JP2007506318A - 光位相ロックドループ用の光電圧制御発振器 - Google Patents

Abstract

ロックさせる光信号（^→Ｓ_１）とロックされた光信号（^→Ｓ_２）を入力として受信し、ロックさせる光信号（^→Ｓ_１）とロックされた光信号（^→Ｓ_２）との間に存在する位相シフトを示す電気誤差信号（Ｖ_ＰＤ）を出力として提供する光位相検出器（２）と、電気誤差信号（Ｖ_ＰＤ）を受信し、フィルタリングされた電気誤差信号（Ｖ_ＰＤＦ）を出力する電気ループ・フィルタ（３）と、入力としてフィルタリングされた電気誤差信号（Ｖ_ＰＤＦ）を受信し、ロックされた光信号（^→Ｓ_２）を出力する光電圧制御発振器（４）とを備える光位相ロックドループ（１）。光電圧制御発振器（４）は、入力としてフィルタリングされた電気誤差信号（Ｖ_ＰＤＦ）を受信し、変調電気信号（Ｖ_ＥＶＣＯ）を出力する電圧制御発振器（８）と、光搬送波（Ｓ_ＯＣ）を提供する外部キャビティ半導体レーザ源（９）と、入力として光搬送波（Ｓ_ＯＣ）と変調電気信号（Ｖ_ＥＶＣＯ）を受信し、光搬送波（Ｓ_ＯＣ）を変調電気信号（Ｖ_ＥＶＣＯ）で振幅変調して得られるロックされた光信号（^→Ｓ_２）を出力するマッハツェンダー光振幅変調器（１０）とを備える。

Description

本発明は、光位相ロックドループ用の光電圧制御発振器に関する。

光位相ロックドループ（ＯＰＬＬ）は、光通信システムでの周波数合成およびコヒーレント復調で使用され、周波数と位相とが入力信号の周波数と位相とを追跡する光信号を局所的に生成する光デバイスである。

特に、ＯＰＬＬは、本質的に、光位相検出器と、電気ループ・フィルタと、光電圧制御発振器（ＯＶＣＯ）とにより構成される。

特に、位相検出器は、入力として、ロックさせる光信号と、ＯＶＣＯによって提供されるロックされた光信号、すなわち、周波数と位相とが入力光信号の周波数と位相に対して「ロックされた」光信号とを受信し、入力光信号間に存在する位相差を示す電気誤差信号を出力する。

位相検出器２によって生成された電気誤差信号は、ループ・フィルタに送信される。ループ・フィルタは、低域通過機能を有し、ＯＶＣＯへの入力として与えられたフィルタリングされた電気誤差信号を出力し、ＯＶＣＯは、瞬間周波数がフィルタリングされた電気信号の振幅に比例する上記のロックされた光信号を出力する。

ＯＶＣＯは、過去には使用されていたが、挿入されるＯＰＬＬの使用に大きな影響を与えるいくつかの欠点を有する固体チューナブル・レーザまたは直接変調半導体レーザを用いて通常製造される。

特に、固体レーザの低減された線幅に由来するスペクトル効率および機能（非直線効果への不感受性）に関して疑いがない強度を有するが、固体レーザに基づくＯＶＣＯを使用するＯＰＬＬの光通信システムへの適応は依然として困難である。その理由は、ＩＴＵ（国際電気通信連合）が規定する周波数グリッドで動作する固体レーザを見つけることは極めて困難であり、それらのレーザは極めて容積が大きくかさばり、動作に多くの電力を要し、半導体レーザに基づくＯＶＣＯを使用するＯＰＬＬより大幅に高価であるためである。

しかし、後者は、固体レーザ・ベースのＯＶＣＯを使用するＯＰＬＬよりも大幅にコスト安ではあるが、直接制御半導体レーザの大きい線幅とこれらのデバイスの非理想的な動作による極めて大きい注入電流のために、順に広帯域帰還電子回路の使用を必要とする分散帰還（ＤＦＢ）技術を利用しなければならない。

