JP2004208257A - 波長安定化の制御装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光通信システムにおいてチューナブル素子から出力された光から正確に特定波長の正確なチャネルを得るための波長安定化の制御装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】この装置は、光を第一光と第二光に分割するビーム分割素子と、第一光を直接的に受信し且つそれを第一電気信号に変換する第一光検出素子と、第二光を間接的に受信し且つそれを第二電気信号に変換する第二光検出素子と、ビーム分割素子と第二光検出素子との間に配置され、第二光において特定の波長をもつ光を分離するファブリーペロエタロンと、ファブリーペロエタロンと第二光検出素子との間に配置され、特定の波長をもつ光の部分チャネルを濾過する光学濾過素子と、第一電気信号及び第二電気信号を受信し信号処理を行うサーバ素子を備える。
【選択図】 図２
【解決手段】この装置は、光を第一光と第二光に分割するビーム分割素子と、第一光を直接的に受信し且つそれを第一電気信号に変換する第一光検出素子と、第二光を間接的に受信し且つそれを第二電気信号に変換する第二光検出素子と、ビーム分割素子と第二光検出素子との間に配置され、第二光において特定の波長をもつ光を分離するファブリーペロエタロンと、ファブリーペロエタロンと第二光検出素子との間に配置され、特定の波長をもつ光の部分チャネルを濾過する光学濾過素子と、第一電気信号及び第二電気信号を受信し信号処理を行うサーバ素子を備える。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願は波長安定化の制御装置及びその制御方法に関し、特に光通信システムにおいてチューナブル素子から出力された光から正確に特定波長の正確なチャネルを得るための波長安定化の制御装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムにおいて、光信号の伝送効率を向上させるために、この分野に熟知する技術者はしばしばチューナブルレーザ光源（tunable laser light source）などのチューナブル素子を利用して、特定波長のチャネルを得て伝送したい光信号を搭載する。然しながら、チューナブル素子から得られる実際の波長又は/及びその所在チャネルと期待される特定波長又は/及びその所在チャネルとの間には偏差があるため、アメリカ特許第ＵＳ４５８３２２８（特許文献１）及びアメリカ特許第ＵＳ６４００７３９Ｂ１（特許文献２）にそれぞれ開示される関連の技術内容のように、波長安定化の制御装置は通常チューナブル素子が出力した光をサーボ制御するために用いられ、期待する特定の波長を得る。
【０００３】
図１は、従来のチューナブルレーザシステム１０における波長安定化の制御装置３の配置フレームを示した略図である。図１に示すように、チューナブルレーザ光源１から出力された光５は二つの部分に分割され、一部分は光ファイバ経路２に直接的に受信され、もう一部分は波長安定化の制御装置３に受信され、波長安定化装置３及び制御ユニット４のチューナブル光源１に対するサーバ制御により変調する。波長安定化の制御装置３において、光５はビームスプリッター（beamsplitter）３１１を通して二つの部分に分割され、一部分の光は光検出器（photo detector）３１４に直接的に導入され、別の部分の光はファブリーペロエタロン３１２を通した後に別の光検出器３１３に導入される。その後、光検出器３１３及び３１４に導入された光信号はそれぞれ電気信号に変換されて信号処理及び校正器３１５により信号処理を行って、その後、制御信号を制御ユニット４に出力する。
【０００４】
【特許文献１】
アメリカ特許第ＵＳ４５８３２２８
【特許文献２】
アメリカ特許第ＵＳ６４００７３９Ｂ１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
確かに波長安定化の制御装置の技術は既に開示されているが、然し、従来の波長安定化制御装置には応用上やはり問題がある。例えば、特許文献１に開示された技術は、出力光のチャネルを精密に把握することができないため、サーバ制御後出力される光が不正確なチャネルに存在する可能性がある。この他、特許文献２の技術は、２組の回転可能なオプティカルフィルター（opticalfilter）を利用して光を濾過するが、然し、この２組の可動なオプティカルフィルターには位置決めの困難及び壊れ易いという問題及び互いに組み合わせて使用するなどの制限があり、このため、製造には不便である。
【０００６】
上記の課題を解決するため、特定波長の光を精密に正確なチャネルに出力し、且つ製造が便利である、波長安定化の制御装置及びその制御方法を提供する。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、精密に正確なチャネル上で特定波長を有する光を出力し、且つ製造上も簡略的である波長安定化の制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は、チューナブル素子が精密に正確なチャネル上で特定波長を出力するように、制御する波長安定化の制御方法を提供することをもう一つの目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第一の発明の波長安定化の制御装置は、光通信システムにおいてチューナブル素子が出力する光を制御するための波長安定化の制御装置であって、前記光を第一光及び第二光に分割するビーム分割素子と、前記第一光を直接的に受信し且つそれを第一電気信号に変換する第一光検出素子と、前記第二光を間接的に受信し且つそれを第二電気信号に変換する第二光検出素子と、前記ビーム分割素子と第二光検出素子との間に配置され、前記第二光において特定波長を有する光を分離するファブリーペロエタロンと、前記ビーム分割素子と前記第二光検出素子との間に配置され、前記特定波長を有する光の部分チャネルを濾過する光学濾過素子と、を備える。
【００１０】
前記チューナブル素子はチューナブルレーザ光源、前記ビーム分割素子はビームスプリッター、また前記光学濾過素子は高域通過フィルターである。
【００１１】
