JP2007181194A - 波長安定化装置および波長安定化方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の一実施形態によれば、波長安定化装置は、複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて所定の波長透過特性で分波するアレイ導波路回折格子(AWG)を備え、この波長透過特性を所定の周波数fでディザリングする。これにより、AWGを透過した光信号には、分波された光信号の波長λ0と波長透過特性の中心波長λcとの関係に応じて位相と最大振幅が変化する周波数fから2fの強度変調成分が重畳される。この光信号を電気信号に変換し、周波数fの強度変調成分を抽出する。抽出した信号の位相成分および振幅成分から光信号の波長を制御する信号を生成する。この制御信号を光送信器の波長制御器にフィードバックすることで、光送信器からの光信号の波長をAWGの波長透過特性に適合させることができる。
【選択図】図6
Description
図1に、本発明の比較例として波長ロッカを用いないで信号光の波長を安定化させる波長多重通信システムを示す(特許文献2参照)。この通信システムは、波長の異なる光信号を出力する複数の光送信器10−1〜Nと、これら波長の異なる光信号を多重して光ファイバに送出する波長合波器20と、波長多重された光信号が伝搬する光ファイバ30と、光ファイバからの光信号を波長に応じて分波する波長分波器40と、分波されたそれぞれの光信号を受信する複数の光受信器50−1〜Nとから構成されている。光送信器10−1〜Nは、それぞれ同様の構成および機能を有し、互いに異なる波長の光信号を出力する。また、光受信器50−1〜Nもそれぞれ同様の構成および機能を有し、対応する光送信器の波長の光信号を受信する。
図6に、本発明の第1の実施形態に従って信号光の波長を安定化させる波長多重通信システムを示す。この通信システムは、比較例の場合と同様に、複数の光送信器110−1〜Nと、波長合波器120と、光ファイバ130と、波長分波器140と、複数の光受信器150とを備えている。本発明の第1の実施形態による通信システムはさらに、波長分波器140の温度を設定する温度設定器161と、周波数fの正弦波信号を発生する正弦波信号源162と、温度設定器161からの信号と正弦波信号源162からの信号を加算して波長分波器140の透過中心波長を制御する信号を出力する加算器163とを備えている。
上記の比較例では、光送信器は、半導体レーザと強度変調器を用いた構成に限られていた。これは、光信号の波長を変調することで生じた強度変調成分を強度変調器でキャンセルしなければならないためである。しかし、本発明では、図6に示した半導体レーザと強度変調器を用いた光送信器だけでなく、半導体レーザのバイアス電流を直接データ信号で駆動する直接変調型の光送信器と共に使用することもできる。
本発明の第3の実施形態は、AWGの透過特性のディザリングによる変動域を最適化することに関する。具体的には、AWGの透過特性のディザリングによる変動域を光信号のスペクトルの広がりに合わせて最適化する。
本発明の第3の実施形態において、波長制御信号の大きさは、光受信器で受信する光パワーの大きさに比例して変化する。すなわち、光送信器と光受信器との距離に応じて、波長制御信号の大きさも変わる。そのため、ロスバジェットのペナルティが最小になるように設定するオフセット値も、この光パワーに比例して変化させる必要がある。本発明の第4の実施形態は、受信光パワーに応じて波長制御信号のオフセット値を変更することに関する。
図15に、本発明の第5の実施形態に従って信号光の波長を安定化させる波長多重通信システムを示す。この通信システムは、第2の実施形態の場合と同様に、複数の光送信器210−1〜Nと、波長合波器120と、光ファイバ130と、波長分波器140と、複数の光受信器350−1〜Nとを備えている。図に示すように、本発明の第5の実施形態は、制御信号検出部の構成以外は第2の実施形態と同様の構成とすることができる。そのため、第2の実施形態の場合と同様の構成要素は、図10の符号と同様の符号を付し、説明を省略する。
波長分波器(例えば、AWG)の透過中心波長を変化させる上述の方法は、波長分波器の温度変化によるものであるため、ディザリング周波数fは1kHz程度が上限である。したがって、光電気変換器151において変換された電気信号に重畳される周波数fの強度変調信号は、GbpsオーダのNRZ信号を想定すると、ゼロヘルツ近傍に現れる。その様子を図16(a)に示す。ここで、図中のBはデータ信号のビットレートを表す。
図19に、本発明の第7の実施形態に従って波長透過手段およびディザリング手段としてMZI回路とAWGの2つを用いた例を示す。なお、図19は、図6、10または14に示す波長多重通信システムの一部を示している。
図21に、本発明の第8の実施形態に従ってディザリング手段としてAWG上に設けた薄膜ヒーターを用いた例を示す。なお、図21は、図6、10または14に示す波長多重通信システムの一部を示している。
11 半導体レーザ
12 波長制御器
13 強度変調器
14 正弦波信号源
15 電流源
16 極性反転器
17 分周器
18 加算器
20 波長合波器
30 光ファイバ
40 波長分波器
50−1〜N 光受信器
51 光電気変換器
52 制御信号検出器
53 BPF1
54 掛け算器
55 LPF
56 BPF2
57 逓倍器
110−1〜N 光送信器
111 半導体レーザ
112 波長制御器
113 強度変調器
120 波長合波器
130 光ファイバ
140 波長分波器
150−1〜N 光受信器
151 光電気変換器
152 制御信号検出器
153 BPF
154 掛け算器
155 LPF
161 温度設定器
162 正弦波信号源
163 加算器
210−1〜N 光送信器
211 半導体レーザ
212 波長制御器
250−1 光受信器
251 光パワー検出器
252 掛け算器
253 加算器
350−1〜N 光受信器
351 光電気変換器
352 制御信号検出器
353 BPF
354 掛け算器
355 LPF
356 切替器
440 波長分波器
441 MZI回路
442 位相変調器
443,444 AWG
445,446 出力ポート
461 中心波長設定器
540 波長分波器
