JP2003332659A - 多波長光源 - Google Patents

多波長光源

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JP2003332659A
JP2003332659A JP2002138069A JP2002138069A JP2003332659A JP 2003332659 A JP2003332659 A JP 2003332659A JP 2002138069 A JP2002138069 A JP 2002138069A JP 2002138069 A JP2002138069 A JP 2002138069A JP 2003332659 A JP2003332659 A JP 2003332659A
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light
optical
amplifier
wavelength
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Seiji Fukushima
誠治 福島
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範囲に簡単に波数間隔を変化させうる、安
価な多波長光源を提供することを目的とする。 【解決手段】 ファイバでリング状にして光結合された
周回光と出射光とを分離する第1の光カプラ2bと、周
回光の進行方向を一方向に規定する光アイソレータ3
と、周回光を増幅する光アンプ4と、周回光を多波長化
する非線形光変調器5と、周回光の波長成分を選択透過
する波長フィルタ6と、周回光と種レーザ光を合波する
第2の光カプラ2aとを有し、第2の光カプラ2aへ種
レーザ光を入射するレーザ1と、非線形光変調器5を駆
動する高周波源7と、高周波源7と非線形光変調器5の
間に配置され、高周波信号を増幅するアンプ8とからな
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重光通信や
光計測で使用される多波長光源に関する。
【0002】
【従来の技術】通信量の増大に伴い、光ファイバを用い
た通信網の波長多重(Wave-length Division Multiplex
ing:WDM)化が進められている。即ち、1本の光ファ
イバで伝送される信号を「色分け」することによって、
信号の多重化を可能にするものである。多波長光源は、
WDM光通信実現のために重要な部品となる。
【0003】波長間隔が一定のそろった光源として、モ
ードロックレーザやスーパーコンティニュアム(SC)
光源が知られている。従来例としてスーパーコンティニ
ュアム光源を用いたもの (Hidehiko Takara,'Multiple
optical carrier generation from a supercontinuum s
ource,' Optics and Photonics News (March 2002) pp.
48-51)を図4に示す。図4において、4はエルビウム
・ドープド・ファイバ増幅器(EDFA)、7はシンセ
サイザ、8はアンプ、12はモード同期レーザダイオー
ド(MLLD)、13はスーパーコンティニュアム光フ
ァイバ、14は波長フィルタである。
【0004】この構成に基づく多波長光源の原理は次の
とおりである。モード同期レーザダイオード12は、中
心波長1.55μm、モード同期周波数25GHzのア
クティブモード同期レーザダイオードである。モード同
期レーザダイオード12を安定に同期させるために、シ
ンセサイザ7から出力され、アンプ8で増幅された周波
数25GHzのマイクロ波信号がモード同期レーザダイ
オード12に印加される。一般にこの状態でモード同期
レーザダイオード12から出力された光スペクトルを観
察すれば、周波数25GHz間隔で並んだ数本から数十
本の縦モードが発生していることが判る。
【0005】更にモード数を増やすために、エルビウム
・ドープド・ファイバ増幅器4とスーパーコンティニュ
アム光ファイバ13が接続されている。エルビウム・ド
ープド・ファイバ増幅器4はモード同期レーザダイオー
ド12の光出力を増大させ、スーパーコンティニュアム
光ファイバ13の中での非線形効果を強調する。即ち、
多くの等間隔の縦モード光がスーパーコンティニュアム
光ファイバ13に入射すれば、4光波混合が起き、次か
ら次に同じ周波数間隔の縦モードをもっと広い波長範囲
に生成する。こうして、100本を超える縦モードを発
生させることも可能である。
【0006】さて、ここまでの構成で周波数間隔25G
Hzの多波長光源が構成されている。例えば、50GH
z間隔の多波長光源が所望であれば、透過波長間隔50
GHzの波長フィルタ14をスーパーコンティニュアム
