JP3287214B2 - Multi-channel optical frequency stabilizer - Google Patents

Multi-channel optical frequency stabilizer

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JP3287214B2
JP3287214B2 JP07261096A JP7261096A JP3287214B2 JP 3287214 B2 JP3287214 B2 JP 3287214B2 JP 07261096 A JP07261096 A JP 07261096A JP 7261096 A JP7261096 A JP 7261096A JP 3287214 B2 JP3287214 B2 JP 3287214B2
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一弘 織田
修 石田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光周波数多重(また
は波長多重)通信の光源に利用する。特に、発振周波数
(発振波長)の安定化に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used as a light source for optical frequency multiplexing (or wavelength multiplexing) communication. In particular, it relates to stabilization of an oscillation frequency (oscillation wavelength).

【0002】[0002]

【従来の技術】光周波数多重(OFDM:Optical Freq
uency Division Multiplexing 、波長多重、WDM:Wa
velength Frequency Division Multiplexingと同義)通
信方式は、複数の発振周波数の異なる光源の信号を送信
側で多重して伝送し、受信側で光分波器または光フィル
タにより光周波数毎に信号を分離し、各チャネル毎に受
信、復調するものである。その際、光源の発振周波数ゆ
らぎが生じると、受信側において、光分波器の所定の出
力ポートに信号成分が出力できなくなったり、他のチャ
ネルへのクロストークが生じることとなり、結果として
正常な信号受信ができなくなる問題がある。このような
問題を解決するために、各光源の発振周波数を所定の値
に安定化させることが、光周波数多重通信を行う上で重
要である。
2. Description of the Related Art Optical frequency multiplexing (OFDM)
uency Division Multiplexing, wavelength multiplexing, WDM: Wa
velength Frequency Division Multiplexing) The communication system multiplexes and transmits signals from multiple light sources with different oscillation frequencies on the transmitting side, and separates the signals for each optical frequency by an optical demultiplexer or optical filter on the receiving side. It receives and demodulates each channel. At this time, if the oscillation frequency fluctuation of the light source occurs, on the receiving side, the signal component cannot be output to a predetermined output port of the optical demultiplexer, or crosstalk to another channel occurs, and as a result, the normal There is a problem that the signal cannot be received. In order to solve such a problem, it is important to stabilize the oscillation frequency of each light source to a predetermined value in performing the optical frequency multiplex communication.

【0003】図14および図15に、複数の光源の発振
周波数を安定化した従来例の光周波数多重光源の構成
と、その動作原理とを示す。この従来例は特開平8−5
1411号公報に示されたものであり、複数の半導体レ
ーザ121〜125を光源とし、各レーザの出力をスタ
ーカプラ21により合波し、合波出力をマッハ・ツェン
ダ干渉計型光フィルタ(以下「MZフィルタ」という)
33に入力し、その出力をアレイ導波路格子型光分波器
44を用いて分波した後、各光源出力毎にフォトディテ
クタ511〜515を用いて受信する。その際、図15
に示すように、各光源の所定周波数の周波数間隔を等間
隔に配置するように設定し、周波数軸上でサイン波特性
を有するMZフィルタ33の透過率のピーク周波数の周
期を光源の周波数間隔と一致させる。さらにら、MZフ
ィルタ33の透過特性を一定周波数で発振する発振器3
4を用いて光周波数軸上で変調する。このとき、フォト
ディテクタ511〜515から得られた出力を、発振器
34の出力をレファレンスとするロックインアンプ52
1〜525に入力する。これによりロックインアンプ5
21〜525の出力は、透過信号の微分波形となり、M
Zフィルタ33の透過率のピーク周波数で零となる。し
たがって、中心周波数からの周波数差に応じた誤差信号
出力が得られる。この誤差信号出力に応じて各光源の可
変周波数電源111〜115にフィードバックすること
により、半導体レーザ121〜125の発振周波数をM
Zフィルタ33の透過率のピーク周波数に安定化制御す
ることができる。
FIGS. 14 and 15 show a configuration of a conventional optical frequency multiplexed light source in which oscillation frequencies of a plurality of light sources are stabilized, and an operation principle thereof. This conventional example is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 1411, a plurality of semiconductor lasers 121 to 125 are used as light sources, the outputs of the respective lasers are multiplexed by a star coupler 21, and the multiplexed output is a Mach-Zehnder interferometer type optical filter (hereinafter referred to as “optical filter”). MZ filter ”)
33, the output is split by using an arrayed waveguide grating type optical splitter 44, and then received by using photodetectors 511 to 515 for each light source output. At that time, FIG.
As shown in the figure, the frequency intervals of the predetermined frequency of each light source are set so as to be arranged at equal intervals, and the cycle of the peak frequency of the transmittance of the MZ filter 33 having the sine wave characteristic on the frequency axis is set to the frequency interval of the light source. To match. Further, the oscillator 3 oscillates the transmission characteristic of the MZ filter 33 at a constant frequency.
4 and is modulated on the optical frequency axis. At this time, the outputs obtained from the photodetectors 511 to 515 are used as lock-in amplifiers 52 using the output of the oscillator 34 as a reference.
1 to 525. This allows the lock-in amplifier 5
Outputs of 21 to 525 become differential waveforms of the transmission signal, and M
It becomes zero at the peak frequency of the transmittance of the Z filter 33. Therefore, an error signal output corresponding to the frequency difference from the center frequency is obtained. By feeding back to the variable frequency power supplies 111 to 115 of each light source according to the error signal output, the oscillation frequency of the
The stabilization control can be performed to the peak frequency of the transmittance of the Z filter 33.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来例の構成
では、光源の周波数(波長)間隔は安定化できるが、周
波数基準となるMZフィルタの中心周波数ゆらぎについ
ては考慮されていないため、光源の絶対周波数は安定化
できないという課題があった。また、従来例では、各光
源の周波数間隔が一定のものを前提とし、かつMZフィ
ルタの透過率のピーク周波数間隔と光源の設定周波数間
隔とを一致するように設定していたため、光源の設定周
波数間隔が一定でない光周波数多重光源の安定化は不可
能であった。
However, in the structure of the prior art, the frequency (wavelength) interval of the light source can be stabilized, but the fluctuation of the center frequency of the MZ filter serving as a frequency reference is not taken into consideration, so that the light source is not considered. There was a problem that the absolute frequency could not be stabilized. Further, in the conventional example, the frequency interval of each light source is assumed to be constant, and the peak frequency interval of the transmittance of the MZ filter is set to coincide with the set frequency interval of the light source. It was not possible to stabilize the optical frequency multiplexed light source having an irregular interval.

【0005】本発明は、このような課題を解決し、光源
の絶対周波数を安定化でき、しかも光源周波数間隔が一
定でない場合にも利用可能な多チャネル光周波数安定化
装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a multi-channel optical frequency stabilizing apparatus which can stabilize the absolute frequency of a light source and can be used even when the light source frequency interval is not constant. And

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の第一の観点によ
ると、出力する光周波数が互いに異なる値に設定された
複数の光源の出力光の合波光を入力とし、この複数の光
源のそれぞれに設定された光周波数からのずれに対して
それぞれ透過率が変化する光周波数弁別手段と、この光
周波数弁別手段の出力光から光源のそれぞれの出力光を
分波する光分波手段と、この光分波手段の分波光から光
源のそれぞれの出力光の光周波数誤差を検出する光周波
数誤差検出手段と、この光周波数誤差検出手段の出力に
したがって光源のそれぞれの出力光周波数を制御するフ
ィードバックループ(以下「第一のフィードバックルー
プ」という)とを備えた多チャネル光周波数安定化装置
において、出力光周波数が安定化された周波数基準光源
と、この周波数基準光源の出力光を光周波数弁別手段に
入力してその弁別出力から弁別誤差を検出する弁別誤差
検出手段と、この弁別誤差検出手段の出力にしたがって
光周波数弁別手段の透過中心周波数を制御する制御手段
(以下「第二のフィードバックループ」という)とを備
えたことを特徴とする多チャネル光周波数安定化装置が
提供される。
According to a first aspect of the present invention, multiplexed light of output light from a plurality of light sources whose output optical frequencies are set to different values is input, and each of the plurality of light sources is An optical frequency discriminating means whose transmittance changes with respect to a deviation from the optical frequency set in the optical frequency discriminating means; an optical demultiplexing means for demultiplexing each output light of the light source from the output light of the optical frequency discriminating means; Optical frequency error detecting means for detecting an optical frequency error of each output light of the light source from the demultiplexed light of the optical demultiplexing means, and a feedback loop for controlling each output optical frequency of the light source according to the output of the optical frequency error detecting means (Hereinafter referred to as a “first feedback loop”), a frequency reference light source whose output optical frequency is stabilized, Discrimination error detection means for inputting the output light of the light source to the optical frequency discrimination means and detecting a discrimination error from the discrimination output, and control means for controlling the transmission center frequency of the optical frequency discrimination means according to the output of the discrimination error detection means (Hereinafter referred to as “second feedback loop”).

