JP2002214656A - キャリア信号を抑圧したシングルサイドバンド光周波数コム発生方法及びその装置 - Google Patents
キャリア信号を抑圧したシングルサイドバンド光周波数コム発生方法及びその装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来、周波数基準の光源から広帯域に光周波
数コムを発生させる方法として電気光学変調器をファブ
リ・ペロー共振器に挿入する方式が研究されてきたが、
コムはキャリアを中心としたダブルサイドバンド信号で
あるため利用効率の点で不利であり、光源に対する共振
条件を満たすと同時に、変調周波数は共振器の周波数に
一致させないと効率が急激に低下するため、現実には共
振周波数に一致させるか或いはその整数倍に限定される
等の制約があった。また周波数スパンは電気光学結晶の
分散による高次コムの光強度の低減によって制限されて
いた。上記の方式以外にも、音響光学変調器を光ファイ
バループに挿入する方式も提案されたが、数GHz以上の
周波数スパンのコムを得ることは困難であった。 【解決手段】 光信号増幅循環ループ内に構成されたサ
グナックループの中央にSSB動作の光変調器を配置する
ことにより、上記課題を解決することができる。
数コムを発生させる方法として電気光学変調器をファブ
リ・ペロー共振器に挿入する方式が研究されてきたが、
コムはキャリアを中心としたダブルサイドバンド信号で
あるため利用効率の点で不利であり、光源に対する共振
条件を満たすと同時に、変調周波数は共振器の周波数に
一致させないと効率が急激に低下するため、現実には共
振周波数に一致させるか或いはその整数倍に限定される
等の制約があった。また周波数スパンは電気光学結晶の
分散による高次コムの光強度の低減によって制限されて
いた。上記の方式以外にも、音響光学変調器を光ファイ
バループに挿入する方式も提案されたが、数GHz以上の
周波数スパンのコムを得ることは困難であった。 【解決手段】 光信号増幅循環ループ内に構成されたサ
グナックループの中央にSSB動作の光変調器を配置する
ことにより、上記課題を解決することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、未知の光周波数
を精密に計測するための方法及び装置に関するものであ
る。さらに、詳細に言えば、光信号循環ループ内に構成
されたサグナックループに、２電極構造の光変調器を配
置し、光変調器で入力光のキャリア信号を伴った高周
波、又は低周波側のサイドバンド信号を生成し、変調信
号の強度とサグナックループを構成する光カプラの結合
比を平衡させることによってキャリア信号を抑圧し、変
調信号の周波数だけシフトしたサイドバンド信号のみと
し、この信号の強度損失を光増幅器で補償しながらルー
プを循環することにより、出力に変調周波数の整数倍に
のみ成分をもつ櫛状のスペクトル(光周波数コム: Optic
al Frequency Comb(OFC))を広帯域に生成するキャリア
信号を抑圧したシングルサイドバンド(Single Side Ban
d-Suppressed Carrier(SSB-SC))の光周波数コム発生す
る方法及び装置に関するものである。
を精密に計測するための方法及び装置に関するものであ
る。さらに、詳細に言えば、光信号循環ループ内に構成
されたサグナックループに、２電極構造の光変調器を配
置し、光変調器で入力光のキャリア信号を伴った高周
波、又は低周波側のサイドバンド信号を生成し、変調信
号の強度とサグナックループを構成する光カプラの結合
比を平衡させることによってキャリア信号を抑圧し、変
調信号の周波数だけシフトしたサイドバンド信号のみと
し、この信号の強度損失を光増幅器で補償しながらルー
プを循環することにより、出力に変調周波数の整数倍に
のみ成分をもつ櫛状のスペクトル(光周波数コム: Optic
al Frequency Comb(OFC))を広帯域に生成するキャリア
信号を抑圧したシングルサイドバンド(Single Side Ban
d-Suppressed Carrier(SSB-SC))の光周波数コム発生す
る方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、波長1500 nm帯では度量衡的な光
周波数標準は無く、光周波数の精密計測技術の確立が計
量標準分野のみならず光通信分野などからも強く要請さ
れている。波長多重数の増加は、新規波長帯域の開拓と
ともに、波長間隔を狭めた高密度波長多重(D-WDM)シス
テムの開発を促進してきた。電気通信における国際標準
機関Telecommunication Standardization Sector of In
ternational Telecommunication Union (ITU-T)では、