光ファイバ13の後に置けば良い。100GHzの周波
数間隔が必要であれば、波長フィルタ14を透過波長間
隔100GHzのものに変更すれば良い。即ち、波長フ
ィルタを置き換えることで、モード同期レーザダイオー
ド12のモード同期周波数の整数倍の周波数に限って、
波長間隔を変更することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の多波長光源で
は、周波数間隔変更の自由度が余り大きくなかった。ま
た、周波数間隔が広くなれば、それに対応した非常に高
い周波数のシンセサイザやアンプなどのミリ波部品や高
いモード同期周波数のモード同期レーザダイオードが必
要であった。当然、それらの使用は光源の価格を押し上
げていた。本発明は、広範囲に簡単に波数間隔を変化さ
せうる、安価な多波長光源を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項1に係る多波長光源は、ファイバでリング状
にして光結合された周回光と出射光とを分離する第1の
光カプラと、周回光の進行方向を一方向に規定する光ア
イソレータと、周回光を増幅する光アンプと、周回光を
多波長化する非線形光変調器と、周回光の波長成分を選
択透過する波長フィルタと、周回光と種レーザ光を合波
する第2の光カプラとを有し、かつ、前記第2の光カプ
ラへ種レーザ光を入射するレーザと、前記非線形光変調
器を駆動する高周波源と、前記高周波源と前記非線形光
変調器の間に配置され、高周波信号を増幅するアンプと
からなることを特徴とする。
【0009】上記課題を解決する本発明の請求項2に係
る多波長光源は、ファイバでリング状にして光結合され
た周回光と出射光に分離する第1の光カプラと、周回光
の進行方向を一方向に規定する光アイソレータと、周回
光を増幅する光アンプと、周回光を多波長化する光変調
器と、周回光の波長成分を選択透過する波長フィルタ
と、周回光と種レーザ光を合波する第2の光カプラとか
ら構成され、前記第2の光カプラへ種レーザ光を入射す
るレーザと、前記光変調器を駆動する高周波源と、前記
高周波源と前記光変調器の間に配置され、高周波信号を
増幅する非線形アンプとから構成されることを特徴とす
る。
【0010】
【発明の実施の形態】〔実施例1〕本発明の実施例1に
係る多波長光源を図1に示す。図1において、1はレー
ザダイオード(LD)、2a,2bは光カプラ、3は光
アイソレータ、4はエルビウム・ドープド・ファイバ増
幅器、5は電界吸収(EA)型光変調器、6はファブリ
ペロ(FP)共振器、7はシンセサイザ、8はアンプで
ある。
【0011】この構成に基づく多波長光源の原理は次の
とおりである。従来例との相違点は、リング内に波長フ
ィルタとしてファブリペロ共振器6が入っていること
と、光変調器として電界吸収型光変調器5が使用されて
いることである。レーザダイオード1は波長1.55μ
m(又は周波数fLD=193.1THz)の種レーザ光
を発振する単一縦モードレーザダイオードである。光カ
プラ2a,2bは共に電力比9:1の光カプラであり、
リング内の割合が9でリング外の割合が1である。
【0012】レーザダイオード1から出射されたレーザ
光は光カプラ2a,2bを経て、ファイバリングレーザ
内部へと導かれる。光アイソレータ3はリング内の光の
周回方向を決定し、戻り光の発振を抑制する。周回方向
は時計周りである。導入されたレーザ光は、エルビウム
・ドープド・ファイバ増幅器4で増幅されたあと、電界
吸収型光変調器5、ファブリペロ共振器6へと進む。電
界吸収型光変調器5の光透過率の電圧依存性は、非線形
である。その後、光カプラ2aへ入射する。これによ
り、リング1周の光の進行方向を説明したことになる。
【0013】ここで、シンセサイザ7はアンプ8を経
て、電界吸収型光変調器5へ接続されている。シンセサ
イザ7から周波数fRFの信号が出力されていれば、電界
吸収型光変調器5の非線形振幅変調の作用によって、単
一縦モードレーザ光のスペクトルは、もともとのfLD
193.1THzのスペクトルに、周波数が±n・fRF
(nは0でない整数)だけ離れた両側波帯が加わった多
数の縦モードになる。
【0014】この状態のスペクトルを実施例1の動作原
理を示す図2のうち、図2(a)に示す。このレーザ光
は、次にファブリペロ共振器6へ入射する。ファブリペ
ロ共振器6の透過率スペクトルは図2(b)に示される
ように、周波数間隔fFILごとに透過率が高い。この結
果、電界吸収型光変調器5の出力のうちファブリペロ共
振器6の透過率スペクトルと一致した縦モードだけが出
力される。ファブリペロ共振器6から出力されるレーザ
光のスペクトルを図2(c)に示す。
【0015】このままでは、多数の縦モードが同時発信
してはいるが、高次(即ちnが大きい)モードの光強度