【0007】この構成により、第一のフィードバックル
ープにより光源の周波数間隔を安定化できるのみなら
ず、第二のフィードバックループにより光周波数弁別手
段の透過中心周波数のゆらぎを安定化することができ、
光源の絶対周波数を安定化することができる。
With this configuration, not only the frequency interval of the light source can be stabilized by the first feedback loop, but also the fluctuation of the transmission center frequency of the optical frequency discriminating means can be stabilized by the second feedback loop.
The absolute frequency of the light source can be stabilized.

【0008】光周波数弁別手段の透過特性を変調信号で
変調する手段を備え、光周波数誤差検出手段および光弁
別誤差検出手段はそれぞれ、光分波手段の分波光をそれ
ぞれ受光する受光手段と、この受光手段の出力を変調信
号により位相同期検波する手段とを含むことがよい。
There is provided means for modulating the transmission characteristic of the optical frequency discriminating means with a modulation signal, wherein the optical frequency error detecting means and the optical discriminating error detecting means respectively receive light splitting light of the optical demultiplexing means, Means for phase-locking the output of the light receiving means with a modulation signal.

【0009】また、これとは別に、光周波数弁別手段は
二つの出力ポートに互いに相補的な出力が得られる構造
の光フィルタを含み、光分波手段はこの光フィルタの二
つの出力ポートのそれぞれの出力光を分波する構成であ
り、光周波数誤差検出手段および光弁別誤差検出手段の
少なくとも方には、光フィルタの二つの出力ポートに
対応してそれぞれ設けられた受光手段と、同一の光源の
光周波数成分に対応して二つの受光手段の差分または比
の成分を出力する手段を含むこともできる。この構成に
よれば、光周波数弁別手段を変調することなく光源周波
数を安定化することができる。この場合、光分波手段は
互いに対向する入出力ポートが複数設けられたアレイ導
波路格子型光分波器を含み、このアレイ導波路格子型光
分波器の対向する1組の入出力ポートに光フィルタの二
つの出力ポートが接続され、受光手段はこのアレイ導波
路格子型光分波器の前記1組の入出力ポート以外の入出
力ポートに接続される構成とすることができる。
Alternatively, the optical frequency discriminating means includes an optical filter having a structure in which complementary outputs can be obtained at two output ports, and the optical demultiplexing means includes an optical filter for each of the two output ports of the optical filter. of the output light is a configuration for demultiplexing, on at least one hand of the optical frequency error detection means and light discriminating the error detection means, light receiving means provided corresponding to the two output ports of the optical filter, the same Means for outputting a difference or ratio component between the two light receiving means in accordance with the optical frequency component of the light source may be included. According to this configuration, the light source frequency can be stabilized without modulating the optical frequency discriminating means. In this case, the optical demultiplexing means includes an arrayed waveguide grating type optical duplexer provided with a plurality of input / output ports facing each other, and a pair of opposed input / output ports of the arrayed waveguide grating type optical duplexer. Are connected to two output ports of an optical filter, and the light receiving means is connected to an input / output port other than the pair of input / output ports of the arrayed waveguide grating type optical splitter.

【0010】光分波手段を複数の光源の出力光を合波す
る手段と同じ素子として形成することもできる。
The light demultiplexing means may be formed as the same element as the means for multiplexing the output lights of the plurality of light sources.

【0011】本発明の第二の観点によると、出力する光
周波数が互いに異なる値に設定された複数の光源の出力
光の合波光を入力とし、この複数の光源のそれぞれに設
定された光周波数からのずれに対してそれぞれ透過率が
変化する光周波数弁別手段と、この光周波数弁別手段の
出力光から複数の光源のそれぞれの出力光を分波する光
分波手段と、この光分波手段の分波光から複数の光源の
それぞれの出力光の光周波数誤差を検出する光周波数誤
差検出手段と、この光周波数誤差検出手段の出力にした
がって複数の光源のそれぞれの出力光周波数を制御する
フィードバックループとを備えた多チャネル光周波数安
定化装置において、複数の光源の互いに隣り合う光周波
数の間隔が異なって設定され、光周波数弁別手段は、こ
の異なって設定された光周波数の間隔の公約数のひとつ
またはその公約数の2倍に等しい周期で透過率が変化す
る周期型光フィルタを含むことを特徴とする多チャネル
光周波数安定化装置が提供される。
According to a second aspect of the present invention, the multiplexed light of the output light of a plurality of light sources whose output optical frequencies are set to different values is input, and the optical frequency set for each of the plurality of light sources is input. Optical frequency discriminating means whose transmittance changes with respect to deviation from light, optical demultiplexing means for demultiplexing output light of each of the plurality of light sources from output light of the optical frequency discriminating means, and optical demultiplexing means Optical frequency error detecting means for detecting an optical frequency error of each output light of the plurality of light sources from the demultiplexed light, and a feedback loop for controlling each output optical frequency of the plurality of light sources according to the output of the optical frequency error detecting means In the multi-channel optical frequency stabilizing device provided with the above, the intervals of the optical frequencies adjacent to each other of the plurality of light sources are set differently, and the optical frequency discriminating means is set differently. Multi-channel optical frequency stabilizing device which comprises a periodic optical filter whose transmittance varies with a period equal to twice the common divisor of one or divisor thereof intervals of the light frequency is provided.

【0012】この第二の観点は、第一の観点と組み合わ
せて実施することが望ましいが、単独に実施することも
できる。
The second aspect is desirably implemented in combination with the first aspect, but may be implemented alone.

【0013】周期型光フィルタとしては、マッハ・ツェ
ンダ干渉計、ファブリ・ペロー干渉計あるいはリング共
振器により構成された周期型フィルタを用いることがで
きる。
As the periodic optical filter, a Mach-Zehnder interferometer, a Fabry-Perot interferometer, or a periodic filter composed of a ring resonator can be used.

【0014】本発明の第二の観点では、光周波数弁別手
段として周期型光フィルタを用い、その周期もしくはそ
の周期の1/2の周波数間隔を、複数の光源の互いに異
なる周波数間隔の公約数のひとつになるように設定す
る。周期型光フィルタの周期を光源の周波数間隔の公約
数となるように設定した場合には、各光源の出力光周波
数を安定化するために、周期型光フィルタの透過率特性
が等しくなる周波数領域を各光源の安定化に利用する。
また、周期型光フィルタの周期の1/2の周波数間隔を
光源の周波数間隔の公約数となるように設定した場合に
は、周期型光フィルタの透過率特性が等しくなる周波数
領域だけでなく、透過率特性が反転する周波数領域も利
用する。
According to a second aspect of the present invention, a periodic optical filter is used as the optical frequency discriminating means, and its period or a half of the period is set to a common divisor of different frequency intervals of a plurality of light sources. Set to be one. When the period of the periodic optical filter is set to be a common divisor of the frequency interval of the light sources, in order to stabilize the output light frequency of each light source, the frequency region where the transmittance characteristics of the periodic optical filters are equal is considered. Is used to stabilize each light source.
Further, when the frequency interval of 周期 of the period of the periodic optical filter is set to be a common divisor of the frequency interval of the light source, not only the frequency region where the transmittance characteristics of the periodic optical filter become equal, but also A frequency region where the transmittance characteristic is inverted is also used.

【0015】このように、光周波数の間隔の公約数のひ
とつまたはその公約数の2倍に等しい周期で透過率が変
化する周期型光フィルタを用いることで、光周波数が不
等間隔で配置された場合にも、各光源を所定の周波数に
安定化することができる。
As described above, by using a periodic optical filter whose transmittance changes at a period equal to one of the common divisors of the optical frequency interval or twice the common divisor, the optical frequencies are arranged at irregular intervals. In this case, each light source can be stabilized at a predetermined frequency.