光キャリアを配置する光周波数グリッドの最小間隔とし
て50 GHz（波長約0.4 nm）を勧告している。波長間隔を
狭くして周波数帯域の利用効率を高くすると、各キャリ
ア周波数に対する周波数安定性や確度の要求は厳しくな
り、基準となるレーザー光源やキャリア周波数の計測技
術にはより高い確度と安定性が求められる。
周波数標準は無く、光周波数の精密計測技術の確立が計
量標準分野のみならず光通信分野などからも強く要請さ
れている。波長多重数の増加は、新規波長帯域の開拓と
ともに、波長間隔を狭めた高密度波長多重(D-WDM)シス
テムの開発を促進してきた。電気通信における国際標準
機関Telecommunication Standardization Sector of In
ternational Telecommunication Union (ITU-T)では、
光キャリアを配置する光周波数グリッドの最小間隔とし
て50 GHz（波長約0.4 nm）を勧告している。波長間隔を
狭くして周波数帯域の利用効率を高くすると、各キャリ
ア周波数に対する周波数安定性や確度の要求は厳しくな
り、基準となるレーザー光源やキャリア周波数の計測技
術にはより高い確度と安定性が求められる。
【０００３】従来、光周波数を測定する方法としては、
干渉計を用いて2つの波長比を測定し周波数比を求める
方法及び2つの周波数差を測定するビートダウン法が考
えられているが、測定精度は後者が優れている。ビート
ダウン法は、既知の基準周波数と光混合して、そのビー
ト周波数を測定する方法であり、電気の周波数測定では
広く用いられている方法である。基準の光周波数をf0、
未知の光周波数をfxとしたとき、この両者を合波させる
と、両者の差周波数（｜f0 - fx｜）のビート信号が得
られる。この時、ビート周波数がミリ波以下の周波数で
あれば、周波数カウンタ等で測定する事が可能である。
しかし、ビート周波数測定が可能な範囲は光検出器の帯
域により制限を受け、60 GHz程度が限界である。
干渉計を用いて2つの波長比を測定し周波数比を求める
方法及び2つの周波数差を測定するビートダウン法が考
えられているが、測定精度は後者が優れている。ビート
ダウン法は、既知の基準周波数と光混合して、そのビー
ト周波数を測定する方法であり、電気の周波数測定では
広く用いられている方法である。基準の光周波数をf0、
未知の光周波数をfxとしたとき、この両者を合波させる
と、両者の差周波数（｜f0 - fx｜）のビート信号が得
られる。この時、ビート周波数がミリ波以下の周波数で
あれば、周波数カウンタ等で測定する事が可能である。
しかし、ビート周波数測定が可能な範囲は光検出器の帯
域により制限を受け、60 GHz程度が限界である。
【０００４】そこで周波数軸上でTHz (1012 Hz)オーダ
ーの広範囲にわたりレーザー間の差周波数を正確に測定
する手法として、基準光源の光路に光変調器を挿入した
共振器を配置し、変調周波数fmの整数倍にのみ成分をも
つ光周波数コムを発生する方法が研究されてきた。この
櫛状のスペクトルは周波数軸上におけるグリッドとして
機能する。光周波数コムを利用する差周波数の測定で
は、基準周波数f0からf0±kfm (kは整数) のコムを発生
し、未知の周波数fxとのビート周波数Δfを測定する。
このときk番目のコムがビート周波数発生に寄与したと
すると、|f0 - fx|= Δf+kfmとなり、ビート周波数、コ
ム次数、変調周波数から未知周波数fxが求められる。
ーの広範囲にわたりレーザー間の差周波数を正確に測定
する手法として、基準光源の光路に光変調器を挿入した
共振器を配置し、変調周波数fmの整数倍にのみ成分をも
つ光周波数コムを発生する方法が研究されてきた。この
櫛状のスペクトルは周波数軸上におけるグリッドとして
機能する。光周波数コムを利用する差周波数の測定で
は、基準周波数f0からf0±kfm (kは整数) のコムを発生
し、未知の周波数fxとのビート周波数Δfを測定する。
このときk番目のコムがビート周波数発生に寄与したと
すると、|f0 - fx|= Δf+kfmとなり、ビート周波数、コ
ム次数、変調周波数から未知周波数fxが求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、周波数基準の光
源から広帯域に光周波数コムを発生させる方法として、
電気光学変調器をファブリ・ペロー共振器に挿入する方
式が研究されてきたが、コムは、キャリアを中心とした
ダブルサイドバンド信号であるため利用効率の点で不利
であり、光源に対する共振条件を満たすと同時に、変調
周波数は、共振器の周波数に一致させないと効率が急激
に低下するため、現実には共振周波数に一致させるか或
いはその整数倍に限定される等の制約があった。また周
波数スパンは、電気光学結晶の分散による高次コムの光
