JP3269461B2 - 多波長光源装置 - Google Patents
多波長光源装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は多数の異なる波長の
光を発生する多波長光源装置に関する。
光を発生する多波長光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信等に用いられる多波長光源装置と
して、多数個の異波長半導体レーザーを用いた装置が提
案されている。このような、多波長光源装置では、多数
の波長光の波長間隔と各波長光の絶対波長の安定化が重
要であり、そのため、通常では光源の波長を検出し、そ
の検出波長を光源に帰還して光源波長を制御する管理方
法が用いられる。しかしながら、前記したように多数の
光源を用いる技術では、波長間隔を一定に制御するため
に、各光源の波長をすべて管理する必要がある。このた
め、扱う波長の数が増加するに従い、波長の管理用制御
回路が複雑となり、波長管理が困難となる。このため光
源は単一で波長を多数の波長に変換する機能を備えた装
置が提案されている。
して、多数個の異波長半導体レーザーを用いた装置が提
案されている。このような、多波長光源装置では、多数
の波長光の波長間隔と各波長光の絶対波長の安定化が重
要であり、そのため、通常では光源の波長を検出し、そ
の検出波長を光源に帰還して光源波長を制御する管理方
法が用いられる。しかしながら、前記したように多数の
光源を用いる技術では、波長間隔を一定に制御するため
に、各光源の波長をすべて管理する必要がある。このた
め、扱う波長の数が増加するに従い、波長の管理用制御
回路が複雑となり、波長管理が困難となる。このため光
源は単一で波長を多数の波長に変換する機能を備えた装
置が提案されている。
【０００３】単一光源で、波長間隔を一定に保つため
に、例えば、光ファイバの誘導ブリルアン散乱を利用し
た多波長光源装置が井上によって特開平６−２７５９２
２号公報に提案されている。図７はその構成を示すブロ
ック図である。この装置は、単一波長光を発生させるレ
ーザー光源３１と、ブリルアン散乱を発生する光ファイ
バ３３と、レーザー光源３１からの出力光を前記光ファ
イバ３３に入力する第１の光カップラ３２と、前記光フ
ァイバ３３から逆伝搬光を取り出す一方で、取り出した
逆伝搬光を前記光ファイバ３３に対して再度前記レーザ
光源３１からの出力光と同一方向に入力する光ループ３
６を接続した第２の光カップラ３５と、前記光ループ３
６の中間に接続され前記第２の光カップラ３５で取り出
した逆伝搬光を増幅する光増幅器３７とを備える。
に、例えば、光ファイバの誘導ブリルアン散乱を利用し
た多波長光源装置が井上によって特開平６−２７５９２
２号公報に提案されている。図７はその構成を示すブロ
ック図である。この装置は、単一波長光を発生させるレ
ーザー光源３１と、ブリルアン散乱を発生する光ファイ
バ３３と、レーザー光源３１からの出力光を前記光ファ
イバ３３に入力する第１の光カップラ３２と、前記光フ
ァイバ３３から逆伝搬光を取り出す一方で、取り出した
逆伝搬光を前記光ファイバ３３に対して再度前記レーザ
光源３１からの出力光と同一方向に入力する光ループ３
６を接続した第２の光カップラ３５と、前記光ループ３
６の中間に接続され前記第２の光カップラ３５で取り出
した逆伝搬光を増幅する光増幅器３７とを備える。
【０００４】この誘導ブリルアン散乱光による多波長光
源装置の動作を説明する。光ファイバ３３に入力される
光の入力レベルがブリルアン散乱のしきい値を越えるよ
うに、レーザー光源３１の出力パワーを調整すると、レ
ーザー光源３１からの単一波長光は第１の光カップラ３
２で光ファイバ３３に入力し、光ファイバ３３で一定の
光周波数シフトδf を受けた誘導ブリルアン散乱光が発
生する。光ファイバ３３において誘導ブリルアン散乱光
が発生するしきい値の光入力レベルは、ファイバ長、入
力光スペクトル線幅に依存する。発生したブリルアン光
は入力光とは反対方向に第１の光カップラ３２を通過
し、第２の光カップラ３５を介して光ループ３６に入力
される。光ループ３６に入力されたブリルアン光は光増
幅器３７によって光強度が増幅される。光増幅器３７に
よって増幅されたブリルアン光は第２の光カップラ３５
を介して、レーザー光源３１の入射光と同一方向で第１
の光カップラ３２に入力される。
源装置の動作を説明する。光ファイバ３３に入力される
光の入力レベルがブリルアン散乱のしきい値を越えるよ
うに、レーザー光源３１の出力パワーを調整すると、レ
ーザー光源３１からの単一波長光は第１の光カップラ３
２で光ファイバ３３に入力し、光ファイバ３３で一定の
光周波数シフトδf を受けた誘導ブリルアン散乱光が発
生する。光ファイバ３３において誘導ブリルアン散乱光
が発生するしきい値の光入力レベルは、ファイバ長、入
力光スペクトル線幅に依存する。発生したブリルアン光
は入力光とは反対方向に第１の光カップラ３２を通過
し、第２の光カップラ３５を介して光ループ３６に入力
される。光ループ３６に入力されたブリルアン光は光増
幅器３７によって光強度が増幅される。光増幅器３７に
よって増幅されたブリルアン光は第２の光カップラ３５
を介して、レーザー光源３１の入射光と同一方向で第１
の光カップラ３２に入力される。
【０００５】また、光増幅器３７の出力光レベルは、光
ループ３６から出力された光が第１の光カップラ３２を
経て光ファイバ３３に入力される際の入力レベルが、ブ