ますます速くなるデータ伝送速度への絶え間ない市場の要求によって、高いスペクトル効率とＯＰＬＬの非直線効果への不感受性は、次世代光通信システムの必須の要素になっている。

現在の伝送システムでの継続的な進化を観察すると、「非ゼロ復帰」（ＮＲＺ）または「ゼロ復帰」（ＲＺ）フォーマットに基づく標準的な強度変調・直接検出（ＩＭ−ＤＤ）伝送システムの性能は、スペクトル効率および非直線効果への不感受性に関して論理的な限界にさらに近づきつつあることは容易に理解することができる。

これらの理由で、光通信システムの性能を拡大するために利用できる唯一の解決策は、例えば、送信時に、ＰＳＫ（位相シフト・キーイング）、ＦＳＫ（周波数シフト・キーイング）、ＱＡＭ（直交振幅変調）などの位相、周波数、振幅変調とその任意の組み合わせを使用し、受信時に、コヒーレント・ホモダイン検出を用いる、伝送システムの構造の大幅な変更である。

例えば、ホモダイン・コヒーレント検出を行うバイナリＰＳＫ伝送システムは、ＮＲＺフォーマットの標準ＩＭ−ＤＤ伝送システムよりも３．５ｄＢだけ感度が優れている。この利点を用いて各伝送チャネルに必要な平均送信光電力を約３．５ｄＢ低減することができる。したがって、ピーク電力では、約６．５ｄＢの低減が得られ、この結果、性能の低下の一因であるファイバの非直線効果が大幅に低減される。

さらなる例として、４ＰＳＫ伝送システムのスペクトル占有は、ＮＲＺフォーマットの標準バイナリ伝送システムに対して半分になる。

本発明の目的は、上記従来のＯＰＬＬの欠点を少なくとも部分的に克服することができるＯＰＬＬ用のＯＶＣＯを提供することである。

本発明によれば、請求項１に記載の電気的に制御される光発振器が提供される。

さらに本発明によれば、請求項８に記載の光位相ロックドループも提供される。

本発明をよりよく理解するために、単に非限定的な例として、本発明に係わる光位相ロックドループのブロック図を示す添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を以下に説明する。

特に、添付の図面では、参照番号１が、基本的に、光位相検出器２、電気ループ・フィルタ３、ＯＶＣＯ４および光偏光制御装置５を備える本発明に係わるＯＰＬＬを示す。

光位相検出器２は、入力として、ロックさせる光信号^→Ｓ_１とＯＶＣＯ４によって提供されるロックされた光信号^→Ｓ_２を受信し、結合光信号^→Ｓ_３を出力する光結合器６を備える。

特に、分かりやすくするため、単色信号について扱うと仮定し、以下の式で示す。

ここで、
Ｓ_１、Ｓ_２：電磁場^→Ｓ_１および^→Ｓ_２の振幅
ω_１、ω_２：^→Ｓ_１および^→Ｓ_２の光角周波数
φ_１、φ_２：^→Ｓ_１および^→Ｓ_２の光位相
＾Ｓ_１、＾Ｓ_２：^→Ｓ_１および^→Ｓ_２の光偏光、
光結合器６によって出力される結合光信号^→Ｓ_３は、以下の一般式で表される。

ここで、

そして、
ｋ_１、ｋ_２：光結合器によって導入される電磁場^→Ｓ_１および^→Ｓ_２の振幅の減衰係数
φ_１’、φ_２’：光結合器によって導入される位相シフト
＾Ｓ_１’、＾Ｓ_２’：光結合器の出力での^→Ｓ_１および^→Ｓ_２の光偏光
Ｍ_１、Ｍ_２：結合器６の偏光効果を示す^→Ｓ_１および^→Ｓ_２の偏光回転行列（２×２）

