JP2001203643A - 波長安定化光送信装置 - Google Patents

波長安定化光送信装置

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JP2001203643A
JP2001203643A JP2000017733A JP2000017733A JP2001203643A JP 2001203643 A JP2001203643 A JP 2001203643A JP 2000017733 A JP2000017733 A JP 2000017733A JP 2000017733 A JP2000017733 A JP 2000017733A JP 2001203643 A JP2001203643 A JP 2001203643A
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Katsuhiko Kuboki
勝彦 久保木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長多重型光送信装置において、複数の基準
波長を元に、各光送信器の光源波長を高精度に制御す
る。 【解決手段】 基準波長光源２２は波長が異なる複数の
基準波長λref1〜λref4を同時もしくは順次発生可能で
ある。これら各基準波長は光合波器１７によって分波さ
れ、光送信器１〜４に入力される。各光送信器１〜４で
は、入力された各基準波長に自身の光源波長λ１〜λ４
を各々一致するよう、もしく波長差がある固有値になる
ように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長安定化光送信
装置、特に波長多重型光通信システムに用いる波長が所
定の値に制御される複数の光源を持つ光送信装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の情報通信市場の急激な成長に伴
い、より多くの情報を伝送できる光送受信装置の開発が
活発に行われている。特に、１光ファイバ当たりの情報
量が飛躍的に拡大できる波長多重型光送受信装置の開発
が著しい。しかし光ファイバにおいて伝送損失が少ない
伝送に適した波長帯域には限りがあるため、限られた波
長帯域内で光信号の多重化数を増大する必要がある。多
重化数を増大するためには光信号各々の波長間隔を狭め
る必要がある。従来の波長多重型光送信装置の光源とし
て主に用いられてき半導体レーザは周囲温度や駆動電流
の変化によってその波長が大きく変動してしまう。
【０００３】さらに、仮に半導体レーザの周囲温度を一
定に保ち、かつ駆動電流も一定に維持したとしても、半
導体レーザの組成の変化などにより、長期間では波長が
変動してしまう現象が広く知られている。このような波
長の設定値からの変動は、他の光信号との干渉を生じさ
せ、伝送品質の著しい低下、もしくは伝送不能な状態に
陥る可能性がある。そのため、波長間隔を狭めた高密度
波長多重光伝送システムを実現するためには、光送信機
に何らかの波長監視機構及び波長可変機構を設け、設定
波長からのずれを補正する制御が必須となる。
【０００４】上記波長監視機構及び波長可変機構を設け
た光送信装置として、図７に示すような光波長多重送信
装置が知られている（例えば、公開特許公報、特開平１
０−２０９９７３号「光波長多重送信回路」）。すなわ
ち、光送信器１…４から送出された各々が異なる波長λ
１、λ２、λ３、λ４の光信号９〜１２は、それぞれ光
ファイバ５、６、７、８で光合波器又は光カプラ１００
に加えられ、合波され、波長多重信号１１０となり、光
ファイバ１０４で光分岐器１０５に加えられる。波長多
重信号１１０は光分岐器１０５によって分岐され、一部
は波長多重信号１１１とし光ファイバ１０７で波長誤差
識別部１０２へ送られ、他の部分は光ファイバ１０６で
伝送される。
【０００５】波長誤差識別部１０２では波長多重信号１
１１に含まれている各々の波長の値と、各々の光送信器
に予め割り当てられている波長の設定値との偏差を生成
し、各々の偏差信号１１３を時分割で波長制御信号生成
回路１０１へ送出する。波長制御信号生成回路１０１で
は入力されてきた各々の偏差信号に基づき、現在の各信
号の波長の値を予め割り当てられている波長の値へと制
御する波長制御信号１３１〜１３４を生成する。波長制
御信号１３１〜１３４は、各々の光送信器１〜４内の光
源の温度を制御する信号、もしくは光源の駆動電流を制
御する信号などが用いられる。波長制御信号１３１〜１
３４は各々の光送信器１〜４に分配される。光送信器１
