
ー光は、図３の（ハ）に示すような特性であり、また、
スペクトラムアナライザの掃引帯域幅は２ＧＨｚとし
た。
ダイン検波信号の特性について説明する。周波数基準光
源１２として、発振波長１．５５３μｍ、発振線幅１０
０ｋＨｚの外部共振器構造ＬＤ（以下ＥＣＬＤという。
ECLD:External Cavity Laser Diode) を用い、このＥＣ
ＬＤからのレーザー光（周波数基準光）と光周波数グリ
ッド間でヘテロダイン検波を行って得られたヘテロダイ
ン検波信号を、図４に示すように電気のスペクトルアナ
ライザを用いて測定した。なお、ＥＣＬＤからのレーザ
ー光は、図３の（ハ）に示すような特性であり、また、
スペクトラムアナライザの掃引帯域幅は２ＧＨｚとし
た。
【００２１】図４に示す光周波数グリッドＡ，Ｂと、Ｅ
ＣＬＤのレーザー光間のヘテロダイン検波信号が図５に
示すように観測された。すなわち、図４に示すように、
ＥＣＬＤのレーザー光の周波数を光周波数グリッドＡか
ら高周波側に０．５ＧＨｚ離調させたため、光周波数グ
リッドＡ及びＢに対するヘテロダイン検波信号が、図５
において、５００ＭＨｚ付近及び１０００ＭＨｚ付近に
それぞれ観測されている。なお、図５において、Ａ’は
Ａの信号の第二高調波信号である。
ＣＬＤのレーザー光間のヘテロダイン検波信号が図５に
示すように観測された。すなわち、図４に示すように、
ＥＣＬＤのレーザー光の周波数を光周波数グリッドＡか
ら高周波側に０．５ＧＨｚ離調させたため、光周波数グ
リッドＡ及びＢに対するヘテロダイン検波信号が、図５
において、５００ＭＨｚ付近及び１０００ＭＨｚ付近に
それぞれ観測されている。なお、図５において、Ａ’は
Ａの信号の第二高調波信号である。
【００２２】図５から分かるように、光周波数グリッド
Ａのヘテロダイン検波信号の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）
は約２５ｄB 、周波数スペクトル幅は約１０ＭＨｚであ
り、これはヘテロダイン検波信号として分周器１５へ入
力され、さらに光共振器３の圧電素子５に負帰還され
て、光周波数グリッドと周波数基準光間の差周波数を高
精度に制御するのに十分な値である。
Ａのヘテロダイン検波信号の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）
は約２５ｄB 、周波数スペクトル幅は約１０ＭＨｚであ
り、これはヘテロダイン検波信号として分周器１５へ入
力され、さらに光共振器３の圧電素子５に負帰還され
て、光周波数グリッドと周波数基準光間の差周波数を高
精度に制御するのに十分な値である。
【００２３】
【発明の効果】本発明の光周波数グリッド発生装置は、
白色光源と周期性フィルターを組み合わせることによ
り、光周波数グリッドを発生し、さらに周波数基準光源
からの周波数基準光と当該光周波数グリッドとのヘテロ
ダイン検波によって得られたヘテロダイン検波信号に基
づいて周期性フィルターに負帰還をかけることにより、
光周波数グリッド一本一本の周波数を周波数基準光源の
周波数に同期させ、それによって安定性に優れた高確度
な光周波数グリッドを発生させることができた。本発明
の光周波数グリッド発生装置は、上記のような構成とし
たために、低価格化を実現できた。従って、本発明の光
周波数グリッド発生装置を用いることにより、ＷＤＭ方
式において各チャンネルのキャリア周波数の測定・監視
を経済的かつ高確度に行なうことができる。
白色光源と周期性フィルターを組み合わせることによ
り、光周波数グリッドを発生し、さらに周波数基準光源
からの周波数基準光と当該光周波数グリッドとのヘテロ
ダイン検波によって得られたヘテロダイン検波信号に基
づいて周期性フィルターに負帰還をかけることにより、
光周波数グリッド一本一本の周波数を周波数基準光源の
周波数に同期させ、それによって安定性に優れた高確度
な光周波数グリッドを発生させることができた。本発明
の光周波数グリッド発生装置は、上記のような構成とし
たために、低価格化を実現できた。従って、本発明の光
周波数グリッド発生装置を用いることにより、ＷＤＭ方
式において各チャンネルのキャリア周波数の測定・監視
を経済的かつ高確度に行なうことができる。
【図１】本発明の光周波数グリッド発生装置の原理を示
した図
した図
【図２】本発明の光周波数グリッド発生装置の構成を模
式的に示した図
式的に示した図
【図３】本発明の光周波数グリッド発生装置で利用した
ファイバーアンプの自然放出光、光周波数グリッドの出
力パワー及び周波数基準光源に用いた外部共振器構造Ｌ
Ｄのスペクトルを示した図
ファイバーアンプの自然放出光、光周波数グリッドの出
力パワー及び周波数基準光源に用いた外部共振器構造Ｌ
Ｄのスペクトルを示した図
【図４】本発明の光周波数グリッド発生装置におけるヘ
テロダイン検波信号の特性を測定するための測定系を示
した図
テロダイン検波信号の特性を測定するための測定系を示
した図
【図５】本発明の光周波数グリッド発生装置のヘテロダ
イン検波信号の特性を示した図
イン検波信号の特性を示した図
【図６】波長多重通信方式の概要を示した図
【図７】従来技術の光周波数コム発生器及び光周波数マ
ーカの構成を示した図
ーカの構成を示した図
【図８】光周波数グリッドを説明するための図
１ 白色光源 ２ 周期性フィルター ３ 光共振器 ４ａ、４ｂ 凹面鏡 ５ 圧電素子 ６ 入力用ファイバー ７ コリメート用レンズ ８ 集光用レンズ ９ 出力用ファイバー １０ 光周波数グリッド発生部 １１ 分岐用ファイバーカップラ（分岐器） １２ 周波数基準光源 １３ 合波用ファイバーカップラ（合波器） １４ 受光器 １５ 分周器 １６ 位相比較器 １７ 基準信号源 １８ 光共振器制御器 １９ 負帰還回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｊ 14/02 Ｆターム(参考） 2H041 AA05 AB10 AC08 AZ05 2H048 GA01 GA15 GA51 GA61 GA62 2K002 AA02 AA04 AB19 5F072 AB07 AB13 GG09 JJ20 KK06 KK30 MM12 5K002 AA01 AA03 BA02 BA04 BA05 CA07 DA02 EA05