強度の低減によって制限されていた。
源から広帯域に光周波数コムを発生させる方法として、
電気光学変調器をファブリ・ペロー共振器に挿入する方
式が研究されてきたが、コムは、キャリアを中心とした
ダブルサイドバンド信号であるため利用効率の点で不利
であり、光源に対する共振条件を満たすと同時に、変調
周波数は、共振器の周波数に一致させないと効率が急激
に低下するため、現実には共振周波数に一致させるか或
いはその整数倍に限定される等の制約があった。また周
波数スパンは、電気光学結晶の分散による高次コムの光
強度の低減によって制限されていた。
【０００６】上記の方法以外にも、音響光学変調器を光
ファイバループに配置した方法も提案されたが、数GHz
以上の周波数スパンのコムを得ることは困難であった。
ファイバループに配置した方法も提案されたが、数GHz
以上の周波数スパンのコムを得ることは困難であった。
【０００７】最近、本発明者は、光信号循環ループに配
置した２電極光変調器と光増幅器で構成されたシングル
サイドバンド光周波数コム発生方法及び装置を特許出願
したが（特願２０００−３６０７２２）、この方法によ
ると、変調器出力はキャリア信号を伴った片サイドバン
ド信号であるため、入力信号とループを循環したキャリ
ア信号が干渉し、この干渉に起因する周波数の不安定性
が問題として残っていた。
置した２電極光変調器と光増幅器で構成されたシングル
サイドバンド光周波数コム発生方法及び装置を特許出願
したが（特願２０００−３６０７２２）、この方法によ
ると、変調器出力はキャリア信号を伴った片サイドバン
ド信号であるため、入力信号とループを循環したキャリ
ア信号が干渉し、この干渉に起因する周波数の不安定性
が問題として残っていた。
【０００８】本願発明は、上記の点に鑑み、自由度が大
きく、安定な光周波数コム発生の実現をめざし、光信号
循環ループ内に構成されたサグナックループに、２電極
構造の光変調器を配置し、キャリア信号を伴った片サイ
ドバンド信号を生成すると同時に、変調信号の強度とサ
グナックループを構成する光カプラの結合比を平衡させ
ることによって、キャリア信号を抑圧し、変調周波数だ
けシフトした片サイドバンド成分のみとなった光信号と
する。この光信号の強度損失を光増幅器で補償しながら
ループを循環させることにより、出力に変調周波数の整
数倍にのみ成分をもつ櫛状のスペクトルを広帯域に生成
するキャリア信号を抑圧したシングルサイドバンド光周
波数コム(SSB-SC OFC)発生装置を提供することを目的と
する。
きく、安定な光周波数コム発生の実現をめざし、光信号
循環ループ内に構成されたサグナックループに、２電極
構造の光変調器を配置し、キャリア信号を伴った片サイ
ドバンド信号を生成すると同時に、変調信号の強度とサ
グナックループを構成する光カプラの結合比を平衡させ
ることによって、キャリア信号を抑圧し、変調周波数だ
けシフトした片サイドバンド成分のみとなった光信号と
する。この光信号の強度損失を光増幅器で補償しながら
ループを循環させることにより、出力に変調周波数の整
数倍にのみ成分をもつ櫛状のスペクトルを広帯域に生成
するキャリア信号を抑圧したシングルサイドバンド光周
波数コム(SSB-SC OFC)発生装置を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願発明に係るSSB-SC O
FC発生装置は、光信号増幅循環ループ内に構成されたサ
グナックループの中央にSSB動作の光変調器を配置した
ものである。入力光が光変調器で位相変調を受けると出
力には変調周波数の間隔に並んだサイドバンド成分が生
成され、その振幅はベッセル関数で表すことができる。
光変調器は2電極構造で、各電極には独立の変調信号を
印加できる機能を有する。入力光は2電極間の位相差を
π/2に設定された変調信号によって入力光のキャリア信
号と高周波、または低周波側の片側のみにサイドバンド
を生成する(SSB動作)。この信号とサグナックループを
構成する光カプラの結合比を平衡させることによって、
サグナックループ出力ではキャリア信号を抑圧すること
ができる(SC動作)。周波数シフトして片サイドバンド成
分のみとなった光信号の強度損失を光増幅器で補償す
る。この信号がループを循環するたびに新たな周波数シ
フトを受けたサイドバンドを生成する。ループを循環す
る信号にキャリア成分が含まれていないため、入力信号
と干渉を生じることもない。したがって、ループ内の損
失が小さい場合、定常状態において出力は変調周波数の
整数倍にのみ成分をもつ等間隔に並んだSSB OFCが得ら
れる。
FC発生装置は、光信号増幅循環ループ内に構成されたサ
グナックループの中央にSSB動作の光変調器を配置した
ものである。入力光が光変調器で位相変調を受けると出
力には変調周波数の間隔に並んだサイドバンド成分が生