前記チューナブル素子がチューナブルレーザ光源、前記ビーム分割素子がビームスプリッター、また前記光学濾過素子は低域通過フィルターである。
【００１２】
前記チューナブル素子がチューナブルレーザ光源、前記ビーム分割素子がビームスプリッター、また前記光学濾過素子は帯域通過フィルターである。
【００１３】
第２の発明の波長安定化の制御装置は、光通信システムにおいてチューナブル素子が出力した光を制御するための波長安定化の制御装置であって、前記光を第一光と第二光に分割する第一ビーム分割素子と、前記第一光を直接的に受信し且つそれを第一電気信号に変換する第一光検出素子と、前記第二光を第三光と第四光に分割する第二ビーム分割素子と、前記第三光を間接的に受信し且つそれを第二電気信号に変換する第二光検出素子と、前記第四光を間接的に受信し且つそれを第三電気信号に変換する第三光検出素子と、前記第二ビーム分割素子と前記第二光検出素子との間に配置され、前記第三光において前記チューナブル素子の波長変調範囲を全て含む光スペクトラムをゼロでない傾きを持つ光スペクトラムに変換する光学濾過素子と、前記第二ビーム分割素子と前記第三光検出素子との間に配置され、前記第四光において特定波長を有する光を分離するファブリーペロエタロンと、前記第一電気信号、前記第二信号及び前記第三電気信号を受信して信号処理を行うサーバ素子と、を備える。
【００１４】
前記チューナブル素子はチューナブルレーザ光源であり、前記ビーム分割素子はビームスプリッター、及び前記光学濾過素子は高域通過フィルターである。
【００１５】
前記チューナブル素子はチューナブルレーザ光源、前記ビーム分割素子はビームスプリッター、及び前記光学濾過素子は低域通過フィルターである。
【００１６】
第３の発明の波長安定化の制御方法は、チューナブル素子からの光を第一光及び第二光に分割するステップと、前記第二光において特定波長を有する光を分離するステップと、前記特定波長を有する光の部分チャネルを濾過して、基準チャネルを設定するステップと、前記第一光及び前記特定波長を有する光をそれぞれ電気信号に変換するステップと、前記電気信号に信号処理を行うステップと、を含む。
【００１７】
前記特定波長を有する光の部分チャネルを濾過し、且つ基準チャネルを設定するステップには、カットオフ波長がλHの高域通過フィルタを利用して前記特定の波長を有する光において波長がλHより小さいチャネルを濾過し、且つ濾過後のチャネルにおいて中心波長が最も前記カットオフ波長λHに接近するチャネルを開始チャネルとする。
【００１８】
前記特定波長を有する光の部分チャネルを濾過して、基準チャネルを設定するステップには、カットオフ波長がλLの低域通過フィルターを利用して前記特定の波長を有する光において波長がλLより大きいチャネルを濾過し、且つ濾過後のチャネルにおいて中心波長が前記カットオフ波長λLに最も接近するチャネルを終了チャネルとする。
【００１９】
前記特定波長を有する光の部分チャネルを濾過し、基準チャネルを設定するステップには、波長範囲がλHからλLの帯域通過フィルターを利用して前記特定の波長を有する光において前記波長範囲に該当しないチャネルを濾過し、且つそれぞれ濾過後のチャネルにおいて中心波長が前記カットオフ波長λH及びλLに最も接近するチャネルを開始チャネル及び終了チャネルとする。
【００２０】
第４の発明の波長安定化の制御方法は、チューナブル素子からの光を第一光及び第二光に分割するステップと、前記第二光を第三光及び第四光に分割するステップと、前記第三光のスペクトルをゼロでない傾きに変換するステップと、前記第四光において特定の波長を有する光を分離するステップと、前記第一光、前記ゼロでない傾きを有する前記第三光と、前記特定の波長を有する光をそれぞれ電気信号に変換するステップと、前記電気信号に信号処理を行うステップとを含む。
【００２１】
前記第三光のスペクトルをゼロでない傾きに変換することにより前記第三光を前記チューナブル素子の波長変調範囲の全てを含む高域通過フィルターを通過させる。
【００２２】
前記第三光のスペクトルをゼロでない傾きに変換することにより、前記第三光を前記チューナブル素子の波長変調範囲の全てを含む低域通過フィルターを通過させる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の第一の実施の形態における波長安定化の制御装置の配置フレームを示す略図である。図２に示すように、本発明の第一実施の形態における波長安定化の制御装置１０３は、ビーム分割素子５１１と、ファブリーペロエタロン５１２と、光学濾過素子５１３と、第一光検出素子５１４と、第二光検出素子５１５と、サーバ素子５１６と、を備える。ビーム分割素子５１１、第一光検出素子５１４、第二光検出素子５１５及びサーバ素子５１６は、従来のものでもよい。
【００２４】
以下、本発明の第一実施の形態における波長安定化の制御装置１０３の制御方法を説明する。先ず、チューナブル光源１０１からの光１０５の一部分を波長安定化の制御装置１０３に進入させた後、ビーム分割素子５１１により二つの部分に分割し、一部分は直接的に第一光検出素子５１４に導入され、別の部分はファブリーペロエタロン５１２および光学濾過素子５１３を通過して第二光検出素子５１５に導入される。次に、サーバ素子５１６により光検出素子５１４及び５１５に進入した光信号を電気信号に変換して、ロジック計算などの信号処理の後、制御信号を制御素子１０４に出力してチューナブル光源１０１を制御する。
【００２５】
なお、ここに光学濾過素子５１３を配置する目的は、ファブリーペロエタロン５１２を通過した光の部分チャネルを濾過し、更に基準チャネル（referencechannel）及び基準波長（reference wavelength）を設定することである。このようにして、サーバ素子５１６は同時にこの基準チャネル及び基準波長に基づいてチューナブル光源１０１を制御することにより、光ファイバ経路１０２が受信した光における特定波長が精密に出力され且つ正確なチャネル上に確実に存在させる。
【００２６】