〜４は波長制御信号１３１〜１３４に従って自身が持つ
光源の波長を制御して、自光送信器に予め割り当てられ
ている波長を送出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の技術で
は、波長多重された光信号に含まれている各々の光信号
を識別し、それぞれの光信号の波長の値を測定する機構
が必須となる。例えば、各光送信器内において送出する
光信号に情報伝送帯域とは異なる低周波で光信号を微小
に強度変調しておく。これらの低周波信号を各光送信器
毎で各々異なった値に設定しておき、波長誤差検出部で
は各々の低周波で同期検波を行うことにより、各光送信
器の波長と予め各光送信器に割り振られている波長との
偏差を検出できる。しかしこのような低周波での強度変
調は本来の情報伝送には不必要であり、伝送品質劣化の
原因の一つとなるという問題がある。
【０００７】他の光信号の識別及び波長を測定する機構
として、波長誤差検出部で帯域通過型波長可変フィルタ
もしくは分光器などを順次掃引しながら各々の光信号波
長を測定し、予め各送信器に割り当てられた波長との偏
差を測定する方式もある。しかし、各光信号自体に識別
する情報が無いため、本来波長λ１であるべき光送信器
１の波長がλ２に、本来λ２であるべき光送信器２の波
長がλ１に入れ替わってしまったような場合には波長の
修正が不可能となる問題がある。
【０００８】上記いづれの場合でも全ての光送信器と波
長誤差検出部とは電気的な制御ループを構成している要
素であるため、一つの光送信器を故障等の理由により差
し替える場合に正常な他の光送信器の動作に支障を与え
る可能性があり問題となる。
【０００９】従って、本発明の主な目的は、情報伝送に
必要な情報以外の信号、すなわち波長制御のためのみの
信号を各光信号に重畳することなく、光送信器の波長を
安定できる波長安定化光送信装置を実現することであ
る。
【００１０】本発明の他の目的は、上記目的を達成する
と共に、各光送信器のいずれかに障害が生じた場合、光
送信器の差し替えによって他の光送信器へ影響を与えな
い波長制御ができる光送信装置を実現することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光送信装置は、光送信装置内にある複数の
光送信器が送出する光信号の波長、光強度、光位相等の
光信号が有する情報を制御するため、上記光送信器外部
から上記制御に用いる他の光信号を受信する機能を上記
光送信器が有し、上記他の光信号によって上記情報を制
御する制御部を上記複数の光送信器のそれぞれに設けて
構成される。すなわち、他の光信号である波長が異なり
かつ安定な複数の基準波長光信号を同時もしくは順次発
生可能である基準波長光源と、上記基準波長光源から送
出された各基準波長光信号を分波し、上記複数の光送信
器に入力する手段と、各光送信器には、入力された各基
準波長光信号の内、自光送信器に対応する基準波長光信
号の波長に自身が持つ光源の波長を各々一致するよう、
もしく波長差がある固有値になるように制御する制御部
が設けられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を用い
て説明する。
【００１３】＜実施形態１＞図１は本発明による光送信
装置の一実施形態の構成を示す図である。本実施形態の
光送信装置は、各々異なる波長λ１〜λ４の光信号９、
１０、１１及び１２を発生する複数の光送信器１、２、
３及び４と、光信号９、１０、１１及び１２をそれぞれ
伝送する光ファイバ５、６、７、８と、光ファイバ５…
８からの光信号９、１０、１１及び１２を合波して波長
多重信号１８に変換し、出射側の光ファイバ１８に送出
する光合波器１７をもつ光送信装置であって、光送信器
１、２、３及び４の外部に基準波長光源２２を設け、光
送信器１、２、３及び４のそれぞれは、第１の光信号を
発生する光源と、上記第１の光信号と基準波長光源２２
からの第２の光信号を用いて上記第１の光信号の少なく
とも波長を制御する制御手段をもつ。
【００１４】上記構成において、光合波器１７は、マッ
ハツェンダー干渉計型やアレイド導波路型等を用いて構
成される。光ファイバ１８は光サーキュレータ２１に接
続されている。光サーキュレータ２１は光ファイバ１８
から入力された光信号を低損失で光ファイバ１９へ送出
する一方、光ファイバ２０から入力された光信号を低損
失で光ファイバ１８へ送出する。光サーキュレータ２１
は磁気光学結晶のファラデー効果を応用したもの等既存
のものが使用できる。光サーキュレータ２１に接続され
た光ファイバ２０には基準波長光源２２が接続されてい