【0016】例えば1.5μmの波長帯を光源として使
用する光周波数多重通信システムを考える。このような
シテスムにおいて、伝送路として1.5μm付近に零分
散波長を有する分散シフトファイバを使用すると、高速
変調された信号を長距離伝送した場合でも、分散による
波長劣化の無い良好な伝送特性を得ることができる。一
方、各光源波長間で位相整合がとれるため、ファイバの
屈折率の3次の非線形に基づく四光波混合により、信号
周波数に一致した周波数成分が発生してしまう。したが
って、等周波数間隔で光源周波数が配置されると、四光
波混合光が信号周波数と同一の周波数で発生し、信号へ
のクロストークとなって、伝送特性劣化を引き起こす。
そこで、このような状況を避けるため、光源周波数を不
等間隔に配置することが、柴田らやフォルジエリらによ
り提案されている。 文献1:柴田宣、ラルフ・ブラウン、ロバート・ワール
ツ、「周波数多重コヒーレント伝送系における4光波混
合光の発生効率」、電子通信学会技報OQE86−8
3、1986年9月29日 文献2:F.Forghiei, R.W.Tkach, A.R.Chraplyvy and
D.Marcuse, "Reduction of four-wave-mixing cross ta
lk in WDM systems using unequally spaced channel
s", OFC/IOOC '93 Technical Digest, pp.252-253, Fe
b.21-26, 1993このうち文献2に示された周波数配列例
では、25GHzの周波数グリッドを設定し、その倍数
の値を周波数間隔として採用している。このような場
合、周期型フィルタの1周期または1/2周期を25G
Hzに設定すればよい。
Consider, for example, an optical frequency division multiplexing communication system that uses a 1.5 μm wavelength band as a light source. In such a system, when a dispersion-shifted fiber having a zero-dispersion wavelength near 1.5 μm is used as a transmission path, good transmission characteristics without wavelength degradation due to dispersion can be obtained even when a high-speed modulated signal is transmitted over a long distance. Obtainable. On the other hand, since the phase matching can be achieved between the light source wavelengths, a four-wave mixing based on the third-order nonlinearity of the refractive index of the fiber causes a frequency component corresponding to the signal frequency to be generated. Therefore, if the light source frequencies are arranged at equal frequency intervals, four-wave mixing light is generated at the same frequency as the signal frequency, resulting in crosstalk to the signal, causing deterioration in transmission characteristics.
To avoid such a situation, it has been proposed by Shibata et al. And Forzieri et al. To arrange light source frequencies at unequal intervals. Reference 1: Nobu Shibata, Ralph Brown, Robert Waltz, "Efficiency of Four-Wave Mixing Light in Frequency-Multiplexed Coherent Transmission Systems", IEICE Technical Report OQE86-8
3, September 29, 1986 Reference 2: F. Forghiei, RWTkach, ARChraplyvy and
D. Marcuse, "Reduction of four-wave-mixing cross ta
lk in WDM systems using unequally spaced channel
s ", OFC / IOOC '93 Technical Digest, pp.252-253, Fe
b.21-26, 1993 Among these, in the frequency array example shown in Reference 2, a frequency grid of 25 GHz is set, and a multiple value thereof is adopted as a frequency interval. In such a case, one cycle or 周期 cycle of the periodic filter is 25 G
Hz may be set.

【0017】本発明の第二の観点では、各周波数間隔が
それぞれ、周波数型フィルタの1周期または1/2周期
の自然数倍となる。このため、光周波数弁別感度を保っ
たまま、不等周波数間隔に配置された光源周波数をそれ
ぞれ安定化することができる。
According to a second aspect of the present invention, each frequency interval is a natural number times one cycle or one half cycle of the frequency filter. For this reason, the light source frequencies arranged at unequal frequency intervals can be stabilized while maintaining the optical frequency discrimination sensitivity.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1は本発明の第一の実施形態を
示すブロック構成図であり、複数の光源とその光周波数
を安定化する多チャネル光周波数安定化装置とを示す。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, and shows a plurality of light sources and a multi-channel optical frequency stabilizing device for stabilizing the optical frequency thereof.

【0019】複数の光源11〜1nは出力する光周波数
が互いに異なる値に設定され、これらの出力光が光合波
器20により合波されて出力される。この合波光は例え
ば光周波数多重通信に利用されるが、その一部を光カプ
ラ22により分岐し、多チャネル光周波数安定化装置に
入力する。
The plurality of light sources 11 to 1n are set to output different optical frequencies from each other, and these output lights are multiplexed by the optical multiplexer 20 and output. The multiplexed light is used, for example, for optical frequency multiplexing communication, and a part of the multiplexed light is branched by the optical coupler 22 and input to the multi-channel optical frequency stabilizing device.

【0020】多チャネル光周波数安定化装置には、複数
の光源11〜1nのそれぞれに設定された光周波数から
のずれに対してそれぞれ透過率が変化し、その合波光の
各周波数ゆらぎを一括して強度ゆらぎに変換する光周波
数弁別器30と、この光周波数弁別器30の出力光から
光源11〜1nのそれぞれの出力光を分波する光分波器
40と、この光分波器40の分波光から光源11〜1n
のそれぞれの出力光の光周波数誤差(周波数ゆらぎ)を
検出する誤差検出回路51〜5nと、この誤差検出回路
51〜5nの出力にしたがって光源11〜1nのそれぞ
れの出力光周波数を制御する第一のフィードバックルー
プとを備え、さらに、光周波数弁別器30を構成する周
期型光フィルタの中心周波数ゆらぎを安定化して光源の
絶対周波数を安定化するため、出力光周波数が安定化さ
れた周波数基準光源31と、この周波数基準光源31の
出力光を光源11〜1nの出力光の合波光に合波する光
カプラ23と、光周波数弁別器30の出力光から周波数
基準光源31の出力光を分波して弁別誤差を検出する誤
差検出回路5rと、この誤差検出回路5rの出力にした
がって光周波数弁別器30の透過中心周波数を制御する
第二のフィードバックループとを備える。光源11〜1
nの互いに隣り合う光周波数の間隔は異なるように設定
され、光周波数弁別器30は、この異なって設定された
光周波数の間隔の公約数のひとつまたはその公約数の2
倍に等しい周期で透過率が変化する周期型光フィルタに
より構成される。
In the multi-channel optical frequency stabilizing device, the transmittance changes with respect to the deviation from the optical frequency set for each of the plurality of light sources 11 to 1n, and each frequency fluctuation of the multiplexed light is integrated. An optical frequency discriminator 30 for converting the output light from the optical frequency discriminator 30 into output light of each of the light sources 11 to 1n. From the demultiplexed light to the light source 11-1n
Error detection circuits 51 to 5n for detecting optical frequency errors (frequency fluctuations) of the respective output lights, and a first for controlling the respective output light frequencies of the light sources 11 to 1n according to the outputs of the error detection circuits 51 to 5n. A frequency reference light source having a stabilized output optical frequency in order to stabilize the center frequency fluctuation of the periodic optical filter constituting the optical frequency discriminator 30 and stabilize the absolute frequency of the light source. 31, an optical coupler 23 for multiplexing the output light of the frequency reference light source 31 with the multiplexed light of the output lights of the light sources 11 to 1n, and separating the output light of the frequency reference light source 31 from the output light of the optical frequency discriminator 30. An error detection circuit 5r for detecting the discrimination error, and a second feedback circuit for controlling the transmission center frequency of the optical frequency discriminator 30 according to the output of the error detection circuit 5r. And a croup. Light sources 11-1
n are set so that the intervals between adjacent optical frequencies are different from each other, and the optical frequency discriminator 30 outputs one of the common divisors of the differently set optical frequency intervals or 2 of the common divisor of the common divisor.
It is composed of a periodic optical filter whose transmittance changes at a period equal to twice.

【0021】この実施形態では、第一のフィードバック
ループにより光源11〜1nの出力する光周波数の間隔
が安定化され、第二のフィードバックループにより絶対
周波数が安定化される。また、光周波数弁別器30の透
過率特性により、光源11〜1nの互いに隣り合う光周
波数の間隔が異なっていても、その発振光周波数を安定
化することができる。
In this embodiment, the interval between the optical frequencies output from the light sources 11 to 1n is stabilized by the first feedback loop, and the absolute frequency is stabilized by the second feedback loop. In addition, due to the transmittance characteristic of the optical frequency discriminator 30, even if the intervals between the adjacent optical frequencies of the light sources 11 to 1n are different, the oscillation light frequency can be stabilized.

【0022】図2は本発明の第二の実施形態を示すブロ
ック構成図である。この実施形態は、周波数基準光源3
1の出力を光合波器20で光源11〜1nのそれぞれの
出力光と合波することが第一の実施形態と大きく異な
る。この場合、通信用の合波出力からは、光フィルタ6
0により周波数基準光源31からの周波数成分(fr0
を除去する。
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the frequency reference light source 3
The output of the optical multiplexer 20 is multiplexed with the output light of each of the light sources 11 to 1n by the optical multiplexer 20, which is significantly different from the first embodiment. In this case, from the multiplexed output for communication, the optical filter 6
By 0, the frequency component ( fr0 ) from the frequency reference light source 31
Is removed.