リルアンしきい値を越えるように設定しておく。増幅さ
れたブリルアン光は再び光ファイバ３３に入力され、さ
らにδf の光周波数シフトしたブリルアン光を発生させ
る。このようにブリルアン光の発生と光増幅を順次繰り
返すことで光出力３４には光周波数間隔δf の多波長光
が出力される。実験的に、光入力しきい値10ｍＷ、ファ
イバ長13.6km、入力光線幅1.6MHzにおいて多波長光の発
生が報告されている。この装置では、光周波数シフトは
ファイバの材料に固有なため一定であり、したがって多
波長光の波長間隔（周波数シフト）もファイバ材質に固
有となり、波長1.５μｍの光に対して約10ＧＨｚであ
る。したがって、波長間隔を制御することはできない。
しかしながら、複数の異波長レーザーを用いる装置に比
較すると波長管理は単一レーザー光源３１つのみであ
り、一応の効果を奏している。
ループ３６から出力された光が第１の光カップラ３２を
経て光ファイバ３３に入力される際の入力レベルが、ブ
リルアンしきい値を越えるように設定しておく。増幅さ
れたブリルアン光は再び光ファイバ３３に入力され、さ
らにδf の光周波数シフトしたブリルアン光を発生させ
る。このようにブリルアン光の発生と光増幅を順次繰り
返すことで光出力３４には光周波数間隔δf の多波長光
が出力される。実験的に、光入力しきい値10ｍＷ、ファ
イバ長13.6km、入力光線幅1.6MHzにおいて多波長光の発
生が報告されている。この装置では、光周波数シフトは
ファイバの材料に固有なため一定であり、したがって多
波長光の波長間隔（周波数シフト）もファイバ材質に固
有となり、波長1.５μｍの光に対して約10ＧＨｚであ
る。したがって、波長間隔を制御することはできない。
しかしながら、複数の異波長レーザーを用いる装置に比
較すると波長管理は単一レーザー光源３１つのみであ
り、一応の効果を奏している。
【０００６】一方、単一光源で、波長間隔を任意に設定
できる多波長光源装置としては、単一光源と周波数シフ
タ、分波器を用いた装置が従来から提案されている。図
８はその一例のブロック図である。この装置では、レー
ザー光源１の光出力を光カップラ２により光ループ３に
取込み、ここで周波数シフタ５によって単一光源１の光
周波数を変調し、多波長光を発生させる。周波数シフタ
５は電気光学効果を利用した位相変調器として構成され
ており、変調信号駆動装置９によって駆動される。周波
数シフタ５では、変調信号駆動装置９の発振器の信号に
応じて、単一光源１の光周波数を変換し、多波長出力光
とする。また、この装置では、波長管理のための回路が
必要となる。すなわち、光源の出力の一部を分波器６で
分波し、波長計２１に入力して光周波数を計測する。次
に、波長計２１で検出された光周波数をＡＤ変換器２２
においてＡＤ変換する。そして、この計測された光周波
数を周波数保持回路２３に保持されている元の周波数と
比較して光源の波長変化を算出し、しかる上で比較結果
に基づいて光源周波数制御装置１１により前記レーザー
光源１の波長を制御する。このように、波長を管理する
ために波長計２１やＡＤ変換器２２、比較器２４や周波
数保持回路２３が必要になり、回路構成が複雑になる。
このように、各波長を簡便に管理できる単一光源と周波
数シフタを用いた多波長光源装置はなかった。
できる多波長光源装置としては、単一光源と周波数シフ
タ、分波器を用いた装置が従来から提案されている。図
８はその一例のブロック図である。この装置では、レー
ザー光源１の光出力を光カップラ２により光ループ３に
取込み、ここで周波数シフタ５によって単一光源１の光
周波数を変調し、多波長光を発生させる。周波数シフタ
５は電気光学効果を利用した位相変調器として構成され
ており、変調信号駆動装置９によって駆動される。周波
数シフタ５では、変調信号駆動装置９の発振器の信号に
応じて、単一光源１の光周波数を変換し、多波長出力光
とする。また、この装置では、波長管理のための回路が
必要となる。すなわち、光源の出力の一部を分波器６で
分波し、波長計２１に入力して光周波数を計測する。次
に、波長計２１で検出された光周波数をＡＤ変換器２２
においてＡＤ変換する。そして、この計測された光周波
数を周波数保持回路２３に保持されている元の周波数と
比較して光源の波長変化を算出し、しかる上で比較結果
に基づいて光源周波数制御装置１１により前記レーザー
光源１の波長を制御する。このように、波長を管理する
ために波長計２１やＡＤ変換器２２、比較器２４や周波
数保持回路２３が必要になり、回路構成が複雑になる。
このように、各波長を簡便に管理できる単一光源と周波
数シフタを用いた多波長光源装置はなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
多波長光源装置では、異波長光源を用いた多波長光源装
置では、波長間隔を任意に設定できるが、各光源の波長
が独立に変化するため、光源毎に波長管理回路が必要と
なり、波長管理のための回路が複雑になるという問題が
ある。また、単一波長光源を用い光ファイバの誘導ブリ
ルアン光を利用する多波長光源装置では、波長管理は異
波長光源を用いた装置より容易ではあるが、誘導ブリル
アン光の光周波数間隔がファイバ材料に依存し、固定で
あるために波長間隔を任意に設定することができないと
いう問題がある。さらに、単一波長光と光周波数シフタ
を用いた多波長光源装置では、任意の波長間隔の光出力
を得られるが、光源の波長を管理するためには、波長