る。このような接続によって、光サーキュレータ２１は
光ファイバ１８から入射してきた波長多重光信号を低損
失で光ファイバ１９へ送出するとともに、基準波長光源
２２が送出する基準波長光を光ファイバ１８側に低損失
で送出する。
【００１５】光合波器１７の出射端より入射された基準
波長は光合波器の合波特性とは反対の分波特性によって
波長毎に分波され、光ファイバ５〜８に各々分波された
基準波長光信号１３〜１６として各光送信器１〜４へ送
出される。分波された基準波長光信号１３〜１６の波長
は各々λｒｅｆ１〜λｒｅｆ４である。各光送信器１〜
４では、分波された基準波長１３〜１６の波長に、光送
信器内の光源波長を一致、もしくは基準波長から一定の
波長のオフセットを有して固定するような波長制御を行
う。この動作の詳細については図６を使って後述する。
このような波長制御を行うことにより、各光送信器１〜
４が送出する光信号９…１２の波長は基準波長光源２２
が送出する基準波長に従った波長となり、波長制御が行
われる。なお、基準波長光源２２が送出する波長λｒｅ
ｆ１〜λｒｅｆ４の基準波長光信号は、同時に４つを送
出しても、一定時間毎に送出してもよい。
【００１６】図２に上記実施形態で使用される基準波長
光源２２の一構成例を示す。この構成例は例えば論文IE
EE Journal of Quantum Electronics, vol.29, 1993年
の２６９３ページから２７０１ページの「Wide-Span Op
tical Frequency Comb Generator for Accurate Optica
l Frequency Difference Measurement」中に記載されて
いる「光コム・ジェネレータ」と同様な構成である。
【００１７】波長がλrefである半導体レーザなどの光
源２０１から出射された光信号２０２はハーフミラー２
０３と２０７で構成されたファブリ・ペロー共振器に入
射される。このファブリ・ペロー共振器の内部にはさら
にマイクロ波空洞共振器２０４が配置され、この内部に
LiNbO3結晶製の光周波数変調器が配置されている。この
マイクロ波空洞共振器２０４にマイクロ波発振器２０６
よりマイクロ波を印加する。マイクロ波空洞共振器２０
４は所定のマイクロ波周波数（図２の例では１００GH
ｚ）で共振するように設計されている。光信号２０２は
ファブリ・ペロ共振器内で多重反射を繰り返す際、LiNb
O3結晶によっても光周波数変調を受ける。その結果、ハ
ーフミラー２０７を透過してきた光信号には波長λref
以外にλrefの長波側および短波側にλrefより１００Ｇ
Ｈｚ（＝０．８ｎｍ）の整数倍の波長だけ離れた波長が
含まれる。この透過してきた光信号を集光用レンズ２０
８で光ファイバ２０へ送る。
【００１８】図３は上記実施形態における光源２０１の
出力光信号の波長と光強度の関係を示す。光源２０１の
波長λrefの長波側、短波側にマイクロ波発振器の発振
周波数で等間隔に光信号が生成される。従って、マイク
ロ波発振器の発振周波数を波長多重信号の波長間隔と同
一にすることで、複数の基準波長を同時に得ることがで
きる。なお、光源２０１の波長は原子や分子の吸収線を
用いた絶対波長安定化回路を用いて安定化することで、
図３の全ての波長も同時に安定化される。
【００１９】＜実施形態２＞図４は本発明による光送信
装置の他の実施形態の構成を示す図である。光送信器
１、２、３、４、光ファイバ５〜８、光信号９〜１２、
光ファイバ１８〜２０、光サーキュレータ２１、基準波
長光源２２は図１と同様な物であり、それらの動作も図
１と同様である。本実施形態はは図１に示した第１の実
施形態に比較し、の光合波器１７が光カプラに置き換わ
ったものである。光カプラ３５は合波及び分波動作に波
長選択性が無いため、出射側の光ファイバ１８から入力
された基準波長光信号は入力側の光ファイバ５〜８に等
しく分配される。
【００２０】従って、基準波長光源２２では波長λｒｅ
ｆ１〜λｒｅｆ４の各々に固有な識別信号を重畳して、
各光送信器において波長制御の対象とすべき波長を選択
する。各光送信器１〜４では基準波長光信号３１〜３４
に含まれる波長λｒｅｆ１〜λｒｅｆ４の中から、自光
送信器に固有の識別信号を有した波長を選択した後、自
光送信器の光源波長を一致、もしくは一定のオフセット
を有して固定するような波長制御を行う。なお、基準波
長光源２２が送出する波長λｒｅｆ１〜λｒｅｆ４の基
準波長光信号は、同時に４つを送出しても一定時間毎に
送出してもよい。
【００２１】また図４では光送信器が４つの場合を示し
ているが光送信器の個数は限定されない。さらに図４の
