JP2020027214A - Variable-line width light generation device and variable-line width light generation method - Google Patents

Variable-line width light generation device and variable-line width light generation method Download PDF

Info

Publication number
JP2020027214A
JP2020027214A JP2018152981A JP2018152981A JP2020027214A JP 2020027214 A JP2020027214 A JP 2020027214A JP 2018152981 A JP2018152981 A JP 2018152981A JP 2018152981 A JP2018152981 A JP 2018152981A JP 2020027214 A JP2020027214 A JP 2020027214A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
arm waveguide
light
sub
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018152981A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
広太 木村
Kota Kimura
広太 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP2018152981A priority Critical patent/JP2020027214A/en
Publication of JP2020027214A publication Critical patent/JP2020027214A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

To provide a device that varies a line width of continuous light output from a light source without causing a frequency shift.SOLUTION: A variable-line width light generation device is equipped with a light source 10 and a vector modulator 80. the light source generates and sends continuous light to the vector modulator. The vector modulator causes continuous light S1 including a phase component ψ and modulated with a first signal of cosψ and continuous light S1 modulated with a second signal of sinψ to interfere with each other and outputs the resulting light. Here, ψ of the first signal and second signal is a phase noise having a fluctuation of 1/f, where f is a frequency.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、光源から出力される光の線幅を変更する、可変線幅光発生装置及び可変線幅光発生方法に関する。   The present invention relates to a variable line width light generation device and a variable line width light generation method for changing the line width of light output from a light source.

近年、コヒーレント通信を中心に、コヒーレントライダー、レーザドップラーセンサ、又はコヒーレント光時間領域反射測定(コヒーレントOTDR)など、光のコヒーレンス性に着目した技術が盛んに研究されている。コヒーレント通信では、光のコヒーレンス性により、通信の大容量化が実現されている。また、光波センシングでは、測定の高精度化が実現されている。光のコヒーレンス性に立脚したこれらの技術の性能は、光源から出力される連続光の線幅に影響される。従って、これら技術の性能を評価するためには、線幅に対する性能の依存性を明らかにする必要がある。   In recent years, mainly on coherent communication, technologies that focus on light coherence such as a coherent lidar, a laser Doppler sensor, and a coherent optical time-domain reflection measurement (coherent OTDR) have been actively studied. In coherent communication, large-capacity communication is realized by the coherence of light. Further, in lightwave sensing, higher precision of measurement is realized. The performance of these techniques based on light coherence is affected by the linewidth of the continuous light output from the light source. Therefore, in order to evaluate the performance of these techniques, it is necessary to clarify the dependence of the performance on the line width.

例えば、コヒーレント通信の場合、光源として半導体レーザが用いられる。半導体レーザは注入電流や温度調整によって、連続光の波長を狭い範囲で容易に変更することができる。しかし、波長の変更に伴い、連続光の線幅は公称値から大きくずれ、また、出力パワーの変動も生じる。従って、一定の線幅でかつ一定の出力パワーの下でシステムの性能を評価するに際しては、共通の線幅及び共通の出力パワーを有し、かつ波長の異なる複数の光源を用いる必要があった。しかし、この手法では細かい精度での検証ができないだけでなく、複数の光源を用意しなければならないため、コストがかかる。   For example, in the case of coherent communication, a semiconductor laser is used as a light source. A semiconductor laser can easily change the wavelength of continuous light within a narrow range by adjusting an injection current or temperature. However, with the change of the wavelength, the line width of the continuous light largely deviates from the nominal value, and the output power also fluctuates. Therefore, when evaluating the performance of the system with a constant line width and a constant output power, it is necessary to use a plurality of light sources having a common line width and a common output power and having different wavelengths. . However, this method cannot only perform verification with fine precision, but also requires a plurality of light sources, which increases costs.

これを回避する技術として、光源からの連続光の線幅を、外部変調によって変更する方法がある(例えば、非特許文献1及び非特許文献2)。   As a technique for avoiding this, there is a method of changing the line width of continuous light from a light source by external modulation (for example, Non-Patent Documents 1 and 2).

非特許文献1に係る技術では、連続光がニオブ酸リチウム(LN)位相変調器に入力される。LN位相変調器には、連続光の他に、周波数をfとして、1/fの揺らぎを持つ位相雑音(以下、1/f雑音とも称する)が入力される。1/f雑音は、白色雑音源から出力される白色雑音を、完全積分回路で積分することによって生成される。非特許文献1に係る技術では、LN位相変調器において、連続光に1/f雑音を加えて変調する。この結果、連続光の線幅は、1/fに比例した位相雑音により近似することができる。このため、非特許文献1に係る技術では、連続光の線幅を変更することができる。 In the technique according to Non-Patent Document 1, continuous light is input to a lithium niobate (LN) phase modulator. In addition to continuous light, a phase noise having a fluctuation of 1 / f 2 (hereinafter, also referred to as 1 / f 2 noise) is input to the LN phase modulator in addition to continuous light. 1 / f 2 noise is generated by integrating white noise output from a white noise source with a complete integration circuit. In the technique disclosed in Non-Patent Document 1, the LN phase modulator to modulate the addition of 1 / f 2 noise continuous light. As a result, the line width of the continuous light can be approximated by the phase noise is proportional to 1 / f 2. For this reason, in the technique according to Non-Patent Document 1, the line width of continuous light can be changed.