【0023】以上の実施形態において、光合波器20と
して、従来例と同様にスターカプラを用いてもよく、導
波路格子型合波器その他を用いてもよい。光合波器20
としてスターカプラを用いた場合には光カプラ22は不
要となり、従来例のように光合波器20の他の出力を合
波出力とすることができる。また、光分波器40とし
て、光フィルタや多段接続MZフィルタ、あるいはアレ
イ導波路格子型光分波器その他を用いることができる。
In the above embodiment, a star coupler may be used as the optical multiplexer 20 as in the conventional example, or a waveguide grating type multiplexer or the like may be used. Optical multiplexer 20
When a star coupler is used, the optical coupler 22 becomes unnecessary, and the other output of the optical multiplexer 20 can be a multiplexed output as in the conventional example. Further, as the optical demultiplexer 40, an optical filter, a multi-stage connection MZ filter, an arrayed waveguide grating type optical demultiplexer, or the like can be used.

【0024】図3は本発明の第三の実施形態を示すブロ
ック構成図である。この実施形態は、光源11〜1nお
よび周波数基準光源31の出力光の合波および分波を同
一のアレイ導波路格子型光合分波器41により実現した
ことが上述した実施形態と異なる。アレイ導波路格子型
光合分波器41の入出力波長特性を適当に設計すること
により、互いに異なる発振周波数f1 〜fn およびfr0
を有する光源11〜1nおよび周波数基準光源31の出
力光をそれぞれアレイ導波路格子型光合分波器41の入
力ポートa1〜anおよびarに入力すると、これらが
出力側のポートb0に合波されて出力される。この合波
出力を光カプラ30で二つの出力に分岐し、一方を光周
波数弁別器30により弁別する。さらに、光周波数弁別
器30の出力をループバック光路70を通してアレイ導
波路格子型光合分波器41の入力側のポートa0に入力
する。ポートa0に入力された合波光は、アレイ導波路
格子型光合分波器41の透過特性の相反性により、出力
側のポートb1〜bnおよびbrにそれぞれ、光周波数
1 〜fn およびfr0の成分を分波して出力する。これ
らの分波された弁別光は、誤差検出回路51〜5nによ
りそれぞれ光周波数弁別器30に対する光源11〜1n
の相対的な周波数誤差が検出され、誤差検出回路5rに
より周波数基準光源31に対する光周波数弁別器30の
周波数誤差が検出される。誤差検出回路51〜5nの出
力は光源11〜1nに内蔵の周波数可変手段に、誤差検
出回路5rの出力は光周波数弁別手段30に内蔵の周波
数特性可変手段にフィードバックすることにより、結果
として光源11〜1nの光周波数が所定の絶対周波数に
安定化される。
FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention. This embodiment is different from the above-described embodiment in that the multiplexing and demultiplexing of the output lights of the light sources 11 to 1n and the frequency reference light source 31 are realized by the same arrayed waveguide grating type optical multiplexer / demultiplexer 41. By properly designing the input and output wavelength characteristics of the arrayed waveguide grating type optical demultiplexer 41, different oscillation frequencies f 1 ~f n and f r0 each other
When the output lights of the light sources 11 to 1n and the frequency reference light source 31 are input to the input ports a1 to an and ar of the arrayed waveguide grating type optical multiplexer / demultiplexer 41, these are multiplexed to the output side port b0. Is output. The multiplexed output is split into two outputs by the optical coupler 30, and one is discriminated by the optical frequency discriminator 30. Further, the output of the optical frequency discriminator 30 is input to the port a0 on the input side of the arrayed waveguide grating type optical multiplexer / demultiplexer 41 through the loopback optical path 70. Multiplexed light input to port a0 is the reciprocity of the transmission characteristics of the arrayed waveguide grating type optical demultiplexer 41, to the output side of the port b1~bn and br, optical frequency f 1 ~f n and f r0 Is demultiplexed and output. These separated discrimination lights are respectively transmitted to the light sources 11 to 1n for the optical frequency discriminator 30 by the error detection circuits 51 to 5n.
Is detected, and an error detection circuit 5r detects a frequency error of the optical frequency discriminator 30 with respect to the frequency reference light source 31. The outputs of the error detection circuits 51 to 5n are fed back to the frequency variable means built in the light sources 11 to 1n, and the output of the error detection circuit 5r is fed back to the frequency characteristic variable means built in the optical frequency discrimination means 30. The optical frequencies 1n are stabilized at a predetermined absolute frequency.

【0025】図4は本発明の第四の実施形態を示すブロ
ック構成図である。この実施形態は光源11〜1nの出
力光と周波数基準光源31の出力光とを一括して合波す
るのではなく、アレイ導波路格子型光合分波器41とは
別に設けた光カプラ25により、光源11〜1nの合波
光に周波数基準光源31の出力光を合波することが第三
の実施形態と異なる。
FIG. 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the output light from the light sources 11 to 1n and the output light from the frequency reference light source 31 are not combined at once, but are provided by an optical coupler 25 provided separately from the arrayed waveguide grating type optical multiplexer / demultiplexer 41. The third embodiment differs from the third embodiment in that the output light of the frequency reference light source 31 is multiplexed with the multiplexed light of the light sources 11 to 1n.

【0026】[0026]

【実施例】本発明の具体的な実施例について以下に詳し
く説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the present invention will be described in detail below.

【0027】図5は第一実施例を示すブロック構成図で
あり、この実施例は、半導体レーザ121〜125と、
それらの出力を合波する光合波器20と、その合波され
た出力の取り出しと周波数安定化に使用するためとの二
つの出力に分岐する光カプラ22と、周波数基準光源3
1と、半導体レーザ121〜125のそれぞれの出力光
(光周波数f1 、f2 、f3 、f4 、f5 )と周波数基
準光源31の出力光(光周波数fr0)とを合波する光カ
プラ23と、MZフィルタ同調用電極32が設けられた
光周波数弁別用のMZフィルタ33と、このMZフィル
タ33を変調するための発振器34と、MZフィルタ3
3を透過した光周波数多重信号を分波する光分波器41
と、分波された各信号成分を受信するフォトディテクタ
511〜516と、発振器34の信号を参照信号として
フォトディテクタ511〜516の各出力から各光周波
数のゆらぎ成分を取り出すロックインアンプ521〜5
26と、ロックインアンプ521〜525の出力を元に
半導体レーザ121〜125の各バイアス電流または温
度を変化させる可変周波数電源111〜115と、ロッ
クインアンプ526の出力をもとにMZフィルタ33の
周波数ゆらぎ成分を検出し、発振器34の出力を加算し
てMZフィルタ同調用電極32にバイアスを印加する加
算器35とにより構成される。
FIG. 5 is a block diagram showing a first embodiment. In this embodiment, semiconductor lasers 121 to 125 and
An optical multiplexer 20 for multiplexing the outputs, an optical coupler 22 for splitting the output into two outputs for extracting the multiplexed output and for stabilizing the frequency, and a frequency reference light source 3
1, combines the respective output light of the semiconductor laser 121 to 125 (the optical frequency f 1, f 2, f 3 , f 4, f 5) and frequency reference light source 31 outputs light (optical frequency f r0) An optical coupler 23, an MZ filter 33 for optical frequency discrimination provided with an MZ filter tuning electrode 32, an oscillator 34 for modulating the MZ filter 33, and an MZ filter 3
Optical splitter 41 for splitting the optical frequency multiplexed signal transmitted through 3
And photodetectors 511 to 516 for receiving the demultiplexed signal components, and lock-in amplifiers 521 to 5 for extracting fluctuation components of each optical frequency from each output of the photodetectors 511 to 516 using the signal of the oscillator 34 as a reference signal.
26, variable frequency power supplies 111 to 115 for changing the respective bias currents or temperatures of the semiconductor lasers 121 to 125 based on the outputs of the lock-in amplifiers 521 to 525, and the MZ filter 33 based on the output of the lock-in amplifier 526. An adder 35 detects a frequency fluctuation component, adds the output of the oscillator 34, and applies a bias to the MZ filter tuning electrode 32.