光結合器６の一例は、理想的な３ｄＢ結合器によって示すことができる。ここで、

標準の２×１または２×２光結合器の他に、光結合器６の追加の例は、以下の一般式で表される光信号^→Ｓ_３と光信号^→Ｓ_４とをそれぞれ提供する２つの光出力を有する２×２光デバイスである理想的な９０°ハイブリッド結合器によって表すことができる。

ここで、

そして、
ｋ_{１＿ｏｕｔ１}、ｋ_{２＿ｏｕｔ１}：光結合器の第１の出力で導入される電磁場^→Ｓ_１および^→Ｓ_２の振幅の減衰係数
ｋ_{１＿ｏｕｔ２}、ｋ_{２＿ｏｕｔ２}：光結合器の第２の出力で導入される電磁場^→Ｓ_１および^→Ｓ_２の振幅の減衰係数
φ_１’_ｏｕｔ１、φ_２’_ｏｕｔ１：光結合器の第１の出力で導入される位相シフト
φ_１’_ｏｕｔ２、φ_２’_ｏｕｔ２：光結合器の第２の出力で導入される位相シフト
＾Ｓ_１’_ｏｕｔ１、＾Ｓ_２’_ｏｕｔ１：光結合器の第１の出力での^→Ｓ_１および^→Ｓ_２の光偏光
＾Ｓ_１’_ｏｕｔ２、＾Ｓ_２’_ｏｕｔ２：光結合器の第２の出力での^→Ｓ_１および^→Ｓ_２の光偏光
Ｍ_{１＿ｏｕｔ１}、Ｍ_{２＿ｏｕｔ１}：光結合器の第１の出力での^→Ｓ_１および^→Ｓ_２の光偏光の回転行列（２×２）
Ｍ_{１＿ｏｕｔ２}、Ｍ_{２＿ｏｕｔ２}：光結合器の第２の出力での^→Ｓ_１および^→Ｓ_２の光偏光の回転行列（２×２）

位相検出器２は、入力として、光結合器６によって生成された結合された光信号^→Ｓ_３を受信し、ロックさせる光信号^→Ｓ_１とロックされた光信号^→Ｓ_２との間に存在する位相差を示す電圧誤差信号Ｖ_ＰＤを出力する光検出器７をさらに備える。

次に、電気誤差信号は、電気ループ・フィルタ３に入力として提供される。電気ループ・フィルタ３は、電気位相ロックドループで一般に使用される種類の低域通過フィルタであり、フィルタリングされた電気誤差信号Ｖ_ＰＤＦを出力する。

フィルタリングされた電気誤差信号Ｖ_ＰＤＦは、次に、ＯＶＣＯ４への入力として提供される。ＯＶＣＯ４は、周波数がフィルタリングされた電気誤差信号Ｖ_ＰＤＦの振幅に正比例して変動する、上記のロックされた光信号^→Ｓ_２を出力する。

偏光制御装置５は、ロックさせる光信号が受信される光結合器６の入力に位置し、知られている、それ故、本明細書では詳述しない方法で、ロックさせる光信号とロックされた光信号の光偏光が光検出器７の入力で互いに平行になるように、ロックさせる光信号の光偏光を変える。

本発明の一態様によれば、ＯＶＣＯ４は、本質的に、電圧制御発振器８（ＥＶＣＯ）と、連続波レーザ源９と、マッハツェンダー光振幅変調器１０とを備える。

ＥＶＣＯ８は、自由発振周波数が設計段階で定義可能で、その出力が自由発振周波数に関連する周波数偏差が入力で提供される電気信号の振幅に比例する正弦波信号である発振器である。具体的には、ＥＶＣＯ８は、入力として電気ループ・フィルタ３によって提供されるフィルタリングされた電気誤差信号Ｖ_ＰＤＦを受信し、周波数がフィルタリングされた電気誤差信号Ｖ_ＰＤＦの振幅の関数である正弦波電圧によって構成される変調電気信号Ｖ_ＥＶＣＯを出力する。