図３は、本発明の第二の実施の形態の波長安定化の制御装置の配置フレームを示す略図である。図３に示すように、本発明の第二実施の形態の波長安定化の制御装置２０３は、第一ビーム分割素子７１１と、第一光検出素子７１２と、第二ビーム分割素子７１３と、光学濾過素子７１４と、第二光検出素子７１５と、ファブリーペロエタロン７１６と、第三光検出素子７１７と、サーバ素子７１８と、を備える。ビーム分割素子７１１及び７１３、第一光検出素子７１２、第二光検出素子７１５、第三光検出素子７１７及びサーバ制御７１８は、従来のものでもよい。以下、本発明の第二実施における形態の波長安定化の制御装置２０３の制御方法を説明する。先ず、チューナブル光源２０１の光２０５の一部分を波長安定化の制御装置２０３に進入させた後、第一ビーム分割素子７１１により二つの部分に分割され、一部分は直接的に第一光検出素子７１２に導入され、別の部分は更に第二ビーム分割素子７１３により二つの部分に分割され、一部分は光学濾過素子７１４を通過した後第二光検出素子７１５に導入され、別の部分はファブリーペロエタロン７１６を通過した後第三光検出素子７１７に導入される。次に、サーバ素子７１８により光検出素子７１２、７１５及び７１７に進入した光信号を電気信号に変換し、ロジック計算などの信号処理の後、制御信号を制御素子２０４に出力してチューナブル光源２０１を制御する。
【００２７】
なお、ここに光学濾過素子７１４を配置する目的は、チューナブル光源２０１のチューナブル波長範囲の全ての光スペクトラムを図７に示すような傾きを有するものに変換することである。このようにして、各チャネルの信号の異なる大きさに基づいて、サーバ素子７１８は各チャネルの位置を判断し、光ファイバ経路１０２が受信した光における特定波長が精密に出力され且つ正確なチャネル上に確実に存在させる。
【００２８】
【実施例】
以下、それぞれ３種の異なるタイプの光学濾過素子を利用して、実施例１〜３で本発明の第一実施の形態における波長安定化の制御装置及びその制御方法を詳細に説明する。
【００２９】
実施例１において、光学濾過素子５１３は波長がカットオフ（cut-offwavelength）λHより小さい光チャネルを濾過する高域通過フィルター（High Pass Filter）であり、この高域通過フィルターを通過した光のスペクトラム分布は図４に示す通りである。このうち、横軸は波長分布、縦軸は透過エネルギー損の大きさをそれぞれ示す。このような状況で、特定波長λiを正確に出力しようとすると、先にファブリーペロエタロン５１２により特定波長λiの光を分離し、更に高域通過フィルターにより光における波長がλHより小さいチャネルを濾過する。その後、さらに光チャネルにおいてカットオフ波長λHに最も接近する、例えば図４のλSのような中心波長を濾過して、サーバ制御の出発点波長（startpoint wavelength）とし、出発点波長が存在するチャネルをサーバ制御の開始チャネルとする。このようにして、出力した実際の波長が期待する特定波長λiと偏差があったり又はチャネルが正確でないときに、サーバ素子５１６は、設定された開始チャネル及び出発点波長に基づいて特定波長λiの存在するチャネルを検索し、その位置を制御素子１０４に通知し、出力波長が特定波長λiであることを確実にする。例を挙げると、ITU１００GHzの仕様において、出力光１０５が１５５０.１２nｍの特定波長を有すると期待されるとき、カットオフ波長が１５４０nmの高域通過フィルターを利用して部分チャネルを濾過し、この際、開始チャネルは、中心波長が１５４０.５６nmのチャネルである。このようにして、サーバ素子５１６により特定波長１５５０.１２nmが第１３個目のチャネルであることが分かり、制御素子１０４によりチューナブル光源１０１が正確に出力されるよう制御する。
【００３０】
実施例２において、光学濾過素子５１３は波長がカットオフ波長λLより大きい光を濾過する低域通過フィルター（LowPass Filter）であり、この低域通過フィルターを通過した光のスペクトラム分布を図５に示す。このうち、横軸は波長分布、縦軸は透過エネルギー損の大きさをそれぞれ示す。このような状況下で、特定波長λiを正確に出力しようとすると、先にファブリーペロエタロン５１２により特定波長λiの光を分離し、更に低域通過フィルターにより光における波長がλＬより大きいチャネルを濾過する。その後、更に光チャネルにおいてカットオフ波長に最も接近する、例えば図５のλＥのような中心波長を濾過して、サーバ制御の終止点波長（endpoint wavelength）とし、終止点波長の存在するチャネルを終了チャネルとする。このようにして、出力された実際の波長が期待する特定波長λiと偏差があったり、又はチャネルが正確でないときに、サーバ制御５１６は、設定された終止点波長及び終了チャネルに基づいて特定波長λiが存在するチャネルを検索することができ、その位置を制御素子１０４に通知して、出力波長が特定波長λiであることを確実にする。例を挙げると、ITU１００GHzの仕様において、出力光１０５が１５５０.１２nｍの特定波長を有すると期待される時、カットオフ波長が１５６０nmの低域通過フィルターを利用して部分チャネルを濾過し、この際、終了チャネルは、中心波長が１５５９.７９nmのチャネルであるので、サーバ素子５１６により特定波長１５５０.１２nmは終止点から数えて第１３個目のチャネルであることが分かり、制御素子１０４によりチューナブル光源１０１が正確に出力されるよう制御する。
【００３１】
実施例３において、光学濾過素子５１３は波長範囲がλHからλＬに該当しない光を濾過する帯域通過フィルター（BandPass Filter）であり、この帯域通過フィルターを通過する光のスペクトラム分布を図６に示す。このうち、横軸は波長分布、縦軸は透過エネルギー損の大きさをそれぞれ示す。このような状況で、出力波長が特定波長λiであるよう期待すると、先にファブリーペロエタロン５１２により特定波長λiの光を分離し、更に帯域通過フィルターにより光における波長がλＬより小さくλHより大きいチャネルを濾過する。その後、更に光チャネルにおいて波長λHおよびλＬに最も接近する、例えば図６のλS及びλＥのような中心波長を濾過して、サーバ制御の出発点波長と終止点波長とし、出発点波長及び終止点波長の存在するチャネルをそれぞれサーバ制御の開始チャネルおよび終了チャネルとする。このようにして、出力された実際の波長が期待する特定波長λiと偏差があったり、チャネルが不正確な場合も、サーバ制御５１６は、設定された開始チャネル及び出発点波長もしくは終了チャネル及び終止点波長に基づいて特定波長λiが存在するチャネルを検索することができ、その位置を制御素子１０４に通知して、出力波長が特定波長λiであることを確実にする。例を挙げると、ITU１００GHzの仕様において、出力光１０５が特定波長１５５０.１２nmを有すると期待される時、波長範囲が１５４０nmから１５６０nmの帯域通過フィルターを利用して部分チャネルを濾過し、この際、開始チャネルは中心波長が１５４０.５６nmのチャネル、終了チャネルは中心波長が１５５９.７９nmのチャネルであるので、サーバ素子５１６により開始チャネル又は終了チャネルに基づいて特定波長のチャネル位置を計算し、制御素子１０４によりチューナブル光源１０１が正確に出力されるよう制御する。