計、ＡＤ変換器、比較器等複雑な回路構成が必要とな
り、回路構成が複雑になるという問題がある。
多波長光源装置では、異波長光源を用いた多波長光源装
置では、波長間隔を任意に設定できるが、各光源の波長
が独立に変化するため、光源毎に波長管理回路が必要と
なり、波長管理のための回路が複雑になるという問題が
ある。また、単一波長光源を用い光ファイバの誘導ブリ
ルアン光を利用する多波長光源装置では、波長管理は異
波長光源を用いた装置より容易ではあるが、誘導ブリル
アン光の光周波数間隔がファイバ材料に依存し、固定で
あるために波長間隔を任意に設定することができないと
いう問題がある。さらに、単一波長光と光周波数シフタ
を用いた多波長光源装置では、任意の波長間隔の光出力
を得られるが、光源の波長を管理するためには、波長
計、ＡＤ変換器、比較器等複雑な回路構成が必要とな
り、回路構成が複雑になるという問題がある。
【０００８】本発明の目的は、任意に波長間隔を設定で
き、多波長光の各波長を高精度かつ簡便に管理できる多
波長光源装置を提供することにある。
き、多波長光の各波長を高精度かつ簡便に管理できる多
波長光源装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による多波長光源
装置は、単一波長光源と、前記光源からの光源光が循環
される光ループと、前記光ループ内に設けられて循環さ
れる前記光源光を位相変調により任意の波長間隔で多波
長変換する光周波数シフタと、位相変調された光を増幅
する光増幅器と、前記光ループから出力される光を分波
して出力する分波器と、前記分波器の光出力の一部が入
力される周波数検出装置と、前記周波数検出装置で検出
された光の波長変動に基づいて前記光源の周波数を制御
する周波数制御装置と、前記周波数シフタ及び周波数検
出装置のそれぞれにＲＦ信号を給電する同期回路とを備
え、前記周波数シフタは前記ＲＦ信号に基づく搬送波に
より位相変調を行い、前記周波数検出装置は前記ＲＦ信
号と同期する前記変調された光の光強度を検出して光の
波長変動を検出し、前記分波器は少なくとも前記変調さ
れた光の搬送波と変調側帯波を分波して出力する構成と
する。
装置は、単一波長光源と、前記光源からの光源光が循環
される光ループと、前記光ループ内に設けられて循環さ
れる前記光源光を位相変調により任意の波長間隔で多波
長変換する光周波数シフタと、位相変調された光を増幅
する光増幅器と、前記光ループから出力される光を分波
して出力する分波器と、前記分波器の光出力の一部が入
力される周波数検出装置と、前記周波数検出装置で検出
された光の波長変動に基づいて前記光源の周波数を制御
する周波数制御装置と、前記周波数シフタ及び周波数検
出装置のそれぞれにＲＦ信号を給電する同期回路とを備
え、前記周波数シフタは前記ＲＦ信号に基づく搬送波に
より位相変調を行い、前記周波数検出装置は前記ＲＦ信
号と同期する前記変調された光の光強度を検出して光の
波長変動を検出し、前記分波器は少なくとも前記変調さ
れた光の搬送波と変調側帯波を分波して出力する構成と
する。
【００１０】ここで、前記周波数検出装置は、位相変調
された光の変調側帯波の第１の角周波数時の光強度と第
２の各周波数時の光強度とを比較し、この光強度の比較
結果に基づいて前記波長変動を検出する構成とする。こ
の場合、前記同期回路は、sin ( Ω[1+Asin(Bt)]）に比
例したＲＦ信号（ただし、Ωは変調信号周波数、Ω/10
＞Ａ，Ω/10 ＞Ｂ）を出力して前記周波数シフタ及び周
波数検出装置に給電する構成とする。
された光の変調側帯波の第１の角周波数時の光強度と第
２の各周波数時の光強度とを比較し、この光強度の比較
結果に基づいて前記波長変動を検出する構成とする。こ
の場合、前記同期回路は、sin ( Ω[1+Asin(Bt)]）に比
例したＲＦ信号（ただし、Ωは変調信号周波数、Ω/10
＞Ａ，Ω/10 ＞Ｂ）を出力して前記周波数シフタ及び周
波数検出装置に給電する構成とする。
【００１１】本発明においては、単一光源の光源光を光
周波数シフタによって多波長変換する。そして、周波数
シフタに所要のＲＦ信号を給電し、かつ周波数検出装置
ではこのＲＦ信号に同期して多波長変換された光の強度
変化を検出し、この光強度変化から光の波長変動を求
め、この波長変動に基づいて光源の波長を管理する。本
発明によれば、単一光源での多波長の光を発生すること
が可能であるとともに、その波長間隔は周波数シフタに
与える変調周波数によって任意に設定可能であり、高精
度な波長間隔が実現できる。これにより波長管理方法が
容易かつ、波長間隔が一定の多波長光源装置が提供でき
る。
周波数シフタによって多波長変換する。そして、周波数
シフタに所要のＲＦ信号を給電し、かつ周波数検出装置
ではこのＲＦ信号に同期して多波長変換された光の強度
変化を検出し、この光強度変化から光の波長変動を求
め、この波長変動に基づいて光源の波長を管理する。本
発明によれば、単一光源での多波長の光を発生すること
が可能であるとともに、その波長間隔は周波数シフタに
与える変調周波数によって任意に設定可能であり、高精
度な波長間隔が実現できる。これにより波長管理方法が
容易かつ、波長間隔が一定の多波長光源装置が提供でき
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の
構成を示すブロック図である。単一の光源１と、前記光
源１からの出力が入力され、光を分岐、合成する光カッ