【0028】本実施例の第一の特徴は、MZフィルタ3
3の周期的な周波数特性を利用して複数の半導体レーザ
121〜125の周波数間隔の安定化を行う第一のフィ
ードバックループと、周波数基準光源31によりMZフ
ィルタ33の安定化を行う第二のフィードバックループ
とを備えたことである。ここで、周波数基準光源31の
発振周波数と他の周波数多重光源(半導体レーザ121
〜125)との設定周波数間隔もまた、MZフィルタ3
3の周波数透過特性の周期の自然数倍または1/2周期
の自然数倍とする。周波数基準光源31としては、例え
ば1.5μm波長帯に存在するHCNやC2 2 の吸収
線に周波数安定化した光源を用いる。このような光源に
MZフィルタ33の透過特性が安定化され、周波数間隔
の安定化のみならず、光源周波数の絶対値も安定化でき
る。
The first feature of this embodiment is that the MZ filter 3
A first feedback loop for stabilizing the frequency interval between the plurality of semiconductor lasers 121 to 125 using the periodic frequency characteristic of No. 3, and a second feedback for stabilizing the MZ filter 33 by the frequency reference light source 31. It is provided with a loop. Here, the oscillation frequency of the frequency reference light source 31 and another frequency multiplexed light source (semiconductor laser 121)
To 125) are also set in the MZ filter 3
3 is a natural number multiple of the cycle of the frequency transmission characteristic or a natural number multiple of a half cycle. As the frequency reference light source 31, for example, a light source whose frequency is stabilized by an absorption line of HCN or C 2 H 2 existing in a 1.5 μm wavelength band is used. In such a light source, the transmission characteristics of the MZ filter 33 are stabilized, and not only the frequency interval can be stabilized, but also the absolute value of the light source frequency can be stabilized.

【0029】また、本実施例の第二の特徴は、半導体レ
ーザ121〜125に設定される周波数配置が不等間隔
配置であり、MZフィルタ33の周期的透過特性の周期
がこの不等間隔配置の周波数間隔の公約数またはその2
倍に設定されていることである。すなわち、不等間隔配
置の周波数間隔は、MZフィルタ33の周波数透過特性
の周期の自然数倍、または1/2周期の自然数倍となっ
ている。これにより、周波数配置が不等間隔であって
も、それぞれを安定化することができる。
A second feature of this embodiment is that the frequency arrangement set for the semiconductor lasers 121 to 125 is unequally spaced, and the period of the periodic transmission characteristic of the MZ filter 33 is unequally spaced. Common divisor of the frequency interval of
It is set to double. That is, the frequency intervals of the unequally spaced arrangement are a natural number multiple of the cycle of the frequency transmission characteristic of the MZ filter 33 or a natural number multiple of a half cycle. As a result, even if the frequency arrangement is unequal, each can be stabilized.

【0030】図6は光源周波数配置と光周波数弁別器
(MZフィルタ33)の透過特性との関係を示す。ここ
では、光周波数弁別器として用いられるMZフィルタ3
3の周期的透過特性の1/2周期が、半導体レーザ12
1〜125に設定された光周波数f10、f20、f30、f
40、f50の周波数間隔の公約数であるとし、MZフィル
タ33のピーク周波数とボトム周波数との周波数間隔を
周波数グリッドΔfg として、各周波数間隔が3Δ
g 、6Δfg 、5Δfg 、2Δfg であるとする。ま
た、周波数基準光源31からの基準光周波数fr0をfr0
=f50+Δfg とする。MZフィルタ33の透過特性の
一つのピーク周波数またはボトム周波数を基準光周波数
r0に一致させることで、MZフィルタ33の透過特性
を安定化できる。さらち、この透過特性が安定化された
MZフィルタ33のピーク周波数またはボトム周波数に
半導体レーザ121〜125の出力光周波数f1
2 、f3 、f4 、f5 をそれぞれ一致させることで、
周波数間隔のみならずその周波数の絶対値も安定化でき
る。
FIG. 6 shows the relationship between the light source frequency arrangement and the transmission characteristics of the optical frequency discriminator (MZ filter 33). Here, an MZ filter 3 used as an optical frequency discriminator is used.
の of the periodic transmission characteristic of the semiconductor laser 12
Optical frequency f 10 which is set to 1~125, f 20, f 30, f
40, and a common divisor of the frequency spacing f 50, the frequency interval between the peak frequency and the bottom frequency of the MZ filter 33 as a frequency grid Delta] f g, each frequency interval 3Δ
f g , 6Δf g , 5Δf g , and 2Δf g . Further, the reference light frequency fr0 from the frequency reference light source 31 is represented by fr0
= And f 50 + Δf g. The transmission characteristic of the MZ filter 33 can be stabilized by matching one peak frequency or bottom frequency of the transmission characteristic of the MZ filter 33 with the reference light frequency fr0 . Further, the output light frequency f 1 of the semiconductor lasers 121 to 125 is set at the peak frequency or the bottom frequency of the MZ filter 33 whose transmission characteristics are stabilized.
By matching f 2 , f 3 , f 4 , f 5 respectively,
Not only the frequency interval but also the absolute value of the frequency can be stabilized.

【0031】本実施例の動作原理をさらに詳しく説明す
る。周波数安定化の対象となる半導体レーザ121〜1
25と周波数基準光源31のそれぞれの出力光は、光カ
プラ22および23により合波されて一括してMZフィ
ルタ33に入力される。半導体レーザ121〜125の
光周波数f1 〜f5 はそれぞれ所定の周波数f10〜f50
の近傍にあらかじめ設定しておく。一方、MZフルタ3
3の透過特性の一つのピーク周波数fr を周波数基準光
源fr0の近傍に設定しておく。さらに、発振器34の出
力をMZフィルタ同調用電極32に供給することによ
り、MZフィルタ33の透過特性を微小に変調してお
く。MZフィルタ同調用電極32はMZフィルタ33の
導波路上に形成された薄膜ヒータであり、これにバイア
ス電流を印加することによって発熱させ、熱光学効果に
よりフィルタ透過特性の中心周波数をシフトさせること
ができる。MZフィルタ33の出力を光分波器40によ
り分波し、フォトディテクタ511〜516により受光
する。これらの出力をロックインアンプ521〜526
に入力し、発振器34の信号を参照信号としてロックイ
ン検波する。ロックインアンプ521〜526の出力
は、図6に示すように、f10、f20、f30、f40、f50
およびfr0を零出力とし、それからの周波数ずれ量δf
i =fi −fi0(i=1、2、3、4、5、r)に応じ
た誤差信号出力となる。特に、δfi が十分小さいfi0
の近傍では、δfi に比例した誤差信号出力が得られ、
この出力を各光源の発振周波数モニタとしても使用可能
である。これらの誤差信号のうち、ロックインアンプ5
26の出力は、基準光周波数fr0からのMZフィルタ3
3のピーク周波数fr のずれに対応しており、これを加
算器35を通してMZフィルタ同調用電極32にフィー
ドバックすることにより、MZフィルタ33のピーク周
波数を基準光周波数に安定化することができる。さら
に、ロックインアンプ521〜525の出力を、それぞ
れ可変周波数電源111〜115を通して半導体レーザ
121〜125のバイアス電流または動作温度にフィー
ドバックすることにより、半導体レーザ121〜125
のそれぞれの発振周波数を所定の絶対周波数に安定化す
ることができる。
The operation principle of this embodiment will be described in more detail. Semiconductor lasers 121 to 1 to be frequency stabilized
The output light of each of the light source 25 and the frequency reference light source 31 is multiplexed by the optical couplers 22 and 23 and input collectively to the MZ filter 33. Optical frequency f 1 ~f 5 respective predetermined frequency f 10 ~f 50 of the semiconductor laser 121 to 125
Is set in advance in the vicinity of. On the other hand, MZ Furuta 3
One peak frequency f r of the transmission characteristics of 3 is set in the vicinity of the frequency reference source f r0. Further, by supplying the output of the oscillator 34 to the MZ filter tuning electrode 32, the transmission characteristic of the MZ filter 33 is minutely modulated. The MZ filter tuning electrode 32 is a thin film heater formed on the waveguide of the MZ filter 33, and generates heat by applying a bias current thereto, and shifts the center frequency of the filter transmission characteristics by a thermo-optic effect. it can. The output of the MZ filter 33 is split by the optical splitter 40 and received by the photodetectors 511 to 516. These outputs are connected to lock-in amplifiers 521 to 526.
And performs lock-in detection using the signal of the oscillator 34 as a reference signal. The output of the lock-in amplifier 521 to 526, as shown in FIG. 6, f 10, f 20, f 30, f 40, f 50
And f r0 are set to zero output, and the frequency shift amount δf
i = f i -f i0 (i = 1,2,3,4,5, r) becomes the error signal output corresponding to the. In particular, f i0 where δf i is sufficiently small
, An error signal output proportional to δf i is obtained,
This output can also be used as an oscillation frequency monitor for each light source. Of these error signals, the lock-in amplifier 5
The output of the MZ filter 3 from the reference optical frequency fr0
3 corresponds to the displacement of the peak frequency f r, which by feeding back the MZ filter tuning electrode 32 through the adder 35, it is possible to stabilize the reference optical frequency peak frequency of the MZ filter 33. Further, the outputs of the lock-in amplifiers 521 to 525 are fed back to the bias currents or operating temperatures of the semiconductor lasers 121 to 125 through variable frequency power supplies 111 to 115, respectively, so that the semiconductor lasers 121 to 125
Can be stabilized to a predetermined absolute frequency.