【００３２】
なお、上記の各実施例における高域、低域、または帯域通過フィルターの選択は実際の必要に応じて決定するので、本発明の上記の開始チャネルもしくは終了チャネルのような、基準チャネル及び上記の出発点波長又は終止点波長のような、基準波長を設定する目的が達成される限り、如何なるタイプの光学濾過素子も全て応用することができる。
【００３３】
以下の実施例で本発明の第二実施の形態における波長安定化の制御装置およびその制御方法について詳細に説明する。
【００３４】
実施例４において、光学濾過素子７１４は波長がチューナブル光源２０１の全てのチューナブル波長範囲より小さい光を濾過する高域通過フィルターであり、フィルター上に塗布された薄膜により通過させる光強度と波長との間には線形の関係、つまり一定の傾きがあり、そのスペクトラムは図７に示すとおりである。このうち、横軸は波長分布、縦軸は透過エネルギー損の大きさをそれぞれ示す。この状況では、特定波長λiを正確に出力しようとすると、高域通過フィルターにより各チャネルを区別し、ファブリーペロエタロン７１６を通過した後の特定波長の光と各チャネルの光を比較して、この特定の波長が存在するチャネルを判断する。このようにして、出力した実際の波長（図７に示すλT）が期待する特定波長（図７に示すλi）と偏差があったり又はチャネルが正確でないときに、サーバ素子７１８が正確な位置（図７に示す第７チャネル）を制御素子２０４に通知し、出力波長が特定波長λiであることを確実にする。当然、本実施の形態における光学濾過素子７１４は波長がチューナブル光源２０１の全てのチューナブル波長範囲より大きい光を濾過する低域通過フィルターでもよく、そのスペクトラム分布は図８に示すとおりである。この状況では、この特定波長が存在するチャネルを判断する方法は透過エネルギーの低いほうから高いほうへ順に判断するので、ここでは特に詳しく述べない。
【００３５】
以上、本発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。よって、本発明は後付する特許請求の範囲により限定される。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、可動光学素子を使用しない状況で、光ファイバ経路が受信した光における特定の波長が精密に出力され且つ正確なチャネル上にある効果を達成できる。このため、本発明は如何なる位置決めの困難及び壊れやすいなどの問題はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の波長安定化の制御器の配置フレームを示す略図である。
【図２】本発明の第一実施の形態における波長安定化の制御装置の配置フレームを示す略図である。
【図３】本発明の第二実施の形態における波長安定化の制御装置の配置フレームを示す略図である。
【図４】本発明の実施例１の波長安定化の制御装置において、高域通過フィルターを通過する光のスペクトラムである。
【図５】本発明の実施例２の波長安定化の制御装置において、低域通過フィルターを通過する光のスペクトラムである。
【図６】本発明の実施例３の波長安定化の制御装置において、帯域通過フィルターを通過する光のスペクトラムである。
【図７】本発明の実施例４の波長安定化の制御装置において、高域通過フィルターを通過する光のスペクトラムである。
【図８】本発明の実施例４の波長安定化の制御装置において、低域通過フィルターを通過する光のスペクトラムである。
【符号の説明】
１、１０１、２０１ チューナブル光源
２、１０２、２０２ 光ファイバ経路
３、１０３、２０３ 波長安定化の制御器
４ 制御ユニット
５、１０５、２０５ 光
１０ チューナブルレーザシステム
１０４、２０４ 制御素子
３１１ ビームスプリッター
３１２、５１２、７１６ ファブリーペロエタロン
３１３、３１４ 光検出器
３１５ 信号処理及び校正器
５１１、７１１、７１３ ビーム分割素子
５１３、７１４ 光学濾過素子
５１４、５１５、７１２、７１５、７１７ 光検出素子
５１６、７１８ サーバ素子
【発明の属する技術分野】
本願は波長安定化の制御装置及びその制御方法に関し、特に光通信システムにおいてチューナブル素子から出力された光から正確に特定波長の正確なチャネルを得るための波長安定化の制御装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムにおいて、光信号の伝送効率を向上させるために、この分野に熟知する技術者はしばしばチューナブルレーザ光源（tunable laser light source）などのチューナブル素子を利用して、特定波長のチャネルを得て伝送したい光信号を搭載する。然しながら、チューナブル素子から得られる実際の波長又は/及びその所在チャネルと期待される特定波長又は/及びその所在チャネルとの間には偏差があるため、アメリカ特許第ＵＳ４５８３２２８（特許文献１）及びアメリカ特許第ＵＳ６４００７３９Ｂ１（特許文献２）にそれぞれ開示される関連の技術内容のように、波長安定化の制御装置は通常チューナブル素子が出力した光をサーボ制御するために用いられ、期待する特定の波長を得る。
【０００３】