しかし、非特許文献1に係る技術において、完全積分回路として用いるオペアンプ等の能動素子では、原理的にオフセット電圧を避けることができない。このため、白色雑音に重畳された直流オフセット成分を完全積分回路が積分し続けることにより、完全積分回路からの出力が飽和してしまうという問題がある。   However, in the technology according to Non-Patent Document 1, an active element such as an operational amplifier used as a complete integration circuit cannot in principle avoid an offset voltage. Therefore, there is a problem that the output from the complete integration circuit is saturated when the complete integration circuit continues to integrate the DC offset component superimposed on the white noise.

このような問題を解消すべく、非特許文献2に係る技術では、完全積分回路に代えて、電圧制御発振器(VCO)を用いている。VCOは入力電圧に対応した周波数を出力する発振器である。非特許文献2に係る技術では、VCOに白色雑音を入力することにより、VCOの発振周波数ω(V)に1/fの揺らぎを与える。非特許文献2に係る技術では、この発振周波数ω(V)に基づき、LN位相変調器において、中心角周波数ωの連続光を周波数変調することによって、連続光の線幅を変更することができる。そして、非特許文献2に係る技術では、VCOを用いることによって、能動素子による完全積分回路を用いる非特許文献1に係る技術とは異なり、出力が飽和するという問題が生じない。 In order to solve such a problem, the technology according to Non-Patent Document 2 uses a voltage controlled oscillator (VCO) instead of a complete integration circuit. The VCO is an oscillator that outputs a frequency corresponding to the input voltage. In the technique according to Non-Patent Document 2, white noise is input to the VCO, so that the oscillation frequency ω (V) of the VCO fluctuates by 1 / f 2 . In the technique disclosed in Non-Patent Document 2, on the basis of the oscillation frequency omega (V), in LN phase modulator by frequency modulating a continuous light having a center angular frequency omega 0, to change the line width of the continuous light it can. In the technique according to Non-Patent Document 2, the use of the VCO does not cause a problem that the output is saturated unlike the technique according to Non-Patent Document 1 in which a complete integration circuit using active elements is used.

Design Theory of Electrically Frequency-Controlled Narrow-Linewidth Semiconductor Lasers for Coherent Optical Communication Systems, Kazuro Kikuchi, IEEEDesign Theory of Electrically Frequency-Controlled Narrow-Linewidth Semiconductor Lasers for Coherent Optical Communication Systems, Kazuro Kikuchi, IEEE 光位相同期回路における残留位相誤差低減実験に関する報告、藤井亮浩、2017年電気情報通信学会総合大会 通信講演論文集2、p306Report on experiments on residual phase error reduction in optical phase locked loop, Akihiro Fujii, Proc. Of the IEICE General Conference 2017, p306

ここで、非特許文献2に係る技術では、VCOの発振周波数に基づいて連続光を変調するため、LN位相変調器からは、中心角周波数ωに対して、高周波側及び低周波側にω(V)間隔で周波数シフトした複数の角周波数成分が出力される。そして、これら周波数シフトしたω±kω(V)の角周波数成分の出力について、線幅が変更される(なお、kは1以上の整数)。このため、中心角周波数ωを除く、これら複数の角周波数成分のうちの一つを抽出すべく、非特許文献2に係る技術では、LN位相変調器の後段に光バンドパスフィルタを設ける必要がある。この結果、非特許文献2に係る技術では、光バンドパスフィルタを設ける分のコストがかかり、及び光バンドパスフィルタにおいて出力のロスを生じるといった問題がある。 Here, in the technique according to Non-Patent Document 2, since continuous light is modulated based on the oscillation frequency of the VCO, the LN phase modulator outputs ω on the high frequency side and the low frequency side with respect to the center angular frequency ω 0 . (V) A plurality of angular frequency components frequency-shifted at intervals are output. Then, the line width of the output of these frequency-shifted angular frequency components of ω 0 ± kω (V) is changed (k is an integer of 1 or more). Therefore, in order to extract one of the plurality of angular frequency components excluding the central angular frequency ω 0 , in the technique according to Non-Patent Document 2, it is necessary to provide an optical band-pass filter downstream of the LN phase modulator. There is. As a result, the technique according to Non-Patent Document 2 has a problem in that the cost for providing the optical bandpass filter is high, and a loss of output occurs in the optical bandpass filter.

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、周波数シフトを生じさせずに、光源から出力される連続光の線幅を変更する装置及び方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus and a method for changing the line width of continuous light output from a light source without causing a frequency shift. It is in.

上述した目的を達成するために、この発明の可変線幅光発生装置は、光源とベクトル変調器とを備えて構成される。光源は、連続光を生成してベクトル変調器に送る。ベクトル変調器は、位相成分をψとしてcosψの第1信号で変調した連続光と、sinψの第2信号で変調した連続光とを干渉させて出力する。第1信号及び第2信号におけるψは、周波数をfとして1/fの揺らぎを持つ位相雑音である。 In order to achieve the above object, a variable linewidth light generating device according to the present invention includes a light source and a vector modulator. The light source produces a continuous light and sends it to the vector modulator. The vector modulator causes continuous light modulated by the first signal of cosψ and continuous light modulated by the second signal of sinψ to interfere with each other and output when the phase component is ψ. Ψ in the first signal and the second signal is phase noise having a fluctuation of 1 / f 2 where f is the frequency.

