JP3401175B2 - 光パケット発生装置 - Google Patents

光パケット発生装置

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JP3401175B2
JP3401175B2 JP31508197A JP31508197A JP3401175B2 JP 3401175 B2 JP3401175 B2 JP 3401175B2 JP 31508197 A JP31508197 A JP 31508197A JP 31508197 A JP31508197 A JP 31508197A JP 3401175 B2 JP3401175 B2 JP 3401175B2
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optical
light
wavelength
packet generator
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祥雅 片桐
吉明 立川
一夫 相田
宏 阿部
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各チャネルごとに
異なる波長の光を利用する光ネットワークシステムにお
いて、広帯域にわたって各波長の単色パルス光を時系列
的に発生する光パケット発生装置に関する。なお、本明
細書では、一定の時間幅で波長が異なる時系列単色パル
ス光を光パケットという。
【0002】
【従来の技術】従来の光パケット発生装置は、AOTF
(Acousto-Optic Tunable Filter) による波長スイッチ
を用いて光パケットを発生させている。このAOTF
は、電気光学結晶(例えばLiNbO3)の表面弾性波を回
折格子として利用する狭帯域の波長選択スイッチとして
動作し、高速の波長切り替えが可能になっている。スイ
ッチング速度は、電気的切り替えであるので10μs以下
と高速である。例えば、AOTFの制御系を最適化する
ことにより、6μsで1560nmから1552nmへの切り替
えが検証されている(参考文献:M.Misono et al.,"Hig
h-speed wavelengthswitching and stabilization of a
n acoustooptic tunable filter for WDMnetwork in br
oadcasting stations", IEEE Photonics Technol. Let
t., vol.4,pp.572-574, 1996)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、AOTFの
波長選択機能は回折格子の波長依存性を利用している。
このため、回折した光を再び光ファイバに結合する波長
に制限が生じ、動作波長帯域が限定される。この範囲
は、現状では約十nmである。
【0004】一方、CATV放送システム等を含む大規
模ネットワークシステムでは、広帯域にわたり波長を切
り替えて光パケットを供給する必要がある。必要な波長
帯域は個々のシステムに依存するものの、100 nm以上
が望まれている。このため、現状のAOTFの帯域では
不十分であった。
【0005】本発明は、極めて広い波長帯域で光パケッ
トを供給することが可能な光パケット発生装置を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の光パケット発生
装置は、所定の中心角で分割された複数の扇型領域に、
それぞれ所定の透過波長の誘電体多層膜光フィルタ層を
形成した回転ディスク型の光フィルタを用いる。この光
フィルタの一例を図1に示す。ここでは、各領域の誘電
体多層膜光フィルタの透過波長をλ1 〜λN とする。こ
の光フィルタを回転させ、透過波長に一致する複数の波
長の連続光を入射する。このとき入射する光ビームの透
過位置は、光フィルタの回転により、図1に示す破線の
トラックに沿って透過波長の異なる領域を次々に通過す
る。一方、入射光の波長は透過波長に一致しているの
で、各領域では単一の波長のみが選択されて透過する。
これにより、図2に示すように各領域の透過波長に対応
する波長の単色パルス光が、光フィルタの回転に合わせ
て時系列的に出力される。すなわち、各チャネルごとに
波長の異なるNチャネルの光パルスが時分割多重されて
出力される。
【0007】また、図1に示すように、回転ディスク型
の光フィルタの中心部から放射状に一定の中心角で複数
のマークを形成する。このマークを検出して光フィルタ
の回転駆動手段にフィードバックすることにより、光フ
ィルタの回転数を制御することができる。なお、図1で
は、透過波長の異なる各領域の境界にマークを形成して
いるが、各マーク間の中心角が一定であればその数およ
び位置は任意である。ただし、マーク数を多くすること
により、光フィルタの回転数制御を高精度に行うことが
できる。
【0008】また、回転する光フィルタのマークを検出
したときに発生する検出信号の位相と制御用の外部信号
の位相を同期させることにより、外部信号に同期した一
定のパルス幅の光パケットを発生させることができる。
【0009】さらに、所定のマークによって透過波長の
異なる各領域または光フィルタの1回転を検出すること
により、時系列的に出力される各単色パルス光(光パケ
ット)の波長(チャネル)を同定することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図3は、本発
明の光パケット発生装置の第1の実施形態を示す。
【0011】また、図5に示すように、光フィルタ11
の回転数制御用に一定の中心角で配置される複数のマー
ク31と、光フィルタの1回転を検出するマーク32の
長さを変え、フォトカプラ用光ビームの半分がマーク3
1の先端を通過するようにすれば、フォトカプラの検出
信号のレベルに応じてマーク32を検出し、光フィルタ
11の1回転の周期を検出することができる。また、マ
ーク31は、透過波長の異なる各領域を識別できるよう
に形成してもよい。
【0012】半導体レーザ20−1〜20−Nは、それ
ぞれ光フィルタ11の透過波長λ1〜λN に一致する波
長の光を出力する。各波長の光は、アイソレータ21を
介して合波器22に入力されて波長多重される。この波