図１は、従来のチューナブルレーザシステム１０における波長安定化の制御装置３の配置フレームを示した略図である。図１に示すように、チューナブルレーザ光源１から出力された光５は二つの部分に分割され、一部分は光ファイバ経路２に直接的に受信され、もう一部分は波長安定化の制御装置３に受信され、波長安定化装置３及び制御ユニット４のチューナブル光源１に対するサーバ制御により変調する。波長安定化の制御装置３において、光５はビームスプリッター（beamsplitter）３１１を通して二つの部分に分割され、一部分の光は光検出器（photo detector）３１４に直接的に導入され、別の部分の光はファブリーペロエタロン３１２を通した後に別の光検出器３１３に導入される。その後、光検出器３１３及び３１４に導入された光信号はそれぞれ電気信号に変換されて信号処理及び校正器３１５により信号処理を行って、その後、制御信号を制御ユニット４に出力する。
【０００４】
【特許文献１】
アメリカ特許第ＵＳ４５８３２２８
【特許文献２】
アメリカ特許第ＵＳ６４００７３９Ｂ１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
確かに波長安定化の制御装置の技術は既に開示されているが、然し、従来の波長安定化制御装置には応用上やはり問題がある。例えば、特許文献１に開示された技術は、出力光のチャネルを精密に把握することができないため、サーバ制御後出力される光が不正確なチャネルに存在する可能性がある。この他、特許文献２の技術は、２組の回転可能なオプティカルフィルター（opticalfilter）を利用して光を濾過するが、然し、この２組の可動なオプティカルフィルターには位置決めの困難及び壊れ易いという問題及び互いに組み合わせて使用するなどの制限があり、このため、製造には不便である。
【０００６】
上記の課題を解決するため、特定波長の光を精密に正確なチャネルに出力し、且つ製造が便利である、波長安定化の制御装置及びその制御方法を提供する。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、精密に正確なチャネル上で特定波長を有する光を出力し、且つ製造上も簡略的である波長安定化の制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は、チューナブル素子が精密に正確なチャネル上で特定波長を出力するように、制御する波長安定化の制御方法を提供することをもう一つの目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第一の発明の波長安定化の制御装置は、光通信システムにおいてチューナブル素子が出力する光を制御するための波長安定化の制御装置であって、前記光を第一光及び第二光に分割するビーム分割素子と、前記第一光を直接的に受信し且つそれを第一電気信号に変換する第一光検出素子と、前記第二光を間接的に受信し且つそれを第二電気信号に変換する第二光検出素子と、前記ビーム分割素子と第二光検出素子との間に配置され、前記第二光において特定波長を有する光を分離するファブリーペロエタロンと、前記ビーム分割素子と前記第二光検出素子との間に配置され、前記特定波長を有する光の部分チャネルを濾過する光学濾過素子と、を備える。
【００１０】
前記チューナブル素子はチューナブルレーザ光源、前記ビーム分割素子はビームスプリッター、また前記光学濾過素子は高域通過フィルターである。
【００１１】
前記チューナブル素子がチューナブルレーザ光源、前記ビーム分割素子がビームスプリッター、また前記光学濾過素子は低域通過フィルターである。
【００１２】
前記チューナブル素子がチューナブルレーザ光源、前記ビーム分割素子がビームスプリッター、また前記光学濾過素子は帯域通過フィルターである。
【００１３】
第２の発明の波長安定化の制御装置は、光通信システムにおいてチューナブル素子が出力した光を制御するための波長安定化の制御装置であって、前記光を第一光と第二光に分割する第一ビーム分割素子と、前記第一光を直接的に受信し且つそれを第一電気信号に変換する第一光検出素子と、前記第二光を第三光と第四光に分割する第二ビーム分割素子と、前記第三光を間接的に受信し且つそれを第二電気信号に変換する第二光検出素子と、前記第四光を間接的に受信し且つそれを第三電気信号に変換する第三光検出素子と、前記第二ビーム分割素子と前記第二光検出素子との間に配置され、前記第三光において前記チューナブル素子の波長変調範囲を全て含む光スペクトラムをゼロでない傾きを持つ光スペクトラムに変換する光学濾過素子と、前記第二ビーム分割素子と前記第三光検出素子との間に配置され、前記第四光において特定波長を有する光を分離するファブリーペロエタロンと、前記第一電気信号、前記第二信号及び前記第三電気信号を受信して信号処理を行うサーバ素子と、を備える。
【００１４】
前記チューナブル素子はチューナブルレーザ光源であり、前記ビーム分割素子はビームスプリッター、及び前記光学濾過素子は高域通過フィルターである。
【００１５】
前記チューナブル素子はチューナブルレーザ光源、前記ビーム分割素子はビームスプリッター、及び前記光学濾過素子は低域通過フィルターである。
【００１６】
第３の発明の波長安定化の制御方法は、チューナブル素子からの光を第一光及び第二光に分割するステップと、前記第二光において特定波長を有する光を分離するステップと、前記特定波長を有する光の部分チャネルを濾過して、基準チャネルを設定するステップと、前記第一光及び前記特定波長を有する光をそれぞれ電気信号に変換するステップと、前記電気信号に信号処理を行うステップと、を含む。
【００１７】
前記特定波長を有する光の部分チャネルを濾過し、且つ基準チャネルを設定するステップには、カットオフ波長がλHの高域通過フィルタを利用して前記特定の波長を有する光において波長がλHより小さいチャネルを濾過し、且つ濾過後のチャネルにおいて中心波長が最も前記カットオフ波長λHに接近するチャネルを開始チャネルとする。
【００１８】
前記特定波長を有する光の部分チャネルを濾過して、基準チャネルを設定するステップには、カットオフ波長がλLの低域通過フィルターを利用して前記特定の波長を有する光において波長がλLより大きいチャネルを濾過し、且つ濾過後のチャネルにおいて中心波長が前記カットオフ波長λLに最も接近するチャネルを終了チャネルとする。
【００１９】
前記特定波長を有する光の部分チャネルを濾過し、基準チャネルを設定するステップには、波長範囲がλHからλLの帯域通過フィルターを利用して前記特定の波長を有する光において前記波長範囲に該当しないチャネルを濾過し、且つそれぞれ濾過後のチャネルにおいて中心波長が前記カットオフ波長λH及びλLに最も接近するチャネルを開始チャネル及び終了チャネルとする。