541 AWG
542 アレイ導波路
543 薄膜ヒーター
Claims (14)
- 光信号を所定の波長透過特性で透過させる波長透過手段と、
前記波長透過特性を所定の周波数でディザリングするディザリング手段と、
前記ディザリングされた波長透過特性を透過した光信号を電気信号に変換する光電気変換手段と、
前記光電気変換手段により変換された電気信号から前記所定の周波数の信号を抽出するフィルタ手段と、
前記抽出された信号の位相成分と振幅成分から前記光信号の波長を制御する信号を生成する信号生成手段と
を備えたことを特徴とする波長安定化装置。 - 請求項1に記載の波長安定化装置において、
前記信号生成手段は、前記光信号の波長が前記所定の波長透過特性の中心波長に一致するように前記光信号の波長を制御する信号を生成することを特徴とする波長安定化装置。 - 請求項1に記載の波長安定化装置において、
前記信号生成手段は、前記光信号が伝搬した光ファイバ伝送路に許容されるロスバジェットのペナルティが最適になるように前記光信号の波長を制御する信号を生成することを特徴とする波長安定化装置。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の波長安定化装置であって、
前記光信号は、ギガビットイーサネット(登録商標)信号またはマンチェスター信号であることを特徴とする波長安定化装置。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の波長安定化装置であって、
前記波長透過手段は、複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて所定の波長透過特性で透過させるアレイ導波路回折格子であり、
前記ディザリング手段は、前記アレイ導波路回折格子の波長透過特性を所定の周波数でディザリングし、
前記光電気変換手段は、前記ディザリングされた波長透過特性を透過した複数の波長の光信号をそれぞれ複数の電気信号に変換し、
前記フィルタ手段および前記信号生成手段は、切替器を介して前記複数の電気信号に対して共通化するよう構成されたことを特徴とする波長安定化装置。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の波長安定化装置であって、
前記波長透過手段は、マッハツェンダ干渉計回路の2つの出力にそれぞれ2つのアレイ導波路回折格子が接続された構成を有し、全体として複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて所定の波長透過特性で透過させ、
前記ディザリング手段は、前記マッハツェンダ干渉計回路の波長透過特性を所定の周波数でディザリングするように構成されたことを特徴とする波長安定化装置。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の波長安定化装置であって、
前記波長透過手段は、複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて所定の波長透過特性で透過させるアレイ導波路回折格子であり、
前記ディザリング手段は、前記アレイ導波路回折格子の波長透過特性をアレイ導波路表面に形成された導電性薄膜ヒーターにより所定の周波数でディザリングするように構成されたことを特徴とする波長安定化装置。 - 光信号を所定の波長透過特性で透過させるステップと、
前記波長透過特性を所定の周波数でディザリングするステップと、
前記ディザリングされた波長透過特性を透過した光信号を電気信号に変換するステップと、
前記変換された電気信号から前記所定の周波数の信号を抽出するステップと、
前記抽出された信号の位相成分と振幅成分から前記光信号の波長を制御する信号を生成するステップと
を備えることを特徴とする波長安定化方法。 - 請求項8に記載の波長安定化方法において、
前記生成するステップは、前記光信号の波長が前記波長透過特性の中心波長に一致するように前記光信号の波長を制御する信号を生成することを特徴とする波長安定化方法。 - 請求項8に記載の波長安定化方法において、
前記生成するステップは、前記光信号が伝搬した光ファイバ伝送路に許容されるロスバジェットのペナルティが最適になるように前記光信号の波長を制御する信号を生成することを特徴とする波長安定化方法。 - 請求項8ないし10のいずれかに記載の波長安定化方法であって、
前記光信号は、ギガビットイーサネット(登録商標)信号またはマンチェスター信号であることを特徴とする波長安定化方法。 - 請求項8ないし10のいずれかに記載の波長安定化方法であって、
前記透過させるステップは、複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて所定の波長透過特性で透過させ、
前記ディザリングするステップは、前記波長透過特性を所定の周波数でディザリングし、
前記変換するステップは、前記ディザリングされた波長透過特性を透過した複数の波長の光信号をそれぞれ複数の電気信号に変換し、
前記複数の電気信号を切り替えて、前記抽出するステップおよび前記生成するステップを実行することを特徴とする波長安定化方法。 - 請求項8ないし10のいずれかに記載の波長安定化方法であって、
前記透過させるステップは、複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて奇数番目の波長グループと偶数番目の波長グループとに分けるステップと、各波長グループをさらに波長ごとに分波するステップを含み、全体として前記光信号を波長に応じて所定の波長透過特性で透過させ、
前記ディザリングするステップは、前記分けるステップにおける波長透過特性をディザリングすることを特徴とする波長安定化方法。 - 請求項8ないし10のいずれかに記載の波長安定化方法であって、
前記透過させるステップは、アレイ導波路回折格子により複数の波長が多重化された光信号を波長に応じて所定の波長透過特性で透過させ、
前記ディザリングするステップは、前記アレイ導波路回折格子の波長透過特性をアレイ導波路に形成された導電性薄膜ヒーターにより所定の周波数でディザリングすることを特徴とする波長安定化方法。
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