また、この発明の可変線幅光発生方法は、以下の過程を含んで構成される。すなわち、連続光を生成する。そして、位相成分をψとしてcosψの第1信号で変調した連続光と、sinψの第2信号で変調した連続光とを干渉させて出力する。第1信号及び第2信号におけるψは、周波数をfとして1/fの揺らぎを持つ位相雑音である。 Further, a variable linewidth light generating method according to the present invention includes the following steps. That is, continuous light is generated. Then, the continuous light modulated by the first signal of cosψ and the continuous light modulated by the second signal of sinψ are made to interfere with each other and output when the phase component is ψ. Ψ in the first signal and the second signal is phase noise having a fluctuation of 1 / f 2 where f is the frequency.

この発明の可変線幅光発生装置及び可変線幅光発生方法では、光源からの連続光を、周波数シフトせずに、1/fに応じた線幅に変更することができる。このため、ベクトル変調器の後段に光バンドパスフィルタを設ける必要がない。従って、光バンドパスフィルタを設けることによる、上述したコストの問題及び出力ロスの問題を解消できる。 According to the variable line width light generating apparatus and the variable line width light generating method of the present invention, continuous light from a light source can be changed to a line width corresponding to 1 / f 2 without frequency shift. For this reason, there is no need to provide an optical bandpass filter at a stage subsequent to the vector modulator. Therefore, it is possible to solve the above-described problems of cost and output loss due to the provision of the optical bandpass filter.

可変線幅光発生装置の模式的なブロック図である。It is a typical block diagram of a variable line width light generator. 角周波数スペクトルを示す図である。It is a figure showing an angular frequency spectrum. ベクトル変調器の模式的な平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view of a vector modulator.

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the shapes, sizes, and arrangements of the components are only schematically shown to the extent that the present invention can be understood. Hereinafter, a preferred configuration example of the present invention will be described. However, the materials and numerical conditions of each component are merely preferred examples. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments, and many changes or modifications that can achieve the effects of the present invention can be made without departing from the scope of the present invention.

(可変線幅光発生装置及び可変線幅光発生方法)
図1〜3を参照して、この発明の可変線幅光発生装置及び可変線幅光発生方法について説明する。図1は、可変線幅光発生装置の模式的なブロック図である。また、図2は、角周波数スペクトルを示す図である。また、図3は、ベクトル変調器の模式的な平面図である。
(Variable line width light generation device and variable line width light generation method)
With reference to FIGS. 1 to 3, a variable line width light generating apparatus and a variable line width light generating method according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic block diagram of a variable line width light generator. FIG. 2 is a diagram showing an angular frequency spectrum. FIG. 3 is a schematic plan view of the vector modulator.

可変線幅光発生装置100は、光源10と、白色雑音源20と、VCO30と、周波数発振器40と、RF(Radio Frequency)ミキサ50と、RFハイブリッド60と、第1ローパスフィルタ(LPF)71と、第2ローパスフィルタ(LPF)72と、ベクトル変調器80とを備えて構成される。   The variable linewidth light generator 100 includes a light source 10, a white noise source 20, a VCO 30, a frequency oscillator 40, an RF (Radio Frequency) mixer 50, an RF hybrid 60, a first low-pass filter (LPF) 71, , A second low-pass filter (LPF) 72, and a vector modulator 80.

光源としての半導体レーザ10は、中心角周波数ωの連続光S1を生成する(図2(A))。連続光S1は、ベクトル変調器80に送られる。 The semiconductor laser 10 as a light source generates continuous light S1 of the center angular frequency omega 0 (FIG. 2 (A)). The continuous light S1 is sent to the vector modulator 80.

白色雑音源20は、白色雑音を生成してVCO30に送る。   The white noise source 20 generates white noise and sends it to the VCO 30.

VCO30は、時刻をt、角周波数をω及び位相成分をψとして、白色雑音を用いて下式(1)で表される発振信号を生成する。   The VCO 30 generates an oscillation signal represented by the following equation (1) using white noise, with the time being t, the angular frequency being ω, and the phase component being ψ.

cos(ωt+ψ) ・・・(1)
上記式(1)における位相成分ψは、白色雑音による位相雑音である。ここでは、ψは1/fの揺らぎを持つ位相雑音として設定される。発振信号は、RFミキサ50に送られる。
cos (ωt + ψ) (1)
The phase component に お け る in the above equation (1) is phase noise due to white noise. Here, ψ is set as a phase noise having a fluctuation of 1 / f 2 . The oscillation signal is sent to the RF mixer 50.

周波数発振器40は、VCO30の発振周波数と共通の中心周波数ωで発振するRF信号を生成し出力する。このRF信号は、下式(2)で表される。RF信号は、RFミキサ50に送られる。   The frequency oscillator 40 generates and outputs an RF signal that oscillates at a center frequency ω common to the oscillation frequency of the VCO 30. This RF signal is expressed by the following equation (2). The RF signal is sent to the RF mixer 50.

cosωt ・・・(2)
RFミキサ50は、VCO30から送られる発振信号と、周波数発振器40から送られるRF信号とを乗算処理し、下式(3)で表される信号を生成する。
cosωt (2)
The RF mixer 50 multiplies the oscillation signal sent from the VCO 30 and the RF signal sent from the frequency oscillator 40 to generate a signal represented by the following equation (3).