【００２０】
第４の発明の波長安定化の制御方法は、チューナブル素子からの光を第一光及び第二光に分割するステップと、前記第二光を第三光及び第四光に分割するステップと、前記第三光のスペクトルをゼロでない傾きに変換するステップと、前記第四光において特定の波長を有する光を分離するステップと、前記第一光、前記ゼロでない傾きを有する前記第三光と、前記特定の波長を有する光をそれぞれ電気信号に変換するステップと、前記電気信号に信号処理を行うステップとを含む。
【００２１】
前記第三光のスペクトルをゼロでない傾きに変換することにより前記第三光を前記チューナブル素子の波長変調範囲の全てを含む高域通過フィルターを通過させる。
【００２２】
前記第三光のスペクトルをゼロでない傾きに変換することにより、前記第三光を前記チューナブル素子の波長変調範囲の全てを含む低域通過フィルターを通過させる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の第一の実施の形態における波長安定化の制御装置の配置フレームを示す略図である。図２に示すように、本発明の第一実施の形態における波長安定化の制御装置１０３は、ビーム分割素子５１１と、ファブリーペロエタロン５１２と、光学濾過素子５１３と、第一光検出素子５１４と、第二光検出素子５１５と、サーバ素子５１６と、を備える。ビーム分割素子５１１、第一光検出素子５１４、第二光検出素子５１５及びサーバ素子５１６は、従来のものでもよい。
【００２４】
以下、本発明の第一実施の形態における波長安定化の制御装置１０３の制御方法を説明する。先ず、チューナブル光源１０１からの光１０５の一部分を波長安定化の制御装置１０３に進入させた後、ビーム分割素子５１１により二つの部分に分割し、一部分は直接的に第一光検出素子５１４に導入され、別の部分はファブリーペロエタロン５１２および光学濾過素子５１３を通過して第二光検出素子５１５に導入される。次に、サーバ素子５１６により光検出素子５１４及び５１５に進入した光信号を電気信号に変換して、ロジック計算などの信号処理の後、制御信号を制御素子１０４に出力してチューナブル光源１０１を制御する。
【００２５】
なお、ここに光学濾過素子５１３を配置する目的は、ファブリーペロエタロン５１２を通過した光の部分チャネルを濾過し、更に基準チャネル（referencechannel）及び基準波長（reference wavelength）を設定することである。このようにして、サーバ素子５１６は同時にこの基準チャネル及び基準波長に基づいてチューナブル光源１０１を制御することにより、光ファイバ経路１０２が受信した光における特定波長が精密に出力され且つ正確なチャネル上に確実に存在させる。
【００２６】
図３は、本発明の第二の実施の形態の波長安定化の制御装置の配置フレームを示す略図である。図３に示すように、本発明の第二実施の形態の波長安定化の制御装置２０３は、第一ビーム分割素子７１１と、第一光検出素子７１２と、第二ビーム分割素子７１３と、光学濾過素子７１４と、第二光検出素子７１５と、ファブリーペロエタロン７１６と、第三光検出素子７１７と、サーバ素子７１８と、を備える。ビーム分割素子７１１及び７１３、第一光検出素子７１２、第二光検出素子７１５、第三光検出素子７１７及びサーバ制御７１８は、従来のものでもよい。以下、本発明の第二実施における形態の波長安定化の制御装置２０３の制御方法を説明する。先ず、チューナブル光源２０１の光２０５の一部分を波長安定化の制御装置２０３に進入させた後、第一ビーム分割素子７１１により二つの部分に分割され、一部分は直接的に第一光検出素子７１２に導入され、別の部分は更に第二ビーム分割素子７１３により二つの部分に分割され、一部分は光学濾過素子７１４を通過した後第二光検出素子７１５に導入され、別の部分はファブリーペロエタロン７１６を通過した後第三光検出素子７１７に導入される。次に、サーバ素子７１８により光検出素子７１２、７１５及び７１７に進入した光信号を電気信号に変換し、ロジック計算などの信号処理の後、制御信号を制御素子２０４に出力してチューナブル光源２０１を制御する。
【００２７】
なお、ここに光学濾過素子７１４を配置する目的は、チューナブル光源２０１のチューナブル波長範囲の全ての光スペクトラムを図７に示すような傾きを有するものに変換することである。このようにして、各チャネルの信号の異なる大きさに基づいて、サーバ素子７１８は各チャネルの位置を判断し、光ファイバ経路１０２が受信した光における特定波長が精密に出力され且つ正確なチャネル上に確実に存在させる。
【００２８】
【実施例】
以下、それぞれ３種の異なるタイプの光学濾過素子を利用して、実施例１〜３で本発明の第一実施の形態における波長安定化の制御装置及びその制御方法を詳細に説明する。
【００２９】
実施例１において、光学濾過素子５１３は波長がカットオフ（cut-offwavelength）λHより小さい光チャネルを濾過する高域通過フィルター（High Pass Filter）であり、この高域通過フィルターを通過した光のスペクトラム分布は図４に示す通りである。このうち、横軸は波長分布、縦軸は透過エネルギー損の大きさをそれぞれ示す。このような状況で、特定波長λiを正確に出力しようとすると、先にファブリーペロエタロン５１２により特定波長λiの光を分離し、更に高域通過フィルターにより光における波長がλHより小さいチャネルを濾過する。その後、さらに光チャネルにおいてカットオフ波長λHに最も接近する、例えば図４のλSのような中心波長を濾過して、サーバ制御の出発点波長（startpoint wavelength）とし、出発点波長が存在するチャネルをサーバ制御の開始チャネルとする。このようにして、出力した実際の波長が期待する特定波長λiと偏差があったり又はチャネルが正確でないときに、サーバ素子５１６は、設定された開始チャネル及び出発点波長に基づいて特定波長λiの存在するチャネルを検索し、その位置を制御素子１０４に通知し、出力波長が特定波長λiであることを確実にする。例を挙げると、ITU１００GHzの仕様において、出力光１０５が１５５０.１２nｍの特定波長を有すると期待されるとき、カットオフ波長が１５４０nmの高域通過フィルターを利用して部分チャネルを濾過し、この際、開始チャネルは、中心波長が１５４０.５６nmのチャネルである。このようにして、サーバ素子５１６により特定波長１５５０.１２nmが第１３個目のチャネルであることが分かり、制御素子１０４によりチューナブル光源１０１が正確に出力されるよう制御する。