Claims (1)
- 【請求項１】 白色性の光を発生させる白色光源（１）
と、 前記白色光源からの光を受けて、自己の透過プロファイ
ルと同形の光周波数グリッドを周波数軸上に一定の周期
で発生させ、かつ外部信号により前記透過プロファイル
の周波数位置が可変の周期性フィルター（２）と、 前記周期性フィルターから出力された前記光周波数グリ
ッドの一部を分岐する分岐器（１１）と、 発振周波数が制御された周波数基準光源（１２）と、 前記分岐器によって分岐された光周波数グリッドの一部
と前記周波数基準光源から出力された周波数基準光とを
合波する合波器（１３）と、 前記合波器から出力された前記光周波数グリッドの一部
と前記周波数基準光間のヘテロダイン信号を電気信号に
変換してヘテロダイン検波信号として出力する受光器
（１４）と、 前記受光器から前記ヘテロダイン検波信号を受けて、該
ヘテロダイン検波信号の位相又は周波数に依存した信号
を検出し、かつ検出した該信号に基づいて前記外部信号
を生成して前記周期性フィルターに帰還させる負帰還回
路（１９）とを備えた光周波数グリッド発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09214999A JP4442946B2 (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 光周波数グリッド発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09214999A JP4442946B2 (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 光周波数グリッド発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000284192A true JP2000284192A (ja) | 2000-10-13 |
| JP4442946B2 JP4442946B2 (ja) | 2010-03-31 |
Family
ID=14046379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09214999A Expired - Fee Related JP4442946B2 (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 光周波数グリッド発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4442946B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006039426A (ja) * | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Optical Comb Institute Inc | 光周波数コム発生器制御装置 |
| US7697804B2 (en) | 2007-07-20 | 2010-04-13 | Sony Corporation | Method for generating a high-frequency signal and apparatus for generating a high-frequency signal |
| JP2011249399A (ja) * | 2010-05-24 | 2011-12-08 | Mitsutoyo Corp | レーザ光源、及びレーザ光源の調整システム |
| JP2021028686A (ja) * | 2019-08-09 | 2021-02-25 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 共振器長調整装置 |
-
1999
- 1999-03-31 JP JP09214999A patent/JP4442946B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006039426A (ja) * | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Optical Comb Institute Inc | 光周波数コム発生器制御装置 |
| US7697804B2 (en) | 2007-07-20 | 2010-04-13 | Sony Corporation | Method for generating a high-frequency signal and apparatus for generating a high-frequency signal |
| JP2011249399A (ja) * | 2010-05-24 | 2011-12-08 | Mitsutoyo Corp | レーザ光源、及びレーザ光源の調整システム |
| JP2021028686A (ja) * | 2019-08-09 | 2021-02-25 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 共振器長調整装置 |
| JP7288666B2 (ja) | 2019-08-09 | 2023-06-08 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 共振器長調整装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4442946B2 (ja) | 2010-03-31 |
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