(1/2){cos(2ωt+ψ)+cosψ} ・・・(3)
RFハイブリッド60は、RFミキサ50から送られる信号を2分岐する。また、RFハイブリッド60は、2分岐した一方の信号にπ/2の位相シフトを与える。従って、RFハイブリッド60からは、上記式(3)で表されるcos波と、このcos波に対してπ/2だけ位相がずれた、下式(4)で表されるsin波とが出力される。
(1/2) {cos (2ωt + ψ) + cos} (3)
The RF hybrid 60 branches the signal transmitted from the RF mixer 50 into two. Also, the RF hybrid 60 gives a phase shift of π / 2 to one of the two branched signals. Therefore, the RF hybrid 60 outputs a cos wave represented by the above equation (3) and a sine wave represented by the following equation (4), which is shifted in phase by π / 2 with respect to the cosine wave. Is done.

(1/2){sin(2ωt+ψ)+sinψ} ・・・(4)
cos波は第1LPF71に、sin波は第2LPF72に、それぞれ送られる。
(1/2) {sin (2ωt + ψ) + sin} (4)
The cosine wave is sent to the first LPF 71, and the sine wave is sent to the second LPF 72.

第1LPF71は、入力されるcos波の高周波成分を除去して、cosψの第1信号を出力する。一方、第2LPF72は、入力されるsin波の高周波成分を除去して、sinψの第2信号を出力する。第1信号及び第2信号は、それぞれベクトル変調器80に入力される。   The first LPF 71 removes a high-frequency component of the input cos wave and outputs a first signal of cosψ. On the other hand, the second LPF 72 removes a high-frequency component of the input sine wave and outputs a second signal of sinψ. The first signal and the second signal are input to the vector modulator 80, respectively.

ベクトル変調器80は、第1信号で変調した連続光S1と、第2信号で変調した連続光S1とを干渉させて出力する。   The vector modulator 80 causes the continuous light S1 modulated by the first signal and the continuous light S1 modulated by the second signal to interfere with each other and output.

ベクトル変調器80は、それぞれプレーナ型の光導波路によって形成された、主マッハツェンダー(MZ)干渉器90、並びに2つのサブMZ干渉器、すなわち第1サブMZ干渉器91及び第2サブMZ干渉器92を含んで構成されている(図3参照)。   The vector modulator 80 includes a main Mach-Zehnder (MZ) interferometer 90 and two sub-MZ interferometers, that is, a first sub-MZ interferometer 91 and a second sub-MZ interferometer, each formed by a planar optical waveguide. 92 (see FIG. 3).

主MZ干渉器90は、分岐部81、合波部82、並びにこれらの間を並列に繋ぐ第1アーム導波路部83及び第2アーム導波路部84を含んでいる。分岐部81は入力される光を2分岐して、第1アーム導波路部83及び第2アーム導波路部84にそれぞれ送る。また、合波部82は、第1アーム導波路部83及び第2アーム導波路部84から送られる光を合波して出力する。   The main MZ interferometer 90 includes a branch unit 81, a multiplexing unit 82, and a first arm waveguide unit 83 and a second arm waveguide unit 84 that connect them in parallel. The splitting unit 81 splits the input light into two and sends the split light to the first arm waveguide unit 83 and the second arm waveguide unit 84, respectively. The multiplexing section 82 multiplexes and outputs the lights transmitted from the first arm waveguide section 83 and the second arm waveguide section 84.

第1サブMZ干渉器91は、第1アーム導波路部83の中途に設けられている。また、第2サブMZ干渉器92は、第2アーム導波路部84の中途に設けられている。従って、第1アーム導波路部83は、第1サブMZ干渉器91の前段に配置された部分(第1アーム導波路部83a)と、第1サブMZ干渉器91の後段に配置された部分(第1アーム導波路部83b)とを含んでいる。また、第2アーム導波路部84は、第2サブMZ干渉器92の前段に配置された部分(第2アーム導波路部84a)と、第2サブMZ干渉器92の後段に配置された部分(第2アーム導波路部84b)とを含んでいる。   The first sub-MZ interferometer 91 is provided in the middle of the first arm waveguide section 83. The second sub-MZ interferometer 92 is provided in the middle of the second arm waveguide section 84. Therefore, the first arm waveguide portion 83 includes a portion (first arm waveguide portion 83 a) disposed before the first sub-MZ interferometer 91 and a portion disposed downstream of the first sub-MZ interferometer 91. (First arm waveguide portion 83b). Further, the second arm waveguide portion 84 includes a portion (second arm waveguide portion 84a) disposed before the second sub-MZ interferometer 92 and a portion disposed downstream of the second sub-MZ interferometer 92. (Second arm waveguide portion 84b).

第1サブMZ干渉器91は、第1サブ分岐部181、第1サブ合波部182、並びにこれらの間を並列に繋ぐ第3アーム導波路部183及び第4アーム導波路部184を含んでいる。第1サブ分岐部181は、前段の第1アーム導波路部83aから送られる光を2分岐して、第3アーム導波路部183及び第4アーム導波路部184にそれぞれ送る。また、第1サブ合波部182は、第3アーム導波路部183及び第4アーム導波路部184から送られる光を合波して、後段の第1アーム導波路部83bに送る。   The first sub-MZ interferometer 91 includes a first sub-branch portion 181, a first sub-multiplexing portion 182, and a third arm waveguide portion 183 and a fourth arm waveguide portion 184 connecting these components in parallel. I have. The first sub-branching unit 181 branches the light transmitted from the first arm waveguide unit 83a in the preceding stage into two and sends the light to the third arm waveguide unit 183 and the fourth arm waveguide unit 184, respectively. Further, the first sub-multiplexing section 182 multiplexes the light transmitted from the third arm waveguide section 183 and the light transmitted from the fourth arm waveguide section 184, and transmits the multiplexed light to the first arm waveguide section 83b at the subsequent stage.