【００３０】
実施例２において、光学濾過素子５１３は波長がカットオフ波長λLより大きい光を濾過する低域通過フィルター（LowPass Filter）であり、この低域通過フィルターを通過した光のスペクトラム分布を図５に示す。このうち、横軸は波長分布、縦軸は透過エネルギー損の大きさをそれぞれ示す。このような状況下で、特定波長λiを正確に出力しようとすると、先にファブリーペロエタロン５１２により特定波長λiの光を分離し、更に低域通過フィルターにより光における波長がλＬより大きいチャネルを濾過する。その後、更に光チャネルにおいてカットオフ波長に最も接近する、例えば図５のλＥのような中心波長を濾過して、サーバ制御の終止点波長（endpoint wavelength）とし、終止点波長の存在するチャネルを終了チャネルとする。このようにして、出力された実際の波長が期待する特定波長λiと偏差があったり、又はチャネルが正確でないときに、サーバ制御５１６は、設定された終止点波長及び終了チャネルに基づいて特定波長λiが存在するチャネルを検索することができ、その位置を制御素子１０４に通知して、出力波長が特定波長λiであることを確実にする。例を挙げると、ITU１００GHzの仕様において、出力光１０５が１５５０.１２nｍの特定波長を有すると期待される時、カットオフ波長が１５６０nmの低域通過フィルターを利用して部分チャネルを濾過し、この際、終了チャネルは、中心波長が１５５９.７９nmのチャネルであるので、サーバ素子５１６により特定波長１５５０.１２nmは終止点から数えて第１３個目のチャネルであることが分かり、制御素子１０４によりチューナブル光源１０１が正確に出力されるよう制御する。
【００３１】
実施例３において、光学濾過素子５１３は波長範囲がλHからλＬに該当しない光を濾過する帯域通過フィルター（BandPass Filter）であり、この帯域通過フィルターを通過する光のスペクトラム分布を図６に示す。このうち、横軸は波長分布、縦軸は透過エネルギー損の大きさをそれぞれ示す。このような状況で、出力波長が特定波長λiであるよう期待すると、先にファブリーペロエタロン５１２により特定波長λiの光を分離し、更に帯域通過フィルターにより光における波長がλＬより小さくλHより大きいチャネルを濾過する。その後、更に光チャネルにおいて波長λHおよびλＬに最も接近する、例えば図６のλS及びλＥのような中心波長を濾過して、サーバ制御の出発点波長と終止点波長とし、出発点波長及び終止点波長の存在するチャネルをそれぞれサーバ制御の開始チャネルおよび終了チャネルとする。このようにして、出力された実際の波長が期待する特定波長λiと偏差があったり、チャネルが不正確な場合も、サーバ制御５１６は、設定された開始チャネル及び出発点波長もしくは終了チャネル及び終止点波長に基づいて特定波長λiが存在するチャネルを検索することができ、その位置を制御素子１０４に通知して、出力波長が特定波長λiであることを確実にする。例を挙げると、ITU１００GHzの仕様において、出力光１０５が特定波長１５５０.１２nmを有すると期待される時、波長範囲が１５４０nmから１５６０nmの帯域通過フィルターを利用して部分チャネルを濾過し、この際、開始チャネルは中心波長が１５４０.５６nmのチャネル、終了チャネルは中心波長が１５５９.７９nmのチャネルであるので、サーバ素子５１６により開始チャネル又は終了チャネルに基づいて特定波長のチャネル位置を計算し、制御素子１０４によりチューナブル光源１０１が正確に出力されるよう制御する。
【００３２】
なお、上記の各実施例における高域、低域、または帯域通過フィルターの選択は実際の必要に応じて決定するので、本発明の上記の開始チャネルもしくは終了チャネルのような、基準チャネル及び上記の出発点波長又は終止点波長のような、基準波長を設定する目的が達成される限り、如何なるタイプの光学濾過素子も全て応用することができる。
【００３３】
以下の実施例で本発明の第二実施の形態における波長安定化の制御装置およびその制御方法について詳細に説明する。
【００３４】
実施例４において、光学濾過素子７１４は波長がチューナブル光源２０１の全てのチューナブル波長範囲より小さい光を濾過する高域通過フィルターであり、フィルター上に塗布された薄膜により通過させる光強度と波長との間には線形の関係、つまり一定の傾きがあり、そのスペクトラムは図７に示すとおりである。このうち、横軸は波長分布、縦軸は透過エネルギー損の大きさをそれぞれ示す。この状況では、特定波長λiを正確に出力しようとすると、高域通過フィルターにより各チャネルを区別し、ファブリーペロエタロン７１６を通過した後の特定波長の光と各チャネルの光を比較して、この特定の波長が存在するチャネルを判断する。このようにして、出力した実際の波長（図７に示すλT）が期待する特定波長（図７に示すλi）と偏差があったり又はチャネルが正確でないときに、サーバ素子７１８が正確な位置（図７に示す第７チャネル）を制御素子２０４に通知し、出力波長が特定波長λiであることを確実にする。当然、本実施の形態における光学濾過素子７１４は波長がチューナブル光源２０１の全てのチューナブル波長範囲より大きい光を濾過する低域通過フィルターでもよく、そのスペクトラム分布は図８に示すとおりである。この状況では、この特定波長が存在するチャネルを判断する方法は透過エネルギーの低いほうから高いほうへ順に判断するので、ここでは特に詳しく述べない。
【００３５】
以上、本発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。よって、本発明は後付する特許請求の範囲により限定される。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、可動光学素子を使用しない状況で、光ファイバ経路が受信した光における特定の波長が精密に出力され且つ正確なチャネル上にある効果を達成できる。このため、本発明は如何なる位置決めの困難及び壊れやすいなどの問題はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の波長安定化の制御器の配置フレームを示す略図である。