成され、その振幅はベッセル関数で表すことができる。
光変調器は2電極構造で、各電極には独立の変調信号を
印加できる機能を有する。入力光は2電極間の位相差を
π/2に設定された変調信号によって入力光のキャリア信
号と高周波、または低周波側の片側のみにサイドバンド
を生成する(SSB動作)。この信号とサグナックループを
構成する光カプラの結合比を平衡させることによって、
サグナックループ出力ではキャリア信号を抑圧すること
ができる(SC動作)。周波数シフトして片サイドバンド成
分のみとなった光信号の強度損失を光増幅器で補償す
る。この信号がループを循環するたびに新たな周波数シ
フトを受けたサイドバンドを生成する。ループを循環す
る信号にキャリア成分が含まれていないため、入力信号
と干渉を生じることもない。したがって、ループ内の損
失が小さい場合、定常状態において出力は変調周波数の
整数倍にのみ成分をもつ等間隔に並んだSSB OFCが得ら
れる。
【００１０】本願発明を、従来の、ファブリ・ペロー共
振器に電気光学変調器が挿入された方法と比較すると、 (ア) 本願発明は、シングルサイドバンド信号のコムで
あり、原理的に2倍の利用効率となる。 (イ) 本願発明は、変調周波数を任意に選定でき、任意
間隔の光周波数コムが実現できる。 (ウ)本願発明は、全光ファイバ構成で取り扱い易く、光
通信系への対応に適する。
振器に電気光学変調器が挿入された方法と比較すると、 (ア) 本願発明は、シングルサイドバンド信号のコムで
あり、原理的に2倍の利用効率となる。 (イ) 本願発明は、変調周波数を任意に選定でき、任意
間隔の光周波数コムが実現できる。 (ウ)本願発明は、全光ファイバ構成で取り扱い易く、光
通信系への対応に適する。
【００１１】本願発明を、前記本発明者の先出願に係る
シングルサイドバンド光周波数コム発生方法と比較する
と、 (エ) SSB-SC動作により、光の干渉に起因する不安定性
が低減できる。という特徴を有する。
シングルサイドバンド光周波数コム発生方法と比較する
と、 (エ) SSB-SC動作により、光の干渉に起因する不安定性
が低減できる。という特徴を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明について、図面を参照して
説明する。第1図は、本発明の基本構成図である。1は光
カプラa、2は光アイソレータ、3は光カプラb、4は光変
調器、5は光増幅器、6は変調信号発生器である。より
周波数f0の基準光信号が光カプラaに入力され、より
循環ループを進み、より光カプラbの結合比に従い分
割されサグナックループ信号となる。サグナックループ
出力信号は、より光増幅器で損失を補償され、より
光カプラaに入りループの1周回を完了する。本構成では
ループを周回する信号にキャリア成分が含まれていない
ため、入力信号と干渉を生じない。この信号がループを
循環するたびに新たなサイドバンド信号を生成し、定常
状態において出力端子には周波数( f0 + kfm )の光周波
数コムが得られる。
説明する。第1図は、本発明の基本構成図である。1は光
カプラa、2は光アイソレータ、3は光カプラb、4は光変
調器、5は光増幅器、6は変調信号発生器である。より
周波数f0の基準光信号が光カプラaに入力され、より
循環ループを進み、より光カプラbの結合比に従い分
割されサグナックループ信号となる。サグナックループ
出力信号は、より光増幅器で損失を補償され、より
光カプラaに入りループの1周回を完了する。本構成では
ループを周回する信号にキャリア成分が含まれていない
ため、入力信号と干渉を生じない。この信号がループを
循環するたびに新たなサイドバンド信号を生成し、定常
状態において出力端子には周波数( f0 + kfm )の光周波
数コムが得られる。
【００１３】サグナックループによるSSB-SC変調の概念
説明を第2図に示す。光カプラbを介してループの中央に
２電極構造の光変調器を配置し、SSB動作に設定する。
変調周波数が高い場合、より進行する光電界の伝搬方
向は変調信号の伝搬方向と同方向であり正常な変調動作
を示すが、より進行する変調信号の伝搬方向とは逆方
向に周回する光電界に対しては無変調となる動作を利用
する。すなわち、変調信号と同方向に周回する光の入力
電界をE7M(t)、出力電界をEM8(t)、変調信号とは逆方向
に周回する光の入力電界をE8M(t)、出力電界をEM7(t)と
すると、光カプラbのパワー損失が十分小さい時、サグ
ナックループ各位置の光の電界は次のように表すことが
できる。
説明を第2図に示す。光カプラbを介してループの中央に
２電極構造の光変調器を配置し、SSB動作に設定する。
変調周波数が高い場合、より進行する光電界の伝搬方
向は変調信号の伝搬方向と同方向であり正常な変調動作
を示すが、より進行する変調信号の伝搬方向とは逆方
向に周回する光電界に対しては無変調となる動作を利用