は小さい。レーザ光は光カプラ2a,2bを経由して再
びリングへと戻される。1周増幅するごとに高次モード
の振幅は、周波数fLDの基本モードの振幅に近付く。そ
して光カプラ2bで、周回光の一部が外部へと出力され
る。
【0016】ここで、本発明が周波数間隔可変な多波長
光源である原理を述べる。例として、ファブリペロ共振
器6の共振周波数ピークは25GHzであり、周波数間
隔としては25,50,100,150,200GHz
が必要とされていると仮定する。表1に所望の周波数間
隔を得るために必要なシンセサイザ7の周波数fRFを示
す。
【0017】
【表1】
【0018】表1の次数は、発生させる高調波の次数で
ある。また、表1では、fRFが10GHz未満になるも
のは省略した。周波数間隔可変性を満たし、10GHz
≦fRF≦20GHzを満たすfRFは下線で記した。さ
て、周波数間隔が25GHzの列を見る。次数が1のと
き、fRF=25GHzであるが、次数が2ならばそれぞ
れfRF=12.5GHzとなる。所望の周波数間隔が2
5GHzであれば、これらのどちらの次数、どちらのf
RFを使ってもよい。
【0019】次に周波数間隔50GHzの場合の扱いを
述べる。表1の周波数間隔50GHzの列を見ると、f
RFは次数の低い方から順に50,25,16.67,1
2.5,10GHzとなる。fRFとして下線のない2
5,12.5GHzを選んだ場合、50GHz間隔でな
く25GHz間隔で並んだスペクトルが出力される。と
ころが、下線のあるfRF=16.67,10GHzを選
んだ場合は、所望どおりの縦モード間隔の50GHzの
スペクトルが得られる。以下、周波数間隔が100,1
50,200GHzのときも同じである。
【0020】下線で示されたfRFは比較的低い周波数で
あり、シンセサイザ、アンプ、電界吸収型光変調器が商
用品として入手可能な帯域である。次数が1の場合も、
問題なく周波数間隔可変な多波長光源として機能する
が、周波数間隔程度の高い周波数で動作するシンセサイ
ザ、アンプ、光変調器が必要となる。このようにして構
成した多波長光源は、多波長同時発振であるとともに、
周波数間隔もとびとびではあるが可変である。
【0021】〔実施例2〕本発明の実施例2に係る多波
長光源を図3に示す。図3において、1はレーザダイオ
ード、2a,2b,2cは光カプラ、3は光アイソレー
タ、4はエルビウム・ドープド・ファイバ増幅器、7は
シンセサイザ、9はLiNbO3を用いた光位相変調器
(LN位相変調器)、10はアレイ導波路フィルタ(A
WG)、11はリミッタアンプである。
【0022】実施例1では、線形なアンプと非線形光変
調器で高次のスペクトルを生成したが、本実施例では非
線形アンプと線形光変調器を用いて、多波長光源を実現
するものである。また、リング内の波長フィルタとし
て、ファブリペロ共振器でなくアレイ導波路フィルタ1
0を用いる点が異なる。この構成に基づく多波長光源の
原理は次のとおりである。レーザダイオード1から光カ
プラ2a,2b、光アイソレータ3、エルビウム・ドー
プド・ファイバ増幅器4までは実施例1と同様の構成、
原理である。
【0023】これ以降、相違点を中心に説明する。シン
セサイザ7とLN位相変調器9の間には、非線形アンプ
としてリミッタアンプ11を配置した。シンセサイザ7
からは周波数fRFで正弦波の高周波信号が出力されてい
るが、高調波成分を発生させるためのリミッタアンプ1
1としてインバータ・ゲートを用いた。これによって高
周波信号は方形波状に変わり、高次の高調波を含むよう
になる。
【0024】この場合、LN位相変調器9の電圧−透過
率特性は線形であるが、入力信号の高調波に対応してレ
ーザ光のスペクトルは、fLDの1本に加え、そこからn
・f LD(nは0でない整数)だけ離れた別の縦モード光
が生じる。多数の縦モードを含むレーザ光は、アレイ導
波路フィルタ10に入力される。ここで、アレイ導波路
フィルタ10はfLDを中心として周波数間隔fFILだけ
離れた周波数の光を各出力ポートに出力するものとす
る。
【0025】多数の出力ポートからのレーザ光はそれぞ
れは単一縦モード光であるが、それらは光カプラ2cで
合波される。合波された出力は、光カプラ2aで再びリ
ング内へと戻される。多モード化のための非線形機構と
して、実施例1では光変調器の非線形性を、実施例2で
はアンプの非線形を用いた。その非線形の源にかかわら
ず、光源の多波長化は可能である。
【0026】実際に用いた数値は次のとおりである。フ
ィルタの周波数間隔fFILは25GHzとした。実施例
1のときと同様に、fRFが12.5,16.67,2
0,18.75,18.18GHzとしたとき、発生し
たレーザ光の周波数間隔は期待されるように、それぞれ
25,50,100,150,200GHzであった。
このようにして実施例2も、シンセサイザの発信周波数