また、第2サブMZ干渉器92は、第2サブ分岐部281、第2サブ合波部282、並びにこれらの間を並列に繋ぐ第5アーム導波路部283及び第6アーム導波路部284を含んでいる。第2サブ分岐部281は、前段の第2アーム導波路部84aから送られる光を2分岐して、第5アーム導波路部283及び第6アーム導波路部284にそれぞれ送る。また、第2サブ合波部282は、第5アーム導波路部283及び第6アーム導波路部284から送られる光を合波して、後段の第2アーム導波路部84bに送る。   Further, the second sub-MZ interferometer 92 includes a second sub-branch unit 281, a second sub-multiplexing unit 282, and a fifth arm waveguide unit 283 and a sixth arm waveguide unit 284 connecting these components in parallel. Contains. The second sub-branch unit 281 divides the light transmitted from the second arm waveguide unit 84a at the previous stage into two and sends the light to the fifth arm waveguide unit 283 and the sixth arm waveguide unit 284, respectively. Further, the second sub-multiplexing unit 282 multiplexes the light transmitted from the fifth arm waveguide unit 283 and the light transmitted from the sixth arm waveguide unit 284, and transmits the multiplexed light to the second arm waveguide unit 84b at the subsequent stage.

第3アーム導波路部183には、変調信号を入力するための第1電極191が設けられている。また、第4アーム導波路部184には、変調信号を入力するための第2電極192が設けられている。さらに、第4アーム導波路部184には、第3アーム導波路部183を伝播する光と、第4アーム導波路部184を伝播する光とに、πの位相差を与えるための第1DC電極193が設けられている。   The third arm waveguide section 183 is provided with a first electrode 191 for inputting a modulation signal. Further, the fourth arm waveguide section 184 is provided with a second electrode 192 for inputting a modulation signal. Further, a first DC electrode for giving a phase difference of π between the light propagating through the third arm waveguide portion 183 and the light propagating through the fourth arm waveguide portion 184 is provided on the fourth arm waveguide portion 184. 193 are provided.

第5アーム導波路部283には、変調信号を入力するための第3電極291が設けられている。また、第6アーム導波路部284には、変調信号を入力するための第4電極292が設けられている。さらに、第6アーム導波路部284には、第5アーム導波路部283を伝播する光と、第6アーム導波路部284を伝播する光とに、πの位相差を与えるための第2DC電極293が設けられている。   The fifth arm waveguide section 283 is provided with a third electrode 291 for inputting a modulation signal. Further, the sixth arm waveguide section 284 is provided with a fourth electrode 292 for inputting a modulation signal. Further, a second DC electrode for giving a phase difference of π between the light propagating through the fifth arm waveguide 283 and the light propagating through the sixth arm waveguide 284 is provided on the sixth arm waveguide 284. 293 are provided.

第1サブMZ干渉器91に対して後段の第1アーム導波路部83bには、第1アーム導波路部83を伝播する光と、第2アーム導波路部84を伝播する光とに、π/2の位相差を与えるための第3DC電極85が設けられている。   In the first arm waveguide portion 83b at the subsequent stage with respect to the first sub-MZ interferometer 91, the light propagating through the first arm waveguide portion 83 and the light propagating through the second arm waveguide portion 84 have π. A third DC electrode 85 for providing a phase difference of / 2 is provided.

この可変線幅光発生装置100では、半導体レーザ10から送られる中心角周波数ωの連続光S1が、分岐部81に入力される。また、第1電極191には、第1LPF71から送られるcosψの第1信号を用いて、mcosψの変調信号が入力される。なお、mは変調度を示す。また、第2電極192には、第1LPF71から送られるcosψの第1信号を用いて、−mcosψの変調信号が入力される。また、第3電極291には、第2LPF72から送られるsinψの第2信号を用いて、msinψの変調信号が入力される。また、第4電極292には、第2LPF72から送られるsinψの第2信号を用いて、−msinψの変調信号が入力される。 In the variable linewidth light generator 100, the continuous light S 1 having the central angular frequency ω 0 sent from the semiconductor laser 10 is input to the branching unit 81. Further, a modulation signal of mcosψ is input to the first electrode 191 by using a first signal of cos 送 sent from the first LPF 71. Here, m indicates the degree of modulation. Further, a modulation signal of −mcosψ is input to the second electrode 192 using the first signal of cosψ sent from the first LPF 71. Further, a modulation signal of msinψ is input to the third electrode 291 by using the second signal of sin ら れ る sent from the second LPF 72. Further, a modulation signal of −msinψ is input to the fourth electrode 292 by using the second signal of sinψ sent from the second LPF 72.

また、第1DC電極193に電圧を印加することによって、第4アーム導波路部184を伝播する光にπの位相シフトが与えられる。また、第2DC電極293に電圧を印加することによって、第6アーム導波路部284を伝播する光にπの位相シフトが与えられる。さらに、第3DC電極85に電圧を印加することによって、第1アーム導波路部83を伝播する光にπ/2の位相シフトが与えられる。   Further, by applying a voltage to the first DC electrode 193, a phase shift of π is given to light propagating through the fourth arm waveguide 184. Further, by applying a voltage to the second DC electrode 293, a phase shift of π is given to the light propagating through the sixth arm waveguide portion 284. Further, by applying a voltage to the third DC electrode 85, the light propagating through the first arm waveguide 83 is given a phase shift of π / 2.