する。すなわち、変調信号と同方向に周回する光の入力
電界をE7M(t)、出力電界をEM8(t)、変調信号とは逆方向
に周回する光の入力電界をE8M(t)、出力電界をEM7(t)と
すると、光カプラbのパワー損失が十分小さい時、サグ
ナックループ各位置の光の電界は次のように表すことが
できる。
【式１】
【式２】
【式３】
【式４】 ここでR1、T1は光カプラbの反射率、透過率、τ1はルー
プ遅延、ω0は入力光の角周波数である。Mは変調器の特
性を表し、MC(t)は光の伝搬方向と変調信号の伝搬方向
が同方向、MC.C(t)は逆方向に配置されている場合の特
性を示している。
プ遅延、ω0は入力光の角周波数である。Mは変調器の特
性を表し、MC(t)は光の伝搬方向と変調信号の伝搬方向
が同方向、MC.C(t)は逆方向に配置されている場合の特
性を示している。
【００１４】SSB動作においてMSSB(t)は次のように表す
ことができる。
ことができる。
【式５】 ここでPn、Qnは
【式６】 である。Jはベッセル関数、βは変調指数でβ=(Vm / V
π)π、Vmは変調電圧、V πは半波長電圧、ωmは変調信
号の角周波数である。(5) 式第1項はキャリア成分、第2
項は高次サイドバンド成分を表している。サグナックル
ープの出力電界E6A(t)は、
π)π、Vmは変調電圧、V πは半波長電圧、ωmは変調信
号の角周波数である。(5) 式第1項はキャリア成分、第2
項は高次サイドバンド成分を表している。サグナックル
ープの出力電界E6A(t)は、
【式７】 と表すことができる。
【００１５】本願発明の最重要課題であるキャリアを抑
圧する(ＳＣ動作)条件を満たす光カプラbの反射率R1は
(5) 式より、
圧する(ＳＣ動作)条件を満たす光カプラbの反射率R1は
(5) 式より、
【式８】 となる。
【００１６】第3図は変調指数βに対する0次のベッセル
関数J0(β)、およびR1の関係を計算した結果である。R1
はβに依存し、その範囲は0.5≦R1≦1.0で、変調信号の
強度によって変化する。光カプラbの反射率R1 もしくは
変調指数β(変調信号の強度の関数)が(7) 式のキャリア
抑圧を満足する条件で、高次サイドバンド信号を無視す
ると、サグナックループの出力電界E6A(t)は(6) 式より
周波数( f0 + fm )にシフトした+1次サイドバンド信号
のみとなり、キャリア信号 f0 および-1次サイドバンド
信号( f0 - fm )は零となることを表わしている。第2図
中に、これら周波数 f0の入力電界、サグナックループ
各部の電界、および周波数( f0 + fm ) にシフトした出
力電界を模式的に示した。
関数J0(β)、およびR1の関係を計算した結果である。R1
はβに依存し、その範囲は0.5≦R1≦1.0で、変調信号の
強度によって変化する。光カプラbの反射率R1 もしくは
変調指数β(変調信号の強度の関数)が(7) 式のキャリア
抑圧を満足する条件で、高次サイドバンド信号を無視す
ると、サグナックループの出力電界E6A(t)は(6) 式より
周波数( f0 + fm )にシフトした+1次サイドバンド信号
のみとなり、キャリア信号 f0 および-1次サイドバンド
信号( f0 - fm )は零となることを表わしている。第2図
中に、これら周波数 f0の入力電界、サグナックループ
各部の電界、および周波数( f0 + fm ) にシフトした出
力電界を模式的に示した。
【００１７】
【発明の実施の形態】周波数( f0 + fm ) にシフトした
サグナックループ出力信号は、光増幅器5の利得を調整
することでループ内の損失を補償して、より光カプラ
aに入りループの1周回を完了する。この信号がループを
循環するたびに新たな周波数シフト信号を生成し、定常
状態において出力端子には周波数( f0 + kfm )の光周波
数コムが得られることは明らかである。
サグナックループ出力信号は、光増幅器5の利得を調整
することでループ内の損失を補償して、より光カプラ
aに入りループの1周回を完了する。この信号がループを
循環するたびに新たな周波数シフト信号を生成し、定常
状態において出力端子には周波数( f0 + kfm )の光周波
数コムが得られることは明らかである。
【００１８】また、第1図には、サグナックループから
反射されるキャリア成分を阻止するため光アイソレータ
2、光変調器に入力される信号の偏波状態を最適とする
ため偏波コントローラ7が追加して挿入されている。
反射されるキャリア成分を阻止するため光アイソレータ
2、光変調器に入力される信号の偏波状態を最適とする
ため偏波コントローラ7が追加して挿入されている。
【００１９】光信号循環ループの解析は、光カプラbの
反射率と変調指数、SSB動作時における変調器の特性、
増幅器の利得を考慮し、循環ループの各位置での光信号