連続波レーザ源９は、市場で一般に入手可能な種類の外部キャビティ半導体レーザ源によって構成され、ＤＷＤＭアプリケーションに固有のＤＦＢ技術で構築され、「ほぼ理想的な」正弦プロファイルと調整可能な光周波数とを備えた光電磁場を有する光搬送波Ｓ_ＯＣ、すなわち、ほぼ単色の光信号を生成する。

マッハツェンダー光変調器１０は、光入力で、レーザ源９によって生成される光搬送波Ｓ_ＯＣを受信し、電気入力で、ＥＶＣＯ８によって生成される（光変調器用のドライバによって増幅できる）（正弦波）変調電気信号Ｖ_ＥＶＣＯを受信し、光出力で、位相および周波数が以下に述べる理由でＥＶＣＯ８によって生成される変調電気信号Ｖ_ＥＶＣＯの関数である上記のロックされた光信号^→Ｓ_２を提供する。

ＯＰＬＬ１の動作について、ＯＶＣＯ４の動作から始めて、ＯＶＣＯ４自体の以下の動作条件が満たされたものとして以下に説明する。
ａ）マッハツェンダー変調器１０の停止状態の（すなわち、変調信号がない状態の）動作点は、よく知られているように、理想的には、最大値と通常ゼロに近い最小値との間で変動する印加電圧Ｖの関数としての二乗余弦周期的プロファイルを有する変調器の電気光学伝達関数Ｆ（Ｖ）（出力光電力と入力印加電圧の割合として定義されている）の極小値の１つに位置する。以下にさらに容易に明らかになるように、これによって、ＯＶＣＯ４は、ＥＶＣＯ８が出力した正弦波変調信号のおかげでいわゆる抑圧搬送波および副搬送波発生モードで動作できる（副搬送波光位相ロックドループ − ＳＣ−ＯＰＬＬ）。
ｂ）マッハツェンダー変調器１０の消光比ＥＲは十分に大きくすべきである（例えば、ＥＲ＞１５ｄＢ）。前記消光比ＥＲは、以下のように定義される。

ｃ）マッハツェンダー変調器１０に提供される変調電気信号Ｖ_ＥＶＣＯの振幅は、マッハツェンダー変調器自体の電気光学伝達関数Ｆ（Ｖ）の最大点と最小点との間のマッハツェンダー変調器の印加電圧Ｖの差として定義される電圧Ｖπ以下である。

レーザ源９によって生成される光搬送波Ｓ_ＯＣの光周波数をＦ_{ＬＡＳＥＲ}と呼び、ＥＶＣＯ８によって生成される変調電気信号Ｖ_ＥＶＣＯの電気周波数をＦ_ＥＶＣＯと呼ぶと、マッハツェンダー変調器１０の出力信号の電力スペクトル（パワースペクトル）は、以下を含む。
周波数Ｆ_{ＬＡＳＥＲ}−Ｆ_ＥＶＣＯおよびＦ_{ＬＡＳＥＲ}＋Ｆ_ＥＶＣＯ（副搬送波）の２本の主スペクトル線、
変調器の消光比によって主として決定される因子の２本の主スペクトル線に対して減衰される周波数Ｆ_{ＬＡＳＥＲ}のスプリアス・スペクトル線、
周波数Ｆ_{ＬＡＳＥＲ}−ｎ・Ｆ_ＥＶＣＯおよびＦ_{ＬＡＳＥＲ}＋ｎ・Ｆ_ＥＶＣＯ（ｎは１より大きい整数）の追加スプリアス・スペクトル線。

この方法の場合、マッハツェンダー変調器１０の出力で、光周波数と位相とがＥＶＣＯ８の電気駆動信号に正比例する主スペクトル線（副搬送波）を有する光信号が得られ、したがって、抑圧搬送波および副搬送波生成機能を有する前述の光電圧制御発振器の名前が得られる。