このような条件に基づいて連続光S1を変調すると、下式(5)で表される光SSB(single−sideband)変調波が生成され、合波部82から(すなわちベクトル変調器80から)出力される(黒川隆志、共立出版「光機能デバイス」p192〜194参照)。   When the continuous light S1 is modulated on the basis of such conditions, an optical SSB (single-sideband) modulated wave represented by the following equation (5) is generated, and is output from the multiplexing unit 82 (that is, from the vector modulator 80). (See Takashi Kurokawa, Kyoritsu Shuppan, “Optical Functional Devices”, pp. 192 to 194).

Figure 2020027214
Figure 2020027214

ここで、Jは第1種ベッセル関数を示す。また、nは整数である。上記式(5)において、n=0のとき、J2n+1の項が消去される。さらに、第1種ベッセル関数は、m<1.84のとき、J−1(m)以外の値は十分に小さい。従って、ベクトル変調器80からの出力光は、近似的に下式(6)で表すことができる。 Here, J indicates a Bessel function of the first kind. Further, n is an integer. In the above equation (5), when n = 0, the term of J 2n + 1 is deleted. Furthermore, in the Bessel function of the first kind, when m <1.84, values other than J-1 (m) are sufficiently small. Therefore, the output light from the vector modulator 80 can be approximately expressed by the following equation (6).

Figure 2020027214
Figure 2020027214

上記式(6)に示すように、連続光S1の変調波の角周波数成分は、中心角周波数ωに重畳される。このため、ベクトル変調器80からの出力光S2(図2(B))は、連続光S1の中心角周波数ωに対して周波数シフトが生じない。また、上述したように、可変線幅光発生装置100では、位相成分ψは、1/fの揺らぎを持つ位相雑音である。従って、ベクトル変調器80からの出力光S2(図2(B))は、中心角周波数ωにピークを持ち、かつ中心角周波数ωに対して1/fに応じた線幅となる。 As shown in the equation (6), the angular frequency components of the modulated wave of the continuous light S1 is superimposed on the center angular frequency omega 0. Therefore, the output light S2 from the vector modulator 80 (FIG. 2 (B)), the frequency shift is not generated with respect to the center angular frequency omega 0 of the continuous light S1. Further, as described above, in the variable line width light generation device 100, the phase component ψ is phase noise having a fluctuation of 1 / f 2 . Accordingly, the output light S2 from the vector modulator 80 (FIG. 2 (B)) has a peak at the center angular frequency omega 0, and a line width corresponding to 1 / f 2 with respect to the center angular frequency omega 0 .

このように、可変線幅光発生装置100では、半導体レーザ(光源)10からの連続光S1を、周波数シフトせずに、1/fに応じた線幅に変更することができる。従って、ベクトル変調器80の後段に光バンドパスフィルタを設ける必要がない。 As described above, in the variable line width light generation device 100, the continuous light S1 from the semiconductor laser (light source) 10 can be changed to a line width corresponding to 1 / f 2 without frequency shifting. Therefore, there is no need to provide an optical bandpass filter after the vector modulator 80.

10:光源
20:白色雑音源
30:VCO
40:周波数発振器
50:RFミキサ
60:RFハイブリッド
71:第1ローパスフィルタ
72:第2ローパスフィルタ
80:ベクトル変調器
100:可変線幅光発生装置
10: Light source 20: White noise source 30: VCO
40: frequency oscillator 50: RF mixer 60: RF hybrid 71: first low-pass filter 72: second low-pass filter 80: vector modulator 100: variable line width light generator

Claims (5)