実施形態では各光送信器１…４と光合波器１７及び光合
波器１７と基準波長光源２２を接続する光ファイバ１８
を使用した例を示しているが、相互の接続のためには光
ファイバに限らず、光信号を伝達可能な物質（空気中も
含む）であれば使用できる。
【００２２】＜実施形態３＞図５は本発明による光送信
装置の更に他の実施形態の構成を示す図である。光送信
器１〜４、光ファイバ５〜８、光信号９〜１２、光合波
器１７、光ファイバ１８は図１の同じ番号で示すものと
実質的に同様な構成、動作である。本実施形態では、基
準波長光源２２は光ファイバ４１〜４４によってそれぞ
れ各光送信器１〜４に直接接続されている。基準波長光
源２２は各光送信器１〜４に対応した基準波長光信号４
５〜４８を生成し、各々を光ファイバ４１〜４４を通し
て各光送信器１〜４へ送出する。各光送信器１〜４で
は、図６で説明するような波長制御を行う。
【００２３】図６は実施形態１、２、３の光送信器１…
４の構成例を示した図である。光源５１が送出する光信
号６１は光ファイバ５５により光分岐器５２に入射す
る。光分岐器５２には光ファイバ５６を通して基準波長
光信号６３も入射する。光分岐器５２は２入力２出力の
９：１光カプラなどで構成される。２入力２出力の９：
１光カプラで構成された場合には、光分岐器５２は光信
号６１の９０％を光ファイバ５６側へ光信号６２として
出射するとともに、光信号６１の１０％と基準波長光信
号６３の１０％を同時に光ファイバ５７側へ光信号６４
として出射する。光ファイバ５７は透過波長可変型光学
素子５３に接続されている。
【００２４】透過波長可変型光学素子５３としては、音
響光学型波長可変フィルタや誘電体多層膜フィルタを機
械的、もしくは温度的に掃引する可変光フィルタ等が利
用できる。光信号６４は透過波長可変型光学素子５３に
入射後、光ファイバ５８へ光信号６５として出射され
る。
【００２５】光ファイバ５８は制御回路５４に接続され
ている。制御回路５４は、光信号６５に含まれている基
準波長光信号の強度が最大となるように透過波長可変型
光学素子５３の制御を行うための制御信号６７を生成
し、電線６０を通して送出して、透過波長可変型光学素
子５３の透過波長の制御を行う。この際、基準波長光信
号と光源５１の光信号とを識別する必要があるが、基準
波長光源２２において基準波長光信号に識別信号を重畳
しておくことで可能である。
【００２６】次に制御回路５４は光源５１の光信号が最
大となるような光源５１の制御信号６６を生成し、電線
５９を通して光源５１に送出して光源５１の波長を制御
する。この一連の動作によって、光源５１の波長は対応
する基準波長光信号の波長と一致する。なお図中で光フ
ァイバで表した光伝送路は、光信号を伝達可能な物質
（空気中も含む）であれば利用できる。
【００２７】以上本発明の実施形態について説明した
が、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば上記各実施形態では、光送信器が４つの場合を示
しているが光送信器の個数は限定されない。さらに各光
送信器と光合波器、及び光合波器と基準波長光源を接続
するために光ファイバを使用した例を示しているが、相
互の接続のためには光ファイバに限らず、光信号を伝達
可能な物質（空気中も含む）であれば使用できる。
【００２８】さらに、基準波長光源からの基準波長光信
号を分配する手段として図１、図４、図５の場合だけに
は限らない。例えば、光ファイバ５〜８の各々の途中に
光サーキュレータを挿入し、各々の光サーキュレータを
通して各光送信器へ基準波長光信号を分配するように構
成してもよい。すなわち、各光送信器へ基準波長光源が
生成した基準波長光信号を光学的に接続する手段は問わ
ない。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では各光送
信器が送出する光信号に、情報伝送に必要な情報以外の
情報を重畳する必要が無い。そのため伝送光信号の伝送
品質が向上する。また各光送信器と外部の機器は光伝送
路（光ファイバ等）でしか接続されておらず、波長制御
のために電気的な接続が必要無い。そのため光送信器単
体の故障等により差し替える場合にも、他の正常な光送
信器に影響を与えることが無い。さらに各光送信器内に
波長固定の光学素子を搭載していないため、光源として
波長可変レーザを用いた場合には波長可変レーザの波長
可変領域内で自由な波長に制御することができる。この
ように本発明を用いることにより、伝送品質が高く、高
信頼で、設定波長の自由度が高い波長安定化光送信装置
およびその波長安定化光送信装置を含んだ光伝送システ