【0032】図7は第二実施例を示すブロック構成図で
ある。第一実施例では周波数基準光源31の出力は半導
体レーザ121〜125の出力光と合波されて一括して
MZフィルタ33に入力していたのに対し、第二実施例
では、半導体レーザ121〜125からの合波光はMZ
フィルタ33のポートC1に入力し、周波数基準光源3
1の出力についてはポートC2に入力することにより、
ポートC3に合波光を得る。この構成により、周波数基
準光源31の出力光を合波するための光カプラ23が不
要となり、部品点数を減らすことができる。
FIG. 7 is a block diagram showing a second embodiment. In the first embodiment, the output of the frequency reference light source 31 is combined with the output light of the semiconductor lasers 121 to 125 and input to the MZ filter 33 at a time. The multiplexed light from 125 is MZ
Input to port C1 of filter 33, frequency reference light source 3
By inputting the output of port 1 to port C2,
The multiplexed light is obtained at port C3. With this configuration, the optical coupler 23 for multiplexing the output light of the frequency reference light source 31 becomes unnecessary, and the number of components can be reduced.

【0033】図8は第三実施例を示すブロック構成図で
ある。この実施例は、周波数基準光源31の出力光の信
号経路が第一実施例と異なる。すなわち、周波数基準光
源31の出力を光アイソレータ37を介してMZフィル
タ33のポートC4に入力し、ポートC2から出力され
る光をフォトディテクタ516により受信する。半導体
レーザ121〜125の出力光(光周波数f1 〜f5
と周波数基準光源31の出力光(光周波数fr0)とのM
Zフィルタ33内の伝搬方向が異なるため、フォトディ
テクタ516には周波数基準光源31からの周波数成分
のみが入力し、混信が防止される。また、光分波器40
には周波数基準光分波用のポートが不要であり、構成を
簡略化できる。周波数安定化の原理は第一実施例および
第二実施例と同等である。
FIG. 8 is a block diagram showing a third embodiment. This embodiment differs from the first embodiment in the signal path of the output light of the frequency reference light source 31. That is, the output of the frequency reference light source 31 is input to the port C4 of the MZ filter 33 via the optical isolator 37, and the light output from the port C2 is received by the photodetector 516. The output light of the semiconductor laser 121 to 125 (the optical frequency f 1 ~f 5)
Of the output light of the frequency reference light source 31 (optical frequency f r0 )
Since the propagation directions in the Z filter 33 are different, only the frequency component from the frequency reference light source 31 is input to the photodetector 516, and interference is prevented. Also, the optical demultiplexer 40
Does not require a port for frequency reference light demultiplexing, and can simplify the configuration. The principle of frequency stabilization is the same as in the first and second embodiments.

【0034】図9は第四実施例を示すブロック構成図で
ある。この実施例は、MZフィルタ33を変調すること
なく、その二つの出力ポートC3およびC4から得られ
た各光源周波数成分の差分あるいは対数差分成分(対数
に変換して差をとった成分であり、実質的に二つの比を
求めることと同じ)を用いて所定の周波数からの誤差信
号成分を得ることが第一実施例と異なる。この実施例の
構成は、第一実施例と同様に、光カプラ23により半導
体レーザ121〜125の出力光と周波数基準光源31
の出力光とを合波し、MZフィルタ33のポートC1に
入力する。MZフィルタ33により光周波数弁別された
合波光はポートC3とC1とに出力され、それぞれを光
分波器41および42により分波する。光分波器41の
分波出力をフォトディテクタ511〜516により、光
分波器42の分波出力をフォトディテクタ531〜53
6によりそれぞれ受信し、各周波数成分毎に差動または
対数差動アンプ514〜546に入力して差分または対
数差分を得る。このうち、周波数基準光源31とMZフ
ィルタ33の周波数誤差に対応した差動または対数差動
アンプ546の出力をMZフィルタ同調用電極32にフ
ィードバックし、MZフィルタ33の周波数特性を周波
数基準光源31の基準光周波数に安定化する。また、差
動または対数差動アンプ541〜545の出力を可変周
波数電源111〜115にフィードバックし、半導体レ
ーザ121〜125の周波数安定化を行う。
FIG. 9 is a block diagram showing a fourth embodiment. In this embodiment, without modulating the MZ filter 33, a difference or a logarithmic difference component of each light source frequency component obtained from the two output ports C3 and C4 (a component obtained by converting to a logarithm and taking a difference, It is different from the first embodiment in that an error signal component from a predetermined frequency is obtained by using the same as that of obtaining the two ratios). The configuration of this embodiment is similar to that of the first embodiment.
And output to the port C1 of the MZ filter 33. The multiplexed light that has been subjected to optical frequency discrimination by the MZ filter 33 is output to ports C3 and C1, and is demultiplexed by the optical demultiplexers 41 and 42, respectively. The demultiplexed outputs of the optical demultiplexer 41 are photodetectors 511 to 516, and the demultiplexed outputs of the optical demultiplexer 42 are photodetectors 531 to 53.
6 and input to a differential or logarithmic differential amplifier 514 to 546 for each frequency component to obtain a difference or a logarithmic difference. The output of the differential or logarithmic differential amplifier 546 corresponding to the frequency error between the frequency reference light source 31 and the MZ filter 33 is fed back to the MZ filter tuning electrode 32, and the frequency characteristics of the MZ filter 33 are Stabilizes to the reference light frequency. Also, the outputs of the differential or logarithmic differential amplifiers 541 to 545 are fed back to the variable frequency power supplies 111 to 115 to stabilize the frequency of the semiconductor lasers 121 to 125.

【0035】図10は半導体レーザ121〜125およ
びMZフィルタ33の周波数配置とMZフィルタ33の
出力の差分(誤差信号出力)との関係を示す。MZフィ
ルタ33のポートC1に信号を入力した場合、ポートC
3の出力特性とポートC4の出力特性とは相補的な関係
になり、理想的には透過率がピークの1/2となる周波
数で等しい出力レベルとなる。このような条件を満たす
周波数(ここでは「1/2出力周波数」という)はグリ
ット周波数Δfg で周期的に存在する。そこで、半導体
レーザ121〜125に設定される発振周波数f10、f
20、f30、f40、f50と、MZフィルタ33の基準光周
波数fr0とが、この1/2出力周波数となるように設定
する。このためには、まず、半導体レーザ121〜12
5のそれぞれの発振周波数f1 〜f5 およびMZフィル
タ33のひとつの1/2出力周波数fr を、あらかじめ
それぞれf10〜f50、fr0の近傍に設定する。このと
き、MZフィルタ33の二つのポートC3、C4の出力
の差分から、図10の下段に示すように、f10〜f50
r0を零出力とし、周波数誤差δfi =fi −fi0(i
=1、2、3、4、5、r)に応じた誤差信号出力が得
られる。
FIG. 10 shows the relationship between the frequency arrangement of the semiconductor lasers 121 to 125 and the MZ filter 33 and the difference between the outputs of the MZ filter 33 (error signal output). When a signal is input to port C1 of MZ filter 33, port C1
The output characteristic of port 3 and the output characteristic of port C4 have a complementary relationship, and ideally have the same output level at a frequency at which the transmittance becomes half the peak. A frequency satisfying such a condition (here, referred to as “と い う output frequency”) periodically exists at the grid frequency Δf g . Therefore, the oscillation frequencies f 10 , f 10 set for the semiconductor lasers 121 to 125 are
20 , f 30 , f 40 , f 50 and the reference light frequency f r0 of the MZ filter 33 are set to be 1 / of this output frequency. To this end, first, the semiconductor lasers 121 to 12
5 each one half the output frequency f r of the oscillation frequency f 1 ~f 5 and MZ filter 33 is set in the vicinity of f 10 ~f 50, f r0 advance, respectively. In this case, the difference between the outputs of the two ports C3, C4 of the MZ filter 33, as shown in the lower part of FIG. 10, f 10 ~f 50,
the f r0 is set to zero output, frequency error δf i = f i -f i0 ( i
= 1, 2, 3, 4, 5, r).