上記の説明に基づいて、本発明は、市場で一般に入手可能な部品を用いて、チューナブル固体レーザまたは半導体レーザを用いて製造される従来のＯＶＣＯと同じ機能性を有するＯＶＣＯ４を得ることができることは容易に理解することができる。ＯＶＣＯ４によって提供される光信号^→Ｓ_２は、２本の主スペクトル線（副搬送波）によって構成される光スペクトルを有する。２本の主スペクトル線は、周波数と位相とがＥＶＣＯ８と入力が一致するＯＶＣＯ４に入力されるフィルタリングされた電気誤差信号Ｖ_ＰＤＦによって直接制御される。

全体としてのＯＰＬＬ１の動作は、チューナブル固体レーザまたは半導体レーザを用いて得られる従来のＯＶＣＯを用いて得られる従来のＯＰＬＬの動作と全く同じである。

光信号^→Ｓ_２の２本の主スペクトル線（以後、便宜上、ロックドラインと呼ぶ）の一方が選択された（すなわち、光フィルタを用いて）と仮定すると、光信号^→Ｓ_１の位相と位相検出器２によって提供される光信号^→Ｓ_２のロックドラインの位相との差はＥＶＣＯ８を制御するための誤差信号を表し、ＥＶＣＯ８は、周波数がその誤差に比例する正弦波電圧Ｖ_ＥＶＣＯを出力する。

したがって、光信号^→Ｓ_２のロックドラインの位相は、マッハツェンダー変調器１０によって出力される光電力スペクトル内の２本の主スペクトル線の一方の位相に対応するという事実のおかげで、また後者は、ＥＶＣＯ８によって出力される正弦波信号Ｖ_ＥＶＣＯの周波数Ｆ_ＥＶＣＯの関数であるため、ＯＰＬＬ１の動作状態は、光信号^→Ｓ_１と光信号^→Ｓ_２のロックドラインとの間に存在する位相誤差を打ち消すように発展する。

ロックドラインとしてマッハツェンダー変調器１０の出力電力スペクトルの第２の主スペクトル線（Ｆ_{ＬＡＳＥＲ}＋Ｆ_ＥＶＣＯ）を使用し、正弦波出力電圧周波数が入力で提供される制御信号に正比例するＥＶＣＯ８を使用すると仮定して、光信号^→Ｓ_１の周波数（または位相）が増加傾向にある場合、光信号^→Ｓ_１の周波数（または位相）と光信号^→Ｓ_２のロックドライン（Ｆ_{ＬＡＳＥＲ}＋Ｆ_ＥＶＣＯ）の周波数（または位相）との差も増加傾向にある。したがって、ＥＶＣＯ８の制御信号の振幅も増加傾向にあり、その結果、ＥＶＣＯ８によって出力される正弦波電圧Ｖ_ＥＶＣＯの周波数Ｆ_ＥＶＣＯが増加し、光信号^→Ｓ_１の周波数（または位相）と光信号^→Ｓ_２のロックドライン（Ｆ_{ＬＡＳＥＲ}＋Ｆ_ＥＶＣＯ）の周波数（または位相）との差の増加と対照をなす。

ロックドラインがマッハツェンダー変調器１０の出力電力スペクトルの第１の主スペクトル線（Ｆ_{ＬＡＳＥＲ}−Ｆ_ＥＶＣＯ）の場合、同様のことが言えることは明らかである。

本発明の別の態様によれば、マッハツェンダー変調器１０の出力電力スペクトルの２本の主スペクトル線のどちらをロックドラインとして用いるかの選択は、ロックドラインの周波数が光信号^→Ｓ_１の周波数Ｆ_{ＩＮＰＵＴ}に可能な限り近くなる、すなわち、ＯＰＬＬ１の同期帯域内にあるように、外部キャビティ半導体レーザ９によって提供される光搬送波Ｓ_ＯＣの光周波数Ｆ_{ＬＡＳＥＲ}を調整することで実行できる。

