JP2010147533A - 光パルス列生成方法及び光パルス列生成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力光信号D1のビットレート周波数fbit-rateに等しい繰り返し周波数の光パルス列CLK1を生成して出力する光パルス列生成装置S1であって、MLLD 100と、連続波光出力光源26と、電気的再生増幅発振器200とを具えている。入力光信号D1は入力ポートAから入力され、生成された光パルス列CLK1は出力ポートBから出力される。MLLDは、光利得領域102と光変調領域101とを含む光導波路を具えている。連続波光出力光源26は、MLLDの共振器モードのうちの何れか一つの共振器モードの波長の連続波光を発生する。電気的再生増幅発振器200は、光変調領域で発生する光起電力信号が入力されて、この光起電力信号に含まれる入力光信号のビットレート周波数成分を選択的に増幅して光変調領域に供給する。
【選択図】図1
Description
Hitoshi Murai, Masatoshi Kagawa, Hiromi Tsuji, and Kozo Fujii, "EA Modulator-Based Optical Multiplexing/Demultiplexing Techniques for 160 Gbit/s OTDM Signal Transmission", JEICE TRANS. ELECTRON, vol. E88-C, No. 3, p. 309-318, MARCH 2005.
図1を参照して、この発明の第1実施形態の光パルス列生成装置S1の構成及びその動作について説明する。図1は、この発明の第1実施形態の光パルス列生成装置S1の概略的構成図である。
第1実施形態の光パルス列生成装置S1は、入力光信号D1のビットレート周波数fbit-rate(bit/s)に等しい繰り返し周波数の光パルス列CLK1を生成して出力する光パルス列生成装置であって、MLLD 100と、連続波光出力光源26と、電気的再生増幅発振器200とを具えている。入力光信号D1は入力ポートAから入力され、生成された光パルス列CLK1は出力ポートBから出力される。
この発明の第1実施形態の光パルス列生成装置S1において得られる光パルス列生成の効果は、再生モード同期によるMLLD 100のモード同期動作、電気注入同期による光パルス列生成動作、及び連続波光注入による光注入同期現象の発現による生成光パルス列の波長決定動作が複合的に作用して得られ得る効果である。そこで、以下にこれらの動作をそれぞれ(A)から(C)の項目分けをして説明する。
MLLD 100の光変調領域101、バイアスティー203、電気サーキュレータ204、電気バンドパスフィルタ205、電気増幅器206、及び電気位相シフタ207を図1に示すように接続することによって、いわゆる再生モード同期動作を発現させることが可能である(文献1:M. Nakazawa, E. Yoshida, and Y. Kimura, "Ultrastable harmonically and regeneratively modelocked polarisation-maintaining erbium fibre ring laser," Electronics Letters, vol. 30, No.19, pp. 1603-1605, 1994参照)。
上述の(A)節において説明した、再生モード同期によるモード同期動作状態のMLLD 100に入力光信号D1が第1結合レンズ14を介して共振器端面L1からMLLD 100の光導波路に入力される。そうすると、MLLD 100の光変調領域101の光学利得あるいは光学吸収が、入力光信号D1の光電場によっても変調されることとなり、これに伴った光起電力が光変調領域101で発生する。入力光信号D1の光強度が強くなると、入力光信号D1によって光変調領域101で発生する光起電力が増大する。
上述の(A)再生モード同期によるモード同期動作、及び(B)電気注入同期による光パルス列生成動作の結果、入力光信号D1のビットレート周波数に等しい繰り返し周波数の光パルス列がMLLD 100によって生成される。再生モード同期によるモード同期動作及び電気注入同期による光パルス列生成動作状態のMLLD 100に連続波光CW1を入力すると、MLLD 100は連続波光CW1に対して光学的な注入同期(光注入同期という。)現象が発現する。
図3を参照して、この発明の第2実施形態の光パルス列生成装置S2の構成及びその動作について説明する。図3は、この発明の第2実施形態の光パルス列生成装置S2の概略的構成図である。
図4を参照して、この発明の第3実施形態の光パルス列生成装置S3の構成及びその動作について説明する。図4は、この発明の第3実施形態の光パルス列生成装置S3の概略的構成図である。
この発明の第4実施形態の光パルス列生成装置の特徴は、第1〜第3実施形態の光パルス列生成装置が具えるMLLD 100あるいはMLLD 150(以後、代表してMLLD100として説明する)の光変調領域101を構成する光導波路が、バルク結晶あるいは伸張歪みを導入した多重量子井戸構造で構成されていることである。また、光バンドパスフィルタ20を取り外し、その代わりに第2光アイソレータ18に、TE偏波方向の光に対しては光アイソレータとして機能し、TM(Transverse Magnetic)偏波方向の光は遮断する偏波選択型光アイソレータを採用する点が特徴である。