【図２】本発明の第一実施の形態における波長安定化の制御装置の配置フレームを示す略図である。
【図３】本発明の第二実施の形態における波長安定化の制御装置の配置フレームを示す略図である。
【図４】本発明の実施例１の波長安定化の制御装置において、高域通過フィルターを通過する光のスペクトラムである。
【図５】本発明の実施例２の波長安定化の制御装置において、低域通過フィルターを通過する光のスペクトラムである。
【図６】本発明の実施例３の波長安定化の制御装置において、帯域通過フィルターを通過する光のスペクトラムである。
【図７】本発明の実施例４の波長安定化の制御装置において、高域通過フィルターを通過する光のスペクトラムである。
【図８】本発明の実施例４の波長安定化の制御装置において、低域通過フィルターを通過する光のスペクトラムである。
【符号の説明】
１、１０１、２０１ チューナブル光源
２、１０２、２０２ 光ファイバ経路
３、１０３、２０３ 波長安定化の制御器
４ 制御ユニット
５、１０５、２０５ 光
１０ チューナブルレーザシステム
１０４、２０４ 制御素子
３１１ ビームスプリッター
３１２、５１２、７１６ ファブリーペロエタロン
３１３、３１４ 光検出器
３１５ 信号処理及び校正器
５１１、７１１、７１３ ビーム分割素子
５１３、７１４ 光学濾過素子
５１４、５１５、７１２、７１５、７１７ 光検出素子
５１６、７１８ サーバ素子
Claims (10)
- 光通信システムにおいてチューナブル素子が出力した光を制御するための波長安定化の制御装置であって、
前記光を第一光と第二光に分割するビーム分割素子と、
前記第一光を直接的に受信し且つそれを第一電気信号に変換する第一光検出素子と、
前記第二光を間接的に受信し且つそれを第二電気信号に変換する第二光検出素子と、
前記ビーム分割素子と第二光検出素子との間に配置され、前記第二光において特定波長を有する光を分離するファブリーペロエタロンと、
前記ファブリーペロエタロンと前記第二光検出素子との間に配置され、前記特定波長を有する光の部分チャネルを濾過する光学濾過素子と、
前記第一電気信号及び前記第二電気信号を受信し信号処理を行うサーバ素子と、を備えることを特徴とする波長安定化の制御装置。 - 前記光学濾過素子は、高域通過フィルター、低域通過フィルター、及び帯域通過フィルターからなるグループから選ばれることを特徴とする請求項１に記載の波長安定化の制御装置。
- 光通信システムにおいてチューナブル素子が出力した光を制御するための波長安定化の制御装置であって、
前記光を第一光及び第二光に分割する第一ビーム分割素子と、
前記第一光を直接的に受信し且つそれを第一電気信号に変換する第一光検出素子と、
前記第二光を第三光及び第四光に分割する第二ビーム分割素子と、
前記第三光を間接的に受信し、且つそれを第二電気信号に変換する第二光検出素子と、
前記第四光を間接的に受信し且つそれを第三電気信号に変換する第三光検出素子と、
前記第二ビーム分割素子と前記第二光検出素子との間に配置され、前記第三光において前記チューナブル素子の全ての波長変調範囲を含む光スペクトラムをゼロでない傾きを有する光スペクトラムに変換する光学濾過素子と、
前記第二ビーム分割素子と前記第三光検出素子との間に配置され、前記第四光において特定の波長を有する光を分離するファブリーペロエタロンと、
前記第一電気信号、前記第二信号及び前記第三電気信号を受信して信号処理を行うサーバ素子と、を備えることを特徴とする波長安定化の制御装置。 - 前記光学濾過素子は、高域通過フィルター及び低域通過フィルターからなるグループから選ばれることを特徴とする請求項３に記載の波長安定化の制御装置。
- チューナブル素子からの光を第一光と第二光に分割するステップと、
前記第二光における特定波長を有する光を分離するステップと、
前記特定波長を有する光の部分チャネルを濾過し、且つ基準チャネルを設定するステップと、
前記第一光及び特定波長を有する光をそれぞれ電気信号に変換するステップと、
前記電気信号に信号処理を行うステップと、を含むことを特徴とする波長安定化の制御方法。 - 前記特定波長を有する部分チャネルを濾過し、且つ基準チャネルを設定するステップには、カットオフ波長がλHの高域通過フィルタを利用して前記特定波長を有する光において波長がλHより小さいチャネルを濾過し、且つ濾過後のチャネルにおいて中心波長が前記カットオフ波長λHにもっとも接近するチャネルを開始チャネルとすることを特徴とする請求項５に記載の波長安定化の制御方法。
- 前記特定波長を有する光の部分チャネルを濾過して、基準チャネルを設定するステップには、カットオフ波長がλLの低域通過フィルターを利用して前記特定波長を有する光において波長がλLより大きいチャネルを濾過し、且つ濾過後のチャネルにおいて中心波長が前記カットオフ波長λLに最も接近するチャネルを終了チャネルとすることを特徴とする請求項５に記載の波長安定化の制御方法。
- 前記特定波長を有する光の部分チャネルを濾過し、基準チャネルを設定するステップには、波長範囲がλHからλLの帯域通過フィルターを利用して前記特定波長を有する光において前記波長範囲に該当しないチャネルを濾過し、且つそれぞれ濾過後のチャネルにおいて中心波長が前記カットオフ波長λH及びλLに最も接近するチャネルを開始チャネル及び終了チャネルとする請求項５に記載する波長安定化の制御方法。
- チューナブル素子からの光を第一光及び第二光に分割するステップと、
前記第二光を第三光及び第四光に分割するステップと、
前記第三光のスペクトルをゼロでない傾きを有するスペクトルに変換するステップと、
前記第四光において特定波長を有する光を分離するステップと、
前記第一光と、前記ゼロでない傾きを有する前記第三光、前記特定波長を有する光をそれぞれ電気信号に変換するステップと、
前記電気信号に信号処理を行うステップと、を含むことを特徴とする波長安定化の制御方法。 - 前記第三光のスペクトルをゼロでない傾きに変換するステップとには、前記第三光を前記チューナブル素子の全ての波長変調範囲を含む高域又は低域通過フィルター通過させることを特徴とする請求項９に記載の波長安定化の制御方法。
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