光源とベクトル変調器とを備え、
前記光源は、連続光を生成して前記ベクトル変調器に送り、
前記ベクトル変調器は、位相成分をψとしてcosψの第1信号で変調した前記連続光と、sinψの第2信号で変調した前記連続光とを干渉させて出力し、
前記第1信号及び前記第2信号におけるψは、周波数をfとして1/fの揺らぎを持つ位相雑音である
ことを特徴とする可変線幅光発生装置。
Including a light source and a vector modulator,
The light source generates and sends continuous light to the vector modulator;
The vector modulator causes the continuous light modulated by the first signal of cosco with the phase component of ψ to interfere with the continuous light modulated by the second signal of sinψ, and outputs the interference.
Ψ in the first signal and the second signal is a phase noise having a fluctuation of 1 / f 2 where f is a frequency, wherein
白色雑音を生成する白色雑音源と、
前記白色雑音を用いて、1/fの揺らぎを持つ位相雑音が与えられた発振信号を生成する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器の発振周波数と共通の中心周波数で発振するRF信号を生成する周波数発振器と、
前記発振信号と前記RF信号とを乗算した信号を生成するRFミキサと、
前記RFミキサで生成された信号を2分岐し、かつ2分岐した一方の信号にπ/2の位相シフトを与えることによって、cos波及びsin波をそれぞれ出力するRFハイブリッドと、
前記cos波及び前記sin波からそれぞれ高周波成分を除去することによって、前記第1信号及び前記第2信号を生成するローパスフィルタと
をさらに備える
ことを特徴とする請求項1に記載の可変線幅光発生装置。
A white noise source that generates white noise;
A voltage-controlled oscillator that generates an oscillation signal provided with phase noise having a fluctuation of 1 / f 2 using the white noise;
A frequency oscillator that generates an RF signal that oscillates at a common center frequency with the oscillation frequency of the voltage-controlled oscillator,
An RF mixer that generates a signal obtained by multiplying the oscillation signal and the RF signal;
An RF hybrid that splits a signal generated by the RF mixer into two and gives a phase shift of π / 2 to one of the two split signals, thereby outputting a cosine wave and a sine wave, respectively;
2. The variable linewidth light according to claim 1, further comprising a low-pass filter that generates the first signal and the second signal by removing high-frequency components from the cosine wave and the sine wave, respectively. 3. Generator.
前記ベクトル変調器は、主マッハツェンダー干渉器、並びに第1サブマッハツェンダー干渉器及び第2サブマッハツェンダー干渉器を含んで構成されており、
前記主マッハツェンダー干渉器は、分岐部、合波部、並びにこれらの間を並列に繋ぐ第1アーム導波路部及び第2アーム導波路部を含み、
前記分岐部は入力される光を2分岐して、前記第1アーム導波路部及び第2アーム導波路部にそれぞれ送り、
前記合波部は、前記第1アーム導波路部及び前記第2アーム導波路部から送られる光を合波して出力し、
前記第1サブマッハツェンダー干渉器は、前記第1アーム導波路部の中途に設けられており
前記第1サブマッハツェンダー干渉器は、第1サブ分岐部、第1サブ合波部、並びにこれらの間を並列に繋ぐ第3アーム導波路部及び第4アーム導波路部を含み、
前記第1サブ分岐部は、前記第1アーム導波路部の前記第1サブマッハツェンダー干渉器に対して前段の部分から送られる光を2分岐して、前記第3アーム導波路部及び前記第4アーム導波路部にそれぞれ送り、
前記第1サブ合波部は、前記第3アーム導波路部及び前記第4アーム導波路部から送られる光を合波して、前記第1アーム導波路部の前記第1サブマッハツェンダー干渉器に対して後段の部分に送り、
前記第2サブマッハツェンダー干渉器は、前記第2アーム導波路部の中途に設けられており、
前記第2サブマッハツェンダー干渉器は、第2サブ分岐部、第2サブ合波部、並びにこれらの間を並列に繋ぐ第5アーム導波路部及び第6アーム導波路部を含み、
前記第2サブ分岐部は、前記第2アーム導波路部の前記第2サブマッハツェンダー干渉器に対して前段の部分から送られる光を2分岐して、前記第5アーム導波路部及び前記第6アーム導波路部にそれぞれ送り、
前記第2サブ合波部は、前記第5アーム導波路部及び前記第6アーム導波路部から送られる光を合波して、前記第2アーム導波路部の前記第2サブマッハツェンダー干渉器に対して後段の部分に送り、
前記第3アーム導波路部には、mを変調度として、前記第1信号に基づくmcosψの変調信号が入力され、
前記第4アーム導波路部には、前記第1信号に基づく−mcosψの変調信号が入力され、
前記第5アーム導波路部には、前記第2信号に基づくmsinψの変調信号が入力され、
前記第6アーム導波路部には、前記第2信号に基づく−msinψの変調信号が入力され、
前記第4アーム導波路部を伝播する光には、πの位相シフトが与えられ、
前記第6アーム導波路部を伝播する光には、πの位相シフトが与えられ、
前記第1アーム導波路部を伝播する光には、前記第1サブマッハツェンダー干渉器に対して後段の部分においてπ/2の位相シフトが与えられる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の可変線幅光発生装置。
The vector modulator includes a main Mach-Zehnder interferometer, and a first sub-Mach-Zehnder interferometer and a second sub-Mach-Zehnder interferometer,
The main Mach-Zehnder interferometer includes a branch portion, a multiplexing portion, and a first arm waveguide portion and a second arm waveguide portion connecting these in parallel,
The branch unit branches the input light into two and sends the split light to the first arm waveguide unit and the second arm waveguide unit, respectively.
The multiplexing unit multiplexes and outputs light transmitted from the first arm waveguide unit and the second arm waveguide unit,
The first sub-Mach-Zehnder interferometer is provided in the middle of the first arm waveguide unit. The first sub-Mach-Zehnder interferometer includes a first sub-branching unit, a first sub-multiplexing unit, and A third arm waveguide section and a fourth arm waveguide section that connect between them in parallel,
The first sub-branch unit bifurcates the light transmitted from a previous stage to the first sub-Mach-Zehnder interferometer of the first arm waveguide unit, and branches the light into the third arm waveguide unit and the third arm waveguide unit. Each of the four arm waveguides,
The first sub-multiplexing unit multiplexes light transmitted from the third arm waveguide unit and the fourth arm waveguide unit, and forms the first sub-Mach-Zehnder interferometer of the first arm waveguide unit. To the latter part,
The second sub-Mach-Zehnder interferometer is provided in the middle of the second arm waveguide section,
The second sub-Mach-Zehnder interferometer includes a second sub-branch unit, a second sub-multiplexing unit, and a fifth arm waveguide unit and a sixth arm waveguide unit connecting them in parallel,
The second sub-branch unit bifurcates the light transmitted from a previous stage to the second sub-Mach-Zehnder interferometer of the second arm waveguide unit, and branches the light into the fifth arm waveguide unit and the second sub-Mach-Zehnder interferometer. To each 6-arm waveguide,
The second sub-multiplexing unit multiplexes the lights transmitted from the fifth arm waveguide unit and the sixth arm waveguide unit, and forms the second sub-Mach-Zehnder interferometer of the second arm waveguide unit. To the latter part,
A modulation signal of mcosψ based on the first signal is input to the third arm waveguide unit, where m is a modulation factor,
A modulation signal of −mcosψ based on the first signal is input to the fourth arm waveguide unit,
A modulation signal of msinψ based on the second signal is input to the fifth arm waveguide unit,
A modulation signal of −msinψ based on the second signal is input to the sixth arm waveguide unit,
The light propagating through the fourth arm waveguide section is given a phase shift of π,
The light propagating through the sixth arm waveguide section is given a phase shift of π,
3. The light propagating through the first arm waveguide section is given a phase shift of π / 2 in a portion subsequent to the first sub-Mach-Zehnder interferometer. 4. Variable line width light generator.
連続光を生成する過程と、
位相成分をψとしてcosψの第1信号で変調した前記連続光と、sinψの第2信号で変調した前記連続光とを干渉させて出力する過程と
を含み、
前記第1信号及び前記第2信号におけるψは、周波数をfとして1/fの揺らぎを持つ位相雑音である
ことを特徴とする可変線幅光発生方法。
The process of producing continuous light;
A step of causing the continuous light modulated by the first signal of cosψ with the phase component ψ to interfere with the continuous light modulated by the second signal of sinψ, and outputting the interference.
Ψ in the first signal and the second signal is a phase noise having a fluctuation of 1 / f 2 with a frequency f, wherein the variable line width light is generated.
白色雑音を生成する過程と、
前記白色雑音を用いて、1/fの揺らぎを持つ位相雑音が与えられた発振信号を生成する過程と、
前記発振信号の発振周波数と共通の中心周波数で発振するRF信号を生成する過程と、
前記発振信号と前記RF信号とを乗算した信号を生成する過程と、
前記乗算した信号を生成する過程において生成された信号を2分岐し、かつ2分岐した一方の信号にπ/2の位相シフトを与えることによって、cos波及びsin波をそれぞれ出力する過程と、
前記cos波及び前記sin波からそれぞれ高周波成分を除去することによって、前記第1信号及び前記第2信号を生成する過程と
をさらに備える
ことを特徴とする請求項4に記載の可変線幅光発生方法。
Generating white noise;
Generating an oscillation signal to which phase noise having a fluctuation of 1 / f 2 is given using the white noise;
Generating an RF signal that oscillates at a common center frequency with the oscillation frequency of the oscillation signal;
Generating a signal obtained by multiplying the oscillation signal and the RF signal;
Splitting the signal generated in the process of generating the multiplied signal into two, and giving a phase shift of π / 2 to one of the two split signals, thereby outputting a cos wave and a sin wave, respectively;
The method according to claim 4, further comprising generating the first signal and the second signal by removing high-frequency components from the cosine wave and the sine wave, respectively. Method.
JP2018152981A 2018-08-15 2018-08-15 Variable-line width light generation device and variable-line width light generation method Pending JP2020027214A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018152981A JP2020027214A (en) 2018-08-15 2018-08-15 Variable-line width light generation device and variable-line width light generation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018152981A JP2020027214A (en) 2018-08-15 2018-08-15 Variable-line width light generation device and variable-line width light generation method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020027214A true JP2020027214A (en) 2020-02-20