【0036】本実施例は、第一ないし第三実施例と比較
すると、MZフィルタ33を変調する必要がないことが
特徴である。このため、変調と周波数安定化との双方の
目的をもったMZフィルタ同調用電極32を用いる必要
はなく、MZフィルタ33の温度をフィードバック制御
することで周波数を安定化することもできる。
This embodiment is characterized in that it is not necessary to modulate the MZ filter 33 as compared with the first to third embodiments. Therefore, it is not necessary to use the MZ filter tuning electrode 32 having both the purpose of modulation and the frequency stabilization, and the frequency can be stabilized by feedback-controlling the temperature of the MZ filter 33.

【0037】図11は第五実施例を示すブロック構成図
である。この実施例において、半導体レーザ121〜1
25とMZフィルタ33との周波数配置、および合波光
をMZフィルタ33を通して光周波数弁別してポートC
3、C4に出力する構成は、第四実施例と同等である。
本実施例が第四実施例と異なる特徴は、光分波器として
7入力7出力のアレイ導波路格子型光分波器44を用い
たことにある。この構成により、第四実施例における二
つの光分波器41、42の機能をまとめることができ、
部品点数を減らすことができる。アレイ導波路格子型光
分波器44は左右相反の分波特性をもち、MZフィルタ
33のポートC3の出力光をポートb1に入力すること
で、ポートa2、a3、a4、a5、a6、a7にそれ
ぞれf1、f2 、f3 、f4 、f5 およびfr0の周波数
成分が出力される。また、MZフィルタ33のポートC
4の出力光をポートa1に入力することで、ポートb
2、b3、b4、b5、b6、b7にそれぞれf1 、f
2 、f3 、f4 、f5 およびfr0の周波数成分が出力さ
れる。これらの分波光をフォトディテクタ511〜51
6、531〜536で受信し、第四実施例と同様に半導
体レーザ121〜125およびMZフィルタ33の周波
数を安定化する。
FIG. 11 is a block diagram showing a fifth embodiment. In this embodiment, the semiconductor lasers 121 to 1
25 and the frequency arrangement of the MZ filter 33, and optical frequency discrimination of the combined light through the MZ filter
3, the configuration for outputting to C4 is the same as that of the fourth embodiment.
This embodiment is different from the fourth embodiment in that a 7-input, 7-output arrayed-waveguide grating type optical demultiplexer 44 is used as an optical demultiplexer. With this configuration, the functions of the two optical demultiplexers 41 and 42 in the fourth embodiment can be put together,
The number of parts can be reduced. The arrayed waveguide grating type optical demultiplexer 44 has left-right reciprocal demultiplexing characteristics. By inputting the output light from the port C3 of the MZ filter 33 to the port b1, the ports a2, a3, a4, a5, a6, The frequency components f 1 , f 2 , f 3 , f 4 , f 5 and f r0 are output to a7. Port C of the MZ filter 33
By inputting the output light of port 4 to port a1, port b
2, b3, b4, b5, b6, b7 have f 1 , f
2, the frequency component of f 3, f 4, f 5 and f r0 is output. These split light beams are converted into photodetectors 511-51.
6, 531 to 536, and stabilizes the frequencies of the semiconductor lasers 121 to 125 and the MZ filter 33 as in the fourth embodiment.

【0038】図12は第六実施例を示すブロック構成図
である。この実施例は、周波数基準光源31の出力光を
MZフィルタ33のポートC2に入力することが、図9
に示した第四実施例と異なる。この構成では、図7に示
した第二実施例と同様に、周波数基準光源31の出力光
を合波するための光カプラ23が不要となり、部品点数
を減らすことができる。
FIG. 12 is a block diagram showing a sixth embodiment. In this embodiment, the output light of the frequency reference light source 31 is input to the port C2 of the MZ filter 33 as shown in FIG.
Is different from the fourth embodiment shown in FIG. In this configuration, as in the second embodiment shown in FIG. 7, the optical coupler 23 for multiplexing the output light of the frequency reference light source 31 becomes unnecessary, and the number of components can be reduced.

【0039】また、図12では光分波器41、42を別
々のものとして示しているが、光多重数の2倍以上の入
/出力端子をもつアレイ導波路格子型光分波器を用いる
ことで、その周期性により、1個で光分波器41、42
の役割を果たすことができる。
Although the optical demultiplexers 41 and 42 are shown separately in FIG. 12, an arrayed waveguide grating type optical demultiplexer having input / output terminals of twice or more the number of optical multiplexes is used. Thus, due to its periodicity, one optical demultiplexer 41, 42
Can play a role.

【0040】図13は第七実施例を示すブロック構成図
である。この実施例は、周波数基準光源31の出力光を
MZフィルタ33のポートC2に入力することが、図1
1に示した第五実施例と異なる。この構成では、図7に
示した第二実施例および図12に示した第六実施例と同
様に、周波数基準光源31の出力光を合波するための光
カプラ23が不要となり、部品点数を減らすことができ
る。
FIG. 13 is a block diagram showing a seventh embodiment. In this embodiment, the output light of the frequency reference light source 31 is input to the port C2 of the MZ filter 33 as shown in FIG.
This is different from the fifth embodiment shown in FIG. In this configuration, similarly to the second embodiment shown in FIG. 7 and the sixth embodiment shown in FIG. 12, the optical coupler 23 for multiplexing the output light of the frequency reference light source 31 becomes unnecessary, and the number of parts is reduced. Can be reduced.

【0041】第六実施例および第七実施例ではそれぞ
れ、MZフィルタ33の周波数安定化のためにMZフィ
ルタ同調用電極32をフィードバック制御しているが、
MZフィルタ33を温度制御することとし、その温度制
御回路をフィードバック制御してもよい。
In the sixth embodiment and the seventh embodiment, the MZ filter tuning electrode 32 is feedback-controlled to stabilize the frequency of the MZ filter 33.
The temperature of the MZ filter 33 may be controlled, and the temperature control circuit may be feedback-controlled.

【0042】以上の実施例では第一および第二の実施形
態についての具体的な例について説明したが、第三およ
び第四の実施形態でも同様の構成が可能である。
In the above embodiments, specific examples of the first and second embodiments have been described. However, similar configurations are possible in the third and fourth embodiments.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の多チャネ
ル光周波数安定化装置は、周期型光フィルタの透過率変
化の周期により複数の光源の周波数間隔を制御すること
に加え、その周期型フィルタの透過中心周波数を安定化
することで、光源の光周波数の間隔のみならず、絶対周
波数についても安定化することができる。
As described above, the multi-channel optical frequency stabilizing device of the present invention controls the frequency interval of a plurality of light sources by the period of the transmittance change of the periodic optical filter, By stabilizing the transmission center frequency of the filter, not only the interval between the optical frequencies of the light source but also the absolute frequency can be stabilized.

【0044】また、周期型光フィルタの透過率変化の周
期またはその1/2周期の自然数倍の値が光源の周波数
間隔となるように設定することで、光源の周波数間隔が
不等間隔配置の場合でも、各光源の発振周波数間隔を安
定化することができる。したがって、4光波混合光の発
生を避けて周波数多重伝送を行う場合の周波数安定性を
高めることができる。
Also, by setting the period of the transmittance change of the periodic optical filter or a value that is a natural number multiple of a half period thereof to be the frequency interval of the light source, the frequency intervals of the light source are arranged at irregular intervals. In this case, the oscillation frequency interval of each light source can be stabilized. Therefore, it is possible to improve the frequency stability when performing frequency multiplex transmission while avoiding generation of four-wave mixing light.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第一の実施形態を示すブロック構成
図。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第二の実施形態を示すブロック構成
図。
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第三の実施形態を示すブロック構成
図。
FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第四の実施形態を示すブロック構成
図。
FIG. 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図5】第一実施例を示すブロック構成図。FIG. 5 is a block diagram showing a first embodiment.

【図6】光源周波数配置とMZフィルタの透過特性との
関係を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a light source frequency arrangement and transmission characteristics of an MZ filter.

【図7】第二実施例を示すブロック構成図。FIG. 7 is a block diagram showing a second embodiment.

【図8】第三実施例を示すブロック構成図。FIG. 8 is a block diagram showing a third embodiment.

【図9】第四実施例を示すブロック構成図。FIG. 9 is a block diagram showing a fourth embodiment.

【図10】半導体レーザおよびMZフィルタの周波数配
置とMZフィルタの出力の差分との関係を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a frequency arrangement of a semiconductor laser and an MZ filter and a difference between outputs of the MZ filter.