を変えるだけで簡単に周波数間隔が変更できる多波長光
源として動作することが確認された。
【0027】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、光カプラと光アイソレータと光アンプと波長
フィルタと変調器と種レーザ光源と高周波源とマイクロ
波アンプを組み合わせることにより、簡単に周波数間隔
が可変の多波長光源を構成することができる。本多波長
光源は、WDM光源として使用することが出来る。ま
た、光計測の光源としても使用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る多波長光源を示すブロ
ック図である。
【図2】本発明の実施例1の動作原理を示すグラフであ
る。
【図3】本発明の実施例2に係る多波長光源を示すブロ
ック図である。
【図4】従来の技術を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 レーザダイオード 2a,2b,2c 光カプラ 3 光アイソレータ 4 エルビウム・ドープド・ファイバ増幅器(EDF
A) 5 電界吸収(EA)型光変調器 6 ファブリペロ共振器 7 シンセサイザ 8 アンプ 9 LiNbO3光位相変調器 10 アレイ導波路フィルタ(AWG) 11 リミッタアンプ 12 モードロックレーザダイオード(MLLD) 13 スーパコンティニュアム光ファイバ(SCファイ
バ) 14 波長フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── 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) H04B 10/06 10/14 10/26 10/28 Fターム(参考) 2H079 AA02 AA12 BA04 CA04 EA07 KA11 KA18 KA20 5F072 AB09 AK06 JJ08 JJ20 KK08 KK12 KK30 LL17 MM20 QQ02 RR01 YY11 YY20 5K102 AA11 MB10 MC03 PB01 PB06 PB15 PC04 PH03 PH11 PH45 PH49 PH50

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ファイバでリング状にして光結合された
    周回光と出射光とを分離する第1の光カプラと、周回光
    の進行方向を一方向に規定する光アイソレータと、周回
    光を増幅する光アンプと、周回光を多波長化する非線形
    光変調器と、周回光の波長成分を選択透過する波長フィ
    ルタと、周回光と種レーザ光を合波する第2の光カプラ
    とを有し、かつ、前記第2の光カプラへ種レーザ光を入
    射するレーザと、前記非線形光変調器を駆動する高周波
    源と、前記高周波源と前記非線形光変調器の間に配置さ
    れ、高周波信号を増幅するアンプとからなることを特徴
    とする多波長光源。
  2. 【請求項2】 ファイバでリング状にして光結合された
    周回光と出射光に分離する第1の光カプラと、周回光の
    進行方向を一方向に規定する光アイソレータと、周回光
    を増幅する光アンプと、周回光を多波長化する光変調器
    と、周回光の波長成分を選択透過する波長フィルタと、
    周回光と種レーザ光を合波する第2の光カプラとから構
    成され、前記第2の光カプラへ種レーザ光を入射するレ
    ーザと、前記光変調器を駆動する高周波源と、前記高周
    波源と前記光変調器の間に配置され、高周波信号を増幅
    する非線形アンプとから構成されることを特徴とする多
    波長光源。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008191503A (ja) * 2007-02-06 2008-08-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 波長可変光送受信装置
JP2011002623A (ja) * 2009-06-18 2011-01-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 多波長光発生方法及び多波長光発生装置
KR101011623B1 (ko) 2008-05-07 2011-01-28 경북대학교 산학협력단 회전 슬릿을 이용한 파장 가변 레이저
CN112802500A (zh) * 2020-12-31 2021-05-14 周凯 一种面向多源异构文旅大数据的分布式全息数据存储装置

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