例えば、周波数Ｆ_{ＬＡＳＥＲ}がマッハツェンダー変調器１０の出力電力スペクトルの第２の主スペクトル線の周波数Ｆ_{ＬＡＳＥＲ}＋Ｆ_ＥＶＣＯに近いと仮定すると、マッハツェンダー変調器１０によって生成される、すなわち、周波数Ｆ_{ＬＡＳＥＲ}、Ｆ_{ＬＡＳＥＲ}−ｎ・Ｆ_ＥＶＣＯおよびＦ_{ＬＡＳＥＲ}＋ｎ・Ｆ_ＥＶＣＯ（ｎ≧１）のスペクトル線から合成される光信号^→Ｓ_２と、光信号^→Ｓ_１との結合後に、光検出によって導入される光信号^→Ｓ_１の周波数（すなわち、Ｆ_{ＩＮＰＵＴ}）と、光信号^→Ｓ_２のスペクトルの３つの主要な周波数（すなわち、Ｆ_{ＬＡＳＥＲ}、Ｆ_{ＬＡＳＥＲ}−Ｆ_ＥＶＣＯおよびＦ_{ＬＡＳＥＲ}＋Ｆ_ＥＶＣＯ）との間のうなりによって、ベース・バンド・スペクトル線（ＯＰＬＬ１がロックしていれば、正確に０Ｈｚのところ）と周波数±ｎ・Ｆ_ＥＶＣＯの他のスプリアス・スペクトル線とを含む異なる周波数の一連のスペクトル線が生成される。電気ループ・フィルタ３を適当に設計することで、これらのスプリアス・スペクトル線は、そのフィルタリングと、場合によっては光検出器７によって導入されるフィルタリングのおかげとで除かれる。

したがって、電気ループ・フィルタ３によって導入されるフィルタリング後には、ロックドラインとして選択された主スペクトル線とロックさせる信号との間のうなりだけがバンドベースに残っている。このうなりは、ＥＶＣＯ８を駆動するために使用されるフィルタリングされた電気誤差信号Ｖ_ＰＤＦを表す。

本発明によるＳＣ−ＯＰＬＬの主要な利点は、以下の通りである。
・外部光変調器とＥＶＣＯの使用によって、ＥＶＣＯの特性によってのみ制限されるというポイントまで光周波数の合成の極めて高い精度を達成できる。現在、市販のＥＶＣＯは、極めて高い周波数（５０〜６０ＧＨｚ）と比較的広い同調範囲（数ＧＨｚ）を備えたものが入手可能である。上述した別の解決策（固体レーザまたは半導体レーザを含むＥＶＣＯ）は、代わりに、直接変調半導体レーザのバイアス電流を制御する際に極めて高い精度を必要とする。これは達成することが困難である。
・ＯＶＣＯの提案された構成によって、印加電圧の関数としての直線性が、ＥＶＣＯの直線性によってのみ制限され、使用する光構成部品によっては制限されないほぼ理想的な周波数変換が可能になる。さらなる利点は、振幅がその動作範囲にわたって一定であるＥＶＣＯの出力信号のおかげで、周波数変換がいかなるスプリアス振幅変調によっても影響を受けないということから得られる。半導体レーザの直接制御に基づくその他の解決策では、周波数変換は、必ず専用の電気または光回路によって補償しなければならないスプリアス振幅変調を常に伴う。
・その組み合わせがＯＶＣＯと等価であるＥＶＣＯと外部光変調器に基づくＳＣ−ＯＰＬＬの提案された設計は、電気的なＰＬＬに関するよく知られている長い間発展してきた理論を活用して実行できる。その他の解決策は、代わりに、使用する直接変調レーザの特性に基づく特定の設計が必要である。
・局部発振器としてのレーザは、変調されていない（連続波、ＣＷ）ので、波長が低速で同調可能な外部キャビティ半導体レーザを使用することができる。この解決策は、ＯＶＣＯのおかげで限られた周波数範囲で高速同調が可能で、あらゆる市販のチューナブル・レーザで利用可能なパラメータの直接制御のおかげで、広い波長範囲で低速同調が可能であるという両方の利点を有する。その他の解決策は、これと対照的に、市販でないレーザ源を特別に開発する必要がある。