プラ２と、前記光カップラ２を介して接続される光ルー
プ３を有している。前記光ループ３内には、入力された
単一波長光を位相変調するための光周波数シフタ５と、
光強度を増加させるための光増幅器４を備える。光周波
数シフタ５には、変調信号駆動装置９からマイクロ波が
給電される。このマイクロ波は単一波長光を多波長変換
するための変調信号と光源の波長管理用信号の重ねあわ
せで、 sin（Ω[1+Asin(Bt)]）に比例したＲＦ信号であ
る。ここで、Ω/10 ＞Ａ，Ω/10 ＞Ｂとする。また、前
記光カップラ２の出力は光ループ３とは別に分波器６に
も接続される。前記分波器６の出力は、光出力７と周波
数検出装置８に出力される。そして、前記変調信号駆動
装置９と周波数検出装置８には、同期回路１０から単一
光源の波長管理用変調信号が同一周期、同一位相で入力
される。前記周波数検出装置８において光源の波長変動
が検出されると、当該周波数検出装置８から光源周波数
制御装置１１に光源の波長制御の信号が送られ、この光
源周波数制御装置１１により前記光源１を制御し、光源
１の波長が一定になるように管理される。
参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の
構成を示すブロック図である。単一の光源１と、前記光
源１からの出力が入力され、光を分岐、合成する光カッ
プラ２と、前記光カップラ２を介して接続される光ルー
プ３を有している。前記光ループ３内には、入力された
単一波長光を位相変調するための光周波数シフタ５と、
光強度を増加させるための光増幅器４を備える。光周波
数シフタ５には、変調信号駆動装置９からマイクロ波が
給電される。このマイクロ波は単一波長光を多波長変換
するための変調信号と光源の波長管理用信号の重ねあわ
せで、 sin（Ω[1+Asin(Bt)]）に比例したＲＦ信号であ
る。ここで、Ω/10 ＞Ａ，Ω/10 ＞Ｂとする。また、前
記光カップラ２の出力は光ループ３とは別に分波器６に
も接続される。前記分波器６の出力は、光出力７と周波
数検出装置８に出力される。そして、前記変調信号駆動
装置９と周波数検出装置８には、同期回路１０から単一
光源の波長管理用変調信号が同一周期、同一位相で入力
される。前記周波数検出装置８において光源の波長変動
が検出されると、当該周波数検出装置８から光源周波数
制御装置１１に光源の波長制御の信号が送られ、この光
源周波数制御装置１１により前記光源１を制御し、光源
１の波長が一定になるように管理される。
【００１３】図２は図１に示した多波長光源装置の動作
を示すグラフである。光源１からの出力光は図２（Ａ）
のように単一周波数ｆ０の出力光で、光カップラ２を経
て周波数シフタ５と光増幅器４を含む光ループ３に入力
される。周波数Ωの正弦波の変調信号を周波数シフタ５
に印加すると単一波長の光源１の出力は周波数シフタ５
により位相変調を受け、周波数ｆ０を中心に周波数間隔
Ωの側帯波（多波長光）に周波数変換される。この場合
の光波の電圧Ｅは
を示すグラフである。光源１からの出力光は図２（Ａ）
のように単一周波数ｆ０の出力光で、光カップラ２を経
て周波数シフタ５と光増幅器４を含む光ループ３に入力
される。周波数Ωの正弦波の変調信号を周波数シフタ５
に印加すると単一波長の光源１の出力は周波数シフタ５
により位相変調を受け、周波数ｆ０を中心に周波数間隔
Ωの側帯波（多波長光）に周波数変換される。この場合
の光波の電圧Ｅは
【数１】 と表せる。ここで、Ｅ０は光波の電圧振幅、ｆ０は光波
の角周波数、Ｂは変調指数、Ｊｎ (X)はｎ次のベッセル
関数である。
の角周波数、Ｂは変調指数、Ｊｎ (X)はｎ次のベッセル
関数である。
【００１４】この多波長光の光強度は光ループ３内の光
増幅器４によって光パワーが補償され、図２（Ｂ）のよ
うに光強度が等価な多波長光となる。ここで、光源１と
同一周波数光を搬送波、それ以外を変調側帯波とする。
側帯波の中で、搬送波の角周波数に最も近いｆ０＋Ω，
ｆ０−Ωの周波数の側帯波をそれそれ、プラス１次の変
調側帯波、マイナス１次の変調側帯波とする。図２
（Ｃ）は、光源の波長管理の際に、周波数検出装置８に
プラス１次変調側帯波を入力した場合の光強度を示して
いる。そして、この強度変化から、光源の波長を管理す
る。図２（Ｄ）は光出力７から角周波数ｆ２の光を出力
した場合である。分波器６の特性によって任意の周波数
の単一波長、さらに複数の多波長光が出力できる。
増幅器４によって光パワーが補償され、図２（Ｂ）のよ
うに光強度が等価な多波長光となる。ここで、光源１と
同一周波数光を搬送波、それ以外を変調側帯波とする。
側帯波の中で、搬送波の角周波数に最も近いｆ０＋Ω，
ｆ０−Ωの周波数の側帯波をそれそれ、プラス１次の変
調側帯波、マイナス１次の変調側帯波とする。図２
（Ｃ）は、光源の波長管理の際に、周波数検出装置８に
プラス１次変調側帯波を入力した場合の光強度を示して
いる。そして、この強度変化から、光源の波長を管理す
る。図２（Ｄ）は光出力７から角周波数ｆ２の光を出力
した場合である。分波器６の特性によって任意の周波数
の単一波長、さらに複数の多波長光が出力できる。
【００１５】次に波長管理方式について説明する。図３
は図１の多波長光源装置における、波長管理時の周波数
シフタ変調信号、搬送波、プラス１次変調側帯波の周波
数スペクトルである。図３（Ａ）は周波数シフタ５の変
調信号（振幅Ｅ０、角周波数Ω）に波長管理信号を重ね
た場合の周波数スペクトルである。波長管理信号は振幅