長多重光は、光ファイバ23、コリメートレンズ24を
介して、コリメート光として光フィルタ11にほぼ垂直
に入射される。光フィルタ11を透過した透過光はコリ
メートレンズ25を介して集光され、光ファイバ26に
入射される。
【0013】以下、各部について具体例を示す。光フィ
ルタ11のガラスディスク基板の大きさは任意である
が、外径 2.5inch、内径 15 mm、厚み2mmの光磁気
ディスクにコンパチブルな基板を利用できる。光フィル
タ11の透過特性は台形型で、消光比が60dB以上のダ
ブルキャビティフィルタを利用できる。なお、透過帯域
は任意に設定可能である。ディスク基板裏面には、広帯
域の反射防止膜を形成する。
【0014】光フィルタ11は、コリメートレンズ2
4,25間のコリメートされた光の光路中にほぼ垂直に
配置される。なお、反射の影響を除去するために、光路
に対してわずかに傾斜することが望ましいが、光の入射
角度に応じて偏波依存性や透過波長に影響がでるので必
要以上に傾斜させることは好ましくない。また、入射角
度はチューニングのための回転によりほとんど変化せ
ず、回転時の面ぶれが影響する程度である。ただし、通
常の面ぶれは直径 2.5inchに対して10μm程度であり、
これによる入射角度の変化は無視できる。
【0015】半導体レーザ20としては、波長が指定で
きるDBRレーザ、波長可変の外部共振器型レーザ、ま
たはSSGレーザを利用できる。これらの個別の半導体
レーザから出力された光は合波器22で合波されるが、
波長が十分に制御されていれば合波器22としてアレイ
導波路回折格子型フィルタを用いることにより低損失で
合波することができる。また、このような個別の半導体
レーザの他に、1素子で多波長光を出力するモード同期
半導体レーザも利用可能である。
【0016】光フィルタ11に一定の中心角で形成され
る複数のマークは、フォトリソグラフ技術により精密に
ガラス基板上に転写形成することができる。このマーク
は、フォトカプラ13により光学的に検出される。光フ
ィルタ11を透過するコリメート光の透過位置とフォト
カプラ用光ビームの透過位置は、図4に示すように同じ
角度位置に配置される。
【0017】また、図5に示すように、光フィルタ11
の回転数制御用に一定の中心角で配置される複数のマー
ク31と、光フィルタの1回転を検出するマーク32の
長さを変え、フォトカプラ用光ビームの半分が透過位置
がマーク31の先端を通過するようにすれば、フォトカ
プラの検出信号のレベルに応じてマーク32を検出し、
光フィルタ11の1回転の周期を検出することができ
る。また、マーク31は、透過波長の異なる各領域を識
別できるように形成してもよい。
【0018】また、フォトカプラ13の検出信号と外部
クロック19の位相を同期させることにより、光パケッ
トの時間幅を制御することができ、データをパケット中
に書き込んだり、読み取ったりすることが可能になる。
【0019】光パケットの切り替え時間は、光フィルタ
11に照射されるビーム径と回転速度に依存する。ビー
ム径を 100μm、回転速度を 10000rpm、回転トラッ
ク半径を25mmとすると、切り替え時間は約1μsであ
る。
【0020】切り替え中の光ビームは隣接する2つの領
域にまたがり、図2に示すように2つの光パケットがオ
ーバラップする。これにより、切り替え中の光強度の変
動は小さくなるので、時系列的に出力される光パルスを
光ファイバ増幅器等で増幅する際に、利得変動や信号光
入力によるバーストを回避することができる。
【0021】(第2の実施形態)図6は、本発明の光パ
ケット発生装置の第2の実施形態を示す。本実施形態の
特徴は、第1の実施形態における複数の半導体レーザ2
0−1〜20−Nに代えて白色光源27を用い、ガラス
(石英)ディスク基板に狭帯域の誘電体多層膜光フィル
タを形成した光フィルタ11を用いるところにある。す
なわち、白色光源27から出力される白色光をイコライ
ザ28を介して利得分布を平均化し、アイソレータ21
を介して光ファイバ23に入力する。その他の構成は第
1の実施形態と同様である。
【0022】白色光源27としては、エルビウム添加光
ファイバ増幅器のASE光や、SLD等を利用すること
ができる。本実施形態のように白色光を光源とすること
により、光フィルタ11の特性変化にあまり依存しない
強度雑音が小さい透過光を得ることができる。また、イ
コライザ28により利得分布を平均化することにより、
各光パケットの出力差を小さくすることができる。
【0023】また、白色光源27に代えて、光フィルタ
11の透過波長に対応する多波長のレーザ光源を用いて
もよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光パケッ
ト発生装置は、透過波長が異なる領域で分割された回転
ディスク型の光フィルタを回転させ、各領域の透過波長
に対応する波長の単色パルス光を時系列的に出力させる
ことにより、極めて広い波長帯域で光パケットを発生さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光パケット発生装置における回転ディ
スク型の光フィルタの構成を示す図。
【図2】光パケットを説明する図。
【図3】本発明の光パケット発生装置の第1の実施形態
を示す図。
【図4】コリメート光とフォトカプラ用の光ビームの透
過位置を示す図。
【図5】光フィルタに形成されるマークを説明する図。
【図6】本発明の光パケット発生装置の第2の実施形態
を示す図。
【符号の説明】
11 光フィルタ 12 DCサーボモータ 13 フォトカプラ 14 位相同期ループ 15 位相比較器 16 ローパスフィルタ(LPF) 17 ループフィルタ 18 差動増幅器 19 外部クロック 20 半導体レーザ 21 アイソレータ 22 合波器 23,26 光ファイバ 24,25 コリメートレンズ 27 白色光源 28 イコライザ 31,32 マーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 宏 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−135403(JP,A) 特開 昭56−42446(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 26/00 - 26/02