最後に、この中で記述し図示したＳＣ−ＯＰＬＬおよびＯＶＣＯは、添付の特許請求の範囲で規定する本発明の範囲を逸脱することなく、修正し変更することができることは明らかである。

例えば、マッハツェンダー変調器１０の停止状態の動作点が変調器の電気光学伝達関数Ｆ（Ｖ）の最小にあるべきであるという動作条件は、ＯＶＣＯ４の適正な動作には厳密に必要なものではない。前記条件が満たされず、それ故、マッハツェンダー変調器１０の停止状態の動作点が変調器の電気光学伝達関数の最小になかったとすれば、マッハツェンダー変調器１０の出力信号の電力スペクトルは、振幅が２本のスペクトル線（副搬送波）に対して無視できない周波数Ｆ_{ＬＡＳＥＲ}のスペクトル線を含むことになる。しかし、このスペクトル線は、電気ループ・フィルタ３によっておよび場合によっては光検出器７によって実行されるフィルタリング動作によって、いずれにせよ解消される。

さらに、ロックさせる光信号とロックされた光信号との光偏光を光検出器７の入力で相互に平行に保つ偏光制御装置５を、ロックさせる光信号が到達する光結合器６の入力のところに配置する必要は必ずしもなく、ロックさせる光信号とロックされた光信号との光偏光を光検出器７の入力で平行に保つように動作可能なＯＰＬＬ１の他の任意の点、例えば、光変調器１０の出力に配置することができる。

さらに、光変調器は、マッハツェンダー変調器である必要はなく、他のタイプの光振幅変調器を使用することができる。

最後に、ＥＶＣＯ８の出力信号の周波数が高ければ高いほど、光振幅変調器１０の出力電力スペクトルのスペクトル線の周波数分離は大きくなり、光検出によって導入されるうなりの周波数分離も大きくなり、ＯＶＣＯ４の性能も向上するので、ＥＶＣＯ８自体の自由発振周波数を高周波に向けて変換することで、ＥＶＣＯ８からより高い周波数の出力信号が得られる。

変換は、ＥＶＣＯ８の自由発振周波数よりもはるかに高い周波数の局部発振器を用いて極めて簡単な方法で得ることができる。特に、例えば、簡単な周波数逓倍器を用いて、自由発振周波数Ｆ_ＦＯを有するＥＶＣＯ８の出力信号と周波数Ｆ_ＬＯを有する局部発振器の出力信号との間に相互うなりを発生させることで、うなりは、それぞれ周波数Ｆ_ＬＯ−Ｆ_ＦＯとＦ_ＬＯ＋Ｆ_ＦＯに２本のスペクトル線を作成する。次いで適当な帯域通過フィルタを通して低い周波数線をフィルタリングすることで、ＥＶＣＯ８の周波数よりはるかに高い周波数を有する電気信号が得られ、次に、この電気信号を光振幅変調器の入力に提供して、外部キャビティ半導体レーザによって提供される光搬送波を変調することができる。

さらに、ＥＶＣＯ８は、上記のタイプとは異なったタイプでもよく、特に、電圧制御電気発振器の代わりに電流制御電気発振器であってもよい。したがって、後者の場合、ＯＶＣＯ４は、同様に電流制御光学発振器になる。

最後に、レーザ源９および光変調器１０は、２つの別々のデバイスまたは単一の光デバイスの一部であってもよい。

本発明に係わる光位相ロックドループを示すブロック図である。

符号の説明

２ 光位相検出器
３ 電気ループ・フィルタ
４ ＯＶＣＯ
６ 光結合器
７ 光検出器
８ ＥＶＣＯ
９ 外部キャビティ半導体レーザ
１０ 光振幅変調器

Claims (12)