δΩ／２、角周波数Ω１の正弦波とする。波長管理信号
の角周波数Ω１は、位相変調周波数Ωに比べ1/10以下の
低い周波数を用いることが望ましい。その理由は、光源
の周波数変化率は主に動作環境の温度変化に依存すると
考えられ、その変化率は位相変調（通常多波長変換の波
長間隔数十ＧＨｚ以上）より十分低い周波数で追従でき
るからである。また、波長管理用変調の振幅δΩ／２
は、変動可能な波長幅として、位相変調周波数の1/10以
下程度とする。その理由は、波長管理用変調を加えた場
合、位相変調周波数に影響がない程度の波長管理用変調
であることが必要なためである。例として、位相変調周
波数Ωを50ＧＨｚとすると、波長管理用角周波数Ω１は
10Ｈｚ、波長管理用変調δΩ／２の振幅はΩの1/100の5
00 ＭＨｚ程度が望ましい。波長管理時に光波の電界Ｅ
は（１）式より
は図１の多波長光源装置における、波長管理時の周波数
シフタ変調信号、搬送波、プラス１次変調側帯波の周波
数スペクトルである。図３（Ａ）は周波数シフタ５の変
調信号（振幅Ｅ０、角周波数Ω）に波長管理信号を重ね
た場合の周波数スペクトルである。波長管理信号は振幅
δΩ／２、角周波数Ω１の正弦波とする。波長管理信号
の角周波数Ω１は、位相変調周波数Ωに比べ1/10以下の
低い周波数を用いることが望ましい。その理由は、光源
の周波数変化率は主に動作環境の温度変化に依存すると
考えられ、その変化率は位相変調（通常多波長変換の波
長間隔数十ＧＨｚ以上）より十分低い周波数で追従でき
るからである。また、波長管理用変調の振幅δΩ／２
は、変動可能な波長幅として、位相変調周波数の1/10以
下程度とする。その理由は、波長管理用変調を加えた場
合、位相変調周波数に影響がない程度の波長管理用変調
であることが必要なためである。例として、位相変調周
波数Ωを50ＧＨｚとすると、波長管理用角周波数Ω１は
10Ｈｚ、波長管理用変調δΩ／２の振幅はΩの1/100の5
00 ＭＨｚ程度が望ましい。波長管理時に光波の電界Ｅ
は（１）式より
【数２】 ここで、Ω>>δΩであるとした。
【００１６】また、（２）式から波長管理時に発生する
多波長光の波長間隔は、Ω’である。Ω’とΩの間に
は、
多波長光の波長間隔は、Ω’である。Ω’とΩの間に
は、
【数３】 の関係がある。
【００１７】図３（Ｂ）は、周波数シフタ５に図３
（Ａ）の変調を与えたときに、周波数シフタ５を経た後
の搬送波の周波数スペクトルである。搬送波は時間変化
を受けない。図３（Ｃ）は同様に周波数シフタ５を変調
した場合のプラス１次変調側帯波の時間変化である。プ
ラス１次変調側帯波は周波数シフタ５の変調周波数の変
化をそのまま反映し、同一の周期、振幅の変調を受け
る。このように搬送波は周波数変化を受けず、１次変調
側帯波が周波数変調されている。したがって、プラス１
次変調側帯波の強度の時間変化を周波数検出装置８に入
力し、その強度変化から周波数変化を算出し、光源１の
波長シフトを管理することが可能となる。
（Ａ）の変調を与えたときに、周波数シフタ５を経た後
の搬送波の周波数スペクトルである。搬送波は時間変化
を受けない。図３（Ｃ）は同様に周波数シフタ５を変調
した場合のプラス１次変調側帯波の時間変化である。プ
ラス１次変調側帯波は周波数シフタ５の変調周波数の変
化をそのまま反映し、同一の周期、振幅の変調を受け
る。このように搬送波は周波数変化を受けず、１次変調
側帯波が周波数変調されている。したがって、プラス１
次変調側帯波の強度の時間変化を周波数検出装置８に入
力し、その強度変化から周波数変化を算出し、光源１の
波長シフトを管理することが可能となる。
【００１８】分波器６は、光源１の光周波数の安定性よ
り十分安定性の高い透過波長特性を有するものを用い
る。例えば、０℃から85℃の温度範囲で透過特性の波長
変化は、多波長光の周波数間隔50ＧＨｚの1/10である 5
ＧＨｚ以下の高い温度安定性の分波器が望ましい。図４
は典型的な分波器６の透過光特性である。同図は、各出
力ポート（＃１，＃２，＃３）の透過特性で、横軸に透
過光の周波数、縦軸は透過率である。各出力ポート固有
の透過特性があり、分波器６に入力された多波長光は、
個別の透過特性をもつ出力ポートから出力される。
り十分安定性の高い透過波長特性を有するものを用い
る。例えば、０℃から85℃の温度範囲で透過特性の波長
変化は、多波長光の周波数間隔50ＧＨｚの1/10である 5
ＧＨｚ以下の高い温度安定性の分波器が望ましい。図４
は典型的な分波器６の透過光特性である。同図は、各出
力ポート（＃１，＃２，＃３）の透過特性で、横軸に透
過光の周波数、縦軸は透過率である。各出力ポート固有
の透過特性があり、分波器６に入力された多波長光は、
個別の透過特性をもつ出力ポートから出力される。
【００１９】図５は、搬送波（周波数ｆ０）とプラス１
次の変調側帯波（周波数ｆ１）の透過特性である。周波
数検出装置８に、搬送波とプラス１次の変調側帯波を入
力する。図５において、（Ａ）は搬送波とプラス１次の
変調側帯波の透過特性で、周波数シフタ５に波長管理信
号を加えてない場合である。搬送波とプラス１次の変調
側帯波の周波数差はΩで、それぞれ出力ポートの透過特
性の最大値になるように分波器６の透過特性を設定し、
必要に応じて光源１の周波数を調整する。例として、光
源１の温度が変動して透過率が減少した場合、光源１の
周波数が増加した場合と減少した場合で、プラス１次の
変調側帯波の強度は同様に減少する。したがって強度を