ムを構築できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光送信装置の一実施形態の構成を
示す図。
【図２】本発明の実施例中の基準波長光源を説明する構
成図。
【図３】本発明の実施例中の基準波長光源出力信号例を
説明する図。
【図４】本発明の他の実施例を説明する構成図。
【図５】本発明のさらに他の実施例を説明する構成図。
【図６】図６は実施形態１、２の光送信器１…４の構成
例を示した図。
【図７】従来の光送信装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１，２，３，４：光送信器 ５，６，７，８：光ファイバ ９，１０，１１，１２：送信光信号 １３，１４，１５，１６：基準波長光信号 １７：光合波器 １８，１９，２０：光ファイバ ２１：光サーキュレータ ２２：基準波長光源 ３１，３２，３３，３４：基準波長光信号 ３５：光カプラ ４１，４２，４３，４４：光ファイバ ４５，４６，４７，４８：基準波長光信号 ５０：光送信器 ５１：光源 ５２：光分岐器 ５３：透過波長可変型光学素子 ５４：制御回路 ５５，５６，５７：光ファイバ ５８，５９，６０：電線 ６１，６２：送信光信号 ６３：基準波長光信号 ６４：送信光信号：＆ 基準波長光信号 ６５：波長信号 ６６：制御信号 ６７：制御信号 １００：光合波器又は光カプラ １０１：波長制御信号生成回路 １０２：波長誤差識別部 １０４，１０６，１０７：光ファイバ １０５：光分岐器 １０９：電線 １１０，１１１：送信光信号 １１３：波長誤差信号 １２１，１２２，１２３，１２４：電線 １３１，１３２，１３３，１３４：波長制御信号 ２０１：光源 ２０２：光信号 ２０３，２０７：ハーフミラー ２０４：マイクロ波空洞共振器 ２０５：ＬｉＮｂＯ３結晶 ２０６：マイクロ波発振器 ２０８：集光用レンズ
───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】各々波長の異なる光信号を発生する複数の
    光送信器と、上記各々波長の異なる光信号を合波して波
    長多重を得る合波手段とをもつ光送信装置であって、上
    記光送信器の外部に基準波長光源を設け、上記光送信器
    のそれぞれは、第１の光信号を発生する光源と、上記第
    １の光信号と上記基準波長光源からの第２の光信号から
    上記第１の光信号の少なくとも波長を制御する制御手段
    を具備することを特徴とした光送信装置。
  2. 【請求項２】上記基準波長光源は、波長の異なる複数の
    波長基準信号光を発生し、上記制御手段は上記複数の波
    長基準信号光のうちの一の波長基準信号光を選択する手
    段と、上記選択された一の波長基準信号光で上記光源の
    発振波長の安定化を図る制御信号に変える制御回路を具
    備することを特徴とした請求項１記載の光送信装置。
  3. 【請求項３】前記基準波長光源が前記光合波手段の出力
    側に配置され、該基準波長光源からの基準波長信号光は
    光合波手段を前記光送信器が送出する光信号とは反対方
    向に伝達することにより、該光送信器の各々に分配され
    ることを特徴とした請求項１又は２記載の光送信装置。
  4. 【請求項４】上記光合波手段として光合波器を用いるこ
    とを特徴とした請求項３記載の光送信装置。
  5. 【請求項５】上記光合波手段として光カプラを用いるこ
    とを特徴とした請求項３記載の光送信装置。
  6. 【請求項６】上記基準波長光源は生成する上記基準波長
    信号光に基準波長信号光であることを識別させるための
    識別信号を重畳することを特徴とした請求項４又は５記
    載の光送信装置。
  7. 【請求項７】上記基準波長光源が上記光合波手段の前段
    に配置され、上記基準波長光源からの上記基準波長信号
    光が上記光送信器のそれそれに直接結合する光伝送媒体
    をもつことを特徴とした請求項１記載の光送信装置。
  8. 【請求項８】上記基準波長光源は生成する上記基準波長
    信号光に基準波長信号光であることを識別させるための
    識別信号を重畳する手段をもつことを特徴とした請求項
    ７記載の光送信装置。
  9. 【請求項９】上記基準波長光源は生成する上記基準波長
    信号光の各々に対応する各光送信器毎に固有な識別信号
    を重畳する手段をもつことを特徴とした請求項７又は８
    記載の光送信装置。
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