Family

ID=69620120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018152981A Pending JP2020027214A (en) 2018-08-15 2018-08-15 Variable-line width light generation device and variable-line width light generation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2020027214A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI285012B (en) Apparatus and method for wavelength-locked loops for systems and applications employing electromagnetic signals
US8089684B1 (en) Photonic RF and microwave phase shifters
JP6048410B2 (en) Carrier suppression light generator
Sagues et al. Multitap complex-coefficient incoherent microwave photonic filters based on stimulated Brillouin scattering
JP6714270B2 (en) Optical frequency comb generator
JP4494347B2 (en) Light modulator
JPH07240716A (en) Variable wavelength light source
CN105763260A (en) Device and method of generating triangular waves by using phase modulator and Sagnac ring
CN111048969A (en) Frequency doubling photoelectric oscillator based on stimulated Brillouin scattering effect
JP2018042099A (en) Measurement method for coherent light receiver
JP2008288390A (en) Wavelength variable optical frequency stabilizing light source
JP2016018124A (en) Optical frequency comb generation device
CN111600188A (en) Fourier mode-locked laser
JP4643126B2 (en) Optical spectrum measuring method and apparatus
JP2020027214A (en) Variable-line width light generation device and variable-line width light generation method
US6724786B2 (en) Variable optical attenuator using wavelength locked loop tuning
JP6232334B2 (en) Laser phase noise reduction device
WO2022230217A1 (en) Optical frequency comb generator control device
JP2002244091A (en) Method for characterization of optical modulator, and method for controlling high frequency oscillator using the same
JP6306941B2 (en) Wavelength converter
Kodigala et al. Silicon Photonic single-sideband generation with dual-parallel mach-zehnder modulators for atom interferometry applications
JP2012226256A (en) High frequency oscillator
Larger et al. Optoelectronic phase chaos generator for secure communication
WO2012086220A1 (en) Optical time division multiplexing circuit
JP3727529B2 (en) Multi-wavelength generator