モニタするだけでは、周波数変動の発生は検出できて
も、光源１の周波数変動の符号が検出できない。そこ
で、波長管理用変調を周波数シフタ５に加え、光源１の
周波数変動の符号を検出する。
次の変調側帯波（周波数ｆ１）の透過特性である。周波
数検出装置８に、搬送波とプラス１次の変調側帯波を入
力する。図５において、（Ａ）は搬送波とプラス１次の
変調側帯波の透過特性で、周波数シフタ５に波長管理信
号を加えてない場合である。搬送波とプラス１次の変調
側帯波の周波数差はΩで、それぞれ出力ポートの透過特
性の最大値になるように分波器６の透過特性を設定し、
必要に応じて光源１の周波数を調整する。例として、光
源１の温度が変動して透過率が減少した場合、光源１の
周波数が増加した場合と減少した場合で、プラス１次の
変調側帯波の強度は同様に減少する。したがって強度を
モニタするだけでは、周波数変動の発生は検出できて
も、光源１の周波数変動の符号が検出できない。そこ
で、波長管理用変調を周波数シフタ５に加え、光源１の
周波数変動の符号を検出する。
【００２０】図５において、（Ｂ）は波長管理信号を周
波数シフタ５の位相変調信号に重ねた場合の光透過特性
である。波長管理用変調信号は、同期回路１０によっ
て、同一周期、同位相で周波数検出装置８と変調信号駆
動装置９に入力する。波長管理信号を変調信号駆動装置
９に入力した場合、光周波数シフタ５によって光ループ
３内の光は変調される。搬送波の周波数は一定で、プラ
ス１次の変調側帯波は波長管理信号によって、角周波数
がｆ１−δΩ／２からｆ１＋δΩ／２の間で変化する。
周波数検出装置８では、プラス１次の変調側帯波の光角
周波数がｆ１−δΩ／２の場合の光強度Ｐ１と、ｆ１＋
δΩ／２の場合の光強度Ｐ２を比較して光源の周波数シ
フトを検出する。周波数検出装置８と光源１の周波数ｆ
０が変化した場合、Ｐ１とＰ２の大小関係は以下の３通
りに分類される。
波数シフタ５の位相変調信号に重ねた場合の光透過特性
である。波長管理用変調信号は、同期回路１０によっ
て、同一周期、同位相で周波数検出装置８と変調信号駆
動装置９に入力する。波長管理信号を変調信号駆動装置
９に入力した場合、光周波数シフタ５によって光ループ
３内の光は変調される。搬送波の周波数は一定で、プラ
ス１次の変調側帯波は波長管理信号によって、角周波数
がｆ１−δΩ／２からｆ１＋δΩ／２の間で変化する。
周波数検出装置８では、プラス１次の変調側帯波の光角
周波数がｆ１−δΩ／２の場合の光強度Ｐ１と、ｆ１＋
δΩ／２の場合の光強度Ｐ２を比較して光源の周波数シ
フトを検出する。周波数検出装置８と光源１の周波数ｆ
０が変化した場合、Ｐ１とＰ２の大小関係は以下の３通
りに分類される。
【００２１】Ｐ１＝Ｐ２の場合では、このときプラス１
次の変調側帯波の光強度は周波数がｆ１のとき最大であ
り、周波数がｆ１−δΩ／２とｆ１＋δΩ／２のとき最
小となる。このような場合光源１は周波数変化してない
ので、光源１の周波数制御は行わない。Ｐ１＞Ｐ２の場
合では、図５（Ｃ）で光源１の周波数がδｆ０増加した
場合の、搬送波とプラス１次の変調側帯波の透過特性で
ある。この場合は、光源周波数制御装置１１によって、
光源１の周波数を低くする。Ｐ１＜Ｐ２の場合において
は、図５（Ｄ）で光源１の周波数がδｆ０減少した場合
の、搬送波とプラス１次の変調側帯波の透過特性であ
る。この場合は、光源周波数制御装置１１によって、光
源１の周波数を高くする。
次の変調側帯波の光強度は周波数がｆ１のとき最大であ
り、周波数がｆ１−δΩ／２とｆ１＋δΩ／２のとき最
小となる。このような場合光源１は周波数変化してない
ので、光源１の周波数制御は行わない。Ｐ１＞Ｐ２の場
合では、図５（Ｃ）で光源１の周波数がδｆ０増加した
場合の、搬送波とプラス１次の変調側帯波の透過特性で
ある。この場合は、光源周波数制御装置１１によって、
光源１の周波数を低くする。Ｐ１＜Ｐ２の場合において
は、図５（Ｄ）で光源１の周波数がδｆ０減少した場合
の、搬送波とプラス１次の変調側帯波の透過特性であ
る。この場合は、光源周波数制御装置１１によって、光
源１の周波数を高くする。
【００２２】このように、周波数検出装置８で、プラス
１次の変調側帯波の強度を検出すれば、光源の周波数変
化を管理できる。また、すべての変調側帯波は、搬送波
（光源）の周波数変動に比例して周波数変化する。した
がって前記実施形態では、プラス１次の変調側帯波の強
度をモニタしたが、搬送波以外の変調側帯波であれば、
任意の次数の変調側帯波を管理しても、同様の効果が得
られる。このように波長管理に必要な周波数検出装置８
は単独で多波長光の光周波数を一括に管理できる。ま
た、多波長光の周波数間隔は周波数シフタ５に給電され
る位相変調信号によって制御するため、高精度に管理で
きる。したがって、波長間隔が一定かつ、波長管理方法
が容易な多波長光源が提供できる。分波器６は波長選択
が固定されていても、可変でも本発明には適用できる。
光源１と光カップラ２の間には接続点において発生する
光源１への戻り光を防止するためにアイソレーターを付
加するとさらに有効である。また光源１のスペクトル幅
が広い場合は、光源１と光カップラ２の間に透過スペク
トルの間隔が多波長光の波長間隔以下の狭窄化光フィル
タを挿入することができる。
１次の変調側帯波の強度を検出すれば、光源の周波数変
化を管理できる。また、すべての変調側帯波は、搬送波
（光源）の周波数変動に比例して周波数変化する。した
がって前記実施形態では、プラス１次の変調側帯波の強