【図11】第五実施例を示すブロック構成図。FIG. 11 is a block diagram showing a fifth embodiment.

【図12】第六実施例を示すブロック構成図。FIG. 12 is a block diagram showing a sixth embodiment.

【図13】第七実施例を示すブロック構成図。FIG. 13 is a block diagram showing a seventh embodiment.

【図14】従来例を示すブロック構成図。FIG. 14 is a block diagram showing a conventional example.

【図15】従来例の動作原理を示す図。FIG. 15 is a diagram showing the operation principle of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11〜1n 光源 111〜115 可変周波数電源 121〜125 半導体レーザ 20 光合波器 21 スターカプラ 22〜25 光カプラ 30 光周波数弁別器 31 周波数基準光源 32 NZフィルタ同調用電極 33 MZフィルタ 34 発振器 35 加算器 40、42、43 光分波器 41 アレイ導波路格子型光合分波器 44 アレイ導波路格子型光分波器 51〜5n、5r 誤差検出回路 511〜516、531〜536 フォトディテクタ 521〜526 ロックインアンプ 541〜546 差動または対数差動アンプ 60 光フィルタ 11 to 1n Light source 111 to 115 Variable frequency power supply 121 to 125 Semiconductor laser 20 Optical multiplexer 21 Star coupler 22 to 25 Optical coupler 30 Optical frequency discriminator 31 Frequency reference light source 32 NZ filter tuning electrode 33 MZ filter 34 Oscillator 35 Adder 40, 42, 43 Optical demultiplexer 41 Arrayed waveguide grating type optical multiplexer / demultiplexer 44 Arrayed waveguide grating type optical duplexer 51-5n, 5r Error detection circuits 511-516, 531-536 Photodetectors 521-526 Lock-in Amplifiers 541 to 546 Differential or logarithmic differential amplifier 60 Optical filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04J 14/02 (56)参考文献 特開 平8−51411(JP,A) 特開 平3−21936(JP,A) 特開 平3−78335(JP,A) 特開 平3−64084(JP,A) 特開 平8−251105(JP,A) 特開 昭63−45877(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 10/00 - 10/28 H01S 5/0687 H04J 14/00 - 14/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H04J 14/02 (56) References JP-A-8-51411 (JP, A) JP-A-3-21936 (JP, A) JP-A-3-78335 (JP, A) JP-A-3-64084 (JP, A) JP-A-8-251105 (JP, A) JP-A-63-45877 (JP, A) (58) Fields investigated Int.Cl. 7 , DB name) H04B 10/00-10/28 H01S 5/0687 H04J 14/00-14/08

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 出力する光周波数が互いに異なる値に設
定された複数の光源の出力光の合波光を入力とし、この
複数の光源のそれぞれに設定された光周波数からのずれ
に対してそれぞれ透過率が変化する光周波数弁別手段
と、 この光周波数弁別手段の出力光から前記複数の光源のそ
れぞれの出力光を分波する光分波手段と、 この光分波手段の分波光から前記複数の光源のそれぞれ
の出力光の光周波数誤差を検出する光周波数誤差検出手
段と、 この光周波数誤差検出手段の出力にしたがって前記複数
の光源のそれぞれの出力光周波数を制御するフィードバ
ックループとを備えた多チャネル光周波数安定化装置に
おいて、 出力光周波数が安定化された周波数基準光源と、 この周波数基準光源の出力光を前記光周波数弁別手段に
入力してその弁別出力から弁別誤差を検出する弁別誤差
検出手段と、 この弁別誤差検出手段の出力にしたがって前記光周波数
弁別手段の透過特性の一つのピーク周波数またはボトム
周波数を基準光周波数に一致させて、前記弁別誤差検出
手段のピーク周波数およびボトム周波数に前記光源の出
力光周波数を一致させる制御手段とを備えたことを特徴
とする多チャネル光周波数安定化装置。
1. A multiplexed light of output lights of a plurality of light sources whose output optical frequencies are set to values different from each other is input, and each of the plurality of light sources is transmitted with respect to a deviation from an optical frequency set for each of the plurality of light sources. Optical frequency discriminating means for changing the rate; optical demultiplexing means for demultiplexing output light of each of the plurality of light sources from output light of the optical frequency discriminating means; and An optical frequency error detecting means for detecting an optical frequency error of each output light of the light source, and a feedback loop for controlling an output optical frequency of each of the plurality of light sources according to an output of the optical frequency error detecting means. In the channel optical frequency stabilizing device, a frequency reference light source whose output optical frequency is stabilized, and an output light of the frequency reference light source is input to the optical frequency discriminating means and discrimination is performed. A discriminating error detecting means for detecting a discriminating error from a force, according to an output of the discriminating error detecting means, by making one of a peak frequency or a bottom frequency of transmission characteristics of the optical frequency discriminating means coincide with a reference optical frequency, Control means for matching the output light frequency of the light source with the peak frequency and the bottom frequency of the detection means.
【請求項2】 前記複数の光源の互いに隣り合う光周波
数の間隔が異なって設定され、 この光周波数の間隔は、前記光周波数弁別手段の周期的
周波数透過特性の1/2周期の自然数倍である請求項1
記載の多チャネル光周波数安定化装置。
2. The interval between optical frequencies adjacent to each other of the plurality of light sources is set differently, and the interval between optical frequencies is a natural number times a half cycle of the periodic frequency transmission characteristic of the optical frequency discriminating means. Claim 1
A multi-channel optical frequency stabilizing device as described in claim 1.
【請求項3】 前記光周波数弁別手段の透過特性を変調
信号で変調する手段を備え、 前記光周波数誤差検出手段および前記光弁別誤差検出手
段はそれぞれ、 前記光分波手段の分波光をそれぞれ受光する受光手段
と、 この受光手段の出力を前記変調信号により位相同期検波
する手段とを含む請求項1または2記載の多チャネル光
周波数安定化装置。
3. A device for modulating a transmission characteristic of the optical frequency discriminating means with a modulation signal, wherein the optical frequency error detecting means and the optical discriminating error detecting means respectively receive the split light of the optical demultiplexing means. 3. The multi-channel optical frequency stabilizing device according to claim 1, further comprising: a light receiving unit that performs phase locked detection of an output of the light receiving unit using the modulation signal.
【請求項4】 前記光周波数弁別手段は二つの出力ポー
トに互いに相補的な出力が得られる構造の光フィルタを
含み、 前記光分波手段はこの光フィルタの二つの出力ポートの
それぞれの出力光を分波する構成であり、 前記光周波数誤差検出手段および前記光弁別誤差検出手
段の少なくとも一方には、前記光フィルタの二つの出力
ポートに対応してそれぞれ設けられた受光手段と、同一
の光源の光周波数成分に対応して二つの受光手段の差分
または比の成分を出力する手段を含む請求項1または2
記載の多チャネル光周波数安定化装置。
4. The optical frequency discriminating means includes an optical filter having a structure in which complementary outputs are obtained at two output ports, and the optical demultiplexing means includes an output light of each of two output ports of the optical filter. A light source provided on at least one of the optical frequency error detecting means and the optical discrimination error detecting means, the light source being provided corresponding to two output ports of the optical filter, and the same light source. And means for outputting a difference or ratio component between the two light receiving means in response to the optical frequency component of (1).
A multi-channel optical frequency stabilizing device as described in claim 1.
【請求項5】 前記光分波手段は互いに対向する入出力
ポートが複数設けられたアレイ導波路格子型光分波器を
含み、 このアレイ導波路格子型光分波器の対向する1組の入出
力ポートに前記光フィルタの二つの出力ポートが接続さ
れ、 前記受光手段はこのアレイ導波路格子型光分波器の前記
1組の入出力ポート以外の入出力ポートに接続された請
求項4記載の多チャネル光周波数安定化装置。
5. The optical demultiplexing means includes an arrayed waveguide grating type optical duplexer provided with a plurality of input / output ports facing each other, and a pair of opposed sets of the arrayed waveguide grating type optical duplexer. 5. The input / output port is connected to two output ports of the optical filter, and the light receiving means is connected to an input / output port other than the set of input / output ports of the arrayed waveguide grating type optical demultiplexer. A multi-channel optical frequency stabilizing device as described in claim 1.
【請求項6】 前記光分波手段は前記複数の光源の出力
光を合波する手段と同じ素子として形成された請求項1
ないし5のいずれか記載の多チャネル光周波数安定化装
置。
6. The light demultiplexing means is formed as the same element as the means for multiplexing the output lights of the plurality of light sources.
6. The multi-channel optical frequency stabilizing device according to any one of items 5 to 5.
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