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の中心角で分割された複数の扇型領
    域に、それぞれ所定の透過波長の誘電体多層膜光フィル
    タ層が形成された回転ディスク型の光フィルタと、 前記光フィルタを所定の速度で回転させる回転駆動手段
    と、 前記透過波長に一致する波長のうち少なくとも2つの波
    長の光を出力する光源と、 前記光源から出力された光を導波し、コリメート光とし
    て前記光フィルタの回転面に対してほぼ垂直に入射させ
    る第1の光導波手段と、 前記光フィルタを透過したコリメート光を集光して導波
    する第2の光導波手段とを備え、回転ディスク型の光フィルタには中心部から放射状に一
    定の中心角で複数のマークが形成され、 前記回転駆動手段は、回転する光フィルタのマークを検
    出したときに発生する検出信号の位相と制御用の外部信
    号の位相を同期させ、外部信号に同期した回転数で光フ
    ィルタを回転させる構成であり、 前記光フィルタの各透過波長に対応する波長の単色パル
    ス光(光パケット)を前記光フィルタの回転に合わせて
    時系列的に前記第2の光導波手段から放出させることを
    特徴とする光パケット発生装置。
  2. 【請求項2】 光フィルタに形成されるマークは、所定
    の中心角で分割された透過波長が異なる各領域の境界に
    配置されることを特徴とする請求項1に記載の光パケッ
    ト発生装置。
  3. 【請求項3】 光フィルタに形成されるマークは、回転
    駆動手段の回転数制御に供するために一定の中心角で配
    置される複数のマークと、光フィルタの1回転を検出す
    るマークとにより構成されることを特徴とする請求項1
    に記載の光パケット発生装置。
  4. 【請求項4】 光フィルタに形成されるマークは、フォ
    トカプラを用いて光学的に検出する構成であり、光フィ
    ルタを透過するコリメート光の透過位置とフォトカプラ
    用の光ビームの透過位置が同じ角度位置に配置されるこ
    とを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光パケ
    ット発生装置。
  5. 【請求項5】 光フィルタの各扇型領域の透過波長は狭
    帯域であり、光源は連続白色光源または多波長のレーザ
    光源であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに
    記載の光パケット発生装置。
JP31508197A 1997-10-20 1997-11-17 光パケット発生装置 Expired - Lifetime JP3401175B2 (ja)

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DE69825087T DE69825087T2 (de) 1997-10-20 1998-10-19 Schnelle Vorrichtung zum Trennen von Wellenlängen
EP98119716A EP0911655B1 (en) 1997-10-20 1998-10-19 Disk shaped tunable optical filter
DE69829009T DE69829009T2 (de) 1997-10-20 1998-10-19 Vorrichtung zur Erzeugung einer Referenzwellenlänge
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EP02006557A EP1223438B1 (en) 1997-10-20 1998-10-19 Reference wavelenght light generation apparatus
DE69825798T DE69825798T2 (de) 1997-10-20 1998-10-19 Filtermodul mit scheibenförmigem abstimmbarem optischen Filter
US09/174,724 US6157025A (en) 1997-10-20 1998-10-19 Disk shaped tunable optical filter
DE69833232T DE69833232T2 (de) 1997-10-20 1998-10-19 Vorrichtung zur Erzeugung optischer Pakete mit scheibenförmigem abstimmbarem optischem Filter
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JPS5826219B2 (ja) * 1975-05-20 1983-06-01 松下電器産業株式会社 ヒカリツウシンソウチ
JPS5642446A (en) * 1979-09-14 1981-04-20 Nec Corp Multiplex optical transmission system

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