度をモニタしたが、搬送波以外の変調側帯波であれば、
任意の次数の変調側帯波を管理しても、同様の効果が得
られる。このように波長管理に必要な周波数検出装置８
は単独で多波長光の光周波数を一括に管理できる。ま
た、多波長光の周波数間隔は周波数シフタ５に給電され
る位相変調信号によって制御するため、高精度に管理で
きる。したがって、波長間隔が一定かつ、波長管理方法
が容易な多波長光源が提供できる。分波器６は波長選択
が固定されていても、可変でも本発明には適用できる。
光源１と光カップラ２の間には接続点において発生する
光源１への戻り光を防止するためにアイソレーターを付
加するとさらに有効である。また光源１のスペクトル幅
が広い場合は、光源１と光カップラ２の間に透過スペク
トルの間隔が多波長光の波長間隔以下の狭窄化光フィル
タを挿入することができる。
【００２３】ここで、前記実施形態において、光増幅器
４に依存した雑音を抑える構成をとることもできる。そ
のための構成のブロック図を図６に示す。なお、図６に
おいて図１と同一部分には同一符号を付してある。この
実施形態では、多波長変換される波長数が特性の帯域に
制限されている場合は、限定されている波長帯域を透過
特性にもつ光フィルタ１２を挿入できる。光増幅器４の
内部で発生する雑音光が光増幅器４の利得を劣化させる
ため、光増幅器４の直後に光フィルタ１２を挿入するこ
とにより、雑音の発生が抑えられる。フィルタ１２の挿
入時には、多波長光は光フィルタ１２の帯域内に制限さ
れるが、低雑音化に有効である。また、前記実施形態で
光源１は半導体レーザーとしたが、本発明は発振方式に
依存することはなく、固体レーザーや光ファイバを増幅
器に用いたレーザーであっても本発明は実施可能であ
る。また、本発明は前記実施形態の構成に限定されず、
本発明の技術思想の範囲内において実施形態は適宜変更
され得ることは明らかである。
４に依存した雑音を抑える構成をとることもできる。そ
のための構成のブロック図を図６に示す。なお、図６に
おいて図１と同一部分には同一符号を付してある。この
実施形態では、多波長変換される波長数が特性の帯域に
制限されている場合は、限定されている波長帯域を透過
特性にもつ光フィルタ１２を挿入できる。光増幅器４の
内部で発生する雑音光が光増幅器４の利得を劣化させる
ため、光増幅器４の直後に光フィルタ１２を挿入するこ
とにより、雑音の発生が抑えられる。フィルタ１２の挿
入時には、多波長光は光フィルタ１２の帯域内に制限さ
れるが、低雑音化に有効である。また、前記実施形態で
光源１は半導体レーザーとしたが、本発明は発振方式に
依存することはなく、固体レーザーや光ファイバを増幅
器に用いたレーザーであっても本発明は実施可能であ
る。また、本発明は前記実施形態の構成に限定されず、
本発明の技術思想の範囲内において実施形態は適宜変更
され得ることは明らかである。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による多波
長光源装置は、周波数シフタにおいて所要のＲＦ信号を
用いた位相変調によって多波長変換するとともに、位相
変調された光を周波数検出装置に入力し、前記ＲＦ信号
に同期するその光強度の変化によって光の波長変動を検
出し、光源の周波数変動を管理しているため、単一光源
での多波長の光を発生することが可能であるとともに、
その波長間隔は周波数シフタに与える変調周波数によっ
て任意に設定可能であり、高精度な波長間隔が実現でき
る。これにより波長管理方法が容易かつ、波長間隔が一
定の多波長光源装置が提供できる。
長光源装置は、周波数シフタにおいて所要のＲＦ信号を
用いた位相変調によって多波長変換するとともに、位相
変調された光を周波数検出装置に入力し、前記ＲＦ信号
に同期するその光強度の変化によって光の波長変動を検
出し、光源の周波数変動を管理しているため、単一光源
での多波長の光を発生することが可能であるとともに、
その波長間隔は周波数シフタに与える変調周波数によっ
て任意に設定可能であり、高精度な波長間隔が実現でき
る。これにより波長管理方法が容易かつ、波長間隔が一
定の多波長光源装置が提供できる。
【図１】本発明の実施例の構成を示すプロック図であ
る。
る。
【図２】本発明の動作を示すグラフであり、（Ａ）は光
源出力、（Ｂ）は光ループ内光出力、（Ｃ）は周波数検
出装置の入力、（Ｄ）は光出力を示す。
源出力、（Ｂ）は光ループ内光出力、（Ｃ）は周波数検
出装置の入力、（Ｄ）は光出力を示す。
【図３】本発明の動作を表す波形図である。（Ａ）は位
相変調用周波数シフタに入力される変調信号の波形、
（Ｂ）は周波数シフタを経た後の搬送波の波形、（Ｃ）
は周波数シフタを経たプラス１次の変調側帯波の波形を
示す。
相変調用周波数シフタに入力される変調信号の波形、
（Ｂ）は周波数シフタを経た後の搬送波の波形、（Ｃ）
は周波数シフタを経たプラス１次の変調側帯波の波形を
示す。
【図４】典型的な分波器の透過特性のグラフである。
【図５】本発明の動作を表すグラフで、周波数検出装置
に入力される搬送波とプラス１次の変調側帯波の周波数
と光強度の関係を表し、（Ａ）は周波数シフタの位相変
調信号に波長管理用変調信号を加えてない場合、（Ｂ）
は波長管理用変調信号を加え、搬送波が周波数変動して
ない場合、（Ｃ）は波長管理用変調信号を加え、搬送波
の周波数が増加した場合、（Ｄ）は波長管理用変調信号
を加え、搬送波の周波数が減少した場合を示す。
に入力される搬送波とプラス１次の変調側帯波の周波数