1. 電気的に制御される光発振器（４）であって、
   電気制御信号（Ｖ_ＰＤＦ）を受信する入力と、周波数（Ｆ_ＥＶＣＯ）が前記電気駆動信号（Ｖ_ＰＤＦ）に関連づけられた変調電気信号（Ｖ_ＥＶＣＯ）を提供する出力とを有する電気的に制御された電気発振手段（８）と、
   光搬送波（Ｓ_ＯＣ）を提供するレーザ源（９）と、
   前記光搬送波（Ｓ_ＯＣ）を受信する光入力と、前記変調電気信号（Ｖ_ＥＶＣＯ）を受信する電気入力と、前記光搬送波（Ｓ_ＯＣ）を前記変調電気信号（Ｖ_ＥＶＣＯ）で振幅変調して得られる変調された光信号（^→Ｓ_２）を提供する光出力とを有する光振幅変調手段（１０）と、を有することを特徴とする電気的に制御された光発振器。
2. 前記光振幅変調手段が、マッハツェンダー光振幅変調器（１０）である請求項１に記載の電気的に制御された光発振器。
3. 前記マッハツェンダー変調器（１０）の停止状態の動作点が、前記マッハツェンダー変調器（１０）自体の電気光学伝達関数の最小のところに位置する請求項２に記載の電気的に制御された光発振器。
4. 前記レーザ源（９）が連続波レーザ源である請求項１から３の何れか１項に記載の電気的に制御された光発振器。
5. 前記レーザ源（９）が外部キャビティ半導体レーザである請求項１から４の何れか１項に記載の電気的に制御された光発振器。
6. 前記変調された光信号（^→Ｓ_２）が、前記光搬送波（Ｓ_ＯＣ）の光周波数（Ｆ_{ＬＡＳＥＲ}）と前記変調電気信号（Ｖ_ＥＶＣＯ）の電気周波数（Ｆ_ＥＶＣＯ）の差と合計とにそれぞれ関連する周波数の第１の副搬送波と第２の副搬送波とを含む電力スペクトルを有する請求項１から５の何れか１項に記載の電気的に制御された光発振器。
7. 前記光源（９）と前記光振幅変調手段（１０）とが単一の光デバイスの一部である請求項１から６の何れか１項に記載の電気的に制御された光発振器。
8. 光位相ロックドループ（１）であって、
   ロックさせる光信号（^→Ｓ_１）を受信する第１の光入力と、ロックされた光信号（^→Ｓ_２）を受信する第２の光入力と、前記ロックさせる光信号（^→Ｓ_１）と前記ロックされた光信号（^→Ｓ_２）との位相差を示す電気誤差信号（Ｖ_ＰＤ）を提供する電気出力とを有する光位相検出手段（２）と、
   前記電気誤差信号（Ｖ_ＰＤ）に相関する電気駆動信号（Ｖ_ＰＤＦ）を受信する電気入力と、前記ロックされた光信号（^→Ｓ_２）を提供する光出力とを有する電気的に制御された光発振手段（４）とを備え、前記電気的に制御された光発振手段（４）が請求項１から７の何れか１項に記載された光発振器である光位相ロックドループ。
9. 前記光位相検出手段（２）が、
   前記ロックさせる光信号（^→Ｓ_１）を受信する第１の光入力と、前記ロックされた光信号（^→Ｓ_２）を受信する第２の光入力と、結合光信号（^→Ｓ_３）を提供する光出力とを有する光結合手段（６）と、
   前記結合光信号（^→Ｓ_３）を受信し、前記電気誤差信号（Ｖ_ＰＤ）を提供する光検出手段（７）とを備える請求項８に記載の光位相ロックドループ。
10. 前記光結合手段（６）が３ｄＢ結合器を備える請求項９に記載の光位相ロックドループ。
11. 前記光結合手段（６）がハイブリッド９０°光結合器を備える請求項９に記載の光位相ロックドループ。
12. 前記光位相検出手段（２）と前記電気的に制御された光発振手段（４）との間に挿入されたループ電気フィルタリング手段（３）をさらに備える請求項８〜１１の何れか１項に記載の光位相ロックドループ。

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