の電界を求める。さらに、増幅器の利得は周波数に依存
せず平坦であると仮定して、出力されるキャリア強度
IC、+n次のサイドバンド強度I+nを求める。これらを用
い、光カプラbの反射率R1 =0.65、変調器の変調指数β=
1.07、光増幅器の利得G=13.4においてサイドバンド次数
とその強度、および全コム強度Itot.の関係を計算した
結果を第4図に示す。コム強度は次数とともに減少する
傾向にあるが、200次においてもキャリア強度の1/10程
度である。例えば、入力信号の強度を-10 dBmに設定す
るとI+200は-20 dBm、全コム強度Itot.は9.2 dBmと計算
される。
反射率と変調指数、SSB動作時における変調器の特性、
増幅器の利得を考慮し、循環ループの各位置での光信号
の電界を求める。さらに、増幅器の利得は周波数に依存
せず平坦であると仮定して、出力されるキャリア強度
IC、+n次のサイドバンド強度I+nを求める。これらを用
い、光カプラbの反射率R1 =0.65、変調器の変調指数β=
1.07、光増幅器の利得G=13.4においてサイドバンド次数
とその強度、および全コム強度Itot.の関係を計算した
結果を第4図に示す。コム強度は次数とともに減少する
傾向にあるが、200次においてもキャリア強度の1/10程
度である。例えば、入力信号の強度を-10 dBmに設定す
るとI+200は-20 dBm、全コム強度Itot.は9.2 dBmと計算
される。
【００２０】
【実施例】光変調器は、Y分岐導波路を組み合わせたマ
ッハツェンダ構成の進行波型電極を採用したもので、各
電極には独立の変調信号を印加できる機能を有する。光
帯域18 GHz、半波長電圧5.5 V、挿入損失4.5 dBの仕様
である。
ッハツェンダ構成の進行波型電極を採用したもので、各
電極には独立の変調信号を印加できる機能を有する。光
帯域18 GHz、半波長電圧5.5 V、挿入損失4.5 dBの仕様
である。
【００２１】光増幅器には光出力＋12 dBm、光雑音指数
NF= 5dB、光増幅帯域1530 〜 1560 nm(Δf=3.75THz)のE
rドープファイバ増幅器を用いた。利得等価器は含まれ
ていない。
NF= 5dB、光増幅帯域1530 〜 1560 nm(Δf=3.75THz)のE
rドープファイバ増幅器を用いた。利得等価器は含まれ
ていない。
【００２２】変調器の駆動には周波数18 GHzの信号発生
器を用い、3 dBパワー分割器、高周波増幅器を経て変調
信号とする。分割した一方の信号には位相シフターを挿
入して位相差をφ=π/2に、他方はバイアスTを介して変
調器の動作点をθ=π/2に調整した。光信号循環ループ
長は約20 mで、実施例では周波数基準光源のスペクトル
線幅は0.7 MHzである(前出願のシングルサイドバンド光
周波数コム発生方法及び装置では、干渉に起因する不安
定性を緩和するため、周波数基準光源のスペクトル線幅
を50 MHzに広げていた。)。 信号の確認には分解能0.07
nmを有する光スペクトラムアナライザーを用いた。
器を用い、3 dBパワー分割器、高周波増幅器を経て変調
信号とする。分割した一方の信号には位相シフターを挿
入して位相差をφ=π/2に、他方はバイアスTを介して変
調器の動作点をθ=π/2に調整した。光信号循環ループ
長は約20 mで、実施例では周波数基準光源のスペクトル
線幅は0.7 MHzである(前出願のシングルサイドバンド光
周波数コム発生方法及び装置では、干渉に起因する不安
定性を緩和するため、周波数基準光源のスペクトル線幅
を50 MHzに広げていた。)。 信号の確認には分解能0.07
nmを有する光スペクトラムアナライザーを用いた。
【００２３】第5図は、動作の確認を行った結果で、発
生した周波数コムの光スペクトルを表している。変調器
におけるキャリアと+1次サイドバンドの強度はほぼ等し
く調整した。第5図からわかるように、コムは入力光の
低周波（長波長側）にのみ現れており、シングルサイド
バンドの光周波数コムが確認された。光増幅器利得の周
波数特性に制限されているが、60本の周波数コムが観測
され、周波数スパン1.1THzが得られた。なお、第5図に
おける各コムの周波数広がりは観測器として用いた光ス
ペクトラムアナライザーの周波数分解能によるものであ
る。第5図では、光変調器の各電極間の位相差φ=π/2に
設定しているためコムは入力光の低周波（長波長側）に
のみ現れているが、φ=-(π/2)に設定した場合、コムが
入力光の高周波（短波長側）にのみ現れることを確認し
ている。また、周波数16 GHzの信号で変調器を駆動し、
変調周波数に応じた周波数コムを観測しており、変調周
波数を任意に選定でき、任意間隔の光周波数コムが実現
できることを確認している。
生した周波数コムの光スペクトルを表している。変調器
におけるキャリアと+1次サイドバンドの強度はほぼ等し