と光強度の関係を表し、（Ａ）は周波数シフタの位相変
調信号に波長管理用変調信号を加えてない場合、（Ｂ）
は波長管理用変調信号を加え、搬送波が周波数変動して
ない場合、（Ｃ）は波長管理用変調信号を加え、搬送波
の周波数が増加した場合、（Ｄ）は波長管理用変調信号
を加え、搬送波の周波数が減少した場合を示す。
【図６】本発明の他の実施例の構成を示すプロック図で
ある。
ある。
【図７】従来の一の構成例を示すブロック図である。
【図８】従来の他の構成例を示すブロック図である。
１ 単一波長光源 ２ 光カップラ ３ 光ループ ４ 光増幅器 ５ 周波数シフタ ６ 分波器 ７ 光出力 ８ 周波数検出装置 ９ 変調信号駆動装置 １０ 同期回路 １１ 光源周波数制御装置 １２ 光フィルタ ２１ 波長計 ２２ ＡＤ変換装置 ２３ 周波数保持回路 ２４ 比較器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 2/00 - 2/02 H01S 3/10 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】 単一波長光源と、前記光源からの光が循
環される光ループと、前記光ループ内に設けられて循環
される前記光を位相変調により任意の波長間隔で多波長
変換する光周波数シフタと、前記位相変調された光を増
幅する光増幅器と、前記光ループから出力される光を分
波して出力する分波器と、前記分波器の光出力の一部が
入力される周波数検出装置と、前記周波数検出装置で検
出された光の波長変動に基づいて前記光源の周波数を制
御する周波数制御装置と、前記周波数シフタ及び周波数
検出装置のそれぞれにＲＦ信号を給電する同期回路とを
備え、前記周波数シフタは前記ＲＦ信号に基づく搬送波
による位相変調を行い、前記周波数検出装置は前記ＲＦ
信号と同期する前記変調された光の光強度を検出して光
の波長変動を検出し、前記分波器は少なくとも前記変調
された光の搬送波と変調側帯波を分波して出力すること
を特徴とする多波長光源装置。 - 【請求項２】 前記周波数検出装置は、位相変調された
光の変調側帯波の第１の角周波数時の光強度と第２の各
周波数時の光強度とを比較し、これらの光強度の比較結
果に基づいて前記波長変動を検出する請求項１記載の多
波長光源装置。 - 【請求項３】 前記同期回路は、sin ( Ω[1+Asin(B
t)]）に比例したＲＦ信号（ただし、Ωは変調信号周波
数、Ω/10 ＞Ａ，Ω/10 ＞Ｂ）を出力して前記周波数シ
フタ及び周波数検出装置に給電する請求項２記載の多波
長光源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21667598A JP3269461B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 多波長光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21667598A JP3269461B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 多波長光源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000047278A JP2000047278A (ja) | 2000-02-18 |
| JP3269461B2 true JP3269461B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=16692173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21667598A Expired - Fee Related JP3269461B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 多波長光源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3269461B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100392527C (zh) * | 2004-03-08 | 2008-06-04 | 富士施乐株式会社 | 盒体、识别信息附件和成像装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009011599B4 (de) * | 2009-03-08 | 2023-06-07 | Keming Du | Oszillator-Verstärker-Anordnungen mit Amplituden-Einstellung |
| JP5760581B2 (ja) | 2011-03-25 | 2015-08-12 | 富士通株式会社 | 多波長光源 |
-
1998
- 1998-07-31 JP JP21667598A patent/JP3269461B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100392527C (zh) * | 2004-03-08 | 2008-06-04 | 富士施乐株式会社 | 盒体、识别信息附件和成像装置 |
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