この発明の第1から第4実施形態の光パルス列生成装置の動作を実証するための検証実験を行った結果につき以下に説明する。
12:第1光アイソレータ
14:第1結合レンズ
16:第2結合レンズ
18:第2光アイソレータ
20:光バンドパスフィルタ
22:第1偏波面コントローラ
24:第2偏波面コントローラ
26:連続波光出力光源
30:光サーキュレータ
30-1:光サーキュレータの第1端子
30-2:光サーキュレータの第2端子
30-3:光サーキュレータの第3端子
100、150:モード同期半導体レーザ(MLLD)
101:光変調領域
102:光利得領域
103:第1クラッド層
104:第2クラッド層
105:光変調領域電極
106:光利得領域電極
107:共通電極
110:受動導波路領域
111:受動導波路領域電極
200:電気的再生増幅発振器
201:定電流源
202:電源
203:バイアスティー
203-1:直流電気信号入力端子
203-2:交流電気信号入力端子
203-3:結合出力端子
203-4:コイル
203-5:コンデンサー
204:電気サーキュレータ
204-1:電気サーキュレータの第1端子
204-2:電気サーキュレータの第2端子
204-3:電気サーキュレータの第3端子
205:電気バンドパスフィルタ
206:電気増幅器
207:電気位相シフタ
208:電気分配合波器
208-1:電気分配合波器の第1端子
208-2:電気分配合波器の第2端子
208-3:電気分配合波器の第3端子
210:変調信号供給源
Claims (10)
- 入力光信号のビットレート周波数に等しい繰り返し周波数の光パルス列を生成して出力する光パルス列生成方法であって、
反転分布が形成される光利得領域と、光強度を変調する光変調領域とを含み、該光利得領域と該光変調領域とが直列に配列された光導波路を具えるモード同期半導体レーザに、前記入力光信号と、当該モード同期半導体レーザの共振器モードのうちの何れか一つの共振器モードの波長に光注入同期現象を生じさせることが可能な範囲の波長の連続波光とを入力する光入力ステップと、
前記光変調領域で発生する光起電力信号に含まれる前記入力光信号のビットレート周波数成分を選択的に増幅して前記光変調領域に供給する電気再生発振ステップと、
前記入力光信号と同期し、前記連続波光の波長に等しい波長であって、かつ前記ビットレート周波数の逆数で与えられる周期で時間軸上に光パルスが並ぶ光パルス列を前記光導波路から出力させる光パルス列出力ステップと
を含む
ことを特徴とする光パルス列生成方法。 - 入力光信号のビットレート周波数に等しい繰り返し周波数の光パルス列を生成して出力する光パルス列生成方法であって、
反転分布が形成される光利得領域と、光強度を変調する光変調領域と、実効屈折率が外部からの電気信号あるいは熱信号によって調整される受動導波路領域とを含み、該光利得領域と該光変調領域と該受動導波路領域とが直列に配列された光導波路を具えるモード同期半導体レーザに、前記入力光信号と、当該モード同期半導体レーザの共振器モードのうちの何れか一つの共振器モードの波長に光注入同期現象を生じさせることが可能な範囲の波長の連続波光とを入力する光入力ステップと、
前記光変調領域で発生する光起電力信号に含まれる前記入力光信号のビットレート周波数成分を選択的に増幅して前記光変調領域に供給する電気再生発振ステップと、
前記連続波光の波長に追随して光注入同期現象が発現するように、外部からの前記電気信号あるいは前記熱信号によって前記受動導波路領域の実効屈折率を変化させて、前記モード同期半導体レーザの共振モード波長を調整する共振モード波長調整ステップと、
前記入力光信号と同期し、前記連続波光の波長に等しい波長であって、かつ前記ビットレート周波数の逆数で与えられる周期で時間軸上に光パルスが並ぶ光パルス列を前記光導波路から出力させる光パルス列出力ステップと
を含む
ことを特徴とする光パルス列生成方法。 - 入力光信号のビットレート周波数に等しい繰り返し周波数の光パルス列を生成して出力する光パルス列生成装置であって、
反転分布が形成される光利得領域と、光強度を変調する光変調領域とを含み、該光利得領域と該光変調領域とが直列に配列された光導波路を具えるモード同期半導体レーザと、
該モード同期半導体レーザの共振器モードのうちの何れか一つの共振器モードの波長に光注入同期現象を生じさせることが可能な範囲の波長の連続波光を発生する連続波光出力光源と、
前記光変調領域で発生する光起電力信号が入力されて、該光起電力信号に含まれる前記入力光信号のビットレート周波数成分を選択的に増幅して前記光変調領域に供給する電気的再生増幅発振器と、
を具え、
前記入力光信号と前記連続波光出力光源から出力される連続波光とが前記光導波路に入力され、
前記入力光信号と同期し、前記連続波光の波長に等しい波長であって、かつ前記ビットレート周波数の逆数で与えられる周期で時間軸上に光パルスが並ぶ光パルス列が前記光導波路から出力される構成とされている
ことを特徴とする光パルス列生成装置。 - 入力光信号のビットレート周波数に等しい繰り返し周波数の光パルス列を生成して出力する光パルス列生成装置であって、