く調整した。第5図からわかるように、コムは入力光の
低周波（長波長側）にのみ現れており、シングルサイド
バンドの光周波数コムが確認された。光増幅器利得の周
波数特性に制限されているが、60本の周波数コムが観測
され、周波数スパン1.1THzが得られた。なお、第5図に
おける各コムの周波数広がりは観測器として用いた光ス
ペクトラムアナライザーの周波数分解能によるものであ
る。第5図では、光変調器の各電極間の位相差φ=π/2に
設定しているためコムは入力光の低周波（長波長側）に
のみ現れているが、φ=-(π/2)に設定した場合、コムが
入力光の高周波（短波長側）にのみ現れることを確認し
ている。また、周波数16 GHzの信号で変調器を駆動し、
変調周波数に応じた周波数コムを観測しており、変調周
波数を任意に選定でき、任意間隔の光周波数コムが実現
できることを確認している。
【００２４】
【発明の効果】本願発明に近い光周波数コム発生技術と
しては、既に述べたとおり、電気光学変調器をファブリ
・ペロー共振器に挿入する方法、本発明者の前記先願の
シングルサイドバンド光周波数コム発生方法、および音
響光学変調器を光ファイバループに挿入する方法があ
る。電気光学変調器をファブリ・ペロー共振器に挿入す
る方法と本願発明を比較すると、本願発明は、(ア) シ
ングルサイドバンド信号のコムであり、原理的に2倍の
利用効率であり、(イ) 共振器の制御機構が不要であ
り、(ウ) 変調周波数を任意に選定でき、任意間隔の光
周波数コムが可能であり、(エ) 全光ファイバ構成で、
光通信系への適応が容易である。前記先願のシングルサ
イドバンド光周波数コム発生方法と本願発明を比較する
と、本願発明は、構成が多少複雑であるが、SSB-SC動作
により干渉に起因する不安定性が格段に低減した。ま
た、音響光学変調器を光ファイバループに挿入する方法
と本願発明とを比較すると、本願発明は、電気光学変調
器の広い周波数帯域のため、実施例では18GHzで光変調
器を駆動し、1 THz以上の周波数スパンが実現できた。
一方、音響光学変調器の駆動周波数は100 MHz以下であ
り、コムの周波数スパンは数GHzの報告に留まってい
る。
しては、既に述べたとおり、電気光学変調器をファブリ
・ペロー共振器に挿入する方法、本発明者の前記先願の
シングルサイドバンド光周波数コム発生方法、および音
響光学変調器を光ファイバループに挿入する方法があ
る。電気光学変調器をファブリ・ペロー共振器に挿入す
る方法と本願発明を比較すると、本願発明は、(ア) シ
ングルサイドバンド信号のコムであり、原理的に2倍の
利用効率であり、(イ) 共振器の制御機構が不要であ
り、(ウ) 変調周波数を任意に選定でき、任意間隔の光
周波数コムが可能であり、(エ) 全光ファイバ構成で、
光通信系への適応が容易である。前記先願のシングルサ
イドバンド光周波数コム発生方法と本願発明を比較する
と、本願発明は、構成が多少複雑であるが、SSB-SC動作
により干渉に起因する不安定性が格段に低減した。ま
た、音響光学変調器を光ファイバループに挿入する方法
と本願発明とを比較すると、本願発明は、電気光学変調
器の広い周波数帯域のため、実施例では18GHzで光変調
器を駆動し、1 THz以上の周波数スパンが実現できた。
一方、音響光学変調器の駆動周波数は100 MHz以下であ
り、コムの周波数スパンは数GHzの報告に留まってい
る。
【図１】本願発明の基本構成図。
【図２】SSB-SC変調の概念説明図。
【図３】変調指数βに対する0次のベッセル関数J
0(β)、および光カプラbの反射率R1の関係。
0(β)、および光カプラbの反射率R1の関係。
【図 ４】サイドバンド次数nとコム強度Iの関係。
【図 ５】周波数コムの光スペクトル。
１ 光カプラa ２ 光アイソレータ ３ 光カプラb ４ 光変調器 ５ 光増幅器 ６ 変調信号発生器 ７ 偏波コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA12 CA24 EA05 FA02 HA07 KA11 KA20 2K002 AA02 AB12 AB40 BA06 DA08 EA30 5F072 AB09 AK06 JJ20 KK30 YY17
Claims (2)
- 【請求項１】 光信号循環ループ内に光変調器及び光増
幅器を配置し、該光変調器により入力信号の片側のサイ
ドバンド信号を生成し、該光増幅器で損失を補償しつつ
該ループを循環させることにより、出力信号として周波
数軸のグリッド成分のみを広帯域に生成するシングルサ
イドバンド光周波数コム発生方法において、前記光変調
器は、前記光信号循環ループ内に構成されたサグナック
ループに２電極構造の光変調器を配置する構成であり、
抑圧されたキャリア信号の片側のみにサイドバンド信号
を発生させる周波数シフト動作により、光の干渉に起因
する不安定性を低減することを特徴とするキャリア信号
を抑圧したシングルサイドバンド光周波数コム発生方
法。 - 【請求項２】 光信号循環ループ内に光変調器及び光増
幅器を配置し、該光変調器により入力信号の片側のサイ
ドバンド信号を生成し、該光増幅器で損失を補償しつつ
該ループを循環させることにより、出力信号として周波
数軸のグリッド成分のみを広帯域に生成するシングルサ
イドバンド光周波数コム発生装置において、前記光変調
器は、光信号循環ループ内に構成されたサグナックルー
プに２電極構造の光変調器を配置する構成であることを
特徴とするキャリア信号を抑圧したシングルサイドバン
ド光周波数コム発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001009687A JP2002214656A (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | キャリア信号を抑圧したシングルサイドバンド光周波数コム発生方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001009687A JP2002214656A (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | キャリア信号を抑圧したシングルサイドバンド光周波数コム発生方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002214656A true JP2002214656A (ja) | 2002-07-31 |
Family
ID=18877125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001009687A Pending JP2002214656A (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | キャリア信号を抑圧したシングルサイドバンド光周波数コム発生方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002214656A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009025202A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | National Institute Of Information & Communication Technology | 光干渉トモグラフィー装置，光形状計測装置 |
| CN113009630A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-22 | 天津大学 | 一种基于非线性光学环镜的光学频率梳生成装置和方法 |
| CN113281917A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-20 | 天津大学 | 一种光学频率梳生成系统及方法 |
| CN114268373A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-04-01 | 北京理工大学 | 基于双边带相位差分稳定的光频梳产生装置及方法 |
-
2001
- 2001-01-18 JP JP2001009687A patent/JP2002214656A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009025202A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | National Institute Of Information & Communication Technology | 光干渉トモグラフィー装置，光形状計測装置 |
| CN113009630A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-22 | 天津大学 | 一种基于非线性光学环镜的光学频率梳生成装置和方法 |
| CN113281917A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-08-20 | 天津大学 | 一种光学频率梳生成系统及方法 |
| CN114268373A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-04-01 | 北京理工大学 | 基于双边带相位差分稳定的光频梳产生装置及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031216 |