反転分布が形成される光利得領域と、光強度を変調する光変調領域と、実効屈折率が外部からの変調信号によって変化する受動導波路領域とを含み、該光利得領域と該光変調領域と該受動導波路領域とが直列に配列された光導波路を具えるモード同期半導体レーザと、
該モード同期半導体レーザの共振器モードのうちの何れか一つの共振器モードの波長に光注入同期現象を生じさせることが可能な範囲の波長の連続波光を発生する連続波光出力光源と、
前記光変調領域で発生する光起電力信号が入力されて、該光起電力信号に含まれる前記入力光信号のビットレート周波数成分を選択的に増幅して前記光変調領域に供給する電気的再生増幅発振器と、
前記受動導波路領域に変調信号を供給する変調信号供給源と
を具え、
前記入力光信号と前記連続波光出力光源から出力される連続波光とが前記光導波路に入力され、
前記入力光信号と同期し、前記連続波光の波長に等しい波長であって、かつ前記ビットレート周波数の逆数で与えられる周期で時間軸上に光パルスが並ぶ光パルス列が前記光導波路から出力される構成とされている
ことを特徴とする光パルス列生成装置。 - 前記入力光信号の偏波方向が、前記モード同期半導体レーザの発振偏波面と合致するように調整する第1偏波面コントローラと、
前記連続波光の偏波方向が、前記モード同期半導体レーザの発振偏波面と合致するように調整する第2偏波面コントローラと、
前記入力光信号と前記連続波光とを合波する光合波器と、
該光合波器から出力される合波入力光信号が入力されて、該合波入力光信号の進行方向と逆向きに進む光を遮断する第1光アイソレータと、
前記モード同期半導体レーザの具える光導波路から出力される光パルス列を透過し、該光パルス列と逆向きに進む光を遮断する第2光アイソレータと、
前記光パルス列の波長成分のみを透過する光バンドパスフィルタと
を更に具えることを特徴とする請求項3又は4に記載の光パルス列生成装置。 - 前記入力光信号の偏波方向が、前記モード同期半導体レーザの発振偏波面と合致するように調整する第1偏波面コントローラと、
前記連続波光の偏波方向が、前記モード同期半導体レーザの発振偏波面と合致するように調整する第2偏波面コントローラと、
前記入力光信号と前記連続波光とを合波する光合波器と、
該光合波器から出力される合波入力光信号が入力されて、該合波入力光信号の進行方向と逆向きに進む光を遮断する第1光アイソレータと、
前記モード同期半導体レーザの具える光導波路から出力される光パルス列を透過し、該光パルス列と逆向きに進む光を遮断する第2光アイソレータと
を更に具え、
前記光変調領域の光導波路は、バルク結晶によって形成されており、
前記第2光アイソレータは、偏波選択型光アイソレータである
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の光パルス列生成装置。 - 前記入力光信号の偏波方向が、前記モード同期半導体レーザの発振偏波面と合致するように調整する第1偏波面コントローラと、
前記連続波光の偏波方向が、前記モード同期半導体レーザの発振偏波面と合致するように調整する第2偏波面コントローラと、
前記入力光信号と前記連続波光とを合波する光合波器と、
該光合波器から出力される合波入力光信号が入力されて、該合波入力光信号の進行方向と逆向きに進む光を遮断する第1光アイソレータと、
前記モード同期半導体レーザの具える光導波路から出力される光パルス列を透過し、該光パルス列と逆向きに進む光を遮断する第2光アイソレータと
を更に具え、
前記光変調領域の光導波路は、伸張歪が導入された多重量子井戸構造によって形成されており、
前記第2光アイソレータは、偏波選択型光アイソレータである
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の光パルス列生成装置。 - 前記入力光信号と前記連続波光とを合波する光合波器と、
該光合波器から出力される合波入力光信号を前記モード同期半導体レーザに入力させ、かつ該モード同期半導体レーザから出力される前記光パルス列を外部に出力する光サーキュレータと、
前記光パルス列の波長成分のみを透過する光バンドパスフィルタと
を具えることを特徴とする請求項3又は4に記載の光パルス列生成装置。 - 前記入力光信号の偏波方向が、前記モード同期半導体レーザの発振偏波面と合致するように調整する第1偏波面コントローラと、
前記連続波光の偏波方向が、前記モード同期半導体レーザの発振偏波面と合致するように調整する第2偏波面コントローラと、
前記入力光信号と前記連続波光とを合波する光合波器と、
該光合波器から出力される合波入力光信号を前記モード同期半導体レーザに入力させ、かつ該モード同期半導体レーザから出力される前記光パルス列を外部に出力する光サーキュレータと、
前記光パルス列の波長成分のみを透過する光バンドパスフィルタと
を具えることを特徴とする請求項3又は4に記載の光パルス列生成装置。 - 前記電気的再生増幅発振器は、
当該電気的再生増幅発振器の電気フィードバックループの電気的遅延時間を変化させ、当該電気的再生増幅発振器の発振周波数を制御する電気位相シフタと、
前記入力光信号のビットレート周波数を中心透過周波数とする電気バンドパスフィルタと、
当該電気的再生増幅発振器の前記電気フィードバックループを周回する電気信号を増幅する電気増幅器と
を具えることを特徴とする請求項3又は4に記載の光パルス列生成装置。
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